一种玻璃连续式化学强化系统、工艺及强化玻璃的制作方法

本发明涉及玻璃制造，具体而言，涉及一种玻璃连续式化学强化系统、工艺及强化玻璃。

背景技术：

1、近年来，手机屏幕愈来愈大，这对手机抗整机跌落能力要求越来越高，传统的一次化学强化玻璃已经无法满足当前需求，二次强化屏幕保护玻璃应运而生。

2、屏幕保护玻璃冲击破裂行为符合格里菲斯(griffith)裂纹扩张理论，为了改善抗摔性能，必须构筑裂纹阻挡层。化学强化玻璃可提高抗冲击能(e)，e＝∫(cs2·dol)，其中：cs为表面压应力值(mpa)，dol为应力层深度(μm)，通过提高cs和dol来改善玻璃的抗摔性能。二次化学强化可以构筑更大的cs和更深的dol，第一步是强化液中的na+与玻璃中的li+进行离子交换，形成较高的压应力层(dol)，第二步是钢化液中的k+与玻璃中的na+进行离子交换，形成较高的表面压缩应力(cs)，从而具备更好的抗跌落性能。

3、二次强化屏幕保护玻璃实现高强抗跌落能力的前提是完成高效、高质化学强化，而化学强化工艺技术及装置是实现高效、高质量化学强化的基础。目前第二步离子交换玻璃化学强化多采用间隙式强化炉，其化学强化工序繁多高达16个工序，按先后顺序包括：玻璃原片插架、预热、第一步离子交换、滴盐、冷却、转移泡水、倒架、清洗、再次插架、预热、第二步离子交换、滴盐、冷却、转移泡水、倒架、清洗。如公开号为cn111087178a的中国专利公开了一种锂铝硅玻璃化学强化的方法，其包括以下步骤：1)将锂铝硅玻璃进行第一次预热，然后进行第一次强化；2)第一次强化处理后的玻璃进行散热，然后采用纯水进行清洗；3)对步骤2)得到的玻璃进行第二次预热，再进行第二次强化；4)二次强化后的产品进行散热，最后用纯水进行清洗得到强化处理完毕的锂铝硅玻璃。然而此类化学强化方法为间歇式的化学强化方式，在强化过程中容易产生以下问题：(1)工序繁多，生产效率低，无法连续生产；(2)在完成第一次强化后需要从强化炉中取出玻璃降温、转架清洗、再转架、升温进行第二次化学强化，然而多次转架、清洗的过程中容易对玻璃表面造成擦划伤，从而影响玻璃的强度。

技术实现思路

1、本发明为了解决传统的间歇式化学强化方式及装置工序繁多，强化效率低，无法连续生产；且在强化过程中完成第一步离子交换后需要降温、转架清洗、再转架、升温进行第二次化学强化，多次转架过程中会对玻璃造成擦划伤，从而影响玻璃的强度。

2、本发明提供了一种玻璃连续式化学强化系统及工艺，可用于二次强化屏幕保护玻璃的化学强化，大大缩减了化学强化工序及玻璃品质，使得强化玻璃的硬度、抗裂性、耐碱性能和抗冲击能力得到大大提高。

3、本发明的实施例通过以下技术方案实现：

4、一种玻璃连续式化学强化系统，包括传输装置、进料系统、预处理系统、离子交换系统及出料系统；按照进料方向，所述预处理系统包括设置于进料系统后端的预热系统，以及设置于出料系统前端的缓冷系统；所述离子交换系统至少包括一次强化系统及二次强化系统；按照进料方向，所述进料系统、预热系统、一次强化系统、二次强化系统及缓冷系统及出料系统依次串联形成强化通道；且所述传输装置由进料系统方向出料系统方向贯穿整个强化通道。

5、一种采用上述强化系统进行的玻璃连续式化学强化工艺，包括以下步骤：

6、s1.预热：多个玻璃由传输装置依次传输进入预热系统中进行加热预处理，加热温度为0-400℃；

7、s2.一次强化：经升温预处理后的玻璃由传输装置送至一次强化系统内与离子交换液充分混合浸润进行一次强化，同时继续加热至380-500℃，强化时间为1-3h，第一离子交换液包括硝酸钠和硝酸钾，其中，硝酸钠的质量百分比为40％-55％；

8、s3.二次强化：经一次强化后的玻璃直接由传输装置送至二次强化系统内与离子交换液充分混合浸润进行二次强化，同时继续加热至380-500℃，并保持与一次强化温度基本一致，强化时间为1-3h，第二离子交换液包括硝酸钠和硝酸钾，其中，硝酸钾的质量百分比为90％-98％；

9、s4.缓冷：经二次强化后的玻璃直接由传输装置送至缓冷系统，使玻璃温度降至室温，最后由传输装置运输至出料系统出料。

10、一种强化玻璃，是利用上述的强化工艺制备得到的。

11、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

12、1、本发明强化工艺可连续性、不间歇的进行强化处理操作，而无需采用传统的间歇式化学强化方式；化学强化工序大大缩减，减少转架次数，有效降低擦划伤比例，强化时间可由传统的8小时左右缩减为最高5小时，效率可提高60％以上。

13、2、本发明强化工艺得到的强化玻璃的硬度、抗裂性、耐碱性能和抗冲击能力得到大大提高。

技术特征：

1.一种玻璃连续式化学强化系统，其特征在于，包括传输装置、进料系统、预处理系统、离子交换系统及出料系统；

2.根据权利要求1所述的玻璃连续式化学强化系统，其特征在于，所述离子交换系统还包括设置于一次强化系统后端的离子液收集装置。

3.根据权利要求1所述的玻璃连续式化学强化系统，其特征在于，所述进料系统、预热系统、一次强化系统、二次强化系统及缓冷系统及出料系统之间均设置有耐热隔板。

4.一种采用权利要求1-3任一项所述的强化系统进行的玻璃连续式化学强化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的玻璃连续式化学强化工艺，其特征在于，所述第一离子交换液还包括：无水磷酸三钠；其中，硝酸钠的质量百分比为40％-55％，硝酸钾的质量百分比为40％-55％，无水磷酸三钠的质量百分比为1％-5％。

6.根据权利要求5所述的玻璃连续式化学强化工艺，其特征在于，所述第一离子交换液包括：硝酸钠、硝酸钾、无水磷酸三钠；其中，硝酸钠的质量百分比为44％，硝酸钾的质量百分比为43％，无水磷酸三钠的质量百分比为3％。

7.根据权利要求4所述的玻璃连续式化学强化工艺，其特征在于，所述第二离子交换液还包括无水磷酸三钠；其中，硝酸钠的质量百分比为0％-5％，硝酸钾的质量百分比为90％-98％，无水磷酸三钠的质量百分比为1％-5％。

8.根据权利要求4所述的玻璃连续式化学强化工艺，其特征在于，所述一次强化及二次强化内均设置有加热单元。

9.根据权利要求4所述的玻璃连续式化学强化工艺，其特征在于，所述一次强化后玻璃表面的离子交换液落至后端的离子液收集装置内。

10.一种强化玻璃，其特征在于，所述强化玻璃是利用权利要求4-9任一项所述的强化工艺制备的。

技术总结
本发明提供了一种玻璃连续式化学强化工艺，包括以下步骤：S1.预热：多个玻璃由传输装置依次传输进入预热系统中进行加热预处理；S2.一次强化：经升温预处理后的玻璃由传输装置送至一次强化系统内与第一离子交换液充分混合浸润进行一次强化，第一离子交换液包括硝酸钠和硝酸钾；S3.二次强化：经一次强化后的玻璃直接由传输装置送至二次强化系统内与第二离子交换液充分混合浸润进行二次强化，第二离子交换液包括硝酸钠和硝酸钾；S4.缓冷：经二次强化后的玻璃直接送至缓冷系统，最后由出料系统出料；本发明强化工艺大大缩减了化学强化工序，同时提升了玻璃品质，使得强化玻璃的硬度、抗裂性、耐碱性能和抗冲击能力得到大大提高。

技术研发人员：李光华,何华超,田英良,张俊,董俊威
受保护的技术使用者：四川虹科创新科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6