一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310382176.3

申请日:

2013.08.27

公开号:

CN104150768A

公开日:

2014.11.19

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C03C 3/097申请公布日:20141119|||实质审查的生效IPC(主分类):C03C 3/097申请日:20130827|||公开

IPC分类号:

C03C3/097

主分类号:

C03C3/097

申请人:

东旭集团有限公司

发明人:

徐兴军; 侯建伟; 闫冬成; 李俊锋; 张广涛; 沈玉国

地址:

050000 河北省石家庄市高新区珠江大道369号

优先权:

专利代理机构:

石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙) 13123

代理人:

王苑祥

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内容摘要

一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,配方中各组成成分的质量百分比分别是: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。本发明引入0.1-5%之间的P2O5,对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用。P2O5与Al2O3并用时,玻璃强化效果比较好。利用本发明制的玻璃在熔融的KNO3(400℃-450℃)溶液中,化学强化时间为4-6小时,离子交换深度大于50μm,玻璃表面应力可在较短时间内至少可达720MPa。玻璃表面形成压应力层,压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。

权利要求书

1.  一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述的玻璃各组分按质量百分比组成是: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

2.
  根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述SiO2含量优选60-65%。

3.
  根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述Al2O3含量优选10-16%。

4.
  根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述Na2O含量优选10-14%。

5.
  根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述MgO含量优选2-7%。

6.
  根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述SrO含量优选1-3%。

7.
  根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述P2O5含量优选1-3%。

说明书

一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃
技术领域
本发明涉及一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,属于显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料,该玻璃材料属于铝硅酸盐体系,具有优秀的力学性能,良好的抗冲击和抗划伤性能。可用于等离子电视、液晶电视、平板电脑、笔记本电脑液晶显示器、触摸屏手机等的保护,可以很好的保护显示产品屏幕,延长显示产品的使用寿命和使用效果。
背景技术
随着显示技术的发展,从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途额提款机,到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到触摸屏幕。在便携式电子设备的移动或者使用过程中难免与其它的物品发生接触和摩擦,加上不经意的刻划、碰触,由此产生的划痕直接造成显示屏表面粗糙,光洁度下降,影响使用效果,更有可能导致屏幕破裂。
玻璃一直是显示技术发展中不可或缺的材料,通过化学钢化改变玻璃表面的组成可以提高玻璃的强度,使得玻璃在显示器件的保护上有了用武之地。传统的钠钙玻璃不能满足这些要求,例如对于高强度和耐刮擦性的要求。CN101172771A、CN101508524A公开可强化的铝硅酸盐玻璃,具有高硬度、化学稳定性,但玻璃强化时间较长、应力层深度较差,已经满足不了触摸屏新技术对盖板玻璃高性能的要求。
发明内容
本发明针对上述问题,设计了一种用于触摸的铝硅酸盐玻璃配方,该成分更适合于化学强化处理,离子交换深度较深,经过化学强化的玻璃可以增强屏幕表面的抗冲击性能,延长电子产品的使用寿命。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是,一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,所述的玻璃各组分按质量百分比组成是: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
本发明的有益效果是:(1)本发明引入0.1-5%之间的P2O5,对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用, P2O5可以降低玻璃的熔化温度,降低玻璃的析晶倾向。(2)P2O5与Al2O3并用时,玻璃强化效果比较好。(3)利用本发明制的玻璃在熔融的KNO3(400℃-450℃)溶液中,化学强化时间为4-6小时,离子交换深度大于50μm,玻璃表面应力可在较短时间内至少可达720MPa。玻璃表面形成压应力层,压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。本发明实现了产品的轻量化,产生了巨大的社会效益。
具体实施方式
一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,所述的玻璃各组分按质量百分比组成是: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
所述SiO2含量优选60-65%。
所述Al2O3含量优选10-16%。
所述Na2O含量优选10-14%。
所述MgO含量优选2-7%。
所述SrO含量优选1-3%。
所述P2O5含量优选1-3%。
本发明的玻璃组分中引入最多的成分是SiO2,该成分是构成玻璃骨架的成分,含量的提高可以有助于玻璃轻量化,耐化学性的改进;SiO2含量较高,会增加玻璃的高温粘度,不利于生产。SiO2含量选择55-70%,更优选范围在60-65%。
Al2O3引入8-20%,优选Al2O3含量为10-16%。高含量Al2O3的有助于应变点、抗弯强度的改进,对化学钢化后的玻璃强度具有较好的促进作用。这是因为,本发明玻璃属于铝硅酸盐体系,碱金属引入的非桥氧与Al3+形成铝氧四面体,该体积比硅氧四面体的大,在玻璃结构中产生更大的缝隙,有利于离子交换,最终使得化学钢化效果更好。但Al2O3含量过高,玻璃容易析晶,难以熔制。
Na2O属于网络外体,助熔作用,使得玻璃熔化温度降低。Na2O含量高于9%,可以改善玻璃熔解性。Na2O可以降低玻璃粘度,提高玻璃化学稳定性,Na2O含量选择9-16%。考虑到后续钢化,Na2O含量优选10-14%
MgO、SrO同属碱土金属氧化物,起助熔作用的同时还可以提高玻璃的稳定性。MgO有助于玻璃的熔化,降低结晶倾向,提高玻璃的化学稳定性和机械强度。本发明选取0.5-8%MgO,MgO的优选范围是2-7%。SrO有增强玻璃化学稳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胀系数增高。本发明选取0.5-8%SrO,SrO的优选范围是1-3%。
P2O5是网络形成体,以磷氧四面体的形式存在,可以提高后续玻璃钢化时的离子交换速度。但P2O5含量过高,玻璃的化学稳定性会降低。P2O5含量选择0.1-5%,优选范围是1-3%。
发明在实施时,测试样品制备步骤为:称量-混合-熔融-搅拌-均匀化-成型-退火-加工-性能测试。
具体步骤:按照配方称量各组分,充分混合,使其均匀,将混合料倒入铂铑坩埚中,高温炉下1550-1650℃下保温8-10h。为了使玻璃成分均匀,帮助排出气泡,使用铂金棒高温下搅拌。将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围,制作出所需要的玻璃板厚度,最后对玻璃的理化性能进行测试。
将退火后的玻璃切割、研磨、抛光成实验所需的薄片,放入400℃-450℃的熔融KNO3溶液中进行化学钢化处理,钢化4-6h后取出并冷却至室温,用去离子水清洗玻璃薄片并烘干。
实施例中密度测试采用阿基米德法测定,单位为g/cm3
玻璃线膨胀系数,应用膨胀计法,该法是将试样置于石英玻璃架上,利用玻璃与石英玻璃的热膨胀系数不同,测定两者在加热过程中相对伸长量。表征玻璃在室温到300℃的单位长度及单位长度的增长量。
应变点和退火点、软化点均采用拉丝法测定,应变点、退火点参考ASTMC-338,玻璃进行退火处理的下限温度为应变点温度,应变点以下玻璃内部应力消失变得很缓慢,可以进行快速降温。退火是一种热处理过程,可使玻璃中存在的热应力尽可能消除或减小的允许值。
软化点是直径在0.65mm-0.1mm长度在230mm的玻璃丝按照5℃/min速率在加热炉中加热,伸长率为1mm/min时的温度为软化点温度,其表征玻璃在自重状态的软化特征点。
采用FSM-6000LE表面应力仪测试钢化玻璃表面应力和应力层厚度。
表1、表2中提供了10组实施例配比以及性能测试分析。
 表1

    表2:

一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃配方,配方中各组成成分的质量百分比分别是: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。本发明引入0.1-5%之间的P2O5,对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用。P2O5与Al2O3并用时,玻璃强化效果比较好。利用本发明制的玻璃在熔融的KNO3(400℃-450℃)溶液中,化学强化时间为4-6小时,离子交换深度大于50μm,玻璃表面应力可在较短时间内至少可达720MPa。玻璃表面形成压应力层,压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。

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1、10申请公布号CN104150768A43申请公布日20141119CN104150768A21申请号201310382176322申请日20130827C03C3/09720060171申请人东旭集团有限公司地址050000河北省石家庄市高新区珠江大道369号72发明人徐兴军侯建伟闫冬成李俊锋张广涛沈玉国74专利代理机构石家庄众志华清知识产权事务所特殊普通合伙13123代理人王苑祥54发明名称一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃57摘要一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,配方中各组成成分的质量百分比分别是5570的SIO2,820的AL2O3,916的NA2O,058的MGO,058的SRO,015的P2。

2、O5。本发明引入015之间的P2O5,对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用。P2O5与AL2O3并用时,玻璃强化效果比较好。利用本发明制的玻璃在熔融的KNO3(400450)溶液中,化学强化时间为46小时,离子交换深度大于50M,玻璃表面应力可在较短时间内至少可达720MPA。玻璃表面形成压应力层,压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104150768ACN104150768A1/1页21一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于所述的玻璃各组分按质量百分比组成。

3、是5570的SIO2,820的AL2O3,916的NA2O,058的MGO,058的SRO,015的P2O5。2根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于所述SIO2含量优选6065。3根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于所述AL2O3含量优选1016。4根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于所述NA2O含量优选1014。5根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于所述MGO含量优选27。6根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,其特征在于所述SRO含量优选13。7根据权利要求1所述的一种用于触摸屏的铝。

4、硅酸盐玻璃,其特征在于所述P2O5含量优选13。权利要求书CN104150768A1/3页3一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃技术领域0001本发明涉及一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,属于显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料,该玻璃材料属于铝硅酸盐体系,具有优秀的力学性能,良好的抗冲击和抗划伤性能。可用于等离子电视、液晶电视、平板电脑、笔记本电脑液晶显示器、触摸屏手机等的保护,可以很好的保护显示产品屏幕,延长显示产品的使用寿命和使用效果。背景技术0002随着显示技术的发展,从工业用途的工厂设备的控制/操作系统、公共信息查询的电子查询设施、商业用途额提款机,到消费性电子的移动电话、PDA、数码相机等都可看到。

5、触摸屏幕。在便携式电子设备的移动或者使用过程中难免与其它的物品发生接触和摩擦,加上不经意的刻划、碰触,由此产生的划痕直接造成显示屏表面粗糙,光洁度下降,影响使用效果,更有可能导致屏幕破裂。0003玻璃一直是显示技术发展中不可或缺的材料,通过化学钢化改变玻璃表面的组成可以提高玻璃的强度,使得玻璃在显示器件的保护上有了用武之地。传统的钠钙玻璃不能满足这些要求,例如对于高强度和耐刮擦性的要求。CN101172771A、CN101508524A公开可强化的铝硅酸盐玻璃,具有高硬度、化学稳定性,但玻璃强化时间较长、应力层深度较差,已经满足不了触摸屏新技术对盖板玻璃高性能的要求。发明内容0004本发明针对。

6、上述问题,设计了一种用于触摸的铝硅酸盐玻璃配方,该成分更适合于化学强化处理,离子交换深度较深,经过化学强化的玻璃可以增强屏幕表面的抗冲击性能,延长电子产品的使用寿命。0005本发明为实现发明目的采用的技术方案是,一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,所述的玻璃各组分按质量百分比组成是5570的SIO2,820的AL2O3,916的NA2O,058的MGO,058的SRO,015的P2O5。0006本发明的有益效果是(1)本发明引入015之间的P2O5,对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用,P2O5可以降低玻璃的熔化温度,降低玻璃的析晶倾向。(2)P2O5与AL2O3并用时,玻璃强化效果比较好。(3)。

7、利用本发明制的玻璃在熔融的KNO3(400450)溶液中,化学强化时间为46小时,离子交换深度大于50M,玻璃表面应力可在较短时间内至少可达720MPA。玻璃表面形成压应力层,压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。本发明实现了产品的轻量化,产生了巨大的社会效益。具体实施方式0007一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃,所述的玻璃各组分按质量百分比组成是5570的SIO2,820的AL2O3,916的NA2O,058的MGO,058的SRO,015的P2O5。0008所述SIO2含量优选6065。说明书CN104150768A2/3页40009所述AL2O3含量优选1016。0010所述NA2O含量。

8、优选1014。0011所述MGO含量优选27。0012所述SRO含量优选13。0013所述P2O5含量优选13。0014本发明的玻璃组分中引入最多的成分是SIO2,该成分是构成玻璃骨架的成分,含量的提高可以有助于玻璃轻量化,耐化学性的改进;SIO2含量较高,会增加玻璃的高温粘度,不利于生产。SIO2含量选择5570,更优选范围在6065。0015AL2O3引入820,优选AL2O3含量为1016。高含量AL2O3的有助于应变点、抗弯强度的改进,对化学钢化后的玻璃强度具有较好的促进作用。这是因为,本发明玻璃属于铝硅酸盐体系,碱金属引入的非桥氧与AL3形成铝氧四面体,该体积比硅氧四面体的大,在玻璃。

9、结构中产生更大的缝隙,有利于离子交换,最终使得化学钢化效果更好。但AL2O3含量过高,玻璃容易析晶,难以熔制。0016NA2O属于网络外体,助熔作用,使得玻璃熔化温度降低。NA2O含量高于9,可以改善玻璃熔解性。NA2O可以降低玻璃粘度,提高玻璃化学稳定性,NA2O含量选择916。考虑到后续钢化,NA2O含量优选1014MGO、SRO同属碱土金属氧化物,起助熔作用的同时还可以提高玻璃的稳定性。MGO有助于玻璃的熔化,降低结晶倾向,提高玻璃的化学稳定性和机械强度。本发明选取058MGO,MGO的优选范围是27。SRO有增强玻璃化学稳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胀系数增高。

10、。本发明选取058SRO,SRO的优选范围是13。0017P2O5是网络形成体,以磷氧四面体的形式存在,可以提高后续玻璃钢化时的离子交换速度。但P2O5含量过高,玻璃的化学稳定性会降低。P2O5含量选择015,优选范围是13。0018发明在实施时,测试样品制备步骤为称量混合熔融搅拌均匀化成型退火加工性能测试。0019具体步骤按照配方称量各组分,充分混合,使其均匀,将混合料倒入铂铑坩埚中,高温炉下15501650下保温810H。为了使玻璃成分均匀,帮助排出气泡,使用铂金棒高温下搅拌。将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围,制作出所需要的玻璃板厚度,最后对玻璃的理化性能进行测试。0020将退火。

11、后的玻璃切割、研磨、抛光成实验所需的薄片,放入400450的熔融KNO3溶液中进行化学钢化处理,钢化46H后取出并冷却至室温,用去离子水清洗玻璃薄片并烘干。0021实施例中密度测试采用阿基米德法测定,单位为G/CM3。0022玻璃线膨胀系数,应用膨胀计法,该法是将试样置于石英玻璃架上,利用玻璃与石英玻璃的热膨胀系数不同,测定两者在加热过程中相对伸长量。表征玻璃在室温到300的单位长度及单位长度的增长量。0023应变点和退火点、软化点均采用拉丝法测定,应变点、退火点参考ASTMC338,玻璃进行退火处理的下限温度为应变点温度,应变点以下玻璃内部应力消失变得很缓慢,可以进行快速降温。退火是一种热处。

12、理过程,可使玻璃中存在的热应力尽可能消除或减小的允说明书CN104150768A3/3页5许值。0024软化点是直径在065MM01MM长度在230MM的玻璃丝按照5/MIN速率在加热炉中加热,伸长率为1MM/MIN时的温度为软化点温度,其表征玻璃在自重状态的软化特征点。0025采用FSM6000LE表面应力仪测试钢化玻璃表面应力和应力层厚度。0026表1、表2中提供了10组实施例配比以及性能测试分析。0027表1表2一种用于触摸屏的铝硅酸盐玻璃配方,配方中各组成成分的质量百分比分别是5570的SIO2,820的AL2O3,916的NA2O,058的MGO,058的SRO,015的P2O5。本发明引入015之间的P2O5,对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用。P2O5与AL2O3并用时,玻璃强化效果比较好。利用本发明制的玻璃在熔融的KNO3(400450)溶液中,化学强化时间为46小时,离子交换深度大于50M,玻璃表面应力可在较短时间内至少可达720MPA。玻璃表面形成压应力层,压应力层赋予玻璃较高的强度、表面防刮耐划。说明书CN104150768A。

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