一种3D曲面超薄玻璃加工工艺及边缘蚀刻治具
技术领域
本发明涉及3D曲面玻璃加工材技术领域,尤其涉及一种3D曲面超薄玻璃加工工艺及边缘蚀刻治具。
背景技术
超薄玻璃(Ultra-Thin Glass,UTG)是指玻璃厚度小于100μm且具有柔性的玻璃,UTG由于高透明性,稳定性和耐冲击性等优点广泛的运用于各类电子行业中,其易弯曲的特性为折叠显示屏行业划下了一个重大里程碑,成为继CPI盖板后在可折叠柔性盖板领域具有重要地位。
当前各加工厂商生产的UTG整体厚度在20-70μm,且玻璃都是平面的,在玻璃表面耐冲击强度较低,且用于电子设备中能耗较高,当前平面UTG无法满足消费者对屏幕呈现出视野完美化的追求。3D曲面玻璃具有优秀的外观视觉感和手触感,得到了人们的追捧,同时其符合3C产品设计需求,被广泛用于各种3C产品设计中,如家电面板,智能手机、智能手表、平板计算机、可穿戴式智能产品、仪表板等,受到广大消费者的青睐。而现有的3D曲面玻璃的生产工艺流程不合理,制程中的产品良率低,成品的耐冲击性较差,用户的使用体验差。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种3D曲面超薄玻璃加工工艺,其工艺流程合理,加工制成的产品具有较高的耐冲击性,提高了产品的良品率,便于推广应用。
为实现上述目的,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:所述3D曲面超薄玻璃加工工艺,包括以下步骤:
1)开料,将大块的玻璃板材切割成预设尺寸的多片玻璃板;
2)热弯成型,将玻璃板放入热弯机中热弯成型,以形成3D玻璃盖板;
3)双面减薄,将3D玻璃盖板放入酸液中进行双面减薄;
4)边缘处理,对减薄后的3D玻璃盖板的边缘采用激光切割、边缘抛光和化学蚀刻的方式处理;
5)化学钢化,对3D玻璃盖板进行化学钢化来提高表面的强度和柔韧性;
6)面蚀刻,对钢化后的3D玻璃盖板表面微蚀刻处理;
7)超声波清洗烘干,利用超声波对3D玻璃盖板进行清洗烘干得到成品。
进一步地,所述步骤2)的具体操作方法是:对玻璃板在600-650℃的温度下预热20-30min后,将玻璃板放入热弯模具中,在600~700℃的温度下热弯30-60min后,在550-600℃的温度下保温40-60min,使平面玻璃板热弯成3D玻璃盖板。
进一步地,所述步骤3)的具体操作方法是:对热弯后的3D玻璃盖板表面喷淋氢氟酸,喷淋的流量为500-100ppm,喷淋的时间为500-1500s,使3D玻璃盖板的厚度减薄到20-70μm。
进一步地,所述步骤4)中的激光切割处理是采用红外皮秒激光切割机对3D玻璃盖板的边缘进行切割,控制3D玻璃盖板的边缘崩边小于5μm。
进一步地,所述步骤4)中的边缘抛光处理为通过抛光机对3D玻璃盖板的边缘进行扫边处理,保证3D玻璃盖板的边缘平滑无毛刺。
进一步地,所述步骤4)中的化学蚀刻处理是将多个3D玻璃盖板放入蚀刻治具中并定位,将承载3D玻璃盖板的蚀刻治具浸泡到氢氟酸液体中,对3D玻璃盖板的边缘进行蚀刻处理。
进一步地,所述步骤5)中的化学钢化的过程是,将多个3D玻璃盖板定位在栏具中,一并放入温度为380-410℃的盐浴中10-50min,使3D玻璃盖板中较小的碱金属离子与较大的碱金属离子交换,使3D玻璃盖板的表面紧密堆积较大的碱金属离子从而产生500-800MPa的应力。
进一步地,在所述步骤7)中,将承载多个3D玻璃盖板的栏具放入超声波清洗烘干一体机中,先对多个3D玻璃盖板进行超声波清洗去除杂物,再对清洗后的3D玻璃盖板进行烘干处理。
一种3D曲面超薄玻璃的边缘蚀刻治具,应用在所述的3D曲面超薄玻璃加工工艺上,包括U形定位座、定位板和耐酸网,所述U形定位座的两端之间滑动连接多个所述定位板,每个所述定位板的一侧设置定位槽,所述3D玻璃盖板的一侧包裹耐酸网后定位在所述定位槽内。
进一步地,所述U形定位座的两端分别设置有多个相对的滑动槽,所述定位板的两端沿其高度方向设置有多个螺杆,所述螺杆滑动连接在对应的滑动槽内,所述螺杆伸出对应的滑动槽的部分与螺母紧固相连。
本发明的有益效果是:
1、本发明通在将玻璃板进行热弯成型后进行双面减薄处理后达到规定的厚度,然后依次通过激光切割、边缘抛光和化学蚀刻的方式对减薄后的3D玻璃盖板的边缘进行处理,保证了边缘平滑无毛刺,而且可以修复边缘微小的缺陷,提高了3D玻璃盖板整体的质量,降低了后期生产过程中的产品不良率,通过化学钢化的方法提高了3D玻璃盖板表面的耐冲击强度和柔韧性,再对3D玻璃盖板表面进行微蚀刻处理,可修复制程过程中产生的不良及钢化后放大的缺陷,进一步提高了成品的良率,最后对成品进行超声波清洗后烘干,得到表面清洁无污物的成品,整个工艺流程合理,加工制成的产品具有较高的耐冲击性,提高了产品的良品率,具备量产性,便于推广应用。
2、本发明中使用的边缘蚀刻治具可同时对多个3D玻璃盖板进行边缘蚀刻处理,提高了加工效率,而且可根据需要调节相邻3D玻璃盖板之间的距离并定位,使可调性增强,由于其中的3D玻璃盖板的一侧包覆耐酸网后竖直嵌入定位板内的定位槽内,使多个3D玻璃盖板竖直布置,使3D玻璃盖板边缘伸出定位槽的部分被蚀刻掉,蚀刻方法简单,而且使整个治具的结构更紧凑。
综上,本发明的工艺流程合理,加工效率高,加工制成的产品具有较高的耐冲击性,提高了产品的良品率,便于推广应用。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
图1为本发明的工艺流程图;
图2为本发明中边缘蚀刻治具的结构示意图;
上述图中的标记均为:1.U形定位座,11.滑动槽,2.定位板,21.定位槽,3.耐酸网,4.螺杆,5.螺母,6.3D玻璃盖板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明具体的实施方案为:如图1所示,一种3D曲面超薄玻璃加工工艺,包括以下步骤:
1)开料,将大块的玻璃板材切割成预设尺寸的多片玻璃板;具体地,可以使用开料机将大块玻璃板材切割成预设尺寸的多片玻璃板,每片玻璃板的厚度与大块玻璃板材的厚度相同。
2)热弯成型,将玻璃板放入热弯机中热弯成型,以形成3D玻璃盖板;具体地,对玻璃板以600-650℃的温度下预热20-30min后,将玻璃板放入热弯模具中,该热弯模具包括上模和下模,将玻璃板放入下模中,在600~700℃的温度下,使玻璃板具有一定的柔性后,上模下移与下模相配合实现热弯,热弯30-60min后,在550-600℃的温度下保温40-60min,去除玻璃板内的残余应力,使平面玻璃板热弯成3D玻璃盖板,而不会产生变形。
3)双面减薄,将3D玻璃盖板放入酸液中进行双面减薄;具体地,使用治具承载多个3D玻璃盖板,使用喷淋设备对热弯后的3D玻璃盖板表面喷淋氢氟酸,喷淋的流量为500-100ppm,喷淋的时间为500-1500s,使3D玻璃盖板的厚度减薄到20-70μm,达到设计要求。
4)边缘处理,对减薄后的3D玻璃盖板的边缘采用激光切割、边缘抛光和化学蚀刻的方式处理;具体地,首先,采用红外皮秒激光切割机对3D玻璃盖板的边缘进行切割,控制3D玻璃盖板的边缘崩边小于5μm,然后,通过抛光机对3D玻璃盖板的边缘进行扫边处理,保证3D玻璃盖板的边缘平滑无毛刺,最后,将多个3D玻璃盖板放入蚀刻治具中并定位,将承载3D玻璃盖板的蚀刻治具浸泡到氢氟酸液体中,对3D玻璃盖板的边缘进行蚀刻处理,以修复3D玻璃盖板边缘微小的缺陷。通过上述边缘处理,提高了3D玻璃盖板整体的质量,降低了后期生产过程中的产品不良率。
5)化学钢化,对3D玻璃盖板进行化学钢化来提高表面的强度和柔韧性;具体地,将多个3D玻璃盖板定位在栏具中,一并放入温度为380-410℃的盐浴中10-50min,使3D玻璃盖板中较小的碱金属离子与较大的碱金属离子交换,使3D玻璃盖板的表面紧密堆积较大的碱金属离子从而产生500-800MPa的应力。
6)面蚀刻,对钢化后的3D玻璃盖板表面微蚀刻处理;具体地,将多个3D玻璃盖板定位在PVC材质面蚀刻栏具中,一并放入混有氢氟酸、硝酸、硫酸、氟化铵和水的混合溶液中,控制蚀刻速率在0.5-1μm/min,蚀刻量在1-4μm,蚀刻过程中在酸槽伴有超声装置,防止玻璃出现夹具印记,去除玻璃表面蚀刻后残留的玻璃砂,保证玻璃板厚均匀性,优化玻璃表面粗糙度,能够有效消除钢化后玻璃表面微裂纹的缺陷,提高玻璃成品表面耐冲击强度。
7)超声波清洗烘干,利用超声波对3D玻璃盖板进行清洗烘干得到成品;具体地,将承载多个3D玻璃盖板的栏具放入超声波清洗烘干一体机中,先对多个3D玻璃盖板进行超声波清洗去除杂物,再对清洗后的3D玻璃盖板进行烘干处理,烘干处理后取出3D玻璃盖板成品并存放。
上述加工工艺中使用的边缘蚀刻治具,包括U形定位座1、定位板2和耐酸网3,其中的U形定位座1包括底板及其两侧分别固定连接的侧板,其中的定位板2设置为PVC板,其中的耐酸网3由高分子材料加工而成,柔软可弯折,防止了耐酸网3包覆耐酸网3一侧时对3D玻璃盖板的磨损,U形定位座1的两端的两个侧板之间滑动连接多个定位板2,每个定位板2的一侧设置定位槽21,3D玻璃盖板6的一侧包裹耐酸网3后定位在定位槽21内,实现了3D玻璃盖板6的定位,然后将承载多个3D玻璃盖板6的治具放入氢氟酸液体中,使3D玻璃盖板6边缘伸出定位槽21的部分被蚀刻掉,实现了3D玻璃盖板6边缘的蚀刻处理。该蚀刻治具可同时对多个3D玻璃盖板进行边缘蚀刻处理,提高了加工效率,而且可根据需要调节相邻3D玻璃盖板6之间的距离并定位,使可调性增强,由于其中的3D玻璃盖板6的一侧包覆耐酸网3后竖直嵌入定位板2内的定位槽21内,使多个3D玻璃盖板6竖直布置,使整个治具的结构更紧凑,占用的空间小。
具体地,其中的U形定位座1的两端分别设置有多个相对的滑动槽11,定位板2的两端沿其高度方向设置有多个螺杆4,螺杆4滑动连接在对应的滑动槽11内,螺杆4伸出对应的滑动槽11的部分与螺母5紧固相连,通过旋松螺母5可滑动定位板2来调节相邻定位板2之间的距离,使氢氟酸液体与3D玻璃盖板6可充分接触,调节好定位板2的位置后,通过旋紧螺母5可实现定位板2和其上的3D玻璃盖板6的定位。
具体地,其中的定位槽21设置为矩形槽,其底面积略大于3D玻璃盖板6一侧的表面积,使3D玻璃盖板6的一侧包覆耐酸网3后可顺利压入定位槽21内,而不会掉落。
综上,本发明的工艺流程合理,加工效率高,加工制成的产品具有较高的耐冲击性,提高了产品的良品率,便于推广应用。
以上所述,只是用图解说明本发明的一些原理,本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内,故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物,均属于本发明所申请的专利范围。