CN209652148U - 一种玻璃热弯石墨模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭露一种玻璃热弯石墨模具，包括：模具主体，所述模具主体上具有石墨压模面；表面阻氧层，所述表面阻氧层位于所述石墨压模面上，所述表面阻氧层至少采用纳米片状结构物和/或微米片状结构物与粘接剂制成。本实用新型能够防止石墨模具氧化腐蚀，延长模具的使用寿命。

Description

一种玻璃热弯石墨模具

技术领域

本实用新型涉及石墨模具技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种玻璃热弯石墨模具的保护层。

背景技术

目前加工3D玻璃热弯石墨模具制程，因石墨的化学稳定性强、润滑性能好、与玻璃热缩收一致、耐热冲击性能良好、机械强度高等特性，大量应用在高温玻璃压模上，然因石墨模具易于高温状态与玻璃接触面形成碳化硅微晶，降低玻璃表面质量，且石墨模具表面的微颗粒，易于高温下氧化，造成石墨模具表面粉化，造成降低使用寿命的严重问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种改进的石墨模具。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种玻璃热弯石墨模具，包括：

模具主体，所述模具主体上具有石墨压模面；

表面阻氧层，所述表面阻氧层位于所述石墨压模面上，所述表面阻氧层至少采用纳米片状结构物和/或微米片状结构物制成，所述表面阻氧层采用粘接剂固定在所述模具主体上。

可选地，还包括：介面修饰层，所述介面修饰层至少采用纳米颗粒和/或微米颗粒制成，所述介面修饰层形成在所述石墨压模面上，所述表面阻氧层固定在所述介面修饰层上。

可选地，所述介面修饰层采用的纳米颗粒和/或微米颗粒包括纳米碳球、纳米碳管、石墨烯、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽或者金属化合物中的一种。

可选地，所述的介面修饰层采用粘接剂固定在石墨压模面上，所采用的粘接剂包括聚氨酯(PU)、环氧树酯(EPOXY)、亚克力树酯(PMMA)、氟碳聚合物(CF Polymer)、硅胶、硅溶胶-凝胶(sol-gel)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)中的一种。

可选地，所述的表面阻氧层采用的纳米片状结构物和/或微米片状结构物包括石墨烯片、粘土片状颗粒、玻璃微片、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽、无晶形碳或者金属化合物中的一种。

可选地，用于固定所述表面阻氧层的粘接剂包括聚氨酯(PU)、环氧树酯(EPOXY)、亚克力树酯(PMMA)、氟碳聚合物(CF Polymer)、硅胶、硅溶胶-凝胶(sol-gel)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)中的一种。

可选地，所述的介面修饰层的厚度为0.1μm～10μm。

可选地，所述的表面阻氧层的厚度为1nm～10μm。

可选地，所述石墨压模面上形成有凹孔和/或由石墨的颗粒间隙产生的凹槽，所述截面修饰层嵌入所述凹孔和凹槽中。

可选地，所述介面修饰层和表面阻氧层采用喷涂、刮涂、刷涂、转印、化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)中的至少一种制备而成。

可选地，模具主体包括能够相互压合的上模和下模；

或者，模具主体包括负压下模，所述负压下模上设置有抽气嘴。

本实用新型的一个技术效果在于，表面阻氧层能够防止石墨模具氧化腐蚀，延长模具的使用寿命。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型提供的玻璃热弯石墨模具压合玻璃的配合示意图；

图2是图1中3处的放大图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型提供了一种用于玻璃热弯的石墨模具。因石墨的化学稳定性强、润滑性能好、与玻璃热缩收一致、耐热冲击性能良好、机械强度高等特性，所以大量应用在进行高温热弯玻璃的模具上。然因石墨模具在700℃高温的软化玻璃成形工艺中，其与玻璃接触的表面以使玻璃上形成碳化硅微晶，降低玻璃表面质量。而且，石墨模具的表面上的微颗粒，也易发生氧化，造成石墨模具表面粉化，造成降低模具使用寿命的严重问题。

本实用新型针对上述问题提出了改善方案，本实用新型在石墨模具的的石墨压模面上设置表面阻氧层。该表面阻氧层是以纳米片状结构物和/或微米片状结构物为主制成的膜层，其紧密形成于石墨模具的表面。

优选地，在所述石墨压模面上还可以设置介面修饰层，所述介面修饰层至少采用纳米颗粒和/或微米颗粒制成。所述介面修饰层用于对所述石墨压模面上的凹坑、凸起等粗糙结构进行修复、平整化，从而提高所述表面阻氧层形成在石墨模具表面的稳定性。在石墨压模面上形成有介面修饰层的实施方式中，所述表面阻氧层形成在所述介面修饰层上。如果石墨模具的石墨压模面表面精度较高，粗糙度低，则可以不用形成介面修饰层，直接在石墨压模面上形成所述表面阻氧层。本实用新型可以根据实际石墨压模面的粗糙度选择是否形成所述介面修饰层，本实用新型不对此进行严格限制。

本实用新型所述的介面修饰层和表面阻氧层可以使用喷涂、刮涂、刷涂、转印、化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)等方式形成在石墨模具上。采用上述之一的工艺先形成介面修饰层，之后再形成表面阻氧层。

本实用新型提供的玻璃热弯石墨模具包括模具主体和表面阻氧层。所述模具主体上用于对玻璃进行压合、热弯的表面由石墨材料制成，即，所述模具主体上具有石墨压模面。

可选地，所述表面阻氧层形成在所述石墨压模面上。表面阻氧层以纳米片状结构物制成。使用喷涂、刮涂、刷涂、化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)等方式，在石墨压模面上形成表面阻氧层。所述表面阻氧层的功能是以纳米片状结构物在模具主体上形成紧密的膜结构，其具有良好的不可渗透性、及不沾黏模具等独特性能，防止石墨压模面的石墨结构氧化，且在添加石墨烯的技术方案中，亦同时提高散热效能与模具加热均匀性。所述表面阻氧层的厚度范围为1nm～10μm的表面阻氧层。

进一步可选地，所述表面阻氧层可以采用粘接剂固定在模具主体上。通过添加粘接剂，一方面能够提高表面阻氧层自身的结构强度，另一方面可以提高表面阻氧层与石墨压模面之间的结合强度，避免表面阻氧层脱落或破损。

本实用新型优选采用纳米片状结构物构成所述表面阻氧层，表面阻氧层能够体现更好的技术效果。但是本实用新型并不限制必须采用纳米片状结构物，也可以采用纳米片状结构物与微米片状结构物混合，或者直接采用微米片状结构物制成所述表面阻氧层。

可选地，所述表面阻氧层还可以形成在所述介面修饰层上。

所述介面修饰层形成在所述石墨压模面上。所述介面修饰层以纳米颗粒和/或微米颗粒制成。例如，包括纳米碳球与石墨烯等复合材料，使用喷涂、刮涂、刷涂、化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)等方式，对石墨压模面制作一膜层。介面修饰层的功能是对模具主体与表面阻氧层加强相容结合力、形成强化层。进一步地，所述石墨压模面由石墨颗粒或其它材料形成，其表面上可能存在凹孔或由颗粒间隙形成的凹槽。所述介面修饰层能够嵌入上述凹孔或凹槽，起到补平修饰石墨压模面的作用。所述介面修饰层的厚度范围为0.1μm～10μm，所述介面层具有提高石墨模具主体的强度、提高其石墨压模面与镀膜表面层结合力的作用。

进一步可选地，所述介面修饰层也可以采用粘接剂固定在石墨压模面上，通过添加粘接剂，能够提高介面修饰层自身的结构强度和其与石墨压模面之间的结合强度，避免介面修饰层脱落或破损。所述表面阻氧层则可以直接形成在介面修饰层的表面上，也可以采用粘接剂提高膜层的强度。

本实用新型优选采用纳米颗粒构成所述介面修饰层，介面修饰层能够体现更好的技术效果。但是本实用新型并不限制必须采用纳米颗粒，也可以采用纳米颗粒与微米颗粒混合，或者直接采用微米颗粒制成所述介面修饰层。

特别地，本实用新型并不限制所述介面修饰层必须全部由纳米颗粒和微米颗粒制成，也可以允许在制成介面修饰层的纳米颗粒和微米颗粒中混合使用少量纳米片状结构物和/或微米片状结构物。相应地，本实用新型也并不限制所述表面阻氧层必须全部由纳米片状结构物和微米片状结构物，也可以允许在制成表面阻氧层的纳米片状结构物和微米片状结构物中混合使用少量纳米颗粒和/或微米颗粒。

优选地，本实用新型所述的纳米颗粒和纳米片状结构物以石墨烯为主材料，因石墨烯主要是由sp2混成轨域组成的二维晶体结构，其厚度仅为一个碳原子直径大小，约0.34nm。以石墨烯为涂层具有绝佳的不可渗透性，此特性有效阻止氧气及水气透过，防止模具主体受到损伤。纳米级厚度石墨烯的涂层完全不会影响模具尺寸的稳定性，且添加石墨烯亦同时提高散热效能，使被压模的玻璃受到均匀的加热与降温冲击，提高产品质量与良率，因此石墨烯保护层，具有延长模具使用寿命的实质意义。

在所述介面修饰层中，纳米颗粒和/或微米颗粒材料可以包括，石墨烯、纳米碳球、纳米碳管、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽中的一种或多种。进一步地，还可以包括金属粉体、金属碳化物、金属氧化物、金属氮化物、无定形碳、及矿物粉末中的一种或多种。或者，所述介面修饰层的材料也可以采用金属化合物。可以采用的金属化合物包括金属粉体、金属碳化物、金属氧化物、金属氮化物等。金属化合物也可以与上述非金属化合物混合使用。

在所述表面阻氧层中，纳米和/或微米片状结构物的材料可以包括，石墨烯片、粘土片状颗粒、玻璃微片、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽中的一种或多种。或者，还可以采用金属化合物微片颗粒支撑所述表面阻氧层，例如包括金属碳化物、金属氧化物、金属氮化物、无晶形碳、及矿物粉末中的一种或多种。金属化合物也可以与上述非金属化合物混合使用。

形成本实用新型提供的玻璃热弯石墨模具只需在常温下实施加工工艺即可，无需化学反应且加工工艺时间短，也不需触媒催化，更无须使用腐蚀液。本实用新型的技术方案是兼顾环保及降低制造成本的方案。本实用新型提供的玻璃热弯石墨模具的保护层可达到防氧化腐蚀、及不沾黏模具等目的，深具产业应用潜力。

对于所述模具主体，本实用新型提供了两种可选的实施方式。一种实施方式为，所述模具主体包括上模和下模，上模和下模中形成有可以相互扣合的型腔，用于对玻璃材料进行热弯成型。

在另一种实施方式中，所述模具主体可以包括负压下模，所述负压下模上形成有用于承载玻璃材料的弯曲的下模面，所述负压下模上还形成有抽气嘴。在实际加工中，可以将所述待加工的玻璃材料放置在负压下模的下模面上，之后对玻璃材料进行加热软化。在玻璃材料软化后，利用抽气嘴产生负压，对玻璃材料形成吸附作用，使玻璃材料弯曲并贴服在弯曲的下模面上，实现热弯变形加工。

本实用新型不对所述模具主体的具体结构形式进行限制，可以根据实际应用的需要进行选择。

以下参照附图1、2对本实用新型的技术方案进行描述。

在实际应用中，通常是将平面玻璃(1)安置于热弯石墨模具的上模(21)与下模(22)之间。玻璃经700℃高温软化成型。因石墨模具表面的微颗粒易于高温下氧化，造成石墨模具表面粉化，造成降低使用寿命问题。

如图2所示，图2为图1中3处下模(22)表面的放大图。本实用新型的技术方案是在模具主体(包括模具主体的上模21和下模22)的石墨压模面(11)上形成介面修饰层(33)。进一步地，在模具主体的石墨压模面(11)的介面修饰层(33)上形成一表面阻氧层(34)。该表面阻氧层(34)是以纳米片状石墨烯(35)等材料为主的膜层，在石墨压模面(11)上形成紧密的膜层，以提高对石墨压模面的保护作用。

使用喷涂方式，在石墨模具的石墨压模面(11)上制作介面修饰层(33)；再在所述介面修饰层(33)上制作表面阻氧层(34)。

所述介面修饰层(33)以石墨烯、纳米碳球、及压克力高分子黏结胶组合使用。其功能是对石墨模具表面颗粒(31)形成强化层、加强与表面阻氧层(34)相容结合力，并对于模具主体的表面上形成的凹孔或颗粒间隙形成的凹槽(32)处补平修饰。所述介面修饰层(33)的厚度为1μm。

在玻璃热弯石墨模具的介面修饰层(33)上形成表面阻氧层(34)。所述表面阻氧层(34)是以石墨烯片、氟碳聚合物(CF)粘接剂为材料的膜层。使用喷涂方式，在介面修饰层(33)上形成表面阻氧层(34)。其功能是以纳米片状石墨烯(35)在模具主体的石墨压模面(11)上形成紧密的石墨烯结构膜。其使具有良好的不可渗透性、及不沾黏模具等独特性能，防止石墨压模面(11)的结构氧化，且石墨烯的表面阻氧层(34)同时提高散热效能与模具加热均匀性，该表面阻氧层(34)厚度为50nm。

以石墨烯为表面阻氧层(34)有效降低氧气及水气透过损坏模具主体，纳米级厚度的石墨烯的涂层完全不会影响模具尺寸的稳定性，提高产品品质与良率，又具有延长模具使用寿命的实质意义，由于本制程系为常温制程，非化学反应且制程时间短，也不需触媒催化，是兼顾环保及降低制造成本的发明。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种玻璃热弯石墨模具，其特征在于，包括：

模具主体，所述模具主体上具有石墨压模面；

表面阻氧层，所述表面阻氧层位于所述石墨压模面上，所述表面阻氧层至少采用纳米片状结构物和/或微米片状结构物制成，所述表面阻氧层采用粘接剂固定在所述模具主体上。

2.根据权利要求1所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，还包括：介面修饰层，所述介面修饰层至少采用纳米颗粒和/或微米颗粒制成，所述介面修饰层形成在所述石墨压模面上，所述表面阻氧层固定在所述介面修饰层上。

3.根据权利要求2所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述介面修饰层采用的纳米颗粒和/或微米颗粒包括纳米碳球、纳米碳管、石墨烯、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽或者金属化合物中的一种。

4.根据权利要求2所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述的介面修饰层采用粘接剂固定在石墨压模面上，所采用的粘接剂包括聚氨酯(PU)、环氧树酯(EPOXY)、亚克力树酯(PMMA)、氟碳聚合物(CF Polymer)、硅胶、硅溶胶-凝胶(sol-gel)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)中的一种。

5.根据权利要求1所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述的表面阻氧层采用的纳米片状结构物和/或微米片状结构物包括石墨烯片、粘土片状颗粒、玻璃微片、碳化矽、氮化硼、氮化矽、二氧化矽、无晶形碳或者金属化合物中的一种。

6.根据权利要求1所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，用于固定所述表面阻氧层的粘接剂包括聚氨酯(PU)、环氧树酯(EPOXY)、亚克力树酯(PMMA)、氟碳聚合物(CF Polymer)、硅胶、硅溶胶-凝胶(sol-gel)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)中的一种。

7.根据权利要求2或3所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述的介面修饰层的厚度为0.1μm-10μm。

8.根据权利要求1-6任意之一所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述的表面阻氧层的厚度为1nm-10μm。

9.根据权利要求2-4任意之一所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述石墨压模面上形成有凹孔和/或由石墨的颗粒间隙产生的凹槽，所述介面修饰层嵌入所述凹孔和凹槽中。

10.根据权利要求2-4任意之一所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述介面修饰层和表面阻氧层采用喷涂、刮涂、刷涂、转印、化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)中的至少一种制备而成。

11.根据权利要求1-6任意之一所述的玻璃热弯石墨模具，其特征在于，所述模具主体包括能够相互压合的上模和下模；

或者，模具主体包括负压下模，所述负压下模上设置有抽气嘴。