CN112661418B - Utg产品钢化治具及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种UTG产品钢化治具,包括框架组件、配位件及承载组件。框架组件包括侧板，若干侧板首尾相连接以围绕形成一容置腔。配位件包括环绕设置于框架组件的外周的凸部及与凸部相对应的配位槽，以实现多个UTG产品钢化治具中任意相邻两个框架组件的自由装配。承载组件包括若干连接杆，若干连接杆平行设置于容置腔内，以将容置腔分隔形成上腔与下腔，承载机构还包括若干连接节，连接节设置于连接杆上，若干连接节朝向上腔的顶点共面，以形成玻璃承载面。通过多个侧板形成的框架组件，为承载组件与配位件提供安装基础。通过设置连接杆与连接节形成玻璃承载面，使得玻璃能够平放，从而保护玻璃，降低玻璃破片的风险，提高良品率。

Description

UTG产品钢化治具及其方法

技术领域

本发明涉及钢化玻璃技术领域，特别是涉及一种UTG产品钢化治具及其方法。

背景技术

随着显示屏技术的不断成熟和完善，其应用范围也日趋广泛。目前，显示屏已涉及手机、电视机、数码照相机、数码摄像机以及显示器等多个领域。其中，显示屏中重要的组成部分包括超薄玻璃。

在UTG(Ultra Thin Glass，超薄玻璃)加工钢化领域，传统的UTG一般采用立式浸泡方式，由于UTG过薄的特性，在UTG与钢化液接触和分离的过程中，UTG 在边缘处易出现破片状况。

发明内容

基于此，有必要针对超薄玻璃在钢化工艺中易破损的问题，提供一种UTG 产品钢化治具。

一种UTG产品钢化治具，所述UTG产品钢化治具包括：框架组件及承载组件。所述框架组件具有一容置腔。所述承载组件包括若干连接杆及若干连接节，若干所述连接杆相互平行地设置于所述容置腔内，若干所述连接节设置于所有的所述连接杆上，且所有的所述连接节位于同一侧的顶点能够共面形成玻璃承载面。

上述UTG产品钢化装置，通过框架组件形成的容置腔为框架组件提供安装基础。通过设置连接杆与连接节形成玻璃承载面，使得玻璃能够平放，从而保护所述玻璃，降低所述玻璃破片的风险，提高良品率。

在一实施例中，若干所述连接杆相互平行地设置于所述容置腔内，并将所述容置腔分隔形成一上腔，所有的所述连接节面向所述上腔的顶点形成所述玻璃承载面。

在一实施例中，若干所述连接杆还将所述容置腔分隔与所述上腔相对的下腔，所述UTG产品钢化治具还包括挡板，所述挡板设置于所述下腔内。

在一实施例中，所述框架组件包括第一侧板、相对所述第一侧板平行设置的第二侧板、第三侧板、相对所述第三侧板平行设置的第四侧板，首尾相连接以围绕形成所述容置腔，若干所述连接杆等间距地设置于所述第一侧板与所述第二侧板之间。

在一实施例中，若干所述连接节等间距地设置于每一所述连接杆上。

在一实施例中，所述UTG产品钢化治具还包括配位件，所述配位件包括环绕设置于所述框架组件的外周的凸部及与所述凸部相对应的配位槽；

其中，任意相邻两个所述UTG产品钢化治具中一个通过所述配位件上所述凸部与另一个所述UTG产品钢化治具中所述配位槽自由装配。

在一实施例中，所述配位件上间隔设置有若干换液口。

本申请还提供了一种UTG产品钢化装置，所述UTG产品钢化装置包括至少两个UTG产品钢化治具，每个所述UTG产品钢化治具为如上所述的UTG产品钢化治具。当每个所述UTG产品钢化治具包括配位件时，所述配位件包括环绕设置于所述框架组件的外周的凸部及与所述凸部相对应的配位槽。其中，任意相邻两个所述UTG产品钢化治具中一个通过所述配位件上所述凸部与下一个所述 UTG产品钢化治具中所述配位槽自由装配。

本申请还提供了一种玻璃钢化工艺，所述工艺采用如上所述的UTG产品钢化装置对至少两块玻璃进行钢化处理，其包括以下步骤：将每块玻璃放置于各自的所述UTG产品钢化治具中所述玻璃承载面内，将上一个放置有玻璃的所述 UTG产品钢化治具与下一个放置有玻璃的所述UTG产品钢化治具通过相互配合的所述配位件进行装配，对所述UTG产品钢化装置内的玻璃进行预热处理，对所述UTG产品钢化装置内的玻璃进行离子交换处理，对所述UTG产品钢化装置内的玻璃进行冷却处理。

在一实施例中，所述离子交换处理的步骤包括：以一定频率振动所述UTG 产品钢化装置。

附图说明

图1为本申请一实施例中UTG产品钢化治具的结构示意图；

图2为图1所示的UTG产品钢化治具的另一视角的结构示意图；

图3为图2所示的UTG产品钢化治具的A-A截面示意图；

图4为图3所示的C部位的局部放大图；

图5为本申请一实施例中玻璃钢化工艺的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

玻璃的钢化方式通常包括化学钢化和物理钢化两种方法，物理钢化主要是利用玻璃在退火时的急速冷却而内外层玻璃冷却速率不同，因此外层玻璃对内层玻璃形成挤压应力，而内层玻璃则形成拉伸外层玻璃的应力，使得玻璃提高了抗冲击强度。但是，显示屏中的玻璃为超薄玻璃，其厚度通常在30um以下，内外层的冷却速率非常接近，只能使用化学钢化的方法。

玻璃的组要成分包括Na₂SiO₃,因此在化学钢化中，通常用离子半径较大的 K⁺取代玻璃表层的Na⁺，利用离子半径的差值在玻璃表层形成挤压应力，取代后 K⁺在玻璃表层形成离子交换层对玻璃内层产生整体的挤压应力，因此当玻璃受到外部冲击时，冲击必须先克服离子交换层的挤压应力，从而使得玻璃的抗冲击强度数倍于普通玻璃。

超薄玻璃在钢化液体中进行离子交换时，需要增加超薄玻璃与钢化液体的接触面积以提高玻璃钢化效果。而增加超薄玻璃与钢化液体的接触面积，则钢化液体对超薄玻璃的冲击较大，形成绕流作用，使得超薄玻璃边缘破损。

参阅图1及图2，图1示出了本发明一实施例中的UTG产品钢化治具的结构示意图，图2为图1所示的UTG产品钢化治具的另一视角的结构示意图。

本发明一实施例提供的一种UTG产品钢化治具10，包括框架组件100和承载组件200，框架组件100为承载组件200提供安装基础。承载组件200安装于框架组件100上，并构造形成用于放置玻璃的玻璃承载面。

框架组件100包括第一侧板110、与第一侧板110相对的第二侧板120、第三侧板130、与第三侧板130相对的第四侧板140。其中，第一侧板110、第三侧板130、第二侧板120以及第四侧板140依次首尾相连，并围设形成用于放置玻璃的容置腔S。

由于玻璃通常被构造为矩形，在本实施例中，框架组件100的形状构造为与矩形玻璃匹配的矩形。具体地，矩形框架组件100的内径长度大于矩形玻璃的长度，矩形框架组件的内径宽度大于矩形玻璃的宽度，以使玻璃能够设置于矩形框架组件内，但是不直接与矩形框架组件接触，以增加玻璃与钢化液的接触面积，提高钢化效果，同时防止玻璃与侧板距离过近，频繁碰撞而破片，提高玻璃的良品率。

可以理解地，在其它一些实施例中，玻璃的形状以及对应的框架组件100 的形状可以根据需要而定，例如圆形、不规则形状等，只需保证框架组件100 的形状构造为与玻璃的形状相匹配即可，在此不作限定。

承载组件200包括若干根连接杆210，每根连接杆210轴向的两端分别连接于第一侧板110与第二侧板120，如此连接于第一侧板110与第二侧板120之间的所有连接杆210将上述容置腔S分隔形成上腔S1与下腔S2，而所有连接杆 210被构造形成为上腔S1的腔底壁和下腔S2的腔顶壁。具体到实施例中，若干连接杆210等间距地平行设置于第一侧板110与第二侧板120之间，使得承载于连接杆210上的玻璃能够平均受力并且重心稳定，减少在钢化过程中的碰撞，降低破片风险。

同时，每根连接杆210上设置有若干连接节220，并保证若干连接杆210上所有连接节220面向上腔S1的顶点共面，以形成玻璃承载面，使得玻璃能够平放于UTG产品钢化治具10中，不会形成弯曲状态，从而降低破片的风险。具体到实施例中，多个连接节220等间距地设置于连接杆210上，使得玻璃与连接杆210上的应力不会集中于一点，而是平均分散在玻璃平面上，使得玻璃不会在钢化过程中因为局部应力过大而破损，提高钢化玻璃的生产良率。

连接节220的形状为球形，使得玻璃虽然承载于玻璃承载面上，但是玻璃与连接节220的实际接触方式是点接触而不是面接触，因此能够极大地减小玻璃与承载组件200的接触面积，从而使玻璃与钢化液有更大的接触面积以进行充分的离子交换，提高玻璃的钢化效果。

参阅图4，图4为图3所示的C部位的局部放大图。

框架组件100背离下腔S2一侧的边缘所形成的平面定义为上腔S1的顶面，由所有连接节220构造形成的玻璃承载面高于上腔S1的顶面，从而保证玻璃不会与框架组件100相接触，避免产生碰撞从而降低玻璃的破片风险。具体到实施例中，连接节220面向上腔S1的顶点的位置高出第一侧板110背离下腔S2 一侧的位置0.3mm，误差为0～(-0.2)mm。

连接节220焊接于连接杆210上以固定连接节220，从而保证玻璃不会因连接节220的滚动而在UTG产品钢化治具中改变位置从而与UTG产品钢化治具碰撞。

UTG产品钢化治具10还包括挡板(图未示)，挡板插入下腔S2中与UTG产品钢化治具10形成整体共同保护玻璃。具体地，挡板通常也被构造为矩形，并且矩形挡板的长度等于第一侧板110或第二侧板120的长度，矩形挡板的宽度等于第三侧板130或第四侧板140的长度，以使矩形挡板能够卡接于第一侧板 110、第二侧板120、第三侧板130及第四侧板140之间。矩形挡板通过连接杆 210与连接节220与玻璃隔开，使得矩形挡板能够在保护玻璃不受钢化液体绕流影响作用的同时，不与玻璃直接接触，避免在玻璃与矩形挡板之间产生碰撞，降低玻璃破片风险。

参阅图3，图3为图2所示的UTG产品钢化治具的A-A截面示意图。

配位件300环绕设置于框架组件100的外周，用于实现多个UTG产品钢化治具10中任意相邻两个框架组件100之间的自由装配。具体地，配位件300的外周形成至少一个凸台310及至少一个配位槽320。其中，在当UTG产品钢化治具10层叠放置时，相互层叠的上层UTG产品钢化治具10通过配位件300中配位槽320卡嵌于下层UTG产品钢化治具10中配位件30的凸台310上，从而使得UTG产品钢化治具10能够相互层叠设置。具体地，相互卡嵌的凸台310与配位槽320具有相同的宽度，而相互卡嵌的凸台310的高度大于配位槽320的深度，以使得玻璃与相邻UTG产品钢化治具10之间预留一定间隙而避免直接接触。

在本具体实施例中，配位件300为与框架组件100的外轮廓形状匹配的中空矩形，配位槽320沿周向环设于配位件300的一周。其中，配位槽320可以为形成于配位件300上边缘且横截面呈L型、配位槽320形成于配位件300下边缘且横截面呈L型、或者配合槽320形成于配位件300的侧周壁且横截面呈U 型。对应地，配位件300的外周壁相对配位槽320凸出的部分即被构造为凸台 310，用于与配对的UTG产品钢化治具10中配位件300上的配位槽320卡嵌。

可以理解地，在其它一些实施例中，配位槽320为设置于配位件300外周壁上的非连续的槽结构，即配位槽320为间隔独立设置；对应地，凸台310亦可为与对应配位槽320配合的间隔独立设置的凸出。

凸台310上还间隔设置有若干换液口340，钢化液体通过换液口340能够进入UTG产品钢化治具10或者从UTG产品钢化治具10中流出，使得UTG产品钢化治具10中的液体保持流动，增强玻璃钢化的效果。

本申请还提供了一种UTG产品钢化装置，UTG产品钢化装置包括若干UTG产品钢化治具10，若干UTG产品钢化治具10通过配位结构能够层叠设置。具体地， UTG产品钢化治具10通过凸台310插入相邻的UTG产品钢化治具10的配位槽 320中，使得UTG产品钢化治具10能够相互层叠设置。通过若干UTG产品钢化治具层10叠设置的UTG产品钢化装置，使得若干UTG产品钢化治具10能够形成一个整体，在钢化工艺过程中能过一起处理，提高玻璃的生产效率。

本申请还提供一种UTG产品的钢化方法，下面结合附图进行说明。

参阅图5，图5为本申请一实施例中UTG产品钢化工艺的流程图。

本申请实施例提供的UTG产品钢化方法，包括以下步骤：

S10：将每块玻璃放置于各自的所述UTG产品钢化治具中所述玻璃承载面内。具体地，将每块玻璃放置于各自UTG产品钢化治具的玻璃承载面上，并且将每块挡板插入各自UTG产品钢化治具的夹持空间中，完成UTG产品钢化治具的组装。

S20：将上一个放置有玻璃的所述UTG产品钢化治具与下一个放置有玻璃的所述UTG产品钢化治具通过相互配合的所述配位件进行装配。具体地，将S10 中组装好的UTG产品钢化治具堆叠设置，使一UTG产品钢化治具中的凸台与相邻的UTG产品钢化治具中的配位槽相卡接，重复这一过程将所有UTG产品钢化治具装配成一UTG产品钢化装置，从而使得在后续处理工艺中能够统一处理玻璃，便于控制玻璃的工艺参数和出厂质量，提升生产效率。

S30：对所述UTG产品钢化装置内的玻璃进行预热处理。具体地，将组装完成的UTG产品钢化装置放入预热炉中加热，以将整体UTG产品钢化装置缓缓升至接近钢化模块中的温度，防止快速升温导致UTG产品钢化装置不同材质的配件之间收缩情况不同，出现裂纹造成模具损坏，同时也防止玻璃快速升温导致玻璃局部过热产生裂纹。具体到本实施例中，UTG产品钢化装置在预热炉中加热 1h升温至380℃。

需要说明的是，预热炉的升温方式、升温温度及升温速率在本申请中不作限定，本领域技术人员能够根据UTG产品钢化装置的材质和尺寸进行适当的调整。

S40:对所述UTG产品钢化装置内玻璃进行离子交换处理。具体地，将预热完成的UTG产品钢化装置放置在置换炉中，并以一定频率振动所述UTG产品钢化装置，使得玻璃在离子交换炉中能够进行充分的离子交换。通过本申请所述的UTG产品钢化装置，操作人员能够振动UTG产品钢化装置，以使UTG产品钢化装置周围的钢化液体加速流动，保持较高的离子浓度，提高离子交换速率的同时保证玻璃不会破片。

具体到本实施例中，置换炉中装有熔融的硝酸钾溶液，玻璃钢化模块在置换炉中加热至420℃，将玻璃钢化模块浸没在钢化液中5-8h并以5cm/min的速率缓缓振动玻璃钢化模块，以充分进行离子交换，使得K⁺能够取代外层玻璃中 Na₂SiO₃的Na⁺，提高玻璃的钢化效果。

需要说明的是，UTG产品钢化装置在置换炉的加热温度、钢化时间、钢化液组分在本申请中均不作限定，本领域技术人员能够根据玻璃的具体组分及对玻璃产品的要求进行适当的调整。

S50:对所述玻璃进行冷却处理。具体地，UTG产品钢化装置能够通过多个冷却炉分段降温，也能够通过空气自然冷却，还能够通过浸泡在水池中通过水冷急速降温冷却。将冷却后的UTG产品钢化装置放入水池中清洗，以洗去钢化玻璃表面残留的硝酸钾等杂质，最后干燥UTG产品钢化装置。不同的降温冷却方式能够极大的影响钢化玻璃的性能，但是本申请的发明重点不在于此，故不作过多阐述，本申请的冷却方式包括以上本领域常用的降温冷却技术手段。

上述UTG产品钢化装置，通过多个侧板以及连接杆形成的框架组件，将玻璃设置在玻璃承载面上，对玻璃进行初步限位，使得玻璃不会弯曲。在所述连接杆上设置连接节，减小所述玻璃与所述连接杆的接触面积，从而增大所述玻璃的反应面积，提高玻璃的钢化效果。并且在所述连接杆背离所述玻璃承载面的一侧设置挡板，使得玻璃在钢化液中移动时，所述挡板能够抵挡钢化液的冲击，降低液体的绕流影响，从而保护所述玻璃，降低所述玻璃破片的风险，提高良品率。

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 (9)

1.一种UTG产品钢化治具，其特征在于，所述UTG产品钢化治具包括：

具有一容置腔的框架组件；

承载组件，所述承载组件包括若干连接杆及若干连接节，若干所述连接杆相互平行地设置于所述容置腔内，若干所述连接节设置于所有的所述连接杆上，且所有的所述连接节位于同一侧的顶点能够共面形成用于承载玻璃的玻璃承载面，所述框架组件的尺寸大于所述玻璃的尺寸；

若干所述连接杆还将所述容置腔分隔形成相对的上腔和下腔，所述UTG产品钢化治具还包括挡板，所述挡板设置于所述下腔内。

2.根据权利要求1所述的UTG产品钢化治具，其特征在于，若干所述连接杆相互平行地设置于所述容置腔内，并将所述容置腔分隔形成一所述上腔，所有的所述连接节面向所述上腔的顶点形成所述玻璃承载面。

3.根据权利要求1所述的UTG产品钢化治具，其特征在于，所述框架组件包括第一侧板、相对所述第一侧板平行设置的第二侧板、第三侧板、相对所述第三侧板平行设置的第四侧板，首尾相连接以围绕形成所述容置腔，若干所述连接杆等间距地设置于所述第一侧板与所述第二侧板之间。

4.根据权利要求1所述的UTG产品钢化治具，其特征在于，若干所述连接节等间距地设置于每一所述连接杆上。

5.根据权利要求1所述的UTG产品钢化治具，其特征在于，所述UTG产品钢化治具还包括配位件，所述配位件包括环绕设置于所述框架组件的外周的凸部及与所述凸部相对应的配位槽；

其中，任意相邻两个所述UTG产品钢化治具中一个通过所述配位件上所述凸部与另一个所述UTG产品钢化治具中所述配位槽自由装配。

6.根据权利要求5所述的UTG产品钢化治具，其特征在于，所述配位件上间隔设置有若干换液口。

7.一种UTG产品钢化装置，其特征在于，所述UTG产品钢化装置包括至少两个UTG产品钢化治具，每个所述UTG产品钢化治具如上述权利要求1-6任一项所述的UTG产品钢化治具；

当每个所述UTG产品钢化治具包括配位件时，所述配位件包括环绕设置于所述框架组件的外周的凸部及与所述凸部相对应的配位槽；

其中，任意相邻两个所述UTG产品钢化治具中一个通过所述配位件上所述凸部与下一个所述UTG产品钢化治具中所述配位槽自由装配。

8.一种UTG产品钢化工艺，其特征在于，所述工艺采用如权利要求7所述的UTG产品钢化装置对至少两块玻璃进行钢化处理，其包括以下步骤：

将每块玻璃放置于各自的所述UTG产品钢化治具中所述玻璃承载面内；

将上一个放置有玻璃的所述UTG产品钢化治具与下一个放置有玻璃的所述UTG产品钢化治具通过相互配合的所述配位件进行装配；

对所述UTG产品钢化装置内的玻璃进行预热处理；

对所述UTG产品钢化装置内的玻璃进行离子交换处理；

对所述UTG产品钢化装置内的玻璃进行冷却处理。

9.根据权利要求8所述的玻璃钢化工艺，其特征在于，所述离子交换处理的步骤包括：

以一定频率振动所述UTG产品钢化装置。

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