TWI535673B - 曲面玻璃成型方法及其採用之模具 - Google Patents

Description

曲面玻璃成型方法及其採用之模具

本發明涉及一種玻璃成型方法，尤其涉及一種曲面玻璃之成型方法及其採用之模具。

近年來，為使電子裝置之顯示面板更加時尚，業界已嘗試將曲面玻璃應用於顯示面板。曲面玻璃之成型方法一般採用重力彎曲法，即將玻璃板坯料加熱到其玻璃態轉化溫度或高於其玻璃態轉化溫度，然後將該加熱之玻璃板坯料輸送至成型爐之成型模具上，成型模具設有內凹成型面，玻璃板坯料依靠自身之重力使其下垂彎曲至內凹成型面，從而成型曲面玻璃。然而，由於重力彎曲法是利用玻璃自身之重力下垂彎曲，故曲面玻璃之輪廓度誤差較大。為降低輪廓度誤差，可將玻璃板坯料加熱到玻璃態轉化溫度後，利用模具上下擠壓成預定形狀。採用模具擠壓成型方法，由於成型時，模具需與玻璃板坯料之上下二表面接觸，導致成型後曲面玻璃之內凹曲面及外凸曲面粗糙度較大，表面缺陷較多。

鑒於上述情況，有必要提供一種表面品質較佳玻璃之成型方法。還有必要提供一種上述成型方法所採用之模具。

一種用於成型曲面玻璃之模具，其包括下模、上模及設置於上模 與下模之間之模仁，該下模開設有收容該模仁之收容空間，該上模裝設在下模上，該模仁開設有模穴，該下模包括一支撐該模仁之底面，該下模之底面上開設有至少一與該收容空間相連通之導流槽，該至少一導流槽之底面開設有至少一排氣口，該模仁還開設有與該模穴及該至少一導流槽連通之複數微通孔，該複數微通孔之延伸方向縱橫交錯，且呈矩陣排列。

一種曲面玻璃成型方法，其包括以下步驟：提供一套上述模具及一氣氛爐體，將該模具設置於該氣氛爐體內；提供一種玻璃板坯料，並將該玻璃板坯料放置在該上模上；藉由該氣氛爐體加熱該玻璃板坯料使該玻璃板坯料之溫度接近該玻璃板坯料之玻璃轉換溫度；藉由該下模之排氣口對該收容空間抽氣，使該玻璃板坯料在壓力作用下朝向該模仁彎曲變形，並緊貼該模仁之模穴底面；冷卻並脫模得到曲面玻璃。

採用上述模具成型曲面玻璃之過程中，由於將玻璃板坯料放置在上模遠離下模之一側上，避免與模具有較多之接觸，且成型曲面玻璃之過程中，曲面之外凸面在成型時與模穴底面接觸，成型後之曲面玻璃之內凹面粗糙度較小，表面品質較佳。由於下模之底面上開設有與微通孔及排氣口相連通之導流槽，使得在成型玻璃板過程中，從排氣口抽氣時，排氣較為均勻，避免玻璃板坯料在成型過程中變形。另，由於模仁上形成有複數微通孔，使玻璃板坯料受壓力彎曲變形過程中，玻璃板坯料之表面不會留下吸氣孔痕跡，提高成型之曲面玻璃表面品質。

100‧‧‧模具

200‧‧‧玻璃板坯料

300‧‧‧曲面玻璃

10‧‧‧下模

11‧‧‧安裝面

111‧‧‧收容空間

113、117‧‧‧底面

115‧‧‧導流槽

119‧‧‧排氣口

13‧‧‧對位孔

30‧‧‧上模

31‧‧‧裝配面

33‧‧‧收容槽

331‧‧‧支撐面

335‧‧‧開口

35‧‧‧定位柱

50‧‧‧模仁

51‧‧‧第一表面

53‧‧‧第二表面

55‧‧‧微通孔

57‧‧‧模穴

圖1係本發明實施方式中之模具之立體分解示意圖。

圖2係圖1所示之模具之立體示意圖。

圖3係採用圖1所示之模具成型曲面玻璃成型方法之流程示意圖。

圖4係圖1所示之模具在成型曲面玻璃時之第一使用狀態剖視圖。

圖5係圖1所示之模具在成型曲面玻璃時之第二使用狀態剖視圖。

圖6係圖1所示之模具在成型曲面玻璃時之第三使用狀態剖視圖。

圖7係圖1所示之模具之模仁之成型方法流程示意圖。

請參閱圖1及圖2，本發明實施方式之曲面玻璃成型方法中，使用模具100將玻璃板坯料200(如圖4)成型為曲面玻璃300(如圖6)。模具100包括下模10、與下模10相對之上模30及設置於下模10與上模30之間之模仁50。

下模10大致為長方體，其包括靠近模仁50之安裝面11。安裝面11上向內凹陷形成有與模仁50相適配之收容空間111，以收容模仁50。下模10包括一用於支撐模仁50之底面113，底面113上凹陷形成有複數間隔分佈之導流槽115，每一導流槽115之底面117上貫通開設有排氣口119。排氣口119與收容空間111相連通。在本實施方式中，導流槽115為五，且均勻開設在收容空間111之底面113上。下模10之安裝面11之四角處還開設有對位孔13，對位孔13用於與上模30配合以定位上模30。

上模30大致為矩形板狀，其包括遠離下模10之裝配面31。裝配面31大致居中位置開設有收容槽33，用於收容玻璃板坯料200，收容槽33之底面形成一支撐面331，用於支撐玻璃板坯料200。支撐 面331上開設有開口335，開口335大致為矩形開口，且拐角為圓弧過渡。上模30遠離裝配面31之一側上對應下模10之定位孔13凸伸形成有定位柱35，定位柱35插設於定位孔13中以將上模30定位於下模10上。可理解，上模30之收容槽33可省略，開口335則直接開設在裝配面31上，玻璃板坯料200直接放置在裝配面31上並覆蓋開口335。在本實施方式中，支撐面331為與裝配面31平行之平面。可理解，支撐面331亦可為朝向開口335傾斜之平面或弧形面。

模仁50大致為長方體，其由B、N之品質含量大於70%之氮化硼陶瓷或氮化硼為主要基材之複合陶瓷製成。在本實施方式中，模仁50由Si-B-N陶瓷纖維製成。模仁50裝設於下模10收容空間111中，其包括相對之第一表面51及第二表面53，第一表面51朝向上模30，第二表面53朝向下模10。模仁50上貫通第一表面51及第二表面53開設有複數微通孔55，從而將上模30之開口335與下模10之導流槽115連通。每一微通孔55之直徑小於1mm，在本實施方式中，微通孔55之直徑為0.3mm。模仁50之第一表面51上對應上模30之開口335凹陷開設有模穴57，模穴57之輪廓與需成型之曲面玻璃300之輪廓相同。在本實施方式中，模穴57之底面為弧形底面，且複數微通孔55之延伸方向縱橫交錯，且在第一表面51上呈矩陣排列。在本實施方式中，模仁50之形狀與下模10之收容空間111相匹配，以使得上模30定位在下模10上後，上模30與模仁50之第一表面51貼合。可理解，模仁50可僅在對應模穴57處開設有微通孔55。可理解，微通孔55之大小可為其他，例如微通孔55之直徑為0.5mm。

當下模10、上模30及模仁50組裝在一起時，模仁50裝設在下模10之收容空間111之底面113上，並位於導流槽115遠離排氣口119之一側。上模30遠離裝配面31之一側與下模10之安裝面11及模仁50之第一表面51貼合，且定位柱35插設在定位孔13中。此時，開口335與模穴57相對應，模仁50之微通孔55將上模30之開口335與下模10之導流槽115連通。

請參閱圖3，一種曲面玻璃成型方法，其採用模具100將玻璃板坯料200成型為曲面玻璃300，包括以下步驟：

步驟S101，提供一套模具100及一氣氛爐體，模具100包括下模10、與下模10相對之上模30及設置於下模10與上模30之間之模仁50，模仁50對應模穴57處開設有複數微通孔55。氣氛爐體中之溫度可調節，以成型曲面玻璃。

步驟S102，請同時參閱圖4，提供一種玻璃板坯料200，並將玻璃板坯料200放置在上模30之支撐面331上，玻璃板坯料200封蓋上模30之開口335，此時模具100為第一使用狀態。

步驟S103，將氣氛爐體抽真空以排除空氣，然後再通入保護性氣體，在本實施方式中，通入之保護氣體為氮氣。

步驟S104，加熱玻璃板坯料200使玻璃板坯料200之溫度接近該玻璃材質之玻璃轉換溫度，在本實施方式中，玻璃板坯料200之溫度與玻璃轉換溫度之溫差小於或等於50℃。

步驟S105，請同時參閱圖5，從下模10之排氣口119對收容空間111抽氣，由於上模30之開口335與導流槽115藉由模仁50上之微通孔55連通，故加熱玻璃板坯料200靠近下模10之一側形成負壓 區，而玻璃板坯料200遠離下模10一側形成正壓區，玻璃板坯料200在壓力作用下朝向模仁50彎曲變形，並緊貼模仁50之模穴57弧形底面，此時模具100為第二使用狀態。由於導流槽115為複數，且均勻分佈在收容空間111之底面113上，故從排氣口119抽氣時，模穴57中之氣體能夠藉由微通孔55及複數導流槽115均勻地抽出，使得玻璃板坯料200受力均勻，緊密貼合模穴57之底面。進一步地，由於微通孔縱橫交錯排列，增大了形成負壓之速率。

步驟S106，請同時參閱圖6，待彎曲後之玻璃板坯料200冷卻後，從排氣口119通入氣體輔助脫模，此時模具100為第三使用狀態，將模具100從氣氛爐體中取出，得到曲面玻璃300。

請同時參閱圖7，模具100之模仁50之製備方法包括如下步驟：

S201，將複合陶瓷粉末作為原料粉體，將原料粉體壓平。在本實施方式中，原料粉體為B、N含量大於70%之氮化硼陶瓷或氮化硼粉末。

S202，將原料粉體上鋪設一層有機物製成之絲網。在本實施方式中，鋪設之絲網之每根絲之直徑大致為0.3mm。

S203，在有機物製成之絲網上鋪設一層原料分體並壓平。

S204，重複步驟S202及S203至原料粉體到達預設厚度。

S205，提供一氣氛爐體，將原料粉體放入氣氛爐體中進行燒結，以形成陶瓷塊體。

S206，將陶瓷塊體在空氣氣氛或氧氣氣氛中進行煆燒使陶瓷塊體中之有機物完全氧化，從而使陶瓷塊體形成微通孔。在本實施方 式中，煆燒溫度約為700℃，形成之微通孔之直徑大致為0.3mm。由於微通孔由有機物製成之絲網在煆燒時，故形成之微通孔為縱橫交錯排列。

S207，對陶瓷塊體進行外型修整，並加工出與曲面玻璃300之輪廓相匹配之模穴57，形成模仁50。

可理解，步驟S202中亦可採用其他尺寸之絲網，例如採用每根絲之直徑為0.5mm之絲網，對應地，步驟S206中得到之微通孔之直徑為0.5mm。

採用本發明實施方式之模具100成型曲面玻璃300之過程中，由於將玻璃板坯料200放置在上模30之支撐面331上，避免與模具100有較多之接觸，且成型曲面玻璃300之曲面過程中，曲面之外凸面在成型時與模穴底面接觸，成型之曲面玻璃300之內凹面粗糙度較小，表面品質較佳。由於模仁50上形成有複數微通孔55，使得在玻璃板坯料200之形變過程中，玻璃板坯料200之表面不會留下吸氣孔痕跡，提高成型之曲面玻璃300表面品質。模具100在使用過程中，在放置玻璃板坯料200或取出曲面玻璃300時，無需開模及合模，使用較方便。由於下模50之底面113上開設有與微通孔55及排氣口119相連通之導流槽115，且模仁50中之微通孔55之延伸方向縱橫交錯，使得在成型玻璃板過程中，從排氣口119抽氣時，排氣較為均勻，避免玻璃板坯料200在彎曲過程中變形。另，藉由煆燒使得有機絲網氧化形成微通孔，能夠較簡單地在模仁上形成尺寸較小之微通孔。

可理解，下模10之導流槽115之數量可為一或複數，每一導流槽115上之排氣口119可為複數。可理解，導流槽115之數量越複數 ，分佈越均勻，每一導流槽115上開設之排氣口119越複數，排氣口119之排布越均勻，成型後之曲面玻璃300之輪廓度越高。

可理解，排氣口119可開設在下模10之其他部位，僅需保證排氣口119與微通孔55連通即可。

可理解，成型曲面玻璃300過程中，玻璃板坯料200可直接放置在模仁50之第一表面51上，並封蓋模穴57。

可理解，在曲面玻璃300之輪廓度要求一般時，導流槽115可省略，而將複數排氣口119直接開設在收容空間111之底面113上。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。

100‧‧‧模具

10‧‧‧下模

11‧‧‧安裝面

111‧‧‧收容空間

113、117‧‧‧底面

115‧‧‧導流槽

119‧‧‧排氣口

13‧‧‧對位孔

30‧‧‧上模

31‧‧‧裝配面

33‧‧‧收容槽

331‧‧‧支撐面

335‧‧‧開口

35‧‧‧定位柱

50‧‧‧模仁

51‧‧‧第一表面

53‧‧‧第二表面

55‧‧‧微通孔

57‧‧‧模穴

Claims (8)

1. 一種用於成型曲面玻璃之模具，其包括下模、上模及設置於上模與下模之間之模仁，該下模開設有收容該模仁之收容空間，該上模裝設在下模上，該模仁開設有模穴，其改良在於：該下模包括一支撐該模仁之底面，該下模之底面上開設有至少一與該收容空間相連通之導流槽，該至少一導流槽之底面開設有至少一排氣口，該模仁還開設有與該模穴及該至少一導流槽連通之複數微通孔，該複數微通孔之延伸方向縱橫交錯，且呈矩陣排列。
2. 如申請專利範圍第1項所述之模具，其中該上模開設有與該模穴對應且連通之開口。
3. 如申請專利範圍第2項所述之模具，其中該上模遠離該下模之一側開設有收容槽，該收容槽之底面形成有支撐面，該開口開設在該支撐面上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之模具，其中每一該微通孔之直徑為0.3mm。
5. 一種曲面玻璃成型方法，其包括以下步驟：提供一套如申請專利範圍第1項所述之模具及一氣氛爐體，將該模具設置於該氣氛爐體內；提供一種玻璃板坯料，並將該玻璃板坯料放置在該上模上；藉由該氣氛爐體加熱該玻璃板坯料使該玻璃板坯料之溫度接近該玻璃板坯料之玻璃轉換溫度；藉由該下模之排氣口對該收容空間抽氣，使該玻璃板坯料在壓力作用下朝向該模仁彎曲變形，並緊貼該模仁之模穴底面；冷卻並脫模以得到曲面玻璃。
6. 如申請專利範圍第5項所述之曲面玻璃成型方法，其中脫模時，從排氣口 向收容空間中通入氣體以輔助脫模。
7. 如申請專利範圍第5項所述之曲面玻璃成型方法，其中該上模遠離該下模之一側開設有收容槽，該收容槽之底面形成一支撐面，該支撐面開設在該開口上，該玻璃板坯料放置在該支撐面上，並容納在該收容槽中。
8. 如申請專利範圍第5項所述之曲面玻璃成型方法，其中該微通孔之直徑為0.3mm。