CN112125503A - 一种曲面玻璃热弯成型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曲面玻璃热弯成型的方法，将N层玻璃依次叠放，相邻玻璃之间铺设间隔层进行分隔；将叠放好的N层玻璃同时进行热弯成型，获得曲面玻璃；其中，N为≥2的正整数；所述间隔层随相邻的上下两层玻璃同步弯曲。本发明提供的叠片方案可以实现多片玻璃同步热弯成型，在不增加成型设备和成型模具成本的基础上，直接将产能成数倍提升；会极大的降低产品的加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工技术领域，具体涉及一种曲面盖板玻璃加工技术领域，特别是涉及一种用于智能显示防护用盖板玻璃的叠片热弯方法。
背景技术
随着智能3C产品和车载智能驾驶技术的发展，3D曲面盖板玻璃得到了越来越广泛的应用，特别是随着OLED显示和5G通讯技术的日益成熟，不同样式的3D曲面盖板玻璃开始爆发式增长，并且从智能手机、智能穿戴、车载显示、车载激光雷达、智能家居、家电等方面已经向广大消费者生活的各个方面快速渗透。
自三星开始在S6 edge系列智能手机中使用3D曲面盖板玻璃开始，其在智能手机、车载显示中的应用越来越广泛。其中，热弯成型是3D曲面玻璃加工中重要的一个环节。为了提升热弯的效率，其成型技术不再沿用汽车所用夹胶玻璃的自重热弯成型思路，而是单独开发了各种各样结构的热弯设备如热自重成型、热真空吸附成型、热压成型、局部热压成型工艺设备，同时配合以成型模具，特别是高精度石墨模具的辅助，加工出尺寸、面轮廓、线轮廓精度高的3D曲面盖板玻璃。在设备和模具方面，为提升热弯的加工效率，目前主要是增加热弯机的站数，增大热弯机的腔体尺寸以容纳多模具同时作业，或者将模具从一层凹凸型腔结构，增加到多层凹凸型腔结构，以容纳多片玻璃在高度方向上同时热弯。但以上方法都无疑极大增加了设备的投入成本，而且大大提升了模具加工的精度要求及加工成本。
对于更大尺寸的玻璃，如车载显示玻璃等，目前还没有非常成熟的热弯成型方案。目前主流方法是使用夹胶玻璃热弯路线或者智能手机盖板的单片玻璃热弯路线。对于汽车夹胶玻璃热弯，虽然有提出使用双层玻璃同步热弯的方式，进行热弯。但其主要目的是为了保证夹胶玻璃上下两块玻璃的轮廓度的一致性配合需要，上下两块玻璃也不属于同一款玻璃，而是汽车夹胶玻璃的两个玻璃部件；而且此方案的实施，其加工精度也无法满足目前智能手机、智能穿戴、车载显示、车载激光雷达、智能家居、家电尺寸、面/线轮廓度等精度和外观的要求；此方法加工的设备投入大，流程长，热弯成型时间长，加工效率低。而智能手机盖板的单片玻璃热弯路线，目前主要是使用多模具型腔提升加工效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：常规提高热弯效率的方法，设备投入成本较高、工艺较复杂，本发明提供了解决上述问题的一种曲面玻璃热弯成型的方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种曲面玻璃热弯成型的方法，将N层玻璃依次叠放，相邻玻璃之间铺设间隔层进行分隔；将叠放好的N层玻璃同时进行热弯成型，获得曲面玻璃；其中，N为≥2的正整数；所述间隔层随相邻的上下两层玻璃同步弯曲。
现有技术中，为提升热弯的加工效率，主要通过改进热弯设备及模具结构。如目前主要是通过增加热弯机的站数，增大热弯机的腔体尺寸以容纳多模具同时作业；或者将模具从一层凹凸型腔结构，增加到多层凹凸型腔结构，以容纳多片玻璃在高度方向上同时热弯。但以上方法都无疑极大增加了设备的投入成本，而且大大提升了模具加工的精度要求及加工成本。
基于上述背景，本发明从改进热弯成型工艺方面提升热弯的加工效率，通过在上下相邻两侧玻璃之间铺设间隔层，上下相邻两层玻璃之间通过间隔层隔离；热弯成型过程中，玻璃逐渐弯曲，间隔层则受上层玻璃下压作用、或受上层下压作用以及自身重力作用，随相邻的上下两层玻璃同步弯曲。
因此，在热弯成型过程中，间隔层会随着玻璃形状变形，不形成皱褶，即能排除玻璃与玻璃之间直接接触形成的粘结、摩擦划伤等问题；间隔材料能同步变形，也不会导致玻璃产品尺寸出现变异；可以同时堆叠多层玻璃同步热弯加工，大大提升了工作效率。此外，还可将间隔层铺设在模具和玻璃之间以隔开模具与玻璃，防止灰尘粘结到玻璃表面形成凹凸点。
本发明采用的玻璃可以是2D平面玻璃、也可以是弯曲玻璃进行再次弯曲加工。工作原理为，以2D平面玻璃为例，将多片相同尺寸的2D平面玻璃，按照同方向叠放一起，玻璃与玻璃之间，玻璃和模具之间使用间隔层分隔，将叠放好的玻璃放入到仿形模具中，将仿形模具投入到热弯设备中进行热弯成型，得到合格的3D曲面盖板玻璃
进一步优选，所述间隔层包括但不限于柔性片层、柔性膜层和固化层中的一种或多种组合。
本发明提供的隔离层可以是如铜箔或银箔的片层结构、也可以是如石棉布或玻璃纤维布的膜层、或者是由将流体涂覆在玻璃表面，经干燥后在玻璃表面形成固化层，无论哪种形态，都具有一定柔性，可随上下层玻璃结构的变形发生同步变形。
进一步优选，所述固化层的成形方法包括：将流体涂覆在玻璃表面，经干燥后在玻璃表面形成固化层。
如，粉体材料可通过喷涂水溶液后烘干的方式，在2D玻璃表面形成一层粉体膜；或者，如，耐高温油墨，可以通过喷涂、丝印等方式，附着在2D平面玻璃表面，
进一步优选，所述流体包括溶液、悬浮液或胶体。
进一步优选，所述间隔层的材质包括金属材料、非金属材料、复合材料和有机高分子材料中的一种或多种组合。
进一步优选，所述金属材料包括铜箔、银箔中的一种或多种组合；且满足金属材料材质的间隔层表面粗糙度Rz≤1μm，厚度≤0.1mm。
进一步优选，所述非金属材料包括石棉布、玻璃纤维布、硅酸铝纤维布、滑石粉、二氧化硅粉、硅藻土和蒙脱石中的一种或多种组合；非金属材料材质的片层作为间隔层的厚度≤ 1mm，非金属材料材质的固化层作为间隔层的厚度≤1mm，且颗粒度粒度≤5000目。
对于，非金属材料材质的固化层，如非金属粉体材料可通过喷涂水溶液后烘干的方式，在2D玻璃表面形成一层粉体膜，粉体结构要求材料粒度≤5000目，粉体膜层厚度≤0.2mm。
进一步优选，所述有机高分子材料材质的间隔层，厚度满足≤1mm。
如一些耐高温有机高分子材料，制成片状隔离层，其厚度满足≤1mm。
进一步优选，所述复合材料材质的间隔层，厚度满足≤1mm。
如复合材料可以选择耐高温油墨，可以通过喷涂、丝印等方式，附着在2D平面玻璃表面，厚度≤0.2mm，耐热温度≥400℃。
进一步优选，所述玻璃的材质包括钠钙玻璃、铝硅玻璃或锂铝硅玻璃。
适用于本发明的玻璃材质不限定，可进一步优选的是钠钙玻璃、铝硅玻璃或锂铝硅玻璃。
进一步优选，所述玻璃的厚度为0.05～3mm。
本发明上述玻璃厚度不限定，优选的是0.05～3mm。
进一步优选，所述N层玻璃依次叠放的高度H0，满足H0＝2A/(T1+T2)；
其中，产品的弯折弧度为R，公差范围为±A，产品厚度为T1，间隔层的厚度为T2。
上述的依次叠放玻璃的叠放高度，一般需要根据产品形状，特别是弯折区域R、产品厚度T1，间隔材料的厚度T2来确定。设定选择产品的弯折弧度R，公差范围为±A；那么叠放最大高度H0＝2A/(T1+T2)。
进一步优选，所述热弯成型采用的设备包括但不限于热自重成型、热真空吸附成型、热压成型、局部热压成型。
各种热弯成型设别采用的模具不限，可以是金属、陶瓷、石墨中的任意一种；结构根据产品结构、产品材料特性和模具材料特性，针对性设计、加工。
本发明具有如下的优点和有益效果：
现有技术中，为提升热弯的加工效率，主要通过改进热弯设备及模具结构。如目前主要是通过增加热弯机的站数，增大热弯机的腔体尺寸以容纳多模具同时作业；或者将模具从一层凹凸型腔结构，增加到多层凹凸型腔结构，以容纳多片玻璃在高度方向上同时热弯。但以上方法都无疑极大增加了设备的投入成本，而且大大提升了模具加工的精度要求及加工成本。
基于上述背景，本发明从改进热弯成型工艺方面提升热弯的加工效率，通过在上下相邻两侧玻璃之间铺设间隔层，上下相邻两层玻璃之间通过间隔层隔离；热弯成型过程中，玻璃逐渐弯曲，间隔层则受上层玻璃下压作用、或受上层下压作用以及自身重力作用，随相邻的上下两层玻璃同步弯曲。
本发明提供的叠片方案可以实现多片玻璃同步热弯成型，在不增加成型设备和成型模具成本的基础上，直接将产能成数倍提升；会极大的降低产品的加工成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是实施例1提供的一种3D曲面盖板玻璃叠片热弯的结构示意图(产品外形结构不限定，图示以单弧型产品结构，工艺为热弯成型举例)；
图2是实施例1提供的一种3D曲面玻璃热弯后状态示意图(产品外形结构不限定，图示以单弧型产品结构，工艺为热弯成型举例)；
附图1和附图2中标记及对应的零部件名称：1-曲面玻璃仿形上模，2-曲面玻璃仿形下模，3-平面玻璃，4-间隔层，5-曲面盖板玻璃。
图3是实施例2提供的一种3D曲面盖板玻璃叠片热弯的结构示意图(产品外形结构不限定，图示以单弧型产品结构，工艺为自重成型工艺举例)；
图4是实施例2提供的一种曲面玻璃热弯后状态示意图(产品外形结构不限定，图示以单弧型产品结构，工艺为自重成型工艺举例)；
附图3和附图4中标记及对应的零部件名称：1-曲面玻璃自重仿形凹模，2-平面玻璃， 3-间隔层，4-加热机构，5-曲面盖板玻璃。
图5是实施例3提供的一种3D曲面盖板玻璃叠片热弯的结构示意图(产品外形结构不限定，图示以V型产品结构,工艺为热吸工艺举例)；
附图5中标记及对应的零部件名称：1-曲面玻璃热吸仿形凹模，2-抽气腔体，3-抽气口， 4-加热机构，5-平面玻璃，6-间隔层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例采用的热弯模具包括一个曲面玻璃仿形上模1和曲面玻璃仿形下模2；将已经经过CNC加工的2D平面玻璃3，按照同一方向，叠片放入到曲面玻璃仿形下模2中，叠放的所有平面玻璃尺寸相同；相邻平面玻璃3之间、平面玻璃3与曲面玻璃仿形上模1之间、以及平面玻璃3与曲面玻璃仿形下模2之间均铺一层间隔层4。平面玻璃3的定位，依靠曲面玻璃仿形下模2的两侧的挡块位置进行限定。
将模具放置在热弯机中，通过加热成型模具，热量会从模具上最终传递到平面玻璃3上，在玻璃温度升到600℃以上的玻璃成型温度，最终成型为3D曲面盖板玻璃5，如图2所示；通过曲面玻璃仿形上模1和曲面玻璃仿形下模2的形状固定，在冷却过程中，最终将3D曲面盖板玻璃5的形状固定住，加工出符合制程产品图纸要求的3D曲面盖板玻璃。
由于间隔层4材质很柔软，厚度比较薄，在热弯成型过程中，间隔材料会随着玻璃形状变形，不形成皱褶，即能排除玻璃与玻璃之间直接接触形成的粘结、摩擦划伤等问题，又能隔开模具与玻璃之间，防止灰尘粘结到玻璃表面形成凹凸点；再次，间隔材料能顺滑变形，也不会导致玻璃产品尺寸出现变异。本实施例的间隔层4的材质为硅酸铝纤维布，厚度为 0.5mm。
通过以上方法，可以数倍的增加热弯的玻璃数量，大大提升热弯效率，
实施例2：
如图3所示，本实施例提供的热弯装置包括一个加热机构4和曲面玻璃自重仿形凹模1；将已经经过CNC加工的2D平面玻璃3，按照同一方向，叠片放入到曲面玻璃自重仿形凹模 1中，所有平面玻璃2的尺寸相同；平面玻璃2之间、平面玻璃2与曲面玻璃自重仿形凹模1之间均铺一层间隔层3。平面玻璃2的定位，依靠曲面玻璃自重仿形凹模12的两侧的挡块位置进行限定。
与实施例1不一致的地方，此方案采用自重成型方案。通过曲面玻璃自重仿形凹模1对平面玻璃2加热，2D平面玻璃2逐渐软化，并依靠自重，慢慢附着在模具表面，通过冷却定型，最终得到符合制程产品图纸要求的3D曲面盖板玻璃5，如图4所示。
本实施例的间隔层4的材质为铜箔，表面粗糙度Rz≤0.8μm，厚度为0.06mm，而其间隔材料所达到的效果与实施例1相同。
实施例3
如图5所示，本实施例采用的热弯装置包括一个加热机构4(已加工抽气孔3)，曲面玻璃热吸仿形凹模1(带有抽气腔体2及抽气口3)；将已经经过CNC加工的2D平面玻璃5，按照同一方向，叠片放入到曲面玻璃热吸仿形凹模1中；相邻平面玻璃5之间、平面玻璃5 与曲面玻璃热吸仿形凹模1之间均铺一层间隔层6。平面玻璃5的定位，曲面玻璃热吸仿形凹模1的两侧的挡块位置进行限定。
与实施例1和2不一致的地方，此方案采用热吸成型方案。通过抽气口9，抽取模具型腔内的气体，在自重的情况下，2D平面玻璃5会慢慢变形，再经过抽气，平面玻璃5上下两侧会形成气压差，会进一步辅助玻璃成型，最终得到符合制程产品图纸要求的3D曲面盖板玻璃。
本实施例的间隔层4的材质为耐高温油墨，可以通过喷涂方式附着在2D平面玻璃表面，厚度为0.1mm，耐热温度≥400℃，而其间隔材料所达到的效果与实施例1和2相同。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，将N层玻璃依次叠放，相邻玻璃之间铺设间隔层进行分隔；将叠放好的N层玻璃同时进行热弯成型，获得曲面玻璃；其中，N为≥2的正整数；所述间隔层随相邻的上下两层玻璃同步弯曲。
2.根据权利要求1所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述间隔层包括柔性片层、柔性膜层和固化层中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述固化层的成形方法包括：将流体涂覆在玻璃表面，经干燥后在玻璃表面形成固化层。
4.根据权利要求3所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述流体包括溶液、悬浮液或胶体。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述间隔层的材质包括金属材料、非金属材料、复合材料和有机高分子材料中的一种或多种组合。
6.根据权利要求5所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述金属材料包括铜箔、银箔中的一种或多种组合；且满足金属材料材质的间隔层表面粗糙度Rz≤1μm，厚度≤0.1mm。
7.根据权利要求5所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述非金属材料包括石棉布、玻璃纤维布、硅酸铝纤维布、滑石粉、二氧化硅粉、硅藻土和蒙脱石中的一种或多种组合；非金属材料材质的片层作为间隔层的厚度≤1mm，非金属材料材质的固化层作为间隔层的厚度≤1mm，且颗粒度粒度≤5000目。
8.根据权利要求5所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述有机高分子材料材质的间隔层，厚度满足≤1mm。
9.根据权利要求5所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述复合材料材质的间隔层，厚度满足≤1mm。
10.根据权利要求1所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述玻璃的材质包括钠钙玻璃、铝硅玻璃或锂铝硅玻璃。
11.根据权利要求1所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述玻璃的厚度为0.05～3mm。
12.根据权利要求1所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述N层玻璃依次叠放的高度H0，满足H0＝2A/(T1+T2)；
其中，产品的弯折弧度为R，公差范围为±A，产品厚度为T1，间隔层的厚度为T2。
13.根据权利要求1所述的一种曲面玻璃热弯成型的方法，其特征在于，所述热弯成型采用的设备包括热自重成型、热真空吸附成型、热压成型、局部热压成型。
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