專利名稱：輥到輥玻璃無接觸和多層沉積法的制作方法
輥到輥玻璃無接觸和多層沉積法優(yōu)先權本申請要求2009年7月17日提交的題為“輥到輥玻璃無接觸法和多層法 (ROLL-TO-ROLL GLASS TOUCH-FREE PROCESS AND MULTILAYER API3ROACH) ” 的美國專利申請第12/505096號的優(yōu)先權。背景和概述本發(fā)明一般涉及玻璃片，更具體涉及用來形成均勻的玻璃片，例如二氧化硅玻璃片的玻璃煙炱沉積和燒結法。可以使用各種不同的方法形成玻璃片材料。例如，在浮法玻璃工藝中，通過使熔融玻璃浮在熔融金屬床上，制造固體玻璃片。該方法可以用來形成具有均勻的厚度以及非常平坦表面的玻璃片。但是，浮法玻璃工藝必須有玻璃熔體和熔融金屬之間的直接接觸，會在界面造成不希望有的污染，使表面質量遜于純潔的表面質量。為了制造在兩個主表面上都具純潔的表面性質的高質量浮法玻璃片，通常對浮法玻璃進行表面拋光步驟，該步驟增加了額外成本。另外，認為浮法無法用來制造可卷的玻璃片。另一種用來形成玻璃片材料的方法是熔合拉制法。在此方法中，將熔融玻璃加入被稱為“等壓槽”的槽內，對該等壓槽進行過量填注，直至熔融玻璃從兩側均勻溢出。然后所述熔融玻璃在所述槽的底部重新結合、或者熔合，然后在槽的底部進行拉制以形成平坦連續(xù)玻璃片。因為在成形過程中玻璃片的兩個主表面都不與任何支承材料直接接觸，兩個主表面都可以獲得高表面質量。由于熔合拉制法的動力學性質，適合用于熔合拉制加工的玻璃組合物的數(shù)量僅限于在熔融相中具有所需性質(例如液相線粘度、應變點等)的那些。另外，雖然可以通過熔合拉制法制造較薄的玻璃片，但是該方法無法用來形成可卷的高二氧化硅玻璃片。最后，用于熔合拉制法的設備可能價格昂貴。所述浮法和熔合拉制法除了它們的薄玻璃片材料方面的限制以外，而且由于二氧化硅具有高軟化點( 1600°C )，這兩種方法作為用來形成高二氧化硅玻璃片的玻璃片成形方法基本上是不能實行的。反而，人們通常通過對分批火焰水解爐制造的二氧化硅錠塊進行切割、研磨和拋光來制造二氧化硅玻璃基片。這些分批法極為昂貴，并造成很大的浪費。實際上，為了通過火焰水解法制造均勻的薄的軟質二氧化硅玻璃片所需的必要的切片和拋光操作很可能使得工藝成本過高而只能放棄。鑒于以上原因，人們非常需要具有高表面質量的廉價、均勻、軟質、可卷的薄玻璃片。該玻璃片可以包括一層或多層、一種或多種組分或者一個或多個相。該玻璃片可以例如用作光掩?；?、LCD圖像掩?；?。一種形成玻璃片的方法包括玻璃煙炱沉積和燒結工藝。根據(jù)各種實施方式，所述沉積包括在煙炱接受器件的沉積表面上沉積玻璃煙炱顆粒，形成受支承的煙炱層；將所述煙炱層從所述沉積表面取下，形成第一煙炱片；在所述第一煙炱片的至少一個表面上沉積另外的玻璃煙炱顆粒，形成復合煙炱片?？梢詫λ鰪秃蠠熿破M行燒結，形成玻璃片。所述玻璃片可以是可卷的薄玻璃片，或者是較厚的玻璃片。
受支承的煙炱層從所述沉積表面脫離，該煙炱層具有兩個相反的主表面。“接觸表面”是與所述煙炱接受器件的沉積表面接觸而形成的表面，而“自由表面”是相反的表面。 在另一個實施方式中，在受支承的煙炱層從沉積表面脫離以形成第一煙炱片之后，可以在所述“接觸表面”和/或“自由表面”上沉積另外的玻璃煙炱顆粒。另外，在形成至少兩個煙炱層之后，還可以沉積另外的玻璃煙炱顆粒以形成多層復合煙炱片。對于復合煙炱片，界面間表面表示一個煙炱層與隨后沉積的煙炱層之間的表面，而自由表面表示在未與另一表面直接接觸的情況下已形成的表面。使用上述方法制造的高二氧化硅玻璃片的平均厚度可以等于或小于150微米，兩個相反的主表面中的至少一個之上的平均表面粗糙度等于或小于1納米。通過在第一煙炱片的接觸表面上沉積第二煙炱層，可以形成復合煙炱片，最終形成燒結玻璃片，所述玻璃片的裸露的主表面均未與沉積表面接觸。這些純潔的表面可以得到高質量的玻璃片。在以下的詳細描述中提出了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，其中的部分特征和優(yōu)點對本領域的技術人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實施包括以下詳細描述、權利要求書以及附圖在內的本文所述的本發(fā)明而被認識。應理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都提出了本發(fā)明的實施方式，用來提供理解要求保護的本發(fā)明的性質和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對本發(fā)明的進一步的理解，附圖被結合在本說明書中并構成說明書的一部分。附圖舉例說明了本發(fā)明的各種實施方式，并與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理和操作。附圖簡要說明

圖1是用來形成薄玻璃片的設備的示意圖；圖2是復合煙炱片的示意圖。詳述圖1中示意地顯示了根據(jù)一個實施方式用來形成玻璃片的設備。該設備100包括一對煙炱提供器件110，116，煙炱接受器件120，煙炱片引導器件130，以及煙炱片燒結器件 140。在初始沉積步驟中，在煙炱接受器件120的沉積表面122上沉積通過第一煙炱提供器件100形成的玻璃煙炱顆粒。所述煙炱接受器件120是可旋轉的轉筒或者帶的形式， 因此可以包括連續(xù)的沉積表面122。使煙炱顆粒150沉積，在沉積表面122上形成煙炱層 152。所述煙炱層152可以從沉積表面122脫離，成為具有接觸表面155和自由表面157的自立式連續(xù)煙炱片154?？梢砸蛞韵略颍跊]有實際介入的情況下，使得煙炱層152從沉積表面122脫離，例如煙炱層和沉積表面之間的熱失配或者熱膨脹系數(shù)失配，以及/或者重力的作用下。在煙炱片IM從煙炱接受器件120脫離之后，煙炱片引導器件130可以引導煙炱片154的移動。在一個實施方式中，在第二個沉積步驟中，通過第二煙炱提供器件116形成的玻璃煙炱顆粒160沉積在煙炱片154的接觸表面155上，形成第二煙炱層162。對煙炱片IM添加第二煙炱層162和任何之后的煙炱層(圖中未顯示)，從而形成了復合煙炱片 174。所述煙炱片引導器件130還可以引導所述復合煙炱片174移動通過煙炱片燒結器件 140，該燒結器件使得所述復合煙炱片174發(fā)生燒結和固結，形成玻璃片156。在一些實施方式中，作為在煙炱片的接觸表面155上形成煙炱層的替代或者補充，可以在煙炱片的自由表面157上沉積煙炱層。形成玻璃片的方法包括在煙炱接受器件的沉積表面上沉積玻璃煙炱顆粒，形成受支承的煙炱層；將所述煙炱層從所述沉積表面取下，形成第一煙炱片；在所述第一煙炱片的至少一個表面上沉積另外的玻璃煙炱顆粒，形成復合煙炱片。可以對所述復合煙炱片進行加熱，形成燒結玻璃片。下文將詳細描述所述方法和設備的其它方面。雖然可以用各種器件來形成玻璃煙炱顆粒，例如煙炱提供器件110，112可以包括一個或多個火焰水解燃燒器，例如用于外部氣相沉積0VD、氣相軸向沉積(VAD)和平面沉積法的那些。在美國專利第 6，606，883，5，922，100，6，837，076，6，743，011 和 6，736，633 號中揭示了一些合適的燃燒器的結構，這些專利的全文內容參考結合于此。所述煙炱提供器件110，112可以包括單獨的燃燒器或者多個燃燒器。一個示例性的燃燒器包括長度為1、寬度為W的輸出表面。所述輸出表面包括N行噴氣孔，其中N可以為1-20或者更大。在一個實施方式中，各個噴氣孔包括直徑0.076厘米的孔。所述輸出表面的長度1可以約為2. 5-30. 5厘米或者更大，寬度可以為0. 1-7. 5厘米。任選地，可以將多個燃燒器構造成燃燒器陣列，該燃燒器陣列能夠在其長度和寬度上產(chǎn)生基本連續(xù)的煙炱顆粒物流。例如，燃燒器陣列可以包括多個獨立的燃燒器(例如以首尾相連的形式設置)，這些燃燒器構造成用來形成和沉積在時間和空間上均勻的玻璃煙炱層。因此，各個煙炱提供器件可以用來形成具有基本均一的化學組成和基本均一厚度的單一的煙炱層。所謂“均一的組成”和“均一的厚度”表示在特定面積內，組成和厚度的變化小于或等于平均組成或厚度的20 %。在某些實施方式中，在煙炱片上，煙炱片的組成和厚度變化中的一種或兩種可以小于或等于它們各自的平均值的10%。一個示例性的燃燒器包括9行噴氣孔。根據(jù)一個實施方式，在使用過程中，中線處的一行(例如第5行)提供二氧化硅氣體前體/載氣混合物。緊鄰的行(例如第4行和第 6行)提供氧氣，用來對二氧化硅氣體前體進行化學計量控制。中線任一側的接下來兩行噴氣孔(例如第2，3，7和8行)提供另外的氧氣，可以用其流速控制化學計量比和煙炱密度， 同時為引燃火焰提供氧化劑。最靠外的那行噴氣孔(例如第1行和第9行)可以提供引燃火焰混合物，例如014/02或吐/02混合物。表1中列出了這樣一種9行線型燃燒器的示例性氣體流速范圍。表1. 9行線型燃燒器的示例性氣體流速
權利要求
1.一種用來制造玻璃片的方法，該方法包括在沉積表面上沉積玻璃煙炱顆粒，形成受支承的煙炱層；將所述煙炱層從所述沉積表面取下，形成第一煙炱片，所述第一煙炱片具有接觸表面和自由表面；在所述接觸表面和自由表面中的至少一個表面上沉積玻璃煙炱顆粒，形成復合煙炱片；以及對所述復合煙炱片進行燒結，形成玻璃片。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一煙炱片的接觸表面上沉積玻璃煙炱顆粒。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一煙炱片的接觸表面和自由表面上沉積玻璃煙炱顆粒。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，沉積在所述沉積表面上的玻璃煙炱顆粒的組成基本上與第一煙炱片上沉積的玻璃煙炱顆粒的組成相同。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述復合煙炱片包括具有第一平均組成的玻璃煙炱顆粒的第一層，以及具有第二平均組成的玻璃煙炱顆粒的第二層，使得所述第一和第二平均組成是不同的。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃片在組成上是均一的。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述沉積表面上形成的煙炱層具有基本均一的厚度。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述復合煙炱片具有基本均一的厚度。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一煙炱片的平均厚度為50-600微米。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述復合煙炱片的平均厚度為100微米至 5厘米。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃片的平均厚度為25微米至1.25 厘米。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，使用與所述復合煙炱片的主表面接觸的煙炱片弓I導器件弓I導所述復合煙炱片的移動。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述煙炱片引導器件包括多個夾持輥和/ 或夾持輸送帶。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述煙炱片引導器件僅僅與所述復合煙炱片的主表面的周邊部分接觸。
15.如權利要求1所述的方法，該方法還包括將所述復合煙炱片的至少一部分卷繞成卷。
16.如權利要求1所述的方法，該方法還包括將所述玻璃片的至少一部分卷繞到輥上。
17.一種復合煙炱片，其包括至少兩個玻璃煙炱層和一對相反的裸露的主表面，其中所述相反的裸露的主表面各自是自由表面。
18.一種玻璃片，由權利要求17所述的復合煙炱片燒結形成。
19.如權利要求18所述的玻璃片，其特征在于，所述玻璃片的平均厚度為25微米至 1. 25厘米。
20.如權利要求18所述的玻璃片，其特征在于，所述玻璃片在兩個相反的主表面中的至少一個主表面上的平均表面粗糙度等于或小于1納米。
全文摘要
使用輥到輥玻璃煙炱沉積和燒結法形成玻璃片。玻璃片形成包括在煙炱接受器件(120)的沉積表面(122)上形成第一玻璃煙炱層(152)，將第一玻璃煙炱層(152)從沉積表面(122)取下，在所述未支承的第一玻璃煙炱層上形成第二玻璃煙炱層(162)。對制得的復合玻璃煙炱片進行加熱以形成燒結玻璃片(156)。所述玻璃片可以是基本均一的玻璃片，或者是具有層特有的性質的復合玻璃片。
文檔編號C03B19/14GK102471124SQ201080033747
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權日2009年7月17日
發(fā)明者D·W·霍托夫 申請人:康寧股份有限公司