康宁玻璃的关键製程 熔融溢流製程与强化造就强悍大猩猩

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在 2007 年时,康宁因应 Apple 的需求,推出令人惊豔的 Corning Gorilla 保护玻璃。当时的智慧型手机有许多使用塑胶材料的手机外层保护,而 Gorilla 的出现,让所有人了解原来这样轻薄的一片玻璃,居然可以提供如此强大的保护,除了较塑胶材料更为耐刮,而且还不易破损。能够造就这样轻薄又有强度的玻璃,康宁有两大关键製程,其一为熔融溢流製程(Fusion Process),另一为强化製程,才能让大猩猩玻璃成为众多智慧型手机的首选。

康宁玻璃的关键製程 熔融溢流製程与强化造就强悍大猩猩

 

 

对于製作一片平整又平滑的玻璃来说,传统的製程方式会使用浮式製程(Float Process)来生产,这样的方式是将熔融的玻璃材料以连续的方式倒入熔融的锡浴上,经扩散而成为平整的玻璃。这样的方式上方没有接触锡浴的那一面是平滑的,但下方接触面会较为粗糙并有锡的残料,必须进行抛光处理。

而康宁所採用的製程为熔融溢流製程(Fusion Process),这方法最早在 1930 年时被发明使用,后来在 1960 年时由康宁改善后使用。他将熔融的玻璃原材通过耐火导管,原材填满导管后自上方两侧溢出,最后在导管底部融合,成为一片素玻璃,因为凝结后的玻璃非常平滑,所以无需再经过研磨。熔融溢流製程具有更好的热安定性与热收缩性,也具有较低的密度与抗化学腐蚀能力,所以除了质地更轻盈外,也更为安定。

 

其实康宁当时为什幺捨弃浮式製程而使用熔融溢流製程呢?据说当时有车厂需要质地轻盈的前挡玻璃,所以康宁开始进行熔融溢流製程并改善,但无奈最后车厂并未使用。一直到 80 年代日本面板大厂 Sharp 希望康宁以此製程来製作 LCD 素玻璃基板,才又开始这样的製程,其过程也是相当有故事。

 

Gorilla 另一个关键製程就是强化製程,传统的强化製程是将玻璃加热到摄氏 650 度,将玻璃表面软化后迅速冷却,让玻璃的外层形成高压缩状态,在硬度不变的状况下,可提供更好的弯曲能力。这方式就像是 Prince Rupert's drop 一样,可让玻璃有非常好的强度,但只要特定点受到破坏,整个玻璃就会完全粉碎。底下是 Kisplay 在康宁于记者会场外展出的 Prince Rupert's drop 过程,就可说明这样强化后的力量。

 

而康宁所使用的强化方式,是以离子交换的方式进行,他将生产出来的素玻璃浸置在充满钾离子的溶液中,透过高浓度的钾离子来取代玻璃中的钠离子而强化。为什幺钾离子来取代钠离子可强化玻璃呢?以分子大小来说,钠离子的半径为 102pm,钾离子为 138pm,经过置换后的部分密度更为紧密,就好比热强化一样提高压缩状态,但强化的表现更为出色。

 

当然熔融溢流製程与强化製程并非康宁独家所有,但康宁以改善后的製程与方式,并投入更多原材开发的研究,才能造就强度一流的 Gorilla。全新发表的 Gorilla 5 更改写了保护玻璃强度的定义,就让我们期待使用全新 Gorilla 5 的产品问世吧!