CN105683114A - 边缘涂覆一批玻璃制品的方法 - Google Patents

Abstract

边缘涂覆一批玻璃制品的方法包括在玻璃片表面上印刷掩模,其中掩模中的至少一种是限定分离路径网络的图案化掩模。沿着分离路径，将具有印刷掩模的玻璃片分离成多个玻璃制品。对于至少一批玻璃制品,对所述批玻璃制品的边缘进行精磨，来降低在边缘处的粗糙度。然后，用蚀刻介质蚀刻每一个精磨边缘，以减少和/或钝化精磨边缘中的瑕疵。同时将可固化的涂层施加到蚀刻的边缘。对可固化的涂层进行预固化。然后，从具有可固化的涂层的玻璃制品除去印刷掩模。在除去印刷掩模之后,对预固化的可固化的涂层进行后固化。

Description

边缘涂覆一批玻璃制品的方法

本申请根据35U.S.C.§119要求2013年08月29日提交的美国临时申请系列第61/871367号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。

领域

本领域涉及强化已经历弱化过程例如分离和加工的玻璃基材的方法。具体来说，本领域涉及通过下述步骤来强化玻璃基材边缘的方法：减少玻璃边缘中的瑕疵，并将保护性涂层施加到玻璃边缘。

背景

用于生产玻璃制品的一种方法涉及形成玻璃片,对玻璃片进行离子交换过程,将玻璃片分离成多个玻璃制品,和加工每一个玻璃制品的边缘。加工用来降低玻璃边缘的粗糙度，并将玻璃边缘成形为所需的轮廓,例如倒角轮廓或圆化轮廓。分离和加工过程通常给玻璃边缘带来各种形状、尺寸和大小的瑕疵，例如裂纹和碎屑。这些瑕疵降低玻璃边缘的强度，并可导致在精磨的玻璃制品中产生裂纹。此外，之前在玻璃片内部的玻璃边缘部分将大部分不含来自离子交换过程的保护性残留压缩应力，这使得精磨的玻璃制品比母玻璃片更弱。

用于强化玻璃制品边缘的一种方法涉及用酸蚀刻边缘。蚀刻可具有减少玻璃边缘中瑕疵的数目和尺寸的效果。强化玻璃制品边缘的另一种方法涉及将保护性涂层或材料施加到边缘。

概述

本文所述的主题涉及保护玻璃制品边缘的方法。如在背景中所述，分离和加工过程在玻璃边缘中诱导瑕疵。这些瑕疵可通过玻璃边缘的酸蚀刻来减少和/或钝化。然而,瑕疵将仍然存在于玻璃边缘中。可使用涂层来覆盖边缘上的瑕疵。在边缘涂覆过程之后,将防止直接冲击边缘中的瑕疵，这具有超出蚀刻玻璃边缘所获得的改善，进一步改善玻璃制品边缘强度的效果。本文所述的主题具体涉及涂覆玻璃边缘的方法，其适用于大量制备玻璃制品。

在本发明的一示例性实施方式中,边缘涂覆一批玻璃制品的方法包括在玻璃片表面上印刷掩模。掩模中的至少一个是限定分离路径网络的图案化掩模。沿着分离路径，将具有印刷的掩模的玻璃片分离成多个玻璃制品,其中每一个玻璃制品在其表面上携带印刷掩模的一部分。对于至少一批玻璃制品,然后对批次中每一个玻璃制品的边缘进行精磨，从而降低边缘粗糙度且有可能对边缘成形。所述方法包括蚀刻每一个玻璃制品的精磨边缘，从而降低精磨边缘中瑕疵的尺寸和/或钝化所述瑕疵。同时将可固化的涂层施加到蚀刻的边缘,然后预固化边缘上的可固化的涂层。在预固化之后,将表面掩模从玻璃制品除去。然后，对预固化的可固化的涂层进行后固化。

本文所述的涂覆玻璃边缘的方法的益处之一包括改善经涂覆的玻璃制品的边缘强度。在一些实施方式中,相比于不含边缘涂层的玻璃制品，可将边缘强度改善80MPa到300MPa。其他益处是由在玻璃制品上使用表面掩模带来的。例如,表面掩模允许增加精磨和蚀刻加工速度，这最终导致增加的通量。表面掩模还防止涂层材料直接溢流到玻璃表面上。表面掩模还使得能在不使用分配器沿直线跟随玻璃边缘的情况下，涂覆玻璃边缘。这使得能涂覆具有各种形状和尺寸的玻璃制品的边缘。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述给出了本发明的实施方式，用来提供理解要求保护的本发明主题的性质和特性的总体评述或框架。所含附图用于进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本发明的各种实施方式，并与说明书一起用来解释本发明的原理和操作。

附图简述

以下是结合附图进行的附图说明。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或示意性显示。

图1显示用于涂覆一批玻璃边缘的加工流程图。

图2显示印刷在玻璃片表面上的图案化掩模。

图3显示在玻璃片表面上印刷掩模的方法。

图4A是玻璃片的俯视图，该玻璃片具有图案化掩模和划割线。

图4B显示从图4A的玻璃片分离的玻璃制品。

图5显示浸渍-旋转(dip-and-spin)涂覆方法。

图6A是用于容纳多个玻璃制品的匣子(cassette)的侧视图。

图6B是图6A中部分6B的放大图。

图6C是图6A的匣子中包括的板的俯视图。

图7显示另一浸渍-旋转涂覆系统。

图8A显示图7所示浸渍-旋转涂覆系统的匣子中包含的板的俯视图。

图8B显示图8A的板的仰视图。

图9显示喷涂系统。

图10是用浸渍-旋转涂覆方法形成的边缘涂层的SEM图像。

图11是用喷涂方法形成的边缘涂层的SEM图像。

图12显示通过边缘涂层使边缘强度改善。

具体描述

在以下详细描述中，为了提供对本发明实施方式的透彻理解，陈述了许多具体的细节。但是，对本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细节中的一些细节或全部细节的情况下实施。在其它情况中，为了不使本发明难理解，没有详细描述众所周知的特征或工艺。此外，类似或相同的附图编号可用于标识共有或类似的零件。

图1显示用于使用保护性材料涂覆一批玻璃制品的边缘的示例性加工流程图。一批玻璃制品应理解为指一组玻璃制品。通常，一批玻璃制品包含多于两个玻璃制品。通常,一批玻璃制品具有5-20个玻璃制品。该方法起始于10，在玻璃片表面上印刷掩模(“表面掩模化”)。在表面掩模化10之后,在12将具有表面掩模的玻璃片分离成多个玻璃制品(“片分离”)。在片分离12之后,在14对玻璃制品的边缘进行精磨(“边缘精磨”)。精磨涉及加工过程，其设计来从玻璃边缘除去粗糙的材料，并将玻璃边缘成形为所需的边缘轮廓,通常是选定来改善玻璃制品边缘强度的边缘轮廓。在边缘精磨14之后,在16使用酸蚀刻来减小瑕疵的尺寸，并钝化玻璃边缘中瑕疵的尖端(“边缘蚀刻”)。在蚀刻蚀刻16之后,在18同时将可固化的涂层施加到一批玻璃制品的边缘(“边缘涂覆”)。术语玻璃制品的“边缘”应理解为指玻璃制品的外周边缘。在边缘涂覆18之后,在20对可固化的涂层进行预固化(“预固化”)。在预固化20之后,在22从玻璃制品表面除去掩模(“表面去掩模化”)。在表面去掩模化22之后,在24对玻璃制品边缘上的预固化的涂层进行后固化(“后固化”)。

表面掩模化—图2显示印刷在玻璃片34表面30,32上的掩模26,28。在一种实施方式中,玻璃片34是通过离子交换强化的玻璃片。在一种实施方式中,离子交换深度是至少29μm。提供掩模26,28，从而在边缘精磨(图1的14)和边缘蚀刻(图1的16)过程中保护玻璃表面。为此，掩模26,28必须耐受在边缘蚀刻(图1的16)过程中所用的酸，以及必须在边缘精磨(图1的14)过程中耐剥离。优选地,在边缘涂覆(图1的18)过程中，掩模26,28也不与施加到玻璃边缘的可固化的涂层反应。除了保护玻璃表面以外,掩模26,28还进行图案化来限定分离玻璃片34的路径,例如分别在42,44所示。通常,每一个掩模26,28的厚度是30微米-50微米。掩模26,28的厚度也可在30微米以下和在50微米以上。此外，掩模26,28的厚度不必相同。

在一示例性实施方式中,通过丝网印刷来在玻璃表面30,32上印刷表面掩模26,28。丝网印刷可用来在大表面上印刷设计，并具有良好的精确性和较低的成本。如图3所示,将玻璃片34安装在丝网36下方,其携带待在玻璃片34表面上印刷的掩模图案。通过掩蔽丝网36的选定区域的孔同时使丝网36的剩余区域的孔开放，来在丝网36上形成掩模图案。在丝网36上沉积油墨(或溶液类型掩模材料)38，并通过丝网36的开放孔挤压到玻璃表面30上。机器或操作者越过丝网36牵拉刮墨刀40，以通过丝网36挤压油墨38。刮墨刀40将使丝网36折曲成紧密靠近玻璃表面30,并通过毛细管作用将油墨38挤到玻璃表面上,其中折曲的丝网36和玻璃表面30之间的间隔将决定玻璃表面30上的油墨厚度。使沉积在玻璃表面30上的油墨固化，以完成玻璃表面30上掩模26(图2中)的丝网印刷。对玻璃表面32重复丝网印刷过程,得到在玻璃表面32上的掩模28(图2中)。

用于印刷图2中掩模26,28的油墨38的性质决定掩模的特征。如上所述，油墨需要耐酸。油墨不必耐受所有的酸。然而,油墨应耐受边缘蚀刻(图1的16)中所用的酸。油墨可为可热固化的油墨或可UV固化的油墨。可热固化的油墨通过在高温(通常是80℃-180℃)下烘烤来固化。烘烤时间通常是30分钟-60分钟。可UV固化的油墨通过UV光来固化。UV固化通常比热固化快得多。在一示例性实施方式中,油墨是可热固化的油墨，其包括低聚物、单体、硬化剂和添加剂。在另一示例性实施方式中,油墨是可UV固化的油墨，其包括低聚物、单体、光引发剂和添加剂。需要光引发剂来在UV固化过程中引发或刺激聚合。可UV固化的油墨可为通过自由基聚合固化的类型，或为通过阳离子聚合固化的类型。可热固化的和可UV固化的油墨是市售的，或可基于所需的掩模26,28(图2中)的性质来专门制造。

在一示例性实施方式中,可UV固化的油墨制剂F包含10％-60重量％低聚物、10％-40重量％单体和1％-15重量％光引发剂。可UV固化的油墨制剂还可包含一种或多种添加剂，其总量最高达油墨的30体积％。可UV固化的油墨制剂F可为自由基类型或阳离子类型。在其中可UV固化的油墨制剂F是阳离子类型的一种实施方式中,低聚物选自环氧树脂低聚物。在其中可UV固化的油墨制剂F是自由基类型的另一种实施方式中,低聚物选自不饱和聚酯树脂和丙烯酸树脂低聚物。

丙烯酸树脂低聚物的示例是环氧丙烯酸酯低聚物、聚氨酯丙烯酸酯低聚物和聚酯丙烯酸酯低聚物。表1比较了这些丙烯酸树脂的性质。环氧丙烯酸酯具有较短的固化时间和良好的耐化学性。环氧丙烯酸酯的示例是双酚A环氧丙烯酸酯、烷基类型环氧丙烯酸酯和PE类型环氧丙烯酸酯。相比于环氧丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯是柔性和坚硬的。聚氨酯丙烯酸酯可基于异氰酸酯，例如异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)、亚甲基二环己基二异氰酸酯(H12MDI)和亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)。与聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯相比，聚酯丙烯酸酯具有较低的分子量和较低的粘度。分子量相同时，环氧丙烯酸酯的粘度是聚酯丙烯酸酯粘度的约5-6倍。表1比较了这些丙烯酸树脂的性质。

表1

	环氧丙烯酸酯	聚氨酯丙烯酸酯	聚酯丙烯酸酯
				粘度	高	高	可变
单体稀释	容易	容易	容易
				粘度下降	良好	一般	良好
硬化速率	快速	可变	可变
				相对涂覆	低	高	低
张力	高	可变	可变
				柔软度	不良	良好	可变
抗化学耐性	极佳	良好	良好
				硬度	高	可变	中等
非黄化	中等到不良	可变	不良

可UV固化的油墨制剂F中的单体用来稀释可UV固化的油墨制剂F中的低聚物。单体使得能在不使用有机溶剂的情况下制备可UV固化的油墨制剂F。单体的示例是乙烯基单体、丙烯单体和丙烯酸单体。根据官能团的量，单体可为单官能度的或多官能度的。通常将多官能度单体用于油墨中。多官能度丙烯酸单体的示例是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)和二季戊四醇五丙烯酸酯(DPEPA)。在示例性实施方式中,可UV固化的油墨制剂F包含聚氯乙烯(PVC)作为单体。

可UV固化的油墨制剂F中的光引发剂在吸收UV光之后应分解，并在室温下具有热稳定性。光引发剂可为自由基光引发剂或阳离子光引发剂。在吸收UV光之后，自由基光引发剂将分解成自由基，这将导致低聚物和单体的快速聚合。当UV辐射停止时，自由基聚合停止。在吸收UV光之后，阳离子光引发剂将留下阳离子，其刺激聚合。甚至在终止暴露于UV光之后，阳离子聚合继续，且通常直到聚合完成。阳离子光引发剂可与环氧树脂低聚物一起使用。阳离子光引发剂的示例是二茂铁盐、三芳基锍(triarysulfonium)盐和二芳基碘鎓盐。自由基光引发剂可与丙烯酸树脂低聚物一起使用。自由基光引发剂的示例是三氯苯乙酮、二苯甲酮(benzophene)和偶酰二甲基缩酮。

可UV固化的油墨制剂F中所用的添加剂可选自填料、硅烷偶联剂、光阻挡季剂等。使用填料来提高油墨的粘度。填料的示例是硅酸盐、氧化硅、二氧化钛和粘土。硅烷偶联剂是有机官能团硅烷，其用于在无机材料例如玻璃和有机材料例如聚合物之间提供稳定的连接。通用结构是(RO)₃Si-X,其中X是与有机材料形成化学键的反应性基团例如乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基、巯基等,RO是与无机材料形成化学键的反应性基团例如甲氧基、乙氧基等。

在一示例性实施方式中,可热固化的油墨制剂G包含10％-60重量％低聚物和10％-40重量％单体。可热固化的油墨制剂G还可包含一种或多种添加剂，其总量最高达油墨的30体积％。可热固化的油墨制剂G还可包含硬化剂，其总量是约10％-20重量％。可使用常见硬化剂例如环氧化物、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)(DETA)和三甲基六亚甲基二胺(trimethylhexamethylenediamine)(TMD)。低聚物、单体和添加剂可与如上所述用于可UV固化的油墨制剂F的一样。

油墨和丝网印刷加工配方的特征影响印刷的掩模的质量。印刷速度通常随着油墨粘度而变化。如果粘度过高,印刷将较慢。如果粘度较低,印刷将较快，但随后油墨可通过丝网滴落。因此，应选定粘度来优化印刷速度，同时避免油墨通过丝网滴落。在一些实施方式中,油墨粘度是7,000cps-30,000cps,印刷速度是100mm/s-200mm/s。

片分离—可使用任意合适的分离技术,例如激光分离技术或机械分离技术，将如图2所示的具有表面掩模26,28的玻璃片34分离成多个玻璃制品。单个玻璃制品在其表面各自具有掩模26,28的一部分。在一示例性实施方式中,在包含印刷的掩模26,28的层中限定分离路径42,44。分离路径42,44通过玻璃表面30,32上印刷的掩模26,28的图案来限定。图案化使得在分离路径42,44中不存在掩模材料，玻璃片34在分离路径42,44处暴露。在该示例性实施方式中,沿着分离路径42,44实施玻璃片34的分离，且只穿过玻璃片34的厚度。在替代实施方式中,可省略分离路径42,44之一，即可用分离路径图案化掩模26,28之一，但另一个没有进行图案化。

在一种实施方式中,使用激光分离技术来分离玻璃片34。在该技术中,将激光源用来沿着分离路径42和/或44(参见图2的44)加热玻璃片34。然后，将冷却流体施加到加热的分离路径，以在玻璃片34中沿着分离路径构建热冲击,这沿着分离路径形成划割线。出于说明的目的，图4A显示划割线46。应理解，如有需要，图4A所示的分离路径42网络可变化，以适应待从玻璃片分离的玻璃制品的形状。在激光划割后，玻璃片易于沿着划割线46分离。或者,可使用机械分离技术来分离玻璃片34。机械分离技术可涉及沿着玻璃在分离路径42或44中牵拉划割轮，从而在玻璃中形成划割线。然后，玻璃片可易于沿着划割线分离。

表面掩模层中的分离路径使玻璃片34的分离变得容易和干净。如果没有如上所解释在表面掩模层中存在限定的分离路径,玻璃片可能在分离过程中不均匀地破碎，或可能不沿着用分离技术形成的划割线破碎。

图4B显示从玻璃片34分离的玻璃制品52的示例。应指出，仅仅为了说明的目的，将玻璃制品52的形状显示为矩形。换句话说，玻璃制品52可具有用于玻璃制品的预期应用的任何所需的形状。玻璃制品52在其表面上具有掩模26,28(在图4B中只有掩模26的部分26a是可见的)的部分。

边缘精磨—对从玻璃片34分离的玻璃制品的边缘(图4B中的53)进行精磨。精磨涉及除去玻璃边缘中形成的裂纹和碎屑，并将玻璃边缘成形为所需的边缘轮廓,通常是从平坦的边缘轮廓到非平坦的边缘轮廓,例如倒棱的(或有斜面的)轮廓或圆化(或外圆角)轮廓。可使用例如研磨、磨光(lapping)和抛光的加工技术来精磨边缘。在一些实施方式中,精磨使用研磨工具来研磨玻璃边缘，所述研磨工具由例如氧化铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼或浮石的磨料制成。研磨分多个磨次进行，每一连续磨次都使用适当的粒度号。一般来说,研磨从高粒度号开始，并止于小粒度号。磨料粒度数越高，材料除去越不剧烈。粒度号顺序的示例是280粒度，然后600粒度。另一示例是320粒度，然后600粒度。在研磨过程中，将玻璃边缘成形为所需的轮廓。在研磨之后，使用抛光工具抛光边缘，其可为轮、垫或刷的形式。可将磨料颗粒装载到抛光工具上，其中抛光随后涉及贴着玻璃制品边缘摩擦或刷磨料颗粒。抛光之后，玻璃制品的边缘是光滑的。在一实施例中,如通过Newview3D光学表面轮廓仪所测量，精磨之后边缘的表面粗糙度小于100nm。

玻璃边缘的精磨或加工可在计算机数控机器上实施。合适的CNC机器的一个示例是CL-3MGCC-2ZCNC机器，其可从川粱工业有限公司(ChuanLiangIndustrialCo.,Ltd)购买。玻璃制品可每次精磨一个。或者,可同时精磨几个或全部玻璃制品。这种同时精磨可通过下述措施来实现：在暴露玻璃制品边缘的合适的固定件中堆叠玻璃制品，在机器上的加工位置上固定该固定件。然后，可将精磨工具或加工工具例如研磨工具和抛光工具应用到玻璃制品，以根据需要从玻璃制品边缘除去材料，从而在边缘处获得所需的粗糙度水平和形状轮廓。美国专利申请号13/803,994描述了同时精磨多个玻璃片的方法。该专利申请的内容通过引用纳入本文。

边缘蚀刻—玻璃制品的精磨的边缘最有可能具有微米到亚微米水平的瑕疵,其可通过片分离(图1中的12)和边缘精磨(图1中的14)中的一个或两个来诱导。在一示例性实施方式中,酸蚀刻用来除去瑕疵或基本上降低瑕疵的长度和/或尖端半径。蚀刻涉及将精磨过的或加工过的边缘浸没于蚀刻介质，所述蚀刻介质包含能与玻璃材料反应的无机酸。蚀刻介质可为水性或凝胶形式。通常,无机酸是氢氟酸(HF)。蚀刻介质还可包含一种或多种矿物酸,例如盐酸(HCl),硝酸(HNO₃),硫酸(H₂SO₄),或磷酸(H₂PO₄)。无机酸可以约1体积％至最高达50体积％的量存在于水性介质中。矿物酸可以最高达50体积％的量存在于蚀刻介质中。在一实施例中,蚀刻介质包括在室温下的5重量％HF和5重量％HCl。

蚀刻的持续时间由下述因素决定：所需的瑕疵数目下降程度，或所需的玻璃边缘中瑕疵长度和/或尖端半径下降程度。在示例实施例中，将玻璃边缘在包含蚀刻介质例如HF/HCl的浴中浸没32分钟，然后在超声搅拌下在水中淋洗5分钟。可将整个玻璃制品浸没在蚀刻介质中。为此，玻璃制品的表面掩模应不与蚀刻介质相互作用，或者相互作用速率应非常低，从而在蚀刻之后玻璃制品上仍然存在有效厚度的表面掩模。可在蚀刻介质中每次处理一个玻璃制品。或者,可在蚀刻介质中同时处理多个玻璃制品。对于同时处理，玻璃制品可支撑在合适的蚀刻固定件中，其构造成在包含蚀刻介质的浴中容纳多个玻璃制品。这种固定件的一个示例参见美国临时专利申请号61/731,955。

边缘涂覆—通常，在边缘蚀刻之后，玻璃制品边缘中有瑕疵。为了防止直接冲击这些瑕疵，并由此改善玻璃制品的抗冲击性,将可固化的涂层施加到玻璃边缘来覆盖住瑕疵。在一种实施方式中,通过浸渍-旋转涂覆方法，将可固化的涂层施加到玻璃边缘。在另一种实施方式中,通过喷涂方法，将可固化的涂层施加到玻璃边缘。还可通过浸涂(即，没有旋转)方法来施加可固化的涂层。

图5是用于涂覆一批玻璃制品边缘的浸渍-旋转涂覆系统。该系统包含用于容纳一批玻璃制品52的匣子50、涂层材料56和包含旋转器(spinner)60的旋涂仪58，其设置在槽62之内。旋涂仪是市售的，例如可购自天向贸易和工程有限公司(TienShiangTrade&EngineeringCo.,Ltd)。在图6A中,匣子60由多个可堆叠的板64制成。例如,匣子60可具有5-20个板。可在板64上提供对齐凸起部分(tabs)65和狭缝67，从而辅助堆叠板。对齐销钉65a(图6C中)也可用来辅助堆叠板。可使用例如螺栓等，将堆叠的板64进一步固定在一起。每一个板64包含其中可设置玻璃制品52的狭缝66。狭缝66在侧面是开口的，从而涂层材料可通过狭缝66并绕着设置在狭缝66中玻璃制品52边缘流动。将每一个玻璃制品52的角落插入角落固定件68的狭缝(图6B中的63)中。如图6B所示,玻璃制品52的角落隐蔽地容纳在固定件68的狭缝63中,但狭缝63中仍然存在空间71，以允许涂层材料绕着玻璃制品52的角落流动，如图6C的箭头所示。在匣子50(图5和6A中)中,板64的每一个狭缝66包含玻璃制品52和角落固定件68的组装件(图6A和6B中)。当将板64堆叠和固定在一起时，固定件68将夹持到位。固定件68防止玻璃制品52在浸渍-旋转涂覆方法的旋转部分中到处移动或从匣子50掉落。板64可由任意合适的材料制成，但可能需要用一些氟化物进行涂覆。合适的板材料的示例是不锈钢和丙烯酸材料。

回到图5,可通过在匣子50中组装一批玻璃制品52和将匣子50连接到槽62中的旋转器60，来实施边缘涂覆。此时，旋转器60是静止的，且槽62中没有足够的涂层材料来浸没匣子50。然后，用涂层材料56填充槽62，从而匣子50和玻璃制品52浸没于涂层材料中。涂层材料将进入其中设置有玻璃制品52的匣子狭缝(图6A中的66)，涂覆玻璃制品52的边缘以及玻璃制品52上的表面掩模。然后，将涂层材料56从槽62中清空。这完成了涂覆方法的浸渍部分。在替代实施方式中,可通过将涂层材料放入包含玻璃制品52的匣子50的每一个狭缝中来实现浸渍。玻璃制品52浸没于狭缝中的涂层材料中。如有需要，在两种浸渍方法中,匣子50都可沿各个方向倾斜，以允许充分涂覆玻璃制品52边缘。

在浸渍之后,操作旋转器60以选定的速度旋转，这使匣子50旋转。在这种旋转中，过量的涂层材料将通过离心力从玻璃制品52除去。可控制旋转速度和时间，来在玻璃制品52边缘上获得所需的涂层厚度和质量。一般来说,旋转速度越高，涂层厚度越薄。此外，旋转持续时间越长,涂层厚度越薄且越光滑。在旋转之后,将匣子50与玻璃制品52一起转移到烘箱，用于预固化(图1中的20)涂层材料。

图7显示可用于涂覆一批玻璃制品边缘的不同浸渍-旋转涂覆系统。该系统包含用于容纳一批玻璃制品52的匣子70。将匣子70连接到旋转电机71,其可进行操作来旋转匣子70，用于浸渍-旋转涂覆方法的旋转部分。匣子70设置在腔室73中,其可用涂层材料进行填充，用于浸渍-旋转涂覆方法的浸渍部分。匣子70由多块可堆叠的板72制成，其中之一如图8A和8B所示。在图8A和8B中,板72具有中央主体74和从所述中央主体74延伸的径向臂76。在图8B中,在中央主体74的底部侧提供间隔件78。间隔件78还可具有径向设计，用于板的平衡堆叠。在板72的顶部侧面(即不包含间隔件78那个侧面)上设置玻璃制品52,如图8B所示。当板72以堆叠件的形式设置时,一块板72的间隔件78将接触支撑在相邻板72上的玻璃制品52。此外，玻璃制品52的边缘在匣子的外周暴露。堆叠的板72可使用任意合适的方式固定在一起，例如通过径向臂76中的孔80插入的螺栓。

图7所示的系统也可用于浸涂方法。在这种情况下，匣子70不浸没于涂层材料中—涂层材料的量只需要足以接触匣子70中玻璃制品的底部边缘。可操作旋转电机71来旋转匣子70，以允许匣子70中玻璃制品52的整体边缘用涂层材料进行涂覆。

图9显示用于批量边缘涂覆的喷涂系统。该系统包含用于容纳一批玻璃制品的匣子90。匣子90与图7所示的匣子70相同,但可使用其它类型的匣子，例如图6A中所示的那种匣子，或者可使用真空卡盘。系统还包括包含涂层材料的储液器92、载体气体源94和烟雾发生器(喷涂机器或喷雾器)96。对于喷涂,将涂层材料递送到烟雾发生器，其将涂层材料雾化成液滴。来自源94的载体气体将液滴99携带到匣子90中玻璃制品52的边缘。可选定烟雾发生器96的喷涂端和匣子90之间的距离，从而在不相对于匣子90调节烟雾发生器96的情况下，喷涂的液滴将沿着匣子90的长度覆盖全部玻璃边缘。或者,烟雾发生器96可沿着匣子90的长度往返移动(如通过箭头98所示),从而用涂层材料喷涂沿着匣子90长度的全部玻璃边缘。此外，在玻璃边缘上喷涂涂层材料的同时,可旋转匣子90，例如使用连接到匣子90的旋转电机100,从而沿着匣子的圆周在玻璃边缘上形成均匀涂层。

在一示例性实施方式中,可固化的涂层材料是聚合物树脂。聚合物树脂在玻璃表面上具有高透明度、良好的润湿能力，且可以液体形式提供。在一示例性实施方式中,可固化的涂层材料选自丙烯酸、环氧化物、硅酮、透明聚酰亚胺和硬涂层材料。可通过浸渍-旋转、喷涂或浸涂方法，将可固化的涂层施加到玻璃边缘。对于大量玻璃边缘涂覆,将玻璃制品设置在适用于涂覆过程的容器中，并将涂层材料同时施加到全部的玻璃边缘。在浸渍-旋转过程中,将玻璃制品浸入涂层材料。至少对于这种涂覆方法而言,涂层材料优选不与玻璃表面上的掩模相互作用，从而允许掩模在边缘涂覆过程中保护玻璃表面。

优选地,涂层材料不含有机溶剂,有机溶剂可渗透聚合物并使聚合物溶胀。如果涂层材料包含溶剂,那么涂层材料中的溶剂可渗透掩模,导致掩模发生溶胀和起皱。这使得在边缘涂覆过程中掩模不能有效地保护玻璃表面。可在不使用有机溶剂的情况下制备可UV固化的涂层材料。如果涂层材料不是可UV固化的涂层材料,例如,是可热固化的涂层材料,或仍然需要有机溶剂,那么应考虑掩模和涂层材料的溶解度参数。已观察到，当聚合物的溶解度参数等于溶剂的溶解度参数或不大于溶剂溶解度参数的±1.5,则聚合物可溶解于这种溶剂。否则，聚合物是不可溶的。因此,应对涂层材料中所用的任何溶剂进行选择，使掩模不可溶于溶剂。

预固化—在将涂层材料施加到玻璃制品之后,将玻璃制品转移进入烘箱，用于预固化涂层材料。对于硅酮涂层材料,例如,预固化可在150℃下进行1分钟。如果涂层材料是可UV固化的涂层材料，则使用UV光来进行固化。

表面去掩模化—在预固化之后,从玻璃制品除去表面掩模。表面掩模可完整地手动除去，因为掩模的内聚力较高。

后固化—在除去表面掩模之后,再次将玻璃制品转移到烘箱，用于固化涂层材料。固化可在与预固化相同的温度下进行，但进行更长的持续时间,例如,9分钟。同样地，如果涂层材料是可UV固化的涂层材料，则使用UV光来进行固化。

实施例1—将购自台湾内置精确机器有限公司(Built-InPrecisionMachineCo.Ltd)的型号CG1CF0510自动丝网印刷机用来在玻璃基材的表面上印刷掩模。丝网印刷机和丝网性质如表2所示。用于丝网印刷的油墨(掩模材料)的粘度是400Pa.s,印刷速度是80mm/s。刮墨刀硬度是70H,印刷角度即刮墨刀片相对于丝网的角度是18°。油墨固化条件是150℃下固化1小时。印刷的掩模厚度是约80微米。

表2

实施例2—将实施例1的玻璃基材分离成多个玻璃制品。每一个玻璃制品都通过机械加工来精磨。每一个精磨玻璃制品都具有C-倒角边缘轮廓。

实施例3—将实施例2的玻璃制品浸没于蚀刻介质中，用于蚀刻玻璃边缘。蚀刻介质是水性溶液，其包含5重量％HF和5重量％HCl。将玻璃制品在包含蚀刻介质的浴中浸没32分钟，然后在超声搅拌下在水中淋洗5分钟。

实施例4—将几个实施例3的玻璃制品装入匣子。然后，使用浸渍-旋转涂覆方法，将可固化的涂层施加到匣子中玻璃制品的边缘。将粘度为80cps的硅酮用作可固化的涂层材料。旋涂速度是300rpm,旋涂时间是10秒。在旋涂之后,将匣子转移到烘箱，以在150℃下预固化1分钟。然后，从烘箱卸下玻璃制品，并从玻璃制品除去表面掩模。然后，再将玻璃制品在150℃下固化9分钟。边缘涂层的厚度是约16微米。图10是用浸渍-旋转形成的边缘涂层的SEM图像。在使用浸渍-旋转涂覆方法的玻璃表面上没有观察到溢流。

实施例5—对其他玻璃制品重复实施例4,但使用喷涂作为将可固化的涂层施加到玻璃制品边缘的方法。边缘涂层的厚度是约18微米。图11是用喷涂形成的边缘涂层的SEM图像。在通过喷涂获得的边缘涂层中观察到一些气泡。可使用后处理过程来除去气泡。然而，对于实施例5，没有除去气泡。

表3显示下述玻璃样品的垂直落球测试结果：没有进行边缘涂覆的玻璃样品(未涂覆的玻璃样品),如上所述使用浸渍-旋转作为边缘涂覆方法制备的玻璃样品(浸渍-旋转涂覆的玻璃样品),以及如上所述使用喷涂作为边缘涂覆方法来制备的玻璃样品(喷涂的玻璃样品)。玻璃样品分别具有1.1m的边缘厚度或高度。落球的质量是0.5kg。

表3显示未涂覆的玻璃样品在最高达6cm的高度时不破碎(对应于43.6MPa冲击)。浸渍-旋转涂覆的玻璃样品在最高达16cm的高度时不破碎(对应于67.88MPa冲击)。喷涂的玻璃样品在最高达12cm的高度时不破碎(对应于60MPa)。浸渍-旋转涂覆的玻璃样品相对于未涂覆的玻璃样品的抗冲击性改善是56％。喷涂的玻璃样品相对于未涂覆的玻璃样品的抗冲击性改善是38％。在喷涂的玻璃边缘中存在气泡,这可能是相对于浸渍-旋转涂覆的玻璃边缘，其抗冲击性改善更低的原因。

表3

表4比较了如上所述的玻璃边缘批量涂覆(BC)以及玻璃边缘的逐片涂覆(PC)。在逐片涂覆中，使用喷射、辊和分配来将涂层材料施加到玻璃边缘。分析分为3部分：厚度和均匀性，溢流，机械公差。由表4可知，就玻璃边缘涂层性能而言，批量涂覆得分比逐片涂覆更高。此外，虽然浸渍-旋转和喷涂都能用于边缘涂覆,但就玻璃边缘涂层性能而言，浸渍-旋转边缘涂覆通常得分比喷涂边缘涂覆更高。

表4

图12比较了没有涂覆的边缘的玻璃制品与具有涂覆的边缘的玻璃制品的边缘强度。线110表示不含涂覆的边缘的玻璃制品的边缘强度。线112表示具有涂覆的边缘的玻璃制品在损坏之后的边缘强度。线114表示具有涂覆的边缘的玻璃制品在损坏之前的边缘强度。通过浸涂，将涂层施加到涂覆的边缘。相对于不含涂覆的边缘的玻璃制品，具有涂覆的边缘的玻璃制品的边缘强度改善了80MPa到300MPa。

尽管已经参考具体实施方式描述了本发明,但是受益于本公开的本领域技术人员可以理解，能够在不背离本发明所揭示的范围的前提下进行其他的实施方式。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书限定。

Claims (16)

1.对一批玻璃制品进行边缘涂覆的方法,所述方法包括:

在玻璃片表面上印刷掩模,所述掩模中的至少一个掩模是限定分离路径网络的图案化掩模；

沿着所述分离路径，将具有印刷掩模的所述玻璃片分离成多个玻璃制品,其中每一个所述玻璃制品在其表面上携带所述印刷掩模的一部分；

对于至少一批所述玻璃制品,对所述一批玻璃制品的边缘进行精磨，来降低在边缘处的粗糙度；

使用包含至少一种无机酸的蚀刻介质来蚀刻每一个精磨边缘，从而降低所述精磨边缘中至少一种瑕疵的长度和尖端半径中的至少一种；

同时将可固化的涂层施加到蚀刻边缘；

对施加到蚀刻边缘的可固化的涂层进行预固化；

从具有所述可固化的涂层的玻璃制品除去所述掩模；和

在除去掩模之后，对预固化的可固化的涂层进行后固化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过丝网印刷来印刷掩模。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述掩模耐受至少一种无机酸。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用油墨印刷掩模，所述油墨包含10％-60重量％低聚物和10％-40重量％单体。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，用于印刷掩模的油墨还包含1重量％-15重量％光引发剂。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，用于印刷掩模的油墨还包含选自填料、硅烷偶联剂和光阻挡剂的至少一种添加剂，其总量最高达30体积％。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每一个掩模的厚度为30微米-50微米。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可固化的涂层是聚合物树脂。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可固化的涂层不含有机溶剂。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对边缘进行精磨还包括将边缘成形为非平坦的轮廓。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种无机酸是氢氟酸。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述蚀刻介质还包含至少一种矿物酸。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，同时施加可固化的涂层包括将所述一批玻璃制品装入匣子，所述匣子构造成容纳所述一批玻璃制品，并当玻璃制品在匣子中时将所述可固化的涂层施加到所述玻璃制品的蚀刻边缘。

14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述可固化的涂层通过浸渍-旋转方法来施加。

15.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述可固化的涂层通过浸涂法来施加。

16.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述可固化的涂层通过喷涂法来施加。