用于制備具有均勻模具溫度的玻璃制品的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于制備具有均勻模具溫度的玻璃制品的方法和系統(tǒng)
[0001] 相關申請奪叉參考
[0002] 本申請根據35U.S.C. § 119,要求2012年12月10日提交的美國臨時申請系列第 61/735, 274號的優(yōu)先權，本文以該申請為基礎并將其全文通過引用結合于此。
[0003] 領域
[0004] 本發(fā)明涉及用于熱再成形玻璃的方法和系統(tǒng)。
[0005] 置量
[0006] 玻璃制品例如用于手持電子器件的蓋板玻璃可通過熱再成形來制造，這涉及把玻 璃板加熱到玻璃可變形但不損壞的溫度，隨后將該加熱的玻璃板成形為具有三維（"3D"） 形狀的玻璃制品。
[0007] 概沭
[0008] 本發(fā)明描述一種制造玻璃制品的方法。在一方面中，所述方法包括在模具上將玻 璃板成形為具有三維形狀的玻璃制品。所述方法還包括將模具上面有玻璃制品的模具設置 在輻射屏障的內部空間之內，從而模具在輻射屏障的前端阻擋物和后端阻擋物之間。傳送 所述模具、玻璃制品和輻射屏障通過一系列冷卻工位，同時保持所述模具在前端和后端阻 擋物之間，其中前端和后端阻擋物抑制在模具的前端和后端處的輻射傳熱。
[0009] 在所述方法的至少一種實施方式中，所述設置模具的步驟使得所述輻射屏障高于 所述模具頂端部延伸大于零的高度。
[0010] 在所述方法的至少一種實施方式中，所述設置模具的步驟使得所述輻射屏障低于 所述模具底端部延伸大于零的高度。
[0011] 在所述方法的至少一種實施方式中，所述設置模具的步驟使得所述模具的外部 周界邊緣和朝向所述內部空間的所述輻射屏障的內表面之間存在空氣間隙。
[0012] 在所述方法的至少一種實施方式中，所述成形玻璃制品的步驟包括使用真空來 牽拉玻璃板靠著所述模具的表面，所述模具具有限定所述玻璃制品的三維形狀的三維表面 輪廓。
[0013] 在至少一種實施方式中，所述方法還包括在所述傳送過程中保持冷卻工位中的 溫度，從而直到玻璃制品到達所述一系列達冷卻工位的最后冷卻工位盡頭的之時，所述玻 璃制品的溫度下降到所述玻璃制品的粘度大于1〇 13泊的溫度。
[0014] 在所述方法的至少一種實施方式中，所述前端和后端阻擋物抑制傳熱，從而與所 述玻璃制品相鄰的整個模具表面上的最大溫差小于5°c。
[0015] 在所述方法的至少一種實施方式中，所述前端和后端阻擋物抑制傳熱，從而與所 述玻璃制品相鄰的整個模具表面上的最大溫差小于2°C。
[0016] 本發(fā)明還描述一種用來制造玻璃制品的設備。在一方面中，所述設備包括模具， 所述模具具有用于把玻璃板成形為具有三維形狀的玻璃制品的模具表面。所述設備還包括 輻射屏障，其包括以相背、隔開關系設置的前端阻擋物和后端阻擋物，從而限定在其中接受 模具的內部空間。
[0017] 在至少一種實施方式中，所述設備還包括按照溫度降低的順序設置的一系列冷 卻工位。
[0018] 在至少一種實施方式中，所述設備還包括傳送機系統(tǒng)，用于沿著所述一系列冷卻 工位傳送所述輻射屏障和模具，從而在所述傳送過程中所述模具仍然保持在所述內部空間 之內。
[0019] 在所述設備的至少一種實施方式中，使用輻射率為0. 1-0. 4的材料涂覆形成所述 前端和后端阻擋物的至少一部分的所述輻射屏障。
[0020] 在所述設備的至少一種實施方式中，所述輻射屏障由在500°C_900°C的溫度范圍 中耐氧化的材料制成。
[0021] 在所述設備的至少一種實施方式中，把反射材料施涂到形成所述前端和后端阻 擋物的至少一部分的輻射屏障上。
[0022] 在所述設備的至少一種實施方式中，所述輻射屏障高于模具頂部表面延伸大于 零的高度。
[0023] 在所述設備的至少一種實施方式中，所述輻射屏障低于模具底部表面延伸大于 零的高度。
[0024] 在所述設備的至少一種實施方式中，定制所述內部空間的尺寸使得所述模具的 外部周界邊緣和朝向所述內部空間的所述輻射屏障的內表面之間存在空氣間隙。
[0025] 在所述設備的至少一種實施方式中，至少一部分的所述輻射屏障設置成冷卻板。
[0026] 在所述設備的至少一種實施方式中，至少一部分的所述輻射屏障包括等溫傳熱 裝置。
[0027] 在所述設備的至少一種實施方式中，所述輻射屏障的結構選自一對平行的壁、盒 子、管和穹頂。
[0028] 應理解，前面的概述和以下的詳細描述都只是本發(fā)明的示例，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。
[0029] 附圖簡沐
[0030] 以下是結合附圖進行的【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。
[0031] 圖1顯示制備玻璃制品時所用的一系列工位（station)。
[0032]圖2a是輻射屏障的橫截面視圖，且模具設置在輻射屏障的內部空間中。
[0033] 圖2b是輻射屏障的透視圖，且模具設置在輻射屏障的內部空間中。
[0034] 圖2c是圖2b的輻射屏障和模具的俯視圖。
[0035] 圖2d是具有頂部蓋子的輻射屏障的透視圖。
[0036] 圖2e是具有傾斜的壁的輻射屏障的透視圖。
[0037]圖2f是管狀輻射屏障的透視圖。
[0038] 圖2g穹頂狀輻射屏障的透視圖。
[0039] 圖3顯示用于把玻璃板成形為玻璃制品的模具。
[0040]圖4顯示用于研究輻射屏障對模具溫度均勻性有效性的模型。
[0041] 圖5a是沒有福射屏障的模具溫度的圖表。
[0042] 圖5b是具有輻射屏障的模具溫度的圖表。
[0043] 圖6是模具表面溫差隨著輻射屏障壁高度的變化而變化的關系的圖表。
[0044] 具體描沐
[0045] 在以下詳細描述中，為了提供對本發(fā)明實施方式的透徹理解，陳述了許多具體的 細節(jié)。但是，對本領域技術人員顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細節(jié)中的一些細 節(jié)或全部細節(jié)的情況下實施。在其它情況中，為了不使本發(fā)明難理解，沒有詳細描述眾所周 知的特征或工藝。此外，類似或相同的附圖編號可用于標識共有或類似的零件。
[0046] 為了符合設計規(guī)格，用于手持裝置的玻璃制品必須符合非常嚴格的形狀精度，約 為±50ym。為了實現該形狀精度，玻璃制品在成形之后，在其仍然保持在模具上的情況下 對其進行冷卻和/或退火，直至玻璃達到低于玻璃轉化溫度的溫度，在該溫度下，可以安全 地從模具取下玻璃制品。冷卻相通常涉及使得其上具有玻璃制品的模具沿著一連串的冷卻 工位進行傳送。為了防止玻璃制品的翹曲并且實現所需的形狀精度，在冷卻相期間，在玻璃 制品的整個表面上的溫差應該非常小，例如不大于5°C，并且在玻璃制品的整個厚度上的溫 差也應該非常小，例如不大于2°C。
[0047] 溫度沿著一連串的冷卻工位逐漸下降，這意味著任意下游的冷卻工位的溫度低于 相鄰的上游冷卻工位的溫度。如果冷卻工位之間沒有物理阻擋物或者冷卻工位沒有物理分 離，則模具的前端會與較低的溫度環(huán)境接觸，而模具的后端會與較高的溫度環(huán)境接觸。這會 引起模具的前端和后端之間的溫差。所引起的溫差會影響模具上的玻璃制品的表面溫差和 厚度溫差，可能導致不可接受的表面溫差和厚度溫差。
[0048]在本發(fā)明中，當在模具上冷卻玻璃制品時，在模具的前端和后端形成輻射阻擋物。 模擬結果表明使用該方法且無需主動管理整個模具的溫差，并可實現整個玻璃制品的溫差 小于2°C。該方法使得無需使用可能潛在地導致玻璃污染的隔熱材料來物理分離冷卻工位。 該方法還最大程度減小玻璃制品的翹曲，使得能制備形狀精確性滿足所需規(guī)格的玻璃制 品。
[0049] 圖1顯示工位100-108,可在其中制備具有3D形狀的玻璃制品。第一工位100 是成形工位，其中使用模具112把玻璃板109成形為具有3D形狀的玻璃制品。成形工位 100配備了加熱裝置111例如紅外加熱器、電阻加熱器或電感加熱器，用于把玻璃板加熱 到該玻璃板可成形為玻璃制品的溫度。其余工位102, 104, 106, 108是冷卻工位，在這些工 位中，玻璃制品被冷卻至能夠從模具112安全地分離玻璃制品的溫度。分別將冷卻工位 102, 104, 106, 108控制在不同溫度，且冷卻工位的溫度從最