CN114380510A - 一种可折叠柔性玻璃的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可折叠柔性玻璃的制备工艺，采用两次化学减薄与激光切割、化学钢化相结合的工艺；具体包括：第一次化学减薄、激光切割、第二次化学减薄、化学钢化；其中，第二次化学减薄采用垂直浸泡法在将玻璃减薄的同时，消除激光切割后玻璃边缘产生的缺陷。本发明所述制备工艺无需进行多次点胶和叠层处理，不仅简化了工艺，减少了材料的消耗，还能有效提高了厚度≤0.05mm柔性玻璃的直通成品率，降低了生产成本。

Description

一种可折叠柔性玻璃的制备工艺

技术领域

本发明属于柔性玻璃制备领域，尤其涉及一种可折叠柔性玻璃的制备工艺。

背景技术

随着柔性显示器、柔性太阳能电池等一系列新产品的推出，柔性玻璃作为一种新型特种玻璃已经成为了国内外研究的热点。柔性玻璃是指厚度≤0.1mm且具有良好弯折韧性的平板玻璃。柔性玻璃不仅具有普通玻璃的硬度、透明性、耐热性以及氧化和光照条件下稳定的机械和化学性能，还具有可弯曲，质轻，可加工性的特点。

柔性玻璃的制备方法主要有一次成形法和二次成形法。一次成形法主要包含溢流下拉法、狭缝下拉法和浮法；二次成形法主要包含化学减薄法及再次拉引法。目前一次成型法的技术难点较多，生产出来的产品成品率较低，特别是对于厚度小于0.05mm的玻璃，更难生产。目前市场上厚度小于0.05mm的柔性玻璃基本是采用化学减薄法生产的。化学减薄法是针对玻璃的网络结构，采用不同的减薄液对玻璃表面进行刻蚀以减薄玻璃厚度，并对减薄后的玻璃化学钢化提高其强度和弯折性能，达到柔性可折叠的目的。

然而，目前化学减薄法生产柔性玻璃多采用玻璃叠层-减薄-解胶-叠层-机械切割-磨边-边缘处理-解胶-化学钢化-表面化学处理等步骤，采用两次点胶、叠层操作工艺繁琐，材料消耗大，成品率较低。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种可折叠柔性玻璃的制备工艺，采用两次化学减薄与激光切割工艺相配合，无需进行多次点胶和叠层处理，不仅简化了工艺，减少了材料的消耗，还能有效提高了厚度≤0.05mm柔性玻璃的直通成品率，降低了生产成本。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供了一种可折叠柔性玻璃的制备工艺，采用两次化学减薄与激光切割、化学钢化相结合的工艺；具体包括：第一次化学减薄、激光切割、第二次化学减薄、化学钢化；其中，第二次化学减薄采用垂直浸泡法在将玻璃减薄的同时，消除激光切割后玻璃边缘产生的缺陷。

本发明中所述激光切割后玻璃边缘产生的缺陷，包括玻璃边缘产生的微裂纹以及崩边等缺陷，缺陷的消除能够提高玻璃的弯折性能和抗冲击强度。

优选地，第一次化学减薄后玻璃的厚度与柔性玻璃目标厚度之差为10-20μm；更优选地，第一次化学减薄后玻璃的厚度与柔性玻璃目标厚度之差为10-15μm。

本发明所述目标厚度是指，最终得到的目标可折叠柔性玻璃的厚度。

优选地，第二次化学减薄具体包括：将激光切割后的玻璃垂直放置在耐酸治具上，静置于酸液中进行化学减薄10-20min。

所述耐酸治具，是指所述治具的材质为耐酸材料，所述治具仅对玻璃起到固定作用，应能够能保证玻璃四周边缘与酸液的有效接触。

优选地，在第二次化学减薄时，向酸液中鼓入气泡；所述气泡的直径为0.2-2mm，鼓泡频率为30-100个/min；更优选地，所述气泡的直径为0.5-1mm，鼓泡频率为50-70个/min。

本发明所述化学减薄工艺在酸液槽中进行，通过在酸液槽底部放置的脉冲鼓泡器，在玻璃进行第二次化学减薄时鼓入气泡，能够将玻璃表面腐蚀残留物及时带走，保证玻璃表面的质量。

优选地，第一次化学减薄前将玻璃与基板进行胶合处理，对胶合处理后的玻璃进行第一次化学减薄处理；在第一次化学减薄后、激光切割之前解胶，将玻璃与基板分离；更优选地，第一次化学减薄采用顶喷工艺。

本发明中，对于胶合处理的方法不作具体的限定，包括但不限于：对基板的一面进行防酸处理，另一面通过UV胶与待加工的玻璃对齐、压平后经紫外固化，使得待加工玻璃与基板胶合在一起。这里对于基板的材质不作具体的限定，可以是有机材料，也可以是与待加工的玻璃成分相同的玻璃；基板的厚度优选为大于待加工玻璃的厚度；这里对于防酸处理的方法不作具体限定，如包括但不限于，在基板上覆防酸膜或涂覆防酸油墨等。

优选地，激光切割时，采用脉宽≤1000飞秒的激光切割；更优选地，采用脉宽≤500飞秒激光切割，尤其优选地，采用脉宽≤100飞秒的激光切割。

本发明通过激光切割的方法将玻璃加工成目标的尺寸；所述目标尺寸是指预期加工得到柔性玻璃的长度和宽度，不包括厚度。

优选地，化学钢化具体参数为：熔盐温度为380-420℃，离子交换时间5-20min；更优选地，熔盐温度为390-410℃，离子交换时间8-13min。

优选地，还包括对化学钢化后的玻璃进行表面酸蚀处理。

优选地，所述表面酸蚀处理具体为，将化学钢化后的玻璃置于酸液中，浸泡1-5min；所述酸液包括2wt％-7wt％的氢氟酸和5wt％-10wt％的盐酸。表面酸蚀处理的目的是消除玻璃表面的杂质和缺陷。

优选地，所述柔性玻璃为铝硅酸盐玻璃；柔性玻璃厚度≤0.05mm。

与现有的仅进行一次顶喷式化学减薄，并在激光切割后进行二次点胶叠层再进行边缘处理的工艺相比，本发明有益效果为：

(1)本发明采用两次化学减薄，在第二次化学减薄时无需进行二次点胶叠层，直接采用垂直浸泡法将玻璃减薄到目标厚度，同时在减薄过程中消除激光切割后玻璃边缘产生的缺陷，整个工艺相对简单并且用于制备厚度≤0.05mm柔性玻璃时直通成品率高；

(2)本工艺有效的避免了直接采用一次顶喷式化学减薄将单片玻璃直接减薄到目标厚度后，需要再进行点胶叠层、对玻璃边缘进行机械磨抛带来的污染和材料过度的消耗；同时，也能有效的消除玻璃边部表面的微裂纹和崩边现象，而机械磨抛的方式不能消除玻璃边部表面的微裂纹，从而提高了玻璃的性能；也避免了二次点胶造成的材料浪费和直通成品率降低。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。

本发明中“直通成品率”是指一平方米原片玻璃生产出弯曲性能和抗冲击性能满足要求的的柔性玻璃平方米数，其中：

弯曲性能的测试方法与达标标准具体为：在连续的50μm OCA薄膜上间隔5cm放置柔性玻璃，然后通过覆膜机在上面再覆盖一层50μm OCA薄膜，上下两个表面覆膜的柔性玻璃经过一个直径为1.8mm的转向滚轴后，不破裂即为弯曲性能符合要求；

抗冲击强度的测试方法与达标标准具体为：在柔性玻璃的上下表面分别贴附50μmOCA和50μm PET(模量约3-4GPa)的薄膜，然后放置在大理石台面上；采用质量为12g，笔芯直径为0.5mm的晨光笔，从12cm笔芯朝下垂直自由落下，不破裂即为抗冲击性能符合要求。

以下实施例和对比例中待加工玻璃均为尺寸500×600mm、厚度为0.25mm的铝硅酸盐玻璃(以下简记为玻璃)；最终制备得到的柔性玻璃的目标厚度为0.03mm，目标尺寸为100×150mm。

实施例1

一种可折叠柔性玻璃的制备工艺，具体包括如下步骤：

S1、第一次化学减薄：采用顶喷工艺对玻璃进行第一次化学减薄，将玻璃减薄至厚度为0.05mm；为提高加工效率，本实施例同时对50片玻璃进行化学减薄；

所述玻璃在第一次化学减薄前，将其与基板进行胶合处理，对胶合处理后的玻璃进行第一次化学减薄；其中，选择厚度为0.7mm、尺寸和玻璃一致的铝硅酸盐玻璃为基板，在基板的一面用覆膜机覆上一层防酸膜进行防酸处理，另一面通过UV热解胶与玻璃贴合，通过辊压机将玻璃与基板压平后，经紫外固化得到胶合处理后的玻璃。

S2、激光切割：采用脉宽600飞秒的激光切割，得目标尺寸(100×150mm)的玻璃；其中，在激光切割前进行解胶处理，具体地，将第一次化学减薄后的玻璃经过水洗、干燥后，采用UV照射解胶，将玻璃和基板分离，清洗玻璃、烘干待切割；

S3、第二次化学减薄：采用垂直浸泡法在将玻璃减薄至目标厚度0.03mm的同时，消除激光切割后玻璃边缘产生的缺陷；具体地，将激光切割后的玻璃插入耐酸治具上，然后将耐酸治具置入酸液槽中，化学减薄10min；化学减薄室，通过设置在酸液槽底部的四个脉冲鼓泡装置向酸液中鼓入气泡，气泡的直径为0.8mm，鼓泡频率为60个/min；

S4、化学钢化：将第二次化学减薄后的玻璃依次插入钢化架中，经过预热后放入熔融的硝酸钾中，在390℃熔融的硝酸钾熔盐中保持10min，使得玻璃中的钠离子和熔盐中的钾离子进行离子交换，在玻璃表面产生压应力层，提高了柔性玻璃抗冲击强度和弯折性能；

S5、表面酸蚀处理：将化学钢化后的玻璃，清洗干净置入酸液槽中浸泡2min，取出，清洗，得到最终的柔性玻璃产品；经表面酸蚀处理能够消除玻璃表面的缺陷和杂质，从而进一步提高玻璃的性能。所述酸液包括质量分数为2％的氢氟酸和10％的盐酸。

通过以上步骤得到的柔性玻璃经过弯折性能和抗冲击强度性能测试，直通成品率为60％。

实施例2

一种可折叠柔性玻璃的制备工艺，具体包括如下步骤：

S1、第一次化学减薄：采用顶喷工艺对玻璃进行第一次化学减薄，将玻璃减薄至厚度为0.045mm；为提高加工效率，本实施例同时对50片玻璃进行化学减薄；

所述玻璃在第一次化学减薄前，将其与基板进行胶合处理，对胶合处理后的玻璃进行第一次化学减薄；其中，选择厚度为0.7mm、尺寸和玻璃一致的铝硅酸盐玻璃为基板，在基板的一面用覆膜机覆上一层防酸膜进行防酸处理，另一面通过UV热解胶与玻璃贴合，通过辊压机将玻璃与基板压平后，经紫外固化得到胶合处理后的玻璃。

S2、激光切割：采用脉宽100飞秒的激光切割，得目标尺寸(100×150mm)的玻璃；其中，在激光切割前进行解胶处理，具体地，将第一次化学减薄后的玻璃经过水洗、干燥后，采用UV照射解胶，将玻璃和基板分离，清洗玻璃、烘干待切割；

S3、第二次化学减薄：采用垂直浸泡法在将玻璃减薄至目标厚度0.03mm的同时，消除激光切割后玻璃边缘产生的缺陷；具体地，将激光切割后的玻璃插入耐酸治具中，然后将耐酸治具置入酸液槽中，化学减薄10min；化学减薄室，通过设置在酸液槽底部的四个脉冲鼓泡装置向酸液中鼓入气泡，气泡的直径为2mm，鼓泡频率为30个/min；

S4、化学钢化：将第二次化学减薄后的玻璃依次插入钢化架中，经过预热后放入熔融的硝酸钾中，在410℃熔融的硝酸钾熔盐中保持8min，使得玻璃中的钠离子和熔盐中的钾离子进行离子交换，在玻璃表面产生压应力层，提高了柔性玻璃抗冲击强度和弯折性能；

S5、表面酸蚀处理：将化学钢化后的玻璃，清洗干净置入酸液槽中浸泡5min，取出，清洗，得到最终的柔性玻璃产品；经表面酸蚀处理能够消除玻璃表面的缺陷和杂质，从而进一步提高玻璃的性能。所述酸液包括质量分数为5％的氢氟酸和8％的盐酸。

通过以上步骤得到的柔性玻璃经过弯折性能和抗冲击强度性能测试，直通成品率为65％。

对比例1

与实施例1相同，同样是将尺寸500×600mm、厚度为0.25mm的铝硅酸盐玻璃(以下简记为玻璃)，制备得到目标厚度为0.03mm，目标尺寸为100×150mm的柔性玻璃。具体工艺为：

化学减薄前准备：将上述玻璃与基板进行胶合处理；其中，选择厚度为0.7mm、尺寸和玻璃一致的铝硅酸盐玻璃为基板，在基板的一面用覆膜机覆上一层防酸膜进行防酸处理，另一面通过UV热解胶与玻璃贴合，通过辊压机将玻璃与基板压平后，经紫外固化得到胶合处理后的玻璃；

S1、化学减薄：采用顶喷工艺一次将玻璃减薄到目标厚度0.03mm；为提高加工效率，本对比例同时对50片玻璃进行化学减薄；

S2、激光切割：具体操作与参数与实施例1相同；

S3、点胶叠层、磨抛：每10片激光切割后的玻璃通过点胶、叠层得到多层玻璃；对多层玻璃通过抛边机或者精雕机进行磨抛，消除玻璃在激光切割时产生的崩边等缺陷；

S4、化学钢化：解胶、分片、清洗后，进入化学钢化炉中进行化学钢化；具体钢化操作与参数与实施例1相同；

S5、表面酸蚀处理：与实施例1相同；

通过以上步骤得到的柔性玻璃经过弯折性能和抗冲击强度性能测试，直通成品率为40％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，采用两次化学减薄与激光切割、化学钢化相结合的工艺；具体包括：第一次化学减薄、激光切割、第二次化学减薄、化学钢化；其中，第二次化学减薄采用垂直浸泡法在将玻璃减薄的同时，消除激光切割后玻璃边缘产生的缺陷。

2.根据权利要求1所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，第一次化学减薄后玻璃的厚度与柔性玻璃目标厚度之差为10-20μm；优选地，第一次化学减薄后玻璃的厚度与柔性玻璃目标厚度之差为10-15μm。

3.根据权利要求1或2所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，第二次化学减薄具体包括：将激光切割后的玻璃垂直放置在耐酸治具上，静置于酸液中进行化学减薄10-20min。

4.根据权利要求3所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，在第二次化学减薄时，向酸液中鼓入气泡；所述气泡的直径为0.2-2mm，鼓泡频率为30-100个/min；优选地，所述气泡的直径为0.5-1mm，鼓泡频率为50-70个/min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，第一次化学减薄前将玻璃与基板进行胶合处理，对胶合处理后的玻璃进行第一次化学减薄处理；在第一次化学减薄后、激光切割之前解胶，将玻璃与基板分离；优选地，第一次化学减薄采用顶喷工艺。

6.根据权利要求1-5任一项所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，激光切割时，采用脉宽≤1000飞秒的激光切割；优选地，采用脉宽≤500飞秒激光切割，更优地，采用脉宽≤100飞秒的激光切割。

7.根据权利要求1-6任一项所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，化学钢化具体参数为：熔盐温度为380-420℃，离子交换时间5-20min；优选地，熔盐温度为390-410℃，离子交换时间8-13min。

8.根据权利要求1-7任一项所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，还包括对化学钢化后的玻璃进行表面酸蚀处理。

9.根据权利要求8所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，所述表面酸蚀处理具体为，将化学钢化后的玻璃置于酸液中，浸泡1-5min；所述酸液包括2wt％-7wt％的氢氟酸和5wt％-10wt％的盐酸。

10.根据权利要求1-9任一项所述的可折叠柔性玻璃的制备工艺，其特征在于，所述柔性玻璃为铝硅酸盐玻璃；柔性玻璃厚度≤0.05mm。