CN105645761A - 制备超薄玻璃的组合物、玻璃、超薄玻璃的制备方法及盖板玻璃原片、化学强化玻璃和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备超薄玻璃的组合物、玻璃、超薄玻璃的制备方法及盖板玻璃原片、化学强化玻璃和应用。以该组合物的总重量为基准，该组合物含有60～70重量％的SiO2，10～14.5重量％的Al2O3，10～13重量％的Na2O，3～7重量％的K2O，5～10重量％的MgO，1～1.8重量％的ZnO，0.7～1.5重量％的ZrO2和0.3～1.2重量％的WO3。可以用于浮法成型工艺，制备出厚度为0.3-1mm的超薄玻璃，应用于显示屏触摸设备中用作盖板玻璃。

Description

制备超薄玻璃的组合物、玻璃、超薄玻璃的制备方法及盖板玻璃原片、化学强化玻璃和应用
技术领域
本发明涉及一种制备超薄玻璃的组合物，由该组合物制得的玻璃，超薄玻璃的制备方法及该方法得到的盖板玻璃原片，以及由所述玻璃或盖板玻璃原片得到的化学强化玻璃，及该化学强化玻璃在显示屏触摸设备中用作盖板玻璃的应用
背景技术
伴随着触摸屏产品从笔记本电脑、手机GPS(全球卫星导航系统)、POS(销售点终端)等到各种平板显示行业显示系统的日益轻薄化，钢化超薄盖板玻璃市场逐渐成为盖板玻璃市场的主流。然而市场上流通的产品都是由加工厂家以物理或化学减薄的方式实现盖板玻璃的薄化，不仅成本高、劳动强度大、而且良率低。提供低成本的高质量超薄玻璃基板成为盖板玻璃原片生产企业的核心竞争力。
盖板玻璃原片的生产企业也在通过改善玻璃组成和成型工艺不断降低玻璃的厚度。
CN1712375A公开了一种超薄浮法玻璃，其中玻璃组成及重量百分比为：SiO271.5-72.5％，Al2O31.3-2.5％，Fe2O30.04-0.9％，CaO6.0-8.20％，MgO4.3-5.0％，K2O0.5-1.5％，Na2O11.0-13.4％。适合浮法成型的中铝、高镁、低钙的钠钙硅玻璃。产品厚度为0.55-2.0mm。该专利生产的玻璃可用于低端的普通盖板玻璃，钢化后的表面应力较低。
CN102408193A公开一种高铝高碱的硅酸盐玻璃组合物，以质量百分比计包括SiO258.0-62.0％、Al2O3≥16.0％、CaO0.15-0.6％、MgO3.0-4.0％％、K2O+Na2O≥15％、Sb2O30.1-0.7％和ZrO0.5-1.0％，其中Na2O含量高于K2O含量。可以生产厚度0.3-1.3mm的超薄玻璃，具有较好的性能和化学钢化效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决如何在浮法工艺下得到超薄玻璃的问题，提供一种制备超薄玻璃的组合物、玻璃、超薄玻璃的制备方法及盖板玻璃原片、化学强化玻璃和应用。
为了实现上述目的，本发明提供一种制备超薄玻璃的组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物含有60～70重量％的SiO2，10～14.5重量％的Al2O3，10～13重量％的Na2O，3～7重量％的K2O，5～10重量％的MgO，1～1.8重量％的ZnO，0.7～1.5重量％的ZrO2和0.3～1.2重量％的WO3。
本发明还提供了一种由本发明的组合物制得的玻璃，该玻璃的作业点粘度为104dpa·s所对应的温度为1070～1160℃，该玻璃的表面张力不大于320×10-3Nm-1。
本发明还提供了一种超薄玻璃的制备方法，包括：将本发明的组合物依次进行熔融、浮法锡槽成型、退火、切割得到超薄玻璃。
本发明还提供了一种由本发明的方法制得的盖板玻璃原片，该盖板玻璃原片的厚度为0.3-1mm，优选为0.3-0.6mm。
本发明还提供了一种化学强化玻璃，该化学强化玻璃通过将本发明的玻璃或者盖板玻璃原片在400～450℃的熔融KNO3中处理4～6h得到，该化学强化玻璃的表面应力为750～850MPa，该化学强化玻璃的应力层深度为32～40μm。
本发明还提供了本发的化学强化玻璃在显示屏触摸设备中用作盖板玻璃的应用。
本发明提供的制备超薄玻璃的组合物可以用于浮法成型工艺，制备出厚度为0.3-1mm的超薄玻璃，应用于显示屏触摸设备中用作盖板玻璃。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种制备超薄玻璃的组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物含有60～70重量％的SiO2，10～14.5重量％的Al2O3，10～13重量％的Na2O，3～7重量％的K2O，5～10重量％的MgO，1～1.8重量％的ZnO，0.7～1.5重量％的ZrO2和0.3～1.2重量％的WO3。
优选地，该组合物含有61～64重量％的SiO2，10～13重量％的Al2O3，11～12.5重量％的Na2O，4～6重量％的K2O，5～8重量％的MgO，1～1.5重量％的ZnO，0.7～1.0重量％的ZrO2和0.3～0.8重量％的WO3。
本发明提供的组合物适于制备超薄玻璃，特别适于通过浮法工艺成型得到超薄玻璃，可以有更低的生产成本。提供的制备超薄玻璃的组合物中，SiO2有利于玻璃的机械性能和化学稳定性不利于熔解，Al2O3有助于玻璃应变点、抗弯强度的增高，但是不利于浮法成型。将SiO2和Al2O3共同构成玻璃网络结构的主体，可以让玻璃基板更稳定，不容易受到外界的侵蚀，保证玻璃的硬度和机械强度。优选情况下，(SiO2+Al2O3)的含量为75～84重量％。可以组成稳固的基本玻璃体。
本发明提供的组合物中加入Na2O和K2O有助于降低玻璃熔解温度、黏度、玻璃熔解所需的能量，而且降低黏度也有助于排除气泡，缩短玻璃熔解与澄清时间。另外，进一步地当将该组合物制备盖板玻璃时，将盖板玻璃进行化学强化，玻璃表层的Na2O可以在高温下与硝酸钾溶液中的钾离子交换，因此K2O含量与Na2O含量可以直接决定化学强化的效果。优选情况下，(Na2O+K2O)的含量为13～20重量％。且K2O的含量＜Na2O的含量，可以获得理想强化性能的盖板玻璃。如K2O含量与Na2O接近不能获得发明指出的强化效果；如Na2O+K2O的含量过低影响强化应力层深度，含量过高则影响玻璃的基本性能。
本发明提供的组合物中，MgO有利于降低玻璃熔化温度及稳定性，抑制玻璃析晶、提高弹性模量；使用WO3作为表面活性物质可以降低玻璃的液相线温度，同时降低玻璃液成型时的表面张力；使用ZnO可以提高玻璃应变点的化学稳定性；使用ZrO2可以提高玻璃的机械强度。优选情况下，(ZrO2+ZnO+WO3)的含量为2～4.5重量％。ZrO2、ZnO和WO3的组合含量在上述范围内可以有利于浮法工艺获得超薄玻璃。如此三种氧化物的组合含量过高则增大玻璃密度、降低玻璃的光学性能，过低则不能实现浮法工艺成型的需求。
本发明还提供了一种由本发明的组合物制得的玻璃，该玻璃的作业点粘度为104dpa·s所对应的温度为1070～1160℃，该玻璃的表面张力不大于320×10-3Nm-1。
根据本发明，由本发明的组合物制得的玻璃还优选具有以下性能，所述玻璃在50～350℃范围内的线膨胀系数为95×10-7/℃～98×10-7/℃。所述玻璃的液相线温度为1002℃～1090℃。优选所述玻璃的表面张力为280×10-3Nm-1～319×10-3Nm-1。
本发明还提供了一种超薄玻璃的制备方法，包括：将本发明的组合物依次进行熔融、浮法锡槽成型、退火、切割得到超薄玻璃。优选退火的温度为625-675℃，时间为1-3h。退火处理可以在具有预定形状的(不锈钢铸铁)磨具内进行，以获得具有预定形状的玻璃。本发明的制备方法可以为浮法工艺，工艺条件可以为常规的条件，不再赘述。
本发明还提供了一种由本发明的方法制得的盖板玻璃原片，该盖板玻璃原片的厚度为0.3-1mm，优选为0.3-0.6mm。
本发明还提供了一种化学强化玻璃，该化学强化玻璃通过将本发明的玻璃或者盖板玻璃原片在400～450℃的熔融KNO3中处理4～6h得到，该化学强化玻璃的表面应力为750～850MPa，该化学强化玻璃的应力层深度为32～40μm。
本发明中的化学强化玻璃为在前述玻璃的基础上经化学强化处理得到，该化学强化玻璃也具有前述玻璃的物化性能。
本发明还提供了本发明的化学强化玻璃在显示屏触摸设备中用作盖板玻璃的应用。显示屏可以为电子产品领域常见的各种显示屏，例如可以为液晶电视、平板电脑、触摸屏手机等显示屏，具体地，可以用于制备显示屏保护用盖板玻璃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，如无特别说明，所用的材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。
以下实施例和对比例中，玻璃的组成根据投料用量确定；
密度根据标准GB/T5432-2008进行测定；
表面张力根据标准GB/T22237-2008进行测定；
液相线温度根据标准ASTMC-965进行测定；
工作粘度104dpa·s对应的温度根据标准ASTMC-965进行测定；
杨氏模量根据标准GB/T7962进行测定；
50～350℃的玻璃线膨胀系数根据标准ASTME-228进行测定；
光透过率采用紫外-可见分光光度计进行测定；
退火点(粘度为1013dpa·s时的温度)和应变点(粘度为1014 . 5dpa·s时的温度)采用卧式膨胀测定仪进行测定，且退火点和应变点均按照标准ASTMC336进行测定；
软化点(粘度为107 . 6dpa·s时的温度)采用立式软化点测定仪进行测定，且软化点按照标准ASTMC338进行测定；
维氏硬度(HV)采用自动转塔数显显微硬度计按照标准ASTME-384进行测定；
采用表面应力仪测定化学强化后玻璃的表面应力和应力层厚度。
实施例1-9
本实施例说明本发明的制备超薄玻璃的组合物、玻璃、化学强化玻璃、超薄玻璃的制备方法和制备的盖板玻璃原片。
按照表1和2列出的制备超薄玻璃的组合物的组成和用量，投料依次进行熔融、浮法锡槽成型、退火、切割、研磨、抛光，用去离子水清洗干净并烘干得到玻璃样品，然后进行各项性能测试，结果见表1和2。
将玻璃样品置于420℃的熔融KNO3中按表1和2中的时间进行化学强化处理，得到的产物冷却至室温，用去离子水清洗后烘干即得到化学强化玻璃，进行相关测试，结果见表1和2。
对比例1-3
按照表2列出的制备超薄玻璃的组合物的组成和用量，投料依次进行熔融、浮法锡槽成型、退火、切割、研磨、抛光，用去离子水清洗干净并烘干得到玻璃样品，然后进行各项性能测试，结果见表2。
将玻璃样品置于420℃的熔融KNO3中按表2中的时间进行化学强化处理，得到的产物冷却至室温，用去离子水清洗后烘干即得到化学强化玻璃，进行相关测试，结果见表2。
表1
表2
由实施例、对比例以及表1-2的数据可以看出，本发明提供的组合物可以采用浮法成型工艺得到超薄玻璃。玻璃的表面张力为280×10-3Nm-1～319×10-3Nm-1，作业点粘度为104dpa·s所对应的温度为1070～1160℃，液相线温度密度为2.40～2.45g/cm3；进一步进行化学强化处理后得到的化学强化玻璃可以具有750～850MPa的表面应力，32～40μm的应力层深度，适于浮法成型工艺拉制成0.3-1mm厚度的盖板玻璃原片。

Claims (10)

1.一种制备超薄玻璃的组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物含有60～70重量％的SiO2，10～14.5重量％的Al2O3，10～13重量％的Na2O，3～7重量％的K2O，5～10重量％的MgO，1～1.8重量％的ZnO，0.7～1.5重量％的ZrO2和0.3～1.2重量％的WO3。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，该组合物含有61～64重量％的SiO2，10～13重量％的Al2O3，11～12.5重量％的Na2O，4～6重量％的K2O，5～8重量％的MgO，1～1.5重量％的ZnO，0.7～1.0重量％的ZrO2和0.3～0.8重量％的WO3。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，(Na2O+K2O)的含量为13～20重量％，(SiO2+Al2O3)的含量为75～84重量％。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中，(ZrO2+ZnO+WO3)的含量为2～4.5重量％。
5.一种由权利要求1-4中任意一项所述的组合物制得的玻璃，该玻璃的作业点粘度为104dpa·s所对应的温度为1070～1160℃，该玻璃的表面张力不大于320×10-3Nm-1。
6.根据权利要求5所述的玻璃，其中，所述玻璃在50～350℃范围内的线膨胀系数为95×10-7/℃～98×10-7/℃。
7.一种超薄玻璃的制备方法，包括：
将权利要求1-4中所述的组合物依次进行熔融、浮法锡槽成型、退火、切割得到超薄玻璃。
8.一种由权利要求7所述的方法制得的盖板玻璃原片，该盖板玻璃原片的厚度为0.3-1mm，优选为0.3-0.6mm。
9.一种化学强化玻璃，该化学强化玻璃通过将权利要求5或6所述的玻璃或者权利要求8所述的盖板玻璃原片在400～450℃的熔融KNO3中处理4～6h得到，该化学强化玻璃的表面应力为750～850MPa，该化学强化玻璃的应力层深度为32～40μm。
10.权利要求9所述的化学强化玻璃在显示屏触摸设备中用作盖板玻璃的应用。
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