CN104211298A

CN104211298A - 一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方

Info

Publication number: CN104211298A
Application number: CN201310378645.4A
Authority: CN
Inventors: 李英春; 侯建伟; 闫冬成; 李俊锋; 张广涛
Original assignee: Tunghsu Group Co Ltd
Current assignee: Tunghsu Group Co Ltd
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2014-12-17

Abstract

一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，关键在于：上述基板玻璃配方中各组成成分的质量百分比分别是：SiO₂ 63~67%，Al₂O₃ 14~18%，K₂O 0.1~3%，Na₂O 12~15%，ZrO₂ 0.5~1.5%。本发明引入含锆量为0.5-1.5%之间，对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用；本配方中的ZrO₂与Al₂O₃并用时，玻璃强化效果比较好，另外，ZrO₂可以增加玻璃的耐碱性和强度，但是ZrO₂含量较高时玻璃熔化较困难，成型温度高，并且增加玻璃的析晶倾向，由于本发明中提到的玻璃是高碱玻璃体系，ZrO₂的溶解度较大，所以本发明引入0.5-1.5%的ZrO₂；利用该发明配方制得的玻璃在熔融的KNO₃溶液中经保温处理后，在玻璃表面形成一层压应力层，具有较高的强度和硬度、表面防刮耐划，具有较高的透过率。

Description

一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方

技术领域

本发明属于玻璃生产技术领域，涉及用于保护触摸屏的基板玻璃，具体地说是一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方。

背景技术

目前市场上触摸产品种类繁多，性能也在不断的提升。触摸面板重要部件之一为保护面板，此部件的基板可以是玻璃，也可以是塑料，但是塑料的强度有限，并且不耐刮，所以限制了使用范围。而玻璃经过化学钢化处理后，拥有较强的表面应力来抵抗硬物对其造成的损伤，另外玻璃的透过率比塑料高，所以应用较普遍。

因为基板玻璃要进行化学钢化处理，所以玻璃中必须要含有能进行离子交换的元素，目前研究最多的玻璃体系是碱铝硅酸盐玻璃，但是很少有含锆的碱铝硅酸盐玻璃相关报道。ZrO₂可以增加玻璃的耐碱性和强度以进一步满足触摸屏玻璃的强度需求，但是ZrO₂含量的多少、及与玻璃配方组分中的哪几种组分的配合以及比例关系是本领域技术人员还未研究成功的课题。

发明内容

本发明针对上述问题，设计了一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，利用本配方制得的基板玻璃经化学钢化处理后，具有较高的强度和硬度、优良的抗刮和耐划性能，广泛用于触摸屏的保护玻璃。

本发明采用的技术方案是：一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，关键在于：上述基板玻璃配方中各组成成分的质量百分比分别是：

SiO₂ 63~67%，

Al₂O₃ 14~18%，

K₂O 0.1~3%，

Na₂O 12~15%，

ZrO₂ 0.5~1.5%。

本发明的有益效果是：1、本发明引入含锆量为0.5-1.5%之间，对玻璃离子交换性能的改善具有很大的作用；2、ZrO₂与Al₂O₃并用时，玻璃强化效果比较好，另外，ZrO₂可以增加玻璃的耐碱性和强度，但是ZrO₂含量较高时玻璃熔化较困难，成型温度高，并且增加玻璃的析晶倾向，由于本发明中提到的玻璃是高碱玻璃体系，ZrO₂的溶解度较大，所以本发明引入0.5-1.5%的ZrO₂；3、利用该发明配方制得的玻璃在熔融的KNO₃溶液中经保温处理后，在玻璃表面形成一层压应力层，具有较高的强度和硬度、表面防刮耐划，具有较高的透过率。

具体实施方式

一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，重要的是：上述基板玻璃配方中各组成成分的质量百分比分别是：

SiO₂ 63~67%，

Al₂O₃ 14~18%，

K₂O 0.1~3%，

Na₂O 12~15%，

ZrO₂ 0.5~1.5%。

SiO₂的质量百分比为64~66%。

K₂O的质量百分比为1~2%。

Al₂O₃的质量百分比为15~17%。

Na₂O的质量百分比为12.5~14.5%。

ZrO₂的质量百分比为0.8~1.2%。

SiO₂是构成玻璃骨架的必需成分，其含量越高，玻璃网络连接程度越高，玻璃的耐化学性和机械强度越高，另一方面，含量太高，增加玻璃的高温粘度，使玻璃难于熔化。本发明SiO₂含量是63-67%之间，优选是64-66%之间。

Al₂O₃可以提高玻璃化学钢化效果，由于在玻璃中，如果碱金属含量达到一定程度，提供较多的游离氧，铝元素就以[AlO4]^4-四面体形式存在，并且[AlO4]分子体积比[SiO4]大，所以为离子交换提供了较宽的通道，有利于加快离子交换的速度。另外Al₂O₃还可以降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的弹性模量等性能，如果含量过高，玻璃较难熔化，本发明引入14-18%的Al₂O₃。

Na₂O是离子交换的主要物质，通过玻璃中的钠离子与熔盐中的钾离子进行交换，让半径较大的钾离子与玻璃中的钠离子相互交换位置，这样在玻璃表面就产生了挤压作用，从而达到提高玻璃强度的效果。另外Na₂O还可以有效降低玻璃的熔化温度，如果引入过量，玻璃的耐化性能会降低，所以本发明引入12-15%的Na₂O。

K₂O的引入主要是为了降低玻璃的熔化温度，并且与Na₂O共同使用时可以利用混合碱效应提高玻璃的各项性能，但是K₂O引入过量时会影响玻璃的化学钢化效果，所以本发明引入0.1-3%的K₂O，优选1-2%。

本发明在实施时，主要的制备步骤为：

称量-混合-熔融-成型-退火-化学钢化-性能测试。

具体步骤：将几种原材料按照质量百分比称量200g，充分混合均匀，再将混合料倒入铂铑坩埚中，在1550-1650℃下保温5-10h；将熔制好的玻璃液降温至成型所需要的温度范围，在不锈钢板上成型，在650℃下保温0.5h退火处理，测试玻璃的物理特性，如密度、膨胀系数、应变点、退火点、软化点等。

将退火后的玻璃切割、研磨、抛光成60mm×45mm×0.7mm的薄片，放入400-450℃的熔融KNO₃溶液中进行化学钢化处理，钢化2-8h后取出并冷却至室温，用去离子水超声清洗玻璃薄片并烘干，应用表面应力仪测试玻璃表面的应力和应力层厚度。其实施例分别显示在表1中。

实施例中密度测试采用阿基米德法测定，单位为g/cm³；应变点和退火点、软化点均采用拉丝法测定退火应变点、软化点；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中显示了实施例1-7的配比与物化性能测试结果。

表1

表2

由表1、表2可以看出，利用本发明配方中引入的氧化锆的含量为0.5-1.5%，利用本配方制得的玻璃进行化学钢化处理后具有较高的抗冲击强度，表面应力能达到600MPa以上，完全能达到产品的使用性能要求。

Claims

1.一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，其特征在于：上述基板玻璃配方中各组成成分的质量百分比分别是：

SiO₂ 63~67%，

Al₂O₃ 14~18%，

K₂O 0.1~3%，

Na₂O 12~15%，

ZrO₂ 0.5~1.5%。

2.根据权利要求1所述的一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，其特征在于：SiO₂的质量百分比为64~66%。

3.根据权利要求1所述的一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，其特征在于：K₂O的质量百分比为1~2%。

4.根据权利要求1所述的一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，其特征在于：Al₂O₃的质量百分比为15~17%。

5.根据权利要求1所述的一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，其特征在于：Na₂O的质量百分比为12.5~14.5%。

6.根据权利要求1所述的一种含锆的触摸屏用的基板玻璃配方，其特征在于：ZrO₂的质量百分比为0.8~1.2%。