一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于玻璃生產(chǎn)技術領域，涉及顯示產(chǎn)品的屏幕保護用玻璃材料，特別是一 種采用化學強化后具有較高的耐酸堿性、優(yōu)良的機械性能的觸摸屏蓋板玻璃。
【背景技術】
[0002] 為了有效降低觸控模塊成本，同時滿足終端消費性電子產(chǎn)品輕薄化市場趨勢， 2011年以來觸控業(yè)者積極發(fā)展0GS觸摸屏技術，0GS技術就是把觸控屏與保護玻璃集成在 一起，在保護玻璃上直接形成IT0導電膜及傳感器的一種技術。一塊玻璃同時起到保護玻 璃和觸摸傳感器的雙重作用。從技術層面來看，0GS技術較之主流的G/G觸控技術具有以下 優(yōu)勢：結構簡單，輕、薄、透光性好，提升了顯示效果，由于節(jié)約一片玻璃基板以及貼合工序， 降低了生產(chǎn)成本提高了產(chǎn)品合格率。目前國內手機品牌廠商中如天宇大黃蜂1代、金立風 華、小米2已都采用了 0GS技術。不過0GS技術仍面臨著玻璃強化和生產(chǎn)效率的問題。由 于0GS保護玻璃和觸摸屏是集成在一起的，通常需要先強化，然后鍍膜、蝕刻，最后切割，并 且蓋板玻璃在加工過程中需經(jīng)過多次的侵蝕溶液刻蝕以滿足后續(xù)制作電路的要求，因此蓋 板玻璃需要具有良好耐酸堿性。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有觸摸屏蓋板玻璃在化學強化過程中耐酸堿性能較差的技術問 題，設計了一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，經(jīng)過化學強化處理后，提高了玻璃的耐酸堿 性和玻璃的表面硬度。
[0004] 本發(fā)明為實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術方案是，一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃， 關鍵是：所述的玻璃組份中各組成成份按重量百分比計算分別是： Si02 55-67%, A1203 16-24%, Na20 13-18%, ZnO0. 1-4%, Ti02 0? 1-1%。
[0005] 本發(fā)明解決了觸摸屏蓋板玻璃耐酸堿性能差的技術問題，解決該技術問題的關鍵 技術要點是：（1)本發(fā)明引入〇. 1-4%的ZnO，Zn對周圍硅氧四面體起積聚作用，增強網(wǎng)絡結 構，提高玻璃耐酸性，同時改善玻璃化學鋼化強度，增加離子交換速度和深度。（2)本發(fā)明 引入16-24%的A1203，堿金屬引入的非橋氧與Al3+形成鋁氧四面體，該體積比硅氧四面體的 大，在玻璃結構中產(chǎn)生更大的縫隙，有利于離子交換，最終使得化學強化效果更好。（3)本 發(fā)明引入0. 1-1%的Ti02，降低玻璃的熔化溫度，Ti02以[Ti04]形式進入網(wǎng)絡結構，它使得 [Ti04/2]和[Si04/2]形成鈦硅酸鹽的混合骨架，提高了玻璃的耐堿性。（4)利用本發(fā)明制的 玻璃在熔融的、KN03 ( 400°C-450°C)溶液中，化學強化時間為4-7小時，離子交換深度大于 40um,玻璃表面應力可在較短時間內至少可達930MPa。
【具體實施方式】
[0006] -種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，所述的玻璃組份中各組成成份按重量百分比 計算分別是： Si02 55-67%, A1203 16-24%, Na20 13-18%, ZnO0. 1-4%, Ti02 0? 1-1%。
[0007] 所述的Si02含量優(yōu)選為60-63%。
[0008] 所述的A1203含量優(yōu)選為18-22%。
[0009]所述的Na20含量優(yōu)選為14-17%。
[0010] 所述的ZnO含量優(yōu)選為0? 5-3. 5%。
[0011] 所述的Ti02含量優(yōu)選為0? 5-0. 8%。
[0012]Si02是構成玻璃骨架的成分，Si02含量較高，耐化學性和機械強度會增加，玻璃的 高溫粘度增加，Si02過多，就難以得到料性長的玻璃。Si02含量較低不易形成玻璃，應變點 下降，膨脹系數(shù)增加，耐酸性下降，耐堿性下降?？紤]到熔化溫度、析晶上限溫度、玻璃膨脹 系數(shù)機械強度。Si02含量選擇55-67wt%，更優(yōu)選范圍在60-63wt%。
[0013]A1203可以改善玻璃化學穩(wěn)定性降低玻璃析晶傾向，同時提高拉伸彈性模量的成 分。A1203含量過多，玻璃難以熔制、料性短，A1203含量較低，玻璃容易析晶，機械強度較低 不利于成型。本發(fā)明引入16_24wt%的A1203，提高應變點、強度、化學強化特性。優(yōu)選A1203 含量為18_22wt%。
[0014]Na20屬于網(wǎng)絡外體，助熔作用，使得玻璃熔化溫度降低。Na20可以降低玻璃粘度， 提高玻璃化學穩(wěn)定性，Na20含量選擇13-18wt%?？紤]到后續(xù)鋼化，Na20含量優(yōu)選14-17wt%。
[0015]ZnO為過渡金屬元素，處于網(wǎng)絡空間，對周圍硅氧四面體起積聚作用，增強網(wǎng)絡結 構，提高玻璃應變點化學穩(wěn)定性，同時改善玻璃化學鋼化強度，增加離子交換速度和深度。 所以本發(fā)明選取了 〇.l_4wt%ZnO,優(yōu)選0. 5-3. 5wt%Zn0。
[0016]Ti02是一種網(wǎng)絡中間體，可以降低玻璃的熔化溫度，Ti02以[TiOj形式進入網(wǎng) 絡結構，它使得[Ti04/2]和[Si04/2]形成鈦硅酸鹽的混合骨架，提高了玻璃的耐堿性，但 是引入量不能過高，玻璃容易損傷或者容易分相。所以本發(fā)明選取了 〇.l-lwt%ZnO,優(yōu)選 0? 5-0. 8wt%Zn0〇
[0017] 發(fā)明在實施時，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。
[0018] 具體步驟：按照配方稱量各組分，充分混合，使其均勻，將混合料倒入坩堝中，高溫 爐下1550-1650°c下保溫8-12h。為了使玻璃成分均勻，高溫下使用鉬金棒攪拌。將熔制好 的玻璃液降溫至成型所需要的溫度范圍。
[0019] 將退火后的玻璃切割、研磨、拋光成實驗所需的薄片，放入400-450°C的熔融KN03 溶液中進行化學鋼化處理，鋼化4-7h后取出并冷卻至室溫，用去離子水清洗玻璃薄片并烘 干。
[0020] 實施例中密度測試采用阿基米德法測定，單位為g/cm3。玻璃線膨脹系數(shù)，應用膨 脹計法，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。
[0021] 應變點和退火點、軟化點均采用拉絲法測定，應變點、退火點參考ASTMC-338，玻璃 進行退火處理的下限溫度為應變點溫度，應變點以下玻璃內部應力消失變得很緩慢，可以 進行快速降溫。退火是一種熱處理過程，可使玻璃中存在的熱應力盡可能消除或減小的允 許值。軟化點是直徑在〇. 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時的溫度為軟化點溫度，其表征玻璃在自重狀態(tài)的軟化特征點。
[0022] 化學穩(wěn)定性測試：玻璃片分別在95°C的5%HCI中放置24h;20°C的10%HF溶液中放 置20min;玻璃損失量表征玻璃的耐酸性。玻璃片95°C的5%Na0H溶液中防止6h，玻璃損 失量表征玻璃的耐堿性。
[0023] 下面表1和表2中給出了配方中各組份以重量百分比計量的具體實施例及其性能 測試分析： 表1 :
【主權項】
1. 一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，其特征在于：所述的玻璃組份中各組成成份按 重量百分比計算分別是： Si02 55-67%, A1203 16-24%, Na20 13-18%, ZnO 0. 1-4%, Ti02 0? 1-1%。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，其特征在于：所述的 Si02含量優(yōu)選為60-63%。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，其特征在于：所述的 A1203含量優(yōu)選為18-22%。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，其特征在于：所述的 Na20含量優(yōu)選為14-17%。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，其特征在于：所述的ZnO 含量優(yōu)選為〇. 5-3. 5%。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，其特征在于：所述的 Ti02含量優(yōu)選為0. 5-0. 8%。
【專利摘要】一種耐酸堿性強的觸摸屏蓋板玻璃，解決了現(xiàn)有觸摸屏蓋板玻璃在化學強化過程中耐酸堿性能較差的技術問題，采用的技術方案是，所述的玻璃組份中各組成成份按重量百分比計算分別是：SiO255-67%，Al2O316-24%，Na2O13-18%，ZnO0.1-4%，TiO20.1-1%。本發(fā)明的有益效果是：具有優(yōu)良的耐酸堿性，適合于化學強化處理，玻璃強化后表面硬度高。
【IPC分類】C03C3-085
【公開號】CN104628253
【申請?zhí)枴緾N201410167675
【發(fā)明人】徐興軍, 沈玉國, 張廣濤, 李俊鋒, 閆冬成, 王麗紅
【申請人】東旭集團有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年4月24日