一种激光无损制备防眩玻璃的装置及方法

本发明属于玻璃制造领域，更具体地，涉及一种激光无损制备防眩玻璃的装置及方法。

背景技术：

1、防眩玻璃的制备工艺经过不断的改进和发展，产生了基于机械、化学和激光的制造方法。机械方式加工的方法主要分为喷砂法、磨砂法，而化学加工的方法种类主要有化学刻蚀法、化学喷涂法和玻璃表面镀膜的方法。目前主流的加工工艺是化学刻蚀法和化学喷涂法，而这两种工艺都需要用到含氢氟酸的刻蚀液。氢氟酸及其反应完的含氟化学废液对环境的危害巨大，即使是沉降处理后的废液中的氟离子也容易在自然环境下被还原出来并渗入土壤中。近几年，相比于化学方法更加环保的基于激光加工技术的防眩光玻璃制造工艺逐渐发展起来。

2、cn110449745a公开了一种防眩玻璃的激光刻蚀方法，其将加工成型的平板玻璃送入轨道高温炉，升温至玻璃转变温度之下一个特定温度区域进行激光雕刻，雕刻结束后再将平板玻璃送入高温炉内，冷却到室温，完成防眩玻璃的制造。但是该技术方案使用激光扫描方法在玻璃表面制备出周期性的结构，会导致玻璃表面光栅化，进而造成显示效果差的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种激光无损制备防眩玻璃的装置及方法，旨在解决现有的防眩玻璃激光制备工艺会导致玻璃表面光栅化的问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种激光无损制备防眩玻璃的装置，该装置包括超快激光雾化单元、高温钝化单元和换样单元，其中：

3、所述超快激光雾化单元用于利用超快激光对待处理玻璃进行激光扫描刻蚀处理以在其表面形成具有随机性的微纳结构，进而获得雾化玻璃；

4、所述高温钝化单元用于对所述雾化玻璃的表面进行加热使其微纳结构重熔以调整光泽度、雾度和透过率，进而制得防眩玻璃；

5、所述换样单元用于对所述雾化玻璃和防眩玻璃进行运输以对激光雾化单元和高温钝化单元进行换样。

6、作为进一步优选地，所述超快激光雾化单元包括样品台模块以及设置在所述样品台模块上方，沿光线传播方向依次设置的超快激光器、扩束准直镜、第一导光镜、第二导光镜和扫描聚焦模块，其中：所述样品台模块用于放置待处理玻璃；所述超快激光器用于发射超快激光并送入扩束准直镜进行扩束准直，扩束准直后的超快激光依次经过第一导光镜和第二导光镜的反射后入射到扫描聚焦模块中，以在所述扫描聚焦模块的控制下对待处理玻璃进行激光扫描刻蚀处理。

7、作为进一步优选地，所述扫描聚焦模块包括扫描振镜、扫描场镜、z轴移动机构、激光位移传感器和工业相机，其中所述扫描振镜和扫描场镜相互配合以对超快激光进行扫描聚集；所述z轴移动机构与扫描振镜和扫描场镜连接，用于带动其沿z轴方向移动；所述激光位移传感器和工业相机固定在z轴移动机构的下方，所述激光位移传感器用于测量z轴移动机构的位移，所述工业相机用于实时监测待处理玻璃的表面状态。

8、作为进一步优选地，所述样品台模块包括夹具和xy轴移动机构，所述夹具设置在xy轴移动机构的上方，用于夹持固定待处理玻璃，所述xy轴移动机构用于带动待处理玻璃沿x、y轴移动。

9、作为进一步优选地，所述超快激光雾化单元还包括等离子体凝集物引导机构，所述等离子体凝集物引导机构设置在样品台模块的上方，用于除去激光扫描刻蚀处理产生的废弃物。

10、作为进一步优选地，所述高温钝化单元包括加热机构、恒温底座和循环冷却机构，其中所述加热机构用于对所述雾化玻璃的表面进行加热使其表面微纳结构重熔；所述恒温底座用于维持雾化玻璃基底的温度；所述循环冷却机构用于维持加热机构和恒温底座的温度恒定。

11、作为进一步优选地，所述换样单元包括转移机构，所述转移机构设置超快激光雾化单元和高温钝化单元之间，用于对所述雾化玻璃和防眩玻璃进行抓取和转移，以此进行换样。

12、按照本发明的另一方面，提供了一种激光无损制备防眩玻璃的方法，该方法具体为：

13、s1利用超快激光对待处理玻璃进行激光扫描刻蚀处理以在其表面形成具有随机性的微纳结构，进而获得雾化玻璃；

14、s2然后对所述雾化玻璃进行加热使其表面微纳结构重熔以调整光泽度、雾度和透过率，进而制得防眩玻璃。

15、作为进一步优选地，步骤s1中，在待处理玻璃上预置损伤区域，然后再利用超快激光对该待处理玻璃进行激光扫描刻蚀处理。

16、作为进一步优选地，步骤s2中，保证所述雾化玻璃的基底温度为400℃～650℃，并将该雾化玻璃的表面加热至800℃～2000℃。

17、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

18、1.本发明利用超快激光对待处理玻璃进行激光扫描刻蚀加工处理，能够使待处理玻璃的表面先雾化再沉积，形成一层待钝化的微纳结构以获得雾化玻璃，并且该微纳结构具有随机性，能够避免玻璃表面光栅化进而影响显示效果，然后再利用高温钝化单元对雾化玻璃进行表面热处理，使得微纳结构重熔钝化形成微透镜结构，从而在超快激光雾化单元和高温钝化单元的共同作用下在待处理玻璃表面形成随机纹理的防眩光结构，进而减小其对入射光的反射率，起到防眩光的作用，与传统化学方法相比清洁环保，并且耐磨性和防划伤性良好，表面防眩光层不会脱落变色，同时依靠超快激光的优良特性，可以直接对任意厚度的玻璃进行加工，避免了对玻璃基材的损伤，实现了激光无损制备防眩玻璃；

19、2.同时，本发明通过对超快激光雾化单元的结构进行优化，利用振镜和场镜共同作用实现超快激光的扫描聚集，并利用z轴移动机构和xy轴移动机构实现对玻璃表面加工的精确控制，从而有效提高防眩玻璃的制造精度；

20、3.本发明还提供了激光无损制备防眩玻璃的方法，其中为了解决超快激光的光谱范围都在玻璃的高透过率区，难以作用在玻璃表面的问题，提出先在待处理玻璃上预置损伤区域，再进行激光扫描刻蚀处理，同时还对热处理温度进行优化，以此实现光泽度、雾度和透过率的调节。

技术特征：

1.一种激光无损制备防眩玻璃的装置，其特征在于，该装置包括超快激光雾化单元(a)、高温钝化单元(c)和换样单元(b)，其中：

2.如权利要求1所述的激光无损制备防眩玻璃的装置，其特征在于，所述超快激光雾化单元(a)包括样品台模块以及设置在所述样品台模块上方，沿光线传播方向依次设置的超快激光器(1)、扩束准直镜(2)、第一导光镜(3)、第二导光镜(4)和扫描聚焦模块，其中：所述样品台模块用于放置待处理玻璃(8)；所述超快激光器(1)用于发射超快激光并送入扩束准直镜(2)进行扩束准直，扩束准直后的超快激光依次经过第一导光镜(3)和第二导光镜(4)的反射后入射到扫描聚焦模块中，以在所述扫描聚焦模块的控制下对待处理玻璃(8)进行激光扫描刻蚀处理。

3.如权利要求2所述的激光无损制备防眩玻璃的装置，其特征在于，所述扫描聚焦模块包括扫描振镜(5)、扫描场镜(6)、z轴移动机构(11)、激光位移传感器(13)和工业相机(12)，其中所述扫描振镜(5)和扫描场镜(6)相互配合以对超快激光进行扫描聚集；所述z轴移动机构(11)与扫描振镜(5)和扫描场镜(6)连接，用于带动其沿z轴方向移动；所述激光位移传感器(13)和工业相机(12)固定在z轴移动机构(11)的下方，所述激光位移传感器(13)用于测量z轴移动机构(11)的位移，所述工业相机(12)用于实时监测待处理玻璃(8)的表面状态。

4.如权利要求2所述的激光无损制备防眩玻璃的装置，其特征在于，所述样品台模块包括夹具(9)和xy轴移动机构(10)，所述夹具(9)设置在xy轴移动机构(10)的上方，用于夹持固定待处理玻璃(8)，所述xy轴移动机构(10)用于带动待处理玻璃(8)沿x、y轴移动。

5.如权利要求2～4任一项所述的激光无损制备防眩玻璃的装置，其特征在于，所述超快激光雾化单元(a)还包括等离子体凝集物引导机构(7)，所述等离子体凝集物引导机构(7)设置在样品台模块的上方，用于除去激光扫描刻蚀处理产生的废弃物。

6.如权利要求1所述的激光无损制备防眩玻璃的装置，其特征在于，所述高温钝化单元(c)包括加热机构(16)、恒温底座(15)和循环冷却机构(17)，其中所述加热机构(16)用于对所述雾化玻璃的表面进行加热使其表面微纳结构重熔；所述恒温底座(15)用于维持雾化玻璃基底的温度；所述循环冷却机构(17)用于维持加热机构(16)和恒温底座(15)的温度恒定。

7.如权利要求1所述的激光无损制备防眩玻璃的装置，其特征在于所述换样单元(b)包括转移机构(14)，所述转移机构(14)设置超快激光雾化单元(a)和高温钝化单元(c)之间，用于对所述雾化玻璃和防眩玻璃进行抓取和转移，以此进行换样。

8.一种激光无损制备防眩玻璃的方法，其特征在于，该方法具体为：

9.如权利要求8所述的激光无损制备防眩玻璃的方法，其特征在于，步骤s1中，在待处理玻璃上预置损伤区域，然后再利用超快激光对该待处理玻璃进行激光扫描刻蚀处理。

10.如权利要求8或9所述的激光无损制备防眩玻璃的方法，其特征在于，步骤s2中，保证所述雾化玻璃的基底温度为400℃～650℃，并将该雾化玻璃的表面加热至800℃～2000℃。

技术总结
本发明提供了一种激光无损制备防眩玻璃的装置及方法，属于玻璃制造领域，该装置包括超快激光雾化单元、高温钝化单元和换样单元，其中：超快激光雾化单元用于利用超快激光对待处理玻璃进行激光扫描刻蚀处理以在其表面形成具有随机性的微纳结构，进而获得雾化玻璃；高温钝化单元用于对雾化玻璃的表面进行加热使其微纳结构重熔以调整光泽度、雾度和透过率，进而制得防眩玻璃；换样单元用于对雾化玻璃和防眩玻璃进行运输以对激光雾化单元和高温钝化单元进行换样。本发明能够在待处理玻璃表面形成随机纹理的防眩光结构，进而减小其对入射光的反射率，起到防眩光的作用，并且耐磨性和防划伤性良好，可以直接对任意厚度的玻璃进行加工。

技术研发人员：邓磊敏,陈乔丹,畅恂达,杨少睿,徐新科,吴思,苏晓慧,马浩然,王全基,刘翌,丁雨航,唐爱国,郝振宇,陆王荣,吴鑫倩
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15