一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃的制作方法
【專利摘要】一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，配方中各組成成分的質(zhì)量百分比分別是：55-70%的SiO2，8-20%的Al2O3，9-16%的Na2O，0.5-8%的MgO，0.5-8%的SrO，0.1-5%的P2O5。本發(fā)明引入0.1-5%之間的P2O5，對玻璃離子交換性能的改善具有很大的作用。P2O5與Al2O3并用時(shí)，玻璃強(qiáng)化效果比較好。利用本發(fā)明制的玻璃在熔融的KNO3（400℃-450℃）溶液中，化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間為4-6小時(shí)，離子交換深度大于50μm，玻璃表面應(yīng)力可在較短時(shí)間內(nèi)至少可達(dá)720MPa。玻璃表面形成壓應(yīng)力層，壓應(yīng)力層賦予玻璃較高的強(qiáng)度、表面防刮耐劃。
【專利說明】-種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，屬于顯示產(chǎn)品的屏幕表面保護(hù)用玻 璃材料，該玻璃材料屬于鋁硅酸鹽體系，具有優(yōu)秀的力學(xué)性能，良好的抗沖擊和抗劃傷性 能?？捎糜诘入x子電視、液晶電視、平板電腦、筆記本電腦液晶顯示器、觸摸屏手機(jī)等的保 護(hù)，可以很好的保護(hù)顯示產(chǎn)品屏幕，延長顯示產(chǎn)品的使用壽命和使用效果。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著顯示技術(shù)的發(fā)展，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 的電子查詢設(shè)施、商業(yè)用途額提款機(jī)，到消費(fèi)性電子的移動電話、PDA、數(shù)碼相機(jī)等都可看到 觸摸屏幕。在便攜式電子設(shè)備的移動或者使用過程中難免與其它的物品發(fā)生接觸和摩擦， 加上不經(jīng)意的刻劃、碰觸，由此產(chǎn)生的劃痕直接造成顯示屏表面粗糙，光潔度下降，影響使 用效果，更有可能導(dǎo)致屏幕破裂。
[0003] 玻璃一直是顯示技術(shù)發(fā)展中不可或缺的材料，通過化學(xué)鋼化改變玻璃表面的組成 可以提高玻璃的強(qiáng)度，使得玻璃在顯示器件的保護(hù)上有了用武之地。傳統(tǒng)的鈉鈣玻璃不能 滿足這些要求，例如對于高強(qiáng)度和耐刮擦性的要求。CN101172771A、CN101508524A公開可 強(qiáng)化的鋁硅酸鹽玻璃，具有高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性，但玻璃強(qiáng)化時(shí)間較長、應(yīng)力層深度較差，已 經(jīng)滿足不了觸摸屏新技術(shù)對蓋板玻璃高性能的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對上述問題，設(shè)計(jì)了一種用于觸摸的鋁硅酸鹽玻璃配方，該成分更適合 于化學(xué)強(qiáng)化處理，離子交換深度較深，經(jīng)過化學(xué)強(qiáng)化的玻璃可以增強(qiáng)屏幕表面的抗沖擊性 能，延長電子產(chǎn)品的使用壽命。
[0005] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，所 述的玻璃各組分按質(zhì)量百分比組成是：55-70%的Si0 2,8-20%的A1203,9-16%的Na20,0. 5-8% 的 MgO, 0· 5-8% 的 SrO, 0· 1-5% 的 P205。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是：（1)本發(fā)明引入0. 1-5%之間的P205，對玻璃離子交換性能 的改善具有很大的作用，P2〇 5可以降低玻璃的熔化溫度，降低玻璃的析晶傾向。（2)P205與 A1203并用時(shí)，玻璃強(qiáng)化效果比較好。（3)利用本發(fā)明制的玻璃在熔融的KN03(400°C _450°C ) 溶液中，化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間為4-6小時(shí)，離子交換深度大于50 μ m，玻璃表面應(yīng)力可在較短時(shí)間 內(nèi)至少可達(dá)720MPa。玻璃表面形成壓應(yīng)力層，壓應(yīng)力層賦予玻璃較高的強(qiáng)度、表面防刮耐 劃。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的輕量化，產(chǎn)生了巨大的社會效益。

【具體實(shí)施方式】
[0007] -種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，所述的玻璃各組分按質(zhì)量百分比組成是： 55-70% 的 Si02,8-20% 的 A1203,9-16% 的 Na20,0· 5-8% 的 MgO, 0· 5-8% 的 SrO, 0· 1-5% 的 P205。
[0008] 所述Si02含量優(yōu)選60-65%。
[0009] 所述A1203含量優(yōu)選10-16%。
[0010] 所述Na20含量優(yōu)選10-14%。
[0011] 所述MgO含量優(yōu)選2-7%。
[0012] 所述SrO含量優(yōu)選1-3%。
[0013] 所述P205含量優(yōu)選1-3%。
[0014] 本發(fā)明的玻璃組分中引入最多的成分是Si02，該成分是構(gòu)成玻璃骨架的成分，含 量的提高可以有助于玻璃輕量化，耐化學(xué)性的改進(jìn)；310 2含量較高，會增加玻璃的高溫粘 度，不利于生產(chǎn)。Si02含量選擇55-70%，更優(yōu)選范圍在60-65%。
[0015] A1A引入8-20%，優(yōu)選A1203含量為10-16%。高含量A1A的有助于應(yīng)變點(diǎn)、抗彎 強(qiáng)度的改進(jìn)，對化學(xué)鋼化后的玻璃強(qiáng)度具有較好的促進(jìn)作用。這是因?yàn)?，本發(fā)明玻璃屬于鋁 硅酸鹽體系，堿金屬引入的非橋氧與Al 3+形成鋁氧四面體，該體積比硅氧四面體的大，在玻 璃結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生更大的縫隙，有利于離子交換，最終使得化學(xué)鋼化效果更好。但A1 203含量過 高，玻璃容易析晶，難以熔制。
[0016] Na20屬于網(wǎng)絡(luò)外體，助熔作用，使得玻璃熔化溫度降低。Na20含量高于9%，可以改 善玻璃熔解性。Na 20可以降低玻璃粘度，提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性，Na20含量選擇9-16%?？紤] 到后續(xù)鋼化，Na 20含量優(yōu)選10-14% MgO、SrO同屬堿土金屬氧化物，起助熔作用的同時(shí)還可以提高玻璃的穩(wěn)定性。MgO有助 于玻璃的熔化，降低結(jié)晶傾向，提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明選取〇. 5-8%Mg0， MgO的優(yōu)選范圍是2-7%。SrO有增強(qiáng)玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和提高玻璃抗析晶的作用，但含量增多 造成玻璃密度和膨脹系數(shù)增高。本發(fā)明選取〇. 5-8%Sr0, SrO的優(yōu)選范圍是1-3%。
[0017] P205是網(wǎng)絡(luò)形成體，以磷氧四面體的形式存在，可以提高后續(xù)玻璃鋼化時(shí)的離子交 換速度。但P 2〇5含量過高，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性會降低。P2〇5含量選擇0.1-5%，優(yōu)選范圍是 1-3%。
[0018] 發(fā)明在實(shí)施時(shí)，測試樣品制備步驟為：稱量-混合-熔融-攪拌-均勻化-成型-退 火-加工-性能測試。
[0019] 具體步驟：按照配方稱量各組分，充分混合，使其均勻，將混合料倒入鉬銠坩堝中， 高溫爐下1550-1650°c下保溫8-10h。為了使玻璃成分均勻，幫助排出氣泡，使用鉬金棒高 溫下攪拌。將熔制好的玻璃液降溫至成型所需要的溫度范圍，制作出所需要的玻璃板厚度， 最后對玻璃的理化性能進(jìn)行測試。
[0020] 將退火后的玻璃切割、研磨、拋光成實(shí)驗(yàn)所需的薄片，放入400°C _450°C的熔融 ΚΝ03溶液中進(jìn)行化學(xué)鋼化處理，鋼化4_6h后取出并冷卻至室溫，用去離子水清洗玻璃薄片 并烘干。
[0021] 實(shí)施例中密度測試采用阿基米德法測定，單位為g/cm3。
[0022] 玻璃線膨脹系數(shù)，應(yīng)用膨脹計(jì)法，該法是將試樣置于石英玻璃架上，利用玻璃與石 英玻璃的熱膨脹系數(shù)不同，測定兩者在加熱過程中相對伸長量。表征玻璃在室溫到300°C的 單位長度及單位長度的增長量。
[0023] 應(yīng)變點(diǎn)和退火點(diǎn)、軟化點(diǎn)均采用拉絲法測定，應(yīng)變點(diǎn)、退火點(diǎn)參考ASTMC-338,玻璃 進(jìn)行退火處理的下限溫度為應(yīng)變點(diǎn)溫度，應(yīng)變點(diǎn)以下玻璃內(nèi)部應(yīng)力消失變得很緩慢，可以 進(jìn)行快速降溫。退火是一種熱處理過程，可使玻璃中存在的熱應(yīng)力盡可能消除或減小的允 許值。
[0024] 軟化點(diǎn)是直徑在0. 65mm-0. 1mm長度在230mm的玻璃絲按照5°C /min速率在加熱 爐中加熱，伸長率為lmm/min時(shí)的溫度為軟化點(diǎn)溫度，其表征玻璃在自重狀態(tài)的軟化特征 點(diǎn)。
[0025] 采用FSM-6000LE表面應(yīng)力儀測試鋼化玻璃表面應(yīng)力和應(yīng)力層厚度。
[0026] 表1、表2中提供了 10組實(shí)施例配比以及性能測試分析。
[0027] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述的玻璃各組分按質(zhì)量百分比組 成是：55-70% 的 Si02,8-20% 的 Al203,9-16% 的 Na20,0. 5-8% 的 Mg0,0. 5-8% 的 Sr0,0. 1-5% 的 P205。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述Si02含 量優(yōu)選60-65%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述A1203含 量優(yōu)選10-16%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述Na20含 量優(yōu)選10-14%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述MgO含 量優(yōu)選2-7%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述SrO含 量優(yōu)選1-3%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于觸摸屏的鋁硅酸鹽玻璃，其特征在于：所述P205含 量優(yōu)選1-3%。
【文檔編號】C03C3/097GK104150768SQ201310382176
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】徐興軍, 侯建偉, 閆冬成, 李俊鋒, 張廣濤, 沈玉國 申請人:東旭集團(tuán)有限公司