專利名稱：一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玻璃生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蓋板用玻璃組成，特別是一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，采用該化學(xué)強(qiáng)化方法生產(chǎn)的玻璃特別適合用作顯示屏的蓋板玻璃。
背景技術(shù)：
目前，觸摸屏應(yīng)用范圍已變得越來越廣泛，從工業(yè)用途的工廠設(shè)備的控制/操作系統(tǒng)、公共信息查詢的電子查詢?cè)O(shè)施、商業(yè)用途額提款機(jī)，到消費(fèi)性電子的移動(dòng)電話、PDA、數(shù)碼相機(jī)等都可看到觸摸屏幕。而普通玻璃的實(shí)際使用強(qiáng)度很低，其主要原因是在玻璃的表面存在微裂紋，受到外力時(shí)迅速擴(kuò)張，導(dǎo)致玻璃的強(qiáng)度下降，影響了使用效果，因此普通玻璃無法作為觸摸屏的蓋板玻璃，需要提高其強(qiáng)度才能作為蓋板玻璃使用?，F(xiàn)有技術(shù)中，人們普遍采用兩種方法提高玻璃的強(qiáng)度第一種，是物理鋼化法，即將玻璃加熱到變性溫度以上，使玻璃表面迅速冷卻，玻璃表面急劇收縮，產(chǎn)生壓應(yīng)力，而玻璃中部冷卻較慢，還來不及 收縮，就形成了張應(yīng)力，使玻璃獲得較高的強(qiáng)度；第二種，是化學(xué)鋼化法，根據(jù)離子擴(kuò)散的機(jī)理改變玻璃表面組分，即在一定溫度下把玻璃浸入到高溫熔鹽中，玻璃中的堿金屬離子與熔鹽中的堿金屬離子因擴(kuò)散而發(fā)生交換，使玻璃表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，從而提高玻璃的強(qiáng)度。其中，物理鋼化法只適用于較厚的玻璃制品，而對(duì)于要作為觸屏蓋板玻璃用的超薄玻璃板來說，只能用化學(xué)鋼化法來提高玻璃的強(qiáng)度，而且經(jīng)化學(xué)鋼化的玻璃產(chǎn)品比經(jīng)物理鋼化的玻璃產(chǎn)品強(qiáng)度高?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于化學(xué)鋼化處理的玻璃板的組成成分中，大多數(shù)產(chǎn)品通過在玻璃組成成分中加入含Ba、Sr的金屬來提高玻璃的熱膨脹系數(shù)，但含Ba、Sr金屬的加入也同時(shí)會(huì)增加玻璃的比重，無法滿足蓋板玻璃輕量化的要求;A1203含量高能顯著提高玻璃的強(qiáng)度，以往的專利提到的組分中，Al2O3含量較低，要經(jīng)過較長的離子交換時(shí)間才能得到較高的強(qiáng)度，這樣增加了加工企業(yè)的能源消耗，對(duì)環(huán)境也造成了污染。因此有必要對(duì)現(xiàn)有玻璃組成成分進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，滿足市場(chǎng)對(duì)蓋板玻璃輕量化的要求，同時(shí)具有較低的密度和較寬的膨脹范圍、較高的化學(xué)鋼化強(qiáng)度，優(yōu)良的抗刮性能和耐磨性能，可進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定其主要成分含有Si02、Al203、Na20、K20、Zn0，強(qiáng)度和耐化學(xué)性均優(yōu)于普通娃酸鹽玻璃，可制成O. 5-1. Imm的玻璃薄片。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，上述的玻璃各組分按質(zhì)量百分比組成包括62-72%的SiO2,12-18%的Al2O3,12-16%的Na20,1-3%的 K2O, O. 1-3% 的 ZnO。使用本發(fā)明中所述的配方制備出的玻璃，通過對(duì)配方組分的含量進(jìn)行調(diào)整，避免了采用比重較大的含Ba、Sr的金屬來提高玻璃熱膨脹系數(shù)，同時(shí)在玻璃組分中增加O. 1-3%的ZnO，在含堿的玻璃中，Zn2+主要處于[ZnO4]四面體中，[ZnO4]的含量隨著堿含量的增加而增加，而且[ZnO4]的結(jié)果比較疏松，有利于堿金屬離子的擴(kuò)散；另外含有二價(jià)離子的玻璃，會(huì)削弱R+-O鍵，所以R+在含R2+的玻璃中的擴(kuò)散速度大，本發(fā)明加入ZnO以后，玻璃增強(qiáng)效果好，而且可改善作業(yè)性能，防止玻璃失透；本發(fā)明中所述的配方組分中也降低了 K+離子含量，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試后，強(qiáng)度和耐化學(xué)性能等均優(yōu)于普通玻璃，化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間短，強(qiáng)度高，提高了化學(xué)強(qiáng)化的效率。本發(fā)明采用硝酸鉀熔融液作為玻璃的化學(xué)強(qiáng)化液，通過離子交換的方式在玻璃表面形成一層壓應(yīng)力層，達(dá)到強(qiáng)化的目的，強(qiáng)化后玻璃的強(qiáng)度比強(qiáng)化前提高了5-10 倍。
具體實(shí)施例方式一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，上述的玻璃各組分按質(zhì)量百分比組成包括62-72%的 SiO2,12-18% 的 Al2O3,12-16% 的 Na20,1-3% 的 K2O, O. 1-3% 的 ZnO。
上所述的SiO2含量?jī)?yōu)選為65_70%。上述的Al2O3含量?jī)?yōu)選為13_16%。上述的Na2O含量?jī)?yōu)選為13-15%。上述的K2O含量?jī)?yōu)選為1. 9-2. 8%。上述的ZnO含量?jī)?yōu)選為1· 3-2. 5%。本發(fā)明的玻璃組分中，SiO2是構(gòu)成玻璃骨架的必需成分，其含量越高，越能提高玻璃的耐化學(xué)性和機(jī)械強(qiáng)度，另一方面，由于具有提高粘度的傾向，所以SiO2含量太高，增加玻璃的高溫粘度，使玻璃難于熔化。本發(fā)明SiO2含量是62-72%之間，優(yōu)選是65-70%之間。調(diào)整其含量得到合適的熔融溫度和液相線溫度，適合玻璃的成型。Al2O3是改善玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的必要成分，可以抑制分相在離子交換過程中起加速作用，，提高化學(xué)強(qiáng)化特性，因?yàn)锳l2O3取代SiO2后，體積增大，結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大，有利于堿離子擴(kuò)散。本發(fā)明引入12-18%的Al2O3,小于12%時(shí)化學(xué)穩(wěn)定性差，大于18%時(shí)玻璃熔化困難，優(yōu)選是13-16%。Na2O主要是用于離子交換過程中，在玻璃表層與離子交換液中的K+離子置換，使玻璃達(dá)到強(qiáng)化的目的，但是含量太高會(huì)使玻璃的其他性能下降，本發(fā)明引入12-16%的Na2O,優(yōu)選 13-15%。K2O主要起助熔作用，且同時(shí)引入Na2O與K2O,通過混合堿效應(yīng)，有助于降低黏度和提高玻璃的熔融性，但是含量較高時(shí)，對(duì)化學(xué)強(qiáng)化過程具有阻礙作用，所以選擇引入1-3%的K2O,優(yōu)選I. 9-2. 8%。另外堿金屬還可有效的調(diào)整玻璃的熱膨脹系數(shù)。ZnO在含堿的玻璃中，Zn2+主要處于[ZnO4]四面體中，[ZnO4]的含量隨著堿含量的增加而增加，而且[ZnO4]的結(jié)果比較疏松，有利于堿金屬離子的擴(kuò)散；另外含有二價(jià)離子的玻璃，會(huì)削弱R+-O鍵，所以R+在含R2+的玻璃中的擴(kuò)散速度大。本發(fā)明加入O. 1-3%的ZnO以后，玻璃增強(qiáng)效果好，而且可改善作業(yè)性能，防止玻璃失透，優(yōu)選I. 3-2. 5%。本發(fā)明在實(shí)施時(shí)，玻璃測(cè)試樣品主要的制備步驟為稱量-混合-熔融-攪拌澄清-均化-成型-退火-加工-性能測(cè)試。具體步驟將幾種氧化物按照重量百分比稱量后，充分混合均勻，再取200g混合料倒入鉬銠坩堝中，在1550-1650°C下保溫10-16h ;熔化過程中使用鉬金棒攪拌，幫助排出氣泡并使玻璃液澄清均化，然后將熔制好的玻璃液在不銹鋼板上成型，在60(TC溫度下退火處理，降至室溫后進(jìn)行加工，進(jìn)行理化性能測(cè)試。理化性能測(cè)試包括密度、熱膨脹系數(shù)、液相線溫度、應(yīng)變點(diǎn)、退火點(diǎn)、軟化點(diǎn)、化學(xué)鋼化等。本發(fā)明中的玻璃組成成分中較高含量Al2O3的和部分ZnO，使得產(chǎn)品具有較高的硬度，并經(jīng)化學(xué)強(qiáng)化處理后，使之達(dá)到更高強(qiáng)度，本發(fā)明制備的玻璃經(jīng)過化學(xué)強(qiáng)化后，可以有效地防止觸摸產(chǎn)品表面的抗沖擊和劃傷損害，延長含觸摸屏產(chǎn)品的使用壽命。表I和表2中提供了 10組玻璃組成成分實(shí)施例配比以及性能測(cè)試結(jié)果。表I :
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，其特征在于所述的玻璃各組分按質(zhì)量百分比組成包括62-72% 的 SiO2,12-18% 的 Al2O3,12-16% 的 Na20,1-3% 的 K2O, O. 1-3% 的 ZnO。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，其特征在于所述的SiO2含量?jī)?yōu)選為65-70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，其特征在于所述的Al2O3含量?jī)?yōu)選為13-16%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，其特征在于所述的Na2O含量?jī)?yōu)選為13-15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，其特征在于所述的K2O含量?jī)?yōu)選為1. 9-2. 8%O
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，其特征在于所述的ZnO含量?jī)?yōu)選為1. 3-2. 5%ο
全文摘要
一種輕質(zhì)觸屏蓋板玻璃配方，滿足市場(chǎng)對(duì)蓋板玻璃輕量化的要求，同時(shí)具有較低的密度和較寬的膨脹范圍、較高的化學(xué)鋼化強(qiáng)度，優(yōu)良的抗刮性能和耐磨性能，可進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定其主要成分含有SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、ZnO，強(qiáng)度和耐化學(xué)性均優(yōu)于普通硅酸鹽玻璃，可制成0.5-1.1mm的玻璃薄片。
文檔編號(hào)C03C3/085GK102701586SQ201210095210
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者侯建偉, 劉文泰, 李俊鋒, 李兆廷, 李英春, 閆冬成 申請(qǐng)人:東旭集團(tuán)有限公司