CN108314300B - 曲面玻璃及其制作方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曲面玻璃及其制作方法和应用，该曲面玻璃的制作方法包括如下步骤：将原料玻璃片置于具有预设曲面形状的模具中，夹持固定；将通过所述模具固定的所述原料玻璃片置于钾盐溶液中进行第一次钢化处理，冷却，清洗，获得半钢化玻璃片；将通过所述模具夹持的所述半钢化玻璃片置于钾盐溶液中进行第二次钢化处理，冷却，清洗，获取钢化玻璃片，即得。该曲面玻璃的制作方法所制作的曲面玻璃由于凹面和凸面具有不同的应力层深度和钢化强度，具有良好的形变恢复力，并能够显著节省生产成本。

Description

曲面玻璃及其制作方法和应用

技术领域

本发明涉及玻璃加工技术领域，特别是涉及一种曲面玻璃及其制作方法和应用。

背景技术

随着技术的发展，曲面玻璃在电子产品等领域的应用越来越广泛。而现有的曲面玻璃通常的制作工艺包括对2D玻璃进行热弯、成型、抛光等步骤，该工艺同时对热弯、抛光设备要求的较高，从而使整个曲面玻璃的生产成本较高。同时，该种依靠热压形变工艺制作而成的曲面玻璃的形变恢复力较差，使得曲面玻璃的油墨装饰、贴合等工序需要特殊设备，生产成本进一步增加，不利于曲面玻璃产品的应用普及。

发明内容

基于此，有必要提供一种生产成本较低且形变恢复力较好的曲面玻璃及其制作方法和应用。

一种曲面玻璃的制作方法，包括如下步骤：

将原料玻璃片置于具有预设曲面形状的模具中，夹持固定；

第一次钢化：将通过所述模具固定的所述原料玻璃片置于钾盐熔液中，于380～520℃下进行第一次钢化处理，冷却，清洗，制备钢化深度为所述原料玻璃片的预设钢化深度的1/5～1/1.5的半钢化玻璃片；

第二次钢化：将通过所述模具夹持的所述半钢化玻璃片置于钾盐熔液中，于380～520℃下进行第二次钢化处理，冷却，清洗，制备钢化深度为所述原料玻璃片的预设钢化深度的钢化玻璃片，即得。

在其中一个实施例中，所述第一次钢化处理和所述第二次钢化处理中的钾盐熔液均为硝酸钾熔液。

在其中一个实施例中，所述第一次钢化处理的时间为1～3h；

所述第一次钢化处理和所述第二次钢化处理的总时间为2～6h。

在其中一个实施例中，所述模具的材质为钢或铁。

在其中一个实施例中，在通过所述模具对所述提供原料玻璃片进行夹持固定的步骤之前，还包括对所述原料玻璃片进行开料、数控加工和抛光的步骤。

在其中一个实施例中，在所述第二次钢化的步骤之后，还包括对所述钢化玻璃片进行油墨装饰的步骤。

在其中一个实施例中，所述油墨装饰包括如下步骤：将所述钢化玻璃片平压，采用平面玻璃印刷设备对所述钢化玻璃片进行油墨装饰。

一种上述任一项所述的曲面玻璃的制作方法制作获得的曲面玻璃。

一种双曲面玻璃、触摸传感屏或显示屏，包括上述所述的曲面玻璃。

一种上述所述的曲面玻璃在通过采用平面贴合设备制备双曲面玻璃、触摸屏或显示屏中的应用。

上述曲面玻璃的制作方法通过模具固定原料玻璃片进行两次钢化处理和两次冷却处理，使玻璃片始终保持弯曲状，其中第一次钢化和冷却能够使半钢化玻璃片的凸面和凹面存在应力差，从而使第二次钢化过程中的半钢化玻璃片的凹面挤压力变强，K+和Na+的离子交换速度变慢，凸面挤压力变弱，K+和Na+的离子交换速度变慢，从而最终使曲面玻璃的凸面的钢化深度大于凹面的钢化深度，凸面的应力大于凹面的应力。上述曲面玻璃的制作方法所制作的曲面玻璃由于凹面和凸面具有不同的应力层深度和钢化强度，具有良好的形变恢复力，具有防爆特性。与传统的热弯成型工艺制作曲面玻璃相比，上述曲面玻璃的制作方法中的模具可采用成本较低的钢或铁材料，无需采用表面平整等级较高、热传导性能好、耐800℃以上高温且表面易损伤的石墨模具，采用普通的化学熔盐钢化炉即可生产，从而显著节约生产成本。

另外，采用上述曲面玻璃的制作方法制备获得的曲面玻璃加工双曲面玻璃、触摸传感屏或显示屏等曲面玻璃产品时，由于上述曲面玻璃的制作方法制备获得的曲面玻璃具有良好的弹性恢复力，可以对其压平处理，从而可以通过采用通用平面玻璃印刷的设备和工艺、通用平面玻璃触控传感(Sensor)贴合的设备和工艺、通用平面玻璃全贴合的设备和工艺生产曲面玻璃产品，无需设计、生产专用设备，从而显著降低生产成本，有利于曲面玻璃产品的应用普及。

附图说明

图1为模具的结构示意图；

图2为夹具的结构示意图；

图3为半钢化玻璃片的应力示意图；

图4为钢化玻璃片的结构示意图；

图5为双曲面玻璃的结构示意图；

图6为触摸屏(或OLED显示屏)的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式的曲面玻璃的制作方法，包括如下步骤：

S1，提供原料玻璃片。

具体地，该提供原料玻璃片的步骤包括：

提供玻璃原材料，开料，切割所需尺寸，获得开料玻璃片。

再对开料玻璃片的外形进行数控加工(CNC)，抛光，获得原料玻璃片。

S2，夹持：将原料玻璃片置于具有预设曲面形状的模具中，夹持固定。

具体地，该夹持的步骤包括：

请结合图1，制作模具1：根据所需的曲面玻璃的四边外形曲线(预设形状)要求，制作使玻璃弯曲的仿行模具1。其中，该模具1的材质可采用低成本的钢/铁等，能够满足钢化炉中的钢化的温度要求并使玻璃保持所需要的曲面外形即可，从而能够有效降低曲面玻璃的加工成本。

优选地，为了使曲面玻璃的表面形状更接近要求，该仿行模具1上设有真空抽气孔，便于通过抽真空设备使曲面玻璃吸附在模具1的表面上，达到对原料玻璃片的有效固定。

请进一步结合图2，制作用于夹持原料玻璃片的夹具2：本实施方式中的夹具2整体上呈长方体形的框架结构，该框架结构内的相对的侧壁上还设有契形夹持部21，用于夹持原料玻璃片。采用契形夹持部21有利于曲面玻璃的周边形状的保持。

采用夹具对步骤1获得的原料玻璃片进行夹持固定。

S3，第一次钢化：

请进一步结合图3，将通过模具1固定的原料玻璃片置于钾盐熔液中进行第一次钢化处理，第一次钢化处理的温度为380～520℃，时间为1～3h，冷却，清洗，制备钢化深度为原料玻璃片的预设钢化深度(如康宁大猩猩最佳钢化深度30-40μm)的1/5～1/1.5的半钢化玻璃片100。其中，原料玻璃片的预设钢化深度通常由玻璃原材供应商提供，指的是单次钢化测试最大的弯曲、冲击应力下所对应钢化强度和钢化深度。

原料玻璃片经第一次钢化处理和冷却处理后，能够使获得的半钢化玻璃片100达到弯曲状并存在表面压应力(包括弯曲应力和表层应力)，即凸面和凹面存在应力差，便于改变第二次钢化过程中的K+和Na+在凸面和凹面的离子交换速率，使凹面和凸面达到不同的钢化深度和应力值。

S4，第二次钢化：

将通过模具1夹持的半钢化玻璃片100置于钾盐熔液中进行第二次钢化处理，第二次钢化处理的温度为380～520℃，时间为1～3h，冷却，清洗，获取凹凸面具有不同的钢化深度的钢化玻璃片200，即得。

其中，优选地，第一次钢化处理和第二次钢化处理中的钾盐溶液均为硝酸钾熔液。采用纯硝酸熔盐，能够方便控制K+和Na+的交换速率。

请进一步结合图4，第一次钢化处理和第二次钢化处理的总时间为2～6h。本实施方式的曲面玻璃在制作过程中，将该原料玻璃片的常规钢化时间进行分割，即采用短时间的第一次钢化后冷却、再进行第二次短时间的钢化和再冷却的分割处理方式，能够使最终获得的曲面玻璃的凹凸面具有不同的钢化深度，具有应力差，从而具有一定范围的形变和形变恢复能力，具有防爆和大断裂形变范围特性。

与传统采用热弯成型工艺相比，本实施方式的曲面玻璃的制作方法，无需采用成本昂贵的石墨模具、热弯设备以及抛光设备等，采用低成本的钢/铁模具和常规的化学熔盐钢化炉进行加工即可，从而显著节约成本。另外，采用本实施方式的曲面玻璃的制作方法，单模产能高，也有利于大尺寸(7寸以上)曲面玻璃的制作。例如，原料玻璃片的厚度可以为0.05mm～10mm，可获得的曲面玻璃的弯曲半径R，R>10mm，凸面钢化深度>凹面钢化深度约0.2-30μm、凸面应力>凹面应力约1-200Mpa。

同时，该曲面玻璃的制作方法制作获得的曲面玻璃的形变恢复力好，能够耐受一定程度的高温高湿环境，曲面结构的稳定性高和耐候性好。请进一步结合图4，由于该曲面玻璃具有良好的形变恢复能力，即对此两次钢化后的曲面玻璃产品施加外力，可以将其压平在平面平台上；外力撤去后，仍可恢复原有曲面；通过真空吸附，可以采用普通平面2D/2.25D玻璃的设备做油墨装饰，也可以采用普通平面2D/2.25D玻璃的设备做触控/显示等产品的贴合加工，从而显著节约曲面玻璃产品的生产成本，便于普及化应用。

另外，在其他实施方式中，当需要对曲面玻璃进行油墨装饰时，可采用如下步骤进行：将上述获得的钢化玻璃片平压，再采用平面玻璃印刷设备对钢化玻璃片进行油墨装饰即可。

请进一步结合图5，本发明还提供一种双曲面玻璃产品的制作方法，包括如下步骤：

取上述曲面玻璃的制作方法制作获得的曲面玻璃两片，分别记为曲面玻璃片200a和曲面玻璃片200b，压平后，采用2D/2.25D玻璃设备通过用光学胶水OCR/OCA把此两片曲面玻璃预固化粘合在一起，中间形成胶层300，回弹后再置于具有符合两者结合后的曲面形状的真空吸附固定模具中，进行最终固化定形。该双曲面玻璃的制作方法制作获得的双曲面玻璃产品在外力作用下亦可以受外力变形至平面，撤去外力后曲面可自恢复。

同理，请进一步结合图6，本发明还可以采用与双曲面玻璃产品相类似的制作工艺，取上述曲面玻璃的制作方法制作获得的曲面玻璃一片，采用平面玻璃触控Sensor贴合设备或用平面玻璃全贴合设备等进行预固化(形成胶层500)、回弹后再置于具有符合两者结合后的曲面形状的真空吸附固定模具中进行最终固化定形的工艺生产触摸屏(包括触控传感膜层400、胶层500和曲面玻璃200c)、OLED显示屏(包括OLED膜层、胶层和曲面玻璃层)等曲面玻璃产品，从而能够显著节约生产成本。

下面结合具体实施例对本发明的曲面玻璃及其制作方法做进一步详细地说明。

实施例1

本实施例的曲面玻璃采用上述实施方式的曲面玻璃的制作方法制作，其中，所采用的原料玻璃片为0.68mm厚的康宁大猩猩第三代玻璃，第一次钢化处理的温度为420℃，时间为1h，第二次钢化处理的温度为420℃，时间为2h，曲面半径为2700mm。本实施例制作获得的曲面玻璃的应力层深度(DOL，单位μm)和应力(CS，单位Mpa)进行测试，测试结果见下表1：

表1

实施例2

本实施例的曲面玻璃采用上述实施方式的曲面玻璃的制作方法制作，其中，所采用的原料玻璃片为厚度0.68mm的康宁大猩猩第三代玻璃原料，第一次钢化处理的温度为420℃，时间为1.5h，第二次钢化处理的温度为420℃，时间为1.5h，曲面半径为2160mm。本实施例制作获得的曲面玻璃的应力层深度(DOL，单位μm)和应力(CS，单位Mpa)进行测试，测试结果见下表2：

表2

实施例3

本实施例的曲面玻璃采用上述实施方式的曲面玻璃的制作方法制作，其中，所采用的原料玻璃片为厚度0.33mm的南玻白玻原料，第一次钢化处理的温度为420℃，时间为1.5h，第二次钢化处理的温度为420℃，时间为1.5h，曲面半径为1846mm。本实施例制作获得的曲面玻璃的应力层深度(DOL，单位μm)和应力(CS，单位Mpa)进行测试，测试结果见下表3：

表3

实施例1、实施例2和实施例3制作的曲面玻璃均具有良好的弹性恢复力，具有一定的弹性形变和曲面自恢复特性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种曲面玻璃的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

将原料玻璃片置于具有预设曲面形状的模具中，夹持固定，所述原料玻璃片为平面玻璃片；

第一次钢化：将通过所述模具固定的所述原料玻璃片置于钾盐熔液中，于380～520℃下进行第一次钢化处理，处理时间为1～3h，冷却，清洗，制备钢化深度为所述原料玻璃片的预设钢化深度的1/5～1/1.5的半钢化玻璃片，所述半钢化玻璃片达到弯曲状且凸面和凹面存在应力差，其中凸面应力大于凹面应力；

第二次钢化：将通过所述模具夹持的所述半钢化玻璃片置于钾盐熔液中，于380～520℃下进行第二次钢化处理，处理时间为1～3h，冷却，清洗，制备钢化深度为所述原料玻璃片的预设钢化深度的钢化玻璃片，即得。

2.根据权利要求1所述的曲面玻璃的制作方法，其特征在于，所述第一次钢化处理和所述第二次钢化处理中的钾盐熔液均为硝酸钾熔液。

3.根据权利要求2所述的曲面玻璃的制作方法，其特征在于，所述第一次钢化处理和所述第二次钢化处理的总时间为2～6h。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的曲面玻璃的制作方法，其特征在于，所述模具的材质为铁或钢。

5.根据权利要求1至3任一项所述的曲面玻璃的制作方法，其特征在于，在通过所述模具对所述原料玻璃片进行夹持固定的步骤之前，还包括对所述原料玻璃片进行开料、数控加工和抛光的步骤。

6.根据权利要求1至3任一项所述的曲面玻璃的制作方法，其特征在于，在所述第二次钢化的步骤之后，还包括对所述钢化玻璃片进行油墨装饰的步骤。

7.根据权利要求6所述的曲面玻璃的制作方法，其特征在于，所述油墨装饰包括如下步骤：将所述钢化玻璃片平压，采用平面玻璃印刷设备对所述钢化玻璃片进行油墨装饰。

8.一种权利要求1至7任一项所述的曲面玻璃的制作方法制作获得的曲面玻璃。

9.一种双曲面玻璃、触摸传感屏或显示屏，其特征在于，包括权利要求8所述的曲面玻璃。

10.一种权利要求8所述的曲面玻璃在通过采用贴合设备制备双曲面玻璃、触摸屏或显示屏中的应用。

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