CN104445887A - 一种用于显示屏保护膜的3d曲面超薄钢化玻璃制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于曲面显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃的制备方法。其工艺步骤为：①将超薄玻璃按尺寸大小切割，打孔，磨边和倒角；②将超薄平面玻璃放置于凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置超薄的凸模，并在凸模上方放置一定重量的多孔或倒凹形块体材料；③放入加热设备升温至玻璃软化点保温一定时间，利用玻璃自身和凸模的重量实现超薄玻璃的弯曲，并按一定速率降温至50℃以下。采用本发明可以实现超薄玻璃的3D曲面精确弯曲钢化，所加工的超薄3D曲面钢化玻璃具有可见光透光率高、成品率高、表面清洁和易于实现工业化批量制备的优点，特别适合于制备曲面显示屏如手机、可穿戴设备、平板电脑等消费电子产品的屏幕钢化玻璃保护膜。

Description

一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃制备方法

技术领域

本发明涉及一种超薄玻璃弯曲方法，特别是一种用于曲面显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃的制备方法。

背景技术

2012年，美国相关研究员人把有“安全玻璃”之称的钢化玻璃使用在手机领域，专为保护屏幕而设计出钢化玻璃保护膜，是目前屏幕保护高端新产品。钢化玻璃保护膜全球应用最广泛是在欧洲，但最近一两年，钢化玻璃保护膜在我国也得到了迅速普及，并已形成一个庞大的产业链市场。

最近，曲面显示屏技术日益成熟且已开始在显示领域应用，如苹果、三星以及LG的手机显示屏已开始采用曲面显示屏技术，曲面显示屏技术的应用，可以极大的提高显示器设计的自由度，同时也是未来手机等显示器个性化发展的趋势，如苹果最近推出的苹果Iphone6手机即采用了四边边缘向下弯曲的弧边技术。因此，针对应用于曲面显示屏的钢化玻璃保护膜也迫切需要一种技术来实现超薄玻璃的弯曲，以适应当前及未来曲面显示器钢化玻璃保护膜的需求。

当前玻璃弯曲主要是采用加热弯曲方式来实现，一般是将平板玻璃切割、磨边后放入金属模具，然后加热到软化温度，按需要的形状、自由弯曲或压弯面成。针对当前应用于曲面屏弯曲保护膜的钢化玻璃，如采用金属模具，金属与玻璃的热膨胀系数不同，在加热和降温时由于两者收缩不一致容易导致玻璃的破碎、变形和污染，同时还会影响弯曲精度。因此，采用金属模具，难以满足产品的制备需要。另外，应用于屏幕保护的超薄钢化玻璃厚度一般在0.1-0.4 mm，模具形态、应力控制、温度场控制等参数控制在玻璃在热弯过程十分重要，这些因素将对玻璃热弯工艺和弯曲玻璃的性能产生显著的影响，与传统厚玻璃弯曲具有较大的差异。特别是，在热弯过程中，玻璃加温和降温可能导致超薄玻璃的开裂、断裂、光学上失真和弯曲精度变差等质量缺陷，导致产品生产过程的合格率降低，同时增加成本。因此，针对应用于超薄玻璃的弯曲和钢化技术，需要在传统技术的基础上从模具、热弯工艺加以改进，并结合产品的实际应用和工业化规模制备需要，提供实现超薄玻璃的精确弯曲和钢化的方法。

在背景中部分公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此上述信息可以包含不构成本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种应用于曲面显示屏保护膜的3D曲面超薄玻璃弯曲钢化的制备方法，该方法可以实现超薄玻璃的3D曲面精确弯曲和钢化，所加工的超薄3D曲面玻璃具有可见光透过率高、成品率高、表面清洁和易于实现工业化批量制备的优点。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：包括预处理、装模、热成型工序，其工艺步骤为：

①预处理：将超薄玻璃按曲面显示屏尺寸大小按常规方法进行切割，打孔，磨边和倒角；

②装模：将超薄平面玻璃放置于凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置超薄的凸模，并在凸模上方根据玻璃厚度放置合适重量的多孔或倒凹形块体；

③热成型：放入加热设备升温至玻璃软化点保温一定时间，利用玻璃自身和凸模的重量实现超薄玻璃的弯曲，并按一定速率降温至50℃以下。

以上所述的超薄玻璃厚度为0.1-0.4 mm。

以上所述的凹模、凸模及多孔或倒凹形块体的材料包括：石英玻璃、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷材料，所述的凹模的厚度1-5 mm，所述的凸模的厚度0.5-3 mm。

以上所述的合适重量是指10-800 g。

以上所述的加热设备可以是箱式电阻炉、热弯炉、热风炉、推板隧道炉。

以上所述的超薄玻璃的弯曲可是以四边同时弯曲，也可以是四边的任意两边或一边弯曲，也可以是整体呈弧面弯曲，弯曲的角度从0.3-80°。

以上所述的玻璃软化点的温度为500-800℃，所述的升温的速率为1-30℃/min，所述的保温的时间为1-40 min，所述的降温的速率为1-50℃/min。

本发明具有如下优点和积极效果：

（1）由于采用石英玻璃和氧化铝等陶瓷等材料为模具材料，模具与玻璃的热膨胀系数较为接近，且模具表面光滑平整，可以大幅减少玻璃弯曲过程的应力，有效提高成品率和弯曲精度，并可有效防止模具污染和模具痕迹残留，可确保弯曲钢化玻璃的透光性和洁净度。

（2）由于采用薄型凹模、超薄凸模和倒凹形陶瓷载荷，可以有效减少超薄玻璃与模具接触部分产生过大的温度差，从而减少或避免弯曲过程中的开裂、碎裂等现象的产生。

（3）可以实现超薄玻璃四边同时弯曲，也可以是四边的任意两边或一边弯曲，也可以是整体呈弧面弯曲，并可以弯曲的过程实现钢化，增强玻璃的硬度和耐磨性。

（4）所加工的3D曲面弯曲的超薄钢化玻璃具有可见光透过率高、成品率高、表面清洁和易于实现工业化批量制备的优点，特别适合于制备各种曲面显示屏如手机、可穿戴设备、平板电脑等消费电子产品的屏幕钢化玻璃保护膜。

附图说明

图1：是采用本发明制备的3D超薄玻璃钢化玻璃实物图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。

实施例1

（1）将0.3 mm厚度的超薄玻璃切割成长宽为154.6×74.8m m的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为3 mm，四边向内2.6 mm弯曲3.2°的石英玻璃凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为2 mm的石英玻璃凸模，并在凸模上方施加重量为300 g的倒凹形氧化铝陶瓷块；

（3）放入箱式电阻炉，按5℃/min的速率升温至650℃保温10 min，并按10℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄钢化玻璃的四边同步弯曲，所弯曲的钢化玻璃实物图如图1所示。

实施例2

（1）将0.2 mm厚的超薄玻璃切割成长宽为135.2×63.1 mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为4 mm，四边向内2.6 mm弯曲1.5°的氧化铝凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为1 mm的氧化铝凸模，并在凸模上方施加重量为200 g的倒凹形块氧化铝陶瓷块；

（3）放入推板隧道炉，按5 cm/min的推板速度，在680℃保温15 min，并按20℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的四边同步弯曲。

通过若干模具和推板隧道炉，可以实现3D曲面超薄玻璃的连续规模化生产。

实施例3

（1）将0.1 mm厚的超薄玻璃切割成长宽为135.2×135.2 mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为1 mm，四边向内3.0 mm弯曲5°的氧化锆凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为0.5 mm的氧化锆凸模，并在凸模上方施加重量为100 g的多孔氧化锆陶瓷块；

（3）放入推板隧道炉，按3 cm/min的推板速度，在700℃保温5 min，并按5℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的四边同步弯曲。

实施例4

（1）将0.4 mm厚的超薄玻璃切割成长宽为238.5×167.4 mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为5 mm，四边向内3.0 mm弯曲2.5°的石英玻璃凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为3 mm的氧化铝凸模，并在凸模上方施加重量为700 g的多孔氧化铝陶瓷片；

（3）放入热弯炉，按30℃/min的速率升温800℃并保温40 min，并按50℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的四边同步弯曲。

实施例5

（1）将0.2 mm厚的超薄玻璃切割成长宽为243.9×182.9 mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为3 mm，两长边向内4.0mm弯曲8.5°的氧化铝凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为1 mm的氧化铝凸模，并在凸模上方施加重量为800g的多孔氮化硅陶瓷片；

（3）放入热风炉，按20℃/min的速率升温500℃并保温30 min，并按40℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的两边同步弯曲。

实施例6

（1）将0.2 mm厚的超薄玻璃切割成长宽为200.0×134.7 mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为2 mm，四边向内2.6 mm弯曲15°的氮化硅凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为1 mm的氧化锆凸模，并在凸模上方施加重量为600 g的倒凹形氧化铝陶瓷片；

（3）放入热风炉，按1℃/min的速率升温658℃并保温1 min，并按1℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的四边同步弯曲。

实施例7

（1）将0.1 mm厚的超薄玻璃切割成长宽为162.5×82.7mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为3 mm，两短边向内3.6 mm弯曲30°的氧化铝凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为3 mm的氧化铝凸模，并在凸模上方施加重量为10 g的多孔氧化铝陶瓷片；

（3）放入箱式热电阻炉，按10℃/min的速率升温550℃并保温25 min，并按10℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的两边同步弯曲。

实施例8

（1）将0.1 mm厚的超薄玻璃按切割成长宽为149.6×82.6 mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为5 mm，一长边向内3.4 mm弯曲50°的氧化锆凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为1 mm的氧化锆凸模，并在凸模上方施加重量为500 g的倒凹形块氧化铝陶瓷块；

（3）放入箱式电阻炉，按15℃/min的速率升温655℃并保温15 min，并按20℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的单边同步弯曲。

实施例9

（1）将0.4 mm厚的超薄玻璃按切割成长宽为2.8×1.6mm的尺寸，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为3 mm，按长度方向整体弯曲80°的弧面石英玻璃凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为1 mm的石英玻璃凸模，并在凸模上方施加重量为400 g的多孔氧化铝陶瓷片；

（3）放入箱式电阻炉，按20℃/min的速率升温至700℃保温40 min，并按25℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的整体弧面弯曲。

实施例10

（1）将0.2 mm厚的超薄玻璃按切割成直径为45.3 mm的圆形，并经数控机床磨边，打孔和倒角；

（2）将上述超薄平面玻璃放置于厚度为2 mm，按圆周向内2.3 mm弯曲0.5°石英玻璃凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置厚度为0.5mm的氧化铝凸模，并在凸模上方施加重量为50 g的多孔氧化铝陶瓷片；

（3）放入箱式电阻炉，按5℃/min的速率升温至685℃保温3 min，并按15℃/min的速率的降温至50℃即可实现超薄玻璃的整体弧面弯曲。

以上所述的优化实施例意在具体说明本发明的思路。本发明之实施，并不限于以上优化实施例所公开的方式，凡基于上述涉及思路，进行简单推演与替换，得到的具体3D曲面超薄钢化玻璃，都属于本发明的实施。

Claims (7)

1.一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：包括预处理、装模、热成型工序，其工艺步骤为：

①预处理：将超薄玻璃按曲面显示屏尺寸大小按常规方法进行切割，打孔，磨边和倒角；

②装模：将超薄平面玻璃放置于凹模上，定位后在超薄玻璃上方放置超薄的凸模，并在凸模上方根据玻璃厚度放置合适重量的多孔或倒凹形块体；

③热成型：放入加热设备升温至玻璃软化点保温一定时间，利用玻璃自身和凸模的重量实现超薄玻璃的弯曲，并按一定速率降温至50℃以下。

2.根据权利要求1所述的一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：所述的超薄玻璃厚度为0.1-0.4 mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：所述的凹模、凸模及多孔或倒凹形块体的材料包括：石英玻璃、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷材料，所述的凹模的厚度1-5 mm，所述的凸模的厚度0.5-3 mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：所述的合适重量是指10-800 g。

5.根据权利要求1所述的一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：所述的加热设备可以是箱式电阻炉、热弯炉、热风炉、推板隧道炉。

6.根据权利要求1所述的一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：所述的超薄玻璃的弯曲可是以四边同时弯曲，也可以是四边的任意两边或一边弯曲，也可以是整体呈弧面弯曲，弯曲的角度从0.3-80°。

7.根据权利要求1所述的一种用于显示屏保护膜的3D曲面超薄钢化玻璃方法，其特征在于：所述的玻璃软化点的温度为500-800℃，所述的升温的速率为1-30℃/min，所述的保温的时间为1-40 min，所述的降温的速率为1-50℃/min。