超薄钢化玻璃的制作方法及基于超薄钢化玻璃制作的超轻薄、可弯曲、永久抗菌的保护贴

摘要

一种超薄钢化玻璃的制作方法，它包括有超薄基板玻璃的制作和超薄基板玻璃的钢化处理，所述制作方法包括的步骤分别为：1）超薄基板玻璃的制作：将厚度为0.26mm至1.1mm原料玻璃置入pH值为2～5的蚀刻溶液中进行减薄处理，减薄至0.05mm～0.1mm，得到超薄基板玻璃；2）超薄基板玻璃的钢化处理：将上述步骤１）所得的超薄基板玻璃浸泡在温度为400℃～460℃、pH值为7～８的钢化处理液中，经过3～30分钟，得到超薄钢化玻璃。本发明的超轻薄、可弯曲、永久抗菌钢化玻璃保护贴采用厚度为的优点0.05mm～0.1mm的玻璃基板，凸出使用玻璃基板的韧性性能，同时采用纳米氧化锌参与离子交换反应,大量K+离子置换入玻璃的表层，形成压缩应力层，提升玻璃整体强度，同时不降低玻璃基板的韧性，使得保护贴具有优良的韧性、强度以及优良的抗菌、疏水性能。

说明书

技术领域：

本发明专利属于手持设备的显示屏外视窗防护玻璃之上的保护层，具体是通过蚀刻减薄和带有永久抗菌成分的钢化方法制作出具有超轻薄、可弯曲和永久抗菌功能的透明钢化玻璃保护贴。

背景技术：

钢化玻璃保护贴是使用在手持设备的显示屏外视窗防护玻璃之上的保护层，用于对视窗防护玻璃、触摸屏的触控模组、显示屏和对非触摸屏的视窗防护层、显示屏进行再次加强保护的透明玻璃镜片，是专为保护显示触控屏幕而设计的保护玻璃，能将原有的屏幕面完全覆盖，防止受到外力的损害外，更增加了冲击吸收性，相对于老式的PET屏幕保护膜，具有更好通透性、更高强度、更耐摩擦、接触体验度更高等性能优势，比PET 膜的标准高5倍以上，不会影响屏幕的视频效果，可做到主屏防碎裂、抗划痕和刮伤，其坚韧程度也足以保护手机显示屏免受重压。当手机掉地上，承受的冲击力很大，张力过大屏就容易碎裂，而钢化玻璃的保护贴在目前通常是0.6mm至1.1mm的厚度，刚性强度是该厚度玻璃基板的主要技术指标，而其韧性是比较低的，造成其可弯曲的程度比较小，因此该种厚度的手机保护贴是无法完全包裹目前带有边缘2.5D曲面的手机屏幕的，造成现有手机保护贴无法有效的保护边缘曲面的手机屏幕。

另外随着曲面智能触控手机时代的到来，相关电子行业针对钢化玻璃保护贴的抗菌性提出了更高的要求，由于钢化玻璃保护片长期与人手、面部皮肤进行接触，在使用过程中会产生一些热量，这些热量为细菌成长提供了一个很好温床，另外人体皮肤会产生汗液 ，这也为细菌成长提供了一个潮湿的环境，所以细菌很容易在手机上滋生，相关实验检测表面，智能移动设备表面的细菌甚至比马桶还要多。细菌、霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大的危害，影响人们的健康，甚至危及生命。微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注和重视。综上所述，一种集成超轻薄、可弯曲及杀菌抗菌性等众多优异功能的钢化玻璃保护贴能够极大满足当前市场的急切需求，发展前景广阔，经济效应优越。

发明内容：

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种可以克服上述缺陷的超轻薄、可弯曲、永久抗菌的钢化玻璃制作方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种钢化玻璃的制作方法，它包括有超薄基板玻璃的制作和超薄基板玻璃的钢化，所述制作方法包括的步骤分别为：

1）超薄基板玻璃的制作：将厚度为0.26mm至1.1mm原料玻璃置入pH值为2～5的蚀刻溶液中进行减薄处理，减薄至0.05mm～0.1mm，经过3～30分钟，得到超薄基板玻璃；

2）超薄基板玻璃的钢化处理：将上述步骤１）所得的超薄基板玻璃浸泡在温度为400℃～460℃、pH值为7～８的钢化处理液中，得到超薄钢化玻璃。

所述蚀刻溶液的组分如下： 49.5% 的HF溶液、36% 的HCl溶液、98% 的H₂SO_4、溶液、50%>4溶液、纳米氧化锌、纯水；该蚀刻溶液中各组分之间的重量配比如下：HF：3～20份，HCl：2～5份，H₂SO₄：2～5份,>4：2～5份，纳米氧化锌：1～5份，纯水：60～90份；纳米氧化锌的颗粒大小为10～20>

所述蚀刻溶液的配制过程如下：在恒温30℃±5℃的条件下，将上述蚀刻溶液的各组分，按其重量配比依照纯水、HF、HCL、H₂SO₄、HNO₄、纳米氧化锌的先后顺序添加到槽体内进行混合，并沉淀2～3>

所述减薄处理是将原料玻璃置入减薄设备中，以流动速度为0.03m～0.1m/s持续供应30℃±5℃的蚀刻溶液至减薄设备的流槽内，反应3～30分钟，得到超薄基板玻璃。

所述钢化处理液的组分如下：包括KNO₃、K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌；该钢化处理中各组分的重量配比为：KNO₃：50～82份，K₂O：1～10份，Al₂O₃：2～10份,>

钢化处理液的制作步骤为：

A、将打碎成粉状的KNO₃倒入钢化炉内；

B、将钢化炉的炉温长升至400℃～460℃，待KNO3完全熔化后， 在400℃～460℃下，经1～2小时，得KNO₃熔盐；

C、在常温下将K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌按各自重量配比进行混合后再加入至含有上述步骤B的KNO₃熔盐的400℃～460℃下的钢化炉内，上述混合物充分溶融在KNO₃溶盐中，得到混合溶盐；

D、上述步骤C的混合溶盐在400℃～460℃沉淀12～15 小时；得钢化处理液。

所述的超薄基板玻璃的钢化步骤包括：将所述的超薄基板玻璃放入至温度为400℃～460℃的钢化处理液中，静置反应1～2小时。

本发明的另外一个发明目的，是提供一种超薄钢化玻璃制作的超轻薄、可弯曲、永久抗菌的保护贴，包括通过权利要求1～５所述方法制作的超薄钢化玻璃，其特征在于：该超薄钢化玻璃的其中一面依次粘接有防爆膜层、双面粘接层、离形膜层，所述超薄钢化玻璃的厚度为0.05mm～0.1mm，所述的双面粘接层为覆盖在超薄钢化玻璃的四周边缘。

所述的超薄钢化玻璃包括超薄基板玻璃及在超薄基板玻璃两面由钢化处理形成的抗菌强化层、纯强化应力层，所述的抗菌强化层含有化学反应生成的致密纳米Zn⁺离子，其厚度为100nm～1000nm；所述纯强化应力层内含有K⁺离子，其厚度为15μm～25μm。

本发明的超薄钢化玻璃制作的超轻薄、可弯曲、永久抗菌的保护贴采用厚度为0.05mm～0.1mm的玻璃基板经过钢化处理获得，突出了玻璃基板的韧性性能，使得基板的柔韧度表征明显于刚度表征，可弯曲贴附在2.5D的显示屏幕上，同时采用纳米氧化锌参与离子交换反应，在基板玻璃表面形成致密密集的Zn⁺离子，同时大量K+离子置换到玻璃的表层，形成抗菌层与纯强化应力层，提升玻璃整体强度，同时不降低玻璃基板的强度，使得保护贴具有优良的韧性、强度以及优良的抗菌、疏水性能。

附图说明：

图1为本发明流程示意图。

图2为本发明钢化后的基板结构示意图。

图3为本发明保护贴成品的结构示意图。

图4为本发明的保护贴成品立体结构示意图。

具体实施方式：

如图1至图4所示，

一种钢化玻璃的制作方法，它包括有超薄基板玻璃的制作和超薄基板玻璃的钢化，所述制作方法包括的步骤分别为：

1）超薄基板玻璃的制作：将厚度为0.26mm至1.1mm原料玻璃置入pH值为2～5的蚀刻溶液中进行减薄处理，减薄至0.05mm～0.1mm，经过3～30分钟，得到超薄基板玻璃；

2）超薄基板玻璃的钢化处理：将上述步骤１）所得的超薄基板玻璃浸泡在温度为400℃～460℃、pH值为7～８的钢化处理液中，得到超薄钢化玻璃。

所述蚀刻溶液的组分如下： 49.5% 的HF溶液、36% 的HCl溶液、98% 的H₂SO_4、溶液、50%>4溶液、纳米氧化锌、纯水；该蚀刻溶液中各组分之间的重量配比如下：HF：3～20份，HCl：2～5份，H₂SO₄：2～5份,>4：2～5份，纳米氧化锌：1～5份，纯水：60～90份；纳米氧化锌的颗粒大小为10～20>

所述蚀刻溶液的配制过程如下：在恒温30℃±5℃的条件下，将上述蚀刻溶液的各组分，按其重量配比依照纯水、HF、HCL、H₂SO₄、HNO₄、纳米氧化锌的先后顺序添加到槽体内进行混合，并沉淀2～3>

所述减薄处理是将原料玻璃置入减薄设备中，以流动速度为0.03m～0.1m/s持续供应30℃±5℃的蚀刻溶液至减薄设备的流槽内，反应3～30分钟，得到超薄基板玻璃。

所述钢化处理液的组分如下：包括KNO₃、K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌；该钢化处理中各组分的重量配比为：KNO₃：50～82份，K₂O：1～10份，Al₂O₃：2～10份,>

钢化处理液的制作步骤为：

A、将打碎成粉状的KNO₃倒入钢化炉内；

B、将钢化炉的炉温长升至400℃～460℃，待KNO3完全熔化后， 在400℃～460℃下，经1～2小时，得KNO₃熔盐；

C、在常温下将K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌按各自重量配比进行混合后再加入至含有上述步骤B的KNO₃熔盐的400℃～460℃下的钢化炉内，上述混合物充分溶融在KNO₃溶盐中，得到混合溶盐；

D、上述步骤C的混合溶盐在400℃～460℃沉淀12～15 小时；得钢化处理液。

本发明的另外一个发明目的，是提供一种超薄钢化玻璃制作的超轻薄、可弯曲、永久抗菌的保护贴，包括通过上述方法制作的超薄钢化玻璃4，该超薄钢化玻璃4的其中一面依次粘接有防爆膜层5、双面粘接层6、离形膜层7，所述超薄钢化玻璃的厚度为0.05mm～0.1mm。

所述的超薄钢化玻璃4包括超薄基板玻璃1及在超薄基板玻璃1两面由钢化处理形成的抗菌强化层3、纯强化应力层2，所述的抗菌强化层含有化学反应生成的致密纳米Zn⁺离子，其厚度为100nm～1000nm；所述纯强化应力层内含有K⁺离子，其厚度为15μm～25μm，所述的双面粘接层为覆盖在超薄钢化玻璃的四周边缘。在四周边缘部位设置双面粘接层，可有效提高可视部位的透明度。

抗菌强化层的ZN+离子具有抗菌功能、纯强化应力层可提高超薄基板玻璃的强度，使本钢化玻璃与现有技术中正常厚度的保护贴具有近似的强度。

所述基板玻璃在减薄步骤之前可根据所需外形进行外形的蚀刻切割，切割出所需的形状及孔洞，之后在减薄液中进行减薄反应。其中基板玻璃可选取钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱金属铝硼硅酸盐玻璃以及其他可进行化学钢化的玻璃材质中的一种。

本感化反应中KNO₃为主要钢化原料，搭配少量K₂O作为反应催化剂，能在高温熔融状况下分离出大量流离的K⁺离子，K⁺离子会与玻璃材料中的钠离子发生离子置换反应，将大量K⁺离子置换入玻璃的表层，形成压缩应力层，提升玻璃整体强度。

纳米硝酸锌、纳米氧化锌均属于多功能性的新型无机材料，无色晶体形态，其颗粒大小约在1～100 nm。优选的为10～20 nm，由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点，100℃以上温度即可处于熔融状况，无色透明。纳米级硝酸锌、氧化锌的突出特点在于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统硝酸锌、氧化锌的双重特性。与传统产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%；同时，纳米硝酸锌、纳米氧化锌均具有优异的抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。在熔融盐池内添加一定量纳米硝酸锌、纳米氧化锌后，经过高温大量的离子置换反应，玻璃保护贴的表层会富含一层密集的Zn⁺离子，细菌体与其接触后，锌离子会和细菌体内的活性蛋白酶相结合使其失去活性，从而将细菌杀死。经相关研究所检测鉴定，将经过上述钢化完成后的玻璃白片放置入富含细菌的培养基中，玻璃表层可有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的生长，抑菌率达90%以上。该产品经中国科学院微生物研究所检测鉴定，结果表明，在丰富细菌培养基中，加入0.5%～3%的纳米氧化锌，可有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的生长，抑菌率达99.9%以上。同时通过大量实验发现，HF的加入对纳米氧化锌的形核和离子形态改变起到一定作用，随着HF浓度的增加，纳米氧化锌致密表层的水接触角会越来越大，达到3%比例后，表面上的水接触角会＞150°，表现出很强的疏水特性，使得玻璃保护贴表层拥有低表面能，在使用过程中极易清洁擦拭，具有防污易清洁性能。

本发明的蚀刻减薄工艺可使用专利号201210213286.2的减薄设备，采用多管进液与可控进出液的结构，可将玻璃保护贴厚度薄化至0.05mm至0.1mm范围内，使其超轻薄、通透性更佳，韧性提高至可在2.5D屏幕边缘弯曲，另外减薄后的玻璃保护贴因厚度极薄，可在直径为50mm的圆柱体上可弯曲角度达到90°而不碎裂，坚韧性优越。

钢化工艺完成后，玻璃保护贴表面压缩应力值CS≥500Mpa，表面的压缩应力层深度DOL≥15um，边缘四点弯曲强度值4PB≥800Mpa，边缘强度进一步增强，弯曲角度达到180°而不破。钢化完成后玻璃保护贴表面抗菌率达90%以上。在400-700nm的可见光范围内，玻璃保护贴的透过率达到90%以上。

本发明专利所述的超轻薄、可弯曲、永久抗菌等众多高性能的保护贴可用作显示触摸屏的表面防护保护玻璃，所述的显示触控屏包括移动电话、智能电话、平板电脑、笔记本电脑、PDA、PSP游戏机、ATM 机、工业或医用设备的显示触控屏等。该钢化玻璃保护贴还可用于智能终端家电如冰箱、冰柜或厨具等表层保护玻璃或医院和公共设施中任何频繁被人接触的，需要超轻薄、可弯曲、高强度、透明且具有永久抗菌性能的设备、器具乃至建筑的表面保护玻璃。

具体实施例1：

一种超薄钢化玻璃的制作方法，它包括有超薄基板玻璃的制作和超薄基板玻璃的钢化处理，超薄基板玻璃的制作步骤包括：

1）超薄基板玻璃的制作：

A、制作蚀刻溶液，所述蚀刻溶液包括HF、HCl、H₂SO₄、HNO₄、纳米氧化锌、纯水；原液浓度分别为HF>2SO₄>、HNO₄>2SO₄： 5份,>4：>

B、将1mm的原料玻璃置入减薄设备中，以流动速度为0.05m/s持续供应30℃±5℃的蚀刻溶液至减薄设备的流槽内，反应20分钟，得到0.05mm的超薄基板玻璃。

2）钢化处理液制作步骤：

所述钢化处理液成分组成包括KNO₃、K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌；各组分质量配比为：KNO₃：82份，K₂O：1份，Al₂O₃：2份,>

A、将打碎成粉状的KNO₃倒入钢化炉内；B、升温炉温至400℃，使之完全熔化，后恒温400℃，时间2小时；C、将K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌按各自重量配比混合加入至恒温状况下熔融的KNO₃熔盐炉内；D、上述混合熔盐恒温400℃沉淀15>

3）钢化反应步骤：

将所述的超薄基板玻璃放入温度为440℃的钢化处理液中，静置反应2小时，钢化完成。

具体实施例2：

一种超薄钢化玻璃的制作方法，它包括有超薄基板玻璃的制作和超薄基板玻璃的钢化处理，超薄基板玻璃的制作步骤包括：

1）超薄基板玻璃的制作：

A、制作蚀刻溶液，所述蚀刻溶液包括HF、HCl、H₂SO₄、HNO₄、纳米氧化锌、纯水；原液浓度分别为HF>2SO₄>、HNO₄>2SO₄：2份,>4：>

B、将0.8mm的原料玻璃置入减薄设备中，以流动速度为0.1m/s持续供应30℃±5℃的蚀刻溶液至减薄设备的流槽内，反应20分钟，得到0.07mm的超薄基板玻璃。

2）钢化处理液制作步骤：

所述钢化处理液分组成包括KNO₃、K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌；各组分质量配比为：KNO₃：>2O：1份，Al₂O₃：>

A、将打碎成粉状的KNO₃倒入钢化炉内；B、升温炉温至400℃，使之完全熔化，后恒温400℃，时间1小时；C、将K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌按质量配比原料混合加入至恒温状况下熔融的KNO₃熔盐炉内；D、上述混合熔盐恒温400℃沉淀12>

3）钢化反应步骤：

将所述的超薄基板玻璃放入温度为460℃的钢化处理液中，静置反应1.5小时，钢化完成。

具体实施例3：

一种超薄钢化玻璃的制作方法，它包括有超薄基板玻璃的制作和超薄基板玻璃的钢化处理，超薄基板玻璃的制作步骤包括：

1）超薄基板玻璃的制作：

A、制作蚀刻溶液，所述蚀刻溶液包括HF、HCl、H₂SO₄、HNO₄、纳米氧化锌、纯水；原液浓度分别为HF>2SO₄>、HNO₄>2SO₄：4份,>4：2份，纳米氧化锌：4份，纯水：86份；将蚀刻药剂在恒温30℃±5℃的混酸槽体内搅拌混合，沉淀2.5小时，使之完全混合均匀；溶液的pＨ值为4；

B、将0.6mm的原料玻璃置入减薄设备中，以流动速度为0.08m/s持续供应30℃±5℃的蚀刻溶液至减薄设备的流槽内，反应20分钟，得到0.08mm的超薄基板玻璃。

2）钢化处理液制作步骤：

所述钢化处理液成分组成包括KNO₃、K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌；各组分质量配比为：KNO₃：50份，K₂O：>2O₃：>

A、将打碎成粉状的KNO₃倒入钢化炉内；B、升温炉温至420℃，使之完全熔化，后恒温420℃，时间1小时；C、将K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌按质量配比原料混合加入至恒温状况下熔融的KNO₃熔盐炉内；D、上述混合熔盐恒温420℃沉淀15>

3）钢化反应步骤：

将所述的超薄基板玻璃放入温度为400℃的钢化处理液中，静置反应1.5小时，钢化完成。

具体实施例4：

一种超薄钢化玻璃的制作方法，它包括有超薄基板玻璃的制作和超薄基板玻璃的钢化处理，超薄基板玻璃的制作步骤包括：

1）超薄基板玻璃的制作：

A、制作蚀刻溶液，所述蚀刻溶液包括HF、HCl、H₂SO₄、HNO₄、纳米氧化锌、纯水；原液浓度分别为HF>2SO₄>、HNO₄>2SO₄：5份,>4：>

B、将0.9mm的原料玻璃置入减薄设备中，以流动速度为0.1m/s持续供应30℃±5℃的蚀刻溶液至减薄设备的流槽内，反应15分钟，得到0.06mm的超薄基板玻璃。

2）钢化处理液制作步骤：

所述钢化处理液成分组成包括KNO₃、K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌；各组分质量配比为：KNO₃：60份，K₂O：>2O₃：>

A、将打碎成粉状的KNO₃倒入钢化炉内；B、升温炉温至400℃，使之完全熔化，后恒温400℃，时间2小时；C、将K₂O、Al₂O₃、纳米硝酸锌、纳米氧化锌按质量配比原料混合加入至恒温状况下熔融的KNO₃熔盐炉内；D、上述混合熔盐恒温400℃沉淀13>

3）钢化反应步骤：

将所述的超薄基板玻璃放入温度为420℃的钢化处理液中，静置反应1小时，钢化完成。

以下为本发明的超薄钢化玻璃抗菌测试结果：

在玻璃基板上滴加含有黑曲霉、嗜松青霉、出芽短梗霉、球毛壳、绿色胶霉的混合培养液，其孢子悬浮浓度为1.0X10⁶个/mL;经过28天的生长期，在50X放大倍数的放大镜下，根据（ASTM>