相關(guān)申請的交叉參考

本申請根據(jù)35u.s.c.§119，要求2014年12月2日提交的美國臨時申請系列第62/086284號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。

本領(lǐng)域涉及對經(jīng)受過弱化加工(例如分離和機(jī)械加工)的玻璃制品進(jìn)行強(qiáng)化和保護(hù)。更具體地，本領(lǐng)域涉及通過對玻璃邊緣施涂保護(hù)涂層來對玻璃邊緣進(jìn)行強(qiáng)化的工藝。

技術(shù)背景

在諸如玻璃之類的脆性材料中，破裂初始發(fā)生在材料中的瑕疵或顯微裂紋處，然后快速傳播通過材料。材料的撓曲強(qiáng)度與拉伸應(yīng)力下的最大臨界瑕疵有關(guān)。英格蘭工程師alanarnoldgriffith建立了失效應(yīng)力與裂紋尺寸之間的關(guān)系，其表述如下：

其中，σ是失效應(yīng)力，y是取決于裂紋和樣品幾何形貌的常數(shù)，k1c是臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子或斷裂韌度，以及c是玻璃中的裂紋尺寸。根據(jù)等式(1)，隨著裂紋尺寸的減小或者隨著臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子的下降，失效應(yīng)力(即失效所需施加的應(yīng)力)隨之增加。

已知玻璃在新鮮形成的狀態(tài)下是極為堅固的。但是，在形成之后施加到玻璃的工藝(例如，分離和機(jī)械加工)會在玻璃的邊緣中誘發(fā)具有各種形狀、尺寸和尺度的瑕疵(例如，碎片和裂紋)。這些瑕疵使得玻璃易于發(fā)生損壞，因?yàn)楫?dāng)玻璃處于高應(yīng)力時或者當(dāng)瑕疵造成直接影響時，瑕疵成為會引發(fā)破裂的失效位點(diǎn)。為了改善玻璃的抗撞擊破壞性，可以向具有瑕疵的邊緣施涂保護(hù)涂層。保護(hù)涂層會覆蓋瑕疵，從而保護(hù)免受瑕疵的直接影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

采用可接受的機(jī)械測試，已經(jīng)證實(shí)邊緣涂層保護(hù)了玻璃邊緣免受撞擊、碰撞和磨損。主要通過玻璃邊緣頂部上的涂層厚度來控制保護(hù)。本公開內(nèi)容揭示了一種在每次工藝循環(huán)中對數(shù)個部件進(jìn)行邊緣涂覆的方法，從而在不犧牲涂層性能的情況下增加產(chǎn)量。

在第一個方面，該方法涉及：制備包括多個制品的堆疊，所述多個制品間插入了間隔墊，在涂覆輥的表面上形成涂覆材料層，將堆疊的周界放置在相對于涂覆輥的表面的選定的涂覆間隙處，以及使涂覆材料從涂覆輥的表面轉(zhuǎn)移到堆疊中的制品的周界邊緣。

在第二個方面，方法如第一個方面所述，并且堆疊制備成使得間隔墊凹陷在堆疊內(nèi)。

在第三個方面，方法如第二個方面所述，并且對涂覆材料的粘度以及每個間隔墊的厚度進(jìn)行選擇，從而使得當(dāng)轉(zhuǎn)移涂覆材料時，進(jìn)入堆疊中的相鄰制品之間的空間中的涂覆材料的溢流長度小于220微米。

在第四個方面，方法如第一至第三個方面中任一項(xiàng)所述，并且轉(zhuǎn)移涂覆材料包括堆疊與涂覆輥之間的相對轉(zhuǎn)動。

在第五個方面，方法如第四個方面所述，以及方法還包括在轉(zhuǎn)移涂覆材料之前，對堆疊的邊緣輪廓進(jìn)行表征。

在第六個方面，方法如第五個方面所述，并且對堆疊的邊緣輪廓進(jìn)行表征包括使用位移傳感器描繪堆疊中的每個制品的周界邊緣。

在第七個方面，方法如第四個方面所述，并且形成涂覆材料層包括當(dāng)涂覆輥轉(zhuǎn)動時，將涂覆輥浸入涂覆材料池中。

在第八個方面，方法如第一至第七個方面中任一項(xiàng)所述，并且形成涂覆材料層包括控制涂覆輥的表面上的涂覆材料厚度。

在第九個方面，方法如第一至第八個方面中任一項(xiàng)所述，以及方法還包括在轉(zhuǎn)移涂覆材料時，維持堆疊的周界與涂覆輥的表面之間所選擇的涂覆間隙。

在第十個方面，方法如第一至第九個方面中任一項(xiàng)所述，涂覆材料是可固化涂覆材料，以及方法還包括對轉(zhuǎn)移到制品的周界邊緣的涂覆材料進(jìn)行固化。

在第十一個方面，方法如第一至第十個方面中任一項(xiàng)所述，堆疊包括超過兩個制品，以及堆疊中的至少兩個制品的周界邊緣同時從涂覆輥的表面接收涂覆材料。

在第十二個方面，方法如第一至第十個方面中任一項(xiàng)所述，堆疊中的所有制品的周界邊緣同時從涂覆輥的表面接收涂覆材料。

在第十三個方面，方法如第一至第十二個方面中任一項(xiàng)所述，并且制備堆疊包括在堆疊周界處，對齊制品的周界邊緣。

在第十四個方面，方法如第一至第十三個方面中任一項(xiàng)所述，并且可固化涂層材料包括硬涂覆材料。

在第十五個方面，方法如第一至第十四個方面中任一項(xiàng)所述，并且可固化涂覆材料包括二氧化硅顆粒。

應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性的并且是用來提供理解要求保護(hù)本發(fā)明的性質(zhì)和特性的概述或框架。包括的附圖提供了對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖舉例說明了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，并與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理和操作。

附圖說明

以下是結(jié)合附圖進(jìn)行的附圖說明。為了清楚和簡明起見，附圖不一定按比例繪制，附圖的某些特征和某些視圖可以按比例放大顯示或示意性顯示。

圖1顯示包括制品的堆疊，所述制品間插有間隔墊。

圖1a顯示可用于形成圖1的堆疊的對齊固定裝置的俯視圖。

圖2顯示與運(yùn)動裝置相連的圖1的堆疊。

圖3顯示對圖1的堆疊的邊緣輪廓進(jìn)行表征。

圖4a顯示用輥涂覆機(jī)對圖1的堆疊進(jìn)行涂覆。

圖4b是堆疊和輥涂覆機(jī)的正視圖。

圖5顯示涂覆材料在經(jīng)涂覆的堆疊上的固化。

圖6a顯示對具有間隔薄墊的堆疊進(jìn)行涂覆的毛細(xì)管作用。

圖6b顯示對具有間隔厚墊的堆疊進(jìn)行涂覆情況下不含毛細(xì)管作用。

圖6c顯示涂覆材料溢流長度與間隔墊厚度的關(guān)系圖。

圖7a顯示單部件涂覆的工藝容量指數(shù)。

圖7b顯示多部件涂覆的工藝容量指數(shù)。

具體實(shí)施方式

在一個示意性實(shí)施方式中，對制品的周界邊緣進(jìn)行涂覆的方法包括：形成其間插入了間隔墊的制品的堆疊。每個制品分別可以由脆性材料制成。在特定實(shí)施方式中，每個制品由玻璃或玻璃陶瓷制成。每個制品分別具有周界邊緣，其中，術(shù)語“周界邊緣”旨在表示沿著制品的周界的邊緣表面。制品的周界邊緣可能由于諸如分離和機(jī)械加工之類的工藝具有瑕疵。通常來說，堆疊會具有至少兩個制品和至少一塊間隔墊。堆疊中的制品越多，平均單位生產(chǎn)時間(也稱作塔克特時間(takttime))越短。在一些例子中，堆疊可以具有超過10個制品。

圖1顯示示例性堆疊200，其具有制品202，制品202之間插有間隔墊204。制品202布置在堆疊200中，使得制品202的周界邊緣202a與堆疊200的周界對齊。制品202和間隔墊204在堆疊200中以交替層的方式布置，使得任意兩個相鄰制品202之間沒有物理接觸。在一個實(shí)施方式中，通過表面張力，在堆疊200中將制品202和間隔墊204保持在一起。在其他實(shí)施方式中，可以采取其他措施來進(jìn)一步固定堆疊200，例如通過夾具。

在任意兩個相鄰制品202之間可以使用一塊或多塊間隔墊204。間隔墊204可以由順應(yīng)性材料制造，從而間隔墊204的形狀符合相鄰制品202的形狀。隔離墊204優(yōu)選由不會對制品202的表面造成劃痕或損傷的材料制造。例如，間隔墊202可以由聚合物材料制造，例如，丁基橡膠、硅酮、聚氨酯或者天然橡膠。間隔墊202可以由除了聚合物材料之外的其他材料制造，例如，磁性粘合劑材料以及靜電粘合劑材料等。

在一個實(shí)施方式中，對間隔墊204進(jìn)行選擇，使得寬度小于制品202，這實(shí)現(xiàn)了將間隔墊204相對于制品202布置成使得間隔墊204的周界邊緣204a凹陷到堆疊200內(nèi)。這會防止間隔墊204干擾對制品202的周界邊緣202a進(jìn)行涂覆。間隔墊204的寬度是間隔墊202在與堆疊200的軸向軸l呈橫向方向的最大尺度。可以對制品202之間的間隔墊204的厚度進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)所需的涂覆性能。間隔墊204的厚度決定了沿著堆疊200的軸向軸l的相鄰制品202的間距。

在一個實(shí)施方式中，在對齊固定裝置的幫助下形成堆疊200。參見圖1a，對齊堆疊可以包括將第一個制品202放入對齊固定裝置300的量具(gage)中，以及將對齊固定裝置300的旋鈕(knob)302和棘輪停止器(ratchetstopper)304調(diào)節(jié)到合適的堆疊尺度。間隔墊204放在制品202的表面上，以及將另一個制品202放在間隔墊204上。重復(fù)間隔墊204和制品202的這種放置，直至堆疊200可以具有所需數(shù)量的制品202。最終，松開棘輪停止器304以釋放堆疊200。該對齊過程會產(chǎn)生這樣的堆疊200，其中，制品202的周界邊緣在堆疊200的周界處是對齊(或齊平)的，從而可以同時對周界邊緣進(jìn)行加工。也可以使用對制品進(jìn)行堆疊的其他合適方法。

在一個實(shí)施方式中，方法可以包括：將堆疊200連接到運(yùn)動裝置，其中，運(yùn)動裝置可以支撐堆疊200并且在方法的余下步驟期間，為堆疊200提供任意所需的運(yùn)動。例如，圖2顯示用真空夾盤210固定堆疊200，所述真空夾盤210與運(yùn)動裝置212相連，所述運(yùn)動裝置212能夠提供垂直運(yùn)動、水平運(yùn)動和轉(zhuǎn)動運(yùn)動中的至少一種。也可以使用除了真空之外的其他方式將堆疊200連接到運(yùn)動裝置。

在一個實(shí)施方式中，方法可以包括對堆疊200的邊緣輪廓進(jìn)行表征(或測量)。這種表征可以使用各種方法。在一個實(shí)施方式中，采用線性可變位移變壓器(lvdt)傳感器來表征邊緣輪廓。圖3顯示lvdt傳感器230安裝到支撐體232上的測量布置的一個例子，所述支撐體232通過可樞轉(zhuǎn)連接件236、238與安裝塊234相連。通常，(圖中不可見的)彈簧機(jī)制使可樞轉(zhuǎn)連接件236、238向上偏斜。與lvdt機(jī)制相對的是固定了堆疊200的運(yùn)動裝置212。為了表征堆疊200的邊緣輪廓，使堆疊200與lvdt傳感器230接觸并且相對于lvdt傳感器230發(fā)生轉(zhuǎn)動。運(yùn)動裝置212的旋轉(zhuǎn)致動部件212a為堆疊200提供轉(zhuǎn)動運(yùn)動。隨著堆疊200轉(zhuǎn)動，lvdt傳感器230描繪出堆疊200的周界。通過使得可樞轉(zhuǎn)連接件236、238向上偏斜的彈簧機(jī)制和堆疊200的垂直運(yùn)動，維持了堆疊200的轉(zhuǎn)動過程中，堆疊200與lvdt傳感器230之間的接觸。旋轉(zhuǎn)致動器212a安裝在垂直支撐體212b上，隨著堆疊200相對于lvdt傳感器230轉(zhuǎn)動，所述垂直支撐體212b可以向上和向下移動，從而實(shí)現(xiàn)了堆疊200的垂直運(yùn)動。lvdt傳感器230包括布置在一系列的感應(yīng)器中的鐵磁芯，并且產(chǎn)生電輸出，所述電輸出與該一系列的感應(yīng)器中的鐵磁芯的物理位置成比例。堆疊200的邊緣輪廓的表征可涉及對堆疊200中的選定的一個制品或者堆疊200中的所有制品的邊緣輪廓進(jìn)行測量。此外，也可以使用其他方法來表征堆疊200的邊緣輪廓，例如基于光學(xué)的未接觸式方法。

方法包括向堆疊200中的制品202的周界邊緣施涂保護(hù)涂層。圖4a和4b顯示涂覆設(shè)備的一個例子，所述涂覆設(shè)備具有裝納了涂覆材料272的容器270和轉(zhuǎn)動的涂覆輥274。馬達(dá)273為涂覆輥274提供所需的轉(zhuǎn)動。涂覆材料272被涂覆輥274帶起并且由手術(shù)刀片/開口276計量(即，涂覆輥274的表面274a上的涂覆材料272的層厚度由手術(shù)刀片/開口276控制)。為了向堆疊200中的制品202的周界邊緣施涂涂層，堆疊200的周界放置成與涂覆輥274的表面274a相鄰。在一個實(shí)施方式中，在涂覆過程期間，涂覆輥274的表面與堆疊200的周界之間的間隙(本文稱作“涂覆間隙”)可以小于或等于涂覆輥272的表面上的涂覆材料272的厚度。在一個實(shí)施方式中，堆疊200的轉(zhuǎn)軸r1與涂覆輥274的轉(zhuǎn)軸r2對齊并且與其平行。當(dāng)堆疊200與涂覆輥274相對于彼此轉(zhuǎn)動時，堆疊200中的制品202的周界邊緣被涂覆了涂覆材料272。為了維持涂覆輥274與堆疊200之間所需的涂覆間隙，堆疊200可以根據(jù)測得的堆疊200的邊緣輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直移動(或者以與轉(zhuǎn)軸r1、r2呈橫向的方向移動)。堆疊200中的制品的每個周界邊緣的一部分長度或者整個長度可以涂覆涂覆材料272。涂覆輥274(沿著轉(zhuǎn)軸r2測量的)長度可以略大于堆疊200的長度，從而可以同時涂覆堆疊200中的所有制品的所有周界邊緣?；蛘?，如果涂覆輥274比堆疊200短，則可以分段涂覆堆疊200。通常來說，涂覆輥274的每次通過會涂覆多個制品的周界邊緣。

在一個例子中，涂覆材料272是可固化涂覆材料。在該情況下，如圖5所示，方法可以包括采用例如紫外輻射源275或者熱源來對施涂到經(jīng)涂覆的堆疊200a的周界的涂覆材料272進(jìn)行固化。為了避免撞擊損壞，對于邊緣保護(hù)通常優(yōu)選硬(抗撞擊)涂覆材料。硬涂覆材料的例子包括但不限于，丙烯酸類、環(huán)氧化物和透明聚酰亞胺。對于邊緣保護(hù)，也可以使用軟涂覆材料例如硅酮。在一個實(shí)施方式中，可以向涂覆材料加入二氧化硅顆粒以調(diào)節(jié)涂覆材料與制品的熱膨脹系數(shù)(cte)比例(例如，如果制品是由玻璃制造的情況)。

在涂覆材料200固化之后，可以將經(jīng)涂覆的堆疊200a返回到圖3的測量設(shè)備或者不同的測量設(shè)備，用于對經(jīng)涂覆的邊緣輪廓進(jìn)行表征。所得到的測量數(shù)據(jù)可用于確定邊緣涂層是否均勻，并且確定需要對涂覆參數(shù)進(jìn)行何種調(diào)節(jié)。在任意額外測量之后，可以拆開經(jīng)涂覆的堆疊，并且可以對經(jīng)過表面涂覆的制品進(jìn)行其他精整工藝。

應(yīng)該考慮涂覆材料粘度和毛細(xì)管效應(yīng)，對堆疊200中所包含的間隔墊(圖1中的204)的厚度進(jìn)行選擇。圖6a顯示當(dāng)間隔墊280過薄時所發(fā)生的毛細(xì)管效應(yīng)，即顯示涂覆材料282被提升進(jìn)入由制品202之間的薄間隔墊280所產(chǎn)生的窄間隔284中。此類毛細(xì)管效應(yīng)會導(dǎo)致涂覆材料溢流到制品的非邊緣表面，導(dǎo)致非邊緣表面的不均勻或者不合乎希望的涂覆。對比而言，圖6b顯示制品202之間較厚的間隔墊280a不存在毛細(xì)管效應(yīng)。

出于示意性目的，圖6c顯示對于1500cps的涂覆材料，涂覆材料的溢流長度與間隔厚度的關(guān)系。溢流長度是流到玻璃表面的涂覆材料(或者相鄰制品之間的間隔中的涂覆材料柱的高度；參見圖6a的h)。當(dāng)間隔墊僅1.0mm厚時，溢流長度大于250微米。圖6c顯示增加間隔墊厚度會減小溢流長度。

通常來說，較厚的間隔墊會具有較低的毛細(xì)管效應(yīng)。出于大規(guī)模生產(chǎn)的目的，較薄的間隔墊會實(shí)現(xiàn)在一個批次中堆疊更多的制品。希望最小化毛細(xì)管效應(yīng)的同時最大化工藝塔可特時間。在一個實(shí)施方式中，小于220微米的涂料溢流長度提供了毛細(xì)管效應(yīng)與塔可特時間之間的良好折衷。

圖7a顯示單部件涂覆的工藝容量指數(shù)。在單部件涂覆工藝中，沒有制造制品堆疊，并且每次工藝循環(huán)僅涂覆了一個制品。圖7b顯示采用上文所述方法的多部件涂覆的工藝容量指數(shù)。在多部件涂覆中，制造了制品堆疊，并且每次工藝循環(huán)涂覆了數(shù)個制品。從圖7a和7b可以觀察到，多部件涂覆的性能與單部件涂覆的性能是相當(dāng)?shù)摹６嗖考扛驳墓に嚾萘恐笖?shù)是1.4165，而單部件涂覆的工藝容量指數(shù)是1.4111。多部件涂覆的工藝容量指數(shù)表明每百萬的缺陷可能性約為3000片，這與單部件涂覆的缺陷可能性是相類似的。因此，相比于單部件涂覆，采用多部件涂覆可以顯著減少工藝塔可特時間，而不造成任何明顯的涂覆性能損失。

盡管已經(jīng)參考有限數(shù)量的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解能夠在不背離本發(fā)明所揭示的范圍的前提下進(jìn)行其他的實(shí)施方式。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求書限定。