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CN113620596B - 一种柔性玻璃及其制备方法和设备 - Google Patents

一种柔性玻璃及其制备方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性玻璃及其制备方法和设备，设备包括化学强化槽，槽盖、第一转动轴和第二转动轴，槽盖上开设柔性玻璃板进口和出口；第一转动轴和第二转动轴平行地布置在化学强化槽内；并且第一转动轴和柔性玻璃板进口平行；第一转动轴和柔性玻璃板进口的连线与水平面具有第一夹角。将从退火炉出来的柔性玻璃板置于化学强化液中处理0.5‑3min，可以得到表面应力不大于300MPa，离子交换层深度不大于3微米的柔性玻璃，该方法和设备可以在线有效提高柔性玻璃强度，并且方法简单、效率高，方便在现有产线加入相关设备和工序，有利于其大规模的推广应用。

Description

一种柔性玻璃及其制备方法和设备
技术领域
本发明涉及柔性玻璃技术领域，尤其涉及一种柔性玻璃及其制备方法和设备。
背景技术
柔性玻璃主要应用于可折叠显示设备的盖板玻璃，近年来，随着可折叠手机概念的引爆，柔性玻璃市场需求持续增长，柔性玻璃的制造方法主要有浮法、狭缝下拉法、二次拉制法以及化学减薄法，制造出玻璃板后需要传送、切割、研磨、清洗、烘干、包装等多道工序，产品运输到下游客户后需要再次进行切割、钻孔、研磨、清洗、烘干、化学强化、贴膜等多道加工工序，但是柔性玻璃厚度一般在100μm以下，强度低，非常容易破裂，每一道加工工序都有较多损失，致使柔性盖板玻璃良率低、价格高，柔性玻璃强度低的问题长期困扰业界，使其成本居高不下，难以大规模的推广应用。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种柔性玻璃及其制备方法和设备，以解决现有技术的柔性玻璃强度较低，容易破裂，生产中损失过大的技术问题。
一方面，本发明实施例所公开的一种柔性玻璃，所述柔性玻璃的表面应力不大于300MPa，离子交换层深度不大于3微米。
进一步地，以重量百分比计，包括55-65％的SiO2、0-5％的B2O3、10-25％的Al2O3、5-15％的Na2O、0-10％的K2O、1-10％的RO；
其中，RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的任意一种或多种。
进一步地，所述柔性玻璃的杨氏模量为65-85GPa。
进一步地，所述柔性玻璃的厚度不大于0.1mm。
另一方面，本发明实施例还公开了上述的柔性玻璃的制备方法，包括：将从退火炉出来的柔性玻璃板置于化学强化液中处理0.5-3min。
优选地，处理时间为0.5-2min。
进一步地，所述化学强化液为硝酸钾、氯化钾和碳酸钾中的一种或几种。
进一步地，所述柔性玻璃板在化学强化液的温度为350-450℃，
优选地，所述化学强化液的温度为360-430℃，
进一步优选地，所述化学强化液的温度为380-420℃。
进一步地，所述柔性玻璃板进入化学强化液前的温度比化学强化液的温度低50-100℃，
优选地，所述柔性玻璃板进入化学强化液前的温度比化学强化液的温度低50-80℃。
进一步地，还包括将处理完成的柔性玻璃板从化学强化液中移出，冷却至室温后进行清洗、烘干处理，得到柔性玻璃。
第三方面，本发明实施例还公开了一种用于柔性玻璃板增强的设备，其包括化学强化槽，槽盖、第一转动轴和第二转动轴，
其中，所述槽盖上开设有平行布置的柔性玻璃板进口和柔性玻璃板出口；
所述第一转动轴和所述第二转动轴平行地布置在所述化学强化槽内；
并且所述第一转动轴和所述柔性玻璃板进口平行，所述第一转动轴和所述柔性玻璃板进口所在平面与所述第二转动轴和所述柔性玻璃板出口所在平面相交于所述第一转动轴和所述第二转动轴所在平面的下方；
所述第一转动轴和所述柔性玻璃板进口的连线与水平面具有第一夹角，所述第一夹角为1-30°；优选地，所述第一夹角为5-20°；优选地，所述第一夹角为10-15°。
进一步地，还包括退火炉、清洗系统和烘干系统，其中，所述退火炉设置在所述强化系统的上游，所述退火炉的出口与所述柔性玻璃板进口配合设置，清洗系统和所述烘干系统依次地位于所述强化系统的下游。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的柔性玻璃及其制备方法和设备，可以得到表面应力不大于300MPa，离子交换层深度不大于3微米的柔性玻璃，使得其在生产过程中不易发生损失，解决柔性玻璃强度低所导致的后续加工工序中良率低的问题，大大降低生产成本，该方法和设备可以在线有效提高柔性玻璃强度，并且方法简单、效率高，方便在现有产线中加入相关设备和工序，有利于其大规模的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例所公开的一种用于柔性玻璃板增强的设备的俯视图；
图2为本发明一实施例所公开的一种用于柔性玻璃板增强的设备的正视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明一些实施例公开了一种柔性玻璃，所述柔性玻璃的表面应力不大于300MPa，离子交换层深度不大于3微米。以重量百分比计，其可包括55-65％的SiO2、0-5％的B2O3、10-25％的Al2O3、5-15％的Na2O、0-10％的K2O、1-10％的RO；其中，RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的任意一种或多种。所述柔性玻璃的杨氏模量为65-85GPa。所述柔性玻璃的厚度不大于0.1mm。
本发明实施例还公开了上述的柔性玻璃的制备方法，其可采用图1-图2所示的设备进行，包括：将从退火炉出来的柔性玻璃板置于化学强化液中处理0.5-3min，优选0.5-2分钟。所述化学强化液可以为硝酸钾、氯化钾和碳酸钾中的一种或几种，优选为硝酸钾。所述柔性玻璃板在化学强化液的温度为350-450℃，优选360-430℃，更优选380-420℃。所述柔性玻璃板进入化学强化液前的温度比化学强化液的温度低50-100℃，优选50-80℃。处理完成后，将处理完成的柔性玻璃板从化学强化液中移出，可采用自然冷却的方式冷却至室温后进行清洗、烘干处理，清洗方式为辊轴毛刷清洗，清洗液为纯水，所述柔性玻璃板烘干为热风吹干，最后可得到质量符合要求的柔性玻璃。
该用于柔性玻璃板增强的设备，如图1，图2所示，其包括化学强化槽4，槽盖5、第一转动轴31和第二转动轴32，其中，所述槽盖5上开设有平行布置的柔性玻璃板进口51和柔性玻璃板出口52；所述第一转动轴31和所述第二转动轴32平行地布置在所述化学强化槽4内；并且所述第一转动轴31和所述柔性玻璃板进口51平行，所述第一转动轴31和所述柔性玻璃板进口51所在平面与所述第二转动轴32和所述柔性玻璃板出口52所在平面相交于所述第一转动轴31和所述第二转动轴32所在平面的下方；所述第一转动轴31和所述柔性玻璃板进口51的连线与水平面具有第一夹角，所述第一夹角为1-30°，优选5-20°，更优选10-15°。采用该第一夹角，既可以使柔性玻璃板顺利进出化学强化槽4，完成化学强化过程，又能避免柔性玻璃在进入化学强化槽4的过程中发生损伤等。为了保持化学强化槽4内强化液的温度维持在预定范围，可在化学强化槽4外部的四周和底部布置加热单元，通过加热元件保证化学强化液2的均匀受热。控制系统可用来控制各转动轴的转动和加热元件的加热。还可设置温度反馈单元，通过温度反馈单元反馈的温度即时地调整加热单元。
该设备还包括退火炉、清洗系统和烘干系统，其中，所述退火炉设置在所述强化系统的上游，所述退火炉的出口与所述柔性玻璃板进口配合设置，清洗系统和所述烘干系统依次地位于所述强化系统的下游。其中，退火炉、强化系统、清洗系统和烘干系统，通过传送辊连接，例如，在退火炉出口和强化系统的柔性玻璃板入口之间设置第一传送辊，第一传送辊和第一转动轴所在平面与水平面之间的夹角即为第一夹角，柔性玻璃板进口位于该平面上，使得该柔性玻璃板进口不会对柔性玻璃产生摩擦等，避免柔性玻璃损伤，使得从退火炉出口出来的柔性玻璃板经由第一传送辊后，经过柔性玻璃板进口后，从第一转动轴的下方绕过，在第一传动轴的转动运送下，再经过第二传动轴后，由柔性玻璃板出口离开化学强化槽，然后经过第二传送辊后进入清洗系统进行清洗操作。相似地，柔性玻璃板出口位于第二传动轴和第二传送辊所在平面上。
本发明的下述具体实施例中，柔性玻璃板采用常规平板玻璃生产方法，比如浮法、溢流下拉法、狭缝下拉法、二次拉制法等，或把较厚的平板玻璃化学减薄得到柔性玻璃板。
实施例
本实施例中柔性玻璃板采用二次拉制法制造，把厚度0.2-1mm的平板玻璃原片加热后二次拉制成0.02-0.1mm厚度柔性玻璃板。
实施例1-6为柔性玻璃在不同条件下进行增强处理后弯曲强度测试数据，其中玻璃厚度分别为0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm，采用含量99.95％的硝酸钾作为化学强化液，玻璃化学组成以重量百分比计，含有62％的SiO2、2％的B2O3、20％的Al2O3、12％的Na2O、2％的K2O、2％的MgO，杨氏模量68GPa，采用的制备条件和测试数据如表1所示。
其中，柔性玻璃板强度用弯曲强度来表征，测试方法为制备长度100mm、宽度b为45mm的测试样品，把测试样品沿长边弯曲，弯曲速度为1mm/s，直至测试样品断裂，记录测试样品断裂时玻璃板内间距L、最大力F，玻璃板厚度为h，按照公式σ＝(3*F*L)/(2*b*h*h)计算柔性玻璃的弯曲强度σ。
对比例1-6为未经过增强处理的柔性玻璃的弯曲强度测试数据。
表1柔性玻璃增强前后双环强度的测试数据
综上所述，本发明实施例所公开的柔性玻璃及其制备方法和设备，解决了现有的柔性玻璃强度低，后续加工良品率低的问题。可以实现在线增强柔性玻璃板，增强方法简单，增强效果良好，不影响后续切割、钻孔、研磨抛光加工。增强设备结构简单，可方便地在现有产线增加增强设备和工序，设备运行稳定。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性玻璃的制备方法，其特征在于，包括：
将从退火炉出来的柔性玻璃板置于化学强化液中处理0.5-2min；
所述柔性玻璃的厚度0.02-0.07mm，表面应力不大于300MPa，离子交换层深度为0.5-2.5微米；
所述柔性玻璃板进入化学强化液前的温度比化学强化液的温度低50-100℃；
以重量百分比计，由55-65%的SiO2、0-5%的B2O3、10-25%的Al2O3、5-15%的Na2O、0-10%的K2O、1-10%的RO组成；其中，RO为MgO、CaO、SrO、BaO中的任意一种或多种；
所述化学强化液的温度为350-450℃。
2.根据权利要求1所述的柔性玻璃的制备方法，其特征在于，所述柔性玻璃的杨氏模量为65-85GPa。
3.根据权利要求1所述的柔性玻璃的制备方法，其特征在于，所述化学强化液为硝酸钾、氯化钾和碳酸钾中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的柔性玻璃的制备方法，其特征在于，所述化学强化液的温度为360-430℃。
5.根据权利要求1所述的柔性玻璃的制备方法，其特征在于，所述化学强化液的温度为380-420℃。
6.根据权利要求1或2所述的柔性玻璃的制备方法，其特征在于，所述柔性玻璃板进入化学强化液前的温度比化学强化液的温度低50-80℃。
7.根据权利要求1所述的柔性玻璃的制备方法，其特征在于，还包括将处理完成的柔性玻璃板从化学强化液中移出，冷却至室温后进行清洗、烘干处理，得到柔性玻璃。
8.一种用于权利要求1-7任意一项所述柔性玻璃的制备方法的柔性玻璃板增强的设备，其特征在于，包括强化系统，所述强化系统包括化学强化槽、槽盖、第一转动轴和第二转动轴，
其中，所述槽盖上开设有平行布置的柔性玻璃板进口和柔性玻璃板出口；
所述第一转动轴和所述第二转动轴平行地布置在所述化学强化槽内；
并且所述第一转动轴和所述柔性玻璃板进口平行，所述第一转动轴和所述柔性玻璃板进口所在平面与所述第二转动轴和所述柔性玻璃板出口所在平面相交于所述第一转动轴和所述第二转动轴所在平面的下方；
所述第一转动轴和所述柔性玻璃板进口的连线与水平面具有第一夹角，所述第一夹角为10-15°。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括退火炉、清洗系统和烘干系统，其中，所述退火炉设置在所述强化系统的上游，所述退火炉的出口与所述柔性玻璃板进口配合设置，清洗系统和所述烘干系统依次地位于所述强化系统的下游。
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