膜的卷處理的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]薄玻璃膜可通過若干技術(shù)中的一種制造。最常見的方法是使用其中熔融玻璃流過兩個表面、交匯成線并且被拉制成片材的熔合拉制塔，或使用其中將玻璃板加熱并且拉制成片材的再拉制工藝。此類工藝可生產(chǎn)厚度小于100微米并且具有足夠的柔性以卷繞成卷的玻璃膜。
[0002]玻璃膜卷可用于與塑料膜卷相同的工藝中。例如，應(yīng)用于塑料膜的常見工藝為真空涂布，這可包括物理氣相沉積(包括化學(xué)氣相沉積、濺鍍、和蒸鍍涂布)。雖然常用這些涂布方法，但是它們也是昂貴的。存在若干在常規(guī)卷處理為通常在經(jīng)濟上不可行的情況下的涂布方法。這些涂布方法包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、低壓CVD、和原子層沉積(ALD)，這些全部是通常用于其中可一次涂布整個板的基于片材的工藝中的工藝。當(dāng)可使用常規(guī)的卷對卷工藝，諸如批量真空輥涂時，工藝可為非常昂貴的或可能導(dǎo)致不良的涂層性能。
[0003]在本領(lǐng)域中需要以低成本提供高性能涂層的膜的卷處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]符合本公開的一種處理膜的方法包括以下步驟:將膜卷繞成卷，在卷中膜的層之間具有間隙；以及迫使流體通過間隙。流體將涂層沉積在膜的至少一個側(cè)面上。
[0005]符合本公開的一種制品包括:帶涂層的膜的卷，在卷中，帶涂層的膜的層之間具有間隙；和鄰近卷的輸入邊緣設(shè)置的歧管。歧管包括流體分配系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0006]附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，附圖連同【具體實施方式】闡明本發(fā)明的優(yōu)點和原理。在這些附圖中，
[0007]圖1是在芯上間隔卷繞的膜的卷的透視圖；
[0008]圖2是在流動反應(yīng)器的內(nèi)部的圖1的卷的透視剖視圖；
[0009]圖3是流動反應(yīng)器中卷的剖視圖，其中等值線指示反應(yīng)器內(nèi)部空氣的質(zhì)量分數(shù)；
[0010]圖4是流動反應(yīng)器中卷的剖視圖，其中等值線指示膜的輸入邊緣和輸出邊緣的壓力差;
[0011]圖5是卷上膜的疊層的一部分的示意性剖視圖；
[0012]圖6是膜的疊層的輸入邊緣的一部分的剖視圖；
[0013]圖7是膜的疊層的輸出邊緣的一部分的剖視圖；
[0014]圖8是膜的卷的透視圖；
[0015]圖9是覆蓋件和膜的卷的一部分的示意性剖視圖；
[0016]圖10A是包括流體分配結(jié)構(gòu)的容器的透視圖；并且
[0017]圖10B是圖10A的容器的剪切透視圖。
【具體實施方式】
[0018]薄玻璃膜可使用其中熔融玻璃流過兩個表面、交匯成線并且被拉制成片材的熔合拉制塔，或使用其中將玻璃板加熱并且拉制成片材的再拉制工藝來制造。這些工藝中的任一個可生產(chǎn)非常薄的玻璃，其具有100微米或更小，低至30微米，或甚至5微米的通常厚度。這些薄玻璃片材可以是具有高度柔性的并且可卷繞成卷的。
[0019]片材和膜是本文可互換使用來描述具有平坦表面并且具有足夠柔性而可在室溫下形成為卷的材料的術(shù)語。
[0020]用于涂布塑料膜的工藝也可用于涂布玻璃膜。例如，用于塑料膜的常見涂布工藝為真空涂布，這可包括物理氣相沉積(包括化學(xué)氣相沉積、濺鍍、和蒸踱涂布)。真空工藝可通過間歇工藝(諸如其中源和收卷輥均包含在真空室中)或空氣-真空-空氣工藝(其中供給和收卷輥在大氣壓下)實現(xiàn)。然而，常規(guī)涂布方法通常過于昂貴或?qū)е虏涣嫉耐繉有詴骸?br>[0021]本說明書提供了以低成本將高性能涂層施加至膜諸如玻璃膜的卷處理方法。通過迫使流體通過膜的卷中的層之間的間隙來施加涂層。流體可為液體或氣體或它們的組合?？墒褂猛坎脊に噥硎┘影ň酆衔锊牧系臒o機涂層和有機涂層。涂層可為保護性的、裝飾性的、和/或具有光學(xué)功能或電氣功能。示例性的涂層包括抗反射器、二向色反射器、寬帶反射鏡、以及包括金屬和透明導(dǎo)電氧化物(TC0)的導(dǎo)電涂層。膜可包含聚合物、玻璃、金屬、陶瓷、或它們的組合。膜可具有大于5GPa或大于20GPa的楊氏模量。
[0022]圖1示出了圍繞芯110卷繞并且以隔件130隔開的薄膜120的卷。隔件130用于提供在膜120的層之間的一致的間隙。隔件130可被設(shè)計成允許流體軸向通過膜120的層。圖2示出了定位在流動反應(yīng)器250的內(nèi)部的圖1的卷的剖視圖。流動反應(yīng)器250包括芯210、入口 260和出口 265。間隔卷繞的膜220圍繞芯210纏繞并且以隔件230間隔開。
[0023]圖3示出了圖2中所示的反應(yīng)器和膜，其中使用Solidworks Flow來流動建模(購自法國韋利濟-維拉庫布萊的達索系統(tǒng)公司(Dassault Systems, Velizy-VillacoublayCedex, France))。模擬中使用的初始條件為:反應(yīng)器初始填充有1托壓力的空氣并且反應(yīng)器溫度為250°C。在模擬中，1升/秒的在1托壓力和250°C下的氮氣通過右封蓋進入，并且將左封蓋保持在1托的環(huán)境壓力下。圖3中的等值線指示在1升/秒的流動開始后0.25秒時反應(yīng)器中空氣的質(zhì)量分數(shù)。等值線362指示大約零的空氣質(zhì)量分數(shù)，而等值線364指示約0.986的空氣質(zhì)量分數(shù)。等值線示出了空氣正在被氮氣均勻地置換，其中兩種氣體之間發(fā)生一些程度的擴散。模擬示出了 ALD反應(yīng)可通過以下方式產(chǎn)生:首先將反應(yīng)物諸如四氯化鈦(TiCl4)在惰性氣體諸如氮氣或氬氣中混合。一旦向系統(tǒng)添加了足夠的TiCl4，例如氮氣或氬氣的吹掃氣體就可去除任何過量的TiCl4。然后可使第二反應(yīng)物諸如空氣中的臭氧流動通過反應(yīng)器，接著是吹掃氣體。第一反應(yīng)物、吹掃、第二反應(yīng)物、以及吹掃的循環(huán)可按需重復(fù)多次并且可按需使用多種不同的反應(yīng)物，以實現(xiàn)期望的結(jié)果。
[0024]圖4示出了進入氮氣吹掃循環(huán)0.25秒，來自膜的輸入邊緣和輸出邊緣的壓力差。等值線463指示1.03681托的壓力并且等值線467指示0.999979托的壓力。膜的卷的輸入邊緣和膜的卷的輸出邊緣之間的壓力差可有效地驅(qū)動氣體通過卷，這增加了使用反應(yīng)物的效率，大幅減少了施加和吹掃反應(yīng)物所需的時間，并且增加了涂層的均勻性。與此相比，考慮在將反應(yīng)物同時施加到膜的兩個邊緣，并且卷初始被抽空至低壓的情況。當(dāng)反應(yīng)物填充膜層之間的間隔時，推進填充間隔的氣體的前沿將使反應(yīng)物耗盡。因此，將需要氣體中的反應(yīng)物濃度足夠高以克服耗盡的效應(yīng)，或者系統(tǒng)將需要保持填充有反應(yīng)物直到更多的反應(yīng)物擴散至耗盡的氣體。任一情況均為時間或材料、或兩者的浪費。此外，從膜的中心區(qū)域完全去除過量的反應(yīng)物將是非常困難的。殘余的反應(yīng)物可能引起與后續(xù)反應(yīng)物的本體反應(yīng)，從而由于不充分的覆蓋或局部覆蓋過量而導(dǎo)致在涂層上造成的顆粒物質(zhì)或有缺陷的涂層。
[0025]圖2-4中所示的膜卷的Solidworks Flow模型使用了 100微米厚的膜，其中將70微米厚的條帶施加至膜的邊緣部分的兩個側(cè)面。模型化的膜在層之間具有1mm的間隔。層之間的附加的間隔可通過條帶上的特征結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。包裝效率可通過減小該間隔而大幅增加。在一些實施例中，層之間的間隙大于或等于5微米或10微米或100微米并且小于或等于250微米或1000微米或5000微米。在一些實施例中，膜厚度在約10微米至約500微米之間。
[0026]圖5示意性地示出了卷上膜的疊層的一部分。圖5示出了在膜的疊層的前面的輸入?yún)^(qū)域510、在其處使用條帶隔件的第一帶條帶的部分520、以及不帶條帶的部分530、第二帶條帶的部分570、以及在膜的疊層的后面的輸出區(qū)域580。該卷的Solidworks Flow模型使用了具有100微米厚度的膜，并且將70微米厚的條帶施加至膜的每個邊緣的兩個側(cè)面。層的帶條帶的部分之間存在60微米的間隙，并且膜的不帶條帶的部分之間存在200微米的間隙。換句話講，膜的疊層存在300微米的周期，其中玻璃占據(jù)100微米，條帶占據(jù)2X70微米并且其余間隙為60微米。針對此系統(tǒng)，通過將5托氮氣壓力施加在疊層的一個邊緣上并且將1托環(huán)境壓力施加在另一個邊緣上來模擬氣體流動。將反應(yīng)器、膜和氣體溫度保持恒定在250°C下。在輸入?yún)^(qū)域510中，壓力為約5.002托，并且在輸出區(qū)域580中，壓力為約0.9965托。在等值線540處，壓力為約3托。
[0027]使用針對圖5所述的模型參數(shù)，圖6示出了膜疊層的輸入邊緣的速度分布，并且圖7示出了膜疊層的輸出邊緣的速度分布。圖6包括膜疊層之前的輸入?yún)^(qū)域610、帶條帶的區(qū)域之前的膜疊層中的第一區(qū)域615、帶條帶的區(qū)域620、以及帶條帶的區(qū)域之后的膜疊層中的第二區(qū)域625。速度在輸入?yún)^(qū)域610中為大約零，并且在帶條帶的區(qū)域620中升高至約0.3m/s，然后在第二區(qū)域625中下降至約0.25m/s。圖7包括帶條帶的區(qū)域之前的膜疊層中的第一區(qū)域750、帶條帶的區(qū)域760、帶條帶的區(qū)域之后的膜疊層中的第二區(qū)域770、以及輸出區(qū)域780。在第一區(qū)域750、帶條帶的區(qū)域760和第二區(qū)域770中，速度在約0.5m/s至約lm/s的范圍內(nèi)并且在輸出區(qū)域780中下降至小于約0.lm/so
[0028]可通過向膜的邊緣施加條帶或其它結(jié)構(gòu)來提供膜的層之間的間隙。條帶可具有微復(fù)制型的、壓印的、圖案化的、印刷的、或以其它方式結(jié)構(gòu)化的表面，以允許橫跨條帶或結(jié)構(gòu)的流體流動。另選地，流體可沿膜層螺旋地(即，徑向地和角向地)流動?？墒褂闷渌椒?包括外部固定)將膜保持在期望位置。層之間的間隙優(yōu)選地為一致的。在一些實施例中，間隙具有小于平均間隙的100%或小于平均間隙的50%或小于平均間隙的30%的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0029]具有邊緣條帶的膜的卷可另選地由兩個膜組成，這兩個膜的層壓并且卷繞在一起，使得每個膜的內(nèi)表面在層壓和卷繞之前具有包括先前描述的表面結(jié)構(gòu)的邊緣條帶，同時每個膜的外表面在卷繞之前具有不包括特意性表面結(jié)構(gòu)或包括自潤濕特性的邊緣條帶。這可產(chǎn)生間隙，該間隙允許通過由內(nèi)表面界定的體積的軸向流體流動，同時阻止或最小化通過由外表面界定的體積的流體流動，從而提供在每個膜的僅一個側(cè)面上生產(chǎn)基本涂層的方法。另選地，構(gòu)型可與所描述的相反，在外表面上具有結(jié)構(gòu)化條帶并