CN110366543A - 具有减小的厚度变化的玻璃制品、其制造方法及用于制造其的设备 - Google Patents

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CN110366543A CN201880014589.7A CN201880014589A CN110366543A CN 110366543 A CN110366543 A CN 110366543A CN 201880014589 A CN201880014589 A CN 201880014589A CN 110366543 A CN110366543 A CN 110366543A
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Abstract

描述了一种玻璃制品，其具有等于或大于约880mm的长度，与所述长度正交并且等于或大于约680mm的宽度，以及限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T。在玻璃制品的宽度上的总厚度变化TTV等于或小于约4m。在玻璃制品的宽度上以5mm增量移动预定的间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约4m。还公开了一种制造所述玻璃制品的方法及用于其的设备。

Description

具有减小的厚度变化的玻璃制品、其制造方法及用于制造其 的设备
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119(e)，要求2017年2月28日提交的系列号为62/464,722的美国临时申请的优先权权益。
背景
技术领域
本公开一般涉及用于形成玻璃制品(例如玻璃片)的设备，尤其是用于使玻璃制品的宽度上的厚度变化最小化的形成玻璃制品的设备。
背景技术
光学品质的玻璃制品，例如用于各种应用(包括发光面板或者液晶或者其他类型的视觉显示器)的玻璃片，其制造通常涉及拉制带材形式的熔融玻璃。该带材可被分离成单个玻璃片，或者在一些情况中，以较长的长度缠绕在合适的卷轴上。显示技术的进步不断增加显示面板的像素密度，从而提高了显示面板的分辨率。因此，预计对结合到这种面板中的玻璃片的要求会增加。例如，期望进一步降低促进TFT沉积过程所需的厚度偏差限制。为了应对这一挑战，当从成形主体拉制带材时，需在整个带材上保持精确的温度场。
发明内容
根据本公开，描述了一种玻璃制品，其包含：等于或大于约880毫米的长度，与长度正交并且等于或大于约680毫米的宽度，第一主表面，与第一主表面相对的第二主表面，限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T，其中，在玻璃制品的宽度上的总厚度变化TTV等于或小于约4μm。
在一些实施方式中，TTV等于或小于约2μm。在另外的实施方式中，TTV等于或小于约1μm。仍是在另外的实施方式中，TTV等于或小于约0.25μm。在各个实施方式中，第一主表面和第二主表面是未抛光的。
在一些实施方式中，第一主表面和第二主表面的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.25nm。
在一些实施方式中，在玻璃制品的宽度上以5毫米增量移动预定的间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约4μm。
在一些实施方式中，所述预定的间隔在约25mm至约750mm的范围内，例如在约25mm至约100mm的范围内，例如在约25mm至约75mm的范围内。
在一些实施方式中，宽度等于或大于约3100mm。长度可等于或大于约3600mm。
在一些实施方式中，所述玻璃是基本上不含碱金属的玻璃，以摩尔百分比计，其包含：
在一些实施方式中，所述玻璃是基本上不含碱金属的玻璃，以摩尔百分比计，其包含：
其中，1.00≤Σ[RO]/[Al2O3]≤1.25，[Al2O3]是Al2O3的摩尔百分比，并且Σ[RO]等于MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔百分比的总和。
在另一个实施方式中，描述了一种玻璃制品，其包含：等于或大于约880毫米的长度，与长度正交并且等于或大于约680毫米的宽度，第一主表面，与第一主表面相对的第二主表面，限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T，其中，在玻璃制品的宽度上以5毫米增量移动等于或小于约750mm的滑动间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约8μm。
在一些实施方式中，对于等于或小于约400mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约6.5μm。
在一些实施方式中，对于等于或小于约330mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约6μm。
在其他实施方式中，对于等于或小于约150mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约4.5μm。
在其他实施方式中，对于等于或小于约100mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约4μm。
在各个实施方式中，对于等于或小于约25mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约2μm。
在一些实施方式中，第一主表面和第二主表面是未抛光的。
在各个实施方式中，第一主表面和第二主表面的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.25nm。
在各个实施方式中，宽度等于或大于约3100mm。在一些实施方式中，长度等于或大于约3600mm。
在另一个实施方式中，描述了一种玻璃制品，其包含：等于或大于约880毫米的长度，与长度正交并且等于或大于约680毫米的宽度，第一主表面，与第一主表面相对的第二主表面，限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T，并且在玻璃制品的宽度上的总厚度变化TTV等于或小于约4μm，在玻璃制品的宽度上以5毫米增量移动预定的间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约4μm。
在一些实施方式中，TTV等于或小于约2μm，例如等于或小于约1μm，例如等于或小于约0.25μm。
在一些实施方式中，第一主表面和第二主表面是未抛光的。在一些实施方式中，未抛光的第一主表面和第二主表面的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.25nm。
在一些实施方式中，所述预定的间隔在约25mm至约750mm的范围内。
在一些实施方式中，所述预定的间隔在约25mm至约100mm的范围内，例如在约25mm至约75mm的范围内。
在另一个实施方式中，描述了一种玻璃盘片坯，其包含：第一主表面，与第一主表面相对的第二主表面，限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T，并且在该玻璃盘片坯的直径上的总厚度变化TTV等于或小于约2μm，例如等于或小于约1μm。
在一些实施方式中，在玻璃盘片坯的直径上以5毫米增量移动25mm间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约2μm。
所述玻璃盘片坯的第一主表面和第二主表面中的一者或两者的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.50nm，例如等于或小于约0.25nm。
在另一个实施方式中，描述了一种制造玻璃制品的方法，所述方法包括：在拉制方向上从成形主体拉制玻璃带，所述玻璃带包括相对的边缘部分和位于各相对的边缘部分之间的中心部分，所述玻璃带包括粘性区和弹性区；在正交于拉制方向的玻璃带的宽度方向上，在玻璃带的粘性区中，在中心部分中形成厚度扰动，所述厚度扰动包含等于或小于约225mm的特征宽度，并且根据在弹性区中的中心部分的宽度上以5mm增量移动100mm滑动间隔，最大滑动间隔范围等于或小于约0.0025mm。
在一些实施方式中，特征宽度等于或小于约175mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0020mm。
在一些实施方式中，特征宽度等于或小于约125mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0015mm。
在一些实施方式中，特征宽度等于或小于约75mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0006mm。
在其他实施方式中，特征宽度等于或小于约65mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0003mm。
在各个实施方式中，可以通过冷却玻璃带来形成扰动，但是在另外的实施方式中，可以通过加热玻璃带来形成扰动，例如，利用一束或多束激光束撞击到玻璃带上来形成。
在一些实施方式中，成形主体的底部边缘与厚度扰动的厚度最大值之间的距离等于或小于约8.5cm，而在其他实施方式中，成形主体的底部边缘与厚度扰动的厚度最大值之间的距离可等于或小于约3.6cm。
在各个实施方式中，在与拉制方向正交的宽度方向上，弹性区中的中心部分的总厚度变化等于或小于约4μm，例如，等于或小于约2μm，例如等于或小于约1μm。
在另一个实施方式中，公开了一种制造玻璃制品的方法，所述方法包括：使熔融玻璃流到成形主体的槽中，所述熔融玻璃溢流过槽，并且作为分开的熔融玻璃流而沿着成形主体的相对的成形表面下行，所述分开的熔融玻璃流在成形主体的底部边缘下方结合，在拉制方向上从底部边缘拉制熔融玻璃的带材，以及利用冷却设备冷却所述带材，所述冷却设备包括在正交于拉制方向的玻璃带的宽度方向上延伸的热板，所述冷却设备还包括位于冷却设备中的多个冷却管，所述多个冷却管中的每个冷却管包括第一管和第二管，所述第一管具有毗邻热板的闭合端，所述第二管延伸到所述第一管中并且具有与第一管的闭合端间隔开的开放管，所述冷却包括：使冷却流体流到所述多个冷却管的第二管中，所述冷却还包括：在带材上形成与每个冷却管的位置对应的多个厚度扰动，每个厚度扰动包括等于或小于约225mm的特征宽度。
在一些实施方式中，特征宽度等于或小于约175mm，例如等于或小于约125mm，等于或小于约75mm或者等于或小于约65mm。
所述多个冷却管中的每个冷却管可以与热板接触。
在另一个实施方式中，公开了一种制造玻璃带的设备，所述设备包括成形主体，所述成形主体包括被构造用于接收熔融玻璃流的槽，以及沿着成形主体的底部边缘结合的各会聚成形表面，玻璃带沿着垂直拉制平面在拉制方向上从所述成形主体的底部边缘拉制出；冷却设备，所述冷却设备包括在熔融玻璃流的宽度方向上延伸的热板以及位于所述冷却设备中的多个冷却管，所述多个冷却管中的每个冷却管包括第一管和第二管，所述第一管具有毗邻热板的闭合端，所述第二管延伸到所述第一管中并且具有与第一管的闭合端毗邻的开放端。
在一些实施方式中，所述多个冷却管中的每个第一管与热板接触。
在一些实施方式中，在距离底部边缘的距离等于或小于约8.5cm，例如等于或小于约3.6cm的距离处，每个第一管的纵轴与拉制平面相交。
在一些实施方式中，拉制平面与热板之间的距离等于或小于约9cm，例如等于或小于约1.5cm。
在另一个实施方式中，描述了一种制造玻璃带的设备，所述设备包括成形主体、冷却设备，所述成形主体包括被构造用于接收熔融玻璃流的槽，以及沿着成形主体的底部边缘结合的各会聚成形表面，玻璃带沿着垂直拉制平面在拉制方向上从所述成形主体的底部边缘拉制出；所述冷却设备位于所述底部边缘的下方，所述冷却设备包括在熔融玻璃流的宽度方向上延伸的金属板，所述金属板包括冷却管以及在金属板中形成的多个通道，所述多个通道中的每个通道包括闭合的远端和开放的近端，所述冷却管延伸通过开放的近端，以使得冷却管的开放的远端与所述通道的远端毗邻但间隔开。
在一些实施方式中，拉制平面与热板之间的距离等于或小于约10cm，例如等于或小于约5cm，例如等于或小于约3cm。在一些实施方式中，基于成形主体的底部边缘下方的冷却设备的位置，拉制平面与热板之间的距离等于或小于约1.5cm，但是也设想了其他距离。
在以下的具体实施方式中给出了本公开的其他特征和优点，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即容易理解，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述方法而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都显示了本公开的各个实施方式，并旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本公开的进一步的理解，附图结合于本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本公开的各个实施方式，并与说明书一起用来解释本公开的原理和操作。
附图说明
图1是根据本公开的实施方式所述的玻璃片形式的玻璃制品的透视图；
图2是展现出厚度偏差并且例示了总厚度变化(TTV)的测量的示例性玻璃片的边缘视图；
图3是展现出厚度偏差并且例示了最大滑动间隔范围(MSIR)的测量的示例性玻璃片的边缘视图；
图4是根据本公开的实施方式所述的HDD盘片坯的透视图；
图5是一种示例性玻璃制造设备的示意图；
图6是图5的玻璃制造设备的一部分的示意图；
图7是根据本公开的各个实施方式所述的图6的设备的一部分的放大图；
图8是根据本公开的其他实施方式所述的图6的设备的一部分的放大图；
图9A是从顶部观察的图6所示的滑动闸的一个实施方式的截面图；
图9B是从端部观察的图9所示的滑动闸实施方式的截面图；
图10是从顶部观察的滑动闸的另一个实施方式的截面图；
图11是从顶部观察的滑动闸的另一个实施方式的部分截面图；
图12是从顶部观察的滑动闸的另一个实施方式的部分截面图；
图13是从顶部观察的滑动闸的另一个实施方式的部分截面图；
图14是相比于具有主动冷却的滑动闸的模型化厚度，在没有主动冷却的滑动闸的情况下，使用图5的玻璃制造设备拉制的带材的实际厚度根据其宽度上的位置而变化的图；
图15是图14的实际厚度差与模型化厚度差之间的差异的图；
图16是相比于具有主动冷却的滑动闸的模型化厚度，在没有主动冷却的滑动闸的情况下，使用图5的玻璃制造设备拉制的带材的测得厚度根据其宽度上的位置而变化的图，并且图16还包括测得数据和模型化数据各自针对25mm滑动间隔的ΔT最大；
图17是图16的测得数据和模型化数据各自针对100mm滑动间隔的ΔT最大的图；
图18是针对三个不同的滑动闸位置(离带材的距离)，模型化的厚度扰动幅度根据从示例性成形主体拉制出的带材的底部边缘(根部)下方的距离而变化的图；
图19是针对图18的四个滑动闸位置，模型化的厚度变化根据从示例性成形主体拉制出的带材在宽度上相对于带材的中心线的距离而变化的图；
图20是针对图18的四个滑动闸位置中的一个，模型化的厚度变化根据从示例性成形主体拉制出的带材在宽度上相对于带材的中心线的距离而变化的图，图20还示出了与厚度变化相关的温度变化的图；
图21是针对图18的四个滑动闸位置中的另一个，模型化的厚度变化根据从示例性成形主体拉制出的带材在宽度上相对于带材的中心线的距离而变化的图，图21还示出了与厚度变化相关的温度变化的图；
图22是模型化的100mm MSIR根据从示例性成形主体拉制出的带材的厚度扰动的FWHM(特征宽度)而变化的图。
具体实施方式
下面将详细说明本公开的实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。但是，本公开可以以许多不同的形式实施并且不应被解读成限于本文中提出的实施方式。
本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这样的范围时，另一个实施方式包括自所述一个具体数值始和/或至所述另一具体数值止。类似地，当用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解具体数值构成了另一个实施方式。将进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点都是重要的，并且独立于另一个端点。
本文所用的方向术语——例如上、下、右、左、前、后、顶、底——仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者对于任何装置，需要具体的取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤安排的逻辑问题、操作流程、组件的顺序或组件的取向问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题和说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。
如本文所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如，提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
如本文中所述，总厚度变化(TTV)是指在玻璃片的限定间隔υ上(通常是玻璃片的整个宽度)，玻璃片的最大厚度与最小厚度之间的差。
如本文中所使用的，最大滑动间隔范围(MSIR)是指在多个限定的间隔上，玻璃基材的最大厚度与最小厚度之间的差。MSIR以多个最大厚度差中的最大的厚度差来获得，所述多个最大厚度差从在玻璃片的预定尺寸上，以预定的长度增量δ移动目标间隔κ且移动n次来获得，目标间隔的每次迭代得到了最大厚度差ΔT最大。每个目标间隔κn包括最大厚度T最大n和最小厚度T最小n，并且最大厚度差定义为ΔT最大n＝T最大n–T最小n。前述过程得到了n个ΔT最大n，而该n个ΔT最大n中的最大的厚度差是最大滑动间隔范围MSIR。应注意，当间隔κ变成等于间隔υ时，MSIR等于TTV。
如本文中所使用的，一部分曲线的半峰全宽(FWHM)是在y轴上的为最大振幅一半的那些点之间测得的部分的宽度，其与曲线的特征宽度具有相同的意思。FWHM例如可用于描述曲线或函数上的凸起的宽度。
随着显示分辨率增加，对构成显示面板的玻璃基材的厚度均匀性的要求也增加。通常的LCD显示面板包括背板玻璃基材，其上沉积有薄膜晶体管TFT的图案，例如通过光刻法沉积，其控制背板基材与盖板或密封到其上的密封基材之间的体积中所包含的液晶材料的偏振状态，以及控制哪个TFT有助于限定显示器的单个像素。这种薄膜沉积过程依赖于平坦的基材来适应光刻过程的有限的焦深。
在其他情况中，环形玻璃盘可用作硬盘驱动器(HDD)的盘片。由于拾取臂上的读取和/或写入磁头仅在盘片表面上方几纳米处行进，因此盘片需极其平坦。可以从大型玻璃片中切割出多个这些环形玻璃磁盘，并且如果可以不需要研磨和/或抛光大型玻璃片(或者从其中切割下的各环形磁盘)的主表面，则可实现可观的制造成本。因此，展现出厚度变化减小的玻璃片，以及能够生产无需成形后的表面研磨和/或抛光即具有极佳平坦度的这种大型玻璃片的制造方法将会是有益的。
图1是一种玻璃制品的示意图，所述玻璃制品例如是玻璃片10，其包括第一主表面12，相对的第二主表面14，以及限定在第一主表面12与第二主表面14之间并与第一主表面和第二主表面正交的厚度T。虽然玻璃片10可以是适于具体应用的任何形状，但是除非另有说明，否则为了便于描述，在下文中将假设玻璃片10包含由第一对相对的边缘16a和16b和第二对相对的边缘16c和16d界定的矩形形状，其中，边缘16a、16b正交于边缘16c和16d。因此，本文所述的玻璃片可包含宽度W以及正交于宽度W的长度L，其中，宽度和长度各自平行于相应的一对相对边缘。虽然可以任意选择宽度和长度的取向，但是为了方便，在本文中，宽度W将表示为两个尺寸中的较短者，相反，长度L将表示为两个尺寸中的较长者。因此，本文所述的玻璃片的宽度可以等于或大于约680mm，例如等于或大于约1000mm、等于或大于约1300mm、等于或大于约1500mm、等于或大于约1870mm、等于或大于约2120mm、等于或大于约2300mm、等于或大于约2600mm或者等于或大于约3100mm。相应的长度可以等于或大于约880mm、等于或大于约1200mm、等于或大于约1500mm、等于或大于约1800mm、等于或大于约2200mm、等于或大于约2320mm、等于或大于约2600mm或者等于或大于约3600mm。例如，本文所述的玻璃片的尺寸可以表示为W x L，其等于或大于约680mm x 880mm、等于或大于约1000mm x 1200mm、等于或大于约1300mm x 1500mm、等于或大于约1500mm x 1800mm、等于或大于约1870x 2200mm、等于或大于约2120mm x 2320mm、等于或大于约2300mm x 2600mm、等于或大于约2600mm x 3000mm、或者等于或大于约3100mm x 3600mm。
第一和/或第二主表面的平均粗糙度Ra可以等于或小于约0.5nm、等于或小于约0.4nm、等于或小于约0.3nm、等于或小于约0.2nm、等于或小于约0.1nm、或者在约0.1nm至约0.6nm的范围内。在一些实施方式中，刚拉制出时，第一主表面12和第二主表面14的表面粗糙度可以等于或小于约0.25nm。对于刚拉制出，其意为玻璃制品成形而未经表面处理(例如表面研磨或抛光)时，玻璃制品的表面粗糙度。表面粗糙度通过相干扫描干涉法、共聚焦显微镜法或其他合适的方法来测量。
厚度T可以等于或小于4mm、等于或小于约3mm、等于或小于约2mm、等于或小于约1.5mm、等于或小于约1mm、等于或小于约0.7mm、等于或小于约0.5mm、或者等于或小于约0.3mm。例如，在一些实施方式中，厚度T可以等于或小于约0.1mm，例如在约0.05mm至约0.1mm的范围内。
本文所述的玻璃制品可以展现出等于或小于约4μm的总厚度变化TTV，例如，TTV等于或小于约3μm、等于或小于约2μm、等于或小于约1μm、等于或小于约0.5μm或者等于或小于约0.25μm。
本文所述的玻璃制品对于等于或小于约25mm的滑动间隔κ及5mm的增量δ可展现出等于或小于约2μm的最大滑动间隔范围MSIR，对于等于或小于约100mm的滑动间隔κ及5mm的增量δ可展现出等于或小于约4μm的MSIR，对于等于或小于约150mm的滑动间隔κ及5mm的增量δ可展现出等于或小于约4.5μm的MSIR，对于等于或小于约330mm的滑动间隔κ及5mm的增量δ可展现出等于或小于约6μm的MSIR，对于等于或小于约400mm的滑动间隔κ及5mm的增量δ可展现出等于或小于约6.5μm的MSIR，或者对于等于或小于约750mm的滑动间隔κ及5mm的增量δ可展现出等于或小于约8.5μm的MSIR。
在一些实施方式中，本文所述的玻璃制品可包括两个或更多个玻璃层。例如，各个玻璃片可通过熔合过程成形，因此从玻璃制品的边缘可见到熔合线18(参见图2、3)。熔合线表示在制造过程期间熔合在一起的各玻璃层之间的界面。在一些实施方式中，所述至少两个玻璃层具有相同的化学组成。然而，在另外的实施方式中，各个层可以具有不同的化学组成。
现在参考图4，在一些实施方式中，所述玻璃制品可以是玻璃盘，例如用作HDD盘片的预制件(“坯”)。如本文中所使用的，“盘片坯”应理解为在将磁性介质沉积到其表面上及刚成形的主表面上之前的玻璃盘。如图4所示，盘片坯20包括第一刚成形的主表面22、第二刚成形的主表面24和限定在它们之间的厚度T。可以对盘片坯的边缘进行精整(例如通过研磨和/或抛光)。如本文中所使用的，术语刚成形的意为主表面未经受过研磨和/或抛光，但是在一些实施方式中，主表面可以是经过化学处理的，例如在离子交换过程中经过化学处理。盘片坯20的直径D可以等于或小于约100mm，例如等于或小于约98mm，例如等于或小于约96mm，但是在另外的实施方式中，盘片坯的直径可大于100mm。在一些实施方式中，盘片坯20可以是环形盘，其具有中心切口26，该中心切口26与盘片坯的外周同心。盘片坯的表面粗糙度Ra等于或小于约0.5nm，例如等于或小于约0.25nm。盘片坯的TTV等于或小于约4μm，例如等于或小于约3μm，例如等于或小于约2μm或者等于或小于约1μm。对于在盘片坯的主表面上(例如在直径D上)以5mm增量移动25mm的间隔，盘片坯的MSIR等于或小于约2μm。如本文所述，盘片坯可以例如通过从玻璃片切割多个盘片坯来形成。
在一些实施方式中，本文所述的玻璃制品包括具有高退火点和高杨氏模量的不含碱金属的玻璃，从而使玻璃能够在例如TFT制造期间展现出优异的尺寸稳定性(即，低压实)，由此减少TFT过程期间的可变性。具有高退火点的玻璃可以有助于防止由于热加工期间及随后的玻璃制造期间的压实(收缩)所导致的面板变形。另外，本公开的一些实施方式可以具有高的蚀刻速率，从而便于对背板进行经济的薄化，并且通常具有高的液相线粘度，因此减少或消除了相对较冷的成形主体失透的可能性。
在一些实施方式中，所述玻璃可以包含大于约785℃、790℃、795℃或800℃的退火点。不囿于任何具体的工作原理，认为这种高退火点得到了低的松弛速率——并因此得到了相对较小的压实量。
在一些实施方式中，示例性的玻璃在粘度为约35,000泊时的温度(T35k)可以等于或低于约1340℃、等于或低于约1335℃、等于或低于约1330℃、等于或低于约1325℃、等于或低于约1320℃、等于或低于约1315℃、等于或低于约1310℃、等于或低于约1300℃或者等于或低于约1290℃。在具体的实施方式，所述玻璃在粘度约为35,000泊时的温度(T35k)可等于或低于约1310℃。在其他实施方式中，示例性的玻璃在粘度为约35,000泊时的温度(T35k)等于或低于约1340℃、等于或低于约1335℃、等于或低于约1330℃、等于或低于约1325℃、等于或低于约1320℃、等于或低于约1315℃、等于或低于约1310℃、等于或低于约1300℃或者等于或低于约1290℃。在各个实施方式中，所述玻璃可包含的T35k在约1275℃至约1340℃的范围内，或者在约1280℃至约1315℃的范围内。
玻璃的液相线温度(T液相线)是指当高于该温度时，没有晶相可与玻璃平衡地共存。在各个实施方式中，用于形成本文所述的玻璃片的玻璃的T液相线可在约1180℃至约1290℃的范围内，或者在约1190℃至约1280℃的范围内。在其他实施方式中，对应于玻璃的液相线温度的粘度大于或等于约150,000泊。在一些实施方式中，对应于玻璃的液相线温度的粘度大于或等于约100,000泊，等于或大于约175,000泊，等于或大于约200,000泊，等于或大于约225,000泊，或者等于或大于约250,000泊。
在其他实施方式中，示例性的玻璃可包含T35k–T液相线>0.25T35k–225℃。这确保了熔融态的玻璃在熔合过程的成形主体上失透的趋势最小化。
本文所述的玻璃可包含等于或大于约650℃的应变点。在0-300℃的温度范围内，所述玻璃的各个实施方式的线性热膨胀系数(CTE)可满足以下关系：28x 10-7/℃≤CTE≤34x 10-7/℃。
在一个或多个实施方式中，所述玻璃是基本上不含碱金属的玻璃，基于氧化物的摩尔百分比计，其包含：
其中Al2O3、MgO、CaO、SrO、BaO表示相应的氧化物组分的摩尔百分比。如本文中所使用的，“基本上不含碱金属的玻璃”是碱金属总浓度等于或小于约0.1摩尔％的玻璃，其中，碱金属总浓度是指Na2O、K2O和Li2O浓度之和。
在一些实施方式中，所述玻璃可以是基本上不含碱金属的玻璃，基于氧化物的摩尔百分比计，其包含：
其中1.0≤(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3<2且0<MgO/(MgO+Ca+SrO+BaO)<0.5。
在某些实施方式中，所述玻璃可以是基本上不含碱金属的玻璃，基于氧化物的摩尔百分比计，其包含：
其中1.0≤(MgO+CaO+SrO+BaO)/Al2O3<1.6且0.20<MgO/(MgO+Ca+SrO+BaO)<0.40。
在一些实施方式中，所述玻璃可以是基本上不含碱金属的玻璃，基于氧化物的摩尔百分比计，其包含：
其中，1.00≤Σ[RO]/[Al2O3]≤1.25，其中[Al2O3]是Al2O3的摩尔百分比，并且Σ[RO]等于MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔百分比的总和。
在其他实施方式中，所述玻璃可以是基本上不含碱金属的玻璃，基于氧化物的摩尔百分比计，其包含：
其中，Σ[RO]/[Al2O3]≥1.00，其中[Al2O3]是Al2O3的摩尔百分比，并且Σ[RO]等于MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔百分比的总和。
下拉片材拉制方法，尤其是熔合方法可用于生产本文所述的玻璃制品。不囿于任何具体的工作原理，认为熔合方法可产生某种玻璃基材，这种玻璃基材不需要先对玻璃制品的主表面进行研磨和/或抛光，再将其用于随后的制造过程中。例如，现有的玻璃基材抛光能够生产平均表面粗糙度大于约0.5nm(Ra)的玻璃基材，所述平均表面粗糙度由原子力显微镜法测得。通过熔合方法生产的玻璃制品(例如玻璃片)可具有的平均表面粗糙度等于或小于约0.5nm，例如等于或小于约0.25nm，这通过原子力显微镜法测得。当然，本文所附的权利要求不限于熔合方法，因为本文所述的实施方式可应用于其他成形方法，例如但不限于狭缝拉制、浮法、辊法和本领域技术人员已知的其他片材成形方法。
相对于前述的用于形成玻璃片的替代方法，熔合方法能够形成具有原始表面的非常薄、非常平坦、非常均匀的片材。狭缝拉制也可形成原始表面，但由于孔口形状随着时间变化，挥发性碎屑在孔口-玻璃界面处积聚以及形成孔口以输送完全平坦的玻璃所遇到的困难，因此狭缝拉制出的玻璃的尺寸均匀性和表面品质一般次于熔合拉制出的玻璃。浮法能够输送非常大型的均匀片材，但是由于在一侧上与浮浴接触，并且由于在另一侧上暴露于来自浮浴的凝结产物，因此表面大大受损。这意味着浮法玻璃在用于高性能显示应用之前需进行抛光。
尽管玻璃制品的熔合成形具有上述优点，但是玻璃片的新应用继续挑战当前制造技术的极限。例如，驱动增加视觉显示装置的分辨率要求其上沉积有电子部件的玻璃基材具有更严格的规范，这些电子部件控制着显示器，例如是薄膜晶体管(TFT)。通常，这些TFT部件通过光刻法沉积，产生增加的显示分辨率所需的TFT的有所增加的密度要求玻璃极为平坦，以适应光成像仪器所产生的浅的焦深。
其他技术也可能需要极为平坦的玻璃片材。例如，对HDD盘片不断增加的面密度的需求推动HDD行业采用玻璃。实际上，玻璃盘片对目前的HDD已经变得极为常见，特别是用于笔记本电脑的HDD，这是因为玻璃盘片相比于铝盘片具有至少几个优点。玻璃盘片可以制成比铝更光滑的表面，从而适应读写磁头的增加的面密度和非常小的飞行高度。玻璃对于相当的材料重量展现出更高的刚性，并且对于相当的厚度更加牢固，因此玻璃盘片可以制成比铝盘片更薄，以适应给定装置空间的盘片数量的增加。另外，玻璃不像铝那样易于腐蚀，并且在沉积磁性介质之前无需镀镍即可使用。相比于铝，玻璃的相对较低的热膨胀系数提供了更大的热稳定性，从而减少了磁道移动和驱动器的伺服机构所要求的补偿量，并且促进了更新的记录技术，例如热辅助磁记录。并且，玻璃盘片的表面比铝盘片的表面更硬，因此不那么容易受到磁头碰撞导致的损坏。
制造HDD的玻璃盘片通常依赖于将玻璃片切割成小的样片(例如正方形)，然后由样片切割成环形盘。然而，由于在磁盘驱动器工作期间，读写磁头仅位于盘片表面上方几纳米处，因此盘片需极为平坦并且展现出几乎没有变化的厚度。因此，需对不符合这些要求的盘片进行研磨和/或抛光以实现必要的平坦度。然而，研磨和/或抛光增加了制造工艺的步骤和成本。在其他制造方法中，在两个模具之间对熔融玻璃团进行压制成形。但是，压制成形方法不能够产生必要的尺寸要求，并且如前所述，盘片坯需先进行研磨和/或抛光再进行随后的加工。
鉴于上述，制造具有最小厚度变化的平坦玻璃片的能力可确保满足未来的产品要求。为此，需要对玻璃片进行精确的温度控制，该玻璃片在熔合下拉过程中，以带材的形式从位于成形室中的成形主体被拉制，并且通过冷却室，所述冷却室包括各种温度控制仪器以控制形状和厚度，特别是在与拉制方向正交的横向(宽度)方向上进行控制。在过去，这种控制设备和方法包括当从成形主体拉制出带材时，将冷却剂(即，气体，例如清洁干燥的空气)吹送到带材上或者溢流过成形主体的玻璃上。其他方法包括将冷却管定位在高热导率材料板的后方。两种方法均受到飞溅影响，飞溅是气体从气体冲击到其上的表面向外扩散的情况。在第一种情况中，喷射向熔融玻璃的气体自身在熔融玻璃上以四面八方展开，从而限制了一个冷却管接近相邻的冷却管。冷却管间隔太近会导致一个冷却管的飞溅与相邻冷却管的飞溅之间产生干扰。这种干扰可以在气流冲击点之间建立通常不受控制的冷却区域。另外，将气流引入到冷却和/或成形室可能扰乱室内的受控环境，从而在带材的宽度上引起意外的温度波动。这种温度波动会导致厚度变化，形状变化和残余应力。因此，使用将气体直接排放到室中的端部开放的冷却管必须间隔开足够的距离，使得来自一个冷却管的气体不会干扰相邻的冷却管，这限制了可实现的厚度控制。另外，由于冷却剂直接冲击到熔融玻璃上，因此使用液体冷却剂是行不通的。由于气体的热容通常远小于液体的热容，因此这种气体直接冲击系统的冷却能力受到阻碍。最后，通过室的壁延伸到成形室和/或冷却室中的冷却管的并排布置需要将许多单独的入口密封到室中并且维持这种密封，因为冷却管与室壁之间的泄漏可导致室内环境的破坏。
在第二种情况中，将冷却管定位在高热导率板后方，这可以避免冷却剂直接冲击到熔融玻璃上。然而，这样的系统仍可能受到飞溅，其中由高热导率板上的一个冷却管所产生的飞溅仍然可干扰相邻冷却管所产生的飞溅，从而在高热导率板上再次产生温度不那么受控的管间区域。与第一种情况一样，这因此限制了冷却管的紧密间隔。另外，即使冷却管包含在具有面向带材的高热导率板的罐或容器内，也存在气体从容器泄漏到室中的风险。
图5所示是根据本公开的实施方式所述的一种示例性熔合下拉玻璃制造设备30。在一些实施方式中，玻璃制造设备30可包括玻璃熔化炉32，该玻璃熔化炉30可包含熔化容器34。除了熔化容器34外，玻璃熔化炉32可任选地包含一个或多个其他部件，如加热元件(例如燃烧器和/或电极)，其被构造用于加热原料并将原料转化为熔融玻璃。例如，熔化容器34可以为电助熔化容器，其中，通过燃烧器及通过直接加热向原料添加能量，其中，使电流通过原料，从而通过对原料进行焦耳加热而添加能量。
在另外的实施方式中，玻璃熔化炉32可以包含热管理装置(例如绝热部件)，其减少了熔化容器的热损耗。在另外的实施方式中，玻璃熔化炉32可以包含电子装置和/或机电装置，其有利于将原料熔化为玻璃熔体。更进一步，玻璃熔化炉32可以包括支承结构(例如支承底座、支承构件等)或其他部件。
玻璃熔化容器34通常由耐火材料形成，例如耐火陶瓷材料，如包含氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷材料，但是耐火陶瓷材料可以包含其他耐火材料，例如替代性或任意组合使用的钇(例如氧化钇、氧化钇稳定的氧化锆、磷酸钇)、锆石(ZrSiO4)或铝-氧化锆-二氧化硅或者甚至是铬氧化物。在一些实例中，玻璃熔化容器34可由耐火陶瓷砖建造。
在一些实施方式中，熔化炉32可以作为玻璃制造设备的部件纳入，所述玻璃制造设备被构造用于制造玻璃制品，例如长度不确定的玻璃带，但是在另外的实施方式中，玻璃制造设备可以被构造用于形成其他玻璃制品而不加以限制，例如玻璃棒、玻璃管、玻璃封套(例如用于照明装置的玻璃封套，如灯泡)和玻璃透镜，但还考虑了许多其他玻璃制品。在一些实例中，熔化炉可以作为玻璃制造设备的部件纳入，该玻璃制造设备包括狭缝拉制设备、浮浴设备、下拉设备(例如熔合下拉设备)、上拉设备、压制设备、辊设备、拉管设备或者能够得益于本公开的任何其他玻璃制造设备。举例而言，图1示意性地例示了作为熔合下拉玻璃制造设备30的部件的玻璃熔化炉32，该玻璃制造设备30用于熔合拉制玻璃带以用于随后将玻璃带加工成单独的玻璃片或将玻璃带卷绕到卷轴上。
玻璃制造设备30(例如熔合下拉设备30)可任选地包括上游玻璃制造设备36，其位于玻璃熔化容器34的上游。在一些实例中，上游玻璃制造设备36的一部分或整体可以作为玻璃熔化炉32的部分并入。
如图1例示的实施方式所示，上游玻璃制造设备36可包含原料储存仓38、原料输送装置40和连接至该原料输送装置的发动机42。储存仓38可以被构造用于储存一定量的原料44，可通过一个或多个进料端口将原料44进料到玻璃熔化炉32的熔化容器34中，如箭头46所示。原料44通常包含一种或多种形成玻璃的金属氧化物和一种或多种改性剂。在一些实例中，原料输送装置40可由发动机42提供动力，使得原料输送装置40将预定量的原料44从储存仓38输送到熔化容器34。在另外的实例中，发动机42可为原料输送装置40提供动力，从而基于相对于熔融玻璃的流动方向在熔化容器34下游感测到的熔融玻璃液位，以受控的速率加入原料44。此后，可加热熔化容器34内的原料44以形成熔融玻璃48。通常，在初始的熔化步骤中，原料作为颗粒，例如作为包含各种“砂”的颗粒被加入到熔化容器中。原料还可以包含来自之前所进行的熔化和/或成形操作的废玻璃(即碎玻璃)。燃烧器通常用于启动熔化过程。在电助熔化过程中，一旦原料的电阻得到了充分降低(例如，当原料开始液化时)，通过与原料接触的各电极之间形成电势而开始电助，从而建立通过原料的电流，此时原料通常进入熔融状态或者处于熔融状态。
玻璃制造设备30还可任选包含下游玻璃制造设备50，其相对于熔融玻璃48的流动方向位于玻璃熔化炉32的下游。在一些实例中，下游玻璃制造设备50的一部分可以作为玻璃熔炉32的部分并入。然而，在一些情况中，下文论述的第一连接管道52，或者下游玻璃制造设备50的其他部分，可以作为玻璃熔化炉32的部分纳入。包括第一连接管道52在内的下游玻璃制造设备的元件可由贵金属形成。合适的贵金属包括选自下组金属的铂族金属：铂、铱、铑、锇、钌和钯，或其合金。例如，玻璃制造设备的下游部件可由铂-铑合金形成，该铂-铑合金包含约70重量％至约90重量％的铂和约10重量％至约30重量％的铑。然而，其他合适的金属可包括钼、铼、钽、钛、钨和其合金。
下游玻璃制造设备50可包括第一调节(即处理)容器，如澄清容器54，其位于熔化容器34下游并通过上述第一连接管道52与熔化容器34连接。在一些实例中，熔融玻璃48可借助于重力经第一连接管道52从熔化容器34进料到澄清容器54。例如，重力可以驱动熔融玻璃48通过第一连接管道52的内部通路，从熔化容器34到达澄清容器54。但应理解，其他调节容器也可位于熔化容器34下游，例如在熔化容器34与澄清容器54之间。在一些实施方式中，在熔化容器与澄清容器之间可使用调节容器，其中来自主熔化容器的熔融玻璃在次级容器中被进一步加热，以延续熔化过程，或者冷却到比主熔化容器中的熔融玻璃的温度更低的温度，然后进入澄清容器。
在澄清容器54中，可以通过各种技术去除熔融玻璃48中的气泡。例如，原料44可以包含多价化合物(即澄清剂)，例如锡氧化物，它们在加热时发生化学还原反应并释放氧气。其他合适的澄清剂包含但不限于砷、锑、铁和铈，但是如前所述，在一些应用中，因为环境原因，砷与锑的使用可能受到阻碍。将澄清容器54加热到比熔化容器温度更高的温度，由此加热澄清剂。由包含在熔体中的一种或多种澄清剂的温度引发的化学还原反应所产生的氧气泡上升通过澄清容器内的熔融玻璃，其中，熔化容器内产生的熔融玻璃中的气体可聚并或扩散到澄清剂所产生的氧气泡中。然后，浮力增加的增大的气泡可上升到澄清容器中的熔融玻璃的自由表面并随后排出澄清容器。随着氧气泡上升通过熔融玻璃，其可进一步引发澄清容器中熔融玻璃的机械混合。
下游玻璃制造设备50还可包含另一个调节容器，例如混合设备56，其用于混合从澄清容器54向下游流动的熔融玻璃。混合设备56可用于提供均匀的玻璃熔体组合物，从而减少化学或热不均匀性，这些化学或热不均匀性原本可存在于离开澄清容器的经澄清的熔融玻璃中。如图所示，澄清容器54可以通过第二连接管道58与混合设备56连接。在一些实施方式中，熔融玻璃48可以从澄清容器54经第二连接管道58借助于重力加料到混合设备56。例如，重力可以驱动熔融玻璃48通过第二连接管道58的内部通路，从澄清容器54到达混合设备56。应注意的是，虽然图中显示混合设备56相对于熔融玻璃的流动方向处于澄清容器54的下游，但是在其他实施方式中，混合设备56可以位于澄清容器54的上游。在一些实施方式中，下游玻璃制造设备50可以包括多个混合设备，例如位于澄清容器54上游的混合设备和位于澄清容器54下游的混合设备。这些多个混合设备可以具有相同设计，或者它们可以具有彼此不同的设计。在一些实施方式中，所述容器和/或管道中的一个或多个可以包括位于其中的静态混合叶片以促进熔融材料的混合和随后的均化。
下游玻璃制造设备50还可包括另一个调节容器，例如输送容器60，其可以位于混合设备56的下游。输送容器60可以调节要进料到下游成形装置中的熔融玻璃48。例如，输送容器60可起到蓄积器和/或流量控制器的作用，以调整熔融玻璃48的流量并通过出口管道64向成形主体62提供恒定流量的熔融玻璃48。如图所示，混合设备56可以通过第三连接管道66连接至输送容器60。在一些实例中，熔融玻璃48可借助重力作用，通过第三连接管道66从混合设备56进料到输送容器60。例如，重力可以驱动熔融玻璃48通过第三连接管道66的内部通路，从混合设备56到达输送容器60。
下游玻璃制造设备50还可包含成形设备68，该成形设备68包括上述成形主体62，该成形主体62包括入口管道70。可对出口管道64进行定位以将熔融玻璃48从输送容器60输送到成形设备68的入口管道70。熔合下拉玻璃制造设备中的成形主体62可包含位于成形主体上表面中的槽72和在拉制方向上沿着成形主体的底部边缘(根部)76会聚的会聚成形表面74(仅示出了一个表面)。经由输送容器60、出口管道64和入口管道70输送到成形主体槽的熔融玻璃溢流过槽壁，并且作为分开的熔融玻璃流沿会聚成形表面74下行。分开的熔融玻璃流沿着根部在根部下方接合而产生单个熔融玻璃带78，通过对玻璃带施加张力[例如借助于重力和各种辊，如牵拉辊84(参见图6)]在拉制方向80上沿着拉制平面82(参见图6)从根部76拉制熔融玻璃带78，从而随着熔融玻璃冷却和材料的粘度增加而控制玻璃带尺寸。因此，玻璃带78经历粘弹转变并获得机械性质，该机械性质使玻璃带78具有稳定的尺寸特征。在一些实施方式中，利用玻璃分离设备(未示出)，可在玻璃带的弹性区域中将玻璃带78分离成各个玻璃片10，但是在另外的实施方式中，可将玻璃带缠绕到卷轴上并储存起来以用于进一步的处理。另外，可以即时从玻璃带78去除增厚的边缘部分(被称为凸缘)，或者在从玻璃带78分离出单个玻璃片10之后去除增厚的边缘部分。
由于玻璃带78和随后的玻璃片10是通过熔合两个分开的熔融玻璃流成形的，因此玻璃片10在分开的各层之间包含界面，其从玻璃片的边缘可见。该界面可作为沿着玻璃片的边缘的线(熔合线)18可见。另外，由于玻璃片的两层具有单一的熔融玻璃源，因此它们具有相同的化学组成。但是，在其他实施方式中(未示出)，可以使用多个成形主体，其中，从第一成形主体流出的熔融玻璃流到第二成形主体的槽中的熔融玻璃上，并且第二成形主体位于第一成形主体下方，使得从第二成形主体拉制出的带材包含不止两层。也就是说，提供给第一成形主体的熔融玻璃无需与流到第二成形主体的熔融玻璃具有相同的化学组成。因此，可生产包含不止两个玻璃层以及不止一条熔合线(不止一个界面)的玻璃片。
现在参考图6-8，成形主体62位于成形室90中，以在成形主体62及从其拉制出的玻璃带周围维持受控的环境。例如，如图7和8所示，成形室90可以包含第一内成形室92。内成形室92进一步包含在外成形室94中并且与外成形室94间隔开。加热元件96可位于内成形室与外成形室之间的空间中，其用于控制熔融玻璃48的温度，并因此控制熔融玻璃48的粘度，使得熔融玻璃处于适于成形的合适粘度。下方的冷却室98在从根部76拉制玻璃带时形成了围绕玻璃带78的通道，并且当玻璃带从粘性液体过渡到具有固定尺寸的弹性固体时，冷却室有助于为玻璃带建立受控的环境。因此，成形设备68还可以包括冷却装置100，例如，其被构造成平行于拉制平面82在带材的宽度方向上延伸的一对冷却门100。冷却门100包括面向带材的面板102，其也平行于拉制平面82在带材的宽度方向上延伸。面向带材的面板102可以由能够承受得住内室92中的高温(例如等于或高于1100℃)的高热导率材料形成。合适的示例性材料是碳化硅(SiC)。冷却门100包括其中定位有多个冷却管106的腔室104，所述冷却管106与冷却气体源(未示出)流体连通。冷却管106包括开放端，其毗邻面向带材的面板102的内表面并与该内表面间隔开。冷却气体108被引导到冷却管并从冷却管流向面向带材的面板的内表面，由此冷却面向带材的面板。经过冷却的面向带材的面板102形成毗邻玻璃带78的散热器，并且有助于冷却玻璃带。可以单独地控制冷却气体105流到每个冷却管106，因而可以局部进行玻璃带温度的控制。如图6和7所示，面向带材的面板102通常成角度，使得端面与会聚成形表面74大致平行，由此使冷却门对溢流过会聚成形表面的玻璃的作用最大化。如箭头110所示，冷却门100可在与拉制平面82正交的方向上移动。但应注意，冷却门移动成紧密靠近熔融玻璃流的能力是受到限制的，这是因为端面的成角度的取向增加了可能从成形主体滴下的熔融玻璃接触并涂覆面向带材的面板102的外表面的可能性，从而降低了面向带材的面板的热导率并由此影响了玻璃带78的温度和粘度控制。因此，通常将冷却门100定位在成形表面的直接垂直范围之外。
成形设备68还包括滑动闸112，其位于玻璃带78的相对各侧上。在一些实施方式中，例如图6和7的实施方式中，滑动闸112位于冷却门100的下方。然而，在其他实施方式中，如图8所示，滑动闸112可位于冷却门100的上方。在其他实施方式中，滑动闸可以同时位于冷却门的上方和下方。如箭头114所示，滑动闸112可在与拉制平面82正交的方向上移动。
图9A和9B分别例示了示例性滑动闸112的截面顶视图和侧视图。滑动闸112包括顶壁120、底壁122和面向带材的面板(热板)124。滑动闸122定位成使热板124毗邻玻璃带78。热板124与相邻的玻璃带78的主表面之间的距离被定义为“d”。热板124由高热导率材料形成，例如SiC。热板124可以是成角度的，例如，角度大致是会聚成形表面74的角度，或者热板124可以是垂直的并且基本上平行于拉制平面82。滑动闸112还可以包括连接顶壁120和底壁122的后壁126，以及端壁128、130。
滑动闸112还包括位于滑动闸中的多个冷却管132。所述多个冷却管中的每个冷却管132包括外管134和内管136。在一些实施方式中，外管134和内管136在与冷却管的纵轴正交的截面中可以包括圆形形状，但是在另外的实施方式中，外管和内管中的任何一者或两者可以具有其他截面形状，例如矩形、卵形或任意其他合适的几何形状。在一些实施方式中，内管136可以围绕冷却管的中心纵轴与外管134同心。所述多个外管中的每个外管134包括位于热板124的内表面附近的闭合远端138。在一些实施方式中，远端138与热板124接触。所述多个内管中的每个内管136包括位于外管134的闭合远端138附近的开放的远端140。供应给内管136的冷却流体142通过开放的远端140排出并冲击在外管134的闭合远端138上。从开放的远端140排出的冷却流体接着通过外管134与内管136之间的空间流回，由此，冷却流体可以从冷却管排放，或者变冷(例如在热交换器中(未示出))并循环回到冷却管。冷却流体142可以是气体，例如惰性气体或者甚至是空气，或者是液体，例如水。
不同于将冷却气体直接排到带材上的冷却装置，通过冷却管132循环的内部冷却流体流不与相邻冷却管的冷却流体相互作用，因此，只要冷却管的尺寸允许，冷却管132可以紧密地间隔在一起。而且，冷却流体通过冷却管的流动速率可以增加到尽可能高的冷却速率。另外，通过将冷却流体全部容纳在冷却管中并且同时容纳在滑动闸中，防止了冷却流体流进入到容纳有带材的冷却室98中。相比之下，从冷却管106进入到冷却门100的冷却气体可泄漏到冷却室中并且干扰冷却室中的热环境，从而在玻璃带78的宽度上或沿着玻璃带78的长度造成不受控的温度变化，随着玻璃带冷却，这可导致在玻璃带中形成残余应力。在一些实施方式中，冷却管132中使用的冷却流体142可以是液体，例如水，而不会有将水注入到冷却室中的危险。使用热容比气体更高的液体可增加冷却管的冷却能力。
在一些实施方式中，滑动闸112可包括由耐高温的金属形成的固体板，在该固体板中已经形成了通道，例如通过在金属板中钻孔形成。每个通道用作外管134，每个通道的壁限定了“管”的内直径。在每个通道中可以定位有内管136，其中，冷却流体以上文所述的方式被注入到通道中。在一些实施方式中，每个通道的中心纵轴(例如外管)可以与相邻通道的中心纵轴间隔约1cm至约1.5cm的距离。
滑动闸112可以具有各种形状。例如，图10例示了另一种示例性滑动闸112。在图10的实施方式中，滑动闸的端部部分150相对于拉制平面82凹陷。在图11的实施方式中，滑动闸112的端部部分150相对于拉制平面82成角度，使得在滑动闸端部处的滑动闸的前边缘在远离拉制平面82的方向上向后倾斜。在其他实施方式中，滑动闸可以包括多个分离的部件。例如，在图12的实施方式中，示例性的滑动闸212包括：包含冷却管132的中心部分214，以及位于中心部分214的端部附近的端部部分216a、216b。端部部分216a、216b可以具有与拉制平面82平行的前边缘，或者如图13所示，端部部分216a、216b可以具有成角度的前边缘，其在远离拉制平面82的方向上向后倾斜。端部部分216a、216b可以单独并分开移动，使得端部部分和中心部分可以位于离玻璃带78不同距离的位置。
图14是示出了位于离玻璃带78的侧向边缘105mm位置处的单个冷却管对3.3mm厚的熔融玻璃带材的厚度的影响。所述带材的宽度为约22cm。外管的直径为约1.3cm。内管的直径为约1cm。冷却管的内部空气流为40标准立方英尺/小时。所述管位于离带材表面约1.3cm的位置处。曲线300表示不存在冷却管时的厚度，而曲线302表示存在冷却管时的厚度。各曲线示出了在冷却管附近的厚度显著变化。图15是示出了图14的各曲线之间的差异的图，其中，曲线304表示差异，曲线306表示对曲线304的高斯拟合。所得到的厚度变化显示为约150微米，或者是标称的3.3mm厚度的约3.3％。另外，高斯曲线306的半峰全宽(FWHM)值为约65mm。
图16是示出了熔合拉制的玻璃带的厚度均匀性是如何可以得到改进的图。曲线308表示常规熔合方法的实际厚度数据。该数据相对于离带材的侧向边缘的距离来绘制。曲线310表示的是实施了在冷却门上方定位一对滑动闸112之后，模型化数据根据玻璃带78的宽度上的位置而变化的情况。线312和314表示凸缘的边缘，其中，各凸缘部分之间的玻璃带部分是在商业上有价值的玻璃带的“品质区域”。数据显示出，在实施了主动冷却的滑动闸后，品质区域中的厚度可变性从没有主动冷却的滑动闸时的约0.0018mm的TTV下降到具有滑动闸时的约0.0007mm的TTV。另外，曲线316表示的是在玻璃带的宽度上以5mm增量移动25mm的滑动间隔的ΔT最大，曲线318表示在主动冷却的滑动闸的存在下，在模型化带材的宽度上以5mm增量移动25mm滑动间隔的ΔT最大。如图所示，在没有滑动闸的情况下，实际的带材的品质区中的MSIR获得了约0.0015mm的MSIR，而在冷却门上方存在主动冷却的滑动闸时，模型化带材的MSIR为约0.0005mm。
图17是示出了采用以5mm增量在玻璃带的宽度上移动100mm滑动间隔的ΔT最大的图，并且绘制为离带材的侧向边缘的位置的函数。线320和322表示品质区域的边界。曲线324表示无滑动闸的情况下在带材上测得的真实数据的ΔT最大，而曲线326表示具有主动冷却的滑动闸的模型化数据。这些数据显示出无滑动闸时的MSIR为约0.00285mm，而具有主动冷却的滑动闸时的MSIR为约0.00025mm。
图18示出了采用模型化1.3cm正方形“冷点”的研究结果，该正方形“冷点”在距离拉制平面各种距离并且垂直于拉制平面的位置处以及在根部76下方不同距离处平行于流动的玻璃带定位(在水平轴上绘制)。冷点可以是例如闭合的冷却管132的端部，在这种情况中，冷却管具有正方形截面。垂直轴显示了厚度变化的幅度。在图18中，曲线328表示冷点(例如冷却管的端部)与带材之间的距离为1.3cm，曲线330表示冷点与带材之间的距离d为3.8cm，曲线332表示冷点与带材之间的距离为6.4cm，并且曲线334表示冷点与带材之间的距离为8.9cm。数据显示出，更靠近根部线并且冷的表面与带材的流动表面之间的最小距离产生了最大的厚度影响。
图19例示了对于在成形主体的根部下方3.6cm的位置处的4种不同温度(粘度)扰动以及使用模型化1.3cm正方形“冷点”，厚度根据相对于带材中心线位置(单位为米)而变化的情况，所述正方形“冷点”平行于流动的玻璃带并且垂直于拉制平面定位并且位于离带材表面不同的距离处。当冷点离玻璃表面1.3cm时(曲线336)，初级厚度扰动的FWHM为约40mm。曲线338表示冷点位于离带材表面3.8cm的位置处，曲线340表示冷点位于离带材表面6.4cm的位置处，并且曲线342表示冷点位于离带材表面8.9cm的位置处。当冷点位于离玻璃表面8.9cm的位置时，FWHM为约160mm。如图所示，一般而言，FWHM和冷点到玻璃表面的距离将呈线性相关。
图20和21例示了如何通过相同位置处的温度场变化来引起图19中见到的厚度分布变化(1.3cm和8.9cm的情况)。图20表示来自图19的1.3cm情况，而
图21表示来自图19的8.9cm情况。在两个附图中，曲线Δ厚度表示厚度变化的曲线，而曲线Δ温度表示温度变化的曲线。水平轴表示距离带材的中心线的距离。数据显示出厚度分布变化的幅度将与玻璃表面处的温度变化幅度线性相关，并且两种情况的FWHM将线性相同。由于质量守恒的原因，在厚度分布的情况中，零线附近的积分面积总和应为零。另外，数据示出了玻璃表面处的温度变化与带材厚度变化之间相关的关系。
图22示出了其他模型化的结果，其中，通过单个控制点引起的厚度扰动的特征宽度(FWHM)在65mm至220mm的范围内变化。数据显示出降低MSIR的能力(在本情况中针对的是以5mm增量在带材宽度上移动100mm滑动间隔)是沿着玻璃带的水平宽度分布的各个控制点的FWHM的强函数。例如，该图显示出，为了实现0.00025的MSIR，需要引起FWHM为约65mm的厚度扰动。随着FWHM增加，MSIR也增大。那么，一般来说，对于100mm的滑动间隔，为了获得等于或小于约0.0024的MSIR，例如以5mm的增量移动该间隔，则需要引起等于或小于约215mm的厚度扰动。对于100mm的滑动间隔，为了获得等于或小于约0.0020的MSIR，例如以5mm的增量移动该间隔，则引起等于或小于约165mm的厚度扰动。对于100mm的滑动间隔，为了获得等于或小于约0.0014的MSIR，例如以5mm的增量移动该间隔，则引起等于或小于约120mm的厚度扰动。对于100mm的滑动间隔，为了获得等于或小于约0.00055的MSIR，例如以5mm的增量移动该间隔，则引起等于或小于约60mm的厚度扰动。应注意，引起厚度扰动的方式与图22的结果无关。
对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以对本公开的实施方式进行各种修改和变动而不偏离本公开的精神和范围。因此，本公开旨在覆盖这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求和其等同内容的范围之内。

Claims (64)

1.一种玻璃制品，其包括：
等于或大于约880mm的长度；
与长度正交并且等于或大于约680mm的宽度；
第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面以及限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T；并且
其中，在玻璃制品的宽度上的总厚度变化TTV等于或小于约4μm。
2.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，TTV等于或小于约2μm。
3.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，TTV等于或小于约1μm。
4.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，TTV等于或小于约0.25μm。
5.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，第一主表面和第二主表面是未抛光的。
6.如权利要求5所述的玻璃制品，其中，第一主表面和第二主表面的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.25nm。
7.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，在玻璃制品的宽度上以5mm增量移动预定的间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约4μm。
8.如权利要求7所述的玻璃制品，其中，预定的间隔在约25mm至约750mm的范围内。
9.如权利要求8所述的玻璃制品，其中，预定的间隔在约25mm至约100mm的范围内。
10.如权利要求8所述的玻璃制品，其中，预定的间隔在约25mm至约75mm的范围内。
11.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，宽度等于或大于约3100mm。
12.如权利要求11所述的玻璃制品，其中，长度等于或大于约3600mm。
13.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述玻璃是基本上不含碱金属的玻璃，其以摩尔百分比计包含：
14.如权利要求1所述的玻璃制品，其中，所述玻璃是基本上不含碱金属的玻璃，其以摩尔百分比计包含：
其中，1.00≤Σ[RO]/[Al2O3]≤1.25，[Al2O3]是Al2O3的摩尔百分比，并且Σ[RO]等于MgO、CaO、SrO和BaO的摩尔百分比的总和。
15.一种玻璃制品，其包括：
等于或大于约880mm的长度；
与长度正交并且等于或大于约680mm的宽度；
第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面以及限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T；并且
其中，在玻璃制品的宽度上以5mm增量移动等于或小于约750mm的预定的间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约8μm。
16.如权利要求15所述的玻璃制品，其中，对于等于或小于约400mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约6.5μm。
17.如权利要求15所述的玻璃制品，其中，对于等于或小于约330mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约6μm。
18.如权利要求15所述的玻璃制品，其中，对于等于或小于约150mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约4.5μm。
19.如权利要求15所述的玻璃制品，其中，对于等于或小于约100mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约4μm。
20.如权利要求15所述的玻璃制品，其中，对于等于或小于约25mm的滑动间隔，MSIR等于或小于约2μm。
21.如权利要求15所述的玻璃制品，其中，第一主表面和第二主表面是未抛光的。
22.如权利要求21所述的玻璃制品，其中，第一主表面和第二主表面的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.25nm。
23.如权利要求15所述的玻璃制品，其中，宽度等于或大于约3100mm。
24.如权利要求23所述的玻璃制品，其中，长度等于或大于约3600mm。
25.一种玻璃制品，其包括：
等于或大于约880mm的长度；
与长度正交并且等于或大于约680mm的宽度；
第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面以及限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T；并且
其中，在玻璃制品的宽度上的总厚度变化TTV等于或小于约4μm，并且在玻璃制品的宽度上以5mm增量移动预定的间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约4μm。
26.如权利要求25所述的玻璃制品，其中TTV等于或小于约2μm。
27.如权利要求25所述的玻璃制品，其中TTV等于或小于约1μm。
28.如权利要求25所述的玻璃制品，其中，TTV等于或小于约0.25μm。
29.如权利要求25所述的玻璃制品，其中，第一主表面和第二主表面是未抛光的。
30.如权利要求29所述的玻璃制品，其中，第一主表面和第二主表面的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.25nm。
31.如权利要求25所述的玻璃制品，其中，预定的间隔在约25mm至约750mm的范围内。
32.如权利要求25所述的玻璃制品，其中，预定的间隔在约25mm至约100mm的范围内。
33.如权利要求25所述的玻璃制品，其中，预定的间隔在约25mm至约75mm的范围内。
34.一种玻璃盘片坯，其包括：
第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面以及限定在第一主表面与第二主表面之间的厚度T；并且
其中，在玻璃盘片坯的直径上的总厚度变化TTV等于或小于约2μm。
35.如权利要求34所述的玻璃盘片坯，其中，TTV等于或小于约1μm。
36.如权利要求34所述的玻璃盘片坯，其中，在玻璃盘片坯的直径上以5mm增量移动25mm的间隔所获得的最大滑动间隔范围MSIR等于或小于约2μm。
37.如权利要求34所述的玻璃盘片坯，其中，第一主表面和第二主表面中的一者或两者的平均表面粗糙度Ra等于或小于约0.50nm。
38.如权利要求37所述的玻璃盘片坯，其中，Ra等于或小于约0.25nm。
39.一种制造玻璃制品的方法，所述方法包括：
在拉制方向上从成形主体拉制玻璃带，所述玻璃带包括相对的边缘部分和位于各相对的边缘部分之间的中心部分，所述玻璃带包括粘性区和弹性区；
在正交于拉制方向的玻璃带的宽度方向上，在玻璃带的粘性区中，在中心部分中形成厚度扰动，所述厚度扰动包含等于或小于约225mm的特征宽度；并且
其中，在弹性区中的中心部分的宽度上以5mm增量移动100mm滑动间隔所获得的最大滑动间隔范围等于或小于约0.0025mm。
40.如权利要求39所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约175mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0020mm。
41.如权利要求40所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约125mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0015mm。
42.如权利要求41所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约75mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0006mm。
43.如权利要求42所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约65mm，且最大滑动间隔范围等于或小于约0.0003mm。
44.如权利要求39所述的方法，其中，所述扰动通过冷却玻璃带形成。
45.如权利要求39所述的方法，其中，所述扰动通过加热玻璃带形成。
46.如权利要求39所述的方法，其中，成形主体的底部边缘与厚度扰动的最大厚度之间的距离等于或小于约8.5cm。
47.如权利要求46所述的方法，其中，成形主体的底部边缘与厚度扰动的最大厚度之间的距离等于或小于约3.6cm。
48.如权利要求39所述的方法，其中，在正交于拉制方向的宽度方向上，在弹性区中，中心部分的总厚度变化等于或小于约4μm。
49.如权利要求48所述的方法，其中，总厚度变化等于或小于约2μm。
50.如权利要求49所述的方法，其中，总厚度变化等于或小于约1μm。
51.一种制造玻璃制品的方法，所述方法包括：
使熔融玻璃流到成形主体的槽中，所述熔融玻璃溢流过槽，并且作为分开的熔融玻璃流而沿着成形主体的相对的成形表面下行，所述分开的熔融玻璃流在成形主体的底部边缘下方结合；
在拉制方向上从底部边缘拉制熔融玻璃的带材；
利用冷却设备冷却所述带材，所述冷却设备包括在正交于拉制方向的玻璃带的宽度方向上延伸的热板，所述冷却设备还包括位于冷却设备中的多个冷却管，所述多个冷却管中的每个冷却管包括第一管和第二管，所述第一管具有毗邻热板的闭合端，所述第二管延伸到所述第一管中并且具有与第一管的闭合端间隔开的开放端，所述冷却包括：使冷却流体流到所述多个冷却管的第二管中，所述冷却还包括：在带材上形成与每个冷却管的位置对应的多个厚度扰动，每个厚度扰动包括等于或小于约225mm的特征宽度。
52.如权利要求51所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约175mm。
53.如权利要求52所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约125mm。
54.如权利要求53所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约75mm。
55.如权利要求54所述的方法，其中，特征宽度等于或小于约65mm。
56.如权利要求51所述的方法，其中，所述多个冷却管中的每个冷却管与热板接触。
57.一种用于制造玻璃带的设备，包括：
成形主体，其包括被构造用于接收熔融玻璃流的槽，以及沿着成形主体的底部边缘结合的会聚成形表面，玻璃带沿着垂直的拉制平面在拉制方向上从所述成形主体的底部边缘拉制出；
位于底部边缘下方的冷却设备，所述冷却设备包括在熔融玻璃流的宽度方向上延伸的热板以及位于所述冷却设备中的多个冷却管，所述多个冷却管中的每个冷却管包括第一管和第二管，所述第一管具有毗邻热板的闭合端，所述第二管延伸到所述第一管中并且具有与第一管的闭合端毗邻的开放端。
58.如权利要求57所述的设备，其中，所述多个冷却管中的每个第一管与热板接触。
59.如权利要求57所述的设备，其中，在距离底部边缘等于或小于约8.5cm的距离处，每个第一管的纵轴与拉制平面相交。
60.如权利要求59所述的设备，其中，相交位置与底部边缘之间的距离等于或小于约3.6cm。
61.如权利要求59所述的设备，其中，拉制平面与热板之间的距离等于或小于约9cm。
62.如权利要求61所述的设备，其中，拉制平面与热板之间的距离等于或小于约1.5cm。
63.一种用于制造玻璃带的设备，包括：
成形主体，其包括被构造用于接收熔融玻璃流的槽，以及沿着成形主体的底部边缘结合的会聚成形表面，玻璃带沿着垂直的拉制平面在拉制方向上从所述成形主体的底部边缘拉制出；
位于底部边缘下方的冷却设备，所述冷却设备包括在熔融玻璃流的宽度方向上延伸的金属板，所述金属板包括在金属板中形成的多个通道，所述多个通道中的每个通道包括闭合的远端和开放的近端，所述冷却管延伸通过开放的近端，以使得冷却管的开放的远端与所述通道的远端毗邻但间隔开。
64.如权利要求63所述的设备，其中，拉制平面与热板之间的距离等于或小于约1.5cm。
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