一种部分面积磨砂的玻璃表面的制备方法

摘要

本发明提供一种部分面积磨砂的玻璃表面的制备方法，所述玻璃表面包括磨砂区和无砂区，磨砂区和无砂区的分界线为直线，所述制备方法包括如下步骤：丝印保护油墨：对所述无砂区重叠丝印两层耐酸油墨，两层耐酸油墨的厚度共8～20μm；喷砂：采用含4～16个喷头的喷砂机对玻璃的磨砂区喷砂，喷砂过程中玻璃随输送带向前推进，砂粒为棱角状氧化铝和/或碳化硅；酸洗和褪镀保护油墨。本发明中通过在喷砂前设置丝印保护油墨步骤以及对喷砂和酸洗步骤的具体操作方式和参数控制，使得本发明提供的部分面积磨砂的玻璃表面的台阶位段差＜20um，喷砂分界线的直线度＜30um。

说明书

技术领域

本发明属于触屏玻璃表面处理技术领域，具体涉及一种部分面积磨砂的玻璃表面的制备方法。

背景技术

电子产品触控屏幕的玻璃面板中有可能会使用部分面积的磨砂面，如图1所示的Appletv遥控器的触控屏玻璃表面包括磨砂区1和无砂区2，且磨砂区1和无砂区2的分界线3为直线。这样的玻璃表面中会因磨砂区1和无砂区2的平面高低不同而在分界线处形成一定高度的台阶位段差，且磨砂区1和无砂区2的分界线3的直线度有限。目前现有技术中一般均是先使用胶纸或贴膜覆盖保护无砂区，再使用如下1)～3)所示的三种方法之一得到部分面积磨砂的玻璃表面。其中，先使用胶纸或贴膜覆盖保护无砂区的方法例如可见专利申请CN201380036506.1说明书第[0093]段：任选地向工件的一侧或一部分上层压聚合物膜或类似的保护层，用于加工时的表面保护。

1)先将蒙砂液(含氟化物蒙砂粉和硫酸等化合物)搅拌熟化48小时，再用手动方式将蒙砂液喷淋到玻璃表面形成粗糙面。此方法消耗大量人力物力，且所得玻璃表面的直线度及台阶位段差无法控制，产品良率极低。

2)在所述磨砂区1丝印磨砂油墨。如此得到的玻璃表面的外观效果、光泽度及透过率均无法精准控制，磨砂油墨在玻璃表面的附着力差，且丝印磨砂油墨同样也产生大量人工成本。

3)专利申请CN201380036506.1提供一种制备具有纹理化玻璃表面的制品的方法，所述方法包括：喷砂处理一部分的非离子交换的玻璃工件的表面；酸蚀刻至少一部分的喷砂处理的玻璃工件的表面；和离子交换酸蚀刻的和喷砂处理的玻璃工件的表面。其中喷砂处理中的砂是SiC或氧化铝，其粒度是2-50微米；所述酸蚀刻中的酸包括HF与选自硫酸、盐酸、硝酸、磷酸或其组合的酸的混合物。采用该方法所得的玻璃表面具有优异的雾度、图像清晰度、表面粗糙度和均匀性。

上述最后一种方法中提供的方案能很好地解决玻璃表面磨砂区的雾度、图像清晰度、表面粗糙度和均匀性等问题，但对于存在台阶位段差和分界线的部分面积磨砂的玻璃表面来说，上述方案中并不能妥善地解决玻璃表面的台阶位段差和分界线的直线度问题。随着用户对部分面积磨砂的玻璃表面中的蒙砂效果及整体效果的要求越来越高，例如本领域需要一种砂面均匀无异色及凹凸不良，玻璃表面光泽度为2～10GU，粗糙度为300～1500nm，台阶位段差＜20um，喷砂线(即分界线)的直线度＜30um的部分面积磨砂的玻璃表面，则本领域还需要一种相应的制备方法以解决上述问题，尤其是台阶位段差和分界线的直线度问题。

发明内容

本发明提供一种部分面积磨砂的玻璃表面的制备方法，所述玻璃表面包括磨砂区和无砂区，磨砂区和无砂区的分界线为直线，所述制备方法包括如下步骤：

步骤A，丝印保护油墨：对所述无砂区重叠丝印两层耐酸油墨，两层耐酸油墨的厚度共8～20μm；

步骤B，喷砂：先用盖板将丝印有保护油墨的无砂区部分或全部盖住，采用含4～16个喷头的喷砂机对玻璃的磨砂区喷砂，喷砂过程中玻璃随输送带向前推进，喷砂液中包括砂粒和水且砂粒浓度为10～50wt％，砂粒为棱角状氧化铝和/或碳化硅，且砂粒的平均粒径为8～30μm；喷砂过程中，玻璃在输送带上运行的输送线速度为5～70cm/min，喷枪摇摆频率为5～80Hz，以及喷砂压力为2～8kg/cm²；

步骤C，酸洗：水洗除去喷砂过程中残留在玻璃表面的砂粒，再采用HF摩尔浓度为6～30％的混合酸水溶液对喷砂后的玻璃表面进行酸洗，所述混合酸中还包括硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或多种，酸洗后的玻璃表面再用水洗去酸；

步骤D，褪镀保护油墨：在褪镀液中去除丝印在玻璃表面的耐酸油墨，得到所述部分磨砂的玻璃表面。

本发明中通过在喷砂前设置丝印保护油墨步骤以及对喷砂和酸洗步骤的具体操作方式和参数控制，使得本发明提供的部分面积磨砂的玻璃表面的台阶位段差＜20um，喷砂分界线的直线度＜30um。该效果是现有技术中提供的方法无法达到的。

在一种具体的实施方式中，步骤A中丝印的两层保护油墨间的重叠精度控制在0.03μm内。

在一种具体的实施方式中，步骤B中输送线速度为10-50cm/min，喷枪摇摆频率为10-60Hz，以及喷砂压力为3-6kg/cm²。

在一种具体的实施方式中，所述磨砂区和无砂区的台阶位段差＜20um，且所述分界线的喷砂直线度＜30um。

在一种具体的实施方式中，步骤B中所述盖板为铝板，喷砂的喷头数目为6～8个。

在一种具体的实施方式中，步骤C中所述混合酸中包括氢氟酸和硫酸，且所述混合酸水溶液中硫酸的摩尔浓度为20～60％，优选20～40％。

在一种具体的实施方式中，步骤C中酸洗的温度为28±2℃，且玻璃片酸洗的时间为60～900s。

在一种具体的实施方式中，步骤C中酸洗后的水洗步骤包括先对酸洗后的玻璃片使用4～8槽常温水洗涤，且每槽常温水的洗涤时间为15～30s，再对玻璃片使用50±10℃的中温水洗涤，中温水洗涤时间为5～15s，最后在85±5℃下烘干所述玻璃片。

在一种具体的实施方式中，步骤C中所述混合酸水溶液中HF的摩尔浓度为10～20％。

有益效果：

1)本发明提供的方法可以得到一种磨砂区和无砂区的台阶位段差很小，且分界线的直线度很高的玻璃表面，其中台阶位段差＜20um且分界线的直线度＜30um，因而玻璃表面产品的外观及手触感俱佳。且砂面均匀无异色及凹凸不良，玻璃表面光泽度为2～10GU，一般在3～5GU，粗糙度为300～1500nm，一般在550～750nm。因此该方法的实用性较好，易于推广应用。

2)本发明提供的制备方法具备量产性，产品良率达98％以上，工艺简单。且该方法对人及环境的影响小，可靠性较高，节约生产成本。

附图说明

图1为部分面积磨砂的玻璃表面产品(Apple TV遥控器的触摸屏)的结构示意图，

图2为喷砂所用棱角状氧化铝的SEM图，

图3为喷砂和用水洗净后的玻璃磨砂区的SEM图，

图4为酸洗和用水洗净后的玻璃磨砂区的SEM图。

具体实施方式

下面通过结合附图和具体实施方式对本发明做出进一步的详细说明。

本发明中，采用Zygo7200光学测试仪测试玻璃磨砂区的粗糙度，采用BYK光泽度测试仪测试玻璃磨砂区的光泽度，采用1400D膜厚测试仪测试玻璃表面的台阶位段差，采用天准测试仪测试玻璃表面的分界线的直线度。在本发明中未做出特殊解释时，本发明所述机器、原料和其它试样均属于现有技术中可以商购获取的范畴，如喷砂机、耐酸油墨和棱形氧化铝和碳化硅以及褪镀液等。

本发明中，需要重叠丝印两层耐酸保护油墨，耐酸保护油墨层数少则保护效果差，无砂区的玻璃二氧化硅可能会在喷砂机的冲击和酸液浸蚀后其结构受到破坏。耐酸保护油墨层数越多则将导致油墨层的整体重叠精度低，因而难以确保玻璃表面产品符合台阶位段差和分界线直线度的高要求。

本发明的喷砂过程为玻璃随输送带运动的连续作业，因而喷砂均只进行一遍即可，简单方便。在一种具体的实施方式中，所述喷砂液由砂粒和水组成。在一种具体的实施方式中，输送喷砂液的砂泵频率为10～30Hz。

本发明中，所述棱角状氧化铝和/或碳化硅是相对圆形颗粒状氧化铝和/或碳化硅而言的，后者应用在本发明的喷砂过程中将得不到理想的喷砂效果。本发明中使用的棱角状氧化铝和/或碳化硅砂粒，其原料便宜易于获取，且喷砂效果好。也可以使用金刚砂代替氧化铝和/或碳化硅，但金刚砂价格昂贵，不适宜大规模工业应用。

本发明中，所述含氧化铝或碳化硅砂粒的喷砂液通过喷砂机喷出，其中利用压缩空气带动喷砂液运动，动力泵将喷砂液搅拌均匀，通过输气管进入喷枪，并经喷嘴喷出，在喷砂机下完成喷砂过程。

本发明的喷砂过程中，通过带棱角的氧化铝和/或碳化硅砂粒对玻璃的击打在玻璃表面上形成凹凸不平的粗糙面。本发明的酸洗过程中，通过氟化氢中氟离子与玻璃中二氧化硅分子产生腐蚀反应，提高喷砂区的光泽度及透过率，使喷砂区用手触摸时其滑感极佳。

本发明中，酸洗前先将喷砂后玻璃表面残留的氧化铝和/或碳化硅砂粒清洗掉，该清洗过程例如在清洗机中结合使用洗剂(表面活性剂)完成，清洗后将玻璃烘干再进行酸洗。酸洗的主要目的是使得喷砂后浸泡在氟化氢液中的玻璃表面的光泽度及透过率提高，砂面产生滑感。

本发明的酸洗溶液中还可以包含各种性能促进添加剂，例如表面活性剂、助溶剂、稀释剂、润滑剂、胶凝剂、电荷控制剂和类似的添加剂，或其组合。

在一种具体的实施方式中，在酸洗和褪镀步骤之间还包括CNC加工步骤，使用CNC将所述玻璃的外形和孔洞加工出来。以及在褪镀保护油墨后对玻璃进行粒子交换，得到钢化玻璃；和在钢化玻璃上丝印外观油墨，得到出厂玻璃屏。

实施例1

本发明提供一种Apple TV遥控器玻璃表面的制备方法，如图1所示，所述玻璃表面包括磨砂区1和无砂区2，磨砂区1和无砂区2的分界线3为直线，所述制备方法包括如下步骤：

丝印保护油墨：对所述无砂区2重叠丝印两层耐酸油墨，两层耐酸油墨的厚度共8～20μm；

喷砂：先用铝盖板将丝印有保护油墨的无砂区2部分或全部盖住，采用含6～8个喷头的喷砂机对玻璃的磨砂区1喷砂，喷砂过程中玻璃随输送带向前推进，喷砂液中包括砂粒和水且砂粒浓度为15～30wt％，砂粒为棱角状氧化铝；喷砂过程中，玻璃在输送带上运行的输送线速度为20～40cm/min，喷枪摇摆频率为20～50Hz，以及喷砂压力为3～6kg/cm²；本发明中使用600#～2000#的棱状氧化铝为砂粒，其SEM图如图2所示，氧化铝的中径和频径均为8～20um，且具体粒度分布为：D10为4～20um，D50为10～30um，D90为20～60um。氧化铝与水按质量比1：6混合得到喷砂液。喷砂过程中，喷砂机台的参数设置为：砂泵频率20Hz，输送线速度10-50cm/min，喷枪摇摆频率10-60Hz，以及喷砂压力为2-6kg/cm²。

酸洗：水洗除去喷砂过程中残留在玻璃表面的氧化铝砂粒，再采用HF摩尔浓度为15％的混合酸水溶液对喷砂后的玻璃表面进行酸洗，所述混合酸中还包括硫酸，酸洗后的玻璃表面再用水洗去酸；表1中给出了酸洗机台(包含酸洗后的水洗)参数设置情况。

表1

在一种具体的实例中，因2～7号槽均是用常温清水清洗玻璃片，因而为节约洗涤用水可使得每槽间的水循环使用，即一定程度(时间)后将后槽的水换到前槽(如3号到2号，4号到3号)中使用。8号槽中用中温水洗涤玻璃片可视为对玻璃片烘干的预热过程。

CNC加工：酸洗和水洗后的玻璃片采用CNC加工外形和孔洞；

褪镀保护油墨：在褪镀液中去除丝印在玻璃表面的耐酸油墨，得到所述部分磨砂的玻璃表面；在褪镀保护油墨后进行钢化和丝印外观油墨得到出厂玻璃表面产品。

图3中示出了喷砂后的玻璃表面的磨砂区的SEM情况。通过检测可知，玻璃表面磨砂区的粗糙度为200～900nm(大部分玻璃片磨砂区的粗糙度集中在400～600nm)，光泽度为1.0～1.5GU，台阶位段差＜10um，符合上述参数条件的玻璃片进入酸洗工序。图4中示出了酸洗、水洗和褪镀后的玻璃表面的磨砂区的SEM情况。通过检测可知，玻璃表面磨砂区的粗糙度为300～1500nm(大部分玻璃片磨砂区的粗糙度集中在550～750nm)，光泽度为2.0～10GU(大部分玻璃片光泽度为3～5GU)，台阶位段差＜20um(大部分台阶位段差在15um以内)，直线度＜30um，符合上述参数条件的玻璃片即为部分面积磨砂的玻璃表面合格产品。

通过以上参数管控，可使产品达到上述品质标准且正常批量作业，使用该方法生产的玻璃表面的产品良率达98％以上。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。