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一种超薄柔性可折叠盖板玻璃及其制备方法实质审查 发明

具体技术细节

[0005] 本发明的目的之一是针对现有技术中存在的问题,提供一种超薄柔性可折叠盖板玻璃,该玻璃能提高超薄柔性可折叠盖板玻璃的柔韧性和抗跌落性能。
[0006] 为了实现以上发明目的,本发明采用的具体技术方案为:
[0007] 一种超薄柔性可折叠盖板玻璃,其组分按氧化物质量百分比表示,含有59‑67%的SiO2,16‑23%的Al2O3,7.5‑16.5%的Na2O,0‑4.5%的MgO,1‑6.5%的B2O3,0‑1%的SnO2。
[0008] 进一步地,优选的,一种超薄柔性可折叠盖板玻璃,其组分按氧化物质量百分比表示,含有61‑65%的SiO2,18‑21%的Al2O3,9.5‑14.5%的Na2O,1‑3%的MgO,2.5‑5%的B2O3,0.1‑0.6%的SnO2。
[0009] 本发明的目的之二还在于提供了以上所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的方法,包括以下步骤:
[0010] 按氧化物配比称取各原料并混合均匀得混合原料;将混合原料装入(小型)混料机,在混料机内进行混匀后得到配合物混合料;将配合物混合料倒入铂铑坩埚中,在1590‑1680℃的(实验小型)高温窑炉中下进行高温熔化、澄清和均化(6‑8h),得到熔融玻璃液;将熔融玻璃液通过(实验小型)锡槽进行摊平、抛光,再进入退火炉内进行精密退火冷却;最后将玻璃通过切割、研磨后制成厚度为0.3mm,尺寸为840×630mm的本体玻璃板,并对本体玻璃板的边缘进行抛光处理;本体玻璃的边缘进行抛光处理,可以减少本体玻璃边缘处的裂纹,避免裂纹对后续的减薄、切割、强化工艺的影响,且由于本申请是制备超薄玻璃,玻璃在减薄后的厚度极小,因此边缘的裂纹会直接影响最终产品的合格率。
[0011] 在抛光处理后得到的本体玻璃板的正面,即空气面,贴附抗酸膜,避免其在蚀刻减薄过程中受到蚀刻液的影响;随后利用蚀刻液对该玻璃板的背面进行蚀刻减薄处理,得到厚度为≤100μm的原始超薄柔性玻璃;在减薄后,由于本体玻璃本身具有一定的折弯性能,使得该玻璃成为原始超薄柔性玻璃。
[0012] 继续对原始超薄柔性玻璃进行蚀刻切割,随后撕掉抗酸膜,得到目标玻璃;
[0013] 对目标玻璃进行化学强化,冷却后清洗得到超薄柔性可折叠盖板玻璃。
[0014] 作为本申请中一种较好的实施方式,在超薄柔性可折叠盖板玻璃的方法中,各原料中,SiO2来源于超纯砂;Al2O3来源于氧化铝;Na2O来源于碳酸钠和元明粉;MgO来源于氧化镁;B2O3来源于氧化硼;SnO2来源于氧化锡。
[0015] 精密退火冷却时,退火温度为600‑650℃,退火时间为1‑1.5h;均化时间为6‑8h。
[0016] 作为本申请中一种较好的实施方式,在超薄柔性可折叠盖板玻璃的方法中,抛光处理的方法包括化学抛光、火焰抛光和机械抛光中的任一种。更优选为化学抛光或火焰抛光。
[0017] 作为本申请中一种较好的实施方式,在超薄柔性可折叠盖板玻璃的方法中,蚀刻切割的具体步骤为:
[0018] 在原始超薄柔性玻璃的正面和背面均附上抗酸膜,贴附轮廓与目标小尺寸(120×90mm)玻璃一致的抗酸膜,随后在抗酸膜上刻画出形状与目标玻璃形状一致的轮廓线,并使轮廓线对应的玻璃部分暴露于抗酸膜外,再采用蚀刻液将轮廓线对应的玻璃部分蚀穿,得到与轮廓线形状一致的目标玻璃。
[0019] 作为本申请中一种较好的实施方式,在超薄柔性可折叠盖板玻璃的方法中,在抗酸膜上刻画出形状与目标玻璃形状一致的轮廓线的方法为:紫外光蚀刻或激光灼烧;所述的目标小尺寸为120×90mm。
[0020] 作为本申请中一种较好的实施方式,在超薄柔性可折叠盖板玻璃的方法中,化学强化的条件为:强化温度390‑450℃,强化时间为2‑3.5h;熔盐为纯的KNO3熔盐。更优选的,化学强化的条件包括:强化温度400‑440℃,强化时间为2.5‑3h。最后将化学强化后的玻璃片置于温水中浸泡,清洗干燥后得到强化超薄柔性可折叠盖板玻璃。
[0021] 本申请的发明目的之三为保护采用以上任一所述方法或方法步骤组合可制备的超薄柔性可折叠盖板玻璃。
[0022] 在本发明中,SiO2是超薄柔性可折叠盖板玻璃的关键部分,构成玻璃的网络骨架结构核心物质,是重要的玻璃形成体氧化物,以[SiO4]四面体形式存在。SiO2组分赋予玻璃具有高的机械强度、高化学稳定性和低热膨胀系数等性能。SiO2能同时电子玻璃的弹性模量和维氏硬度值,因此玻璃中过低的SiO2浓度会导致弹性模量和化学稳定性变差,在实施例中,SiO2含量≥59%;SiO2含量≥61%。SiO2熔点温度为1713℃,提高了玻璃的粘度,不利于玻璃澄清和超薄成形,同时SiO2成分能快速提高玻璃的维氏硬度,因此,玻璃中SiO2含量≤67%,优选含量≤65%。
[0023] Al2O3属于中间体氧化物,当玻璃中Na2O与Al2O3的摩尔比大于1时,形成铝氧四面体[AlO4],并与硅氧四面体组成连续的结构网。当Na2O与Al2O3的摩尔比小于1时,则形成八面体[AlO6],为网络外体而处于硅氧结构网的空穴中。由于Al‑O键长为0.176nm,形成[AlO4]的3
结构单元的体积为41cm /mol,而Si‑O键长为0.16nm,形成的[SiO4]的结构单元的体积为
3
27.2cm/mol,[AlO4]的体积比[SiO4]大约50%,当玻璃中[AlO4]参与到玻璃结构中后,使得玻璃的网络结构空隙变大,为离子交换提供通道,起加速离子交换作用,因此玻璃中Al2O3含量≥16%,优选Al2O3含量≥18%。但Al2O3氧化物的熔点温度为2050℃,属于极难熔氧化物,使得玻璃粘度急剧上升,致使玻璃澄清均化难度加大,导致产品良率降低,同时增加玻璃成型和拉薄难度增加,因此玻璃中Al2O3含量≤23%,优选为≤21%。
[0024] B2O3是玻璃的形成体氧化物,它以硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构单元,在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体共同组成结构网络。B2O3能降低玻璃的膨胀系数,提高玻璃的热稳定性和化学稳定性,改善玻璃的光泽,提高玻璃的机械性能,B2O3还起助熔的作用,加速玻璃的熔解和澄清。但B2O3属于易挥发成分,容易导致玻璃成分不均匀,降低玻璃的强度,过高的B2O3导致玻璃化学稳定性变差,B2O3含量≤6.5%,优选为≤5%。
[0025] Na2O属于网络外体氧化物,破坏玻璃的网络结构,有效改善玻璃熔化和澄清,也降+ +低玻璃维氏硬度值,在高于350℃的KNO3熔盐中,玻璃中Na 与强化熔盐中的K发生离子交换,在玻璃表面形成表面压应力,有效提高超薄柔性可折叠盖板玻璃的机械强度,Na2O含量≥7%,Na2O含量≥9.5%;过量的Na2O会引起玻璃一系列性能变差,例如玻璃的机械性能大幅降低,玻璃耐化性能降低,Na2O含量≤16.5%,优选为≤14.5%。
[0026] MgO属于二价阳离子氧化物,是网络外体,促进玻璃熔化与熔化,同时改善玻璃的机械性能,同时,MgO的添加有利网络结构的内部填充,夯实网络体,提高玻璃的抗划伤性能,并且MgO能提高玻璃的弹性模量和玻璃的维氏硬度,能够降低玻璃的析晶倾向,改善玻璃的成型性能,有利于成型作业。本发明的超薄柔性可折叠盖板玻璃中MgO含量≤4.5%,优选MgO含量≤3%。
[0027] 本发明超薄柔性玻璃中含有澄清剂,澄清剂包括SnO2和Na2SO4,其中,SnO2为0‑1%,优选为0.1‑0.6%,主要用于玻璃熔制过程中高温澄清,改善玻璃澄清效果,减少玻璃内部缺陷率。
[0028] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0029] (一)本发明中的玻璃具有优益的性能,能很好地应用于柔性电子设备、可折叠屏设备以及可穿戴显示设备等领域;
[0030] (二)采用本方法制备的超薄柔性可折叠盖板玻璃的厚度为≤100μm,其热膨胀系‑7 3 2数为83.1‑86.1×10 /℃,密度为2.39‑2.44g/cm,维氏硬度为607‑661Kgf/mm ,弹性模量为86.97‑87.21Gpa;表面压缩应力值‑CS为663‑699Mpa,压缩应力层深度‑DOL为13.5‑15.8μm,弯曲临界曲率半径为1.2‑1.5mm,落笔冲击高度为80‑90mm,20万次折弯测试全部通过,拥有极佳的柔韧性和抗跌落性能。

法律保护范围

涉及权利要求数量10:其中独权1项,从权-1项

1.一种超薄柔性可折叠盖板玻璃,其特征在于,其组分按氧化物质量百分比表示,含有
59‑67%的SiO2,16‑23%的Al2O3,7.5‑16.5%的Na2O,0‑4.5%的MgO,1‑6.5%的B2O3,0‑1%的SnO2。
2.根据权利要求1所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃,其特征在于,其组分按氧化物质量百分比表示,含有61‑65%的SiO2,18‑21%的Al2O3,9.5‑14.5%的Na2O,1‑3%的MgO,2.5‑
5%的B2O3,0.1‑0.6%的SnO2。
3.根据权利要求1或2所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
按氧化物配比称取各原料并混合均匀得混合原料;将混合原料装入混料机,在混料机内进行混匀后得到配合物混合料;将配合物混合料倒入铂铑坩埚中,在1590‑1680℃的高温窑炉中下进行高温熔化、澄清和均化,得到熔融玻璃液;将熔融玻璃液通过锡槽进行摊平、抛光,再进入退火炉内进行精密退火冷却;最后将玻璃通过切割、研磨后制成厚度为0.3mm,尺寸为840×630mm的本体玻璃板,并对本体玻璃板的边缘进行抛光处理;
在抛光处理后得到的本体玻璃板的正面贴附抗酸膜,随后利用蚀刻液对该玻璃板的背面进行蚀刻减薄处理,得到厚度为≤100μm的原始超薄柔性玻璃;继续对原始超薄柔性玻璃进行蚀刻切割,随后撕掉抗酸膜,得到目标玻璃;
对目标玻璃进行化学强化,冷却后清洗得到超薄柔性可折叠盖板玻璃。
4.根据权利要求3所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的制备方法,其特征在于:各原料中,SiO2来源于超纯砂;Al2O3来源于氧化铝;Na2O来源于碳酸钠和元明粉;MgO来源于氧化镁;B2O3来源于氧化硼;SnO2来源于氧化锡。
5.根据权利要求3或4所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的制备方法,其特征在于:精密退火冷却时,退火温度为600‑650℃,退火时间为1‑1.5h;均化时间为6‑8h。
6.根据权利要求5所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的制备方法,其特征在于:抛光处理的方法包括化学抛光、火焰抛光和机械抛光中的任一种。
7.根据权利要求3、4或5所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的制备方法,其特征在于,蚀刻切割的具体步骤为:
在原始超薄柔性玻璃的正面和背面均附上抗酸膜,贴附轮廓与目标小尺寸玻璃一致的抗酸膜,随后在抗酸膜上刻画出形状与目标玻璃形状一致的轮廓线,并使轮廓线对应的玻璃部分暴露于抗酸膜外,再采用蚀刻液将轮廓线对应的玻璃部分蚀穿,得到与轮廓线形状一致的目标玻璃。
8.根据权利要求7所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的制备方法,其特征在于,在抗酸膜上刻画出形状与目标玻璃形状一致的轮廓线的方法为:紫外光蚀刻或激光灼烧;所述的目标小尺寸为120×90mm。
9.根据权利要求3、4、6或8或所述的超薄柔性可折叠盖板玻璃的制备方法,其特征在于,化学强化的条件为:强化温度390‑450℃,强化时间为2‑3.5h;熔盐为纯的KNO3熔盐。
10.根据权利要求9所述方法制备的超薄柔性可折叠盖板玻璃。

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