CN109206000B - 曲面玻璃及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲面玻璃及其成型方法,该方法包括:(1)取厚度为h0的玻璃基板进行一次成型,得到曲面玻璃坯体,所述曲面玻璃坯体的垂直投影高度为h1;(2)将所述曲面玻璃坯体进行二次成型,得到曲面玻璃,所述曲面玻璃的垂直投影高度为h2,水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L,且1/6≤h2/L≤1,(h1‑h0):(h2‑h0)=(0.6‑0.9):1。该方法有利于降低成型后曲面玻璃内部的残留应力,减少或避免产生麻点、压痕等缺陷的可能,提高成型后的曲面玻璃的生产良率,使得曲面玻璃产品上下表面平整,优化曲面玻璃外观品质。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃成型领域,具体地,涉及一种曲面玻璃及其成型方法。
背景技术
随着社会的发展,科技的进步,美观已经成为消费者购买商品所要衡量的一个重要指标,为了迎合消费者对于商品外观的要求,生产厂家也在不断地推出更具有市场推动力的新商品,而曲面玻璃就是近年来在电子领域颇受关注的一个新的发展方向。
目前业内一般采用直接热压方式或者机械加工方式成型曲面玻璃,而相对于机械加工方法,直接热压的方式因其工艺步骤相对简化,工艺成本相对较低而获得了普遍应用。其中采用热压方式成型的具体方法包括采用成型模具,该成型模具包括上模具及下模具,将玻璃面板与所述上模具及下模具一同加热至高温800℃左右,超过玻璃软化点,然后利用上模具往下模具方向移动施压于玻璃面板,致使玻璃面板的上下表面成型,最后进行降温冷却,从而得到含有曲面的玻璃面板。采用这种热压成型方法时,成型后玻璃容易产生应力,并且成型玻璃外观有严重麻点、压痕等缺陷,而且成型后的曲面玻璃良率低,上下表面还会存在不平整的问题,影响曲面玻璃外观品质。
为了改善曲面玻璃制备过程中所出现的上述问题,在专利申请CN104023099A、CN104445888A、CN105683104A等中提出了通过多段式控制预热、压型和冷却的工艺条件以提高曲面玻璃成型良率的方法,然而,现有的这些方法所成型的曲面玻璃的成型良率还有待于进一步提高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的曲面玻璃成型良率低的问题,提供了一种曲面玻璃及其成型方法。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种曲面玻璃的成型方法,该方法包括:(1)取厚度为h0的玻璃基板进行一次成型,得到曲面玻璃坯体,所述曲面玻璃坯体的垂直投影高度为h1;(2)将所述曲面玻璃坯体进行二次成型,得到曲面玻璃,所述曲面玻璃的垂直投影高度为h2,水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L,且1/6≤h2/L≤1,(h1-h0):(h2-h0)=(0.6-0.9):1。
本发明另一方面提供了一种由本发明成型方法获得的曲面玻璃。
本发明一种曲面玻璃及其成型方法,通过采用两次成型方法,控制每次成型过程中的玻璃的弯曲度,进而有利于降低每次成型的弯曲玻璃中的残留应力,同时通过连续两次成型获得弯曲度满足要求的曲面玻璃;而且这种方法不但有利于降低成型后曲面玻璃内部的残留应力,而且能减少或避免产生麻点、压痕等缺陷的可能,提高成型后的曲面玻璃的生产良率,使得曲面玻璃产品上下表面平整,优化曲面玻璃外观品质。
附图说明
图1是根据本发明成型所得到的曲面玻璃的结构示意图。
附图标记说明
h2为曲面玻璃的垂直投影高度;2L为曲面玻璃水平投影中垂直于轴向方向的长度。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如图1所示,在本发明中“弯曲度”是指成型后的曲面玻璃的垂直投影的高度h2与水平投影中垂直于轴向方向的长度2L的一半的比值,即h2/L。其中曲面玻璃的轴向方向与成型模具的轴向方向相同,曲面玻璃的弯曲面是绕成型模具的轴向方向弯曲形成。
通常对于弯曲度要求较低(h2/L<1/6)的曲面玻璃而言,按照背景技术中现有工艺即可获取生产良率较高的曲面玻璃,然而对于弯曲度要求较高(1/6≤h2/L≤1)的曲面玻璃而言,在采用现有工艺时,往往生产良率有所下降,而本发明所提供的这种曲面玻璃正是针对于这种弯曲度要求较高(1/6≤h2/L≤1)的曲面玻璃所提出的。
为了提高曲面玻璃的成型良率,在本发明中提供了一种曲面玻璃的成型方法,该方法包括:(1)取厚度为h0的玻璃基板(在一次模具中)进行一次成型,得到曲面玻璃坯体,所述曲面玻璃坯体的垂直投影高度为h1;(2)将所述曲面玻璃坯体(在二次模具中)进行二次成型,得到曲面玻璃,所述曲面玻璃的垂直投影高度为h2,水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L,且1/6≤h2/L≤1,(h1-h0):(h2-h0)=(0.6-0.9):1。
本发明所提供的上述方法,可以在两组配套的生产模具中完成,其中一次模具根据一次成型的要求制备,二次模具根据二次成型的要求制备,在曲面玻璃的成型过程在,通过采用具有补充作用的二次模具对一次成型获得的曲面玻璃坯体进行二次成型,可以调整一次成型的尺寸与平面度,进而使得所获得曲面玻璃不仅尺寸精度高,成型产品平整度好、成型良率高,而且外观缺陷少,并且所得产品具有美观、表面手感好和外观漂亮的效果。
根据本发明的成型方法,优选情况下,1/4≤h2/L≤1,(h1-h0):(h2-h0)=(0.6-0.8):1;优选情况下,1/2≤h2/L≤1,(h1-h0):(h2-h0)=(0.6-0.7):1。
根据本发明的成型方法,为了降低成型后曲面玻璃中的残余应力,提高曲面玻璃的成型良率,优选情况下,所述一次成型的步骤包括对所述玻璃基板依次进行一次预热、一次压型和一次冷却的步骤;所述二次成型的步骤包括对所述曲面玻璃坯体依次进行二次预热、二次压型和二次冷却的步骤;其中,一次压型和二次压型中分别包括升压压型段和保压压型段,升压压型段和保压压型段的温度均在玻璃基板的退火点温度和软化点温度之间,且所述二次压型中升压压型段的温度低于一次压型中升压压型段的温度,优选低50-150℃;所述二次压型中保压压型段的温度低于等于一次压型中保压压型段的温度,优选低0-50℃。
根据本发明的成型方法,优选情况下,在所述一次压型中保压压型段的温度低于升压压型段的温度,优选低50-150℃;在所述二次压型中保压压型段的温度低于或等于与其相邻的升压压型段的温度,优选低0-50℃。
根据本发明的成型方法,为了降低成型后曲面玻璃中的残余应力,提高曲面玻璃的成型良率,优选情况下,一次压型和二次压型中保压压型段的压力均高于或等于升压压型段的压力,且所述二次压型中保压压型段的压力低于或等于一次压型中保压压型段的压力,优选低0.1-0.2MPa。优选情况下,在所述一次压型中保压压型段的压力为0.6-0.8MPa;在所述二次压型中保压压型段的压力为0.5-0.6MPa。
根据本发明的成型方法,优选情况下,所述一次压型和二次压型分别采用至少两段式升压压型和至少一段式保压压型,其中在两个升压压型段中压力由低至高渐变加压。在一次压型和二次压型中,内置有玻璃基板的模具在每一个压型段的停留时间相同,分别为60-300s。
根据本发明的成型方法,优选情况下,所述一次预热和二次预热分别采用至少三段式预热升温,其中每个预热段温度恒定,第一预热段的温度为400-700℃,且相邻两个预热段的温度差不大于150℃。在一次预热和二次预热的步骤中,内置有玻璃基板的模具在每一个预热段所承受的压力相同,分别为0-0.002MPa,且在每一个预热的停留时间相同,分别为30-300s。
根据本发明的成型方法,优选情况下,所述一次成型和二次成型中的冷却步骤分别采用至少两段式冷却降温,优选第一冷却段的温度比与其相邻的保压压型段的温度低80-150℃,且相邻两个冷却段的温度差为100-200℃。在一次冷却和二次冷却的步骤中,内置有玻璃基板的模具在每一个冷却段的停留时间相同,分别为60-300s。
根据本发明的成型方法,优选情况下,在一次成型和二次成型的过程中分别经过三段式预热升温、两段式升压压型、一段式保压压型、以及二段式冷却成型。该方法对于每次成型的环节要求不高,共八段流程即可完成,相对于现有技术中的十二段流程简化了设备;而且本发明中通过先后两次成型,能够提高曲面玻璃产品的成型良率。
根据本发明的方法,其中可以采用的玻璃基板包括但不限于康宁大猩猩四代玻璃、大猩猩三代玻璃、旭硝子玻璃、肖特玻璃等,优选情况下,所述玻璃基本的厚度为0.5-0.8mm。
根据本发明的成型方法,其整体工艺流程可以参照本领域成型曲面玻璃的常规工艺流程,只要满足本发明上述各种实施方式中的工艺条件即可,例如成型的整体工艺流程可以重复两次成型工艺,每次成型工艺可以包括:将玻璃基板置于成型模具中,再将成型模具置于成型设备中且先后经分段加热、分段压型和分段冷却的步骤得到所述曲面玻璃(曲面玻璃坯体);在本发明中所述成型设备例如为成型炉,所述成型炉中可以仅设置一个成型模具放置位置,此时通过改变成型炉中的辅助部件(例如发热板和压头)的参数而使得玻璃在不同时间段上的温度和/或压力改变。
同时,在本发明中还提供了一种由上述成型方法所获得的曲面玻璃。根据本发明成型方法获得的曲面玻璃不仅尺寸精度高,成型产品平整度好、成型良率高,而且外观缺陷少,并且所得产品具有美观、表面手感好和外观漂亮的效果。主要应用于笔记本电脑、手机、平板电脑和智能手表的前盖、后盖等电子产品中。
以下将结合具体实施方式进一步说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果。
实施例1
用于说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果
取玻璃基板(康宁大猩猩四代玻璃,长宽厚为155*75*0.5mm)放入至一次成型模具中(玻璃基板的宽度方向对应于模具的轴向方向,下同),将一次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h1(29.8mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表1,每段的停留为60s。
取前述曲面玻璃坯体放入至二次成型模具中,将二次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h2(49.3mm),水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L(98.6mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表1,每段的停留为60s;所制备的曲面玻璃记为S1。
表1
压型1-2中压力为由低至高渐变加压,表1中所记载的压型1-2中压力为这一区间的最大压力。如下表2至表7规则相同。
实施例2
用于说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果
取玻璃基板(康宁大猩猩四代玻璃,长宽厚为155*75*0.5mm)放入至一次成型模具中,将一次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h1(21.3mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表2,每段的停留为60s。
取前述曲面玻璃坯体放入至二次成型模具中,将二次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h2(30.2mm),水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L(120.6mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表2,每段的停留为60s;所制备的曲面玻璃记为S2。
表2.
实施例3
用于说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果
取玻璃基板(康宁大猩猩四代玻璃,长宽厚为155*75*0.5mm)放入至一次成型模具中,将一次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h1(13.7mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表3,每段的停留为60s。
取前述曲面玻璃坯体放入至二次成型模具中,将二次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h2(17mm),水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L(135.6mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表3,每段的停留为60s;所制备的曲面玻璃记为S3。
表3.
实施例4
用于说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果
取玻璃基板(康宁大猩猩四代玻璃,长宽厚为155*75*0.5mm)放入至一次成型模具中,将一次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h1(10.7mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表4,每段的停留为60s。
取前述曲面玻璃坯体放入至二次成型模具中,将二次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h2(11.8mm),水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L(141.6mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表4,每段的停留为60s;所制备的曲面玻璃记为S4。
表4.
实施例5
用于说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果
取玻璃基板(康宁大猩猩四代玻璃,长宽厚为155*75*0.5mm)放入至一次成型模具中,将一次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h1(39.5mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表5,每段的停留为60s。
取前述曲面玻璃坯体放入至二次成型模具中,将二次成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃坯体,该曲面玻璃坯体的垂直投影的高度为h2(49.3mm),水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L(98.6mm),其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表5,每段的停留为60s;所制备的曲面玻璃记为S5。
表5.
实施例6
用于说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果
参照实施例1中方法制备曲面玻璃,区别在于一次成型和二次成型的工艺条件如表6所示;所制备的曲面玻璃记为S6。
表6.
对比例1
用于说明本发明曲面玻璃及其成型方法的有益效果
取玻璃基板(康宁大猩猩四代玻璃,长宽厚为155*75*0.5mm)放入至成型模具中,将成型模具置于成型炉中,分别依次经过四段预热、三段压型和两段冷却,形成曲面玻璃,其中四段预热、三段压型和两段冷却的工艺条件参见表7,每段停留时间为90s;所成型的曲面玻璃记为D1。
表7.
测试:
将实施例1至6与对比例1所制备的弯曲玻璃的尺寸精度、平整度、表面缺陷和成型良品率进行测试。
尺寸精度:采用二次元投影(二次元检测仪是利用表面光或者轮廓光照明零件得到影像,在所获影像上去点来测量产品的形位公差)的方式,检验产品的长度和宽度尺寸,尺寸公差如表8所示;
平整度:采用CAV全尺寸检测系统(非接触、3D扫描测试仪)检测轮廓尺寸,通过快速扫描将测量对象逆向扫描成密集的点云数据,与原始3D设计图纸依检验需求做精确的重叠与对位,进而查看其各部分的尺寸误差,测量结果如表8所示,表8中给出了最大误差(的绝对值);
表面缺陷:通过肉眼观察,曲面玻璃产品表面是否存在麻点或压痕,表面缺陷要求如表8所示;
成型良品率:产品尺寸和平面度检测符合精度要求、外观无缺陷的产品视为良品,成型良品率为良品数量与加工总量的比值,测量结果如表8所示。
表8.
尺寸精度(mm) | 最大误差(mm) | 表面缺陷 | 成型良品率(%) | |
S1 | ±0.08 | 0.127 | 无麻点、压印 | 93.7 |
S2 | ±0.08 | 0.108 | 无麻点、压印 | 94.2 |
S3 | ±0.08 | 0.103 | 无麻点、压印 | 93.7 |
S4 | ±0.08 | 0.091 | 无麻点、压印 | 93.8 |
S5 | ±0.08 | 0.147 | 无麻点、压印 | 93.0 |
S6 | ±0.08 | 0.175 | 无麻点、压印 | 91.5 |
D1 | ±0.10 | 0.213 | 无麻点、压印 | 90.2 |
由表8中数据可知,相对于对比例1,根据本发明实施例1-6所制备的曲面玻璃S1-S6,特别是根据本发明的实施例1-4所制备的曲面玻璃S1-S4的尺寸精度更高,表面平整度更好、表面缺陷更少,成型良品率更高,可见,根据本发明所提供的方法更适于成型这种弯曲度相对较高(1/6≤h2/L≤1)的曲面玻璃。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种曲面玻璃的成型方法,其特征在于,所述方法包括:
(1)取厚度为h0的玻璃基板进行一次成型,得到曲面玻璃坯体,所述曲面玻璃坯体的垂直投影高度为h1;
(2)将所述曲面玻璃坯体进行二次成型,得到曲面玻璃,所述曲面玻璃的垂直投影高度为h2,水平投影中垂直于轴向方向的长度为2L,且1/6≤h2/L≤1,(h1-h0):(h2-h0)=(0.6-0.9):1;
所述一次成型的步骤包括对所述玻璃基板依次进行一次预热、一次压型和一次冷却的步骤;
所述二次成型的步骤包括对所述曲面玻璃坯体依次进行二次预热、二次压型和二次冷却的步骤;
一次压型和二次压型中分别包括升压压型段和保压压型段,升压压型段和保压压型段的温度均在玻璃基板的退火点温度和软化点温度之间,且所述二次压型中升压压型段的温度低于一次压型中升压压型段的温度;所述二次压型中保压压型段的温度低于等于一次压型中保压压型段的温度;
所述二次压型中升压压型段的温度比一次压型中升压压型段的温度低50-150℃;其中,所述二次压型中保压压型段的温度比一次压型中保压压型段的温度低0-50℃。
2.根据权利要求1所述的成型方法,其中,1/4≤h2/L≤1,(h1-h0):(h2-h0)=(0.6-0.8):1。
3.根据权利要求2所述的成型方法,其中,1/2≤h2/L≤1,(h1-h0):(h2-h0)=(0.6-0.7):1。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的成型方法,其中,在所述一次压型中保压压型段的温度低于与其相邻的升压压型段的温度;在所述二次成型中保压压型段的温度低于或等于与其相邻的升压压型段的温度。
5.根据权利要求4所述的成型方法,其中,在所述一次压型中保压压型段的温度比与其相邻的升压压型段的温度低50-150℃。
6.根据权利要求4所述的成型方法,其中,在所述二次成型中保压压型段的温度比与其相邻的升压压型段的温度低0-50℃。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的成型方法,其中,一次压型和二次压型中保压压型段的压力均高于或等于相应升压压型段的压力,且所述二次压型中保压压型段的压力低于或等于一次压型中保压压型段的最高压力。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的成型方法,其中,所述二次压型中保压压型段的压力比一次压型中保压压型段的最高压力低0.1-0.2MPa。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的成型方法,其中,所述一次压型和二次压型分别采用至少两段式升压压型和至少一段式保压压型,其中在两个升压压型段中压力由低至高渐变加压。
10.根据权利要求1至3中任意一项所述的成型方法,其中,所述一次预热和二次预热分别采用至少三段式预热升温,其中每个预热段中温度恒定,第一预热段的温度为400-700℃,且相邻两个预热段的温度差不大于150℃。
11.根据权利要求1至3中任意一项所述的成型方法,其中,所述一次成型和二次成型中的冷却步骤分别采用至少两段式冷却降温。
12.根据权利要求11所述的成型方法,其中,所述一次成型和二次成型中的冷却步骤分别采用至少两段式冷却降温,第一冷却段的温度比与其相邻的保压压型段的温度低80-150℃,且相邻两个冷却段的温度差为100-200℃。
13.一种由权利要求1至12中任意一项所述的成型方法所获得的曲面玻璃。
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