CN106536431A - 用于形成具有形状的玻璃制品的模具组件 - Google Patents

Abstract

本文揭示了用于形成具有形状的玻璃制品的模具组件。根据一个实施方式，模具组件可包括模具体，其包括模具腔、支撑底座和在模具体与支撑底座之间延伸的通风体。当通过顶部加热源将模具组件加热至大于或等于约650℃的平均温度时，模具腔的中心处的温度可以小于模具腔的周界处的温度。模具腔的中心处的温度与模具腔的周界处的温度之差可以至少约12℃。

Description

用于形成具有形状的玻璃制品的模具组件

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2014年5月19日提交的美国临时申请系列第62/000181号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本说明书一般地涉及制造玻璃制品，更具体来说，涉及通过对二维(2D)玻璃片进行热再成形来制造三维(3D)玻璃制品。

背景

对于便携式电子器件(例如、笔记本、平板和智能手机)的3D玻璃覆盖存在大量需求。特别希望3D玻璃覆盖具有与电子器件的显示器相互作用的2D表面以及用于围绕显示器的边缘的3D表面的组合。3D表面可以是不能展开的表面，即无法在不发生变形的情况下展开或摊开到平面上的表面，并且可以包括弯曲、角和曲面的组合。弯曲可以是紧且陡峭的。曲面可以是不规则的。采用诸如研磨和碾磨之类的机械加工工艺来制造具有精度的此类3D玻璃覆盖是复杂且困难的。

因此，存在用于形成三维形状玻璃制品的替代方法和设备的需求。

发明内容

本文所述的实施方式涉及用于形成具有形状的玻璃制品的模具组件。根据一个实施方式，模具组件可包括模具体、支撑底座和通风体。模具体可包括限定了模具体的下侧的底座部分以及从底座部分的顶部突出的成形部分。成形部分可包括模具腔，所述模具腔具有对应于具有形状的玻璃制品的形状的三维轮廓。支撑底座可位于模具体下方。通风体可在模具体和支撑底座之间延伸，并且可包括围绕着通风空间的通风壁，所述通风空间受到通风体、模具体和支撑底座的限制。当通过顶部加热源(overhead heating source)将模具组件加热至大于或等于约650℃的平均温度时，模具腔的中心处的温度可以小于模具腔的周界处的温度。模具腔的中心处的温度与模具腔的周界处的温度之差可以至少约12℃。

在另一个实施方式中，模具组件可包括模具体、支撑底座和通风体。模具体可包括限定了模具体的下侧的底座部分以及从底座部分的顶部突出的成形部分。成形部分可包括模具腔，所述模具腔具有对应于具有形状的玻璃制品的形状的三维轮廓。支撑底座可位于模具体下方。通风体可在模具体和支撑底座之间延伸，并且可包括围绕着通风空间的通风壁，所述通风空间受到通风体、模具体和支撑底座的限制。至少一部分的模具体可包括热涂层，所述热涂层在约700℃的辐射系数至少约0.9。

在另一个实施方式中，模具组件可包括模具体、支撑底座和通风体。模具体可包括限定了模具体的下侧的底座部分以及从底座部分的顶部突出的成形部分。成形部分可包括模具腔，所述模具腔具有对应于具有形状的玻璃制品的形状的三维轮廓。支撑底座可位于模具体下方。通风体可在模具体和支撑底座之间延伸，并且可包括围绕着通风空间的通风壁，所述通风空间受到通风体、模具体和支撑底座的限制。通风壁的外周界可包括通道，其中，在通道中的通风壁的厚度小于通道外侧的通风壁的厚度。通道可限制来自模具腔的边缘热传导通过通风体到达支撑底座。模具体的下侧可包括与模具腔的投射周界相邻的环形通道。环形通道可限制来自与模具腔的边缘相邻的模具体热传导到达模具腔的中心区域。模具体的成形部分可包括与模具腔的角落相邻的槽口(notch)。槽口可促进模具腔的角落处的温度增加。模具体的成形部分可包括与模具腔的角落相邻的斜面(diagonal facet)。斜面可促进模具腔的角落处的温度增加。

在以下的详细描述中提出了本文中描述的实施方式的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式，且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

图1A示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具组件的3D横截面图；

图1B示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具组件的3D分解图；

图1C示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具组件的2D横截面侧视图；附图1A-1C的注意事项：显示基本模具设计具有绕着模具的上表面的步阶式向内，从而边缘114相比于边缘110更靠近模具腔边缘127。相信真实的基本构造不包括该步阶，从而边缘114与边缘110一致，与外通风壁130是相同位置。因此，模具不会具有如所示的“顶帽”外观，而是在模具腔外侧具有均匀水平表面118。

图2A示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的具有涂层的模具体的3D图；

图2B示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的包含涂层的模具组件的2D横截面侧视图；

图3示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具体的顶侧的3D图，所述模具体在其中包括顶侧斜面切割；

图4示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具体的顶侧的3D图，所述模具体在其中包括顶侧槽口切割；

图5A示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具体的下侧的3D图，所述模具体在其中包括下侧切割；

图5B示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具组件的2D横截面侧视图，所述模具组件在模具体中包含下侧切割；

图6A示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的具有通风切割的模具组件的3D图；

图6B示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的具有通风切割的模具组件的2D横截面侧视图；

图7图示性显示在对具有各种特征的各种模具组件加热过程中，模具腔的中心与周界的模型温度差；

图8图示性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具腔的中心处的温度与模具腔的周界处的温度的模型结果和实验结果；以及

图9图示性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的模具腔的中心处与模具腔的周界处的温度差异的模型结果和实验结果。

具体实施方式

下面详细参考模具组件的实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。图1示意性地显示了模具组件的一个实施方式。模具组件通常包括模具体、支撑底座和通风体。模具体包括模具腔，其中，当模具组件被加热至足以使得玻璃制品成形的温度时，在模具腔的中心处的温度小于在模具腔的周界处的温度。下面将具体结合附图描述用于形成3D玻璃制品的模具组件的各个实施方式。

一般来说，模具组件可用于对玻璃制品进行成形。例如，可以通过使得玻璃与模具组件的模具腔接触，将2D玻璃制品(例如玻璃片)成形为3D玻璃制品。玻璃制品的成形可能需要较高温度，例如大于约600℃，这可能导致玻璃制品表面的美观缺陷。此外，由于重复暴露于较高温度，暴露于较高温度的模具组件可能更快变形。因此，可能希望较低的成形温度以避免具有形状的玻璃制品中的美观缺陷以及防止模具组件的劣化。但是，成形温度必须足够高，从而使得模具腔中的玻璃制品具有充分的3D形状。

具体来说，当对玻璃制品进行成形时，将模具腔的某些区域加热至比模具腔的其他区域更高的温度可能是有利的。例如，可以在2D玻璃制品发生明显变形以实现所需3D形状的区域中(例如，在设计成形成用于移动装置的玻璃覆盖的模具腔的周界处)可以存在更高的温度。可以在模具腔不发生同样多的几何成形的区域中(例如，靠近模具腔的中心处)存在较低温度。这导致在靠近模具腔的中心处模制的玻璃具有较少的美观缺陷，这是通过避免在这些区域中暴露于更高的成形温度所导致的。因此，当仅在模具腔使得2D玻璃制品具有明显变形以实现所需3D的区域中存在较高温度并且在模具腔不使得2D玻璃制品发生明显变形的区域中具有降低的温度时，可以改善整体玻璃质量。

如本文所揭示的那样，可以将模具设计成，当暴露于高温环境时，相比于模具腔的其他区域，在模具腔的中心区域实现更高温度。在一个实施方式中，可以将2D玻璃片成形为3D玻璃制品，可以将所述3D玻璃制品用作便携式电子器件的玻璃覆盖。在此类玻璃制品中，在模具腔的周界处或者靠近模具腔的周界处(例如，模具腔的边缘和角落处)可能发生明显3D成形。因而，模具腔可以在模具腔的周界处或者可以在靠近模具腔的周界处(特别是模具腔的角落处或者靠近模具腔的角落处)具有较高温度，同时模具腔的中心处相比于模具腔的周界处可以是较为冷却的。采用该构造，由于靠近模具腔的中心处的低温暴露，同时在模具腔的周界处的高温区域被充分加热至赋予玻璃制品的边缘和角落所需的3D形状，可以减少3D玻璃制品(例如，用于便携式电子器件的玻璃覆盖)靠近中心处的美观缺陷。如本文所述，模具组件可制造成在模具腔的中心与周界之间具有增加的温度差异，从而减少最终具有形状的3D玻璃制品的缺陷并改善玻璃制品的总体质量。

具体来说，模具组件的几何构造可通过局部地增加或降低模具组件的特定区域中的导热性来影响模具组件的温度曲线。此外，施加到模具组件的特定区域的涂层可增强模具组件的这些区域中的热辐射发射和吸收，从而有助于温度控制。可系统地采用这些对于模具组件的热传输性质的改性，以改变模具组件的温度曲线，从而减少所得到的玻璃制品中的缺陷数量。

现参见图1A和1B，示意性显示了根据本发明所述的一个或多个实施方式的模具组件100。模具组件可一般地包括模具体110，其包括模具腔112，通风体130、支撑底座150和冷却设备170。图1A和1B显示用于对玻璃进行成形的“基本情况的”模具组件100。如本文所述，模具组件100可以结合诸如部分的基本情况的模具组件100上的涂层和/或基本情况的模具组件100的几何特性之类的改性，以增加模具腔112的中心125与模具腔112的周界127之间的温差，从而增加得到的玻璃制品的质量。

在本文所述的实施方式中，模具体110一般地包括底座部分122和成形部分114。底座部分122限定了模具体110的下侧116。成形部分114从底座部分122的顶部突出来，并形成模具体110的顶侧118。在模具体110的顶侧118中形成模具腔112，并且其包括成形表面113。

在本文所述的实施方式中，模具腔112可以形成作为模具体110的顶侧118中的凹陷，并且通常具有与所得到的具有形状的玻璃制品(未示出)的形状相对应的三维轮廓。模具腔112包括周界127，其限定了模具体110的顶侧118与模具腔112的成形表面113之间的边界。模具体110还可包括端口(未示出)，通过所述端口可以向模具腔112施加真空，将正在成形的玻璃拉靠住模具腔112的成形表面113，从而对模制工艺起到辅助作用。端口可以通过成形表面113向模具腔112开放并且与(未示出的)真空装置(例如，真空泵等)流体连通，向模具体110的模具腔112施加真空。

在本文所述的实施方式中，模具组件100还包括位于模具体110下方的通风体130。通风体130包括通风壁132。通风壁132围绕了通风空间134，使得通风空间134至少部分被通风壁132限制。通风壁132具有从通风壁132的外侧边缘136到与通风空间134相邻的通风壁132的内侧边缘138进行测量的壁厚。通风壁132还具有从通风壁132的顶侧135到通风壁132的下侧137进行测量的壁高。

模具组件100还包括支撑底座150。支撑底座150具有顶侧152和下侧154。支撑底座150通常位于通风体130和模具体110的下方。在一些实施方式中，支撑底座150可安装在支撑支架156上。支撑底座150可作为模具组件100的其他部分的支撑。例如，支撑底座150的顶侧152可以是基本平坦的，从而与通风壁132的下侧137对准。

如图1A和1B所示，通风体130位于模具体110和支撑底座150之间，从而使得通风体与支撑底座150和模具体110直接接触。例如，模具体110的下侧116可以与通风壁132的顶侧135直接接触，以及通风壁132的下侧137可以与支撑底座150的顶侧152直接接触。在该构造中，通风空间134受到通风体130、模具体110和支撑底座150的限制。在一个实施方式中，通风体130与模具体110的底座部分122在模具体110的底座部分122的外边缘181处或其附近直接接触，并且通风空间134在模具腔112下方。通风体130的下侧137可以与支撑底座150的外边缘151直接接触。

在图1A和1B所示的实施方式中，模具体110、通风体130和支撑底座150是相互固定的三个分开的部件。例如，模具体110、通风体130和支撑底座150可以螺栓连接在一起，或者模具体110、通风体130和支撑底座150中的一个或多个可在其顶表面具有诸如销之类的特征，其啮合了模具组件100的另一个部分的底表面中的诸如孔之类的特征。但是，在另一个实施方式中(未示出)，模具体110、通风体130和支撑底座150，或者模具体组件中的任意两个可以形成作为整体。

模具体110、通风体130和支撑底座150可以由适合耐受与玻璃成形工艺相关的高温和热循环，不会降解的材料形成，例如耐火金属或者耐火陶瓷等。例如，模具体110可由能够耐受高温的任意金属或者其他材料，例如难熔金属或者难熔陶瓷等形成。在一些实施方式中，模具体110可由具有高硬度的高温合金形成，例如但不限于，镍基合金，如718或者其他类似的高温合金。一些模具体110可包括碱金属，例如Ni或Cr。通风体130和支撑底座150可包括金属，例如，316不锈钢。但是，预期各种材料可用作模具体110、通风体130和/或支撑底座150。

通过与成形表面113发生接触进行成形的玻璃通常可以是适合3D成形的任意玻璃。本文还考虑其他可用本文所述的模具组件进行成形的陶瓷材料和/或玻璃陶瓷材料。在一些实施方式中，玻璃可以是可离子交换的铝硅酸盐玻璃。此类可离子交换的铝硅酸盐玻璃的例子包括但不限于，Gorilla 和Gorilla Glass (购自康宁有限公司(Corning,Inc))。此类玻璃，特别是在3D模制之后，可良好地适用于许多应用，例如作为手持式消费者电子器件的覆盖玻璃。

为了实现所需的玻璃制品的3D成形，可以将模具组件100放在高温环境中，以及可以使玻璃制品与成形表面113接触以对玻璃制品进行成形。例如，模具组件100可以装纳在热外壳中，例如装纳在烘箱中，其能够产生高温受控环境。可以在玻璃成形工艺期间，将玻璃暴露于大于约400℃(例如，约600-1100℃)的温度。

在一个实施方式中，可以在顶上位置，在模具组件100的上方布置一个或多个加热器180(如图1C所示)。加热器180可以是辐射加热器，其通过辐射能加热了模具组件100，具体来说，加热了模具腔112。合适的加热器的例子可包括微波加热器、辐射波加热器、可见光加热器、红外光加热器和/或电加热器。例如，在一个实施方式中，加热器180可以是红外辐射加热器。或者，加热器180可以是电加热器，例如电阻加热器。在其他实施方式中，加热器180可包括辐射发射体，其可以发射或者吸收热辐射。

模具组件100还可包括冷却设备170。在一个实施方式中，冷却设备170可位于模具体110下方，位于通风空间134中。例如，冷却设备170可位于靠近模具体110的下侧116的通风空间134中，靠近成形表面113的中心部分。冷却设备170可包括热交换器，并且在一些实施方式中，可以具有板状形状。冷却设备170可以紧密靠近模具体110，但没有发生物理接触。这实现了主要通过辐射将热量从模具体110转移到冷却设备170。更具体来说，为了发生辐射热传递，在冷却设备170和模具体110之间应该存在辐射路径。将冷却设备170与模具体110分开，允许模具体110的设计独立于冷却设备170的设计，反之亦可。这可降低模具组件100的制造成本。

通常来说，当加热器180放在模具体110上方并且冷却设备170放在模具体110下方时，辐射热通过辐射吸收从加热器180流入模具体110，以及辐射热从模具体110的下侧116流到冷却设备170。此外，来自模具体110的热量传导通过模具体110并通过通风体130到达支撑底座150。因而，当将玻璃预成形件加热至合适的状态用于成形时，辐射加热器的温度可以大于模具组件100的温度，所述模具组件100的温度可以大于靠近冷却设备170的通风空间134中的温度，这是由于热传输通过模具组件100导致的。模具组件100的热损耗，具体来说，靠近模具腔112的周界127的模具体110的热损耗，可能使得模具对玻璃进行有效成形而不发生缺陷的能力变差。具体来说，当对3D成形工艺中的最大变形负责的模具腔112的这些区域过冷时，模具对玻璃进行有效模制的能力可能受损。因此，在本文所述的实施方式中，模具组件可结合一个或多个特征，例如几何特征或者热涂层等，从而对来自模具和通过模具的热传导和热辐射进行改性，使得模具腔112的中心部分125与模具腔112的周界127之间的温差得以维持和增加。

现参见图2A和2B，在一个实施方式中，至少一部分的模具体110可包括一种或多种热涂层190、192，其增强了来自加热器180进入模具体的涂覆区域和进入冷却设备170的辐射热传输。热涂层190、192可以是“高辐射系数”涂层，其具有比模具体110的未涂覆表面更高的辐射系数。本文所用的辐射系数指的是在相同温度和波长下，并且在相同观察条件下，来自材料表面辐射的能量与来自理论黑体的辐射的能量之比。因此，辐射系数也可以是温度的函数。除非另有说明，否则本文所揭示的辐射系数值指的是经涂覆的模具体在约为700℃的辐射系数。辐射系数是无量纲单位，对于材料而言，其理论范围可以是0至1，其中，辐射系数为1表示理论黑体。辐射系数还取决于材料的表面精整。因此，如本文所用，辐射系数增加对应于对于模具体110的经处理或经涂覆的表面的辐射系数，相对于未经涂覆或未经处理表面(例如模具体110的未经涂覆或未经处理表面)的辐射系数增加。此外，如本文所用，高辐射系数指的是发射的热辐射的增加以及辐射能的热吸收的增加。虽然如本文所述，理论辐射系数对应于与黑体发射进行对比，但是高辐射系数热涂层190、192增强了入射到热涂层上热辐射的热吸收以及热发射。

在一个实施方式中，可以通过用高辐射系数热涂层190、192涂覆模具组件100的表面，来实现一部分的模具组件100上的高辐射系数。此类高辐射系数热涂层可增加表面(例如模具体110的表面)的辐射系数，从而增加经涂覆区域中的模具组件100的温度。高辐射系数热涂层190、192的例子包括但不限于Aremco CP3015-BL(市售可得自纽约州古屋艾莫卡产品公司(Aremco Products,Inc.of Valley Cottage,NY))。在一个实施方式中，热涂层190、192可包括高辐射系数涂料。例如，高辐射系数涂料可使得模具体110的经涂覆部分在约700℃的辐射系数增加到大于或等于约0.9，在约700℃的辐射系数增加到大于或等于约0.95，或者在约700℃的辐射系数甚至增加到大于或等于约0.97。未经涂覆的模具体110在约700℃可具有0.7至约0.85的辐射系数。

在一个实施方式中，热涂层192可布置成与模具腔112的周界127相邻。图2A和2B一般地显示模具体110可涂覆断面线(cross hatching)的部分。在一个实施方式中，热涂层190可施涂到与模具体110的成形部分114的顶侧118。在另一个实施方式中，模具体110的成形部分114的一个或多个侧面111可包括热涂层190。在另一个实施方式中，模具体110的底座部分122的顶部121可包括热涂层190。在另一个实施方式中，模具体110的底座部分122的一个或多个侧面123可包括热涂层190。在另一个实施方式中，通风壁132的外侧边缘136的至少一部分可包括热涂层190。热涂层190可增强周围环境的辐射热传输进入靠近模具腔112的周界127的模具体110中。增强的辐射吸收使得靠近模具腔112的周界127的模具体110的成形部分114的温度相对于模具腔112的中心处125的温度发生增加。由于热涂层190所导致的模具腔112的周界127处的温度增加实现了足够的3D成形，同时模具腔112的中心125处的较为冷却的温度防止了该区域中的玻璃制品的美观缺陷。

在另一个实施方式中，在模具腔112下方的模具体110下侧116的至少一部分可包括增强了经涂覆区域的辐射系数的热涂层192。热涂层192可增强来自模具体110的下侧116的辐射热传输到位于与模具体110的下侧116相邻的通风空间134中的冷却设备170。由于加热器180和冷却设备170的布置，通风空间134比模具体110更为冷却，从而模具体110的下侧116使热量辐射进入通风空间134。热涂层192可增加来自模具腔112下方的模具体110的下侧116的热辐射的发射，从而有助于保持模具腔112的中心125的冷却。由于热涂层192所导致的模具腔112的中心125处的温度降低防止了经涂覆区域的顶部上的玻璃制品的美观缺陷，同时模具腔112的周界127处的温度增加实现了足够的3D成形。

现参见图3和4，在一个实施方式中，模具腔112的成形部分114可具有促进模具腔112的角落182处的较高温度的几何构造。如图3所示，在一个实施方式中，模具体110的成形部分114可包括与模具腔112的角落182相邻的斜面183。斜面183有助于靠近模具腔112的角落182处的温度增加。不希望受限于理论，相信将模具体110的暴露边缘184移动到靠近模具腔112的角落182可局部地增加该区域中的模具腔112的热增益，这是由于减少了待加热的质量以及将模具体110暴露于热辐射的区域184移动更靠近模具腔，有效地引起热量更快速地在模具腔112的角落182中积累。

现参见图4，在另一个实施方式中，模具体110的成形部分114可包括与模具腔112的角落182相邻的槽口184。槽口184可促进靠近模具腔112的角落处的温度增加，类似于斜面182。斜面183和槽口184在本文统称为成形部分切除件，可用于增加模具腔112的角落182处的温度，在该位置发生复杂3D成形并且对于有效成形可能需要更高的温度。由于成形部分切除件所导致的模具腔112的角落182处的温度增加实现了模具腔112的角落182处的充分3D成形。

相比于模具组件100的其他部分，成形部分114的角落可以较热。不希望受限于理论，相信成形部分114的切除件可通过使得模具体110的成形部分114的热角落更为靠近玻璃可能发生三维成形的模具腔112的角落182，从而增加模具腔112的角落处的温度。

现参见图5A和5B，在另一个实施方式中，模具体110的下侧116可包括与模具腔112的投射周界127相邻且位于其外侧的环形通道117。如本文所用，模具腔112的投射周界127是位于模具体110的顶侧118上的模具腔112的周界127下方的模具体110的下侧116上的近似区域。环形通道117可降低模具体110靠近模具腔112的周界127的厚度。厚度降低可限制模具体110与模具腔112的周界127相邻的区域的热传导到达模具体110靠近模具腔112的中心的区域。受限的热传导可导致模具腔112的周界127处或者靠近模具腔112的周界127处的温度提升，以及导致靠近模具腔112的中心125处的温度下降。模具腔112的周界127处的温度增加实现了足够的3D成形，同时模具腔112的中心125处的较为冷却的温度防止了该区域中的玻璃制品的美观缺陷。

模具体110的总厚度可大于或等于约8mm且小于或等于约15mm，或者大于或等于约10mm且小于或等于约12mm。环形通道的深度可大于或等于约2mm至小于或等于约8mm，或者甚至大于或等于约4mm至小于或等于约6mm。

在一个实施方式中，环形通道117可包括步阶式样，如图5A和5B所示。采用该构造，环形通道在靠近模具腔112的投射中心125的深度可大于靠近模具体110的成形部分114的侧面111。步阶式构造可能是有利的原因在于，其延长了模具体的较薄横截面，从而降低了模具体110的成形部分114的侧面111与通风壁130之间的传导性。这会降低热量传导远离模具腔的边缘127到达通风壁130。

现参见图6A和6B，在另一个实施方式中，限定了通风壁132的外周界的通风壁132的外侧边缘136可包括通道133，使得通风壁132在通道133中的厚度小于通道外侧的通风壁132的厚度。通道133可围绕着通风壁132的整个外侧边缘136。或者，通道133可仅位于通风壁132的总长度的一部分。在一个实施方式中，相对于通风壁132的高度，通道133位置靠近通风壁132的中心部分。靠近通道133的通风壁132的厚度降低限制了热传导从模具腔112的周界127经由通风体130到达支撑底座150。通过通风壁132的传导下降可导致模具腔112的周界127处或者靠近模具腔112的周界127的温度提升。模具腔112的周界127处的温度增加实现了充分的3D成形。

通风壁132的总厚度可以大于或等于约8mm且小于或等于约12mm。在一些实施方式中，通风壁132的厚度可以约为10mm。通道的深度可大于或等于约6mm且小于或等于约10mm，或者甚至大于或等于约7mm且小于或等于约9mm。在一些实施方式中，通道的深度可以约为8mm。

本文所述的模具组件的特征可单独使用或者以各种组合方式使用，以提升位于或靠近模具腔112的周界处的模具体110的温度。因而，模具组件100可包括这些特征中的一个或多个，包括：模具组件100上添加高辐射系数热涂层190、192，形成部分切除件，以及通风体130和模具体110的下侧116的特定几何特征。这些特征可分别独立地增强模具腔112的中心125与模具腔112的周界127的温差。如本文所用“温差”或者“温度差异”定义为模具体110比模具腔112的中心125低约0.5mm处的温度与模具体110比模具腔112的周界127低约0.5mm处的温度的差异。可以通过任意单个特征来增加温差，并且可以通过两个或更多个特征的组合来进一步增加温差。不希望受限于理论，相信在一些实施方式中，由于每个特征所引起的温差增加可加和至等于约为单个特征总和的特征组合所引起的温差增加。

通常来说，当通过顶部加热源将模具腔加热至大于或等于约650℃、大于或等于约700℃、大于或等于约750℃、大于或等于约800℃、或者大于或等于约850℃的平均温度时，在模具腔的中心处的温度小于模具腔的周界处的温度。在一些实施方式中，模具腔的中心处的温度与模具腔的周界处的温度之差可以至少约12℃。在其他实施方式中，模具腔的中心处的温度与模具腔的周界处的温度之差可以至少约15℃、至少约18℃、至少约30℃、或者甚至至少约45℃。对比来说，对于基本情况的模具组件，模具腔的中心处的温度与模具腔的周界处的温度之差可以小于或等于约9℃。

本文所述的模具组件可用于制造3D玻璃制品并且可结合到题为“Glass MoldingSystems and Related Apparatus and Method(玻璃模制系统以及相关的设备和方法)”的美国专利申请公开号2012/0297828所述的系统和方法，其全文通过引用结合入本文。

实施例

通过以下实施例进一步阐述各个实施方式。

实施例1

采用市售可得计算机软件Ansys Fluent对模具组件的有限元模型进行建模。将本文所述的模具组件特征以单独和组合的方式结合到基本模具中。对于模具组件特征，分析模具腔的中心处与模具腔的周界处的温差。图7显示计算机模型结果，其中，横轴表示评估的热循环以及纵轴表示当模具腔加热至约为650℃时，模具腔的中心与周界之间的温度差异。每个热循环由如下构成：通过顶部热辐射热源将模具组件加热至约为650℃，使玻璃与模具组件接触，以及模具组件的后续冷却。模具组件的最大温度对应于图7的每次循环。

线802表示基本情况的模具，如图1A、1B和1C所示。基本情况的模具的温差约为9℃，如线802所示。其他样品表示模具组件特征。具体来说，线804表示在模具体的顶侧和侧面具有高辐射系数热涂层190的模具组件，其在约700℃的辐射系数为0.97，如图2B所示。由于模具体的顶侧和侧面上的高辐射系数热涂层190(其在约700℃的辐射系数为0.97)所导致的温差约为9℃，显示为线802与804之间的差异。线806表示在模具体的下侧具有高辐射系数热涂层192(其在约700℃的辐射系数为0.97，如图2B所示)以及在模具体的顶侧和侧面具有高辐射系数热涂层190(其在约700℃的辐射系数为0.97)的模具组件。由于模具体的下侧上的高辐射系数热涂层192(其在约700℃的辐射系数为0.97)所导致的温差约为3℃，显示为线806与804之间的差异。线808表示图6A和6B所示的通风壁通道以及在模具体的顶侧和侧面上的高辐射系数热涂层190，其在约700℃的辐射系数为0.97。由于通风壁通道所引起的温差约为8℃，显示为线808与804之间的差异。线810表示图5A和5B所示的模具体中的环形通道以及在模具体的顶侧和侧面上的高辐射系数热涂层190，其在约700℃的辐射系数为0.97。由于模具体中的环形通道所引起的温差约为15℃，显示为线810与804之间的差异。

线812表示模具特征的组合(模具体的顶侧和侧面上的高辐射系数热涂层190(其在约700℃的辐射系数为0.97)，模具体的下侧上的高辐射系数热涂层192(其在约700℃的辐射系数为0.97)，通风壁通道，以及模具体中的环形通道)。由于上文所列出的特征组合所引起的温差约为35℃，显示为线810与802之间的差异。这等于单独的特征引起的温差(即，3℃+9℃+8℃+15℃＝35℃)。因此，每个特征独立地增强了模具组件的温差。

实施例2

将实施例1的计算机建模与实验数据进行对比。图8显示对于建模数据和实验数据，在模具腔的周界处以及在模具腔的中心处的模具组件温度对比。线902表示模具腔的周界处的建模温度，线904表示模具腔的周界处的实验温度，线906表示模具腔的中心处的建模温度，以及线908表示模具腔的中心处的试验温度。如图8所示，计算机模型对于实验测试温度具有良好的预测。

图9显示对于建模数据和实验数据，在模具腔的中心处以及在模具腔的周界处的温度差异的对比。线910表示温差的建模数据，以及线212显示温差的实验数据。同样地，计算机模型对于实验测试温度具有良好的预测。

本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离要求专利权的主题的精神和范围的情况下，对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各种实施方式的修改和变化形式，且这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于形成具有形状的玻璃制品的模具组件，所述模具组件包括：

模具体，其包括限定了所述模具体的下侧的底座部分以及从所述底座部分的顶部突出来的成形部分，其中，所述成形部分包括模具腔，所述模具腔具有对应于所述具有形状的玻璃制品的形状的三维轮廓；

位于所述模具体下方的支撑底座；

在所述模具体和所述支撑底座之间延伸的通风体，所述通风体包括围绕着通风空间的通风壁，所述通风空间受到所述通风体、所述模具体和所述支撑底座的限制，其中：

当通过顶部加热源将所述模具组件加热至大于或等于约650℃的平均温度时，所述模具腔的中心处的温度小于所述模具腔的周界处的温度，以及所述模具腔的所述中心处的温度与所述模具腔的所述周界处的温度差异至少约12℃。

2.如权利要求1所述的模具组件，其特征在于，所述通风壁的外周界包括通道，其中，在所述通道中的通风壁的厚度小于在所述通道外侧的通风壁的厚度，从而所述通道限制了热传导从所述模具腔的边缘经由所述通风体到达所述支撑底座。

3.如权利要求1或2所述的模具组件，其特征在于，所述模具体的下侧包括与所述模具腔的投射周界相邻的环形通道，所述环形通道限制了热传导从与所述模具腔的边缘相邻的模具体到达所述模具腔的中心区域。

4.如权利要求3所述的模具组件，其特征在于，所述环形通道在靠近所述模具腔的投射中心处的深度大于在靠近所述模具体的所述成形部分的侧面。

5.如权利要求1-4中任一项所述的模具组件，其特征在于，所述模具体的所述成形部分包括与所述模具腔的角落相邻的槽口，所述槽口有助于所述模具腔的角落中的温度增加。

6.如权利要求1-5中任一项所述的模具组件，其特征在于，所述模具体的所述成形部分包括与所述模具腔的角落相邻的斜面，所述斜面有助于所述模具腔的角落中的温度增加。

7.如权利要求1-6中任一项所述的模具组件，其特征在于，至少一部分的所述模具体包括热涂层，所述热涂层在约700℃的辐射系数至少约0.9。

8.如权利要求7所述的模具组件，其特征在于，与所述模具腔的所述周界相邻的至少一部分的所述模具体包括热涂层，所述热涂层在约700℃的辐射系数至少约0.9。

9.如权利要求7所述的模具组件，其特征在于，在所述模具腔下方的至少一部分的所述模具体的下侧包括热涂层，所述热涂层在约700℃的辐射系数至少约0.9。

10.如权利要求1-9中任一项所述的模具组件，其特征在于，所述模具组件还包括位于所述通风空间中的冷却设备，其与靠近所述模具腔的中心部分的所述模具体的下侧相邻。

11.如权利要求10所述的模具组件，其特征在于，所述冷却设备是热交换器。

12.如权利要求1-11中任一项所述的模具组件，其特征在于，所述通风体在所述模具体的底座部分的周界处与所述模具体的底座部分直接接触，以及所述通风空间位于所述模具腔下方。

13.一种用于形成具有形状的玻璃制品的模具组件，所述模具组件包括：

模具体，其包括限定了所述模具体的下侧的底座部分以及从所述底座部分的顶部突出来的成形部分，其中，所述成形部分包括模具腔，所述模具腔具有对应于所述具有形状的玻璃制品的形状的三维轮廓；

位于所述模具体下方的支撑底座；

在所述模具体和所述支撑底座之间延伸的通风体，所述通风体包括围绕着通风空间的通风体，所述通风空间受到所述通风体、所述模具体和所述支撑底座的限制，其中：

至少一部分的模具体包括热涂层，所述热涂层在约700℃的辐射系数至少约0.9。

14.如权利要求13所述的模具组件，其特征在于，与所述模具腔的周界相邻的至少一部分的所述模具体包括热涂层，所述热涂层在约700℃的辐射系数至少约0.9。

15.如权利要求13或14所述的模具组件，其特征在于，在所述模具腔下方的至少一部分的所述模具体的下侧包括热涂层，所述热涂层在约700℃的辐射系数至少约0.9。

16.如权利要求13-15中任一项所述的模具组件，其特征在于，所述通风壁的外周界包括通道，其中，在所述通道中的通风壁的厚度小于在所述通道外侧的通风壁的厚度，从而所述通道限制了热传导从所述模具腔的边缘经由所述通风体到达所述支撑底座。

17.如权利要求13-16中任一项所述的模具组件，其特征在于，所述模具体的下侧包括与所述模具腔的投射周界相邻的环形通道，所述环形通道限制了热传导从与所述模具腔的边缘相邻的模具体到达所述模具腔的中心区域。

18.如权利要求13-17中任一项所述的模具组件，其特征在于，所述模具体的所述成形部分包括槽口或斜面，所述槽口或斜面与所述模具腔的角落相邻，所述槽口或斜面有助于所述模具腔的角落中的温度增加。

19.一种用于形成具有形状的玻璃制品的模具组件，所述模具组件包括：

模具体，其包括限定了所述模具体的下侧的底座部分以及从所述底座部分的顶部突出来的成形部分，其中，所述成形部分包括模具腔，所述模具腔具有对应于所述具有形状的玻璃制品的形状的三维轮廓；

位于所述模具体下方的支撑底座；

在所述模具体和所述支撑底座之间延伸的通风体，所述通风体包括围绕着通风空间的通风壁，所述通风空间受到所述通风体、所述模具体和所述支撑底座的限制，其中：

所述通风壁的外周界包括通道，其中，在所述通道中的通风壁的厚度小于在所述通道外侧的通风壁的厚度，从而所述通道限制了热传导从所述模具腔的边缘经由所述通风体到达所述支撑底座；

所述模具体的下侧包括与所述模具腔的投射周界相邻的环形通道，所述环形通道限制了热传导从与所述模具腔的边缘相邻的模具体到达所述模具腔的中心区域；

所述模具体的成形部分包括与所述模具腔的角落相邻的槽口，所述槽口有助于所述模具腔的角落中的温度增加；以及

所述模具体的成形部分包括与所述模具腔的角落相邻的斜面，所述斜面有助于所述模具腔的角落中的温度增加。

20.如权利要求19所述的模具组件，其特征在于，所述模具体的所述成形部分包括槽口或斜面，所述槽口或斜面与所述模具腔的角落相邻，所述槽口或斜面有助于所述模具腔的角落中的温度增加。