CN110818281A

CN110818281A - 一种3d玻璃及其制造方法

Info

Publication number: CN110818281A
Application number: CN201911156599.7A
Authority: CN
Inventors: 周伟杰
Original assignee: Truly Opto Electronics Ltd
Current assignee: Truly Opto Electronics Ltd
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明公开了一种3D玻璃及其制造方法，该制造方法包括以下步骤：（1）将平面玻璃进行第一次化学钢化处理；（2）在第一次化学钢化处理后的平面玻璃一面上形成致密膜层；（3）将形成有所述致密膜层的平面玻璃进行第二次化学钢化处理；（4）对第二次化学钢化处理后的玻璃进行降温处理，获得3D玻璃。本发明3D玻璃的制造方法主要是通过先将平面玻璃进行第一次化学钢化处理，再在平面玻璃上制作致密膜层，然后进行第二次化学钢化处理，第二次钢化时由于两面状态不同，导致离子交换速度不同，从而使玻璃弯曲成一定弧度，达到制作3D玻璃的效果。

Description

一种3D玻璃及其制造方法

技术领域

本发明涉及玻璃加工技术领域，特别是涉及了一种具有功能膜层的3D玻璃及其制造方法。

背景技术

目前弧面（3D弧面）玻璃盖板产品以其特异的造型和曲线美受到用户的喜爱；但是，由于其弧度的存在，在其表面镀减反射膜等功能膜也就变得很难。这是因为其高度和弧度的不同，从而使镀在其表面的膜层的厚度不同，造成视觉差异。另外，热弯设备价格昂贵，效率低，而且模具的损耗比较大，导致制作弧形玻璃的成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种3D玻璃及其制造方法，本发明3D玻璃的制造方法主要是通过先将平面玻璃进行第一次化学钢化处理，再在平面玻璃上制作致密膜层，然后进行第二次化学钢化处理，第二次钢化时由于两面状态不同，导致离子交换速度不同，从而使玻璃弯曲成一定弧度，达到制作3D玻璃的效果。本方法与使用热弯机+镀膜的现有方法对比，本方法成本可降低至少50%，周期缩短至少30%，生产效率提升至少30%，而且无热弯所需模具的损耗，无需热弯也降低了能耗（热弯需要700度以上的高温），同时膜层厚度均匀无色差，再者保证了镀膜3D玻璃的钢化强度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种3D玻璃及其制造方法，采用了如下所述的技术方案：

一种3D玻璃的制造方法，其包括以下步骤：

（1）将平面玻璃进行第一次化学钢化处理；

（2）在第一次化学钢化处理后的平面玻璃一面上形成致密膜层；

（3）将形成有所述致密膜层的平面玻璃进行第二次化学钢化处理；

（4）对第二次化学钢化处理后的玻璃进行降温处理，获得3D玻璃。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，所述第一次化学钢化处理后平面玻璃的双面表面应力达到400~700MPa。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，所述第一次化学钢化处理的钢化深度小于或等于所述第二次化学钢化处理的钢化深度的一半。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，步骤（1）和（2）的平面玻璃为大板平面玻璃；步骤（3）中形成有所述致密膜层的平面玻璃为步骤（2）获得的大板平面玻璃切割后的小片平面玻璃。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，所述致密膜层为反射膜、超硬膜、防眩光膜、防指纹膜、增透膜、抗菌膜、低辐射膜、调光膜和自清洁膜中的至少一种。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，所述致密膜层为减反射膜，其在400~700nm波段的平均反射率低于0.6%。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，所述致密膜层通过物理沉积方法或化学沉积方法在平面玻璃上沉积而成。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，所述降温处理中设定的降温速率为1~5℃/分。

作为本发明提供的所述3D玻璃的制造方法的一种改进，所述降温处理步骤具体为：当玻璃表面液态盐不再滴落时将玻璃移至冷却室，按降温速率为1~5℃/分缓慢冷却至100~150℃，然后自然冷却至室温。

一种3D玻璃，其通过如上述的3D玻璃的制造方法制造而得。

作为本发明提供的所述3D玻璃的一种改进，所述平面玻璃的长宽比为：1.5:1~3:1。

作为本发明提供的所述3D玻璃的一种改进，所述3D玻璃中心点拱高为5~20mm。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明3D玻璃的制造方法主要是通过先将平面玻璃进行第一次化学钢化处理，再在平面玻璃上制作致密膜层，然后进行第二次化学钢化处理，第二次钢化时由于两面状态不同，导致离子交换速度不同，从而使玻璃弯曲成一定弧度，达到制作3D玻璃的效果。

由于玻璃第一面有致密膜层对钠离子的阻挡，第二次化学钢化时，玻璃表面并没有得到钢化，而玻璃的另外一面（即第二面）却可以继续钢化，则第一面的应力和第二面的应力不一样，从而产生弧面。因此本发明不用热弯，也不用直接在弧面上镀功能膜层，就可以获得具有功能膜层的3D玻璃盖板。

与使用热弯机+镀膜的现有方法对比，本方法成本可降低至少50%，周期缩短至少30%，生产效率提升至少30%，而且无热弯所需模具的损耗，无需热弯也降低了能耗（热弯需要700度以上的高温），同时膜层厚度均匀无色差，再者经过两次钢化处理，使得具有致密膜层的第一面的表面应力达到400~700MPa，对应的第二面的表面应力达到500~800MPa，保证了镀膜3D玻璃的钢化强度。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

为了解决上述背景技术中的技术问题，本发明提供了一种3D玻璃及其制造方法，既能快速、低成本的制造3D玻璃又能在其表面获得无色差的功能膜层，同时保证了钢化强度。

具体地，本发明提供了一种3D玻璃的制造方法，其包括以下步骤：

（1）、将平面玻璃进行第一次化学钢化处理；

（2）、在第一次化学钢化处理后的平面玻璃一面上形成致密膜层；

（3）、将形成有所述致密膜层的平面玻璃进行第二次化学钢化处理；

（4）、对第二次化学钢化处理后的玻璃进行降温处理，获得3D玻璃。

所述第一次化学钢化处理后平面玻璃的双面表面应力达到400~700MPa，经过两次钢化处理，使得具有致密膜层的第一面的表面应力达到400~700MPa，对应的第二面的表面应力达到500~800MPa。

若未进行第一次化学钢化，而只进行第二次化学钢化的一次钢化过程，则具有致密膜层的第一面离子交换速度基本没有导致该面没有钢化层，造成单面玻璃强度明显低于另一面玻璃强度，属于不良品。

优选地，如以钠钙玻璃为例，第一次化学钢化处理的钢化深度为5~10μm，第二次化学钢化处理的的钢化深度为10~15μm；以铝硅玻璃为例，第一次化学钢化处理的钢化深度为10~20μm，第二次化学钢化处理的钢化深度为20~60μm。

进一步地，所述第一次化学钢化处理的钢化深度小于或等于所述第二次化学钢化处理的钢化深度的一半。更进一步地，上述步骤（1）和（2）的平面玻璃为大板平面玻璃；而步骤（3）中形成有所述致密膜层的平面玻璃为步骤（2）获得的大板平面玻璃切割后的小片平面玻璃。如果第一次就钢化很深，则无法大片钢化，只能切割成小粒再钢化，而如果第一次钢化深度为第二次钢化深度的一半或更低，可以对大板的平面玻璃进行大片钢化，然后大片镀致密膜膜再切割和第二次化学钢化，如此设计，可以显著地缩短生产周期约15~20%，生产效率提高约15~20%，人工成本降低约10~12%，总成本降低约15~20%。

该致密膜层可以是单功能膜层，如为反射膜（高反射膜或减反射膜）、超硬膜、防眩光膜、防指纹膜、增透膜、抗菌膜、低辐射膜、调光膜和自清洁膜中的一种功能膜层；也可以是多功能膜层，如包括反射膜、超硬膜、防眩光膜、防指纹膜、增透膜、抗菌膜、低辐射膜、调光膜和自清洁膜中至少两种功能的多功能膜层。具体以反射膜为例，所述反射膜由交替沉积高折射率薄膜和低折射率薄膜组成。所述高折射率薄膜，其折射率在 1.8 以上，可选材料有：ZrO₂、TiO₂、Ti₂O₅、ZnO、TiO、Fe₂O₃、Nb₂O₅、Si₃N₄内的一种，所述的低折射率薄膜，其折射率在1.7 以下，可选材料有：SiO、SiO₂、Al₂O₃、MgF、CaF₂中的一种。

进一步地，所述致密膜层可以通过物理沉积方法或化学沉积方法在平面玻璃上沉积而成，但不局限于此。其中，所述的物理或化学沉积方法包括真空镀膜法、金属热蒸发镀膜法、磁控溅射法、激光脉冲沉积法、原子层沉积法、化学镀方法、电化学方法中的一种或几种的混合方法，具体实现时，根据致密膜层的材质以及要求进行选择搭配，在此不再详述。

作为本发明的一种实施方式，所述致密膜层为减反射膜，其在400~700nm波段的平均反射率低于1%，厚度优选控制在200~600nm。

具体地，以减反射膜为例，在所述镀膜工艺中，靶材功率为10~12KW，氩气流量控制在30~40sccm，氧气流量控制在200~260sccm。通过上述镀膜工艺形成多膜层交替堆叠层的减反射膜，不仅将减反射膜的单面反射率控制在1%以下，而且形成的致密结构使得在后续钢化过程中阻止钠离子的迁移，造成玻璃两面状态不一致导致离子交换速度不同，从而使玻璃弯曲。

玻璃的化学钢化处理包括预热阶段以及钢化阶段。其中，所述预热阶段是指玻璃进行预热处理，使其达到钢化温度，可使得钢化处理过程的生产周期大大缩短，降低了玻璃的热耗，提高了生产效率。所述钢化阶段是指通过钢化处理液对预热处理过的玻璃进行化学钢化处理。

对于硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃，所述钢化处理液采用包括一种或多种含碱金属盐来化学钢化所述玻璃，所用的碱金属离子半径要比钠离子大，即所述钢化处理液可包括钾盐、铷盐、铯盐中的任意一种或者任意几种。对于锂铝硅酸盐玻璃，所述钢化处理液采用包括一种或多种含碱金属盐来化学钢化所述玻璃，所用的碱金属离子半径要比锂离子或钠离子大，即所述钢化处理液可包括钠盐、钾盐、铷盐、铯盐中的任意一种或者任意几种。所述钠盐、钾盐、铷盐、铯盐为本领域技术人员所公知的化学物质，在这里不再赘述。优选采用碱金属硝酸盐，但不局限于此。

需要说明的是，本发明的第一次化学钢化处理和第二次化学钢化处理中的预热处理和化学钢化处理是常规处理，对其涉及到的工艺参数并没有特别的限定，本领域技术人员可根据所需钢化深度对工艺参数进行适当的调整，此调整也属于公知技术，在此不再详述。优选但不限定地，预热处理步骤中，预热温度为330~370℃，预热时间为1.5~2H；化学钢化处理步骤中，钢化温度为420~450℃，钢化时间为2~6H。

在本发明中，在所述步骤（3）中，所述降温处理过程中设定的降温速率控制在1~5℃/分，较佳地，1~2℃/分，避免因急冷导致的玻璃爆裂，更主要是保证冷却过程中应力释放程度一致进而不影响弯曲程度。本发明中玻璃的两面状态是不同，若急速冷却或自然冷却会使应力释放程度不同，从而影响弯曲程度，而且存在易爆裂的隐患。较佳地，该降温处理步骤具体为：当玻璃表面液态盐不再滴落时将玻璃从钢化炉移至冷却室，按上述降温速率缓慢冷却至100~150℃，然后自然冷却至室温。

需要说明的是，本发明制造方法对平面玻璃的形状并没有特别的限定，。优选地，平面玻璃的形状可以是长方体、正方体以及圆柱体等等，平面玻璃厚度可以是0.1~1.5mm，但不局限于此。

本发明还提供了一种3D玻璃，其通过上述制造方法制得。

优选但不限定地，本发明中，以长方体平面玻璃为例，当所述平面玻璃的长宽比为：1.5:1~3:1，制得的3D玻璃中心点拱高为5~20mm，长度方向弯曲度较大，宽度方向轻微弯曲。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面以平面钠钙玻璃长宽比为2:1、致密膜层为减反射膜为例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。

实施例1

一种3D玻璃的制造方法，其包括以下步骤：

（11）、将平面玻璃进行第一次化学钢化处理，钢化深度约为5μm；

（12）、在第一次化学钢化处理后的平面玻璃一面上形成减反射膜；

具体地，在镀膜机中，采用硅靶和铌靶，设定靶材功率为11KW，氩气流量控制在35sccm，氧气流量控制在200sccm，在平面玻璃上整面镀膜，获得氧化硅和氧化铌交替堆叠7层后的堆叠致密结构层，且在400~700nm波段的平均反射率低于1%。

（13）、将形成有所述致密膜层的平面玻璃进行第二次化学钢化处理，钢化深度约为10μm；其中钢化处理液为钾盐，钢化温度为420℃。

（14）、对第二次化学钢化处理后的玻璃进行降温处理，获得3D玻璃。

具体地，将化学钢化处理后的玻璃移出钢化处理液，待玻璃表面液态盐不再滴落时，将玻璃从钢化炉移至冷却室，此时玻璃温度约为，开始缓慢冷却至约125℃，缓慢冷却的冷却速度为3℃/分，然后自然冷却至室温，获得3D玻璃。

实施例2

一种3D玻璃的制造方法，其包括以下步骤：

（21）、将平面玻璃进行第一次化学钢化处理，钢化深度约为8μm；

（22）、在第一次化学钢化处理后的平面玻璃一面上形成减反射膜；

具体地，在镀膜机中，采用硅靶和铌靶，设定靶材功率为10KW，氩气流量控制在40sccm，氧气流量控制在240sccm，在平面玻璃上整面镀膜，获得氧化硅和氧化铌交替堆叠5层后的堆叠致密结构层，且在400~700nm波段的平均反射率低于1%。

（23）、将形成有所述致密膜层的平面玻璃进行第二次化学钢化处理，钢化深度为15μm；其中钢化处理液为钾盐，钢化温度为450℃。

（24）、对第二次化学钢化处理后的玻璃进行降温处理，获得3D玻璃。

具体地，将化学钢化处理后的玻璃移出钢化处理液，待玻璃表面液态盐不再滴落时，将玻璃从钢化炉移至冷却室，此时玻璃温度约为，开始缓慢冷却至约100℃，缓慢冷却的冷却速度为5℃/分，然后自然冷却至室温，获得3D玻璃。

实施例3

一种3D玻璃的制造方法，其包括以下步骤：

（31）、将平面玻璃进行第一次化学钢化处理，钢化深度约为10μm；

（32）、在第一次化学钢化处理后的平面玻璃一面上形成减反射膜；

具体地，在镀膜机中，采用硅靶和铌靶，设定靶材功率为12KW，氩气流量控制在30sccm，氧气流量控制在260sccm，在平面玻璃上整面镀膜，获得氧化硅和氧化铌交替堆叠3层后的堆叠致密结构层，且在400~700nm波段的平均反射率低于1%。

（33）、将形成有所述致密膜层的平面玻璃进行第二次化学钢化处理，钢化深度为12μm；其中钢化处理液为钾盐，钢化温度为430℃。

（34）、对第二次化学钢化处理后的玻璃进行降温处理，获得3D玻璃。

具体地，将化学钢化处理后的玻璃移出钢化处理液，待玻璃表面液态盐不再滴落时，将玻璃从钢化炉移至冷却室，此时玻璃温度约为，开始缓慢冷却至约150℃，缓慢冷却的冷却速度为1℃/分，然后自然冷却至室温，获得3D玻璃。

实施例4

与实施例1不同之处在于：步骤（11）和（12）的平面玻璃为大板平面玻璃，大板平面玻璃的尺寸为1200*1100mm；而步骤（13）中形成有所述致密膜层的平面玻璃为步骤（2）获得的大板平面玻璃切割后的35粒小片平面玻璃，小片平面玻璃的尺寸为170*220mm。

以上实施例1至4制造的3D玻璃中心点拱高约5~20mm且其表面的减反射膜均匀性好、色差低（色差△E小于4），同时具有致密膜层的第一面的表面应力达到400~700MPa，对应的第二面的表面应力达到500~800MPa。

在制造同量的3D玻璃的基础上，相对于实施例1，实施例4的效率明显提高了约15~20%，而且人工操作成本比较低，设备利用率高。实施例4相比实施例1生产周期减少了约17%，人工成本降低约12%，总成本降低18%。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims

1.一种3D玻璃的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）将平面玻璃进行第一次化学钢化处理；

2.根据权利要求1所述的3D玻璃的制造方法，其特征在于，所述第一次化学钢化处理后平面玻璃的双面表面应力达到400~700MPa。

3.根据权利要求1或2所述的3D玻璃的制造方法，其特征在于，所述第一次化学钢化处理的钢化深度小于或等于所述第二次化学钢化处理的钢化深度的一半。

4.根据权利要求3所述的3D玻璃的制造方法，其特征在于，步骤（1）和（2）的平面玻璃为大板平面玻璃；步骤（3）中形成有所述致密膜层的平面玻璃为步骤（2）获得的大板平面玻璃切割后的小片平面玻璃。

5.根据权利要求1或4所述的3D玻璃的制造方法，其特征在于，所述致密膜层为反射膜、超硬膜、防眩光膜、防指纹膜、增透膜、抗菌膜、低辐射膜、调光膜和自清洁膜中的至少一种。

6.根据权利要求1或4所述的3D玻璃的制造方法，其特征在于，所述致密膜层为减反射膜，其在400~700nm波段的平均反射率低于1%。

7.根据权利要求1所述的3D玻璃的制造方法，其特征在于，所述降温处理中设定的降温速率为1~5℃/分。

8.根据权利要求1所述的3D玻璃的制造方法，其特征在于，所述降温处理步骤具体为：当玻璃表面液态盐不再滴落时将玻璃移至冷却室，按降温速率为1~5℃/分缓慢冷却至100~150℃，然后自然冷却至室温。

9.一种3D玻璃，其特征在于，其通过如权利要求1至8任一所述的3D玻璃的制造方法制造而得。

10.根据权利要求9所述的3D玻璃，其特征在于，所述平面玻璃的长宽比为：1.5:1~3:1；所述3D玻璃中心点拱高为5~20mm。