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1. CN103420566 - Three-dimensional glass and method for manufacturing the same

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[ ZH ]
立体玻璃及其制造方法


技术领域
本发明是关于一种立体玻璃及其制造方法,尤指一种适用于制造立体 玻璃的方法及使用在电子产品的立体玻璃。
背景技术
近几年来,不论是数字相机、数字摄影机与智能型手机接需要高质量 的光学玻璃镜片。此外,薄型玻璃片近来也大量用于液晶显示器、有机发 光半导体(OLED)显示器或是各种触碰面板。科技的日益出新,对于产品的 要求越来越高,在于轻薄化追求的同时,质量的要求也是不可少的,也因 此,薄型玻璃片在塑型的同时,对于其质量的要求也是相当重要的。
中国台湾公告号M406042揭露一种立体玻璃壳体的治具及具有立体玻 璃壳体的电子产品,其是一种立体玻璃壳体的治具用以制造薄形且具有弧 状周围的立体玻璃壳体。其立体玻璃壳体的治具包括有一成型加热炉是具 有一短波长红外线加热器、一模具乃可移动地位于该成型加热炉内,该模 具具有一成型面是相同于立体玻璃壳体的欲成型表面轮廓、一加压上模是 可垂直移动地设置于该成型加热炉内以压抵该玻璃壳体、及一扱取装置以 扱取该玻璃壳体并置于该模具的该成型面上。
然而,由于立体玻璃产品与治具的热膨胀系数的不同,实时经由温差 后玻璃欲脱模于模具,未经良好的设计立体玻璃产品与治具的热膨胀系数 的关系,仍然会产生玻璃沾黏的情况产生。
因此,发明人发展出一种立体玻璃及其制造方法,再利用热压成型时 立体玻璃与治具的热膨胀系数差异的关系,有效利用所述热膨胀系数的差 异,在淬火回温阶段,玻璃基板不会沾黏治具,有效提升玻璃基板塑型的 质量与平整度。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种立体玻璃的制造方法,其能使得热压 成型的玻璃基板,利用与热压成型的模仁的热膨胀系数差异,在淬火回温 阶段,玻璃基板不会沾黏模仁,有效使得有效提升立体玻璃的质量与塑型 平整度。
为达成上述目的,本发明提供一种立体玻璃的制造方法,包括:(a) 提供一第一模仁、一第二模仁及一玻璃基材于一具有一加热器的加热炉的 炉腔内,玻璃基材包含有一第一成型面及一相对于第一成型面的第二成型 面;(b)使用加热器进行加热,直至加热炉的温度超过玻璃基材的软化点 温度后,以第一模仁的重量施压于玻璃基材的第一成型面,使玻璃基材的 第二成型面对应置抵于第二模仁,形成一立体玻璃,其中,玻璃基材的热 膨胀系数介于第一模仁与第二模仁之间;以及(c)对玻璃基材作淬火回温。
一般玻璃基材的热膨胀系数为7ppm/℃至9ppm/℃,而在本发明的制 作方法中,玻璃基材更可掺杂铁、钠、钾、氧化钠或其组合,以强化玻璃 基材的抗压强度,其中,钠玻璃的热膨胀系数约9ppm/℃,而钾玻璃的热 膨胀系数约3ppm/℃至4ppm/℃。
在本发明的制作方法中,第一模仁的热膨胀系数可高于玻璃基材的热 膨胀系数,且第一模仁较佳为一凸面结构,其可以使玻璃基板形成凹面塑 型,并在玻璃基材进行淬火回温时,由于第一模仁的热膨胀系数高于玻璃 基板,所以第一模仁的体积收缩将相较于玻璃基板更快,进而使得玻璃基 板可自然脱模于第一模仁;此外,第二模仁的热膨胀系数可低于玻璃基材 的热膨胀系数,且第一模仁较佳为一凹面结构,其可以使玻璃基板形成凸 面塑型,并在玻璃基材进行淬火回温时,由于第二模仁的体积收缩将相较 于玻璃基板更慢,进而避免第二模仁在淬火回温时因为体积收缩而挤压破 坏玻璃基板。
于本发明的制作方法中第一模仁或第二模仁的材料需视欲加工玻璃 的热膨胀系数而决定;一般而言,若使用热膨胀系数为7ppm/℃至9ppm/℃ 的玻璃基材,第一模仁的热膨胀系数介于9.1ppm/℃至21.0ppm/℃之间, 较佳为16.0ppm/℃至20.0ppm/℃之间;此外,第二模仁热膨胀系数介于 1.0ppm/℃至6.9ppm/℃之间,较佳为2.0ppm/℃至4.0ppm/℃之间。在上 述情况的下,第一模仁可为一高热膨胀系数材料,其是自少一选自由:不 锈钢、铁、铂、钛或其合金所组成的群组,使第一模仁的热膨胀系数介于 9.1ppm/℃至21.0ppm/℃之间;此外,第二模仁可为一低热膨胀系数材料, 其是至少一选自由:碳化钨、碳化硅、石墨、钨或铁镍钴合金(KOVAR)所 组成的群组,使第二模仁的热膨胀系数介于1.0ppm/℃至6.9ppm/℃之间。
此外,在本发明的制作方法中,若进行钾玻璃加工成型时,由于钾玻 璃的热膨胀系数较低(约3ppm/℃至4ppm/℃),其第一模仁除了可以选自 前述的高热膨胀系数材料之外,更可以选自热膨胀系数高于钾玻璃的低热 膨胀系数材料,本发明未局限于此。
在本发明的制作方法中,第一模仁或第二模仁的表面更可以包括一贵 金属材料,其是至少一选自由:金、铂、铱、锇、铼、银、钯、铑、钌、 鎝、或其合金所组成的群组,因此,可抑制玻璃的界面扩散以及沾黏现象。
于本发明的制作方法中,加热炉的温度可介于600℃至950℃,而玻 璃基材受到第一模仁施压的时间可为1分钟至90分钟;因此,于此时间 内作加热塑型,可以提供玻璃基板加工裂痕的自愈现象。
于本发明的制作方法中,第一模仁可为一可移动模仁,如此的设计, 可方便于移动。
于本发明的制作方法中,于步骤(b)的加热炉的炉腔可为真空、或通 入惰性气体的状态,其中,较佳为,其惰性气体为氩气或氮气,更佳为, 其惰性气体为氮气。
于本发明的制作方法中,于步骤(c)的玻璃基材的温度低于软化点温 度或回至常温时,其第一模仁可脱离第一成型面;另外,于步骤(c)更可 使用一冷却控制单元,以控制粹火速率。
于本发明的制作方法中,玻璃基材的厚度可介于0.3毫米至2毫米; 较佳为,玻璃基材的厚度可为0.3毫米至2毫米;更佳为,玻璃基材的厚 度可为0.5毫米至1.5毫米。再者,玻璃基材的受力负载量可为0.1公斤 至10公斤;较佳为,玻璃基材的受力负载量为0.2公斤至2公斤;更佳 为,玻璃基材的受力负载量为0.5公斤,因此,玻璃基板可以承受第一模 仁的重量施压。
于本发明的制作方法中,还可以于步骤(a)之前对玻璃基材进行预热 处理,如此可缩短玻璃基材在加热炉内的加工时间与温度变化程度。
于本发明的制作方法中,加热器可为一电阻式加热器、或一热红外线 加热器,或其它各种已知的加热设备,并没有特别限制。
本发明亦提供一种立体玻璃,其是根据上述立体玻璃的制造方法而制 得,并可得到一高质量及高平坦度的立体玻璃。
在本发明中,玻璃基材的第一成型面及第二成型面可为一平面、一凹 面或一凸面,且利用第一模仁及第二模仁分别对玻璃基材的第一成型面及 第二成型面塑造出所要求的形状。
在本发明中,立体玻璃可应用于手机外壳,计算机外壳,或电子产品装 置;因此,立体玻璃可为一微弧型的外壳,而可保护产品的内部结构,例 如,IPAD的玻璃外壳或ihone4s的玻璃外壳等;另外,立体玻璃可为一 显示器的基板,玻璃基板的形状可为一曲面或是一平面。
附图说明
以下是通过特定的具体实施例及附图说明本发明的实施方式,熟习此 技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与 功效。本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书 中的各项细节亦可基于不同观点与应用,在不悖离本发明的精神下进行各 种修饰与变更,其中:
图1A至1C是本发明第一实施例的立体玻璃制作流程图。
图2是本发明第一实施例的立体玻璃的立体图。
图3是本发明第二实施例的立体玻璃制作示意图。
具体实施方式
实施例一
请参阅图1A至图1C,是为本发明第一实施例的立体玻璃制作流程图。
首先,如图1A所示,提供一第一模仁31、一第二模仁32及一玻璃基 材1于一具有一加热器21及一输送带22的加热炉2的炉腔内,而玻璃基 材1具有一第一成型面11及一相对于第一成型面11的第二成型面12;将 玻璃基材1设置于第二模仁32的上方,且第二模仁32可通过输送带22 移动至对应第一模仁31的位置。此外,第二模仁32具有一凹面结构,而 第一模仁31具有一凸面结构,且其利用一连柄(图未示)连接于加热炉2, 其垂直设置于加热炉2的炉腔。
接着,如图1B所示,封闭加热炉的炉腔2,使用加热器21进行加热, 直至加热炉2的温度超过玻璃基材1的软化点温度后,加热至一定温 (900℃),同时第一模仁31以一重力自然垂降方式,使其重量施压于玻璃 基材1的第一成型面11,而玻璃基材1的第二成型面12对应置抵于第二 模仁32,并对于玻璃基板1持续热压成型20分钟。
在本实施例中,玻璃基板1具有0.55毫米的厚度,此外,其受力负 载量为0.5公斤、热膨胀系数为7.6ppm/℃及软化点为580℃;第一模仁 31的材质为钛金属,其热膨胀系数为10.8ppm/℃,以及其重量为0.4公 斤;第二模仁32的材质为石墨,其热膨胀系数为2.0ppm/℃。另外,加热 器21为一电阻加热器,可使得加热炉2的炉腔内所有对象进行同步加热。
最后,如图1C所示对玻璃基材1进行淬火回温,使其随着温度逐渐 回到常温,由于第一模仁31的热膨胀系数高于玻璃基板1及第二模仁32, 所以第一模仁31的体积收缩将相较于玻璃基板1更快,进而使得玻璃基 板1自然脱模于第一模仁31;而第二模仁32的热膨胀系数低于玻璃基板 1及第一模仁31,所以第二模仁32的体积收缩将相较于玻璃基板1更慢, 进而避免第二模仁32在淬火回温时因为体积收缩而挤压破坏玻璃基板1。
请参阅图2,是为立体玻璃的立体图,且一并参阅图1A至1C。由图2 所示,通过上述制作过程,本实施例提供一种立体玻璃,立体玻璃包括经 上述对于玻璃基材1的制作过程所产生塑型的第一成型面11及第二成型 面12;在本实施例中,第一成型面11为一凹面外型,第二成型面12为一 凸面外型。
实施例二
请参阅图3,是本发明第二实施例的立体玻璃制作的示意图。由图3 所示,本实施例为二段式加热,在一输送带8上有一预热炉5及一成型炉 6,首先,提供一第二模仁72及一玻璃基材4,而玻璃基材4具有一第一 成型面41及一相对于第一成型面41的第二成型面42;将玻璃基材41设 置于第二模仁72的上方,且第二模仁72可通过输送带8移动至所要求的 位置。此外,第二模仁72具有一凹面结构。
在本实施例中,预热炉5的炉腔内包括有一加热器51以及一通/抽气 管52;另外,预热炉5的加热器51为一电阻式线加热器,可使玻璃基板 4进行先行升温至一软化点温度。
在本实施例中,玻璃基板4的厚度为0.8毫米,此外,其具有受力负 载量为1.0公斤、热膨胀系数为7.0ppm/℃及软化点为600℃;第二模仁 72的材质为钨,其热膨胀系数为4.5ppm/℃。
首先,第二模仁72承载玻璃基板4,并随输送带8移动至预热炉5 的炉腔内;接着,封闭预热炉5的炉腔后,利用通/抽气管52将预热炉5 的炉腔形成真空状态,然后通过加热器51加热玻璃基板4温度至其软化 点温度后,准备将玻璃基板4移动至成型炉6中。
在本实施例中,成型炉6的炉腔内包括有一第一模仁71、一加热器 61、一通/抽气管62以及一定位元件63。其中,第一模仁71具有一凸面 结构,其是利用一连柄(图未示)连接于成型炉6,其是垂直设置于成型炉 6的炉腔。
再来,利用输送带8将第二模仁72移动至成型炉6的炉腔内,并卡 合于炉腔内的定位元件63,且玻璃基板4是可以对应于第一模仁71的位 置。
在本实施例中,成型炉6的加热器61是为一红外线加热器,可使玻 璃基板4可较第一模仁71或第二模仁72具有更快的加热速度;此外,第 一模仁71的材质为不锈钢,且其热膨胀系数为16.0ppm/℃,以及其重量 为0.7公斤。
接着,封闭成型炉6的炉腔,并利用通/抽气管62通入氮气,利用加 热器61加热至一定温(950℃),同时第一模仁71以一重力自然垂降方式, 使其重量施压于玻璃基材4的第一成型面41,而玻璃基材4的第二成型面 42对应置抵于第二模仁72,对于玻璃基板1持续热压成型15分钟。
最后,对玻璃基材4作淬火回温,其通过一冷却控制单元(图未示)以 控制成型炉6的粹火速率。随着成型炉6的温度逐渐回到常温状态,由 于第一模仁71的热膨胀系数高于玻璃基板4及第二模仁72,所以第一模 仁71的体积收缩将相较于该玻璃基板4更快,进而使得玻璃基板4自然 脱模于第一模仁71;而第二模仁72的热膨胀系数低于玻璃基板4及第一 模仁71,所以第二模仁72的体积收缩将相较于该玻璃基板4更慢,进而 避免第二模仁72在淬火回温时因为体积收缩而挤压破坏玻璃基板1。通过 上述制作过程,本实施例提供一种立体玻璃,立体玻璃包括经上述对于玻 璃基材4的制作过程所产生塑型的第一成型面41及第二成型面42;在本 实施例中,第一成型面41为一凹面外型,第二成型面42为一凸面外型。
综上所述,本发明通过欲热压成型的玻璃基板,利用与热压成型的模 仁的热膨胀系数间的差异,使得玻璃基板在淬火回温阶段,玻璃基板不会 沾黏模仁,有效使得有效提升立体玻璃的质量与塑型平整度。