CN105439454A - 一种使玻璃减薄药液循环使用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使玻璃减薄药液循环使用的方法，该方法工艺简单，易于操作，可以使玻璃减薄药液除杂后重新继续用于玻璃蚀刻减薄生产中，实现了循环使用，延长了该药液的使用寿命，同时不产生废液，减少了废弃物的排放，达到节能减排的目的，减少了对环境的污染；且该方法无需引入新的化学物质，不会造成二次污染；提高了原材料的使用率，降低了生产的成本。

Description

一种使玻璃减薄药液循环使用的方法

技术领域

本发明涉及玻璃工艺的技术领域，更具体地说，涉及一种使玻璃减薄药液循环使用的方法。

背景技术

随着现代科技的发展，玻璃仪器、仪表、电子显示设备越来越趋向轻薄化，而显示面板作为显示屏的主要环节，显示面板的轻薄化就成为电子设备轻薄化的关键，玻璃工件的精加工技术因此备受重视。在显示玻璃屏的制作环节中，玻璃基板减薄效果的好坏将直接影响产品的质量。

目前酸蚀刻处理是常用的玻璃减薄方法，其主要原理是：含HF的混酸与玻璃中的SiO₂以及其他金属氧化物发生反应，使得玻璃表面发生剥离，实现玻璃减薄以及表面强化目的，其主要化学反应如下：

4HF+SiO₂→SiF₄+2H₂O(1)

SiF₄+2HF→H₂SiF₆(2)

传统的蚀刻技术通常使用HF-H₂SO₄作为减薄液，但由于氢氟酸在使用时会产生有毒物质，损害人的身体健康，因此经过研究优化，产生了一系列玻璃蚀刻技术，如：NH₄F-H₂SO₄、NaF-H₂SO₄、NH₄F-HCl法等，这些方法虽然降低了对人体的伤害，但是蚀刻效果却有所降低，而且这种玻璃减薄蚀刻液在反应的过程中会逐渐积累H₂SiF₆,导致整个体系粘度增大，影响蚀刻速率，此时，就必须将这些蚀刻液以垃圾的形式排放，更换新的减薄蚀刻液。

近年来，电子科技的迅猛发展，人们对电子产品的需求量也越来越大，如果仍旧使用传统的操作方法进行玻璃减薄生产，则需要大量的原材料投入整个生产过程中，而且会产生一系列对环境有害的废液、废渣。目前来说，这些废弃物主要是交由环保公司单独做处理，并不能继续用于玻璃生产线中，这种处理方法不仅所需成本大，且浪费资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使玻璃减薄药液循环使用的方法，解决了现有技术中用于玻璃减薄的药液用过一次后就只能被废弃掉造成资源浪费以及污染环境等问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种使玻璃减薄药液循环使用的方法，包括如下步骤：

S1、使玻璃减薄药液的初始液达到饱和状态；

S2、初始液升温至40℃以上后，添加铵盐和硫酸，配成工作药液；

S3、将待减薄的玻璃加入至工作药液中进行反应；

S4、反应完成后，将减薄玻璃后的废液降温，使玻璃粉及硅酸盐形成结晶，得到含有沉淀物的固液混合物；

S5、将所述固液混合物过滤分离，除去沉淀物，再次得到玻璃减薄药液的初始液；

S6、继续重复步骤S2-S5。

在本发明的方法中，在步骤S1中，将玻璃减薄药液的初始液降温至20℃以下达到饱和状态。

在本发明的方法中，在步骤S2中，将初始液升温至45℃-55℃。

在本发明的方法中，在步骤S2中，所述铵盐的用量是铵盐的质量占初始液质量的0.5％-5％，所述硫酸的用量是硫酸的体积占初始液质量的0.05％-3％。

在本发明的方法中，在步骤S2中，所述铵盐为氟化铵、硫酸铵或氟化铵与硫酸铵的混合物。

在本发明的方法中，在步骤S2中，所述铵盐为氟化铵与硫酸铵的混合物，且所述氟化铵与所述硫酸铵的质量比为1：1。

在本发明的方法中，在步骤S3中，加入的待减薄的玻璃的质量为工作药液总质量的0.05％-3％，反应时间为3小时-8小时。

在本发明的方法中，在步骤S4中，将减薄玻璃后的废液降温至20℃以下。

在本发明的方法中，在步骤S1和步骤S4中，使用冰水机进行降温。

在本发明的方法中，在步骤S5中，过滤方式为抽滤、压滤或离心过滤。

实施本发明的使玻璃减薄药液循环使用的方法，具有以下有益效果：该方法工艺简单，易于操作，可以使玻璃减薄药液除杂后重新继续用于玻璃蚀刻减薄生产中，实现了循环使用，延长了该药液的使用寿命，同时不产生废液，减少了废弃物的排放，达到节能减排的目的，减少了对环境的污染；且该方法无需引入新的化学物质，不会造成二次污染；提高了原材料的使用率，降低了生产的成本。

附图说明

图1为本发明的使玻璃减薄药液循环使用的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的使玻璃减薄药液循环使用的方法作进一步说明：

本发明提供一种使玻璃减薄药液循环使用的方法，该方法实现了玻璃减薄药液的循环使用，达以资源的重复利用和废弃物的减排。

本发明采用的原理是：在低温状态下，玻璃减薄药液的初始液达到饱和状态，温度升高，溶解度增大，加入复合盐及硫酸，投入玻璃进行蚀刻反应，反应完成后，硅酸盐及玻璃粉悬浮在液体中成为混浊物，用冰水机冷却降温，溶解度减小，使反应生成硅酸盐形成大颗粒沉淀析出，即玻璃粉和硅酸盐不再悬浮于液体中，而是形成固体沉淀，便于过滤分离，分离之后得到清液为玻璃减薄药液的初始液，升温、加料，重复使用，继续玻璃减薄蚀刻。

如图1所示，本发明的使玻璃减薄药液循环使用的方法包括如下步骤。

S1、使玻璃减薄药液的初始液达到饱和状态；优选将玻璃减薄药液的初始液降温至20℃以下达到饱和状态，更优选将玻璃减薄药液的初始液降温至15℃以下。其中，在一实施例中，玻璃减薄药液的初始液有效成分可以由草酸、柠檬酸、六氟硅酸钠、硫酸和硫酸铵组成，其质量比为草酸12％、柠檬酸27％、六氟硅酸钠52％、硫酸2％和硫酸铵7％。在另一实施例中，玻璃减薄药液的初始液有效成分还可以由醋酸、六氟硅酸钠、盐酸和氯化铵组成，其质量比为醋酸28％、六氟硅酸钠64％、盐酸1.5％和氯化铵6.5％。

S2、初始液升温至40℃以上后，添加铵盐和硫酸，配成工作药液，其中加入铵盐可以提高药液活性，保证药液可以重复使用，硫酸用于调节药液pH值，使药液可以维持需要的pH条件，优选为pH＝5.5，进一步保证药液可以重复使用；优选将初始液升温至45℃-55℃，更优选将初始液升温至48℃；其中铵盐的用量是铵盐的质量占初始液质量的0.5％-5％(w/w)，硫酸的用量是硫酸的体积占初始液质量的0.05％-3％(v/w，ml/g)，优选地，铵盐的质量占初始液质量的1％-2％(w/w)，硫酸的体积占初始液质量的0.1％-1％(v/w，ml/g)，更优选地，铵盐的质量占初始液质量的1.5％(w/w)，硫酸的体积占初始液质量的0.5％(v/w，ml/g)。铵盐可以为氟化铵、硫酸铵或氟化铵与硫酸铵的混合物，铵盐优选为氟化铵与硫酸铵的混合物，且氟化铵与所述硫酸铵的质量比为1：1。

S3、将待减薄的玻璃加入至工作药液中进行反应3小时-8小时，优选反应4小时-6小时，更优选反应4.5小时，其中加入的待减薄的玻璃的质量为工作药液总质量的0.05％-3％(w/w)，优选为0.1％-1％(w/w)，更优选为0.5％(w/w)，反应时的pH为5.5。

S4、反应完成后，将减薄玻璃后的废液降温，可以降温至20℃以下，优选降温至15℃以下，使玻璃粉及硅酸盐形成结晶，得到含有沉淀物的固液混合物；

S5、将固液混合物过滤分离，除去沉淀物，再次得到玻璃减薄药液的初始液，其中过滤方式可以为抽滤、压滤或离心过滤。

S6、继续重复步骤S2-S5。

在上述步骤S1和步骤S4中，可以使用冰水机进行降温，也可以使用冷凝器进行降温，优选使用冰水机进行降温，相对较易安装，方便使用。

研究表明，反应蚀刻后的废液经过冷却降温后，硅酸盐会形成明显的沉淀，经过滤可达到很好的分离效果，进而较佳地除去废液中的硅酸盐及玻璃粉末。

实施例1：

配置50g玻璃减薄药液的初始液，用冰水机降温至15℃，达到饱和状态后，升温至48℃，加入0.75gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，0.25mlH₂SO₄，混合均匀之后，加入玻璃片0.25g，pH＝5.5，反应4.5h。反应结束后，取出玻璃，将减薄玻璃后的废液用冰水机冷却至15℃，静置1h，抽滤，滤渣2.3g，清液收集，称重为47.1g，升温至48℃，加入0.71gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，0.24mlH₂SO₄，加入玻璃片0.24g，反应4.5h。取出玻璃进行检测。检测结果显示，两次蚀刻之后，玻璃的减薄厚度均为0.5mm，玻璃表面蚀刻均匀。

实施例2：

配置100g玻璃减薄药液的初始液，用冰水机降温至15℃，达到饱和状态后，升温至48℃，加入1.5gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，0.5mlH₂SO₄，混合均匀之后，加入玻璃片0.5g，pH＝5.5，反应4.5h。反应结束后，取出玻璃，将减薄玻璃后的废液用冰水机冷却至15℃，静置1h，抽滤，滤渣4.8g，清液收集，称重为93.5g，升温至48℃，加入1.4gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，0.47mlH₂SO₄，加入玻璃片0.47g，反应4.5h。取出玻璃进行检测。检测结果显示，两次蚀刻之后，玻璃的减薄厚度均为0.5mm，玻璃表面蚀刻均匀。

实施例3：

配置100g玻璃减薄药液的初始液，用冷凝器降温至10℃，达到饱和状态后，升温至40℃，加入0.5gNH₄F，0.05mlH₂SO₄，混合均匀之后，加入玻璃片0.05g，pH＝5.5，反应3h。反应结束后，取出玻璃，将减薄玻璃后的废液用冷凝器冷却至10℃，静置1h，离心过滤，滤渣3.8g，清液收集，称重为94.1g，升温至40℃，加入0.47gNH₄F，0.047mlH₂SO₄，加入玻璃片0.047g，反应3h。取出玻璃进行检测。检测结果显示，两次蚀刻之后，玻璃的减薄厚度均为0.5mm，玻璃表面蚀刻均匀。

实施例4：

配置100g玻璃减薄药液的初始液，用冷凝器降温至20℃，达到饱和状态后，升温至55℃，加入5gNH₄SO₄，3mlH₂SO₄，混合均匀之后，加入玻璃片3g，pH＝5.5，反应8h。反应结束后，取出玻璃，将减薄玻璃后的废液用冷凝器冷却至20℃，静置1h，压滤，滤渣8.9g，清液收集，称重为89.2g，升温至55℃，加入4.5gNH₄SO₄，2.68mlH₂SO₄，加入玻璃片2.68g，反应8h。取出玻璃进行检测。检测结果显示，两次蚀刻之后，玻璃的减薄厚度均为0.5mm，玻璃表面蚀刻均匀。

实施例5：

配置100g玻璃减薄药液的初始液，用冰水机降温至13℃，达到饱和状态后，升温至45℃，加入1gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，0.1mlH₂SO₄，混合均匀之后，加入玻璃片0.1g，pH＝5.5，反应4h。反应结束后，取出玻璃，将减薄玻璃后的废液用冰水机冷却至13℃，静置1h，抽滤，滤渣4.2g，清液收集，称重为94.9g，升温至45℃，加入0.95gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，0.09mlH₂SO₄，加入玻璃片0.095g，反应4h。取出玻璃进行检测。检测结果显示，两次蚀刻之后，玻璃的减薄厚度均为0.5mm，玻璃表面蚀刻均匀。

实施例6：

配置100g玻璃减薄药液的初始液，用冰水机降温至17℃，达到饱和状态后，升温至50℃，加入2gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，1mlH₂SO₄，混合均匀之后，加入玻璃片1g，pH＝5.5，反应6h。反应结束后，取出玻璃，将减薄玻璃后的废液用冰水机冷却至17℃，静置1h，抽滤，滤渣5.5g，清液收集，称重为91.4g，升温至50℃，加入1.83gNH₄F、NH₄SO₄1:1复合铵盐，0.91mlH₂SO₄，加入玻璃片0.914g，反应6h。取出玻璃进行检测。检测结果显示，两次蚀刻之后，玻璃的减薄厚度均为0.5mm，玻璃表面蚀刻均匀。

由上述实施例的结果可知，通过本发明的方法在可以使减薄玻璃的药液反复使用的同时，不会影响玻璃减薄的效果，仍然可以使玻璃达到需要的减薄厚度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使玻璃减薄药液循环使用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、使玻璃减薄药液的初始液达到饱和状态；

S2、初始液升温至40℃以上后，添加铵盐和硫酸，配成工作药液；

S3、将待减薄的玻璃加入至工作药液中进行反应；

S4、反应完成后，将减薄玻璃后的废液降温，使玻璃粉及硅酸盐形成结晶，得到含有沉淀物的固液混合物；

S5、将所述固液混合物过滤分离，除去沉淀物，再次得到玻璃减薄药液的初始液；

S6、继续重复步骤S2-S5。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，将玻璃减薄药液的初始液降温至20℃以下达到饱和状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，将初始液升温至45℃-55℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述铵盐的用量是铵盐的质量占初始液质量的0.5％-5％，所述硫酸的用量是硫酸的体积占初始液质量的0.05％-3％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述铵盐为氟化铵、硫酸铵或氟化铵与硫酸铵的混合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述铵盐为氟化铵与硫酸铵的混合物，且所述氟化铵与所述硫酸铵的质量比为1：1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，加入的待减薄的玻璃的质量为工作药液总质量的0.05％-3％，反应时间为3小时-8小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，将减薄玻璃后的废液降温至20℃以下。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S4中，使用冰水机进行降温。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S5中，过滤方式为抽滤、压滤或离心过滤。