CN103827050A - 加压成型装置、加压成型方法、用于加压成型的载置板 - Google Patents

加压成型装置、加压成型方法、用于加压成型的载置板 Download PDF

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Abstract

本发明的加压成型装置是将玻璃坯料进行加压成型的加压成型装置，具备：载置玻璃坯料的载置板、将载置板上的玻璃坯料加热至可加压成型的温度的加热机构、和将利用加热机构加热的玻璃坯料在与载置板之间进行加压成型的模具。

Description

加压成型装置、加压成型方法、用于加压成型的载置板
技术领域
本发明涉及玻璃的加压成型，特别涉及作为移动终端的盖玻璃使用的玻璃的加压成型装置、加压成型方法以及用于加压成型的载置板。
背景技术
为了将玻璃成型，一直以来开发了各种方法。其中，作为适合量产的方法，有将玻璃升温至所期望的温度，将该加热的玻璃用模具进行压制的方法（例如，参照专利文献1）。在专利文献1中公开的方法中，将板玻璃加热至规定温度后，将该加热的板玻璃用输送辊输送至加压机构来进行加压成型。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-1919号公报
发明内容
然而，在引用文献1中记载的方法中，由于输送的板玻璃的单面与输送辊相接，所以板玻璃被输送辊夺走热。因此，加压成型时，板玻璃的温度分布变得不均一，有可能成型后的玻璃的品质下降、或玻璃的品质不稳定。另外，如果输送的玻璃的粘性低，则有可能玻璃卷入输送辊、或从输送辊之间流出。因此，不能输送粘性低的玻璃，能够输送的玻璃的种类、温度受到限制。
本发明的目的是提供能够将粘性低的玻璃加压成型的加压成型装置、加压成型方法以及用于加压成型的载置板。
本发明的加压成型装置是将玻璃坯料进行加压成型的加压成型装置，具备：载置玻璃坯料的载置板、将载置板上的玻璃坯料加热至可加压成型的温度的加热机构、和将利用加热机构加热的玻璃坯料在与载置板之间进行加压成型的模具。
根据本发明，以载置于载置板上的状态加热玻璃坯料后，将该加热的玻璃坯料在与载置板之间进行加压成型，因此能够将粘性低的玻璃加压成型。
附图说明
图1是实施方式涉及的加压成型装置的构成图。
图2是输送机构的构成图。
图3是表示加热机构的加热面的图。
图4是加压机构的构成图。
图5是其他实施方式涉及的加压成型装置的构成图。
具体实施方式
（实施方式）
图1是实施方式涉及的加压成型装置1的构成图。加压成型装置1具备输送机构10、载置机构20、加热机构30、加压机构40、缓慢冷却机构50和取出机构60。
图2是输送机构10的构成图。图2（a）是输送机构10的主视图。图2（b）是图2（a）中的线段X-X的截面图。应予说明，在图2中，省略了驱动单元14的图示。输送板11兼作用于加压成型的模具（下模），具有以一次的加压成型能够得到多个玻璃成型品的程度的大小（例如，纵300mm、横600mm）。
输送机构10具备输送作为加压成型的对象的玻璃坯料G的输送板（载置板）11、支撑输送板11的两端的支撑部件12a、12b、用于使该支撑部件12a、12b在载置机构20与取出机构60之间驱动的导轨13a、13b以及驱动单元14。驱动单元14是例如步进马达。
输送板11由于兼作加压成型时使用的模具的下模，所以要求耐磨损性、耐热性、强度等。另外，由于在大气下暴露在高温中，所以优选具有耐氧化性。另外，输送板11在上表面侧与下表面侧产生温度差，但优选不因该温度差而发生翘曲。
这是因为，如果输送板11发生翘曲，则在加压机构40中不能对作为加压成型对象的玻璃坯料G均匀地赋予压力，转印有可能变得不充分。在加压成型时，如果考虑输送板11升温至约1200℃，则为了防止输送板11的翘曲而导致转印变得不充分，优选构成输送板11的物质的线膨胀系数为12×10-6/K以下。
耐磨损性、耐热性、强度性等优异且线膨胀系数为12×10-6/K以下的物质例如有以下表1所示的物质。
[表1]
物质 线膨胀系数[K-1] 温度[℃]
碳化钨 WC 5.0×10-6 300
碳化硅 SiC 4.5×l0-6 400
硅 Si 4.4×10-6 1000
铂 Pt 10.8×70-6 1000
钼 Mo 6.7×10-6 1200
氮化硅 Si3N4 2.6×10-6 400
氧化铝 Al2O3 7.7×10-6 800
氮化硼 BN 2.6×10-6 1500
氮化铝 AIN 5.0×10-6 1000
碳 C 4.3×10-6 1000
如上所述，输送板11为了将多个成型品一次性进行加压成型，具有一定程度的大小（面积）。另外，为了确保承受加压成型的强度，还需要厚度。此时，如果将输送板11整体用昂贵的物质制成，则输送板11的制作费非常昂贵。
因此，在该实施方式中，如图2（b）所示，将由不太贵的物质构成的基材11a（例如，石墨（C））用耐磨损性、耐热性、耐氧化性以及脱模性优异的被膜11b（例如，碳化硅（SiC））被覆而构成输送板11。应予说明，如果被膜11b的线膨胀系数为基材11a的线膨胀系数以下，则将玻璃坯料G在输送板11上进行加热时，基材11a变得比被膜11b大。其结果，形成于表面的被膜11b有可能发生龟裂、裂缝等。因此，需要注意不要使构成被膜11b的物质的线膨胀系数为构成基材11a的物质的线膨胀系数以下。
作为被膜11b的线膨胀系数大于基材11a的线膨胀系数的物质的组合，例如，可以考虑以下表2所示的组合。应予说明，表2所示的组合为一个例子，只要是被膜11b的线膨胀系数大于基材11a的线膨胀系数的物质的组合，也可以是其他组合。
[表2]
Figure BDA0000482343420000041
载置机构20将玻璃坯料G载置于输送板11的规定的位置。应予说明，使用者或操作员可以将玻璃坯料G载置于输送板11上来代替载置机构20。
加热机构30具备互相对置配置的上侧加热单元31a和下侧加热单元31b、以及将上侧加热单元31a在垂直方向驱动的驱动单元32。驱动单元32例如为气缸，根据载置于输送板11上的玻璃坯料G的厚度，将上侧加热单元31a在垂直方向（上下方向）驱动。
图3是表示上侧加热单元31a和下侧加热单元31b的加热面的图。图3（a）是表示了上侧加热单元31a的加热面（下表面）的图。上侧加热单元31a的加热面具有与输送板11同程度或大一圈的面积。上侧加热单元31a的加热面被分割成9个区域A～I（将各区域用点划线表示）。在各区域A～I内埋设有用于加热的电热线（未图示）和用于温度测定的TC测量仪（未图示），每个区域A～I能够进行独立的温度调节（以下，记载为调温）。
图3（b）是表示了下侧加热单元31b的加热面（上表面）的图。下侧加热单元31b的加热面也具有与输送板11同程度或大一圈的面积。另外，下侧加热单元31b的加热面（上表面）也被分割成9个区域A～I。在各区域A～I内埋设有用于加热的电热线（未图示）和用于温度测定的TC测量仪（未图示），每个区域A～I能够进行独立的调温。电热线例如为镍铬线（镍和铬的合金）。
应予说明，上侧加热单元31a和下侧加热单元31b的加热面的分割数不限于9个。例如，分割区域数可以为2个。此时，考虑到从输送板11的周端部的散热多，优选分割成加热输送板11的周端部的外周区域和加热输送板11的内侧的内侧区域。
图4是加压机构40的构成图。加压机构40具备用于将玻璃坯料G加压成型为所期望的形状的上模具41、将输送板11在垂直方向（上下方向）驱动的升降单元42、以及设于升降单元42的上部且与输送板11的下表面抵接而推升输送板11的均热板43。上模具41内埋设有能够各自独立调整温度的多个筒式加热器41a。另外，上模具41的与玻璃坯料G的抵接面形成有用于将玻璃坯料G加压成型为所期望的形状的腔（空间）41b。
升降单元42例如为气缸，利用从外部供给的高压空气在垂直方向（上下方向）驱动后述的均热板43。均热板43由热传导率高的物质，例如不锈钢（SUS）构成。均热板43埋设有能够各自独立调整温度的多个筒式加热器43a。应予说明，还可以以将升降单元42设于上模具41、将上模具41在垂直方向（上下方向）驱动而将玻璃坯料G加压成型的方式构成。
另外，输送板11与均热板43的温度差大时，需要注意有可能在输送板11（特别是被膜11b）发生裂纹等不良情况。例如，输送板11的被膜11b为碳化硅（SiC）时，如果输送板11与均热板43的温度差超过700℃，则有可能由于热冲击而在被膜11b产生裂纹等。
缓慢冷却机构50将加压成型为所期望的形状（例如，智能手机、平板电脑等移动设备的盖玻璃）的玻璃坯料G缓慢冷却至所期望的温度。
取出机构60将在缓慢冷却机构50被缓慢冷却的所期望的形状的玻璃坯料G从输送板11上取出。应予说明，可以由使用者或操作员将成为所期望的形状的玻璃坯料G从输送板11上取出来代替取出机构60。
接着，对加压成型装置1的动作进行说明。
载置机构20将作为加压成型的对象的玻璃坯料G载置于输送板11上。输送机构10的驱动单元14将输送板11输送至加热机构30的位置。
输送机构10的驱动单元14使输送板11在上侧加热单元31a与下侧加热单元31b之间停止一定时间。玻璃坯料G和输送板11由上侧加热单元31a和下侧加热单元31b而加热至所期望的温度。
经过一定时间后，输送机构10的驱动单元14将输送板11输送至加压机构40的位置。输送板11被输送至加压机构40的位置后，加压机构40的升降单元42推升均热板43。均热板43与输送板11的下表面抵接，将输送板11推升至上模具41。
输送板11上的玻璃坯料G在加压机构40的上模具41与输送板11之间被加压成型为盖玻璃C的形状。加压成型后，升降单元42使输送板11下降。输送板11被载置于支撑部件12a、12b上。
输送机构10的驱动单元14将输送板11输送至缓慢冷却机构50的位置。输送机构10的驱动单元14使输送板11在缓慢冷却机构50内停止一定时间。缓慢冷却机构50将加压成型为所期望的形状的玻璃坯料G缓慢冷却至所期望的温度。
经过一定时间后，输送机构10的驱动单元14将输送板11输送至取出机构60的位置。取出机构60将加压成型为所期望的形状的玻璃坯料G从输送板11上取出。
如上所述，实施方式涉及的加压成型装置1在玻璃坯料G的输送中使用输送板11，在该输送板11与上模具41之间将加热的玻璃坯料G进行加压成型。因此，即使是粘性低的玻璃（例如，粘度η（Pa·s）为1×104以下的玻璃）也能够输送。
应予说明，适合玻璃的成型的粘度域（作业点）为102～106（Pa·s）左右，粘性非常低。该粘度域的玻璃流动性非常高，因此玻璃单体的输送是不可能的，但在本实施方式中，如上所示，在玻璃坯料G的输送中使用输送板11，在该输送板11与上模具41之间将加热的玻璃坯料G进行加压成型，因此即使这种粘性低的玻璃，也能够容易地进行加压成型。
因此，用输送辊难以输送玻璃坯料G，但是，如上所述，该实施方式涉及的加压成型装置1还能够输送粘性低的玻璃，因此适合智能手机、平板电脑等移动设备的盖玻璃的加压成型。
而且，由于利用输送板11而加热后的玻璃坯料G被保温，所以能够抑制温度波动引起的加压成型时的不良的发生。
另外，将加热机构30的上侧加热单元31a和下侧加热单元31b的加热面分成多个区域A～I，每个区域A～I能够独立进行调温，因此能够更均匀地加热玻璃坯料G和输送板11。因此，能够抑制温度波动引起的加压成型时的不良的发生。
另外，由于加压机构40具备与输送板11的下表面抵接且冷却输送板11的均热板43，所以能够缩短加压成型后的玻璃坯料G的冷却时间。
（其他实施方式）
图5是其他实施方式涉及的加压成型装置2的构成图。在实施方式涉及的加压成型装置1中，分别仅具备1个加热机构30和缓慢冷却机构50，但可以具备多个加热机构30和缓慢冷却机构50（在图5中各具备2个）。在玻璃坯料的加压成型中，由于玻璃坯料的升温和冷却最花费时间，因此如加压成型装置2那样具备多个加热机构30和缓慢冷却机构50，从而能够增加每单位时间的加压成型次数。
实施例
接着，举出实施例，更详细地说明本发明，但本发明不仅限于这些实施例。
发明人等使用参照图1而说明的加压成型装置1，由玻璃坯料加压成型了智能手机、平板电脑等移动设备的盖玻璃。应予说明，在该实施例中使用的加压成型装置1不具备载置机构20和取出机构60，玻璃坯料的载置以及成型后的盖玻璃的取出由使用者（发明人等）进行。以下，对该实施例中的加压成型的各条件进行说明。
（玻璃坯料G）
将实施例中加压成型的玻璃坯料G的热物性的值示于以下。应予说明，加压成型的玻璃坯料G的大小为纵50mm、横105mm、厚2mm。
作业点（Log10η＝2）      1000℃。
软化点（Log10η＝7.6）    710℃。
玻璃化温度                520℃。
（输送板11）
将在以石墨（C）为主成分的基材11a的表面形成有以碳化硅（SiC）为主成分的被膜11b的输送板作为输送板11。应予说明，这里所说的主成分是指可以含有该主成分的物性（特别是线膨胀系数）不发生变化的程度的杂质。
（加热机构30）
将上侧加热单元31a和下侧加热单元31b分别调温至980℃，将载置于输送板11上的玻璃坯料G加热。此时的玻璃坯料的粘度η为约1×106（Pa·s）。
（加压机构40）
将上模具41调温至530℃，将均热板43调温至400℃，将载置于输送板11上的加热后的玻璃坯料G进行加压成型。玻璃坯料用25kN的力进行加压成型。
应予说明，加压成型后额盖玻璃没有模糊、裂纹，能够得到所期望的形状的玻璃。以上，由实施例可知关于粘性低的玻璃能够没有问题地进行加压成型。
产业上的利用可能性
本发明的玻璃的成型方法由于能够以玻璃表面平滑的状态有效地成型，所以适合要求外观性的玻璃，例如，用于智能手机等移动终端、LCD等显示器的盖玻璃的玻璃的成型。
应予说明，本申请基于2011年9月28日在日本国特许厅申请的特愿2011-212486号要求优先权，并将其内容援引于此。
符号说明
1…加压成型装置，10…输送机构，11…输送板（载置板），11a…基材，11b…被膜，12a、12b…支撑部件，13a、13b…导轨，14…驱动单元，20…载置机构，30…加热机构，31a…上侧加热单元，31b…下侧加热单元，32…驱动单元，40…加压机构，41…上模具，41a、43a…筒式加热器，42…升降单元，43…均热板，50…缓慢冷却机构，60…取出机构，A～I…区域，G…玻璃坯料。

Claims (16)

1.一种加压成型装置，其特征在于，是将玻璃坯料进行加压成型的加压成型装置，具备：
载置所述玻璃坯料的载置板，
将所述载置板上的所述玻璃坯料加热至能够加压成型的温度的加热机构，和
将利用所述加热机构进行了加热的所述玻璃坯料在与所述载置板之间进行加压成型的模具。
2.根据权利要求1所述的加压成型装置，其特征在于，所述载置板的线膨胀系数为12×10-6/K以下。
3.根据权利要求1或2所述的加压成型装置，其特征在于，所述载置板在表面形成有被膜。
4.根据权利要求3所述的加压成型装置，其特征在于，所述被膜的线膨胀系数大于所述载置板的线膨胀系数。
5.根据权利要求3～4中任一项所述的加压成型装置，其特征在于，所述载置板的主成分为碳，所述被膜的主成分为碳化硅。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的加压成型装置，其特征在于，所述加热机构具备多个加热单元，将所述载置板按多个区域分别独立进行加热。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的加压成型装置，其特征在于，还具备升降单元，在将所述玻璃坯料在与所述载置板之间进行加压成型时，所述升降单元将所述载置板推升至所述模具。
8.根据权利要求7所述的加压成型装置，其特征在于，还具备均热板，所述均热板设在所述升降单元的上部，与所述载置板的下表面抵接，对所述载置板进行冷却。
9.一种加压成型方法，其特征在于，是将玻璃坯料进行加压成型的加压成型方法，具有：
在载置板上载置所述玻璃坯料的第1工序，
将所述载置板上的所述玻璃坯料加热至能够加压成型的温度的第2工序，和
将进行了所述加热的所述玻璃坯料在与所述载置板之间进行加压成型的第3工序。
10.根据权利要求9所述的加压成型方法，其特征在于，所述第2工序是将所述载置板按多个区域分别独立进行加热。
11.根据权利要求9或10所述的加压成型方法，其特征在于，所述第3工序是一边支撑所述载置板的下表面一边进行的。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的加压成型方法，其特征在于，所述第3工序是一边冷却所述载置板一边进行的。
13.一种用于加压成型的载置板，其特征在于，是将玻璃坯料进行加压成型时使用的用于加压成型的载置板，
所述载置板的线膨胀系数为12×10-6/K以下。
14.根据权利要求13所述的用于加压成型的载置板，其特征在于，所述载置板在表面形成有被膜。
15.根据权利要求14所述的用于加压成型的载置板，其特征在于，所述被膜的线膨胀系数大于所述载置板的线膨胀系数。
16.根据权利要求13～15中任一项所述的用于加压成型的载置板，其特征在于，所述载置板的主成分为碳，所述被膜的主成分为碳化硅。
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