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摘要:在电子玻璃的生产中,原材料质量的好坏直接关系着电子玻璃的质量,而决定原材料质量的关键,便是原材料的生产指标,主要有4种,分别是原材料中含有的主要成分数、含有的杂质数、含有的粒度数、含有的水分数以及烧失数。本文主要从影响电子显示玻璃质量的原材料指标出发,阐述电子显示玻璃原材料的检测方法。
关键词:电子显示玻璃;原材料;关键指标;检测方法
引言:
科学技术的高速发展,让电子显示玻璃的品种扩展得越来越多,常见的主要有薄膜晶体管液晶显示器的基板玻璃、有机发光二极管的载板玻璃、触摸屏盖板玻璃等。这些玻璃的组成成分有很多,包括但不限于BaO、SrO、ZnO等。
与一般普通玻璃相比,电子显示玻璃的性能和特点要更好,比如:透过率、厚薄差、气泡等,所以在生产过程中,对原材料的成分就有更高的要求。比如:在生产无碱玻璃时,原材料中的锂含量在测试后,其结果必须低于0.3‱,同时,还要严格把控原材料中的着色元素等级,包括铬、钴、锰等元素,必须控制在0.1‱级,并且还要严格要求原材料的粒度波动。由此看出,对电子显示玻璃的原材料进行检测是确有必要的,一方面它可以保证电子显示玻璃的质量,另一方面可以促进电子显示玻璃生产企业的发展。
1.电子显示玻璃中原材料的关键指标
1.1主要成分
在电子显示玻璃的生产过程中,原材料的主要成分是构成玻璃的核心要素,其含量是否科学合理直接影响着原材料引入的氧化物数量,对原材料能否作用于整个配合料的溶解中起着决定作用,它能保证电子显示玻璃的基本性能得以正常发挥,比如:玻璃的热学性能、玻璃的光学性能等。
1.2杂质
原材料中的杂质对电子显示玻璃的生产具有相对性,应该针对不同的生产要求进行不同的对待。比如:在生产TFT-LCD时,需要清洗和刻蚀,这个过程中会用到真空蒸镀和各种强酸强碱,这就要求基板玻璃必须具有耐高温性和耐强酸强碱性的特点。并且在进行高温处理时,碱金属离子会有通过阻隔层的概率,污染栅介质材料,从而造成半导体材料薄膜被破坏,减少显示器的使用寿命。
因此,碱金属不应该包含在基板玻璃中,电子显示玻璃的生产企业,在实际的生产过程中,应该严加控制原材料中的Li2O、Na2O、K2O物质。但是有的含碱玻璃在进行离子交换时,会因为二价离子,比如:Ca2+、Mg2+发生堵塞,从而扩散通道。所以在实际的生产过程中一般不会加入,就算要加入,它的含量也应该小于等于1%,由此可以看出,不作为引入元素的成分也应该严加控制。需要注意的是,着色元素,比如铁等,和有毒有害元素,比如铅等,是企业必须严格控制的元素。
1.3粒度
在电子显示玻璃的生产过程中,玻璃熔化、澄清和均化等环节会受原材料粒径和原材料粒度分布的影响,电子显示玻璃生产企业需要根据具体情况,包括熔窑结构和熔制工艺制度,科学合理的控制原材料的粒度。如果在实际的生产中,粒度太分散,就无法获得均匀的配合料,原材料和配合料在运输存放时,就很容易发生分层的现象。另外,原材料的形态也会影响玻璃熔化,当原材料的粒径比75μm小时,富硅氧层就不会在LCD基板玻璃的熔制过程出现,当原材料的颗粒的形状是圆形时,会有较好的熔化效果。
1.4水分和烧失
原材料中的水分含量在一定程度上会影响原材料的称量精度,但在生产有碱玻璃时,浮法原材料中的水分能帮助碳酸钠预溶,对配合料在窑炉中溶解十分有利。而在溢流法生产无碱玻璃时,原材料中的水分会增加玻璃的羟基含量,使得铂金通道发生化学反应,给铂金通道的质量造成影响,并且羟基还会使玻璃的性能无法完全发挥。因此,电子显示玻璃的生产企业,应该在生产过程中,要立足于实际,严格控制原材料中的水分。此外,原材料的烧失量也会影响原材料的质量,通常表现在两点,其一是原材料的氧化还原指数,其二是原材料的主要成分含量。
2.电子显示玻璃中原材料关键指标的检测方法
2.1观察原材料的外观质量
人的肉眼可以直接对原材料的外观进行观察,观察的目的是确认原材料的没有被污染。观察的要点有4点,其一是观察原材料中是否含有机械杂质,其二是观察原材料的颜色是否有变化,其三是观察原材料的包装是否破损,其四是观察原材料的包装标识是否符合相关要求,这4点可以帮助检测人员初步判断原材料的稳定性。
2.2原材料主要成分的检测方法
受原材料来源不同的影响,原材料在质量上和纯度上有着很大的差别。以电子显示玻璃中需要的SiO2主含量为例。SiO2的原材料来源有很多,包括但不限于石英砂、砂岩以及脉石英等多种物质,其中,高质量的石英砂,含有的SiO2质量大概在99.0%到99.9%之间,通常用来制造高质量的玻璃。在生产电子显示玻璃时,一般会选择主成分含量较高的原料,生产电子显示玻璃的厂家会根据GB/T3284-2015中的规定,对SiO2含量进行测试。因为石英砂在经过精选加工后,会含有二氧化硅(SiO2)、氧化铝(AlO)和微量的氧化钾(K2O)、氧化钠(NaO)和铁(Fe)五种物质,厂家要想获得二氧化硅(SiO2)的主含量,可以通过减去杂质和水分以及烧失的方法来获得。
2.3原材料中杂质的测量方法
在电子显示玻璃的生产中,检测原材料杂质的设备有很多,比如:火焰光度计、AAS(原子吸收光谱)、ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)以及ICP-MS(电感耦合等离子体发射质谱仪)等,且各种原材料的杂质界定标准均可以参考国家相关标准来执行。但这些设备并不能对氧化镁、碳酸钠中的氯离子进行检测,电子显示玻璃的生产厂家通常使用化学滴定的方式来完成测试。此外,在进行硫含量的测试时,会使用高频碳硫仪来进行。
2.4原材料中水分和烧失的检测方法
原材料水分的含量是影响电子显示玻璃的质量的直接因素,因此对原材料水分进行检测十分重要。在实际的检测中,对原材料水分的检测样品有较多的要求,就拿吨包来说,在获取小包装检测样品时,样品的数量必须大于等于2个/t,并且要测试每一个吨包的水分,鉴于检测工作量很大,一般会使用快速卤素水分仪来检测。另外,造成原材料烧失的主要原因是有机物,有机物燃烧的条件是氧,这就会引起物料还原,当灼烧造成的减量过大时,就会对主含量造成影响。同时,不同的原材料所需要的灼烧温度不同,比如氧化物灼烧的温度一般在1000℃,而硝酸盐分解却需要较低的温度。因此,在测试烧失时要根据具体情况具体分析,选择合适的温度进行测试。
2.5原材料中粒度的检测方法
原材料中粒度的检测方法有很多,常见的方法有5种,分别是震动、拍打筛分机检测方法、手动、湿法筛分检测方法以及利用激光粒度仪来检测。不同的原材料粒度采用不同的检测方法来检测,其中,震动、拍打振筛机检测方法、手动筛分检测方法比较适用于检测粗颗粒料,比如:纯碱。激光粒度仪比较适用于检测细颗粒料,比如:石英砂。而湿法筛分比较适用于遇水会发生溶解的物料,比如:碳酸钙。
3.结束语
综上所述,保证电子显示玻璃质量的关键在于做好原材料的管理,而原材料的关键指标检测则是管控原材料质量的有效手段。因此,在实际的生产中,电子显示玻璃的生产厂家应该做好原材料指标的检测和控制,在立足于实际的情况下,对检测方法和设备进行合理的选择,以此来提高对原材料的管控,保障高质量电子显示玻璃的生产。
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