用于加工薄型玻璃幅材材料的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】用于加工薄型玻璃幅材材料的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35 U.S.C.§ 119要求2012年11月29日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/731153的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容構(gòu)成本發(fā)明的依據(jù)且以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總地涉及用于加工和精整玻璃并且更特別地加工和精整薄玻璃幅材材料以用于以各種方式使用(包括并入高技術(shù)產(chǎn)品中)的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]考慮到最近的發(fā)展，玻璃可以制造成薄玻璃幅材的形式，其具有不超過(guò)0.05至
0.200毫米的厚度、0.5至1.3米或更寬的寬度和多達(dá)300米或更大的長(zhǎng)度。薄玻璃幅材材料可被卷到卷軸上，且外徑小至200毫米的半徑。薄玻璃幅材材料具有各種各樣的用途，包括作為用于平板顯示器(例如，液晶顯示器)的基板。用于操縱薄玻璃幅材材料的當(dāng)前技術(shù)通常借鑒自轉(zhuǎn)換工業(yè)的卷對(duì)卷過(guò)程，該過(guò)程在材料在水平方向上移動(dòng)時(shí)處理材料。此方法與用于在卷對(duì)卷過(guò)程中處理的各種各樣的材料的方法一致，這些材料包括紙張、塑料和金屬，并且存在專門供應(yīng)用來(lái)處理這些材料的設(shè)備的廣泛的工業(yè)部門。一般來(lái)說(shuō)，這些系統(tǒng)具有水平設(shè)計(jì)，其中，當(dāng)材料正被形成、轉(zhuǎn)化或添加涂層、層合物、電路形式的價(jià)值并且在一些情況下正被輸送通過(guò)一系列過(guò)程環(huán)境、真空、熱、濺射、干燥器等時(shí)，材料通過(guò)一系列傳輸技術(shù)(在許多情況下是輥)在水平取向上進(jìn)給。這些過(guò)程步驟中的許多本質(zhì)上適合于水平幅材傳輸過(guò)程，因此大部分轉(zhuǎn)化設(shè)備設(shè)計(jì)都采用水平設(shè)計(jì)方案也就不足為奇了。
[0005]在制造之后操縱和處理薄玻璃幅材材料提出了許多特殊問(wèn)題，特別是在薄玻璃幅材材料被切割、檢查、測(cè)試缺陷和層合或進(jìn)行其它制造步驟時(shí)需要避免在薄玻璃幅材材料在水平方向上移動(dòng)時(shí)與其直接接觸。通過(guò)處理設(shè)備與薄玻璃幅材材料直接接觸可能容易增加刮傷、擦傷或其它缺陷，這些缺陷不僅影響玻璃的外觀質(zhì)量，而且引入可能弱化玻璃的結(jié)構(gòu)并引發(fā)裂紋形式的失效和其中玻璃粉碎的致命失效的缺陷。為了在設(shè)計(jì)成避免與薄玻璃幅材材料直接物理接觸的水平卷對(duì)卷操作中加工薄玻璃幅材材料，很大程度上依賴于空氣承載技術(shù)，該技術(shù)被并入傳輸裝置、反向器、轉(zhuǎn)向和平面處理設(shè)備。這些裝置允許薄玻璃幅材沿著水平生產(chǎn)線跨置在氣墊上，該水平生產(chǎn)線可以長(zhǎng)達(dá)10米或更長(zhǎng)，并且至少寬I米至
1.5米。這些系統(tǒng)通常需要多達(dá)10至15個(gè)高度復(fù)雜的空氣承載裝置以用于不同目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]如上所述，當(dāng)薄玻璃幅材材料在精整過(guò)程期間在水平方向上移動(dòng)時(shí)，為了避免觸碰并且有助于薄玻璃幅材材料的非接觸移動(dòng)，復(fù)雜的、精致的和極其昂貴的空氣承載裝置陣列形成空氣墊，以用于薄玻璃幅材材料在退繞模塊和卷繞模塊之間在水平方向上移動(dòng)時(shí)跨置在其上。在一些構(gòu)型中，空氣承載裝置陣列是一系列平行導(dǎo)軌，其利用由導(dǎo)軌之間的空間提供的出口路徑釋放空氣以形成空氣墊。這些陣列常常覆蓋薄玻璃幅材所跨置的大部分區(qū)域。除了反轉(zhuǎn)、測(cè)試和張緊之外，這些陣列還保持空氣棒。
[0007]如上所述，如果薄玻璃幅材材料在精整過(guò)程期間破裂，當(dāng)其沿著水平生產(chǎn)線移動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生許多問(wèn)題。當(dāng)薄玻璃幅材材料破裂時(shí)，其可能形成許多小顆粒，這些小顆粒會(huì)污染機(jī)器，特別是許多空氣承載裝置。由薄玻璃幅材中的破裂生成的小顆粒具有在精整過(guò)程可開始之前粘附到機(jī)器的趨勢(shì)，從而產(chǎn)生顯著的清潔問(wèn)題。當(dāng)薄玻璃幅材材料在精整過(guò)程期間破裂時(shí)，所形成的玻璃的小顆粒也被來(lái)自空氣承載裝置的空氣吹得到處都是，這可能使情況更嚴(yán)重，并且增加清潔的時(shí)間和費(fèi)用。
[0008]另外的顯著問(wèn)題在于，所有這些過(guò)程都必須在潔凈室環(huán)境中進(jìn)行，這需要具有HEPA過(guò)濾的空氣，以將工藝區(qū)域保持在級(jí)別10，000目標(biāo)內(nèi)。當(dāng)薄玻璃幅材材料破裂時(shí)清潔過(guò)程與以下事實(shí)疊加:其可能需要達(dá)到重建潔凈室環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)。
[0009]在破裂之后重新穿引或在精整過(guò)程開始時(shí)簡(jiǎn)單地將薄玻璃幅材材料穿引通過(guò)水平系統(tǒng)是困難的，部分地是由于需要不接觸薄玻璃幅材材料。薄玻璃幅材材料通過(guò)系統(tǒng)所選路徑需要在卷繞模塊兩者的下方和一系列空氣棒和反向器的上方穿引，這是一個(gè)具有多個(gè)功能性和人類工程學(xué)挑戰(zhàn)的過(guò)程，原因是:空氣棒在顯著量的地板空間上方鋪展，其中系統(tǒng)的部分難以從側(cè)面觸及。當(dāng)薄玻璃幅材材料移動(dòng)通過(guò)水平過(guò)程時(shí)，此問(wèn)題與在薄玻璃幅材材料和空氣承載裝置之間非常小的距離疊加。
[0010]卷繞張力管理是用于防止與激光裁切以及其它精整和測(cè)試過(guò)程相關(guān)聯(lián)的無(wú)定向裂縫擴(kuò)散的控制參數(shù)，并且需要在裁切過(guò)程和其它精整步驟上游和下游的卷繞張力控制。水平過(guò)程通常使用懸鏈、浮動(dòng)輥或真空箱張緊技術(shù)以及復(fù)雜的控制算法來(lái)滿足給定過(guò)程的張緊要求。卷繞張力在幅材傳輸行業(yè)中傳統(tǒng)地以鎊/線英寸或PLI為單位來(lái)測(cè)量。在薄玻璃幅材移動(dòng)通過(guò)精整過(guò)程并且當(dāng)其退繞時(shí)，薄玻璃幅材上的張力大體上在0.05至0.75鎊/線英寸(PLI) (0.06至0.9Kg/cm)的范圍內(nèi)，該值低于在用于塑料、紙板和其它材料的轉(zhuǎn)換工業(yè)中通常使用的PLI，其通常在I至5PLI范圍內(nèi)。在水平方向上在提供支承的空氣承載部上延展以便避免在這樣低的張力下接觸薄玻璃幅材材料對(duì)控制系統(tǒng)提出挑戰(zhàn)，并且需要在空氣承載裝置的制造和對(duì)齊過(guò)程中且相對(duì)于卷繞器及其它過(guò)程設(shè)備的很高精度。此要求增加了過(guò)程設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作的顯著的成本和復(fù)雜性。另外，由于幅材在其整個(gè)路徑長(zhǎng)度上需要支承，其恒定地緊鄰空氣承載，這增加了其可能以某種方式接觸會(huì)造成刮痕或瑕疵(此刮痕或瑕疵會(huì)削弱玻璃的機(jī)械完整性)的某物的可能性。
[0011]現(xiàn)有的水平系統(tǒng)也在薄玻璃幅材材料能被裁切的寬度上具有約束性。這是由于需要將空氣棒定位成在它們之間具有空間，該空間允許空氣逸出，以便保持恰當(dāng)?shù)目諝鈮毫?。?dāng)薄玻璃材料沿水平方向移動(dòng)時(shí)，薄玻璃幅材材料的邊緣在被切割之前和之后必須駐留在提供空氣壓力的導(dǎo)軌上方而不在空氣棒之間的間隙之一上方。因此，空氣棒和開放空間的交替圖案限制薄玻璃幅材材料可被切割的寬度。
[0012]本公開的一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于加工薄玻璃幅材材料的方法，其具有以下步驟:將薄玻璃幅材材料從源沿基本上向下的豎直方向引導(dǎo)；對(duì)沿基本上向下的豎直方向移動(dòng)的薄玻璃幅材材料執(zhí)行精整功能；在沒有物理接觸的情況下控制在基本上向下的豎直方向上移動(dòng)的薄玻璃幅材材料的水平穩(wěn)定性；在沒有物理接觸的情況下控制在基本上向下的豎直方向上移動(dòng)的薄玻璃幅材材料的張力；以及將薄玻璃幅材材料卷繞成至少一個(gè)卷，所述至少一個(gè)卷可以定位成基本上在向下移動(dòng)的薄玻璃幅材材料的源的下方。在該實(shí)施例的變型中，源步驟為:將薄玻璃幅材材料從卷軸退繞；在制造過(guò)程的結(jié)尾處將薄玻璃幅材材料沿向下方向引導(dǎo)；或者將薄玻璃幅材材料向上繞過(guò)空氣棒上方。
[0013]本公開的附加實(shí)施例涉及一種用于加工薄玻璃幅材材料的設(shè)備，其包括:薄玻璃幅材材料的源；卷繞卷軸，其在基本上豎直的方向上位于薄玻璃幅材材料的源下方；無(wú)接觸穩(wěn)定器，其鄰近從所述源延伸至所述卷繞卷軸的薄玻璃幅材材料的路徑；至少一個(gè)精整裝置，其鄰近從源延展至所述卷繞卷軸的薄玻璃幅材材料的路徑；無(wú)接觸張力控制裝置，其定位在與薄玻璃幅材材料的路徑的相互作用位置；并且其中，薄玻璃幅材材料的路徑在基本上向下的豎直方向上從源延伸至卷繞卷軸。
[0014]在本發(fā)明的還有另一實(shí)施例中，本公開涉及一種加工薄玻璃幅材材料的方法，其具有以下步驟:將薄玻璃幅材材料從源沿基本上豎直的方向引導(dǎo)，從而形成沿基本上豎直的方向移動(dòng)的薄玻璃幅材材料的帶狀物或條帶；對(duì)沿基本上豎直的方向移動(dòng)的薄玻璃幅材材料執(zhí)行精整功能；在沒有物理接觸的情況下控制沿基本上豎直的方向移動(dòng)的薄玻璃幅材材料的水平穩(wěn)定性；以及在沒有物理接觸的情況下控制沿基本上豎直的方向移動(dòng)的薄玻璃幅材材料的張力。在該實(shí)施例的變型中，基本上豎直的方向可以是基本上向下的豎直方向或基本上向上的豎直方向。
[0015]附加的特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的詳細(xì)描述中闡述，并且在一定程度上將根據(jù)該描述而易于對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見，或者通過(guò)實(shí)踐本書面描述所述的實(shí)施例及其權(quán)利要求以及附圖而被了解。
[0016]應(yīng)當(dāng)理解，前述總體描述及以下詳細(xì)描述兩者均僅僅是示例性的，并且旨在提供用于理解權(quán)利要求的本質(zhì)及特性的綜述或框架。
[0017]附圖是為了提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步了解而包含的，并且被納入本說(shuō)明書中構(gòu)成