CN111842389B - 一种弯曲玻璃板的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃表面处理技术领域，特别是汽车玻璃的表面清洁方法，具体地提供一种适合涂覆溶胶凝胶涂层的弯曲玻璃板的表面处理方法，其包括以下步骤：S1、准备具有凸面和凹面的弯曲玻璃板；S2、使用至少一个环形等离子体流对弯曲玻璃板的凸面和/或凹面进行等离子体处理，经过所述等离子体处理后的所述凸面或凹面的表面水滴接触角小于10°。本发明可以清除玻璃表面附着的油污或有机污染物，提高玻璃表面的润湿性能，快速地将弯曲玻璃板的表面张力处理至70mN/m(毫牛/米)以上，从而满足后续的功能涂层的涂覆要求；并且能够在满足等离子体处理效果的同时提高处理速度，可以适应不同形状、不同大小、不同型面的弯曲玻璃板。
Description
技术领域：
本发明涉及玻璃表面处理技术领域，特别是汽车玻璃的表面清洁方法，具体地提供一种适合涂覆溶胶凝胶涂层的弯曲玻璃板的表面处理方法。
背景技术：
为了使汽车玻璃具有阻隔红外线、阻隔紫外线、憎水、防雾或减反射等功能，可以通过溶胶凝胶法在玻璃板的表面上形成具有特定功能的溶胶凝胶涂层，例如红外线阻隔涂层、紫外线阻隔涂层、憎水涂层、防雾涂层或减反射涂层。
在玻璃板的表面上涂覆溶胶凝胶涂层之前，需要对玻璃板的表面先进行彻底的清洁处理，甚至达到润湿玻璃板的表面的效果，使玻璃板的表面张力满足要求，便于使涂覆溶液能够在玻璃板的表面有更好的润湿且反应，从而保证良好的涂层外观及性能。通常，可以利用水溶液和/或加压空气来对玻璃板的表面进行清洁处理，例如CN104870390A公开了一种玻璃基板表面的异物去除方法，适合去除用浮法制造的玻璃基板表面上存在的渣滓、尤其是模具残留渣的方法，对用浮法制造的玻璃基板的与熔融金属浴的接触面供给含有选自氯离子、碘离子、溴离子、氟离子、以及硫酸根离子中的至少1种离子的pH3以下的无机酸水溶液，和选自锌、铁以及铝中的至少1种金属，对该面进行蚀刻处理后，对该经蚀刻处理的面进行机械研磨或化学机械研磨；又例如专利CN108883442A公开了一种用于玻璃板的清洗实施方法，尤其是用于车辆玻璃窗的弯曲的玻璃板，在玻璃板经历清洗和干燥步骤期间，将水的加压射流且之后空气的加压射流喷射到玻璃板的两个相对的下面和上面上，向上面施加的射流的压力强于下射流的压力；还可以使用真空吸引装置或使用磨料等的设备和方法用于去除粘附至玻璃基材的杂质，例如CN103402657A公开了一种玻璃基材表面清洁方法，包括使用玻璃基材支撑和传送机构在第一方向上传送玻璃基材、在玻璃基材的表面上在与所述第一方向相交的第二方向上滑动清洁带，以去除粘附至玻璃基材的表面的杂质等步骤，其中所述清洁带包括在其表面上的多个三维结构化研磨凸起以及位于所述三维结构化研磨凸起之间的凹槽；上述专利公开的玻璃板的表面清洁处理方法，均仅能够用于去除玻璃板表面的杂质，无法对玻璃板的表面进行润湿。
对于将要涂覆溶胶凝胶涂层的弯曲玻璃板来说，常规的表面清洁技术难以满足要求，现有技术中出现了利用等离子技术来清洁玻璃板的表面，例如专利CN1914131A公开了一种连续真空清洁基材的方法，包括选择具有低溅射效率和对于污染物质具有化学活性的物种，使用至少一个线性离子源，等离子体产生自主要包含具有低溅射效率的物种、特别是基于氧气的气体混合物，和任选与层相连的所述基材的至少一个表面部分进行所述的等离子体处理，以便所述的离子化物种通过化学反应至少部分地除去可能吸附在或位于所述表面部分上的污染物等步骤，该专利公开的方法主要适用于通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、磁电管溅射或者离子电镀法、离子束溅射和双离子束溅射等技术在基材表面沉积薄膜。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的表面清洁处理技术不能满足弯曲玻璃板涂覆溶胶凝胶涂层的要求等缺点，提供一种弯曲玻璃板的表面处理方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备具有凸面和凹面的弯曲玻璃板；
S2、使用至少一个环形等离子体流对弯曲玻璃板的凸面和/或凹面进行等离子体处理，经过所述等离子体处理后的所述凸面或凹面的表面水滴接触角小于10°。
优选地，在步骤S1和S2之间还包括步骤S01，
步骤S01、对弯曲玻璃板进行清洗并干燥；所述清洗包括至少一道纯水冲洗步骤。
优选地，在步骤S2之后还包括步骤S02，
S02、对经过等离子体处理后的弯曲玻璃板进行清洗并冷却至25℃以下。
优选地，在经过所述等离子体处理后的所述凸面和/或凹面上涂覆红外线阻隔涂层、紫外线阻隔涂层、憎水涂层、防雾涂层或减反射涂层。
优选地，经过所述等离子体处理后的所述凸面或凹面的表面张力大于或等于70mN/m。
优选地，每个环形等离子体流的功率为500～1200W。
优选地，所述环形等离子体流的移动速度为10～80mm/s。
优选地，所述环形等离子体流的移动速度为20～50mm/s。
优选地，步骤S2中使用至少两个环形等离子体流，所述至少两个环形等离子体流呈一排直线式排列。
优选地，所述环形等离子体流的直径为20～100mm。
优选地，所述环形等离子体流的温度小于或等于80℃。
优选地，步骤S2在对所述凸面或凹面进行等离子体处理时，所述等离子体流的喷射方向与所述凸面或凹面的法线方向的夹角为θ，0＜θ＜90°。
优选地，所述环形等离子体流中的粒子能量为0～20eV。
优选地，所述环形等离子体流由等离子发生装置喷枪产生，所述等离子发生装置喷枪具有侧面和底面，在所述侧面上设置有喷头，等离子体流从所述喷头中喷射后形成所述环形等离子体流。
更优选地，步骤S2在对所述凸面或凹面进行等离子体处理时，所述侧面与所述凸面或凹面的法线方向的夹角为(90°-θ)，0＜θ＜90°。所述底面与所述凸面或凹面的法线方向相垂直。
更优选地，所述等离子发生装置喷枪与所述凸面或凹面的距离为5～20mm。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
本发明所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，利用环形等离子体流对弯曲玻璃板进行等离子体处理，可以清除玻璃表面附着的油污或有机污染物，提高玻璃表面的润湿性能，快速地将弯曲玻璃板的表面张力处理至70mN/m(毫牛/米)以上，以及使表面水滴接触角小于10°，从而满足后续的功能涂层的涂覆要求；并且能够在满足等离子体处理效果的同时提高处理速度，可以适应不同形状、不同大小、不同型面的弯曲玻璃板。
附图说明：
图1为本发明所述的弯曲玻璃板的表面处理方法的步骤示意图；
图2为本发明所述的弯曲玻璃板的结构示意图；
图3为本发明所述的环形等离子体流的排列示意图；
图4为本发明所述的等离子发生装置喷枪的结构示意图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的一种弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备具有凸面101和凹面102的弯曲玻璃板100；
如图2所示，所述弯曲玻璃板100具有凸面101和与之相对的凹面102，通常在将所述弯曲玻璃板100安装至汽车车身上后，所述凸面101朝向汽车车外，所述凹面102朝向汽车车内。为了使所述弯曲玻璃板100具有所需求的功能，可以在所述凸面101和凹面102中的至少一个上涂覆红外线阻隔涂层、紫外线阻隔涂层、憎水涂层、防雾涂层或减反射涂层等功能涂层，本发明可以列举通过流涂法、旋涂法、喷涂法、辊涂法、弯液面涂布法、模涂法、擦拭法等将上述功能涂层涂覆至所述凸面101和凹面102中的至少一个上。
所述弯曲玻璃板100是经过各种加工步骤的，例如切割、清洗、磨边、高温加热软化后弯曲成形、淬火或退火等热处理的步骤，从而适用于作为汽车玻璃使用，所述弯曲玻璃板100可以用作汽车上的前挡风玻璃、边窗玻璃、后挡风玻璃和天窗玻璃等。
S01、对弯曲玻璃板100进行清洗并干燥；
在对S1步骤准备的弯曲玻璃板100进行等离子体处理前，优选对所述弯曲玻璃板100进行清洗并干燥，从而清除玻璃表面的灰尘、脏污等，使所述弯曲玻璃板100在进行等离子体处理前保持洁净的状态；其中，所述清洗包括至少一道纯水冲洗步骤，所述干燥可以利用热风吹干等。
S2、使用至少一个环形等离子体流对弯曲玻璃板的凸面和/或凹面进行等离子体处理；
如图3所示，本发明使用n个环形等离子体流103对弯曲玻璃板100的凸面101和/或凹面102进行等离子体处理,n≥1，图3中具体示出了6个环形等离子体流，所述等离子体处理能够清洁、润湿所述凸面101和/或凹面102，本发明可以利用n个环形等离子体流103快速地将所述凸面101和/或凹面102的表面张力处理至70mN/m(毫牛/米)以上，从而满足后续的功能涂层的涂覆要求。
所述环形等离子体流中包含大量离子、激发态分子、自由基等多种活性粒子，作用到所述凸面101和/或凹面102时，可以清除玻璃表面附着的油污或有机污染物，提高玻璃表面的润湿性能；同时，所述环形等离子体流中的粒子能量为0～20eV,在所述环形等离子体流作用到所述凸面101和/或凹面102后，所述凸面101和/或凹面102的表面水滴接触角小于10°，更优选小于5°。
本发明优选同时采用多个环形等离子体流103，即n≥2，可以实现更快的产频要求，节省等离子体处理的时间，更优选每个环形等离子体流103的功率为600～1200W，从处理效果和稳定性等方面考虑，进一步优选每个环形等离子体流103的功率为750～1200W。同时，本发明还优选所述环形等离子体流103的移动速度为10～80mm/s,更优选为20～50mm/s。
在图3中，所述多个环形等离子体流103呈一排直线式排列，这样能够避免相邻两个等离子发生装置喷枪之间的间隙位置没有等离子体流103覆盖。所述环形等离子体流103的形状为圆形，优选其直径为20～100mm，更优选50～70mm，可以在满足等离子体处理效果的同时提高处理速度。所述环形等离子体流103的气体可以使用压缩空气或压缩氮气，从成本等方面考虑，优选使用压缩空气。所述环形等离子体流103的温度小于或等于80℃，优选小于或等于50℃，从而使处理的弯曲玻璃板100保持较低的温度，利于快速进行后续涂覆处理。
如图4所示，所述环形等离子体流可以由等离子发生装置喷枪104产生，具体可以举例使用旋转电机喷枪或磁悬浮旋转电机喷枪等。所述等离子发生装置喷枪104大致呈梯形，其具有侧面106和底面107，在所述侧面106上设置有喷头105，等离子体流从所述喷头105中喷射后形成所述环形等离子体流103；在对所述凸面101或凹面102进行等离子体处理时，所述等离子体流的喷射方向与所述凸面101或凹面102的法线方向的夹角为θ，0＜θ＜90°，所述侧面106与所述凸面101或凹面102的法线方向的夹角为(90°-θ)，所述底面107与所述凸面101或凹面102的法线方向相垂直；这样可以适应不同形状、不同大小、不同型面的弯曲玻璃板。优选地，所述等离子发生装置喷枪104与所述凸面101或凹面102的距离为5～20mm，更优选为5～12mm。
在本发明中，所述等离子发生装置喷枪104可以配合机械手进行工作，例如固定所述等离子发生装置喷枪104，由机械手夹持所述弯曲玻璃板100运动，进而对整个凸面101或凹面102进行等离子体处理；也可以固定所述弯曲玻璃板100，由机械手夹持所述等离子发生装置喷枪104运动，进而对整个凸面101或凹面102进行等离子体处理；具体地，所述机械手可以选用5轴机械手或6轴机械手。
在图4中，D0为等离子发生装置喷枪104的最大半径，D1为相邻两个等离子发生装置喷枪104的中心距离，D2＝D1/2且D2＞D0，l1为等离子体流的最长有效处理距离，l2为等离子体流的最短有效处理距离。当所述环形等离子体流对凹面102进行等离子体处理时，h1为等离子体流的实际最长有效处理距离，h1＝l1*cosθ，h2为等离子体流的实际最短有效处理距离，h2＝l2*cosθ，D2满足使相邻两个等离子发生装置喷枪104的等离子体流的最短有效处理距离l2刚好交叉；每个环形等离子体流103的等离子体处理幅宽Φ＝[D2+(l1-l2)*cosθ]，n个呈一排直线式排列的环形等离子体流103单次等离子体处理的最大玻璃宽度D3＝(n-1)*D1+2[D2+(l1-l2)*cosθ]。
S02、对经过等离子体处理后的弯曲玻璃板100进行清洗并冷却至25℃以下；
所述弯曲玻璃板100经过S2步骤的等离子体处理后，可以准备进行功能涂层的涂覆，在涂覆之前，优选对经过等离子体处理后的弯曲玻璃板100进行清洗并冷却至25℃以下，这样能够最后一次清除玻璃表面残留的灰尘，同时降低玻璃表面温度至可涂覆条件。
实施例
本发明具体列举了实施例1-10和对比例1进行详细说明，但本发明不限于以下实施例。
实施例1-8
选用环形等离子体流的功率为1000W、850W、750W和650W的等离子发生装置喷枪分别对弯曲玻璃板的凹面进行等离子体处理，以不同的距离和移动速度，测量等离子体处理后的凹面的表面水滴接触角，并记录在表1中。表1中的距离是指等离子发生装置喷枪与弯曲玻璃板的凹面之间的距离。
表1：实施例1-8的等离子体处理结果
| 功率(W) | 距离(mm) | 移动速度(mm/s) | 表面水滴接触角 | |
| 实施例1 | 1000 | 15 | 40 | ＜5° |
| 实施例2 | 1000 | 15 | 80 | ＜10° |
| 实施例3 | 850 | 10 | 40 | ＜5° |
| 实施例4 | 850 | 10 | 80 | ＜10° |
| 实施例5 | 750 | 10 | 40 | ＜5° |
| 实施例6 | 750 | 10 | 80 | ＜10° |
| 实施例7 | 650 | 8 | 40 | ＜5° |
| 实施例8 | 650 | 8 | 80 | ＜10° |
从表1中可以看出：在相同功率、相同距离的作用下，较慢的环形等离子体流的移动速度能够带来更小的表面水滴接触角，即等离子体处理的效果更好；在相同距离、相同移动速度的作用下，750W的功率和850W的功率带来的表面水滴接触角基本相同，即等离子体处理的效果基本相同。
实施例9-10和对比例1
选用环形等离子体流的功率为800W的等离子发生装置喷枪，距离弯曲玻璃板的凹面10mm对其进行等离子体处理，与对比例1使用传统氧化铈抛光粉抛光进行对比，然后在经过等离子体处理和抛光处理的凹面上涂覆涂层，将具有涂层的弯曲玻璃板进行耐水煮实验，并将实验结果记录在表2中。
在表2中，
抛光处理：15％质量分数的氧化铈水分散液，用平面抛光机进行抛光处理；
等离子体处理30mm/s：环形等离子体流的功率为800W，等离子发生装置喷枪距离弯曲玻璃板的凹面10mm，环形等离子体流的移动速度为30mm/s，进行等离子体处理；
等离子体处理10mm/s：环形等离子体流的功率为800W，等离子发生装置喷枪距离弯曲玻璃板的凹面10mm，环形等离子体流的移动速度为10mm/s，进行等离子体处理；
涂层：用正硅酸乙酯、硝酸、硅烷偶联剂、乙醇，按适当比例制备涂料，用10微米丝棒涂布器在经过等离子体处理和抛光处理的凹面上涂覆涂层，之后加热固化。
耐水实验(90℃)：将具有涂层的弯曲玻璃板放置于90℃的水中进行耐水煮实验，记录涂层破裂脱落的时间；
耐水实验(100℃)：将具有涂层的弯曲玻璃板放置于100℃的水中进行耐水煮实验，记录涂层破裂脱落的时间；
表2：实施例9-10和对比例1的耐水煮实验结果
| 表面处理 | 涂层 | 耐水煮实验(90℃) | 耐水煮实验(100℃) | |
| 对比例1 | 抛光处理 | 有 | 8小时 | 2.5小时 |
| 实施例9 | 等离子体处理30mm/s | 有 | 10小时 | 3.5小时 |
| 实施例10 | 等离子体处理10mm/s | 有 | 7小时 | 2小时 |
从表2中可以看出：对弯曲玻璃板的等离子体处理选用合适的环形等离子体流的移动速度，能够获得比传统的抛光处理更好的耐水煮性能，但是并非是越慢的速度越好，本发明优选移动速度为20～50mm/s,例如30mm/s。
以上内容对本发明所述的一种弯曲玻璃板的表面处理方法进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。
Claims (15)
1.一种弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备具有凸面和凹面的弯曲玻璃板；
S2、使用至少一个环形等离子体流对弯曲玻璃板的凸面和/或凹面进行等离子体处理，经过所述环形等离子体流处理后的所述凸面或凹面的表面水滴接触角小于5°；
所述环形等离子体流中的粒子能量为0～20eV。
2.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：在步骤S1和S2之间还包括步骤S01，
步骤S01、对弯曲玻璃板进行清洗并干燥；所述清洗包括至少一道纯水冲洗步骤。
3.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：在步骤S2之后还包括步骤S02，
S02、对经过等离子体处理后的弯曲玻璃板进行清洗并冷却至25℃以下。
4.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：在经过所述环形等离子体流处理后的所述凸面和/或凹面上涂覆红外线阻隔涂层、紫外线阻隔涂层、憎水涂层、防雾涂层或减反射涂层。
5.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：经过所述环形等离子体流处理后的所述凸面或凹面的表面张力大于或等于70mN/m。
6.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：每个环形等离子体流的功率为500～1200W。
7.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：所述环形等离子体流的移动速度为10～80mm/s。
8.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：所述环形等离子体流的移动速度为20～50mm/s。
9.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：步骤S2中使用至少两个环形等离子体流，所述至少两个环形等离子体流呈一排直线式排列。
10.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：所述环形等离子体流的直径为20～100mm。
11.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：所述环形等离子体流的温度小于或等于80℃。
12.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：步骤S2在对所述凸面或凹面进行等离子体处理时，所述环形等离子体流的喷射方向与所述凸面或凹面的法线方向的夹角为θ，0＜θ＜90°。
13.根据权利要求1所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：所述环形等离子体流由等离子发生装置喷枪产生，所述等离子发生装置喷枪具有侧面和底面，在所述侧面上设置有喷头，等离子体流从所述喷头中喷射后形成所述环形等离子体流。
14.根据权利要求13所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：步骤S2在对所述凸面或凹面进行等离子体处理时，所述侧面与所述凸面或凹面的法线方向的夹角为(90°-θ)，0＜θ＜90°，所述底面与所述凸面或凹面的法线方向相垂直。
15.根据权利要求14所述的弯曲玻璃板的表面处理方法，其特征在于：所述等离子发生装置喷枪与所述凸面或凹面的距离为5～20mm。
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- 2020-07-06 CN CN202010638449.6A patent/CN111842389B/zh active Active
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| CN111842389A (zh) | 2020-10-30 |
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