CN104211301A

CN104211301A - 一种用于触摸屏盖板的玻璃配方

Info

Publication number: CN104211301A
Application number: CN201310382149.6A
Authority: CN
Inventors: 徐兴军; 侯建伟; 闫冬成; 李俊锋; 张广涛; 沈玉国
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

一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，关键在于：上述基板玻璃配方中各组成成分的质量百分比分别是：55-70%的SiO₂，10-18%的Al₂O₃，9-15%的Na₂O，0-3%的K₂O，0.5-6%的MgO，0.5-6%的CaO，0-5%的P₂O₅。本发明该玻璃密度较低，成分更适合于化学强化处理。本发明引入0.5-6%的MgO，降低了玻璃的密度，同时降低了玻璃的析晶倾向。本发明引入0-5%之间的P₂O₅，对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用。P₂O₅与Al₂O₃并用时，玻璃强化效果比较好。本发明制的玻璃在熔融的KNO₃（400℃-450℃）溶液中，化学强化时间为4-8小时，离子交换深度大于45μm，玻璃表面应力可在较短时间内至少可达680MPa。玻璃表面形成压应力层，压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。

Description

一种用于触摸屏盖板的玻璃配方

技术领域

本发明涉及一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，属于玻璃生产技术领域，该玻璃采用该化学强化后，具有较低的密度，高强度、抗刮性能，特别适合用作触摸屏的盖板玻璃。

背景技术

随着科技的发展，触摸屏应用范围已变得越来越广泛，从工业用途的工厂设备的操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途额提款机，到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到触摸屏幕。

触摸面板重要部件之一为保护面板，此部件的基板可以是玻璃，也可以是塑料，但是塑料的强度有限，并且不耐刮，所以限制了使用范围。玻璃经过化学钢化处理后，拥有较强的表面应力来抵抗硬物对其造成的损伤。目前，作为保护触摸面板的玻璃有铝硅酸盐玻璃，也有普通钠钙玻璃，CN101337770A、CN101575167A公开可强化的铝硅酸盐玻璃，具有较高强度、化学稳定性和抗冲击性，但玻璃密度较大，满足不了电子产品的轻量化、高性能的要求。

发明内容

基于此，本发明提供了一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，该玻璃密度较低，成分更适合于化学强化处理。玻璃经过化学强化，具有高强度和抗冲击性能，可以保护屏幕表面的抗冲击和划伤损害，延长电子产品的使用寿命。

本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，所述的玻璃各组分按质量百分比组成是：55-70%的SiO₂，10-18%的Al₂O₃，9-15%的Na₂O，0-3%的K₂O，0.5-6%的MgO，0.5-6%的CaO，0-5%的P₂O₅。

本发明的有益效果是：（1）本发明引入0.5-6%的MgO，降低了玻璃的密度，同时降低了玻璃的析晶倾向。（2）本发明引入0.1-5%之间的P₂O₅，对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用。P₂O₅与Al₂O₃并用时，玻璃强化效果比较好。（3）本发明制的玻璃在熔融的KNO₃（400℃-450℃）溶液中，化学强化时间为4-8小时，离子交换深度大于45μm，玻璃表面应力可在较短时间内至少可达680MPa。玻璃表面形成压应力层，压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。

具体实施方式

一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，所述的玻璃各组分按质量百分比组成是：55-70%的SiO₂，10-18%的Al₂O₃，9-15%的Na₂O，0-3%的K₂O，0.5-6%的MgO，0.5-6%的CaO，0-5%的P₂O₅。

所述的SiO₂含量优选为：60-65%。

所述的Al₂O₃含量优选为：12-15%。

所述的Na₂O含量优选为：10-13%。

所述的K₂O含量优选为：0.5-2%。

所述的MgO含量优选为：2-5%。

所述的CaO含量优选为：1-3%。

所述的P₂O₅含量优选为：1-3%。

本发明的玻璃组分中引入最多的成分是SiO₂，该成分是构成玻璃骨架的成分，可以提高玻璃的耐化学性和机械强度。SiO₂含量较高，会增加玻璃的高温粘度。SiO₂含量较低不易形成玻璃，应变点下降，膨胀系数增加，耐酸性下降，耐碱性下降。考虑到熔化温度、析晶上限温度、玻璃膨胀系数机械强度。SiO₂含量选择55-70%，更优选范围在60-65%。

Al₂O₃是网络中间体，可以改善玻璃化学稳定性降低玻璃析晶倾向。Al₂O₃含量较高玻璃难以熔制。Al₂O₃含量较低，玻璃容易析晶，机械强度较低不利于成型。本发明引入10-18%的Al₂O₃，抑制分相，提高应变点，提高化学强化特性。优选Al₂O₃含量为12-15%。

Na₂O属于网络外体，助熔作用，使得玻璃熔化温度降低。Na₂O含量高于9%，可以改善玻璃熔解性。Na₂O可以降低玻璃粘度，提高玻璃化学稳定性，Na₂O含量选择9-15%。考虑到后续钢化，Na₂O含量优选10-13%。

K₂O主要起助熔作用，有助于降低黏度和提高玻璃的熔融性，如果引入过多的K₂O，会阻碍离子交换速度，所以选择引入0 -3%的K₂O，优选范围是0.5-2%。

MgO可以降低玻璃的熔化温度、玻璃的密度，提高玻璃的力学性能，降低玻璃析晶倾向，所以本发明选取了0.5-6%MgO。CaO与MgO有类似的性质，通过调整CaO含量可以调整玻璃的料性，找到合适的成型温度和退火制度，所以其含量范围为0.5-6%。MgO的优选范围是2-5%，CaO优选范围是1-3%。

P₂O₅是网络形成体，以磷氧四面体的形式存在，可以提高后续玻璃钢化时的离子交换速度。P₂O₅含量过高，玻璃的化学稳定性会降低。P₂O₅含量选择0-5%，优选范围是1-3%。

发明在实施时，测试样品制备步骤为：称量-混合-熔融-搅拌-均匀化-成型-退火-加工-性能测试。

具体步骤：按照配方称量各组分，充分混合，使其均匀，将混合料倒入铂铑坩埚中，高温炉下1550-1650℃下保温8-12h。为了使玻璃成分均匀，帮助排出气泡，高温下使用铂金棒搅拌。将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围，制作出所需要的玻璃板厚度，最后对玻璃的理化性能进行测试。

将退火后的玻璃切割、研磨、抛光成实验所需的薄片，放入400-450℃的熔融KNO₃溶液中进行化学钢化处理，钢化4-8h后取出并冷却至室温，用去离子水清洗玻璃薄片并烘干。

实施例中密度测试采用阿基米德法测定，单位为g/cm³。

玻璃线膨胀系数，应用膨胀计法，该法是将试样置于石英玻璃架上，利用玻璃与石英玻璃的热膨胀系数不同，测定两者在加热过程中相对伸长量。表征玻璃在室温到300℃的单位长度及单位长度的增长量。

应变点和退火点、软化点均采用拉丝法测定，应变点、退火点参考ASTMC-338，玻璃进行退火处理的下限温度为应变点温度，应变点以下玻璃内部应力消失变得很缓慢，可以进行快速降温。退火是一种热处理过程，可使玻璃中存在的热应力尽可能消除或减小的允许值。

软化点是直径在0.65mm-0.1mm长度在230mm的玻璃丝按照5℃/min速率在加热炉中加热，伸长率为1mm/min时的温度为软化点温度，其表征玻璃在自重状态的软化特征点。

采用FSM-6000LE表面应力仪测试钢化玻璃表面应力和应力层厚度。

表1和表2提供了12组实施例配比以及性能测试分析。

表1：

表2：

Claims

1.一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的玻璃各组分按质量百分比组成是：55-70%的SiO₂，10-18%的Al₂O₃，9-15%的Na₂O，0-3%的K₂O，0.5-6%的MgO，0.5-6%的CaO，0-5%的P₂O₅。

2.根据权利要求1所述的一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的SiO₂含量优选为：60-65%。

3.根据权利要求1所述的一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的Al₂O₃含量优选为：12-15%。

4.根据权利要求1所述的一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的组分中，Na₂O含量优选为：10-13%。

5.根据权利要求1所述的一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的组分中，K₂O含量优选为：0.5-2%。

6.根据权利要求1所述的一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的MgO含量优选为：2-5%。

7.根据权利要求1所述的一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的CaO含量优选为：1-3%。

8.根据权利要求1所述的一种用于触摸屏盖板的玻璃配方，其特征在于：所述的P₂O₅含量优选为：1-3%。