CN104211299A

CN104211299A - 一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃

Info

Publication number: CN104211299A
Application number: CN201310382148.1A
Authority: CN
Inventors: 李英春; 侯建伟; 闫冬成; 李俊锋; 张广涛
Original assignee: Tunghsu Group Co Ltd
Current assignee: Tunghsu Group Co Ltd
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2014-12-17

Abstract

一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，关键在于：上述玻璃的配方中各组成成分的质量百分比分别是：SiO₂：58~68%，Al₂O₃：14~18%，Li₂O：2~4%，Na₂O：12~15%，B₂O₃：4~7%。本发明技术方案中加入了一定量的Li₂O和B₂O₃，减去了上述K₂O、MgO、CaO等离子半径较大的氧化物，有效地避免了加入离子半径较大的K₂O、MgO、CaO等氧化物后会阻碍离子交换的通道，从而影响离子交换速度的不利之处。本技术方案中在原料成本上有优势，其玻璃高温时更易于熔化，能在较低温度下熔化成玻璃液，从而降低了燃料等的消耗，减少了对环境的污染；产品具有较低的密度，密度低于2.395g/cm³；经化学钢化后，具有较高的抗冲击强度，表面压应力能达到800MPa以上，而且耐刮耐划，完全能达到产品的使用性能要求。

Description

一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃

技术领域

本发明属于玻璃生产技术领域，涉及一种适用于溢流法生产的用于手机、数码相机、MP4、PDA及平板电视等含触摸屏的玻璃的配方，具体地说是一种新型低密度高强度触摸屏用盖板玻璃的配方。

背景技术

触摸屏产品市场发展迅速，目前的主流产品是电容式触摸屏，其主要部件是表面起保护作用的玻璃基板。市场对于玻璃基板的要求日益提高，由于触摸屏应用最广的还是移动设备，所以最主要的还是轻薄化要求，产品轻薄化程度越高，触摸屏产品使用者携带越方便，许多厂商也在不断的改进制备工艺和玻璃的薄化。但这些都需要耗费大量的精力进行加工处理。

现有技术中提到的玻璃组分都同时含有K₂O、MgO、CaO、B₂O₃，或者是单独含有一种或者两种，提到Li₂O和B₂O₃同时使用而不含有K₂O、MgO、CaO等氧化物的极其罕见。因为加入离子半径较大的K₂O、MgO、CaO等氧化物后，会阻碍离子交换的通道，从而影响离子交换速度。故寻求一种不含离子半径较大的氧化物的同时，而达到玻璃轻薄化的要求已成为科技发展的趋势。

发明内容

本发明针对目前触摸屏市场的发展和轻薄化需求，设计了一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，通过调整玻璃组成降低了玻璃自身的密度以达到了产品轻薄化的要求。

本发明采用的技术方案是：一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，关键在于：上述玻璃的配方中各组成成分的质量百分比分别是：

SiO₂ 58~68%，

Al₂O₃ 14~18%，

Li₂O 2~4%，

Na₂O 12~15%，

B₂O₃ 4~7%。

本发明的有益效果是：本发明技术方案中加入了一定量的Li₂O和B₂O₃，减去了上述K₂O、MgO、CaO等离子半径较大的氧化物，有效地避免了加入离子半径较大的K₂O、MgO、CaO等氧化物后会阻碍离子交换的通道，从而影响离子交换速度的不利之处。本技术方案中加入了一定量的Li₂O和B₂O₃，减去了上述其他几种氧化物，在原料成本上有优势，其玻璃高温时更易于熔化，能在较低温度下熔化成玻璃液，从而降低了燃料等的消耗，减少了对环境的污染；产品具有较低的密度，密度低于2.395g/cm³；可以化学钢化处理，经化学钢化后，具有较高的抗冲击强度，表面压应力能达到800MPa以上，而且耐刮耐划，完全能达到产品的使用性能要求。

具体实施方式

一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，重要的是：上述玻璃的配方中各组成成分的质量百分比分别是：

SiO₂ 58~68%，

Al₂O₃ 14~18%，

Li₂O 2~4%，

Na₂O 12~15%，

B₂O₃ 4~7%。

SiO₂的优选质量百分比为60~65%。

B₂O₃的优选质量百分比为4.5~6.5%。

Li₂O的优选质量百分比为2.5~3.5%。

Na₂O的优选质量百分比为12.5~14.5%。

Al₂O₃的优选质量百分比为15~17%。

SiO₂是构成玻璃骨架的必需成分，其含量影响着玻璃的耐化性和机械强度，另外还对玻璃的密度也会产生影响。含量越高，玻璃的耐化学性和机械强度越高，另一方面，由于具有提高粘度的倾向，含量太高，增加玻璃的高温粘度，使玻璃难于熔化。本发明SiO₂含量是58-68%之间，优选是60-65%之间。

Al₂O₃是改善玻璃化学稳定性的必要成分，也可以促进化学钢化的离子交换速度，提高化学强化特性。其含量高的玻璃，化学强化后的表面压应力较高，应力层较厚。本发明引入14-18%的Al₂O₃，低于此范围化学钢化效果不明显，高于此范围液相线温度显著升高，不利于成型，需要调整合适的含量得到适合成型的粘度。

Li₂O和Na₂O是化学钢化处理过程中的主要交换离子，因为Li⁺离子半径较Na⁺更小，所以含有Li⁺的玻璃离子交换速度更快，使玻璃短时间内得到更厚的强化层。Li⁺离子与熔融液中的Na⁺离子交换，并且速度比Na⁺与K⁺离子的交换速度快，另外Li₂O和Na₂O还可以起到助熔的作用，但是Na₂O含量较高时，会降低玻璃的机械性能，Li₂O含量较高时，会对耐火材料侵蚀较严重。所以选择引入2-4%的Li₂O和12-15%的Na₂O。

本专利引入少量的B₂O₃主要是降低高温粘度，而且还可以提高玻璃的机械性能和促进化学钢化过程的离子交换速度，在使用B₂O₃时还要考虑“硼反常”现象，所以本专利引入4-7%的B₂O₃。

本发明在实施时，将几种原料按照重量百分比称量后，充分混合均匀，再将混合料倒入铂铑坩埚中，在1500-1600℃下保温3-6h，然后将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围，通过退火消除玻璃样品中的应力，再对成型的玻璃样品进行简单的加工处理后，进行基本理化特性测试。理化性能测试包括密度、热膨胀系数、软化点、退火点、应变点、表面应力和应力层厚度等。

玻璃的化学钢化处理，是将玻璃样品置于350-450℃的纯KNO₃或者NaNO₃/KNO₃的混合熔融化学强化液中，使玻璃中的Li⁺离子和Na⁺离子与熔融液中的Na⁺和K⁺离子进行离子交换，在玻璃表面形成一层压应力层，从而达到强度增强的作用。

表1、表2中显示了实施例1-14的配比与性能测试结果。

表1

表2

由表1、表2可以看出，利用本发明配方中加入了一定量的Li₂O和B₂O₃，减去了常规用的K₂O、MgO、CaO等离子半径较大的氧化物制得的产品具有较低的密度，密度低于2.395g/cm³；玻璃进行化学钢化处理后具有较高的抗冲击强度，表面压缩应力能达到800MPa以上，而且耐刮耐划，完全能达到产品的使用性能要求。

Claims

1.一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，其特征在于：上述玻璃的配方中各组成成分的质量百分比分别是：

SiO₂ 58~68%，

Al₂O₃ 14~18%，

Li₂O 2~4%，

Na₂O 12~15%，

B₂O₃ 4~7%。

2.根据权利要求1所述的一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，其特征在于：SiO₂的质量百分比为60~65%。

3.根据权利要求1所述的一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，其特征在于：B₂O₃的质量百分比为4.5~6.5%。

4.根据权利要求1所述的一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，其特征在于：Li₂O的质量百分比为2.5~3.5%。

5.根据权利要求1所述的一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，其特征在于：Na₂O的质量百分比为12.5~14.5%。

6.根据权利要求1所述的一种低密度高强度触摸屏用盖板玻璃，其特征在于：Al₂O₃的质量百分比为15~17%。