CN110723908A - 玻璃增强液、盖板玻璃及其制备方法和显示设备 - Google Patents

玻璃增强液、盖板玻璃及其制备方法和显示设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种玻璃增强液、盖板玻璃及其制备方法和显示设备，玻璃增强液按质量百分比计，包括以下组分：碱性剂8％～50％、弱酸盐助剂0.5％～3％、阴离子表面活性剂0.3％～2％、阳离子表面活性剂0.3％～2％、两性离子表面活性剂0.3％～2％、非离子型表面活性剂0.3％～2％，水为余量。本发明的玻璃增强液利用一定浓度的碱性溶液与玻璃表面发生浅度的化学反应，通过腐蚀玻璃表面层减薄玻璃，同时以一定比例配合的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子型表面活性剂的清洗作用可以溶解掉表面反应生成的难溶硅酸盐，使反应继续进行，当反应深度大于或者等于微裂纹深度，即可以达到增强玻璃表面强度的作用。

Description

玻璃增强液、盖板玻璃及其制备方法和显示设备
技术领域
本发明涉及玻璃加工技术领域，特别是涉及一种玻璃增强液、盖板玻璃及其制备方法和显示设备。
背景技术
网络和无线通信技术的发展及其产品的迅速普及，全球数字化进程的快速推进，促成了信息技术(IT)与信息产业的蓬勃兴起，也为影像和显示技术创造了广阔的市场和良好的发展机遇，各种信息显示技术成为众多研究开发和产业投资的热点。其中，显示屏用盖板玻璃已成为电子显示产品中不可或缺的零组件。而在盖板行业尤其是手机盖板行业中，为了降低屏幕损坏的几率，对于盖板玻璃强度的要求越来越高。但是玻璃在加工的过程中如CNC和抛光等工序，会使玻璃表面产生微裂纹，微裂纹的存在容易引起应力集中而导致玻璃破裂，对玻璃的强度造成了破坏性的影响。因此，为了提高产品的强度，需要想办法通过加工处理消除玻璃表面的微裂纹。例如通过对玻璃进行平磨消除玻璃表面微裂纹，但该种方法所用设备复杂，且价格昂贵，在生产的过程中还会产生划伤不良等问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种可提高玻璃强度的玻璃增强液。
一种玻璃增强液，按质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002251495670000011
Figure BDA0002251495670000021
目前可利用碱性溶液对玻璃进行腐蚀，对玻璃进行减薄，当减薄深度大于微裂纹深度时，玻璃的强度就会大大提高。但是发明人通过研究发现，利用强碱性溶液对玻璃进行腐蚀的过程中玻璃表面会生成难溶性的硅酸盐，不加以处理，会阻碍反应的进行，延长反应时间，降低增强效果，而且生成的难溶性硅酸盐会覆盖在玻璃表面，易使玻璃出现脏污。本发明的玻璃增强液利用一定浓度的碱性溶液与玻璃表面发生浅度的化学反应，通过腐蚀玻璃表面层减薄玻璃，同时以一定比例配合的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子型表面活性剂的清洗作用可以溶解掉表面反应生成的难溶硅酸盐，使反应继续进行，当反应深度大于或者等于微裂纹深度，即可以达到增强玻璃表面强度的作用。而且由于碱性溶液与玻璃发生的化学反应，可以阻止微裂纹的扩张，钝化玻璃表面的微裂纹，进一步提升了玻璃表面的强度。
在一个具体示例中，按质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002251495670000022
Figure BDA0002251495670000031
在一个具体示例中，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐中的一种或多种，所述阳离子表面活性剂为胺盐和季铵盐中的一种或多种，所述两性离子表面活性剂为氨基酸两性离子表面活性剂，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
在一个具体示例中，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述阳离子表面活性剂为一乙醇胺，所述两性离子表面活性剂为十二烷基氨基丙酸盐，所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
在一个具体示例中，所述碱性剂为NaOH、KOH和Ba(OH)2中的一种或多种，所述弱酸盐助剂为K3PO4、K2HPO4、Na3PO4、Na2CO3、K2CO3、KHCO3、NaHCO3和Na2HPO4中的一种或多种。
本发明还提供了一种盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：将玻璃置于权利要求1～5任一项所述的玻璃增强液中，在60℃～90℃条件下浸泡20min～180min。
在一个具体示例中，还包括以下步骤：将经所述玻璃增强液浸泡的玻璃用酸性清洗液清洗，然后置于保护液中，在50℃～80℃条件下浸泡10min～60min；所述保护液包括以下组分中的一种或多种：正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、水玻璃和烷氧基有机硅化合物。
在一个具体示例中，在用所述玻璃增强液浸泡之前还包括以下步骤：将玻璃置于钢化熔盐中，在380℃～500℃条件下钢化80min～330min。
本发明还提供了一种盖板玻璃，根据上述制备方法制备得到。
本发明还提供了一种显示设备，包括上述盖板玻璃。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并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。
本发明一实施例的玻璃增强液，按质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002251495670000041
目前可利用碱性溶液对玻璃进行腐蚀，对玻璃进行减薄，当减薄深度大于微裂纹深度时，玻璃的强度就会大大提高。但是发明人通过研究发现，利用强碱性溶液对玻璃进行腐蚀的过程中玻璃表面会生成难溶性的硅酸盐，不加以处理，会阻碍反应的进行，延长反应时间，降低增强效果，而且生成的难溶性硅酸盐会覆盖在玻璃表面，易使玻璃出现脏污。本实施例的玻璃增强液利用一定浓度的碱性溶液与玻璃表面发生浅度的化学反应，通过腐蚀玻璃表面层减薄玻璃，同时以一定比例配合的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子型表面活性剂的清洗作用可以溶解掉表面反应生成的难溶硅酸盐，使反应继续进行，当反应深度大于或者等于微裂纹深度，即可以达到增强玻璃表面强度的作用。而且由于碱性溶液与玻璃发生的化学反应，可以阻止微裂纹的扩张，钝化玻璃表面的微裂纹，进一步提升了玻璃表面的强度。
在一个具体示例中，玻璃增强液按质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0002251495670000051
在一个具体示例中，阴离子表面活性剂为磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐中的一种或多种，阳离子表面活性剂为胺盐和季铵盐中的一种或多种，两性离子表面活性剂为氨基酸两性离子表面活性剂，非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
在一个具体示例中，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，阳离子表面活性剂为一乙醇胺，两性离子表面活性剂为十二烷基氨基丙酸盐，非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
在一个具体示例中，碱性剂为NaOH、KOH和Ba(OH)2中的一种或多种，弱酸盐助剂为K3PO4、K2HPO4、Na3PO4、Na2CO3、K2CO3、KHCO3、NaHCO3和Na2HPO4中的一种或多种。
本发明一实施例的盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：将玻璃置于上述玻璃增强液中，在60℃～90℃条件下浸泡20min～180min。
在一个具体示例中，盖板玻璃的制备方法还包括以下步骤：将经玻璃增强液浸泡的玻璃用酸性清洗液清洗，然后置于保护液中，在50℃～80℃条件下浸泡10min～60min。其中，保护液的溶剂为水或乙醇，溶质包括以下组分中的一种或多种：正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、水玻璃和烷氧基有机硅化合物。利用碱性溶液对玻璃进行腐蚀后，新生成的玻璃表面不抗划伤，划伤不良的问题可能会增加，因此通过在保护液中浸泡，玻璃表面可以形成一层SiO2溶胶层，对玻璃表面起到保护作用，防止在加工的过程中产生划伤不良。可选地，酸性清洗液中含有有机酸、无机酸和表面活性剂，有机酸为羧酸(-COOH)、磺酸(-SO3H)、亚磺酸(RSOOH)、硫羧酸(RCOSH)中的一种或多种，无机酸为H2SO4、HNO3和HCl中的一种或多种。
在一个具体示例中，在用玻璃增强液浸泡之前还包括以下步骤：将玻璃置于钢化熔盐中，在380℃～500℃条件下钢化80min～330min。优选地，在470℃条件下钢化100min。可选地，按质量百分比计，钢化熔盐的组成如下：KOH为0.5％～3％，优选为1％；H2SiO3为0.5％～3％，优选为1％；K2CO3为0.5％～3％，优选为1.5％；硅藻土为0.5％～1％，优选为0.5；KNO3为90％～98％，优选为96％。
本发明一实施例的显示设备，包括根据上述制备方法制备得到的盖板玻璃。具体地，显示设备为手机、平板电脑、电视、显示器等，但不限于此。
以下为具体实施例。
实施例1
将开料-CNC-抛光后的100片玻璃清洗干净。配制钢化熔盐：KOH为1％，SiO2为0.5％，K2CO3为1.5％，硅藻土为0.5％，KNO3为96.5％。将清洗干净的玻璃置于钢化熔盐中以470℃的温度钢化100min。将钢化完成后的玻璃进行水浴作业。配制玻璃增强液：NaOH为10％，K3PO4为0.5％，Na3PO4为0.5％，十二烷基苯磺酸钠为1％，一乙醇胺为1％，十二烷基氨基丙酸盐为0.5％，壬基酚聚氧乙烯醚为0.5％，余量为水。将水浴后的玻璃置于玻璃增强溶液中以80℃浸泡30min。配制酸性清洗液：柠檬酸为5％，浓硝酸为1％，十二烷基硫酸钠为0.5％，余量为水。将浸泡后的玻璃置于酸性清洗液中进行清洗。配制保护液：固含量为20％TEOS的乙醇溶液。将清洗干净的玻璃置于保护液中以60℃的温度浸泡30min，浸泡完成后清洗干净，得到盖板玻璃。
对100片盖板玻璃进行外观检验，随机分别抽取15片进行Impact和静压力测试，结果如表1、表2和表3所示。脏污和划伤的检验标准为将玻璃放在台灯下照射，肉眼观察玻璃表面是否存在脏污和划伤(划伤长度大于1mm)。落球测试是将玻璃固定，将一定质量的铁球从一定高度自由落下，砸中玻璃中心位置，若玻璃未破，则增加5cm高度，继续进行冲击，直到破碎为止(初始高度为20cm)。双环测试(静压力)是将玻璃置于下环上，上环缓慢接触玻璃上，以均匀速度加压，直至破裂，记录最大压力值，本方案所用下环直径45mm，上环10mm。
实施例2
将开料-CNC-抛光后的100片玻璃清洗干净。配制钢化熔盐：KOH为1％，SiO2为0.5％，K2CO3为1.5％，硅藻土为0.5％，KNO3为96.5％。将清洗干净的玻璃置于钢化熔盐中以470℃的温度钢化100min。将钢化完成后的玻璃进行水浴作业。配制玻璃增强液：NaOH为10％，K3PO4为2％，Na3PO4为2％，十二烷基苯磺酸钠为1％，一乙醇胺为1％，十二烷基氨基丙酸盐为0.5％，壬基酚聚氧乙烯醚为0.5％，余量为水。将水浴后的玻璃置于玻璃增强溶液中以80℃浸泡30min。配制酸性清洗液：柠檬酸为5％，浓硝酸为1％，十二烷基硫酸钠为0.5％，余量为水。将浸泡后的玻璃置于酸性清洗液中进行清洗。配制保护液：固含量为20％TEOS的乙醇溶液。将清洗干净的玻璃置于保护液中以60℃的温度浸泡30min，浸泡完成后清洗干净，得到盖板玻璃。
对100片盖板玻璃进行外观检验，随机分别抽取15片进行Impact和静压力测试，结果如表1、表2和表3所示。
实施例3
将开料-CNC-抛光后的100片玻璃清洗干净。配制钢化熔盐：KOH为1％，SiO2为0.5％，K2CO3为1.5％，硅藻土为0.5％，KNO3为96.5％。将清洗干净的玻璃置于钢化熔盐中以470℃的温度钢化100min。将钢化完成后的玻璃进行水浴作业。配制玻璃增强液：NaOH为20％，K3PO4为0.5％，Na3PO4为0.5％，十二烷基苯磺酸钠为1％，一乙醇胺为1％，十二烷基氨基丙酸盐为0.5％，壬基酚聚氧乙烯醚为0.5％，余量为水。将水浴后的玻璃置于玻璃增强溶液中以80℃浸泡30min。配制酸性清洗液：柠檬酸为5％，浓硝酸为1％，十二烷基硫酸钠为0.5％，余量为水。将浸泡后的玻璃置于酸性清洗液中进行清洗。配制保护液：固含量为20％TEOS的乙醇溶液。将清洗干净的玻璃置于保护液中以60℃的温度浸泡30min，浸泡完成后清洗干净，得到盖板玻璃。
对100片盖板玻璃进行外观检验，随机分别抽取15片进行Impact和静压力测试，结果如表1、表2和表3所示。
实施例4
将开料-CNC-抛光后的100片玻璃清洗干净。配制钢化熔盐：KOH为1％，SiO2为0.5％，K2CO3为1.5％，硅藻土为0.5％，KNO3为96.5％。将清洗干净的玻璃置于钢化熔盐中以470℃的温度钢化100min。将钢化完成后的玻璃进行水浴作业。配制玻璃增强液：NaOH为30％，K3PO4为1％，Na3PO4为1％，十二烷基苯磺酸钠为1％，一乙醇胺为1％，十二烷基氨基丙酸盐为0.5％，壬基酚聚氧乙烯醚为0.5％，余量为水。将水浴后的玻璃置于玻璃增强溶液中以80℃浸泡30min。配制酸性清洗液：柠檬酸为5％，浓硝酸为1％，十二烷基硫酸钠为0.5％，余量为水。将浸泡后的玻璃置于酸性清洗液中进行清洗。配制保护液：固含量为20％TEOS的乙醇溶液。将清洗干净的玻璃置于保护液中以60℃的温度浸泡30min，浸泡完成后清洗干净，得到盖板玻璃。
对100片盖板玻璃进行外观检验，随机分别抽取15片进行Impact和静压力测试，结果如表1、表2和表3所示。
对比例1
将开料-CNC-抛光后的100片玻璃清洗干净。将清洗干净的玻璃在纯钾盐中以470℃温度钢化100min。将钢化后的玻璃进行水浴作业，除掉表面钢化熔盐。对清洗干净的100片玻璃进行外观检验，随机分别抽取15片进行Impact和静压力测试，结果如表1、表2和表3所示。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于玻璃增强液的组分不同且不使用保护液浸泡，玻璃增强液的组分如下：NaOH为30％，K3PO4为1％，Na3PO4为1％，余量为水。对清洗干净的100片玻璃进行外观检验，随机分别抽取15片进行Impact和静压力测试，结果如表1、表2和表3所示。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于玻璃增强液的组分不同，玻璃增强液的组分如下：NaOH为30％，K3PO4为5％，十二烷基苯磺酸钠为5％，一乙醇胺为5％，十二烷基氨基丙酸盐为3％，壬基酚聚氧乙烯醚为3％，余量为水。对清洗干净的100片玻璃进行外观检验，随机分别抽取15片进行Impact和静压力测试，结果如表1、表2和表3所示。
表1落球测试数据(mm)
Figure BDA0002251495670000101
表2静压力测试数据(N)
Figure BDA0002251495670000102
Figure BDA0002251495670000111
表3脏污和划伤数据(％)
Figure BDA0002251495670000112
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)

1.一种玻璃增强液，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：
Figure FDA0002251495660000011
2.根据权利要求1所述的玻璃增强液，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：
Figure FDA0002251495660000012
3.根据权利要求1所述的玻璃增强液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐中的一种或多种，所述阳离子表面活性剂为胺盐和季铵盐中的一种或多种，所述两性离子表面活性剂为氨基酸两性离子表面活性剂，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的玻璃增强液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述阳离子表面活性剂为一乙醇胺，所述两性离子表面活性剂为十二烷基氨基丙酸盐，所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求1～4任一项所述的玻璃增强液，其特征在于，所述碱性剂为NaOH、KOH和Ba(OH)2中的一种或多种，所述弱酸盐助剂为K3PO4、K2HPO4、Na3PO4、Na2CO3、K2CO3、KHCO3、NaHCO3和Na2HPO4中的一种或多种。
6.一种盖板玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将玻璃置于权利要求1～5任一项所述的玻璃增强液中，在60℃～90℃条件下浸泡20min～180min。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：将经所述玻璃增强液浸泡的玻璃用酸性清洗液清洗，然后置于保护液中，在50℃～80℃条件下浸泡10min～60min；所述保护液包括以下组分中的一种或多种：正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、水玻璃和烷氧基有机硅化合物。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在用所述玻璃增强液浸泡之前还包括以下步骤：将玻璃置于钢化熔盐中，在380℃～500℃条件下钢化80min～330min。
9.一种盖板玻璃，其特征在于，根据权利要求6～8任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求9所述的盖板玻璃。
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