TW201348158A

TW201348158A - 立體玻璃及其製造方法

Info

Publication number: TW201348158A
Application number: TW101117984A
Authority: TW
Inventors: I-Chiao Lin; Hung-Cheng Lin; Chien-Min Sung
Original assignee: Ritedia Corp
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-12-01
Also published as: CN103420566A

Abstract

本發明係有關於一種立體玻璃及其製造方法。本發明之立體玻璃製造方法包含，包括：(a)提供一第一模仁、一第二模仁及一玻璃基材於一加熱爐之爐腔內；(b)進行加熱直至該加熱爐之溫度超過該玻璃基材之軟化點溫度後，以該第一模仁之重量施壓於該玻璃基材，使該玻璃基材對應置抵於該第二模仁，形成一立體玻璃，其中，該玻璃基材之熱膨脹係數介於該第一模仁與該第二模仁之間；以及(c)對該玻璃基材作淬火回溫。因此，本發明可解決習知脫模階段，該玻璃基板與該些模仁間之沾黏問題，並有效提升玻璃基板塑型之品質與平整度。

Description

立體玻璃及其製造方法

本發明係關於一種立體玻璃及其製造方法，尤指一種適用於製造立體玻璃之方法及使用在電子產品之立體玻璃。

近幾年來，不論是數位相機、數位攝影機與智慧型手機接需要高品質之光學玻璃鏡片。此外，薄型玻璃片近來也大量用於液晶顯示器、有機發光半導體(OLED)顯示器或是各種觸碰面板。科技的日益出新，對於產品的要求越來越高，在於輕薄化追求的同時，品質的要求也是不可少的，也因此，薄型玻璃片在塑型的同時，對於其品質的要求也是相當重要的。

台灣公告號M406042揭露一種立體玻璃殼體之治具及具有立體玻璃殼體的電子產品，其係一種立體玻璃殼體的治具用以製造薄形且具有弧狀周圍的立體玻璃殼體。其立體玻璃殼體的治具包括有一成型加熱爐係具有一短波長紅外線加熱器、一模具乃可移動地位於該成型加熱爐內，該模具具有一成型面係相同於立體玻璃殼體的欲成型表面輪廓、一加壓上模係可垂直移動地設置於該成型加熱爐內以壓抵該玻璃殼體、及一扱取裝置以扱取該玻璃殼體並置於該模具的該成型面上。

然而，由於立體玻璃產品與治具的熱膨脹係數的不同，即時經由溫差後玻璃欲脫模於模具，未經良好之設計立體玻璃產品與治具的熱膨脹係數之關係，仍然會產生玻璃沾黏之情況產生。

因此，發明人發展出一種立體玻璃及其製造方法，再利用熱壓成型時立體玻璃與治具的熱膨脹係數差異之關係，有效利用該些熱膨脹係數之差異，在淬火回溫階段，玻璃基板不會沾黏治具，有效提升玻璃基板塑型之品質與平整度。

本發明之主要目的係在提供一種立體玻璃之製造方法，俾能使得熱壓成型之玻璃基板，利用與熱壓成型之模仁之熱膨脹係數差異，在淬火回溫階段，玻璃基板不會沾黏模仁，有效使得有效提升立體玻璃的品質與塑型平整度。

為達成上述目的，本發明提供一種立體玻璃之製造方法，包括：(a)提供一第一模仁、一第二模仁及一玻璃基材於一具有一加熱器之加熱爐之爐腔內，玻璃基材包含有一第一成型面及一相對於第一成型面之第二成型面；(b)使用加熱器進行加熱，直至加熱爐之溫度超過玻璃基材之軟化點溫度後，以第一模仁之重量施壓於玻璃基材之第一成型面，使玻璃基材之第二成型面對應置抵於第二模仁，形成一立體玻璃，其中，玻璃基材之熱膨脹係數介於第一模仁與第二模仁之間；以及(c)對玻璃基材作淬火回溫。

一般玻璃基材之熱膨脹係數為7 ppm/℃至9 ppm/℃，而在本發明之製作方法中，玻璃基材更可摻雜鐵、鈉、鉀、氧化鈉或其組合，以強化玻璃基材之抗壓強度，其中，鈉玻璃之熱膨脹係數約9 ppm/℃，而鉀玻璃之熱膨脹係數約3 ppm/℃至4 ppm/℃。

在本發明之製作方法中，第一模仁之熱膨脹係數可高於玻璃基材之熱膨脹係數，且第一模仁較佳為一凸面結構，其可以使玻璃基板形成凹面塑型，並在玻璃基材進行淬火回溫時，由於第一模仁之熱膨脹係數高於玻璃基板，所以第一模仁之體積收縮將相較於玻璃基板更快，進而使得玻璃基板可自然脫模於第一模仁；此外，第二模仁之熱膨脹係數可低於玻璃基材之熱膨脹係數，且第一模仁較佳為一凹面結構，其可以使玻璃基板形成凸面塑型，並在玻璃基材進行淬火回溫時，由於第二模仁之體積收縮將相較於玻璃基板更慢，進而避免第二模仁在淬火回溫時因為體積收縮而擠壓破壞玻璃基板。

於本發明之製作方法中第一模仁或第二模仁之材料需視欲加工玻璃之熱膨脹係數而決定；一般而言，若使用熱膨脹係數為7 ppm/℃至9 ppm/℃之玻璃基材，第一模仁之熱膨脹係數介於9.1 ppm/℃至21.0 ppm/℃之間，較佳為16.0 ppm/℃至20.0 ppm/℃之間；此外，第二模仁熱膨脹係數介於1.0 ppm/℃至6.9 ppm/℃之間，較佳為2.0 ppm/℃至4.0 ppm/℃之間。在上述情況之下，第一模仁可為一高熱膨脹係數材料，其係自少一選自由：不鏽鋼、鐵、鉑、鈦或其合金所組成之群組，使第一模仁之熱膨脹係數介於9.1 ppm/℃至21.0 ppm/℃之間；此外，第二模仁可為一低熱膨脹係數材料，其係至少一選自由：碳化鎢、碳化矽、石墨、鎢或鐵鎳鈷合金(KOVAR)所組成之群組，使第二模仁之熱膨脹係數介於1.0 ppm/℃至6.9 ppm/℃之間。

此外，在本發明之製作方法中，若進行鉀玻璃加工成型時，由於鉀玻璃之熱膨脹係數較低(約3 ppm/℃至4 ppm/℃)，其第一模仁除了可以選自前述之高熱膨脹係數材料之外，更可以選自熱膨脹係數高於鉀玻璃之低熱膨脹係數材料，本發明未侷限於此。

在本發明之製作方法中，第一模仁或第二模仁之表面更可以包括一貴金屬材料，其係至少一選自由：金、鉑、銥、鋨、錸、銀、鈀、銠、釕、鎝、或其合金所組成之群組，因此，可抑制玻璃之界面擴散以及沾黏現象。

於本發明之製作方法中，加熱爐之溫度可介於600℃至950℃，而玻璃基材受到第一模仁施壓之時間可為1分鐘至90分鐘；因此，於此時間內作加熱塑型，可以提供玻璃基板加工裂痕之自癒現象。

於本發明之製作方法中，第一模仁可為一可移動模仁，如此之設計，可方便於移動。

於本發明之製作方法中，於步驟(b)之加熱爐之爐腔可為真空、或通入惰性氣體之狀態，其中，較佳為，其惰性氣體為氬氣或氮氣，更佳為，其惰性氣體為氮氣。

於本發明之製作方法中，於步驟(c)之玻璃基材的溫度低於軟化點溫度或回至常溫時，其第一模仁可脫離第一成型面；另外，於步驟(c)更可使用一冷卻控制單元，以控制焠火速率。

於本發明之製作方法中，玻璃基材之厚度可介於0.3毫米至2毫米；較佳為，玻璃基材之厚度可為0.3毫米至2毫米；更佳為，玻璃基材之厚度可為0.5毫米至1.5毫米。再者，玻璃基材之受力負載量可為0.1公斤至10公斤；較佳為，玻璃基材之受力負載量為0.2公斤至2公斤；更佳為，玻璃基材之受力負載量為0.5公斤，因此，玻璃基板可以承受第一模仁之重量施壓。

於本發明之製作方法中，更可以於步驟(a)之前對玻璃基材進行預熱處理，如此可縮短玻璃基材在加熱爐內之加工時間與溫度變化程度。

於本發明之製作方法中，加熱器可為一電阻式加熱器、或一熱紅外線加熱器，或其它各種習知之加熱設備，並沒有特別限制。

本發明亦提供一種立體玻璃，其係根據上述立體玻璃之製造方法而製得，並可得到一高品質及高平坦度之立體玻璃。

在本發明中，玻璃基材之第一成型面及第二成型面可為一平面、一凹面或一凸面，且利用第一模仁及第二模仁分別對玻璃基材之第一成型面及第二成型面塑造出所要求之形狀。

在本發明中，立體玻璃可應用於手機外殼，電腦外殼，或電子產品裝置；因此，立體玻璃可為一微弧型之外殼，而可保護產品之內部結構，例如，iPAD之玻璃外殼或iPhone4s之玻璃外殼等；另外，立體玻璃可為一顯示器之基板，玻璃基板之形狀可為一曲面或是一平面。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

實施例一

請參閱圖1A至1C，係為本發明第一實施例之立體玻璃製作流程圖。

首先，如圖1A所示，提供一第一模仁31、一第二模仁32及一玻璃基材1於一具有一加熱器21及一輸送帶22之加熱爐2之爐腔內，而玻璃基材1具有一第一成型面11及一相對於第一成型面11之第二成型面12；將玻璃基材1設置於第二模仁32之上方，且第二模仁32可藉由輸送帶22移動至對應第一模仁31之位置。此外，第二模仁32具有一凹面結構，而第一模仁31具有一凸面結構，且其利用一連柄(圖未示)連接於加熱爐2，其垂直設置於加熱爐2之爐腔。

接著，如圖1B所示，封閉加熱爐之爐腔2，使用加熱器21進行加熱，直至加熱爐2之溫度超過玻璃基材1之軟化點溫度後，加熱至一定溫(900℃)，同時第一模仁31以一重力自然垂降方式，使其重量施壓於玻璃基材1之第一成型面11，而玻璃基材1之第二成型面12對應置抵於第二模仁32，並對於玻璃基板1持續熱壓成型20分鐘。

在本實施例中，玻璃基板1具有0.55毫米之厚度，此外，其受力負載量為0.5公斤、熱膨脹係數為7.6 ppm/℃及軟化點為580℃；第一模仁31之材質為鈦金屬，其熱膨脹係數為10.8 ppm/℃，以及其重量為0.4公斤；第二模仁32之材質為石墨，其熱膨脹係數為2.0 ppm/℃。另外，加熱器21為一電阻加熱器，可使得加熱爐2之爐腔內所有物件進行同步加熱。

最後，如圖1C所示對玻璃基材1進行淬火回溫，使其隨著溫度逐漸回到常溫，由於第一模仁31之熱膨脹係數高於玻璃基板1及第二模仁32，所以第一模仁31之體積收縮將相較於玻璃基板1更快，進而使得玻璃基板1自然脫模於第一模仁31；而第二模仁32之熱膨脹係數低於玻璃基板1及第一模仁31，所以第二模仁32之體積收縮將相較於玻璃基板1更慢，進而避免第二模仁32在淬火回溫時因為體積收縮而擠壓破壞玻璃基板1。

請參閱圖2，係為立體玻璃之立體圖，且一併參閱圖1A至1C。由圖2所示，藉由上述製作過程，本實施例提供一種立體玻璃，立體玻璃包括經上述對於玻璃基材1之製作過程所產生塑型之第一成型面11及第二成型面12；在本實施例中，第一成型面11為一凹面外型，第二成型面12為一凸面外型。

實施例二

請參閱圖3，係本發明第二實施例之立體玻璃製作之示意圖。由圖3所示，本實施例為二段式加熱，在一輸送帶8上有一預熱爐5及一成型爐6，首先，提供一第二模仁72及一玻璃基材4，而玻璃基材4具有一第一成型面41及一相對於第一成型面41之第二成型面42；將玻璃基材41設置於第二模仁72之上方，且第二模仁72可藉由輸送帶8移動至所要求的位置。此外，第二模仁72具有一凹面結構。

在本實施例中，預熱爐5之爐腔內包括有一加熱器51以及一通/抽氣管52；另外，預熱爐5之加熱器51為一電阻式線加熱器，可使玻璃基板4進行先行升溫至一軟化點溫度。

在本實施例中，玻璃基板4之厚度為0.8毫米，此外，其具有受力負載量為1.0公斤、熱膨脹係數為7.0 ppm/℃及軟化點為600℃；第二模仁72之材質為鎢，其熱膨脹係數為4.5 ppm/℃。

首先，第二模仁72承載玻璃基板4，並隨輸送帶8移動至預熱爐5之爐腔內；接著，封閉預熱爐5之爐腔後，利用通/抽氣管52將預熱爐5之爐腔形成真空狀態，然後藉由加熱器51加熱玻璃基板4溫度至其軟化點溫度後，準備將玻璃基板4移動至成型爐6中。

在本實施例中，成型爐6之爐腔內包括有一第一模仁71、一加熱器61、一通/抽氣管62以及一定位元件63。其中，第一模仁71具有一凸面結構，其係利用一連柄(圖未示)連接於成型爐6，其係垂直設置於成型爐6之爐腔。

再來，利用輸送帶8將第二模仁72移動至成型爐6之爐腔內，並卡合於爐腔內之定位元件63，且玻璃基板4係可以對應於第一模仁71之位置。

在本實施例中，成型爐6之加熱器61係為一紅外線加熱器，可使玻璃基板4可較第一模仁71或第二模仁72具有更快之加熱速度；此外，第一模仁71之材質為不鏽鋼，且其熱膨脹係數為16.0 ppm/℃，以及其重量為0.7公斤。

接著，封閉成型爐6之爐腔，並利用通/抽氣管62通入氮氣，利用加熱器61加熱至一定溫(950℃)，同時第一模仁71以一重力自然垂降方式，使其重量施壓於玻璃基材4之第一成型面41，而玻璃基材4之第二成型面42對應置抵於第二模仁72，對於玻璃基板1持續熱壓成型15分鐘。

最後，對玻璃基材4作淬火回溫，其藉由一冷卻控制單元(圖未示)以控制成型爐6之焠火速率。隨著成型爐6之溫度逐漸回到常溫狀態，由於第一模仁71之熱膨脹係數高於玻璃基板4及第二模仁72，所以第一模仁71之體積收縮將相較於該玻璃基板4更快，進而使得玻璃基板4自然脫模於第一模仁71；而第二模仁72之熱膨脹係數低於玻璃基板4及第一模仁71，所以第二模仁72之體積收縮將相較於該玻璃基板4更慢，進而避免第二模仁72在淬火回溫時因為體積收縮而擠壓破壞玻璃基板1。藉由上述製作過程，本實施例提供一種立體玻璃，立體玻璃包括經上述對於玻璃基材4之製作過程所產生塑型之第一成型面41及第二成型面42；在本實施例中，第一成型面41為一凹面外型，第二成型面42為一凸面外型。

綜上所述，本發明藉由欲熱壓成型之玻璃基板，利用與熱壓成型之模仁之熱膨脹係數間的差異，使得玻璃基板在淬火回溫階段，玻璃基板不會沾黏模仁，有效使得有效提升立體玻璃的品質與塑型平整度。

1、4‧‧‧玻璃基材

11、41‧‧‧第一成型面

12、42‧‧‧第二成型面

2‧‧‧加熱爐

21、51、61‧‧‧加熱器

22、8‧‧‧輸送帶

31、71‧‧‧第一模仁

32、72‧‧‧第二模仁

5‧‧‧預熱爐

52、62‧‧‧通/抽氣管

6‧‧‧成型爐

63‧‧‧定位元件

圖1A至1C係本發明第一實施例之立體玻璃製作流程圖。

圖2係本發明第一實施例之立體玻璃之立體圖。

圖3係本發明第二實施例之立體玻璃製作示意圖。

1‧‧‧玻璃基材

11‧‧‧第一成型面

12‧‧‧第二成型面

2‧‧‧加熱爐

21‧‧‧加熱器

22‧‧‧輸送帶

31‧‧‧第一模仁

32‧‧‧第二模仁

Claims

一種立體玻璃之製造方法，包括：(a)提供一第一模仁、一第二模仁及一玻璃基材於一具有一加熱器之加熱爐之爐腔內，該玻璃基材包含有一第一成型面及一相對於該第一成型面之第二成型面；(b)使用該加熱器進行加熱，直至該加熱爐之溫度超過該玻璃基材之軟化點溫度後，以該第一模仁之重量施壓於該玻璃基材之該第一成型面，使該玻璃基材之該第二成型面對應置抵於該第二模仁，形成一立體玻璃，其中，該玻璃基材之熱膨脹係數介於該第一模仁與該第二模仁之間；以及(c)對該玻璃基材作淬火回溫。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該第一模仁之熱膨脹係數係高於該玻璃基材之熱膨脹係數。
如申請專利範圍第2項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該第一模仁係為一凸面結構。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該第二模仁之熱膨脹係數係低於該玻璃基材之熱膨脹係數。
如申請專利範圍第4項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該第二模仁係為一凹面結構。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，於步驟(b)之該加熱爐之溫度介於600℃至950℃。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，於步驟(b)之該第一模仁之重量施壓於該玻璃基材之該第一成型面之時間為1分鐘至90分鐘。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該第一模仁係為一可移動模仁。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，於步驟(b)之該加熱爐之爐腔係為真空、或通入惰性氣體之狀態。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，於步驟(c)之該玻璃基材的溫度低於該軟化點溫度或回至常溫時，該第一模仁脫離該第一成型面。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該玻璃基材之厚度介於0.3公斤至2毫米，而該玻璃基材之受力負載量為0.1公斤至10公斤。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該第一模仁係為一高熱膨脹係數材料，其係至少一選自由：不鏽鋼、鐵、鉑、鈦或其合金所組成之群組。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該第二模仁係為一低熱膨脹係數材料，其係至少一選自由：碳化鎢、碳化矽、石墨、鎢或鐵鎳鈷合金組成之群組。
如申請專利範圍第12或13項所述之立體玻璃之製造方法，該第一模仁或第二模仁之表面更包括披覆一貴金屬材料，其係至少一選自由：金、鉑、銥、鋨、錸、銀、鈀、銠、釕、鎝、或其合金所組成之群組。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，更可以於步驟(a)之前對該玻璃基材進行預熱處理。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該加熱器係為一電阻式加熱器、或一熱紅外線加熱器。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該玻璃基材之該第一成型面及該第二成型面係為一平面、一凹面、或一凸面。
如申請專利範圍第1項所述之立體玻璃之製造方法，其中，該玻璃基材更可以摻雜鐵、鈉、鉀、氧化鈉或其組合。
一種立體玻璃，其係根據申請專利範圍第1至18項之任一項所述之立體玻璃之製造方法所製得。
一種如申請專利範圍第19項之立體玻璃，其中，該立體玻璃係應用於手機外殼，電腦外殼，或電子產品裝置。