制造玻璃帶的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及制造玻璃基材料的扁平帶的方法及其裝置。方法包括提供玻璃預(yù)制品、在爐中加熱玻璃預(yù)制品、形成滴料和預(yù)制帶、去除滴料并將玻璃預(yù)制帶拉制成扁平玻璃帶。還提供了用于將玻璃預(yù)制品拉制成玻璃帶的裝置，裝置包括回火爐、用于將預(yù)制帶拉伸并拉制成玻璃帶的拉伸臂和用于施加向下力到玻璃帶的相反向邊輥。回火爐可包括多個(gè)獨(dú)立加熱元件，每個(gè)加熱元件的溫度可分別控制。裝置還包括將玻璃帶退火的退火爐。
【專利說明】制造玻璃帶的方法和裝置
[0001]本申請(qǐng)根據(jù)35.U.S.C.§ 119要求在2011年11月9日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)第61/557521號(hào)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其內(nèi)容作為依據(jù)并以參見的方式納入本文。
發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體涉及形成玻璃帶的方法和裝置，且更具體地涉及從玻璃預(yù)制品拉制平薄玻璃帶的方法和裝置。
技術(shù)背景
[0003]對(duì)扁平玻璃帶、尤其是高表面質(zhì)量和一致厚度的精密扁平玻璃帶的需求日益增加，玻璃帶由玻璃基材料或玻璃陶瓷制成。包含這種扁平帶的平板顯示器已受到極大的關(guān)注。大多關(guān)注已集中在諸如那些用于便攜式電腦的小設(shè)備和諸如平板顯示器(即電視)的非常大設(shè)備上。然而，現(xiàn)正考慮柔性顯示器，以及對(duì)于非常薄、柔性玻璃基板的需求已變得明顯。
[0004]通常用于制造顯示器基板的兩種方法是浮法工藝和熔制工藝。這兩種工藝都需要耐火玻璃熔爐以將熔融玻璃成型原料流傳送到玻璃帶成型裝置。在高應(yīng)變點(diǎn)玻璃組分的情況下，需要相對(duì)較大的高溫玻璃熔爐以將高質(zhì)量的熔融玻璃成型原料流傳送到玻璃帶成型裝置。這是由于高應(yīng)變點(diǎn)玻璃具有通常超過1700°C的高熔化溫度。
[0005]在浮法工藝中 ，熔融玻璃成型原料流從熔爐排放到含有液態(tài)金屬介質(zhì)的浮法爐。通常，金屬是錫。控制浮法爐中的大氣以防止錫氧化。熔融玻璃以扁平連續(xù)帶的形式在液態(tài)錫上漂浮并延伸。玻璃帶被送入退火爐或冷卻隧道中，玻璃帶在退火爐或冷卻隧道中以受控的速度冷卻至環(huán)境溫度。冷卻后的玻璃具有可在某些情況下需要通過諸如研磨和拋光的工序進(jìn)一步修整的扁平、光滑表面。
[0006]然而，在含有熔融錫的圍繞中很難形成具有高應(yīng)變點(diǎn)的玻璃。這是因?yàn)殄a在超過1050至1100°C的溫度下具有高蒸汽壓。在高應(yīng)變點(diǎn)玻璃所需的高成型溫度下，熔融錫在浮法爐內(nèi)會(huì)汽化并隨后在爐的較冷部分中冷凝。在某些情況下，冷凝可足夠高以產(chǎn)生被稱為“錫雨”的情形，在該情形中，錫雨點(diǎn)般地落到玻璃上并包含在玻璃表面上。
[0007]在熔制工藝中，玻璃成型熔融液流入耐火槽并接著以受控的方式從槽的任一側(cè)溢流。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是最終形成的玻璃帶表面不會(huì)與任何耐火材料或其它成型設(shè)備接觸。該工藝的另一好處是其形成非常扁平和均厚的玻璃帶。因此，無需第二次處理以獲得用于顯示器應(yīng)用的光滑、扁平且均勻的玻璃帶。然而，方法有由于所需的高溫而不能處理具有高應(yīng)變點(diǎn)玻璃的缺點(diǎn)，由于該溫度大大加速了玻璃成型部件的惡化且有增加玻璃熔融液污染的可能。通常，令人滿意的是，在15至16泊范圍內(nèi)的粘度下形成玻璃以獲得最佳平面度和均勻厚度。
[0008]遺憾地，無論是熔融拉制工藝還是浮法玻璃工藝都不能有效地從具有高應(yīng)變點(diǎn)(例如，可超過900°C的應(yīng)變點(diǎn))的玻璃組分生產(chǎn)扁平、非常薄的玻璃帶。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]生產(chǎn)薄柔性玻璃基板的能力是柔性電子器件和顯示器的輥至輥加工處理所關(guān)注的。如本文所使用的，輥至輥是指從第一輥或源輥到第二輥或卷取輥的玻璃帶供給，其中在玻璃帶從源輥行進(jìn)到卷取輥時(shí)，帶的加工處理發(fā)生。諸如狹槽拉制、熔制和浮法的制造薄玻璃板的現(xiàn)有工藝具有生產(chǎn)薄玻璃帶的局限性，諸如具有與大約200 μ m—樣薄或比大約200μηι薄(例如,50至100微米)的厚度的玻璃帶。重新拉制或向下拉制玻璃板預(yù)制品使得能夠制造具有小于100的厚度與良好的幾何和強(qiáng)度屬性的玻璃帶。即使重新拉制不是新的成型工藝且已被用于纖維、管材和其它玻璃制品，但拉制扁平玻璃帶的能力是獲得足夠薄和足夠柔性的基板的唯一技術(shù)，該基板可卷繞并用于輥至輥工藝。輥至輥工藝使涂料能通過現(xiàn)有工業(yè)技術(shù)印制在薄基板上。例如，在輥至輥工藝中，薄膜電子可沉積在移動(dòng)玻璃帶上。
[0010]不含帶的邊緣，沒有扭曲、皺紋或其它可見變形的玻璃帶可通過控制拉制玻璃的粘度和保持回火爐內(nèi)的特定溫度分布。這可通過采用熱處理拉制形狀的第二爐擴(kuò)展。變形可通過施加低拉伸張力到玻璃帶進(jìn)一步減少。拉制玻璃帶可涂有保護(hù)涂料以保持其強(qiáng)度屬性并使玻璃帶可卷繞。
[0011]因此，在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種制造玻璃帶的方法，該方法包括在回火爐中加熱玻璃預(yù)制品以形成玻璃帶，玻璃預(yù)制品包括中心部分、一對(duì)相對(duì)邊緣部分且玻璃預(yù)制品的厚度大于200 μ m，但較佳地小于1.5mm，加熱包括加熱玻璃預(yù)制品使得在玻璃帶的粘彈區(qū)內(nèi)，玻璃帶的中心部分的溫度高于玻璃帶的邊緣部分的溫度。玻璃帶拉制到預(yù)定厚度使得玻璃帶的中心部分小于200 μ m并在熱處理爐中在高于玻璃帶的退火溫度但低于玻璃帶的軟化點(diǎn)的溫度下熱處理。第一涂料可涂敷到玻璃帶，在這之后，玻璃帶可卷繞到卷帶軸上，其中所卷繞的玻璃帶的彎曲半徑小于大約10cm。
[0012]回火爐可包括定位成與側(cè)面加熱元件相互垂直的邊緣加熱元件。方法還包括在回火爐中的加熱之前在預(yù)熱爐中加熱玻璃預(yù)制品。
[0013]拉制玻璃帶較佳地包括將玻璃帶與牽引器組件接觸，該牽引器組件在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)傳送帶之間向下拉制玻璃帶。較佳地，玻璃帶的中心部分具有小于大約200 μ m的厚度。玻璃帶的邊緣部分也可小于200 μ m。
[0014]玻璃預(yù)制品的應(yīng)變點(diǎn)較佳地高于大約600°C，而在某些實(shí)施例中，應(yīng)變點(diǎn)高于大約900。。。
[0015]保護(hù)涂料在通過牽引器組件的接觸之前可涂敷到玻璃帶使得涂料位于玻璃帶和反向旋轉(zhuǎn)傳送帶之間。例如，保護(hù)涂料可用作源自涂料原料卷的固態(tài)膜，涂料原料可從源輥解開并涂敷到玻璃帶。一旦形成，玻璃帶可卷到卷軸上。
[0016]在另一實(shí)施例中，描述了一種拉制玻璃帶的裝置，該裝置包括構(gòu)造成加熱固態(tài)玻璃預(yù)制品的回火爐，回火爐包括沿回火爐的寬度方向水平布置的第一多個(gè)加熱元件和沿與回火爐的寬度相互垂直的方向水平布置的第二多個(gè)加熱元件。
[0017]裝置可還包括熱處理爐，熱處理爐包括沿?zé)崽幚頎t的長(zhǎng)度豎直布置的多個(gè)加熱元件?？赊D(zhuǎn)動(dòng)地安裝在回火爐下方且較佳地構(gòu)造成分別向玻璃帶延伸和從玻璃帶縮回的相對(duì)的反向旋轉(zhuǎn)傳送帶設(shè)計(jì)成配合玻璃帶并施加向下的力到玻璃帶。裝置較佳地包括用于將膜材料涂敷在玻璃帶和反向旋轉(zhuǎn)傳送帶之間的第一涂料涂敷器。在某些實(shí)施例中，裝置包括位于反向旋轉(zhuǎn)傳送帶下游的第二涂料涂敷器。
[0018]較佳地分別控制第一多個(gè)加熱元件(即，分別控制加熱元件的溫度)。也可分別控制第二多個(gè)加熱元件。
[0019]裝置還可包括位于回火爐上游的預(yù)熱爐。
[0020]在下面參照附圖的說明性描述的過程中，將會(huì)更易于理解本發(fā)明，本發(fā)明的其它目的、特征、細(xì)節(jié)以及優(yōu)點(diǎn)也會(huì)變得更加清楚，該說明性描述無論如何都不意味有限制作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是將玻璃板重新拉制成更薄玻璃板的裝置的側(cè)剖視圖；
[0022]圖2是用于圖1的裝置中包括可選的預(yù)熱爐和熱處理爐的回火爐的側(cè)剖視圖；
[0023]圖3是示出包括分別控制的加熱區(qū)的水平布置的加熱元件的圖2的回火爐的俯視首丨J視圖;
[0024]圖4是圖2的回火爐的單獨(dú)加熱元件的立體圖；
[0025]圖5是示出包括分別控制的加熱區(qū)的豎直布置的加熱元件的圖2的熱處理爐的俯視剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]在下面的詳細(xì)說明中，為了解釋說明而非限制的目的，將闡述多種特定細(xì)節(jié)的示例實(shí)施例以便完整地理解本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在借鑒了本文所揭示的內(nèi)容之后，對(duì)他們來說顯而易見的是，可以不偏離本文所揭示具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例來實(shí)踐本發(fā)明。此外，省略對(duì)已知裝置、方法和材料的描述以使本發(fā)明的描述清楚。最后，盡可能用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)示相同的構(gòu)件。
[0027]本發(fā)明的實(shí)施例包括提供玻璃預(yù)制品、在爐中加熱玻璃預(yù)制品、形成滴料并將預(yù)制品拉制成玻璃帶等等。通過形成滴料意思是將玻璃預(yù)制品加熱到至少其軟化點(diǎn)，因此預(yù)制品的變厚部分(滴料)從預(yù)制品本體離開，將其拉制成寬大扁平的玻璃流。軟化點(diǎn)通常認(rèn)為是玻璃在其自身重量、大約107.6泊粘度下會(huì)變形的溫度。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，玻璃預(yù)制品通過傳統(tǒng)玻璃成型技術(shù)形成。這些技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積和模鑄方法，包括溶膠-凝膠的使用。化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)在光纖領(lǐng)域是眾所皆知的，并包括外氣相沉積(OVD)、氣相沉積(VAD)和改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(MCVD)等等。OVD和VAD都需要在火焰中降解玻璃前體化學(xué)品以形成煙炱(soot)，并將煙炱沉積到靶上形成多孔玻璃煙炱預(yù)制品。通過首先在存在諸如含氯氣體的清洗氣的情況下加熱預(yù)制品，在這之后預(yù)制品進(jìn)一步被加熱到足以致使煙炱顆粒固化成明亮固態(tài)玻璃預(yù)制品的溫度，多孔煙炱預(yù)制品可接著被清潔、干燥和固化。然而，應(yīng)該注意，可用的玻璃沉積方法不限于以上提出的實(shí)例。
[0029]對(duì)比于OVD或VAD，玻璃預(yù)制品的模鑄法可包括混合有機(jī)玻璃前體以形成生坯預(yù)制品。生坯預(yù)制品通過加熱和/或暴露于諸如含氯氣體的合適清洗氣被干燥，接著被加熱以將生坯預(yù)制品固化成明亮固態(tài)玻璃預(yù)制品。模鑄玻璃預(yù)制品的替代方法包括在合適的坩堝中熔化玻璃(例如，碎玻璃或玻璃煙炱)且此后將熔融玻璃倒入適當(dāng)模子以形成所需的預(yù)制品形狀。兩種模鑄方法在本領(lǐng)域中是眾所皆知的且將不作進(jìn)一步描述。如與前述的沉積玻璃的方法一樣，應(yīng)該注意，模鑄方法不限于本文提出的實(shí)例。
[0030]在其它實(shí)施例中，玻璃預(yù)制品可通過諸如前述的熔制或浮法工藝的其它傳統(tǒng)玻璃成型技術(shù)形成。此外，這些工藝是眾所皆知的且將不作進(jìn)一步描述。
[0031]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于將玻璃預(yù)制品14拉制成玻璃帶12的通常用附圖標(biāo)記10標(biāo)示的示例性裝置。玻璃預(yù)制品14是在圖1中看到的邊緣在前的玻璃板。玻璃預(yù)制品14可大于200 μ m,譬如大于0.5mm、大于0.7mm、大于1.0mm或大于1.2mm。然而,玻璃預(yù)制品14通常但要求小于1.5_。根據(jù)本實(shí)施例的裝置10包括用于保持和移動(dòng)玻璃預(yù)制品14的向下饋送組件16、回火爐18、可選的熱處理爐20、可選的預(yù)熱爐22、第一涂料器
24、牽引器26、可選的第二涂料器28和卷帶裝置30。通常，裝置10可根據(jù)預(yù)制品的寬度以大約3:1的比例從預(yù)制品生產(chǎn)薄玻璃帶。即，由于玻璃帶在其從玻璃預(yù)制品拉制時(shí)的縮頸，玻璃帶通常具有大約是玻璃預(yù)制品的總寬的三分之一的總寬，玻璃帶包括邊緣部分和設(shè)置在邊緣部分之間的中心部分。
[0032]玻璃預(yù)制品14可通過上述技術(shù)中的任一項(xiàng)或通過其它已知的玻璃制造技術(shù)提供。較佳地，玻璃預(yù)制品14是矩形形狀，具有大致平行的相對(duì)邊和大于厚度的寬度。預(yù)制品的玻璃較佳地在可見波長(zhǎng)下基本透明，具有在范圍從大約390nm到大約750nm的波長(zhǎng)上至少大約95%的透光率。對(duì)于可用諸如圓柱形的其它形狀形成的預(yù)制品，預(yù)制品可諸如通過研磨形成大致矩形形狀。盡管玻璃帶12可從具有類似于用于浮法或熔制工藝的傳統(tǒng)玻璃的應(yīng)變點(diǎn)(例如，在大約600°C和700°C之間)的玻璃預(yù)制品拉制，但可拉制具有高得多的應(yīng)變點(diǎn)的玻璃，譬如大于大約700°C、800°C或甚至大于大約900°C的應(yīng)變點(diǎn)。例如，具有大約1956°C的應(yīng)變點(diǎn)的純?nèi)廴谑⒖墒褂帽景l(fā)明的裝置和方法拉制成玻璃帶。
[0033]玻璃預(yù)制品14通常懸掛在預(yù)制品的向下饋送組件16下，向下饋送組件16包括用于夾到玻璃預(yù)制品14上并牢固地保持玻璃預(yù)制品14的夾子32。向下饋送組件16可通過由螺母(未示出)聯(lián)接到螺桿38的電動(dòng)機(jī)36沿平行豎直方向向上或向下(沿Z軸34)移動(dòng)玻璃預(yù)制品。如本文所使用的，X、Y和Z軸表示三條相互垂直的軸線。然而，能夠提供對(duì)向下饋送速度精確控制的本領(lǐng)域已知的其它合適驅(qū)動(dòng)裝置可用來替代。向下饋送組件16還可沿與Z軸相互垂直的方向(即，沿X-Y平面)移動(dòng)預(yù)制品使得玻璃預(yù)制品可適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诨鼗馉t18內(nèi)。例如，玻璃預(yù)制品14較佳地位于回火爐內(nèi)的中心以確保預(yù)制品均勻加熱。
[0034]一旦懸掛在向下饋送組件16下，玻璃預(yù)制品14通過向下饋送組件下降進(jìn)入回火爐18的熱區(qū)，因此玻璃預(yù)制品14的下部被加熱到至少其軟化點(diǎn)。例如，回火爐可加熱到至少大約1075°C的溫度以使預(yù)制品“滴料”。滴料的實(shí)踐允許玻璃在其自身重量下使其寬度變薄且在稍高于實(shí)際拉制操作溫度的溫度下進(jìn)行?；鼗馉t18可以是電阻爐，其中熱通過將電流流過電阻加熱元件得到；感應(yīng)爐，其中熱通過在微波感受器中感生電流得到；或可將爐加熱到至少玻璃預(yù)制品的軟化點(diǎn)的溫度的其它加熱方法。例如，爐可以是燃?xì)鉅t，其中氣體燃料燃燒以形成火焰。較佳地，爐可將玻璃加熱到至少大約900°的溫度；更佳地至少大約1500°C ;最佳地到至少大約2200°C。一旦預(yù)制品已“滴料”，就可降低回火爐的溫度。
[0035]在圖2所示的回火爐18的實(shí)施例中，回火爐屬于包括布置成限定中空內(nèi)部空間46的矩形形狀的一對(duì)相對(duì)側(cè)板42和一對(duì)相對(duì)端板44的電阻類型?；鼗馉t18包括圖2中標(biāo)注為區(qū)2 - 5的多個(gè)水平布置的加熱區(qū)，每個(gè)加熱區(qū)包括沿玻璃帶的兩個(gè)主要側(cè)面橫向布置的一個(gè)或多個(gè)加熱元件48。較佳地，每個(gè)加熱區(qū)的加熱元件獨(dú)立于其它加熱區(qū)的加熱元件被控制，而在某些實(shí)施例中，獨(dú)立于在相同加熱區(qū)內(nèi)的其它加熱元件被控制。每個(gè)加熱元件48較佳地是棒形以確保足夠的載流能力，并可由例如二硅化鑰制成。為了協(xié)助感生均勻熱梯度和減少?gòu)呐c加熱元件最接近的玻璃預(yù)制品產(chǎn)生的熱點(diǎn)，側(cè)板42和端板44可由諸如金剛砂(例如，Hexoloy? )的合適高溫導(dǎo)熱材料制成并位于玻璃預(yù)制品和加熱元件之間。側(cè)板擴(kuò)散由加熱元件提供的熱并在回火爐18內(nèi)在每個(gè)加熱區(qū)提供更均勻的溫度分布。矩形回火爐的端板44具有與側(cè)板相似的構(gòu)造并可作為與區(qū)2 - 5分開的加熱區(qū)(圖3中標(biāo)注為區(qū)6)加熱。在端部區(qū)(區(qū)6)內(nèi)的單獨(dú)加熱元件50提供通過將玻璃帶的邊緣加熱到不同于玻璃帶中心部分的溫度以在不同于玻璃帶中心部分的粘度下拉制玻璃板邊緣的能力。端部加熱元件50可具有與側(cè)面加熱元件48相同的設(shè)計(jì)但沿與側(cè)面加熱元件48的方向大致相互垂直的方向布置，并定位成加熱除了玻璃帶的橫向(主要)表面外的玻璃帶邊緣。較佳地，玻璃預(yù)制品的邊緣被加熱到大于玻璃預(yù)制品的內(nèi)部、中心部分的溫度。端板44將端部加熱元件50與玻璃帶12分開。側(cè)板42和端板44緩和拉制玻璃帶由于熱變化和在預(yù)制品上施加的拉制應(yīng)力可經(jīng)受的扭曲及其它平面變形。
[0036] 大部分玻璃成型操作要求等溫條件，但在重新拉制寬平帶時(shí)，較佳的是具有非等溫條件。在玻璃預(yù)制品上的等溫條件加上施加到變薄玻璃帶的拉力可在預(yù)制品寬度上產(chǎn)生非均勻拉伸張力。在等溫條件下，拉伸張力在預(yù)制品中心會(huì)比在邊緣大且因此在預(yù)制品中心的玻璃會(huì)比邊緣拉制得快。在預(yù)制品寬度上產(chǎn)生的拉伸張力差可在玻璃帶中產(chǎn)生扭曲和厚度變化。例如，在玻璃帶邊緣的卷曲可出現(xiàn)。將具體在預(yù)制品根部的玻璃預(yù)制品邊緣加熱到高于預(yù)制品中心的溫度緩解了拉伸張力的影響并產(chǎn)生更平的拉制帶。如本文所使用的，預(yù)制品根部是指玻璃預(yù)制品從彈性固體轉(zhuǎn)變到粘性液體的點(diǎn)，通常特征在于寬度減小。更簡(jiǎn)單地說，根部表示玻璃預(yù)制品結(jié)束且玻璃帶開始的區(qū)域。將溫度控制在玻璃預(yù)制品中心和具體在預(yù)制品根部的預(yù)制品邊緣之間的能力使得能拉制平的且基本沒有扭曲的玻璃帶。然而，玻璃帶在極端邊緣上可能會(huì)出現(xiàn)一些輕微的厚度變化。因此，可能需要去除邊緣部分。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)側(cè)面加熱元件48可直線地布置在爐的寬度上，即成單行。較佳地，各個(gè)加熱元件48例如通過控制器(未示出)分開控制使得各個(gè)加熱元件的溫度可分開調(diào)節(jié)。各個(gè)加熱元件的使用、可分開控制的各個(gè)加熱元件的溫度通過促使特定空間溫度分布施加到玻璃預(yù)制品且具體地到在玻璃帶寬度上的玻璃帶，提供給拉制工藝更大的柔度，從而減少諸如由于在玻璃帶寬度上的非均勻溫度分布而引起玻璃帶扭曲的溫度相關(guān)的缺陷。在使用多個(gè)并分開控制的加熱元件的實(shí)例中，控制器還可控制各個(gè)加熱元件的溫度以調(diào)節(jié)施加到玻璃預(yù)制品的溫度分布。
[0038]如圖3所示，每個(gè)回火爐加熱元件48和50可成形為沿與回火爐18的縱向一致的縱向L延伸的“U”形元件。即，較佳地，每個(gè)加熱元件48和/或50的至少一部分沿回火爐的長(zhǎng)度沿拉制方向豎直地延伸。熱電偶52可在適于監(jiān)測(cè)回火爐內(nèi)溫度的位置處插入回火爐18。
[0039]除了回火爐18外，如圖4所示，預(yù)熱爐22可定位在回火爐18上方?；鼗馉t18在拉制循環(huán)之間在大約500°C下閑置以延長(zhǎng)回火爐加熱元件的壽命并減少將爐加熱到拉制溫度所需的時(shí)間。如果玻璃的熱脹足夠低，那將玻璃預(yù)制品浸入在500°C的回火爐通常不是問題。然而，對(duì)于高CTE玻璃，或如果玻璃是離子交換玻璃，那在將玻璃預(yù)制品裝入回火爐時(shí)必須小心。為了防止對(duì)玻璃或回火爐部件的熱沖擊，可選的預(yù)熱爐22可用于在玻璃預(yù)制品14進(jìn)入回火爐18之前將玻璃預(yù)制品預(yù)熱到合適溫度。預(yù)熱爐22包括布置在預(yù)熱爐22寬度上的一個(gè)或多個(gè)加熱元件53，該加熱元件可以是電阻式加熱元件。例如，加熱元件53可以是諸如線圈狀金屬絲加熱元件的金屬絲加熱元件。合適加熱元件材料可包括鎢或鎳鉻合金。
[0040]裝置10可包括可選的熱處理爐20，熱處理爐20的實(shí)施例在圖2和圖5中示出，熱處理爐20相對(duì)于拉制方向可定位在回火爐18的下方。較佳地，熱處理爐20具有沿處理爐沿方向L豎直布置的多個(gè)加熱區(qū)，多個(gè)加熱區(qū)包括沿處理爐的長(zhǎng)度豎直向下布置的多個(gè)加熱元件54。熱處理爐20通常具有與回火爐18相比降低的溫度能力，并可例如安裝有電阻金屬絲加熱元件54。即，加熱元件54較佳地具有比回火爐加熱元件48和/或50小的載流能力。熱處理爐20較佳地是具有獨(dú)立控制的側(cè)面和端部加熱元件的矩形形狀。應(yīng)該注意，由于熱處理爐的上加熱區(qū)中的溫度旨在運(yùn)行在玻璃帶的退火點(diǎn)之上，因此熱處理爐20不是退火爐。熱處理爐20用于控制玻璃帶的形狀以減少玻璃帶中的變形。另外，熱處理爐20有助于減少由玻璃帶淬火產(chǎn)生進(jìn)入玻璃帶的內(nèi)部應(yīng)力的一部分。熱處理爐20可直接聯(lián)接到回火爐18,如圖1所不,或熱處理爐20可分開并與回火爐18間隔開。
[0041]類似于回火爐18，熱處理爐20較佳地包括在加熱元件和拉制玻璃帶之間沿?zé)崽幚頎t的寬度定位的散熱板39。熱處理爐還可包括位于端部加熱元件和玻璃帶邊緣之間的散熱板41。散熱板39和41可由Hexoloy?或類似材料制成。
[0042]在重新拉制爐下增加熱處理爐20進(jìn)一步提供拉制扁平玻璃帶的能力。鑒于在處理爐中的上區(qū)在剛好小于玻璃軟化點(diǎn)但大于玻璃退火點(diǎn)的溫度，處理爐仍足夠熱以允許玻璃的粘彈性變形。在玻璃帶橫穿熱處理爐的上區(qū)時(shí)，拉制玻璃帶的邊緣比中心區(qū)冷得快。隨著拉制牽引器均勻地在玻璃帶的更多脊?fàn)畈糠?不要與上述的預(yù)制品的較低粘度區(qū)混淆)上施加拉伸張力，玻璃在邊緣淬火時(shí)會(huì)變平。處理爐的中心區(qū)在高于玻璃帶的玻璃退火溫度的溫度而下區(qū)在大約玻璃應(yīng)變點(diǎn)的溫度。由于玻璃帶如此薄以至于玻璃帶在這些區(qū)域內(nèi)的時(shí)間是充足的，這允許玻璃帶中的任何殘余應(yīng)力減小或消除。這又使玻璃能沒有破損地卷繞并隨后用于輥至輥工藝。
[0043]在拉制工藝已穩(wěn)定之后，聚合物涂料56較佳地涂敷到在拉制牽引器26上的玻璃帶。涂料56防止玻璃帶與下游拉制部件接觸以保持表面的可接受光學(xué)質(zhì)量并防止可降低玻璃帶強(qiáng)度的玻璃表面損壞。除了涂料涂敷外,或者替代涂料涂敷,將膠帶敷貼到帶邊緣的系統(tǒng)在拉制過程中可實(shí)施。玻璃帶的用膠帶粘住的邊緣可通過提供可處理玻璃帶的位置，而能從卷軸進(jìn)行輥至輥加工處理。即，輥至輥處理設(shè)備能通過機(jī)械輸送系統(tǒng)夾持膠帶?；蛘撸绻酆衔锿苛显诜筚N膠帶之前去除，那可離線實(shí)施邊緣的膠帶敷貼。因此，設(shè)備和工藝可將全部或部分寬度的保護(hù)涂料涂敷到玻璃帶表面，且涂料可永久地或暫時(shí)地粘結(jié)到玻
3? ο
[0044]因此，圖1示出將保護(hù)聚合物涂料56涂敷到玻璃帶12的第一涂料器24。保護(hù)聚合物涂料56可從至少一個(gè)供給輥58供應(yīng)并通過涂敷器60涂敷到玻璃帶12。例如，涂敷器60可包括將涂料膜壓到玻璃帶上的輥。較佳地，涂敷的保護(hù)聚合物涂料56涂敷到玻璃帶的兩個(gè)主要表面。保護(hù)聚合物涂料56提供對(duì)玻璃帶12的優(yōu)質(zhì)區(qū)的機(jī)械保護(hù)并防止玻璃帶和牽引器26之間的直接接觸。如本文所使用的，術(shù)語優(yōu)質(zhì)區(qū)是指與通常從玻璃帶去除并可用作在進(jìn)一步玻璃成型工藝中的碎玻璃的玻璃帶的邊緣部分直接對(duì)比，最終出售并用于制造的玻璃帶部分。因此，優(yōu)質(zhì)區(qū)是玻璃帶的中心部分。
[0045]一旦開始拉制，玻璃預(yù)制品以精確的饋送速度下降進(jìn)入爐中，該饋送速度由向下饋送電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和回火爐18內(nèi)建立的溫度分布來控制。例如，玻璃預(yù)制品的典型向下饋送速度大約10-12mm/min。如前面所述，一旦滴料落下且玻璃帶通過牽引器吸引，回火爐從開始滴料溫度(例如，大約1075°C )下降到合適拉制溫度。重新拉制過程的主要參數(shù)驅(qū)動(dòng)是:向下饋送速度、控制玻璃粘度的爐溫和也稱為拉制速度的拉拔速度。拉制粘度通常在大約16泊到大約17泊之間的范圍內(nèi)。如通過位于向下饋送系統(tǒng)中的測(cè)力計(jì)測(cè)得的合適的拉伸張力，令人滿意的拉伸張力可在從大約2到3磅的范圍內(nèi)。從玻璃預(yù)制品拉制薄片狀玻璃帶的難點(diǎn)是預(yù)制品可具有例如大約0.70_厚的厚度但大約300_寬，這相當(dāng)于大約1:400的高寬比或更大。因此，為了保持拉制玻璃帶的合適平面度，需要仔細(xì)監(jiān)測(cè)玻璃預(yù)制品的向下饋送速度、回火爐溫度和由牽引器26施加的拉制速度。
[0046]在替代實(shí)施例中，聚合物涂料例如通過將玻璃帶拉過液體涂料池涂敷?；蛘?，液體涂料可噴射到玻璃的表面上。液體涂料可涂敷到玻璃的一個(gè)或多個(gè)表面。此后，液體涂料可通過涂料類型所要求的合適的固化裝置固化。例如，固化裝置可以是用于通過加熱固化的涂料的烤爐(熱固化)或固化裝置可通過將涂料暴露于紫外線(光固化)固化涂料。該涂料或涂敷到玻璃帶的涂料可永久或暫時(shí)粘結(jié)到玻璃。
[0047]一旦滴料下落穿過并到熱處理爐20下，那其通常用手向下拉過涂料器并放入拉制牽引器組件26。拉制牽引器26包括兩條反向旋轉(zhuǎn)傳送帶62,反向旋轉(zhuǎn)傳送帶62通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪64驅(qū)動(dòng)使得其之間的運(yùn)動(dòng)是向下的。反向旋轉(zhuǎn)傳送帶62可向玻璃帶向內(nèi)移動(dòng)或遠(yuǎn)離玻璃帶向外移動(dòng)。在傳送帶合在一起時(shí)，玻璃帶12夾在傳送帶之間。傳送帶可通過氣動(dòng)致動(dòng)器打開和閉合，且在閉合時(shí)由傳送帶施加的夾力可調(diào)節(jié)。對(duì)于具有中心部分的薄玻璃帶，該中心部分具有等于或小于200 μ m的厚度(例如平均厚度)，譬如等于或小于大約150 μ m、等于或小于大約100 μ m以及在某些實(shí)例中等于或小于大約50 μ m,夾力保持在最小量以免壓碎在傳送帶之間的玻璃帶，但足以允許傳送帶順利地打開和閉合。牽引器單位速度是伺服控制的并設(shè)置成足以保持在玻璃帶上的輕微張力。在夾持裝置(未示出)上的測(cè)力計(jì)提供測(cè)量反饋到控制器，使得施加到預(yù)制品的拉伸張力可控制。典型的拉制速度或拉拔速度大約是0.30m/min。
[0048]傳送帶62從玻璃預(yù)制品14向下拉制玻璃帶12。傳送帶62較佳地由耐高溫彈性材料制成。已發(fā)現(xiàn)更軟的、更有彈性的傳送帶表現(xiàn)比硬傳送帶表面好。較佳地，傳送帶62在玻璃帶的整個(gè)寬度上延伸并可例如比玻璃帶寬。如前述的涂料譬如通過將涂料涂敷到玻璃帶可定位在玻璃帶和傳送帶之間以防止玻璃帶的主要表面與傳送帶接觸。
[0049]或者，牽引器26可包括多條狹窄傳送帶，該多條狹窄傳送帶可獨(dú)立地豎直定位且其中每條傳送帶可打開或閉合。例如，可使用六條傳送帶，其中三條傳送帶定位在玻璃帶的一側(cè)上而另外三條傳送帶定位在玻璃帶的另一側(cè)上。該牽引器系統(tǒng)使玻璃帶能僅從其邊緣或僅從中心或從中心和邊緣的組合拉制。牽引器傳送帶的這種布置允許基本上均勻的拉力施加在寬得多的玻璃帶上，例如具有達(dá)到500mm的寬度的玻璃帶。前述“單個(gè)”牽引器限于寬度小于大約150mm的玻璃帶。
[0050]在玻璃帶12通過牽引器26向下拉制時(shí)，玻璃帶厚度變薄直到玻璃帶的中心部分達(dá)到預(yù)定厚度。即，玻璃帶通常會(huì)包括中心部分和變厚的邊緣部分。邊緣部分可去除，其中中心部分可進(jìn)一步加工處理。玻璃帶的厚度，且尤其是中心部分的厚度，是玻璃帶從預(yù)制品拉伸的速度、預(yù)制品送入回火爐的速度(向下饋送速度)和回火爐的溫度等等中的一個(gè)因素?？衫频牟ＡУ暮穸壬舷尥ǔＳ深A(yù)制品的厚度確定。較佳地，拉制玻璃帶的最大厚度小于大約1.5mm、小于大約1.0mm且更佳地小于大約0.7mm,但通常大于200 μ m。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例拉制的玻璃帶可拉制成使得玻璃帶的中心部分的厚度等于或小于大約200 μ m、等于或小于大約150 μ m、等于或小于大約100 μ m或者等于或小于大約50 μ m。玻璃帶的邊緣部分的厚度還可拉制成小于200 μ m。
[0051]玻璃帶的厚度可被測(cè)量為拉制工藝的一部分，且該測(cè)量結(jié)果可用于控制例如預(yù)制品的向下饋送速度及/或牽引器26的拉制速度。玻璃帶厚度可通過合適的測(cè)量裝置測(cè)量，譬如圖1中用附圖標(biāo)記66標(biāo)示的激光千分尺。這種裝置在市場(chǎng)上容易買到。誤差信號(hào)根據(jù)已輸入控制器的玻璃帶厚度預(yù)定設(shè)定點(diǎn)通過測(cè)量裝置66產(chǎn)生。誤差信號(hào)傳遞到控制器(未示出)?？刂破骺衫缡怯?jì)算機(jī)?？刂破骺山又鶕?jù)預(yù)定指令(諸如計(jì)算機(jī)程序)調(diào)節(jié)向下饋送速度、邊輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度及/或轉(zhuǎn)矩、或爐溫、或其組合以降低來自測(cè)量裝置66的誤差信號(hào)并因此校正玻璃帶厚度。
[0052]在某些實(shí)施例中，可使用可選的第二涂料器28。如圖1所示，可包括用于將保護(hù)膜68涂敷到玻璃帶12的第二涂料器組件28。保護(hù)膜可從至少一個(gè)供給輥70供應(yīng)并通過涂料輥72涂敷到玻璃帶12。較佳地，涂敷的保護(hù)膜68涂敷到玻璃帶的兩個(gè)主要表面。
[0053]最后步驟是卷繞涂好涂料的玻璃帶。從拉制操作回收拉制玻璃帶的方式部分地依賴于玻璃帶的厚度，且更具體地是變厚的邊緣部分。例如，如果玻璃帶的變厚邊緣部分具有等于或小于大約幾百微米的厚度，那玻璃帶可使用電動(dòng)卷繞機(jī)卷繞到圖所示的巨大卷軸31上。卷繞機(jī)具有允許玻璃用最小張力緊緊地卷繞到卷軸上的張力控制。卷軸可存儲(chǔ)很長(zhǎng)一段時(shí)間，且因?yàn)閷⒉ＡЮ@卷軸直徑彎曲，在玻璃帶上產(chǎn)生表面張力，因此在玻璃上具有較低卷繞張力會(huì)降低破損量。巨大卷軸31可接著用作隨后輥至輥工藝中的源卷軸，其中玻璃帶從源卷軸移動(dòng)到隨后的卷帶軸且玻璃帶在其從源卷軸行進(jìn)到卷帶軸時(shí)發(fā)生中間加工處理。中間加工處理可包括例如修整(例如，去除)玻璃帶邊緣、沉積一個(gè)或多個(gè)薄膜層或可用于增加玻璃帶價(jià)值以促進(jìn)提供成品的其它任何工藝。對(duì)于輥至輥加工處理，幾卷玻璃帶可粘接在一起以提供更長(zhǎng)長(zhǎng)度的玻璃帶。
[0054]或者，如果需要的話，可在稍后時(shí)間從玻璃帶切割預(yù)定大小的各個(gè)面板。具有使得玻璃帶在試圖卷繞玻璃帶過程中會(huì)折斷的厚度(例如，厚度大于大約Imm)的玻璃帶在拉制過程中可切割成預(yù)定尺寸或大小的各個(gè)面板。玻璃帶切割成各個(gè)面板可通過本領(lǐng)域已知的任何傳統(tǒng)方法完成，包括玻璃帶的刻劃并折斷或激光切割。
實(shí)例
[0055]如上所述，溫度分布的精細(xì)化管理是解決玻璃預(yù)制品在玻璃預(yù)制品拉制成玻璃帶時(shí)所經(jīng)受的拉伸張力差所必需的。因此，回火爐和熱處理爐分成區(qū)，其中各區(qū)內(nèi)的溫度可分別控制。例如，參照?qǐng)D2和3，從玻璃板預(yù)制品拉制玻璃帶的示例性溫度分布可建立成使得回火爐和熱處理爐的各區(qū)根據(jù)表1加熱。

【權(quán)利要求】
1.一種制造玻璃帶的方法，包括: 在回火爐中加熱玻璃預(yù)制品以形成玻璃帶，所述玻璃預(yù)制品包括中心部分、一對(duì)相對(duì)邊緣部分和大于200 μ m的厚度，所述加熱包括加熱所述玻璃預(yù)制品使得在所述玻璃帶的粘彈區(qū)內(nèi)，所述玻璃帶的所述中心部分的溫度高于所述玻璃帶的所述邊緣部分的溫度；拉制所述玻璃帶使得所述玻璃帶的中心部分具有等于或小于200 μ m的厚度； 在高于所述玻璃帶的退火溫度但低于所述玻璃帶的軟化點(diǎn)的溫度下，在熱處理爐中熱處理已拉制的玻璃帶； 將第一涂料涂敷到所述玻璃帶；以及 將所述玻璃帶卷繞到卷帶軸上，其中所卷繞的玻璃帶的彎曲半徑小于大約10cm。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:在所述回火爐中的所述加熱之前，在預(yù)熱爐中加熱所述玻璃預(yù)制品。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，加熱所述玻璃預(yù)制品包括邊緣加熱元件定位成與側(cè)面加熱元件相互垂直。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，拉制的步驟包括將所述玻璃帶與牽引器組件接觸，所述牽引器組件在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)傳送帶之間向下拉制所述玻璃帶。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃預(yù)制品具有高于大約600°C的應(yīng)變點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃預(yù)制品具有高于大約900°C的應(yīng)變點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一涂料在通過所述牽引器組件的所述接觸之前涂敷到所述玻璃帶，使得所述第一涂料定位在所述玻璃帶和所述反向旋轉(zhuǎn)傳送帶之間。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一涂料涂成固態(tài)膜。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:將所述玻璃帶卷到卷軸上的步驟。
10.一種拉制玻璃帶的裝置，包括: 回火爐，所述回火爐構(gòu)造成加熱固態(tài)玻璃預(yù)制品，所述回火爐包括沿所述回火爐的寬度方向水平布置的第一多個(gè)加熱元件和沿與所述回火爐的所述寬度相互垂直的方向水平布置的第二多個(gè)加熱元件； 熱處理爐，所述熱處理爐包括沿所述熱處理爐的長(zhǎng)度豎直布置的多個(gè)加熱元件； 相對(duì)的反向旋轉(zhuǎn)傳送帶，所述反向旋轉(zhuǎn)傳送帶可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述回火爐下方且構(gòu)造成分別向所述玻璃帶延伸和從所述玻璃帶縮回，其中所述延伸使所述傳送帶與所述玻璃帶配合以施加向下的力到所述玻璃帶；以及 第一涂料器，所述第一涂料器用于將膜材料涂敷在所述玻璃帶和所述反向旋轉(zhuǎn)傳送帶之間。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，分別控制所述第一多個(gè)加熱元件。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，分別控制所述第二多個(gè)加熱元件。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括:位于所述回火爐上游的預(yù)熱爐。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括:位于所述反向旋轉(zhuǎn)傳送帶下游的第二涂料器。
【文檔編號(hào)】C03B18/06GK104185611SQ201280065946
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月9日
【發(fā)明者】S·M·加納, J·M·馬圖司克, D·J·麥克恩羅 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司