CN104754888A - 玻璃外壳、制造该玻璃外壳的成型模具及成型方法 - Google Patents

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陈钦典
黄兆畅
叶容凯
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Abstract

本发明提供一种玻璃外壳，其包括中间区域及由中间区域的周缘延伸而出的边缘区域。所述中间区域及边缘区域分别包括一内表面及与所述内表面平行相对的外表面。所述内表面或外表面中的至少一个设置为粗糙表面。所述粗糙表面上设置有多个细小凸起以使得粗糙表面具有摩擦的触感。本发明还提供一种成型该玻璃外壳的成型模具及成型方法。

Description

玻璃外壳、制造该玻璃外壳的成型模具及成型方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃外壳、制造该玻璃外壳的成型模具及成型方法。
背景技术
现有电子设备的玻璃外壳大多只具有光滑的表面，然而所述光滑表面的触摸手感单一且不防滑，无法满足用户多方面的体验需求。而现有的玻璃表面粗糙化技术大多是针对较大面积的玻璃产品设计的，如窗户、挡风玻璃等，无法直接应用在尺寸较小的电子设备的玻璃外壳上。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种具有粗糙表面的玻璃外壳、制造该玻璃外壳的成型模具及成型方法。
一种玻璃外壳，其包括中间区域及由中间区域的周缘延伸而出的边缘区域。所述中间区域及边缘区域分别包括一内表面及与所述内表面平行相对的外表面。所述内表面或外表面中的至少一个设置为粗糙表面。所述粗糙表面上设置有多个细小凸起以使得粗糙表面具有摩擦的触感。
一种用于对玻璃原料进行成型的成型模具，其由多孔性耐热材料制成。所述成型模具的其中一表面上形成有至少一个成型结构。所述成型结构包括至少一个成型面。所述成型面上设置有用于在玻璃原料上成型细小凸起的细小凹陷结构。成型时对所述成型模具抽气以借助多孔性耐热材料在所述整个成型面上产生吸附力把加热软化后的玻璃原料吸附在成型结构的整个成型面上成型出与成型面形状相对应的玻璃外壳。
一种玻璃成型方法，该制造方法包括如下步骤：
提供一由多孔性耐热材料所制成的成型模具，所述成型模具上形成有至少一个成型结构，所述成型结构包括至少一个成型面，所述成型面上设置有用于在玻璃原料上成型细小凸起的细小凹陷结构，将一玻璃原料放置在所述成型结构上;
将装载有玻璃原料的成型模具加热至玻璃材料的软化温度；
当所述玻璃原料被加热到预定的软化温度后对所述成型模具的表面进行抽气以在所述成型面上产生吸附力把加热软化后的玻璃原料吸附在成型结构的整个成型面上成型出与成型面形状相对应的玻璃外壳;
冷却成型后的玻璃外壳及成型模具至室温后从成型模具内取出所述玻璃外壳。
相对于现有技术，本发明所提供的成型模具由多孔性耐热材料所制成，可通过抽气吸附的方式在较精细的电子产品的玻璃外壳上成型出具有特定粗糙度的粗糙表面，可满足用户对于电子产品的表面触感的不同需求。
附图说明
图1为本发明实施方式所提供的玻璃外壳的结构示意图。
图2为本发明实施方式所提供的用于成型图1中玻璃外壳的成型模具的结构示意图。
图3为图2中的成型模具在成型玻璃外壳时的工作原理图。
图4为本发明实施方式所提供的玻璃外壳成型方法的步骤流程图。
主要元件符号说明
玻璃外壳 1
成型模具 2
中间区域 101
边缘区域 102
内表面 103
外表面 104
细小凸起 105
第一表面 220
第二表面 222
成型结构 223
第一成型面 2230
第二成型面 2240
细小凹陷 224
通气槽 225
玻璃原料 3
抽气设备 15
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请一并参阅图1及图2，本发明实施方式所提供的成型模具2用于成型电子产品的玻璃外壳1，比如：手机、音乐播放器、平板电脑及电子阅读器等电子产品的外壳。所述玻璃外壳1包括中间区域101及由中间区域101的周缘延伸而出的边缘区域102。所述中间区域101及边缘区域102的形状选自平面、非平面立体结构及其组合。在本实施方式中，所述中间区域101为矩形平面，长边的长度优选为800mm，短边的长度优选为500mm。所述边缘区域102为由中间区域101的边缘朝同一侧弯曲延伸而出的弧形结构。所述玻璃外壳1的厚度变化范围为大于或等于0.3mm而小于或等于40mm。
所述中间区域101及边缘区域102分别包括一内表面103及与所述内表面103平行相对的外表面104。所述内表面103或外表面104中的至少一个设置为粗糙表面，所述粗糙表面上设置有多个细小凸起105以使得粗糙表面具有摩擦的触感。所述细小凸起105可为呈不规则起伏的山峰状凸起、由内向外依次嵌套的圆环凸起、相互平行排列的长条凸纹。所述粗糙表面的表面粗糙度轮廓参数满足以下至少一个条件：轮廓的算术平均偏差(Ra)大于或等于0.5且小于或等于2.5、轮廓的最大峰-谷高度(Rz)大于或等于4且小于或等于16、轮廓的最大波峰高度(Rp)大于或等于1且小于或等于7、轮廓最大波谷深度大于或等于1且小于或等于7、粗糙度峰度-概率密度函数(Rku)大于或等于2且小于或等于4、轮廓的非对称性粗糙度(Rsk)大于或等于0.2且小于或等于0.8。除了被设置为粗糙表面以外的所述内表面103或外表面104，该玻璃外壳1的其他部分均为光滑的平面。
可以理解的是，所述细小凸起105可根据设计需求仅设置在所述粗糙表面的特定区域内，而并不一定需要设置在整个粗糙表面的所有位置。
优选地，所述玻璃外壳1的材料为钠钙玻璃、铝硅酸盐系玻璃、无碱玻璃、硼玻璃及其组合。
所述成型模具2包括第一表面220及与第一表面220相对的第二表面222。所述第一表面220上形成有多个成型结构223。所述成型结构223的形状与所要成形的玻璃外壳1相对应。所述成型结构223包括第一成型面2230及由所述第一成型面2230的周缘延伸而出的第二成型面2240。所述第一成型面2230用于成型所述玻璃外壳1的中间区域101。所述第二成型面2240用于成型所述玻璃外壳1的边缘区域102。所述第一成型面2230或第二成型面2240中的至少其中一个上设置有用于成型所述细小凸起105的细小凹陷224。所述细小凹陷224的形状与所要成型的细小凸起105的形状相对应，可为呈不规则起伏的凹坑、由内向外依次嵌套的圆环凹陷或相互平行排列的长条凹纹。所述凹陷结构所在的成型面的表面粗糙度轮廓参数满足以下至少一个条件：轮廓的算术平均偏差(Ra)大于或等于0.5且小于或等于2.5、轮廓的最大峰-谷高度(Rz)大于或等于4且小于或等于16、轮廓的最大波峰高度(Rp)大于或等于1且小于或等于7、轮廓最大波谷深度大于或等于1且小于或等于7、粗糙度峰度-概率密度函数(Rku)大于或等于2且小于或等于4、轮廓的非对称性粗糙度(Rsk)大于或等于0.2且小于或等于0.8。
在本实施方式中，所述成型结构223为内侧面呈曲面的长方体凹槽，所述第一成型面2230为凹槽的内底面，所述第二成型面2240为凹槽的内侧面。可以理解的是，在可替换的其他实施方式中，所述成型结构223为由所述第一表面220上向外凸出的长方体凸块，所述第一成型面2230为所述凸块的顶面，所述第二成型面2240为所述凸块的外侧面。
所述成型模具2由多孔性耐热材料制成。所述多孔性耐热材料选自六方晶系氮化硼(HBN)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、六方晶系层碳(C)的其中一种或几种的组合。所述多孔性耐热材料的密度D范围为                                               。所述多孔性耐热材料在大于或等于0℃而小于或等于1600℃的条件下可保持形状不变。所述多孔性耐热材料的内部形成有大量均匀分布且相互贯通的透气孔洞，所述透气孔洞的孔径d的大小为。因此，整个成型模具2具有良好的透气特性。
如图3所示，所述第二表面222上开设有通气槽225，在进行成型时，所述通气槽225连接一抽气设备15对成型模具2进行抽气，所述第一成型面2230及第二成型面2240上的透气孔洞产生均匀的负压以将放置被加热至软化状态的玻璃原料3吸在成型结构223上进行成型。因为所述第一成型面2230及第二成型面2240上的透气孔洞分布致密且均匀。所以，在吸气过程中所述第一成型面2230及第二成型面2240上因气压差异而产生强度大且均匀的吸附力，使得加热软化后的玻璃原料3不需要借助额外的下压外力便可弯曲且紧密地贴附在成型结构223的第一成型面2230及第二成型面2240上以成型出尖锐的转角和极其精细的细小凸起105（见图1），比如：呈不规则起伏的山峰状凸起、由内向外依次嵌套的圆环凸起、相互平行排列的长条凸纹。另外，因第一成型面2230及第二成型面2240上所形成的吸附力均匀。所以，所成型出的玻璃外壳1的表面上除了粗糙表面上的细小凸起105以外的其它部分均较平整，不会因受力不均匀而产生凹痕。
如图4所示，本发明所提供的一种玻璃成型方法包括如下步骤：
步骤S801，提供一由多孔性耐热材料所制成的成型模具2及一玻璃原料3。所述成型模具2上设置有多个成型结构223上。所述成型结构上设置有多个用于在玻璃外壳1上成型细小凸起105的细小凹陷224。所述玻璃原料3的厚度h范围为。
步骤S802，将所述玻璃原料3放置在所述成型结构上并将所述成型模具2及玻璃原料3一起加热至玻璃材料的软化温度。所述软化温度根据所选用的玻璃材料的不同而略有差别。所述玻璃原料3被加热至软化温度后变得柔软易弯折，具有较强的可塑性。
步骤S803，当所述玻璃原料3被加热到预定的软化温度后通过一抽气设备15对成型模具2进行抽气。通过遍布于成型模具2内的透气孔洞在成型结构223的成型面上形成均匀的吸附力将软化的玻璃原料3紧密吸附在所述成型结构223的成型面及形成于成型面上的细小凹陷224上以成型出具有弯折结构的玻璃外壳1及所述玻璃外壳1上具有细小凸起105的粗糙表面。
步骤S804，将成型后的玻璃外壳1及成型模具2逐渐冷却至室温。在冷却过程中，成型后的所述玻璃外壳1的冷却速率高于成型模具2的冷却速率，使得玻璃外壳1变冷收缩后脱离成型结构223以方便取出成型后的玻璃外壳1。
步骤S805，将取出的玻璃外壳1放入玻璃蚀刻液中蚀刻。所述玻璃蚀刻液对成型出的细小凸起105进行平滑减薄，使得所述玻璃外壳1的粗糙表面的粗糙度降低以满足客户的要求。在玻璃蚀刻液中进行蚀刻的持续时间大于等于6分钟而小于或等于40分钟，具体的蚀刻持续时间视产品所要求达到的粗糙度而定。
本发明所提供的成型模具2由多孔性耐热材料所制成，可通过抽气吸附的方式在较精细的电子产品的玻璃外壳1上成型出具有特定粗糙度的粗糙表面，可满足用户对于电子产品的表面触感的不同需求。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种玻璃外壳，其包括中间区域及由中间区域的周缘延伸而出的边缘区域，所述中间区域及边缘区域分别包括一内表面及与所述内表面平行相对的外表面，所述内表面或外表面中的至少一个设置为粗糙表面，所述粗糙表面上设置有多个细小凸起以使得粗糙表面具有摩擦的触感。
2.如权利要求1所述的玻璃外壳，其特征在于：所述中间区域及边缘区域的形状选自平面、非平面立体结构及其组合。
3.如权利要求2所述的玻璃外壳，其特征在于：所述中间区域为矩形平面，所述边缘区域为由中间区域的边缘朝同一侧弯曲延伸而出的弧形结构。
4.如权利要求1所述的玻璃外壳，其特征在于：所述细小凸起的形状选自可为呈不规则起伏的山峰状凸起、由内向外依次嵌套的圆环凸起、相互平行排列的长条凸纹及其组合之一。
5.如权利要求1所述的玻璃外壳，其特征在于：所述玻璃外壳的材料选自钠钙玻璃、铝硅酸盐系玻璃、无碱玻璃、硼玻璃及其组合之一。
6.如权利要求1所述的玻璃外壳，其特征在于：所述粗糙表面的表面粗糙度轮廓参数满足以下至少一个条件：轮廓的算术平均偏差(Ra)大于或等于0.5且小于或等于2.5、轮廓的最大峰-谷高度(Rz)大于或等于4且小于或等于16、轮廓的最大波峰高度(Rp)大于或等于1且小于或等于7、轮廓最大波谷深度大于或等于1且小于或等于7、粗糙度峰度-概率密度函数(Rku)大于或等于2且小于或等于4、轮廓的非对称性粗糙度(Rsk)大于或等于0.2且小于或等于0.8。
7.一种用于将玻璃原料成型为玻璃外壳的成型模具，其由多孔性耐热材料制成，所述多孔性耐热材料的内部及表面形成有大量均匀分布且相互贯通的透气孔洞，所述成型模具的其中一表面上形成有至少一个成型结构，所述成型结构包括至少一个成型面，所述成型面上设置有用于在玻璃原料上成型细小凸起的凹陷结构，成型时对所述成型模具抽气以借助多孔性耐热材料在所述整个成型面上产生吸附力把加热软化后的玻璃原料吸附在成型结构的整个成型面上成型出与成型面形状相对应的玻璃外壳。
8.如权利要求7所述的成型模具，其特征在于：所述多孔性耐热材料选自六方晶系氮化硼、氧化硅、氧化铝、六方晶系层碳的其中一种或几种的组合。
9.如权利要求7所述的成型模具，其特征在于：所述多孔性耐热材料的密度D的范围为                                               ，在大于或等于0℃而小于或等于1600℃的温度范围内保持形状不变，所述多孔性耐热材料的内部形成有均匀分布且相互贯通的透气孔洞，所述透气孔洞的孔径d的大小为。
10.如权利要求7所述的成型模具，其特征在于：所述凹陷结构所在的成型面的表面粗糙度轮廓参数满足以下至少一个条件：轮廓的算术平均偏差(Ra)大于或等于0.5且小于或等于2.5、轮廓的最大峰-谷高度(Rz)大于或等于4且小于或等于16、轮廓的最大波峰高度(Rp)大于或等于1且小于或等于7、轮廓最大波谷深度大于或等于1且小于或等于7、粗糙度峰度-概率密度函数(Rku)大于或等于2且小于或等于4、轮廓的非对称性粗糙度(Rsk)大于或等于0.2且小于或等于0.8。
11.一种玻璃成型方法，该制造方法包括如下步骤：
提供一由多孔性耐热材料所制成的成型模具，所述多孔性耐热材料的内部及表面形成有大量均匀分布且相互贯通的透气孔洞，所述成型模具上形成有至少一个成型结构，所述成型结构包括至少一个成型面，所述成型面上设置有用于在玻璃原料上成型细小凸起的凹陷结构，将一玻璃原料放置在所述成型结构上;
将装载有玻璃原料的成型模具加热至玻璃材料的软化温度；
当所述玻璃原料被加热到预定的软化温度后对所述成型模具的表面进行抽气以在所述成型面上产生吸附力把加热软化后的玻璃原料吸附在成型结构的整个成型面上成型出与成型面形状相对应的玻璃外壳;
冷却成型后的玻璃外壳及成型模具至室温后从成型模具内取出所述玻璃外壳。
12.如权利要求11所述的玻璃成型方法，其特征在于：在取出玻璃外壳后将该玻璃外壳放入玻璃蚀刻液中蚀刻。
13.如权利要求12所述的玻璃成型方法，其特征在于：在玻璃蚀刻液中进行蚀刻的持续时间大于等于6分钟而小于或等于40分钟。
14.如权利要求11所述的玻璃成型方法，其特征在于：在冷却过程对成型后的玻璃外壳采用比成型模具更快的冷却速率。
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