新型特种玻璃概述

新 型 特 种 玻 璃 概 述

 

“十三五”国家非常重视先进特种玻璃技术

1.先进特种玻璃技术

2016年是“十三五”开局之年,先进新玻璃材料产业作为无机非金属材料产业发展中的支柱产业正成为领跑者。2017年初,工信部网站发布信息:为贯彻落实《新材料产业发展指南》编制了《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)》予以公示。其中特种玻璃部分如表1所示

 

表1 ? 重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)(特种玻璃部分)

先进无机非金属材料
(一) 特种玻璃
1 高硼硅耐热防火玻璃 800%火焰冲击下保持90~180分钟不炸裂;膨胀系数(32~50)╳10-7/℃;玻璃软化点>840℃ 电子、化工、航天、建筑、船舶
2 大口径、耐高温高纯石英玻璃管 金属杂质总含量≤18ppm;外径200~400mm 集成电路
3 光掩膜用高纯合成石英玻璃基板 光学透过率230nm时≥88%,260nm时≥90%;金属杂质总含量≤1ppm;正反两面平面度≤50um;最大规格1220╳1400╳14mm. 微电子光电子制造
4 滤光片 蓝玻璃红外截止滤光片:

透过率AR(420~670mm,Rmax<0.9%)UVIR(350~390nm,Tavg≤3%);图案的外围和内径部分四角直线度(毛刺)5um以内,偏心50um以内,最外围中心和印刷内径中心的差异在50um以内、偏心50um以内;图形胶层厚度10um 以下,透过率Tmax<0.2%(400~650nm),反射率Rmax<4%(400~650nm);组立件支架的粘着力>3kg/cm。

五代彩色滤光片:

BM厚度1.2±0.3um;BM OD≥4.0;RGB厚度2.28±0.3um;导电膜组抗值≤30Ω/□;导电膜厚度1500±200A;角段差<0.5um;PS高度3.15±0.15um。

3c产品
5 无碱玻璃基板 应变点655~686℃;软化点970±10℃;线热膨胀系数(20~380℃条件下);(30~38)╳10-7/℃;密度2.37~2.55g/cm3. 新型显示
6 高铝硅酸盐盖板玻璃 表面压应力>850MPa;压应力层厚度>35um;四点抗弯强度>600MPa。 新型显示、航空
7 偏光片 尺寸收缩率<0.8%,表面硬度>3H。

2.先进新玻璃材料市场研究发展动态

当今世界上,美国、日本、德国、法国等发达国家非常重视先进特种玻璃技术的基础理论研究和工程技术研究。美国国家科学基金会在过去8年里,持续支持了25所美国大学进行玻璃科学研究,康宁公司通过不同途径对大学和玻璃研究团体提供了定向资金支持为先进玻璃材料产业发展储备了前瞻性技术。

我国玻璃科技工作者围绕原料提纯、玻璃组成、新型熔窑、超薄成形、精深加工等关键核心技术与装备,历经了多年的自主研发,成功实现先进玻璃材料主流产品的产业化。2005年建设了我国第一条微铁高透过率玻璃生产线;2010年TFT-LCD超薄玻璃基板生产线稳定量产;2016年4月生产出0.15mm超薄浮法电子玻璃;先进特种玻璃材料产业持续10年保持10%以上快速增长。2016年2月,总投资3亿元熔化量550t/d的超白压延光伏玻璃生产线投产成功,实现了由传统的玻璃深加工行业向环保、高技术含量的新能源产业的成功转型,从而拓展了玻璃结构调整及升级之路。

(1)Low-E玻璃:目前我国Low-E玻璃使用率约为20%,仅为发达国家的1/4;我国房屋Low-E玻璃面积普及率仅为15.5%,而日本达30.6%。Low-E玻璃装备国产化,离线Low-E镀膜技术达到国际先进水平市场需求潜力极大。

(2)电致变色玻璃:电致变色玻璃只有美国、日本、德国和法国能够规模化生产,我国产品质量性能达到国际水平,即将成为全球第五量产国。

无铅低温封接玻璃:国外在无铅低温封接研究较为活跃,尤其在无铅低温封接玻璃改性方面。国内已取得用磷酸盐玻璃取代目前使用的含铅玻璃的研究成果。正走向无铅低温封接玻璃产品低成本化,成为商业化国家之一。

(3)耐辐照玻璃:目前美国康宁和英国皮尔金顿在耐辐照玻璃的研究和生产领域遥遥领先,他们均采用配合料熔融后直接拉制成形的工艺方法,生产的玻璃板表面为自由表面,宽度可达400mm,最小厚度为0.05mm,抗弯强度达到130~150MPa。

(4)锂离子导电微晶玻璃:锂离子导电微晶玻璃被视为无机固体电解质的有力候选材料之一。今年来,日本Ohara公司、美国Dayton大学和新加坡国立大学等单位研究了锂离子导电微晶玻璃的组份和晶化工艺对晶相组成、微观结构及电导率等的影响。

主攻技术是原料提纯、玻璃成分设计、新型熔窑开发、超薄成形、精深加工等技术难题,主流产品是应用于电子信息显示、太阳能、绿色建筑等领域的无碱高硼硅酸盐玻璃、柔性超薄玻璃、铝硅酸盐高强玻璃、微铁高透过率玻璃、低膨胀微晶玻璃、Low-E玻璃、电致变色玻璃、真空玻璃、无铅低温封接玻璃、无机防火玻璃、激光玻璃等等。

(5)超薄触控玻璃::目前,中国电子信息超薄触控玻璃在国际上,已经由过去的追赶型进入领跑型。3月10日全国人大代表、中国建材凯盛科技集团总裁彭寿透露,安徽已经具备设立信息显示材料创新中心的条件。他还建议,国家尽快设立“一带一路”国际产能合作产业基金。

据介绍,“作为扎根安徽的国家级科研院所中国建材蚌埠玻璃工业设计院____从一家收入不到5000万元的传统科研院所,通过创新引领转型升级,成为收入突破160多亿元的科技型企业集团,发展质量和效益明显提高。”“多年来,坚持从实验室走向生产线”2011年,超白光伏玻璃成果,实现了光伏玻璃技术和产业从无到有、从有到强;2013年,浮法玻璃微缺陷控制与节能关键技术成果,彻底打破了国外技术对我国高端浮法玻璃产业的垄断;2016年,超薄信息显示玻璃成果,为国防军工和光电信息产业提供了关键原材料。

值得一提的是,2016年下半年蚌埠中国检测凯盛科技集团成功量产了世界上最薄的0.15mm超薄触控玻璃,打破了自己保持的0.2mm超薄玻璃的极值。据悉,目前中国电子信息超薄触控玻璃在国际上已经由过去的追赶型进入领跑型。设立信息显示材料创新中心,在信息显示关键材料商,8.5代以上玻璃基板生产技术仍为美国、日本垄断,为彻底打破他们的技术垄断,正在加快研发。

目前,中国建材凯盛集团旗下有极超薄、超白玻璃、材料、光伏及装备和工程等多个品种。主打的新技术产品有0.15mm超薄显示基板、碲化镉弱光发电玻璃和智能机器人。另外,还展示了中空玻璃内置百叶窗、纳米易洁玻璃、太阳能光热产品(蓝膜)和CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池背电极材料—钼合金背板玻璃等,引领行业科技创新技术的产品走在同行前列。

辽宁旭硝子(AGC)大连公司针对太阳能光热、光伏发电应用领域,通过工艺优化将高效光热透过、易加工性、优异耐候性和极低自爆率完美结合,主打太阳能低铁超白玻璃。其性能优势表现在:比普通低铁超白玻璃太阳光全光谱透过率高1.5%,可提高CSP(光热聚光)与CPV(光伏聚光)转换效率,耐久性与抗风化性能高,可在恶劣气候环境稳定运行,透过率衰减低,延长使用寿命;玻璃基片品质优,易弯曲和热强化,加工后仍保持平滑光学表面,为高反射率和高面型精度提供保障;精细的原料控制,玻璃的硫化镍及其他杂质含量极低,自爆率降到极限。凭借性能优势,AGC的低铁超白玻璃聚光反射镜,已占国内外市场超过60%

3.目前先进新玻璃材料市场研究发展动态层出不穷,又如:

(1).神奇的玻璃材料

未来智能手机和传感器的创新推动动力在“中国硅谷”深圳举办的一次创新活动上,全国领先的科技集团肖特向人们展示了玻璃对移动设备(如智能手机和平板电脑)未来发展的巨大影响。肖特不仅在一般部件如显示屏保护玻璃领域为今后的移动设备设计奠定了基础,同时肖特研制的特种玻璃与半导体材料有着良好的物理兼容性,它正在改变传感器、芯片和天线的设计理念。

(2)滤光片

高分辨率数码相机只有使用蓝玻璃红外截止滤光片才能呈现最佳效果。现代高端智能手机如今可以实现千万或千万以上像素的数码摄影。大多数人都知道图像质量不仅仅取决于像素打下。除了所谓的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器以外,置于相机前端的滤光片对摄影的色彩还原和成像清晰度会产生重要影响。高品质滤光片和保护摄像头免遭划痕的保护盖板都是由玻璃制成。

滤光片所起的作用尤为重要:它是由一种可以过滤红外光谱(NIR截止)的材料制成。这种滤光片由其可以在复杂光线和极其恶劣的摄影条件下展现其性能作用,肖特研制的吸收型蓝玻璃红外截止滤光片是高科技相机模组合智能手机中的一个部件,较其它材料优势明显。

(3)超薄高铝电子玻璃

高铝电子玻璃是厚度一般在0.7mm以下超薄平板玻璃的统称,目前主要应用在电子信息及相关领域,其成形方法有:浮法、溢流法、重新引下法和二次抛光法,主流成形方法室浮法和溢流法。

电子信息产业领域要求高铝电子玻璃厚度小于0.7mm,属于超薄玻璃的范畴,能否规模稳定生产高铝硅酸盐电子玻璃成为目前衡量一个国家高端玻璃制造水平的标志。

电子玻璃2015年全球需求量超过5亿平方米,仅中国需求超过1.2亿平方米,但高端市场主要由欧美日等发达国家垄断,国内市场主要依赖进口,国内生产企业占据份额较小,市场对超薄高铝电子玻璃的数量和品种需求非常大和多。

高铝电子玻璃的特点室高温粘度大,熔化澄清均化困难,成形温度高、成形温度粘度曲线陡、料性短,对成形温度、拉引速度、角度和温度等参数的控制和优化室制备薄型铝硅酸盐玻璃的主要技术难点。

目前超薄高铝电子玻璃的主要成形方法有:浮法、溢流下拉法、二次拉制法、狭缝下拉发、二次抛光法。

(4.) 浮法工艺与 溢流下拉法生产低碱玻璃/铝硅酸盐无碱玻璃的对比

虽然美国康宁公司的溢流下拉法具有玻璃表面质量好,无需成形介质,无需二次加工等优点,但是生产大面积板宽受成形方法严重限制。与浮法对比我国是最早使用浮法工艺开发、生产超薄玻璃的先行者。

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