本發(fā)明涉及在3d曲面玻璃的成型中采用的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的快速、準(zhǔn)確的確定方法，以及采用通過該方法確定的最優(yōu)熱彎溫度而進行的3d曲面玻璃的熱彎成型方法。更具體而言，本發(fā)明涉及根據(jù)已知熱彎溫度參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型粘度值來反推地確定待測玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型溫度的方法，以及采用通過該方法確定的最優(yōu)熱彎溫度而進行的3d曲面玻璃的熱彎成型方法。

背景技術(shù)：

自2008年以來，開發(fā)非平面而具有曲面的數(shù)碼產(chǎn)品用玻璃蓋板的想法得到盛行，市面上已相繼有2d、2.5d產(chǎn)品出現(xiàn)，進一步，經(jīng)iphone創(chuàng)辦人賈伯斯構(gòu)思3d曲面玻璃發(fā)展藍(lán)圖后，相繼有廠商投入3d產(chǎn)品各種成型技術(shù)研發(fā)。

迄今為止，用于數(shù)碼產(chǎn)品的玻璃蓋板分為2d玻璃、2.5d玻璃及3d玻璃。2d玻璃即普通的純平面玻璃，沒有任何弧形設(shè)計；2.5d玻璃則為中間是平面的、但邊緣采用弧形設(shè)計的玻璃蓋板；而3d玻璃，是無論在中間還是在邊緣均采用弧形設(shè)計的玻璃蓋板。而作為采用3d曲面玻璃的優(yōu)勢，除了輕薄、透明潔凈、抗指紋、抗炫光、耐候性佳以外，特別是，3d曲面玻璃在用于數(shù)碼產(chǎn)品用顯示屏?xí)r，由于曲面屏幕的弧面邊緣高于中框，使得整個屏幕顯得飽滿，無論在產(chǎn)品顏值上還是視覺效果上均明顯優(yōu)于2d及2.5d產(chǎn)品；并且，曲面玻璃與中框180度平滑對接，更符合人體工程學(xué)原理，從而大幅提高了滑動屏幕的手感體驗；再者，其還能夠方便解決例如手機等的天線布置空間不足的問題，從而可帶來增強收訊功能等額外的性能增益。

另一方面，關(guān)于如上所述的3d曲面玻璃的成型，目前已被采用的包括機械數(shù)控機床加工、熱彎成型、化學(xué)溶液刻蝕成型等。其中，機械數(shù)控機床加工方法的加工難度大且形狀受限、拋光成本高，化學(xué)溶液刻蝕成型方法的成本高昂、環(huán)境污染大、形狀也受限，因此，目前業(yè)內(nèi)主流采用的加工方式是形狀設(shè)計自由度高、基本無污染、且拋光量小的熱彎成型方法。熱彎成型方法是對例如平面玻璃進行加熱軟化并在模具中成型之后，經(jīng)過退火而制成曲面玻璃的方法。

需要說明的是，熱彎成型屬熱加工范疇，因而，在進行3d曲面玻璃的加工成型之前，首先需要確定其成型溫度。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)文獻的記載可知，3d曲面玻璃成型溫度介于該玻璃的退火點溫度和軟化點溫度之間(例如，參見專利文獻1的記載)，但是，不同玻璃因其制造工藝、成分含量等的不同，在進行3d曲面玻璃成型時的最優(yōu)成型溫度大相徑庭，即使是同種玻璃，其退火點溫度和軟化點溫度之間相差也可達(dá)數(shù)百攝氏度，因此，對于一種未知熱彎溫度的玻璃，生產(chǎn)廠家在進行3d曲面玻璃成型工序之前通常需要花費大量的時間和精力才能摸索出適合的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

非專利文獻

非專利文獻1：《玻璃工藝學(xué)》(趙彥召、殷海榮主編)，化學(xué)工業(yè)出版社，2006

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

如上所述，目前，在整個行業(yè)內(nèi)尚未能找到一種可快速、準(zhǔn)確地確定3d曲面玻璃熱彎成型中的最優(yōu)熱彎溫度的方法，即，開發(fā)出3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的快速、準(zhǔn)確的確定方法的需求迫在眉睫。

本發(fā)明是鑒于如上所述的在3d曲面玻璃的熱彎成型中存在的問題點而完成的，目的在于提供一種3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的快速、準(zhǔn)確的確定方法，該方法能夠準(zhǔn)確地確定玻璃成型加工的溫度參數(shù)，縮短/減少在對未知最優(yōu)熱彎成型溫度的玻璃進行3d曲面玻璃的加工成型時所花費的摸索時間和物資消耗，從而對3d曲面玻璃熱彎工藝的參數(shù)設(shè)定提供指導(dǎo)性意義。

進一步，本發(fā)明的目的還在于提供通過采用如上所述的確定方法而確定的最優(yōu)熱彎溫度進行成型、從而縮短/減少了所花費的摸索時間和物資消耗的3d曲面玻璃的熱彎成型方法。

解決問題的方法

本發(fā)明人等為了達(dá)成上述目的而進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用根據(jù)已知最優(yōu)熱彎溫度的標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品在其最優(yōu)熱彎溫度下對應(yīng)的最優(yōu)熱彎成型粘度值(即伸長速率)來反推地確定待測玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型溫度的方法，能夠快速、準(zhǔn)確地確定玻璃成型加工的溫度參數(shù)，縮短在對未知最優(yōu)成型溫度的玻璃進行3d曲面玻璃的加工成型時所花費的摸索時間和物資消耗。

具體而言，本發(fā)明提供一種3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法，其至少包括：將已知最優(yōu)熱彎成型溫度的玻璃樣品作為標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品，通過進行測定而確定其在最優(yōu)熱彎成型溫度下對應(yīng)的伸長速率，并將該伸長速率作為最優(yōu)熱彎成型粘度值；針對待測玻璃樣品，測定其在達(dá)到所述最優(yōu)熱彎成型粘度值時對應(yīng)的溫度，并將該溫度作為該待測玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型溫度。

在本發(fā)明的如上所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法中，對所述標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及待測玻璃樣品進行的所述測定包括：使溫度從室溫升溫至玻璃樣品的退火點溫度的預(yù)熱階段、和使溫度從玻璃樣品的退火點溫度升溫至軟化點溫度的測試階段，并且，優(yōu)選所述預(yù)熱階段的升溫速度大于所述測試階段的升溫速度。

在本發(fā)明的如上所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法中，所述測試階段的升溫速度為10℃/分鐘以下，優(yōu)選為2～8℃/分鐘，更優(yōu)選為3～7℃/分鐘，進一步優(yōu)選為4～6℃/分鐘，最優(yōu)選為5℃/分鐘。

在本發(fā)明的如上所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法中，所述預(yù)熱階段的升溫速度為8℃以上/分鐘，優(yōu)選為10～30℃/分鐘，更優(yōu)選為12～20℃/分鐘，進一步優(yōu)選為13～18℃/分鐘，最優(yōu)選為15℃/分鐘。

在本發(fā)明的如上所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法中，在對所述標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及待測玻璃樣品進行的所述測定中使用的是至少具備加熱機構(gòu)和直線位移傳感機構(gòu)的測定裝置。

在本發(fā)明的如上所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法中，在對所述標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及待測玻璃樣品進行的所述測定中使用的測定裝置是退火點應(yīng)變點儀。

在本發(fā)明的如上所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法中，在進行所述測定時，將所述標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及所述待測玻璃樣品制成玻璃絲而進行測定，所述玻璃絲的直徑范圍優(yōu)選為0.4～1mm，更優(yōu)選為0.5～0.8mm，進一步優(yōu)選為0.55～0.75mm，最優(yōu)選為0.65mm。

在本發(fā)明的如上所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法中，所述玻璃絲的受熱伸長部分、即測定部分的長度為50～400mm，優(yōu)選為70～300mm，更優(yōu)選為80～180mm，進一步優(yōu)選為100～130mm，最優(yōu)選為110mm。

另外，本發(fā)明提供一種3d曲面玻璃的熱彎成型方法，其包括：采用通過權(quán)利要求1～8中任一項所述的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法而確定的玻璃的最優(yōu)熱彎溫度來進行3d曲面玻璃的熱彎成型。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法，能夠快速、準(zhǔn)確地確定玻璃成型加工的溫度參數(shù)，縮短在對未知最優(yōu)成型溫度的玻璃進行3d曲面玻璃的加工成型時所花費的摸索時間和物資消耗，從而對3d曲面玻璃熱彎工藝的參數(shù)設(shè)定提供指導(dǎo)性意義，進一步，可提供基于通過該確定方法確定的最優(yōu)熱彎溫度進行成型、從而縮短/減少了所花費的摸索時間和物資消耗的3d曲面玻璃的熱彎成型方法。

附圖說明

[圖1]示出了本發(fā)明中用于測定標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及待測玻璃樣品在不同溫度下對應(yīng)的伸長速率(粘度值)的測試原理的測試原理圖。

[圖2]示出了基于本發(fā)明的測試原理對示例玻璃樣品進行測定而得到的升溫時間-伸長速率(粘度值)曲線的示例圖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法至少包括：測定已知最優(yōu)熱彎成型溫度的標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品在其最優(yōu)熱彎成型溫度下對應(yīng)的伸長速率、即最優(yōu)熱彎成型粘度值；進而，測定待測玻璃樣品在達(dá)到上述最優(yōu)熱彎成型粘度值時對應(yīng)的溫度，并將該溫度作為該待測玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型溫度。

需要說明的是，基于本領(lǐng)域的公知技術(shù)常識可知，3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)實際上直接反應(yīng)的是玻璃低溫粘度性能，因此，本發(fā)明人從玻璃低溫粘度的角度著眼對3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法進行了研究。其結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過運用玻璃在一定溫度下受力作用時的伸長速率來表征該玻璃的粘度值，并繪制該粘度值隨著溫度升高的曲線，從而可通過比對標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品與待測玻璃樣品的伸長速率(粘度值)曲線而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的已知的最優(yōu)熱彎成型溫度來反推出待測玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型溫度。

為此，作為用于測定本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及待測玻璃樣品的伸長速率(粘度值)曲線的測定裝置，只要是至少具備加熱機構(gòu)和直線位移傳感機構(gòu)的測定裝置則沒有特殊限制。作為這樣的測定裝置的測試原理的一例，例如，可以將標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及待測玻璃樣品分別制成玻璃絲，并如圖1所示地，利用至少包括直線位移傳感器(lvdt)2、砝碼3、及玻璃絲加熱段4的測定裝置進行測定。作為符合如上所述的要求的常用的測定裝置，可列舉例如退火點應(yīng)變點儀。即，在本發(fā)明中，可以利用這樣的測定裝置，由樣品玻璃絲在某一溫度下受砝碼重力作用時玻璃絲伸長的速率來表征粘度。這里，以伸長速率表示的粘度值越大則表示玻璃粘度越低。

作為測試樣品的玻璃絲的制作可以如下所述地進行。首先，按照儀器要求的樣品規(guī)格制作測試樣品，用制樣火頭熔化玻璃測試樣品(標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品或待測玻璃樣品)，將熔融狀態(tài)下的玻璃拉成長度為例如450mm(±5mm)、直徑為0.4～1mm的玻璃絲，并使玻璃絲的兩端均有一個直徑例如約為2mm的玻璃球。這里，從容易操作性、測試的準(zhǔn)確性等角度出發(fā)，所制作的玻璃絲的直徑優(yōu)選為0.4～1mm，更優(yōu)選為0.5～0.8mm，進一步優(yōu)選為0.55～0.75mm，最優(yōu)選為0.65mm。選取整個長度范圍內(nèi)玻璃絲的直徑變化在±0.015mm內(nèi)且無氣泡的玻璃絲用于測定。

另外，作為玻璃絲加熱段4，如圖1所示，可以選取玻璃絲上從距離上段玻璃球隔開一定距離的位置開始向下的一部分作為加熱段，該部分的長度可以為50～400mm，優(yōu)選為70～300mm，更優(yōu)選為80～180mm，進一步優(yōu)選為100～130mm，最優(yōu)選為110mm。

此外，作為利用如上所述的測定裝置對玻璃樣品(標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品或待測玻璃樣品)進行測定時的升溫程序，至少包括使溫度從室溫升溫至玻璃樣品的退火點溫度的預(yù)熱階段、和使溫度從玻璃樣品的退火點溫度升溫至該玻璃樣品的軟化點溫度的測試階段。在此，考慮到操作性、測試準(zhǔn)確性等，優(yōu)選使所述預(yù)熱階段的升溫速度大于所述測試階段的升溫速度。并且，優(yōu)選使測試階段的升溫速度為10℃/分鐘以下，優(yōu)選為2～8℃/分鐘，更優(yōu)選為3～7℃/分鐘，進一步優(yōu)選為4～6℃/分鐘，最優(yōu)選為5℃/分鐘。另外，優(yōu)選使預(yù)熱階段的升溫速度為8℃/分鐘以上，優(yōu)選為10～30℃/分鐘，更優(yōu)選為12～20℃/分鐘，進一步優(yōu)選為13～18℃/分鐘，最優(yōu)選為15℃/分鐘。

作為經(jīng)過如上所述的測定而得到的玻璃樣品的伸長速率(粘度值)曲線的一例，可列舉如圖2所示的對作為示例玻璃樣品的panda玻璃(四川旭虹光電科技有限公司制造)進行以5℃/分鐘的升溫速度連續(xù)升溫而得到的升溫時間-伸長速率(粘度值)曲線。需要說明的是，根據(jù)玻璃的退火點溫度、升溫速率及橫坐標(biāo)的升溫時間，可推算出曲線上的任一伸長速率(粘度值)下對應(yīng)的溫度。

由此，通過分別對標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及待測玻璃樣品按照如上所述的升溫程序進行升溫而得到各自的升溫時間-伸長速率(粘度值)曲線，并根據(jù)所得曲線，首先由標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的已知的最優(yōu)熱彎成型溫度確定對應(yīng)的最優(yōu)熱彎成型粘度值，再從對待測玻璃樣品的升溫時間-伸長速率(粘度值)曲線上找到該最優(yōu)熱彎成型粘度值所對應(yīng)的溫度，由此即可快速、準(zhǔn)確地將該溫度確定為該待測玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型溫度。

實施例

以下，結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但本發(fā)明并不限定于此。需要說明的是，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換、而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍的技術(shù)方案，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。

1、所需設(shè)備及工具如下述表1所示。

[表1]

2、制作樣品

(2.1)從標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及各待測玻璃樣品上分別切取至少10塊樣品(縱25mm×橫25mm×厚0.7mm)。其中，標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品使用了美國康寧公司生產(chǎn)的第三代大猩猩玻璃(gorillaglass3)，已知其退火點溫度為603℃、軟化點溫度為905℃、最優(yōu)熱彎成型溫度為700℃)，待測玻璃樣品使用的是旭虹光電科技有限公司生產(chǎn)的三種玻璃，它們各自的退火點溫度及軟化點溫度分別如表3所示)。

(2.2)擰開甲烷氣瓶和氧氣瓶閥門，打開排風(fēng)系統(tǒng)。

(2.3)打開火頭上的燃?xì)忾y門，點燃火焰；調(diào)節(jié)助燃?xì)忾y門，使火焰大小達(dá)到適中(火焰顏色為純藍(lán)色)。

(2.4)用鑷子夾緊各玻璃樣品放于火焰上熔化后，與第一根玻璃棒粘接，將玻璃樣品燒成一個透明、無氣泡的球體后，與第二根玻璃棒粘接。

(2.5)將球體玻璃拉成一根長絲后，將玻璃絲平攤到操作臺上，用鑷子將玻璃絲兩端擰斷。

(2.6)對于標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及各待測玻璃樣品，分別選取3根長度為450mm(±5mm)、直徑在0.55mm～0.75mm之間、且直徑均勻(偏差不超過0.015mm)的玻璃絲(用厚度規(guī)測量玻璃絲直徑)用于測定。

(2.7)將玻璃絲兩端分別熔成直徑大約為2mm的小球。

(2.8)關(guān)閉火頭上的氧氣閥門、甲烷氣閥門，關(guān)閉氧氣瓶總閥、甲烷氣瓶總閥，并關(guān)閉排風(fēng)管電源。

3、測定

使用退火點應(yīng)變點儀(美國orton公司制，型號sp-1000)，對標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及各個待測玻璃樣品分別進行了測定。

各個玻璃樣品的測定過程如下：

打開溫控儀電源開關(guān)“poweron”按鍵、“stbyrun”按鍵，打開軟件“ans-1000”，點選主操作界面上“on”按鈕，開始進行升溫。

預(yù)熱階段：首先，使溫度以15℃/分鐘的速度從室溫升溫至各個玻璃樣品的退火點溫度(標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及各個待測玻璃樣品的退火點溫度分別如下述表2及表3所示)。

測試階段：當(dāng)爐溫達(dá)到表2及表3中記載的各樣品的退火點溫度之后，輸入玻璃絲的直徑，將樣品豎直放入測試樣品小孔中，將玻璃上端小球放入卡子中固定，下端掛上直線位移傳感器(lvdt)和砝碼，傳感器和砝碼總重量為1kg，點擊“開始(start)”按鍵，進入測試程序。

測試階段的升溫速度為5℃/分鐘，隨著溫度的升高，玻璃伸長速率也加快，在標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品達(dá)到最優(yōu)熱彎成型溫度后，或者，在各個待測玻璃樣品的伸長速率達(dá)到最優(yōu)熱彎成型粘度值后，結(jié)束測定，分別從得到的各個樣品的升溫時間-伸長速率(粘度值)曲線上記錄數(shù)據(jù)。

對于每種樣品(標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品及各個待測玻璃樣品)，利用選取的3根玻璃絲分別重復(fù)進行三次如上所述的測定。

4、實驗結(jié)果

對標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品(表2中記作“標(biāo)樣”)進行三次如上所述的測定而得到的在最優(yōu)熱彎成型溫度下對應(yīng)的伸長速率、即最優(yōu)熱彎成型粘度值分別如表2所示。取這三次測定的平均值，作為該標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型粘度值。如表2所示，該標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型粘度值(平均值)為12.1mm/min。

針對各個待測玻璃樣品(表2中分別記作“試樣a”、“試樣b”及“試樣c”)，分別進行三次如上所述的測定而得到的在達(dá)到上述測定到的標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型粘度值時的最優(yōu)熱彎成型溫度分別如表3所示。取這三次測定的平均值，作為該待測玻璃樣品的最優(yōu)熱彎成型溫度，結(jié)果分別如表3所示。

[表2]

[表3]

5、結(jié)果評價

如表3所示，通過進行如上所述測定而得到的作為待測玻璃樣品的試樣a、b及c的最優(yōu)熱彎成型溫度的結(jié)果分別為584℃、619℃及686℃，這些結(jié)果與直接使用3d熱彎機的方法摸索到的結(jié)果相近(差別在±2℃以內(nèi))。可見，利用本發(fā)明的3d曲面玻璃熱彎溫度參數(shù)的確定方法，能夠快速、準(zhǔn)確地確定進行3d曲面玻璃的熱彎成型時的最優(yōu)熱彎成型溫度。

進一步，根據(jù)上述測定到的最優(yōu)熱彎成型溫度，對如上所述的這三種玻璃樣品分別進行了3d曲面玻璃的熱彎成型，其結(jié)果，均具有較高的加工良率。