CN109775984B

CN109775984B - 玻璃组合物、铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109775984B
Application number: CN201910177267.0A
Authority: CN
Inventors: 李青; 李赫然; 李志勇; 张广涛; 李俊锋; 闫冬成; 王丽红
Original assignee: Dongxu Optoelectronic Technology Co Ltd
Current assignee: Dongxu Optoelectronic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2039-03-08
Also published as: CN109775984A

Abstract

本发明涉及玻璃制造领域，公开了玻璃组合物、铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。以该玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括50‑90重量％的玻璃粉料和10‑50重量％的碎玻璃。采用本发明的方法制得的铝硅酸盐玻璃，具有较低的熔化温度、同时兼具良好的韧性，制得的产品良率高，并且生产成本较低，适用于大规模工业生产。

Description

玻璃组合物、铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及玻璃制造领域，具体涉及玻璃用组合物、铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

随着显示技术的发展，智能手机与平板电脑的普及，智能手机与平板电脑的智能设备的性能让人们凭借无线通信的方便性、享受较高层次的商务及娱乐活动。在这样的趋势下，显示器不断更新，人们对显示器的性能要求也在不断提高，同时，为了减轻手持式设备的使用负担，产品的重量变轻、厚度变薄成为大势所趋。在这种发展潮流的引导下，显示面板正在向轻薄化、超高清显示的方向发展，面板制程工艺向更高处理温度发展；同时单片玻璃经过工艺处理，对玻璃基板的性能要求越来越高。例如，在有源矩阵液晶显示、柔性OLED显示中，对玻璃应变点的要求不断提高。大多数硅酸盐玻璃的应变点随着玻璃形成体含量的增加和改性剂含量的减少而增高，同时会对高温熔化和澄清带来困难，造成耐火材料侵蚀加剧，增加能耗及生产成本。这样的配合料的较为难熔，因此需要提高熔制温度或熔解耗时较长。

在基板玻璃生产过程中，不可避免的会产生固态的玻璃缺陷，从而影响玻璃的光学性能，例如结石类、析晶等固态缺陷。

因此，急需提供一种缺陷少且满足上述需求的玻璃及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种玻璃组合物、铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，本发明的铝硅酸盐玻璃具有较低的熔化温度、同时兼具良好的韧性，制得的产品良率高，并且生产成本较低，适用于大规模工业生产。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种玻璃组合物，其中，以所述玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括50-90重量％的玻璃粉料和10-50重量％的碎玻璃。

优选地，以所述玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括70-80重量％的玻璃粉料和20-30重量％的碎玻璃。

优选地，所述玻璃粉料经过熔融形成的玻璃与碎玻璃成分相同。

优选地，所述碎玻璃中粒径分布为200-5000μm的碎玻璃含量≥98重量％。

优选地，所述碎玻璃中粒径分布为300-3000μm的碎玻璃含量≥96重量％。

优选地，所述碎玻璃中碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷≤4个/Kg。

优选地，所述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷≤6个/Kg。

优选地，所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤6个/Kg。

优选地，所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤10个/Kg。

优选地，所述碎玻璃中碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷小于3个/Kg。

优选地，所述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷小于2个/Kg。

优选地，所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷小于2个/Kg。

优选地，所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷小于10个/Kg。

优选地，以该玻璃组合物的总摩尔量为基准，以氧化物计，所述玻璃组合物含有65-75mol％的SiO₂、10-15mol％的Al₂O₃、0-7mol％的B₂O₃、2-10mol％的MgO、3-10mol％的CaO、0-7mol％的SrO、0-7mol％的BaO、0-1mol％的ZnO以及≤0.5mol％的杂质。

优选地，以该玻璃组合物的总摩尔量为基准，以氧化物计，所述玻璃组合物含有66-70mol％的SiO₂、11-14mol％的Al₂O₃、0-6mol％的B₂O₃、3-9mol％的MgO、4-8mol％的CaO、3-6mol％的SrO、0-1mol％的BaO、0-0.1mol％的ZnO以及≤0.5mol％的杂质。

第二方面，本发明提供了一种制备铝硅酸盐玻璃的方法，该方法包括：将本发明所述的玻璃组合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理和机械加工处理。

优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷≤4个/Kg。

优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷≤6个/Kg。

优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤6个/Kg。

优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤10个/Kg。

第三方面，本发明提供了上述方法制备得到的铝硅酸盐玻璃。

第四方面，本发明提供了本发明所述的玻璃组合物或铝硅酸盐玻璃在制备显示器件中的应用。

本发明对配料中碎玻璃的含量、尺寸以及每公斤缺陷的数量进行最优化，能够有效降低熔化温度，对产线良率提升带来较大空间，同时燃料、电力等生产成本也得以降低，大幅提高资源的利用率的同时降低了玻璃生产成本。

本发明的有益效果具体表现在：

1、本发明不仅具有环境友好型的作用，还使得碎玻璃得到充分的利用，可以降低生产成本减少CO₂等温室气体的排放，适合基板玻璃生产企业碎玻璃的充分应用；

2、通过控制配合料中玻璃粉料和碎玻璃的比率降低熔化难度，从而降低熔制玻璃能量损耗，使得燃料、电力等生产成本得以降低；

3、通过控制碎玻璃中缺陷的尺寸和个数，进而控制基板玻璃中缺陷，大幅提升玻璃的良率。

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。

本发明的发明人通过优化配合料中碎玻璃的比例和尺寸以及每公斤缺陷的数量，以实现有效降低熔化温度、提升产线良率、降低生产成本，由此完成了本发明。

在本发明中，所述玻璃粉料与碎玻璃成分相同，即，玻璃粉料经过熔融形成的玻璃与碎玻璃成分相同。

在本发明中，将产品中因外因引入的杂质导致的析出或因磨损出现铂金结晶或析出物时导致的产品缺陷定义为铂金缺陷；将产品中因外因引入的杂质导致的析出硅锆析出物时导致的产品缺陷定义为硅锆缺陷；将产品中析出硅铝析出物导致的产品缺陷定义为硅铝缺陷；将产品中因异物引起的氧化锡结石导致的产品缺陷定义为氧化锡缺陷。

第一方面，本发明提供了一种玻璃组合物，其中，以所述玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括50-90重量％的玻璃粉料和10-50重量％的碎玻璃。

本发明的玻璃组合物中，通过优化玻璃粉料与碎玻璃比例，进一步降低熔解耗能，提升产品良率，当上述碎玻璃的含量不足10重量％时，玻璃的熔解能量消耗偏大，不利于熔解；若碎玻璃含量超过50重量％时，则气泡不良偏高，因此，综合考虑耗能及不良率，所述玻璃组合物中包括10-50重量％的碎玻璃。

为了进一步减少耗能、提升产品良率，优选地，以所述玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括60-80重量％的玻璃粉料和20-40重量％的碎玻璃；更优选地，以所述玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括70-80重量％的玻璃粉料和20-30重量％的碎玻璃。

为了利于玻璃组合物的熔融，优选地，所述碎玻璃中粒径分布为200-5000μm的碎玻璃含量≥98重量％。

本发明的玻璃组合物中，若碎玻璃中粒径分布范围内的碎玻璃含量过高，则不利于表面玻璃液热量的传递；若碎玻璃中粒径分布范围内的碎玻璃含量过低，则微粉碎玻璃过快熔化，导致周围尚未熔化的生料被包围，从而影响玻璃粉料熔化的均匀性，因此，综合考虑，所述碎玻璃中粒径分布为200-5000μm的碎玻璃含量≥98重量％。

为了进一步利于玻璃组合物的熔融，优选地，所述碎玻璃中粒径分布为300-3000μm的碎玻璃含量≥96重量％。

在玻璃生产中可能会产生例如铂金、硅锆、硅铝、氧化锡、少量的石英等缺陷，而其中的硅锆、硅铝、石英和氧化锡在玻璃的高温状态下可以熔解，造成玻璃液成分不均，形成二次缺陷，因此，为了降低产品缺陷，提升良率，进而实现降低成本、提高能源的利用效率，优选地，所述碎玻璃中碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷≤4个/Kg；更优选地，所述碎玻璃中碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷小于3个/Kg。

为了进一步降低产品缺陷，提升良率，优选地，所述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷≤6个/Kg；更优选地，述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷小于2个/Kg。

为了进一步降低产品缺陷，提升良率，优选地，所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤6个/Kg；更优选地，所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷小于2个/Kg。

为了进一步降低产品缺陷，提升良率，优选地，所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤10个/Kg；更优选地，所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷小于10个/Kg。

本发明的具体实施方式中，优选地，以该玻璃组合物的总摩尔量为基准，以氧化物计，所述玻璃组合物含有65-75mol％的SiO₂、10-15mol％的Al₂O₃、0-7mol％的B₂O₃、2-10mol％的MgO、3-10mol％的CaO、0-7mol％的SrO、0-7mol％的BaO、0-1mol％的ZnO以及≤0.5mol％的杂质。

本发明的具体实施方式中，优选地，以该玻璃组合物的总摩尔量为基准，以氧化物计，所述玻璃组合物含有66-70mol％的SiO₂、11-14mol％的Al₂O₃、0-6mol％的B₂O₃、3-9mol％的MgO、4-8mol％的CaO、3-6mol％的SrO、0-1mol％的BaO、0-0.1mol％的ZnO以及≤0.5mol％的杂质。

在本发明的方法中，为了进一步降低产品缺陷，提升良率，进而实现降低成本、提高能源的利用效率，优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷≤4个/Kg。

在本发明的方法中，为了进一步降低产品缺陷，提升良率，进而实现降低成本、提高能源的利用效率，优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷≤6个/Kg。

在本发明的方法中，为了进一步降低产品缺陷，提升良率，进而实现降低成本、提高能源的利用效率，优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤6个/Kg。

在本发明的方法中，为了进一步降低产品缺陷，提升良率，进而实现降低成本、提高能源的利用效率，优选地，所述制备方法包括控制所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤10个/Kg。

此外，上述熔融处理、成型处理、退火处理和机械加工处理均可以采用本领域常规方法和条件进行，在此不再累述。

实施例

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不受以下实施例限制。

以下实施例中，如无特别说明，所用的各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。

下述实施例1-47玻璃按照下述步骤进行制备：

步骤一，按要求称量各组分玻璃粉料和碎玻璃，其中，玻璃粉料与碎玻璃成分相同，即，玻璃粉料经过熔融形成的玻璃与碎玻璃成分相同；

步骤二，称好的配合料通过加料机依次加入熔炉中，熔化澄清温度为1650℃，熔化澄清时间为24h；

步骤三，随后经过4h冷却、成型、退火，得到玻璃A。

其中，实施例1-42中，玻璃粉料用量、碎玻璃用量、消耗的能耗、玻璃的气泡不良率、铂金缺陷不良率以及固态缺陷不良率如表1-4所示。另外，实施例43-47中，玻璃组成如表5所示，并将得到的玻璃A放置在500℃下1小时后测定了其热收缩，结果也如表5所示。

实施例1-6

以该玻璃组合物的总摩尔量为基准，以氧化物计，玻璃组合物为：

SiO₂：65mol％、Al₂O₃：14.6mol％、B₂O₃：7mol％、MgO：2.8mol％、CaO：3.1mol％、SrO：2.1mol％、BaO：4.7mol％、ZnO：0.3mol％、杂质：0.4mol％。

实施例7-12

SiO₂：67.8mol％、Al₂O₃：12.8mol％、B₂O₃：0.8mol％、MgO：8.22mol％、CaO：5mol％、SrO：5.1mol％、杂质：0.28mol％。

实施例13-18

SiO₂：70mol％、Al₂O₃：10.12mol％、B₂O₃：4.11mol％、MgO：7.6mol％、CaO：3.2mol％、SrO：0.8mol％、BaO：4mol％、ZnO：0.1mol％、杂质：0.07mol％。

实施例19-24

SiO₂：74.2mol％、Al₂O₃：12.11mol％、B₂O₃：1.6mol％、MgO：2.1mol％、CaO：5.8mol％、SrO：3.28mol％、杂质：0.15mol％。

实施例25-30

SiO₂：72mol％、Al₂O₃：11.77mol％、B₂O₃：0.55mol％、MgO：2.8mol％、CaO：5.8mol％、SrO：3.28mol％、BaO：2.4mol％、ZnO：0.9mol％、杂质：0.5mol％。

表3

实施例31-42

碎玻璃的碎玻璃粒度占总和比率碎玻璃粒度太大，不利于表面玻璃液热量传递，粒度太小而微粉碎玻璃过快熔化，把周围尚未熔化的生料包围起来，即影响玻璃粉料熔化的均匀性。因此碎玻璃的粒度应控制的一定的合理范围内。

实施例43-47

以所述玻璃组合物的总重量为基准，玻璃粉料的含量为70重量％，碎玻璃的含量为30重量％，碎玻璃中粒径分布为300-3000um的碎玻璃含量为≥96重量％。

碎玻璃中缺陷的要求：

碎玻璃中铂金缺陷的要求：L≤150um的缺陷小于等于4个/Kg

碎玻璃中硅锆缺陷的要求：L≤200um，且小于等于6个/Kg

碎玻璃中硅铝缺陷的要求：L≤300um，且小于等于6个/Kg

碎玻璃中氧化锡缺陷的要求：L≤300um，且小于等于10个/Kg。

表5

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

1.一种玻璃组合物，其特征在于，以所述玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括50-90重量％的玻璃粉料和10-50重量％的碎玻璃，其中，

所述碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷≤4个/Kg；

所述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷≤6个/Kg；

所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤6个/Kg；

所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷≤10个/Kg，

其中，以该玻璃组合物的总摩尔量为基准，以氧化物计，所述玻璃组合物含有65-75mol％的SiO₂、10-15mol％的Al₂O₃、0-7mol％的B₂O₃、2-10mol％的MgO、3-10mol％的CaO、0-7mol％的SrO、0-7mol％的BaO、0-1mol％的ZnO以及≤0.5mol％的杂质。

2.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，以所述玻璃组合物的总重量为基准，所述玻璃组合物包括70-80重量％的玻璃粉料和20-30重量％的碎玻璃。

3.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃粉料经过熔融形成的玻璃与碎玻璃成分相同。

4.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碎玻璃中粒径分布为200-5000μm的碎玻璃含量≥98重量％。

5.根据权利要求4所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碎玻璃中粒径分布为300-3000μm的碎玻璃含量≥96重量％。

6.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碎玻璃中碎玻璃中的铂金缺陷满足缺陷最大长度L≤150μm的缺陷小于3个/Kg。

7.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碎玻璃中的硅锆缺陷满足缺陷最大长度L≤200μm的缺陷小于2个/Kg。

8.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碎玻璃中的硅铝缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷小于2个/Kg。

9.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述碎玻璃中的氧化锡缺陷满足缺陷最大长度L≤300μm的缺陷小于10个/Kg。

10.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，以该玻璃组合物的总摩尔量为基准，以氧化物计，所述玻璃组合物含有66-70mol％的SiO₂、11-14mol％的Al₂O₃、0-6mol％的B₂O₃、3-9mol％的MgO、4-8mol％的CaO、3-6mol％的SrO、0-1mol％的BaO、0-0.1mol％的ZnO以及≤0.5mol％的杂质。

11.一种制备铝硅酸盐玻璃的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-10中任意一项所述的玻璃组合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理和机械加工处理。

12.权利要求11所述的方法制备得到的铝硅酸盐玻璃。

13.权利要求1-10中任意一项所述的玻璃组合物或权利要求11所述的方法制得的铝硅酸盐玻璃在制备显示器件中的应用。