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採用浮法製程玻璃的翹曲是註定的
在浮法製程中,其中有一玻璃面是與錫直接做接觸 ( 錫面 ) , 雖然 玻璃表面有做過拋光及研磨處理 , 但仍有金屬錫的分子殘留
在化強加溫過程中 , 錫面應力分佈不均勻 , 錫面離子交換過程中 會受到較大的阻礙 , 而空氣面鉀離子交換會比較正常 , 所以膨脹比 較大 , 因此會造成強化後會向錫面彎曲.
浮法玻璃製程
300 ~ 700 美金 1.5 億 美金 1 億 廠房所需面積大 18 ~ 24 個月 水平 液態金屬 ( 錫 ) 液態金屬與玻璃膏間的密度不同 熔爐玻璃膏引出量、水平拉出速度 0. 3 mm ~ 30 mm 泛用的光學玻璃需要 水平方式 不須投資 廠房所需面積較小,但須挑高 15 ~ 18 個月 垂直向下 空氣 重力 溶融後玻璃膏的溢流速與下拉速度 0. 2 mm ~ 2.0 mm 不需要 垂直方式線上退火
光學玻璃基本的分類與製造簡介
■ Eric Hsieh ■ 2016.01.25
光學玻璃基本介紹
一般光學玻璃以成分區分
soda-lime ( 鈉鈣玻璃 ) gorilla-like ( 高鹼高鋁矽酸鹽玻璃 ) soda-lime 主要供應商 : 中央硝子( CG )、旭硝子( AGC )、板硝子 ( NSG ) gorilla-like 主要供應商 : 康寧 ( Corning )、旭硝子( AGC )、電氣硝子 ( NEG ) 、肖特 (SCHOTT ) 一般光學玻璃以化學強化後玻璃參數區分 soda-lime : CS = 400 ～ 750 Mpa 、 DOL = 8 ～ 16 um gorilla-like : CS = 600 ～ 1000 Mpa 、 DOL = 30 ～ 100 um
• 翹曲量 : ≦ 0.2 % x L ( 長邊 )
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gorilla-like 為何強度更好 ?
主要原因是有比 soda-lime 更深的 DOL
因為 gorilla-like 的主要組成材料是高鹼高鋁矽酸鹽 , Gorilla-like 原料中 Al2O3 ( 氧化鋁 )的含量有 10%~15% , soda-lime 只有 1% ~ 2% 鋁金屬本身是非常好的活性催化劑 , 在化學強化過程中能加快鉀與 鈉離子的交換
在成型的過程中，若與外界接觸的玻璃表面溫度比較低，內部的溫度比 較高，這樣的溫度差會在玻璃材料內部形成無法預知的應力。 在使用這種玻璃材料時，因為有無法預知的應力，對玻璃的安全性無法 掌握。因此成型後的玻璃材料，都需要經過一定的熱處理（退火）程序 ，以消除玻璃材料內部的應力。
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玻璃基板溢流下拉玻璃製程
1. 成型後不拋光須研磨，可減少生產 流程與研磨造成的良率損失 2. 同一熔爐可生產的玻璃基板尺寸較 不具彈性，產能容易受限 3. 玻璃表面均勻性佳、平坦度好.
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玻璃基板成型製程條件的比較
項目
產能 ( 噸 / 天 ) 單線投資金額 拋光製程投資金額 融爐所需空間 建造時間 玻璃拉出方向 成形時接觸介質 成型的物理原理 玻璃厚度控制關鍵 厚度 拋光製程 退火方式
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物理強化與化學強化比較
物理強化
• CS : 70 ~ 170 Mpa • 強化後無法再加工
化學強化
• CS : 一般在 350 Mpa 以上 • 強化後可以做後續切、磨、鑽孔 等加工 • 3mm 以下玻璃適用 ( 光學玻璃 )
• 3mm 以上玻璃適用 ( 汽車玻 璃、建築玻璃等 ) • 翹曲量 : 較大且不易控制
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玻璃的物理強化
將玻璃加熱到 600 ~ 700 ℃ 接近玻璃軟化點 , 在玻璃表面以冷空氣急速冷卻 . 由於玻璃表面在急冷的收縮過程中 , 會產生『 壓縮應力』, 而未冷卻的玻璃內部 會產生『 引張應力』. 增加其強度。玻璃表面的『 壓縮應力』與其中心層『 引張應力』互相牽引 平衡，而賦予充分的張力，當外力超出其內部封閉的『 引張應力』時，則 張力將失去平衡而粉碎，成為微細粒狀玻璃。
compressive stress. (CS) ; depth of layer (DOL).
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玻璃基板浮法玻璃製程
1. 由於玻璃有一面接觸到液態錫 ,因此會有錫點在玻璃面 , 需 做拋光製程等加工步驟後才能使用 2. 同一熔爐可生產的玻璃基板尺寸較下拉式製程更具彈性， 其產出規模也較大
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退火爐的作用
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玻璃的化學強化
化學強化就是把鈉鈣玻璃在一定的反應溫度下，將玻璃浸泡在化學液體中 ( 一般是硝酸鉀溶液 )，讓玻璃中的鈉離子與化學槽中的鉀離子進行離子交換。 在離子置換過程中，體積比較小的鈉離子原本的空間，會被體積較大的鉀離子 給填補的更緊實。可以這樣想像：一個罐子裏裝滿了玻璃珠，先把玻璃珠拿出 來，再把相同數量、但體積比較大的玻璃珠塞回去，可以想像將大顆彈珠塞回 後要取出會比在小彈珠時困難。同理，經過鈉鉀離子交換過的表面會存在相對 的壓應力，而此實現了強化的效果。
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G 4 玻璃基板規格書
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OGS 玻璃化強後規格範例
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FSM-6000玻璃表面應力計 -折原（ORIHARA） 量測範圍及精度
CS : 0 – 1000MPa
测量精度：± 20 Mpa
DOL : 0-200 μm 精确度: ± 5μm
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Thank you
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