CN103042310A - 一种磨砂玻璃的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于激光加工技术领域，提供了一种磨砂玻璃的制造方法，所述方法包括以下步骤：根据磨砂图案及其效果，预设激光刻蚀图案及工艺参数；将待加工玻璃置于激光刻蚀设备的工作平台，启动所述激光刻蚀设备，使激光聚焦于所述待加工玻璃并对其进行扫描，以此形成所述磨砂图案。因采用激光对普通玻璃进行非接触性加工，使之成为磨砂玻璃，不会对玻璃基体造成损伤，有助于提升磨砂玻璃的品质及成品率。
Description
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种磨砂玻璃的制造方法。
背景技术
磨砂玻璃又叫毛玻璃、暗玻璃，由于表面粗糙，使光线产生漫反射，透过光线柔和而不刺目，透光而不透视，从而形成半透明的雾面效果，具有一种朦胧的美感，多应用室内隔断、门窗，也有用于商标、工艺品、装饰等。
磨砂玻璃经常由普通平板玻璃经手工研磨或机械喷砂等方法制得。手工研磨为人工采用研磨专用工具如砂轮，砂轮相对于玻璃进行高速转动，与玻璃接触后对玻璃进行研磨，破坏玻璃的光洁表面形成磨砂。该方法操作灵活，但人为影响因素大，力度不易掌握，产生不均匀的磨砂，并且薄玻璃不适于手工研磨，容易对玻璃基板产生破坏性的裂纹，加工环境恶劣，玻璃粉尘充满加工空间，对操作者身体健康构成威胁，加工效率低，成品率低。
机械喷砂是用空气压缩机接到专用的喷砂枪，以水混合金刚砂，达到一定的压力，事先在被加工玻璃表面贴上镂刻的不干胶薄膜，保护不加工的部分，露出要磨花的图案，喷砂枪把金刚砂喷到玻璃上在玻璃表面造成侵蚀，从而形成半透明的雾面效果。机械喷砂方法虽然成本较低，但耗材使用寿命短，生产慢，颗粒粗，太薄的玻璃不适于喷砂，灰尘大，不环保，还易导致操作者的职业病(矽肺)，同时喷射的力度，远近，次数不同，会产生磨砂不均匀的情况。
以上方法均由各种有形介质对玻璃进行接触加工，以至于损伤玻璃基体，加工难度大，成品率低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种磨砂玻璃的制造方法，旨在解决现有制造方法对玻璃进行接触加工，以至于损伤玻璃基体，加工难度大，成品率低的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据磨砂图案及其效果，预设激光刻蚀图案及工艺参数；
将待加工玻璃置于激光刻蚀设备的工作平台，启动所述激光刻蚀设备，使激光聚焦于所述待加工玻璃并对其进行扫描，以此形成所述磨砂图案。
本发明实施例先根据磨砂图案及其效果，预设激光刻蚀图案及工艺参数；将待加工玻璃置于激光刻蚀设备的工作平台，启动所述激光刻蚀设备，使激光束聚焦于所述待加工玻璃并对其进行扫描，以此形成所述磨砂图案。因采用激光对普通玻璃进行非接触性加工，使之成为磨砂玻璃，不会对玻璃基体造成损伤，有助于提升磨砂玻璃的品质及成品率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的磨砂玻璃的制造方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的激光刻蚀设备的结构示意图；
图3是玻璃对激光的吸收光谱图；
图4是激光刻蚀玻璃后效果比对图；
图5是激光聚焦效果图；
图6是玻璃经过激光加工后产生磨砂效果的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例根据磨砂图案及其效果，预设激光刻蚀图案及工艺参数；将待加工玻璃置于激光刻蚀设备的工作平台，启动所述激光刻蚀设备，使激光束聚焦于所述待加工玻璃并对其进行扫描，以此形成所述磨砂图案。因采用激光对普通玻璃进行非接触性加工，使之成为磨砂玻璃，不会对玻璃基体造成损伤，有助于提升磨砂玻璃的品质及成品率。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。
图1示出了本发明实施例提供的磨砂玻璃的制造方法的实现流程，详述如下：
在步骤S101中，根据磨砂图案及其效果，预设激光刻蚀图案及工艺参数。
本发明实施例由激光刻蚀设备所产生的激光对普通玻璃进行加工，以制成磨砂玻璃。如图2所示，激光刻蚀设备具有一由激光器12、扩束镜13、振镜组14和聚焦镜15组成的激光发射系统，由升降体19调节该激光聚焦点与待加工玻璃16表面间的相对位置；聚焦镜15为使所述激光始终聚焦于待加工玻璃16表面的fθ聚焦镜。
上述激光器12、振镜组14和工作平台18分别由工控机11所控制。该工控机11负责激光器12的输出调制及振镜组14的摆动或者工作平台18的移动。同时，工控机11内置刻蚀软件，预设刻蚀图案。
通常，激光器12采用发射波长为355nm的全固体调Q紫外激光发生器。普通玻璃对355nm波长的激光吸收率高，达到60～70％，图3示出了玻璃对激光的吸收光谱。紫外激光的光子能量大，达到3.49eV，能够直接汽化或者离子化玻璃基材，刻蚀孔内压力迅速增大使残渣飞溅出玻璃表面，刻蚀出凹坑。其中，激光器12的输出功率优选为2～5W，此功率激光既能够在待加工玻璃16表面形成刻蚀，又不会在玻璃基体上产生微裂纹45，如图4所示。此时通过聚焦镜15激光能量密度足够高，作用于待加工玻璃表面并瞬间汽化，产生凹坑41，多个激光脉冲过后玻璃表面产生凹凸不平的微坑，形成刻蚀线17，外界光线通过玻璃的粗糙表面发生漫反射，形成磨砂效果。
激光扩束镜13为可变倍数扩束镜，调节范围为2～8倍。扩束镜倍数越大，激光经过光学聚焦镜15后聚焦的束腰越小；反之，扩束镜倍数越小，激光经过光学聚焦镜15后聚焦的束腰越大。实验表明，通过扩束镜13的调整，激光束腰最小达到0.02mm。
光学聚焦镜15为fθ聚焦镜，保证焦点位置在同一平面上。光学聚焦镜15可选焦距为80mm、160mm或254mm。光学聚焦镜的焦距越大，其聚焦半径越大，焦深越长；反之，光学聚焦镜的焦距越小，其聚焦半径越小，焦深越短。
激光光斑直径大小由激光器12的输出波长、激光扩束镜13的倍数和光学聚焦镜15的焦距决定。实验表明，经过激光扩束镜13和光学聚焦镜15的调整，激光光斑直径可从0.02mm至0.1mm无级变化。
在步骤S102中，将待加工玻璃置于激光刻蚀设备的工作平台，启动所述激光刻蚀设备，使激光聚焦于所述待加工玻璃并对其进行扫描，以此形成所述磨砂图案。
本发明实施例先将待加工玻璃16置于上述激光刻蚀设备的工作平台18，启动所述激光刻蚀设备，使激光聚焦于所述待加工玻璃16的表面。激光光束为高斯光束，在激光焦点处的能量密度达到最大，在该焦点处引起待加工玻璃16表面刻蚀。如图5所示，激光聚焦点31位于待加工玻璃16表面时，高斯分布的激光在其焦点位置对待加工玻璃16表面进行刻蚀，玻璃在短时间内融化甚至气化使刻蚀洞内压力增大，残渣飞溅出玻璃表面，形成刻蚀，而不损伤玻璃基体。
其中，激光脉冲重复频率优选为10kHz～30kHz。激光扫描速度优选为500mm/s～1000mm/s。相邻两个光斑间的距离(即填充密度)优选为0.01mm～0.1mm。激光扫描(即激光与待加工玻璃16间的相对移动)通过振镜组14的摆动或者工作平台18的移动来实现，以形成刻蚀图案。
图6为玻璃经过激光加工后产生磨砂效果的原理图。日常生活中，在距离一定的情况下，普通光束可以看作平行光束51，这种光束从磨砂玻璃43透过，磨砂玻璃43由于经过激光的刻蚀，在表面形成密排的微凹坑，从宏观上看形成粗糙的表面，平行光束51通过磨砂玻璃43后，原本平行的光束发散，光束52向各个方向随机发散，形成漫散射，最后进入人的眼睛，由于眼睛的视觉效应，玻璃使光束变得柔和，产生磨砂效果。
蚀刻完成后，取出加工好的磨砂玻璃进行粗糙度检测，以玻璃表面被激光破坏，形成粗糙表面，但玻璃基体不存在裂痕损伤为标准，调整最佳工艺参数；利用该最佳参数对同一批次的待加工玻璃进行批量生产。
本发明实施例通过玻璃吸收紫外波段波长光的特点，对激光工艺参数如激光扩束镜倍数、fθ聚焦镜的焦距、激光脉冲重复频率、扫描速度、填充密度等参数综合考虑，加工出不同粗糙度的玻璃表面，产生出不同的磨砂效果。本制造方法为非接触性加工工艺，工序简单、灵活，成品率高，无污染，加工环境优良，所制磨砂玻璃手感细腻，透过光线朦胧柔和。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据磨砂图案及其效果，预设激光刻蚀图案及工艺参数；
将待加工玻璃置于激光刻蚀设备的工作平台，启动所述激光刻蚀设备，使激光聚焦于所述待加工玻璃并对其进行扫描，以此形成所述磨砂图案。
2.如权利要求1所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述激光聚焦于所述待加工玻璃的表面。
3.如权利要求2所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述激光刻蚀设备具有一由激光器、扩束镜、振镜组和聚焦镜组成的激光发射系统，由升降体调节所述激光聚焦点与待加工玻璃表面间的相对位置，所述聚焦镜为使所述激光始终聚焦于所述待加工玻璃表面的fθ聚焦镜。
4.如权利要求3所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述激光器、振镜组和工作平台分别由工控机所控制。
5.如权利要求4所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述激光器系发射波长为355nm的全固体调Q激光器，其输出功率为2～5W。
6.如权利要求5所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述激光脉冲重复频率为10kHz～30kHz。
7.如权利要求6所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述激光光斑直径为0.02～0.1mm，相邻两个光斑间的距离为0.01mm～0.1mm。
8.如权利要求1～7中任一项所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述激光的扫描速度为500mm/s～1000mm/s。
9.如权利要求8所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述扩束镜的放大倍率为2～8倍。
10.如权利要求9所述的磨砂玻璃的制造方法，其特征在于，所述fθ聚焦镜的焦距为80mm、160mm或254mm。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518000 Shenzhen Province, Nanshan District high tech park, North West New Road, No. 9 Applicant after: HANS LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP CO., LTD. Address before: 518000 Shenzhen Province, Nanshan District high tech park, North West New Road, No. 9 Applicant before: Dazu Laser Sci. & Tech. Co., Ltd., Shenzhen |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: DAZU LASER SCI. + TECH. CO., LTD., SHENZHEN TO: HAN S LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |