TWI426055B - 曲面玻璃板之成型方法與其採用之模具 - Google Patents

Description

曲面玻璃板之成型方法與其採用之模具

本發明涉及一種曲面玻璃板之成型方法與其採用之模具。

曲面玻璃板一般用於建築物或汽車之窗戶，其成型方法一般採用重力彎曲法，即將玻璃板加熱到其玻璃態轉化溫度或高於其玻璃態轉化溫度，然後將該加熱之玻璃板輸送至成型爐之成型模具上，成型模具具有內凹成型面，玻璃板依靠自身之重力使其下垂彎曲至內凹成型面，從而成型曲面玻璃板。然，由於重力彎曲法係利用玻璃自身之重力下垂彎曲，玻璃板須加熱到至少玻璃板之玻璃態轉化溫度，而玻璃板之成型溫度愈高，愈易導致玻璃表面產生缺陷，如粗糙度太高。且由於玻璃板之溫度愈高其黏度則愈小，玻璃板材質之流動性亦相應增強，這樣雖會使成型後之曲面玻璃板之輪廓度偏差更小，然其外觀會較差。

近年來，為使電子裝置之顯示面板更加時尚，業界已嘗試將曲面玻璃板應用於顯示面板。用於顯示面板之曲面玻璃對於粗糙度及輪廓度要求均較高，如粗糙度太高則會影響顯示面板之顯示功能及美觀度，如輪廓度偏差太大則會影響顯示面板之裝配。然，採用目前之成型方法成型之曲面玻璃板粗糙度較高，輪廓度偏差較大，仍不能滿足顯示面板之要求。

鑒於上述狀況，有必要提供一種粗糙度較小及輪廓度偏差較小之曲面玻璃板之成型方法。

還有必要提供一種上述成型方法所採用之模具。

一種曲面玻璃板之成型方法，其包括以下步驟：提供一套模具，其包括第一模仁及與第一模仁相對之第二模仁，第一模仁具一向外凸出之上弧面，第二模仁具一向內凹陷之模穴，第二模仁之模穴具底面及與底面相連接之第一台階面，且底面呈弧形，其弧形曲率大於第一模仁之上弧面之曲率，使成型後曲面玻璃板之外凸曲面與底面之間形成預設間隙，第一台階面呈弧面，且第一台階面之弧形曲率與第一模仁之上弧面之曲率相同；提供一種玻璃板坯料，將玻璃板坯料放置於第二模仁之第一台階面上；加熱第一模仁至第一溫度，加熱第二模仁及玻璃板坯料至第二溫度，該第二溫度小於或等於該玻璃板坯料之玻璃態轉化溫度，該第二溫度與該玻璃板坯料之玻璃態轉化溫度之差值為0至100℃，且第一溫度小於第二溫度，第一溫度與第二溫度之差值為100至250℃；合模，使第一模仁之上弧面熱壓玻璃板坯料；脫模，冷卻，得到曲面玻璃板。

一種用於成型曲面玻璃板之模具，其包括第一模仁及與第一模仁相對之第二模仁。第一模仁具一向外凸出之上弧面，第二模仁具一向內凹陷之模穴。第二模仁之模穴具底面及與底面相連接之用於放置玻璃板坯料之第一台階面。且底面呈弧面，其曲率大於第一模仁之上弧面之曲率，以使成型後曲面玻璃板與底面之間形成預設間隙。

所述曲面玻璃板之成型方法中，加熱玻璃板坯料至第二溫度，並控制第二溫度小於或等於其玻璃態轉化溫度，有利於減小成型後曲面玻璃板之粗糙度。同時，為進一步減小成型溫度對曲面玻璃板之粗糙度之影響，使第一模仁之第一溫度小於玻璃板坯料之第二溫度，因此，減少第一模仁表面生成氧化物雜質，減少成型時之雜質來源，從而使曲面玻璃板之內凹曲面之粗糙度較小。另，由於成型時曲面玻璃板之外凸曲面與第二模仁之底面之間形成預設間隙，因此進一步使外凸曲面之粗糙度減小。

100‧‧‧曲面玻璃板

10‧‧‧內凹曲面

20‧‧‧外凸曲面

200‧‧‧模具

30‧‧‧第一模仁

31，41‧‧‧主體

32‧‧‧模壓部

300‧‧‧玻璃板坯料

321‧‧‧上弧面

322‧‧‧台階面

323‧‧‧側面

40‧‧‧第二模仁

42‧‧‧模穴

421‧‧‧底面

422‧‧‧第一台階面

423‧‧‧第二台階面

424‧‧‧排氣孔

圖1係本發明實施方式之曲面玻璃板之成型方法所需成型之曲面玻璃板之立體示意圖。

圖2係圖1所示之曲面玻璃板沿II-II線之剖視圖。

圖3係本發明實施方式曲面玻璃板之成型方法所採用之模具之立體分解示意圖。

圖4係圖3所示之模具之另一角度之立體分解示意圖。

圖5係於圖3所示之模具中放入玻璃板坯料時之剖視圖。

圖6與圖5相似，且玻璃板坯料放置於所示模具之第二模仁上。

圖7係圖3所示之之模具於成型曲面玻璃板時之剖視圖。

圖8係本發明實施方式之曲面玻璃板之成型方法之流程示意圖。

請參閱圖1及圖2，本發明實施方式之曲面玻璃板之成型方法用來成型曲面玻璃板100。曲面玻璃板100呈弧形，其包括內凹曲面10 及與內凹曲面10相對之外凸曲面20。

請一併參閱圖3及圖4，本發明實施方式之曲面玻璃板之成型方法所採用之模具200包括第一模仁30及與第一模仁30相對之第二模仁40。第一模仁30包括主體31及凸設於主體31底面之模壓部32。模壓部32包括上弧面321、台階面322及側面323。上弧面321為向外凸出之弧形面，其形狀與曲面玻璃板100之內凹曲面10之形狀相配合。台階面322呈平面，其與上弧面321連接並圍繞上弧面321設置。側面323與台階面322相連接，且其與台階面322之夾角大於90度，以有利於合模時第一模仁30與第二模仁40對準配合。於本實施方式中，側面323與台階面322之夾角為105度。

第二模仁40包括主體41，主體41上凹設有一模穴42。模穴42具底面421，與底面421圓滑過渡連接之第一台階面422，及第二台階面423。底面421呈弧形，其曲率稍大於第一模仁30之上弧面321，因此成型時，曲面玻璃板100之外凸曲面20與底面421之間形成預設間隙，以使外凸曲面20不與底面421接觸，以改善成型後曲面玻璃板100之外凸曲面20之粗糙度。第一台階面422呈弧面，且其曲率與第一模仁30之上弧面321相對應位置之曲率相同。如圖5及圖6所示，成型時，玻璃板坯料300設置於第一台階面422上。第二台階面423呈平面，與第一模仁30之台階面322相配合。其中玻璃板坯料300為平板形狀，且其厚度與成型後之曲面玻璃板100之厚度相同。底面421還開設有一貫通之排氣孔424，用來在成型時向外排出模穴42內之氣體，以平衡模穴42內外間之壓力。

下面結合圖5至圖8，描述曲面玻璃板100之成型方法，其包括以下步驟：

步驟101，提供一套模具200，其包括第一模仁30及與第一模仁30相對之第二模仁40。

步驟102，提供一種玻璃板坯料300，將玻璃板坯料300放置於第二模仁40上。

步驟103，加熱第一模仁30至第一溫度T1，加熱第二模仁40及玻璃板坯料300至第二溫度T2，第二溫度T2小於或等於玻璃板坯料300之玻璃態轉化溫度，且其差值為0-100℃。第一溫度T1小於第二溫度T2，且其差值為100-250℃。於本實施方式中，第一模仁30及第二模仁40均優選採用電磁感應加熱方式加熱，其具加熱速度快及精確控溫等優點。

步驟104，合模，使第一模仁30熱壓玻璃板坯料300。

步驟105，脫模，冷卻，得到曲面玻璃板100。

可理解，亦可在脫模後對曲面玻璃板100進行退火處理，以消除曲面玻璃板100之內應力。

於本實施方式中，玻璃板坯料300為鋁矽酸鹽玻璃(Alumino-silicate Glass)，其玻璃態轉化溫度為850℃，第一溫度T1控制為600-650℃。第二溫度T2控制為750-850℃以控制玻璃板坯料300之黏度為10^6.8-10^9.8Pa‧s。由於鋁矽酸鹽玻璃具更高之機械強度，因此成型後之曲面玻璃板100更適合用於顯示面板。表1列出了在不同成型溫度時成型鋁矽酸鹽之玻璃板坯料300之檢測數據。

表1中，表面粗糙度Ra採用3D光學輪廓度儀測量得到。輪廓度偏差採用自動影像測試機測量得出，其為曲面玻璃板100之內凹曲面10與外凸曲面20之輪廓度偏差之平均值。

從表1可得出，當玻璃板坯料300之厚度範圍為0.8-2.5mm時，採用本發明之成型方法得到之曲面玻璃板100之內凹曲面10之粗糙 度Ra範圍為0.08-0.50μm，外凸曲面20之粗糙度Ra範圍為0.04-0.45μm，輪廓度偏差範圍為0.06-0.12mm。而當第一溫度T1、第二溫度T2不在上述範圍內時，則會導致粗糙度過高，或導致玻璃板坯料300破裂。

成型時，成型溫度愈高，雜質(如空氣中之灰塵、模具200表面之氧化物等雜質)愈容易進入曲面玻璃板100，使曲面玻璃板100之粗糙度相應增大。因此，加熱玻璃板坯料300至第二溫度T2，並控制第二溫度T2小於或等於其玻璃態轉化溫度，有利於減小成型後曲面玻璃板100之粗糙度；同時控制第二溫度T2與玻璃板坯料300玻璃態轉化溫度之差值為0-100℃，可較好控制玻璃板坯料300之黏度範圍為10^6.8-10^9.8Pa‧s，該黏度大致位於玻璃之黏性與黏彈性區間內，有利於保證成型後之曲面玻璃板100之輪廓度，使輪廓度偏差較小。為進一步減小成型溫度對曲面玻璃板100之粗糙度之影響，使第一模仁30之第一溫度T1小於玻璃板坯料300之第二溫度T2，並控制其差值為100-250℃，因此，有利於減少第一模仁30表面生成氧化物雜質，從而減小成型時之雜質來源，從而使曲面玻璃板100之內凹曲面10之粗糙度較小。另，由於成型時曲面玻璃板100之外凸曲面20與第二模仁40之底面421之間不接觸，具有一預設距離，因此進一步使外凸曲面20之粗糙度減小。

成型溫度相對於玻璃態轉化溫度過低時，兩者差值為100-150℃或者更大時，玻璃板坯料300之黏度則變得太大，而處於彈性區間內，不利於彎曲玻璃板坯料300，甚至導致玻璃板坯料300破裂；成型溫度過高於玻璃態轉化溫度時，玻璃板坯料300易與雜質 發生反應，而導致成型後曲面玻璃板100粗糙度偏大。

於本發明實施方式中，第一模仁30及第二模仁40之材質均為氮化硼。由於氮化硼具較佳之潤滑性，因此更有利於成型後脫模，從而有利於進一步降低曲面玻璃板100之內凹曲面10之粗糙度；同時由於氮化硼具較佳之耐熱性及化學穩定性，因此成型時第一模仁30表面不易與空氣中之氧氣發生化學反應生成氧化物雜質，從而不易進入玻璃板坯料300而影響曲面玻璃板100外觀美觀度及粗糙度；另，由於氮化硼具較高之硬度及機械強度，因此有利於進一步保證成型後曲面玻璃板100之輪廓度偏差。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧曲面玻璃板

30‧‧‧第一模仁

40‧‧‧第二模仁

421‧‧‧底面

422‧‧‧第一台階面

423‧‧‧第二台階面

424‧‧‧排氣孔

Claims (9)

1. 一種曲面玻璃板之成型方法，其包括以下步驟：提供一套模具，其包括第一模仁及與該第一模仁相對之第二模仁，該第一模仁具一向外凸出之上弧面，該第二模仁具一向內凹陷之模穴，該第二模仁之模穴具底面及與該底面相連接之第一台階面，且該底面呈弧形，其弧形曲率大於該第一模仁之上弧面之曲率，使成型後該曲面玻璃板之外凸曲面與該底面之間形成預設間隙，該第一台階面呈弧面，且該第一台階面之弧形曲率與該第一模仁之上弧面之曲率相同；提供一種玻璃板坯料，將該玻璃板坯料放置於該第二模仁之第一台階面上；加熱該第一模仁至第一溫度，加熱該第二模仁及玻璃板坯料至第二溫度，該第二溫度小於或等於該玻璃板坯料之玻璃態轉化溫度，該第二溫度與該玻璃板坯料之玻璃態轉化溫度之差值為0至100℃，且該第一溫度小於該第二溫度，該第一溫度與該第二溫度之差值為100至250℃；合模，使該第一模仁之上弧面熱壓該玻璃板坯料；脫模，冷卻，得到曲面玻璃板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之曲面玻璃板之成型方法，其中還包括對脫模後之曲面玻璃板進行退火處理之步驟。
3. 如申請專利範圍第1項所述之曲面玻璃板之成型方法，其中該第一模仁還包括與該上弧面連接之台階面，該第二模仁之模穴還具用於合模時與該第一模仁之台階面相對應配合且與該第一台階面連接之第二台階面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之曲面玻璃板之成型方法，其中該底面上開設有用於平衡該模穴內外壓力之排氣孔。
5. 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之曲面玻璃板之成型方法，其中該玻璃板坯料為鋁矽酸鹽玻璃，該第一溫度範圍為600至650℃，該第二溫度範圍為750至850℃。
6. 一種用於成型曲面玻璃板之模具，其包括第一模仁及與該第一模仁相對之第二模仁，該第一模仁具一向外凸出之弧形之上弧面，該第二模仁具一向內凹陷之模穴，其改良在於：該第二模仁之模穴具底面及與該底面相連接之用於放置玻璃板坯料之第一台階面，且該底面呈弧面，其弧形曲率大於該第一模仁之上弧面之曲率，以使成型後該曲面玻璃板之外凸曲面與該底面之間形成預設間隙。
7. 如申請專利範圍第6項所述之用於成型曲面玻璃板之模具，其中該第一模仁及第二模仁之材質均為氮化硼。
8. 如申請專利範圍第6項所述之用於成型曲面玻璃板之模具，其中該底面上開設有用於平衡該模穴內外壓力之排氣孔。
9. 如申請專利範圍第6項所述之用於成型曲面玻璃板之模具，其中該第一模仁還包括與該上弧面連接之台階面，該第二模仁之模穴還具用於合模時與該第一模仁之台階面相對應配合且與該第一台階面連接之第二台階面。