CN118108409A - 一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超薄电子玻璃生产技术领域，公开了一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，所述玻璃板用以下述氧化物基准的重量百分比表示，含有50‑65％的Si02、10‑15％的Al203、12‑14％的Na20、1‑3％的K20、3‑12％的CaO、0.1‑2％的MgO、0.1‑6％的SrO、0.1‑10％的ZnO、0.1‑7％的ZrO2、0.1‑3％的TiO2。本发明制备的玻璃强度和耐化学性都优于普通硅酸盐玻璃，密度为2.4g/cm3左右，优良的抗刮性能和耐磨性能，可以进行化学强化，用于显示和触摸屏产品盖板用玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及超薄电子玻璃生产技术领域，尤其涉及一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃。
背景技术
在高度信息化的社会，手机、PDA、MP3、GPS、平板电脑UMPC等电子产品已经成为重要的轻薄化电子显示产品，特别是具有触摸屏幕和手写功能的显示产品优选保护盖板材料，能有效提高显示效果和延长使用寿命。但是产品在使用过程中，要求轻量化，密度低、强度高、可钢化、可由浮法生产的超薄玻璃成为了市场发展的趋势。
针对超薄玻璃的组成与制备方法，申请号为200910145574.7的外国专利，公开了一种显示装置用玻璃板，其主要成分按照摩尔百分比为50-74％的SiO2，1-10％的Al2O3，6-14％的Na2O，3-15％的K2O，0-5％的ZrO2，2-15％的MgO，0-10％的CaO，采用浮法制备，并可以化学强化，但其密度较高，增加了运输成本，并在使用过程中不够便利。
由于平面显示器的普及，大量生产并降低成本也成为制造商的竞争策略之一。欲降低成本并进行大量生产，首先必须增大玻璃基板的尺寸，以求在相同制程下可切割出更多片面板来提高产能，且生产大尺寸的玻璃已成趋势。
综上所述，玻璃料方需要考虑以下几个因素：
1、具有较高的玻璃应力温度，使玻璃基板具有高热稳定性，其中应变点温度至少需为550℃，以超过580℃为佳；
2、较低的热膨胀系数，以减少玻璃基板热胀冷缩形变的可能性；
3、耐化学性，使制程能在严苛的蚀刻环境下进行；
4、具有较高的杨氏模量，以增加玻璃基板的刚性，以减少玻璃基板受重力和应力作用下变形的可行性；
5、利于化学钢化，增加表面强度，耐腐蚀和耐剐蹭；
6、适合浮法工艺进行生产。
发明内容
为解决背景技术中所提出的针对超薄玻璃的组成与制备方法，其密度较高，增加了运输成本，并在使用过程中不够便利现有技术问题，本发明提供一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃。
本发明采用以下技术方案实现：一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，包括玻璃板：
所述玻璃板用以下述氧化物基准的重量百分比表示，含有50-65％的Si02、10-15％的Al203、12-14％的Na20、1-3％的K20、3-12％的CaO、0.1-2％的MgO、0.1-6％的SrO、0.1-10％的ZnO、0.1-7％的ZrO2、0.1-3％的TiO2。
作为上述方案的进一步改进，所述玻璃板的CaO、MgO的总重量百分比为1-12％。
作为上述方案的进一步改进，所述玻璃板的Na2O与K2O两者的总重量百分比不低于13％。
作为上述方案的进一步改进，所述玻璃板的Al2O3优选总重量百分比为12-15％。
作为上述方案的进一步改进，所述玻璃板的K2O优选总重量百分比为1.5-2.5％。
作为上述方案的进一步改进，所述玻璃板的SiO2优选总重量百分比为62-65％。
利用本发明提供的玻璃配方，可以制成厚度小于1mm的超薄玻璃板，强度和耐化学性能优于普通硅酸盐玻璃，具有优良的抗刮性能和耐磨性能。可以进行化学强化，采用硝酸钾熔融液作为玻璃的化学强化液，通过离子交换的方式在玻璃表面形成一层压应力层，达到强化的目的。强化温度在350-500℃之间，强化时间为2—10小时，离子交换深度可达40—300μm，强化后玻璃的强度比强化前提高了5-10倍。
本发明优选的玻璃密度小于2.45g/cm3，较好约为2.43g/cm3，应变点高于550℃，较好高于680℃。
本发明优选的玻璃在较低的强化温度和较短的强化时间下，可以使压缩应力大于600MPa。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(一)、本发明制备的玻璃强度和耐化学性都优于普通硅酸盐玻璃，密度为2.4g/cm3左右，优良的抗刮性能和耐磨性能，可以进行化学强化，用于显示和触摸屏产品盖板用玻璃。
(二)、本发明实现了产品的轻量化，可以产生巨大的社会效益。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明涉及用浮法制备的显示屏盖板的玻璃配方，以氧化物表示，玻璃配方中各组分按重量百分比组成包括：
表1
本发明的玻璃引入最多的成分是SiO2，该成分是构成玻璃骨架的必需成分，可以提高玻璃的耐化学性和机械强度，也可以适当调整玻璃的密度，低于或高于此范围都不易形成玻璃。SiO2含量太高，增加玻璃的高温黏度，使玻璃难于熔化；低于此范围，将会使耐化学性变差。所以本发明SiO2含量是50-65％之间，优选是60-65％之间，随着SiO2含量的增加，熔融温度也不断升高，调整其含量得到合适的熔融温度和液相线温度，适合玻璃的成型。
Al2O3是改善玻璃化学稳定性的必要成分，可以抑制分相，提高玻璃的硬度和化学强化特性。本发明引入10-15％的Al2O3，经试验后发现，低于此范围效果不明显，高于此范围液相线温度显著升高，不利于成型，需要调整合适的含量得到适合成型的黏度。
Na2O主要是可以在玻璃表层与离子交换液中的K离子置换，使玻璃达到强化的目的，另外还可以起到助熔的作用。K2O主要起助熔作用，且同时引入Na2O与K2O，通过混合碱效，有助于降低黏度和提高玻璃的熔融性，K+离子含量高时，又会抑制化学强化的离子交换速度，所以选择引入1-3％的K2O。
碱土金属如CaO、MgO、SrO，这些碱土金属为玻璃提供各种性能，这些性能对于熔融、澄清、成型和最终的应用都很重要。CaO含量高的玻璃耐酸性强，密度低和弹性模量高，但是超过一定量会使玻璃发生失透，所以本发明选取了0.1-6％的CaO。
MgO具有与CaO类似的性质，过高的含量会导致玻璃失透，所以其含量范围为0.1-6％。CaO、MgO起助熔作用的同时还可以提高玻璃的稳定性，过多的Ca2+、Mg2+可能会阻止离子交换过程中碱离子的移动。
SrO是降低高温黏度、提高熔融性或成型性或在提高应变点或杨氏模量的成分，能提高玻璃的耐试剂性和耐失透性的成分，其含量为0～15％，优选为0～5％，进一步优选为0～1％。若SrO的含量多，则玻璃的密度和热膨胀系数存在上升的倾向。
ZnO是提高离子交换性能的成分，特别是提高压缩应力值的成分，同时是在不降低低温粘性的情况下降低高温粘性的成分，其含量优选0～10％、0～5％、0～3％，特别优选0～1％。但是，ZnO的含量过多时，玻璃分相或者耐失透性降低，或者密度容易提高。
ZrO2是显著提高离子交换性能，同时提高液相黏度附近的粘性或应变点的成分，其含量优选0～10％、0～9％、0.001～8％、0.01～7％、1～7％、2～7％、3～6％，特别优选3～5％。ZrO2的含量过多时，耐失透性有时极度降低。
TiO2是提高高子交换性能的成分，同时是降低高温黏度的成分，其含量过多时，玻璃着色或者耐失透性降低，所以其含量优选1％以下、0.5％以下，特别优选0.1％以下。
本发明是高碱高铝硅酸盐玻璃体系，高温时产生大量的气泡，所以需要采用化学澄清剂消除气泡。本发明优选的化学澄清剂是硫酸盐，适用于浮法生产工艺。
上述的硫酸盐是芒硝或是硫酸钙。
本发明在实施，玻璃测试样品主要的制备步骤为：
称量-混合-熔制-搅拌澄清-成型-退火-加工-理化性能测试。
具体步骤：
S1：将玻璃各组分按照重量百分比称量后，充分混合均匀，再将混合原料倒入铂铑坩中，1550-1650℃下保温10—16h；
S2：熔化过程中，采用铂金棒搅拌，并添加化学澄清剂，用于排出气泡并使玻璃液均化，然后将其温度降低到成型所需要的成型温度范围，制作出所需要的玻璃板厚度；
S3：再对成型的玻璃板进行冷加工处理；
S4：最后对玻璃板的基本物理特性进行测试(测试包括密度、热膨胀系数、液相线温度等)。
在实施时，参看表2中8组配方实施例的具体参数。
表2
从实例对比中可以发现：
随着Al2O3含量增加，密度逐渐下降；软化点、退火点、应变点逐渐提升；
随着强化温度的升高，压缩应力与强化深度逐渐提高，温度达到420℃之后，效果逐渐减弱；
随着强化时间的延长，压缩应力与强化深度逐渐提高，强化时间达到5小时之后，效果逐渐减弱；
比较例所制成的玻璃样液相温度均低于1000℃，适合用于浮法生产；
实施例1、2和3密度偏大，实施例6和7软化点偏高，实施例4、5和8最合适，各项性能均满足显示盖板要求。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，其特征在于，包括玻璃板：
所述玻璃板用以下述氧化物基准的重量百分比表示，含有50-65％的SiO2、10-15％的Al203、12-14％的Na20、1-3％的K20、3-12％的CaO、0.1-2％的MgO、0.1-6％的SrO、0.1-10％的ZnO、0.1-7％的ZrO2、0.1-3％的TiO2。
2.如权利要求1所述的一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃板的CaO、MgO的总重量百分比为1-12％。
3.如权利要求1所述的一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃板的Na2O与K2O两者的总重量百分比不低于13％。
4.如权利要求1所述的一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃板的Al2O3优选总重量百分比为12-15％。
5.如权利要求1所述的一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃板的K2O优选总重量百分比为1.5-2.5％。
6.如权利要求1所述的一种显示屏盖板用铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述玻璃板的SiO2优选总重量百分比为62-65％。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述玻璃板通过浮法制成。
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