CN110709360A - 通过玻璃板的差温加热形成曲面玻璃的方法和设备 - Google Patents

通过玻璃板的差温加热形成曲面玻璃的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本文提供了一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法和系统。所述方法和系统包括将玻璃板支撑在成型框架上并且然后在由所述成型框架支撑的同时加热所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的中心区域变形成弯曲框架的开放的中心空腔。所述方法和/或系统被配置成使得所述玻璃材料板的外部区域所经历的加热的方面小于所述玻璃材料板的所述中心区域所经历的加热的方面。所述加热的方面可以是申请人认为可以减少成型操作期间的某些缺陷的平均温度、最大温度和/或加热速率。

Description

通过玻璃板的差温加热形成曲面玻璃的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请根据专利法要求于2017年4月27日提交的美国临时申请序列号62/490,875的优先权利益，依赖所述美国临时申请的内容并且其以引用的方式整体并入本文中。
背景技术
本公开总体上涉及形成曲面玻璃制品，且具体地涉及利用差温加热通过成型框架形成曲面玻璃制品的方法。曲面玻璃板或制品可以在许多应用中使用，尤其是用于运载工具或汽车窗户玻璃。通常来说，用于这种应用的曲面玻璃板由相对较厚的玻璃材料板形成。申请人已经发现，传统的成型过程可能在曲面玻璃板中产生多种不良特性(例如，边缘起皱、玻璃边缘处过度流挂等)，其严重性似乎随着玻璃板厚度的减小而增加。
发明内容
本公开的一个实施例涉及一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法。所述方法包括将玻璃材料板的外部区域放置成与成型框架的支撑表面接触，所述成型框架限定至少部分地由支撑表面包围的开放的中心空腔。所述方法包括通过玻璃材料板与支撑表面之间的接触用成型框架支撑玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域悬挂在成型框架的开放的中心空腔上方。所述方法包括在由成型框架支撑的同时加热玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域在远离成型框架的支撑表面的方向上变形进入开放的中心空腔。玻璃材料板的外部区域所经历的加热的方面小于玻璃材料板的中心区域所经历的加热的方面。所述方法包括在加热之后冷却玻璃材料板以由玻璃材料板形成曲面玻璃制品。
本公开的一个额外实施例涉及一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的系统。所述系统包括支撑环。所述支撑环包括在径向上面向内的内表面，所述内表面限定开放的中心空腔；在径向上面向外的表面；上表面，所述上表面在支撑环的上端处包围开放的中心空腔；以及与所述上表面相对的底表面。从支撑环的上表面对玻璃材料板进行支撑，其中玻璃材料板的中心区域悬挂在支撑环的开放的中心空腔上方。所述系统包括具有加热室的加热台。支撑环位于加热室内，并且加热台被配置成加热支撑环和玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域在重力作用下向下流挂到开放的中心空腔中。支撑环被配置成通过在上表面处与玻璃材料板的接触将热量传导离开玻璃材料板，以使得玻璃材料板的与支撑环的上表面接触的部分所经历的加热的方面小于玻璃材料板的中心区域所经历的加热的方面。
额外的特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且根据描述或者通过实践如书面描述以及其权利要求以及附图中所述的实施例所认识到的，所述额外的特征和优点的部分对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
应该理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，并且意在提供概述或框架以理解权利要求的性质和特征。
包括附图以提供进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图显示了一个或多个实施例，并且与描述一起用于解释各种实施例的原理和操作。
附图说明
图1是显示根据示例性实施例的由高热质量弯曲环支撑的玻璃板的横截面视图。
图2是显示根据示例性实施例的由高热弯曲环支撑在加热台内的玻璃板的横截面视图。
图3是根据示例性实施例的在玻璃板与高热质量弯曲环之间的接触位置的详细视图。
图4是根据示例性实施例的高热质量弯曲环的透视图。
图5是根据示例性实施例的高热质量弯曲环的透视图。
具体实施方式
大体参看附图，显示并描述了用于使玻璃材料成型、弯曲或流挂的系统和方法的各种实施例。通常来说，本文讨论的系统和方法在玻璃板的中心与玻璃板的支撑的外部部分之间提供了差温加热。将在本文中详细讨论，申请人认为这种差温加热将改善成型的或弯曲的、曲面玻璃制品的品质。
在一些玻璃成型方法中，将一个或多个玻璃板支撑在弯曲环上，并将玻璃板加热至接近其软化温度。当重力将软化玻璃的中心向下拉到弯曲环中，玻璃板中形成曲面形状。申请人已经发现，某些缺陷，例如玻璃板的边缘附近的边缘起皱和尖锐流挂(在行业中通常称为“浴缸缺陷”)，可能是大型薄玻璃板(例如，薄的化学强化玻璃，诸如来自ComingIncorporated公司的Gorilla玻璃，可用于多种应用，诸如运载工具或汽车窗户)的重力流挂期间的问题。申请人已经发现，可以通过减小玻璃板的外部部分而不是玻璃板的中心部分所经历的加热方面(例如，温度、加热速率等)来减少诸如边缘起皱和浴缸缺陷等缺陷。
具体来说，申请人已经进行了与浴缸缺陷原因相关的研究，所述研究表明弯曲期间存在的膜应力在玻璃板的中心处最高，而在边缘处减小至零。这些膜应力使板材的中间变硬，从而导致在中心相对于边缘流挂不足。另一方面，玻璃板的边缘由于重力载荷下的低膜应力而过度流挂。通常来说，申请人已经发现，可以通过以下方式来解决浴缸缺陷：以较高的中心区域温度和较低的边缘区域温度对玻璃板进行差温加热，从而导致从中心到边缘的整体热梯度。
边缘起皱(在行业中也称为屈曲)是一种机械不稳定性，表现为由于与结构稳定性损失相关联的分叉而导致的结构突变。压缩应力达到临界阈值以上会触发起皱，所述临界阈值主要取决于玻璃边缘的刚度，而玻璃的边缘刚度又取决于玻璃板的厚度以及该温度下玻璃的模量和粘度。申请人已经利用数值模型来显示可以通过在玻璃边缘附近确立局部热梯度来增加边缘刚度从而减轻起皱，其中与玻璃板的中心相比，玻璃边缘区域局部温度更低。玻璃边缘处的局部梯度有效地增加了玻璃在所述边缘处的玻璃粘度和模量，并且因此增加了其在边缘压缩应力下的弯曲刚度。反过来，这减少了形成边缘皱纹的可能性。
虽然可以使用用于在玻璃板的边缘与中心之间生成不同温度的多种方法和过程，但是在本文讨论的特定实施例中，通过将玻璃板支撑在高热质量弯曲环上来生成温度梯度。与通常被有意地设计成具有低热质量(例如，小、轻便、由低导热率的材料制成、具有多种通孔等)的常见弯曲环相比，本文所讨论的弯曲环被设计成具有相对较大的热质量。由于与玻璃板边缘的接触，高热质量弯曲环将热量传导离开玻璃板边缘附近的区域，从而导致边缘处的玻璃温度低于中心处的玻璃温度。如上所述，认为该温度梯度减少了边缘起皱和浴缸缺陷二者。
参看图1和图2，显示了根据示例性实施例的用于形成曲面玻璃制品的系统和方法。通常来说，系统10包括一个或多个玻璃材料板，如图所示为由成型框架支撑的一对玻璃板12和14，所述成型框架如图所示为弯曲环16。在一个实施例中，如图1所示，弯曲环16可以用于将玻璃板12和14成型为共同流挂布置，并且在这种实施例中，可以在玻璃板12与14之间利用隔离材料18，以防止它们粘结在一起。在其它实施例中，诸如玻璃板12等单个玻璃板可以由弯曲环16支撑，并且被成型为如本文所讨论的曲面形状。此外，应当理解，弯曲环16可以具有基于要支撑的玻璃板的形状而选定的多种形状，并且使用术语“环”不一定表示圆形。
如图1中所示，弯曲环16包括：支撑壁，如图所示为侧壁20；以及底部壁22。侧壁20从底部壁22向上延伸并且延伸离开。侧壁20的在径向上面向内的表面24限定开放的中心区域或空腔26，而底部壁22的面向上的表面限定空腔26的下端。在径向上面向外的表面25与面向内的表面24相对。
为了开始成型过程，将玻璃板12的邻近玻璃板的外周边缘30的外部区域28放置成与弯曲环16的支撑表面接触，所述支撑表面如图所示为面向上的表面32。在这种布置中，玻璃板12由面向上的表面32与玻璃板12之间的接触支撑，以使得玻璃板12的中心区域34被支撑在中心空腔26上方。
接着，将弯曲环16和支撑的玻璃板12和/或14移动到加热站40(诸如，烤箱或串联分度炉)中。在加热台40内，对玻璃板12和/或14以及弯曲环16进行加热(例如，加热到接近或处于玻璃板12和14的玻璃材料的软化温度)，同时将玻璃板12和14支撑在弯曲环上。当对玻璃板12和14进行加热时，诸如向下力42等成型力致使玻璃板12和14的中心区域34变形或向下流挂到弯曲环16的中心空腔26中。在特定实施例中，向下的力由重力提供。在一些实施例中，可以通过空气压力(例如，通过基于压力机或其它基于接触的模制机等，在玻璃板12和14的凸面上产生真空，吹扫玻璃板14的凹面上的空气)。不管变形力的来源如何，该程序导致玻璃板具有如图2中显示的曲面形状。
在确定允许玻璃板12和14显露期望的曲面形状的一段时间之后，然后将弯曲环16连同支撑的玻璃板12和/或14一起冷却至室温。因此，允许成型的、变形的或曲面玻璃板12和14冷却，从而将玻璃板12和14固定成在加热台40内产生的曲面形状。一旦冷却，就将曲面玻璃板12和14从弯曲环16移除，并且将另一组平面玻璃板放置在弯曲环16上，并重复成型过程。
在常见工艺中，在成型过程的加热阶段期间，以大体相同的速率对玻璃板和支撑弯曲环进行加热，并且加热至相同的温度。如上所述，申请人已经确定，通过对玻璃板12和14的外部区域28和中心区域34进行差温加热，可以减少或消除各种缺陷，诸如浴缸缺陷和边缘起皱。因此，通常而言，本文所讨论的系统10被配置成使得玻璃板12和/或14的外部区域28所经历的加热的至少一个方面小于玻璃板12和/或14的中心区域34所经历的加热的至少一个方面。
在特定实施例中，系统10被配置成使得玻璃板12和/或14的外部区域28在加热台40内加热期间所经历的平均温度小于玻璃板12和/或14的中心区域34在加热台40内加热期间所经历的平均温度。在更特定的实施例中，系统10被配置成使得玻璃板12和/或14的外部区域28在加热台40内加热期间所经历的平均温度至少比玻璃板12和/或14的中心区域34在加热台40内加热期间所经历的平均温度小30℃。在更特定的实施例中，系统10被配置成使得玻璃板12和/或14的外部区域28在加热台40内加热期间所经历的平均温度比玻璃板12和/或14的中心区域34在加热台40内加热期间所经历的平均温度小30摄氏度到40摄氏度。
在另一特定实施例中，系统10被配置成使得玻璃板12和/或14的外部区域28在加热台40内加热期间所经历的加热速率小于玻璃板12和/或14的中心区域34在加热台40内加热期间所经历的加热速率。在另一特定实施例中，系统10被配置成使得玻璃板12和/或14的外部区域28在加热台40内加热期间所经历的最大温度小于玻璃板12和/或14的中心区域34在加热台40内加热期间所经历的最大温度。
虽然存在多种潜在的方式来产生这些差温加热方面，特别是本文所讨论的特定实施例，但是弯曲环16被配置成使得通过借助上表面32处的接触将热量从外部区域28传导到弯曲环16中来产生玻璃板的外部区域28与中心区域34之间的差温加热。通常来说，可以通过将弯曲环16设计成具有高的热质量来提供这种基于热传导的温差。在这个设计中，弯曲环16用作散热器，与中心区域34在加热台40内经历的加热速率相比，降低了玻璃板12和/或14的靠近上表面32的区域的加热速率。一般理解，弯曲环16的热质量和传热特性可以被设计成考虑多种应用特定因素，诸如玻璃板的厚度、被成型的玻璃材料、期望的形状特性、加热台的加热分布图等。在特定实施例中，由于在成型期间易于形成缺陷，使用常见的弯曲环设计的薄玻璃板(诸如平均厚度小于1.0mm的玻璃板)弯曲被认为会产生不满意的结果，并且申请人认为，本文讨论的用于弯曲环16的高热质量设计可以解决这样的缺陷，并且特别适合于形成曲面薄玻璃板。
在特定实施例中，高热质量弯曲环16由具有低热扩散率的材料形成。在一个特定实施例中，弯曲环由热扩散率小于2×10-5m2/s的材料形成。在另一特定实施例中，弯曲环由热扩散率小于4×10-6m2/s的材料形成。在特定实施例中，弯曲环16由下表1中列出的材料中的一个或多个形成。
表1
Figure BDA0002299250930000061
代替或补充利用低热扩散率材料，弯曲环16可以以一种或多种方式成型或构造以改善离开玻璃板12和/或14的外部区域28的热传导。图3中显示了弯曲环16的上表面32与玻璃板12之间的接触的详细视图。在图3中显示的实施例中，弯曲环16的侧壁20被成型为显著大于常见的弯曲环，所述常见的弯曲环倾向于被设计成小且轻。弯曲环16的这种增加的大小导致弯曲环16具有较大的热质量，这又有助于如上所述在加热期间产生温度差中的一个或多个。
如图3中所示，弯曲环16具有在弯曲环16的上表面32与下表面44(可以是侧壁20的下表面或底部壁22的下表面)之间测量的高度H1。通常来说，H1大于20mm，并且具体地可以大于30mm。因此，弯曲环16的侧壁20的高度大于通常具有在10mm与20mm之间的高度的典型弯曲环的高度。在特定实施例中，H1表示围绕上表面32的完整圆周长度测量的弯曲环16的平均高度。
如图3中所示，弯曲环16具有穿过侧壁20的垂直中心点在弯曲环16的面向内的表面24与面向外的表面25之间测量的宽度W1。通常来说，W1大于3mm，并且具体地可以大于4mm。因此，弯曲环16的侧壁20的宽度大于通常具有在2mm与3mm之间的宽度的典型弯曲环的宽度。在特定实施例中，W1表示围绕侧壁20的完整周长测量的侧壁20的平均宽度。
除了增加用于形成弯曲环16的材料之外，申请人认为弯曲环16的形状和/或结构可以被配置成改善热传导。参看图4的实施例，弯曲环16可以由实心的连续金属材料块形成。与包括穿过环侧壁形成的孔的一些常见弯曲环相比，为弯曲环16利用实心的导热材料会增加弯曲环16的热质量。此外，侧壁20的实心体结构提供了从支撑表面32到底部壁22的传导路径，从而促进了热量向弯曲环16的完整质量的传导。
此外，如图4中所示，弯曲环16可以被形成为具有锥形形状。在该布置中，在上表面32处测量的平均外部宽度W2小于在整个底表面44上测量的平均外部宽度W3。可以看出，这种布置允许弯曲环16支撑具有由W2设定的较小尺寸的玻璃板，同时向弯曲环16的底部添加额外的热质量。
参看图5，在另一实施例中，弯曲环16的侧壁20可以包括一个或多个可移除面板，如图所示为面板46。在显示的实施例中，多个可移除面板46形成了整个侧壁20。通常来说，可移除面板46支持在期望的玻璃位置处进行优先冷却。具体来说，图5中显示的设计允许在玻璃板的具有最大的起皱趋势的位置引入不同的热梯度。
在各种实施例中，弯曲形成之后的玻璃板12和/或14可以用于多种应用中。在特定实施例中，通过本文讨论的系统和方法生产的曲面玻璃板用于形成运载工具(例如，汽车)窗户。在一些这种实施例中，曲面玻璃板12和14被粘结在一起以形成玻璃层压制品。在一些这种实施例中，本文所讨论的系统和方法用于形成可用作运载工具(例如，汽车)窗户的单层曲面玻璃板。在特定实施例中，本文所讨论的系统和方法被特别地配置成当形成薄的弯曲玻璃板时减少缺陷。在这种实施例中，玻璃板12和/或14的厚度小于1mm，具体地为0.05mm到1.0mm，并且更具体地为0.3mm到0.8mm。
玻璃板12和/或14可以由多种材料形成。在特定实施例中，玻璃板12和/或14由化学强化的碱金属铝硅酸盐玻璃组合物或碱金属铝硼硅酸盐玻璃组合物形成，而在其它实施例中，玻璃板12和/或14由钠钙玻璃(SLG)形成。
在特定实施例中，玻璃板12和/或14由化学强化的材料(诸如，碱金属铝硅酸盐玻璃材料或碱金属铝硼硅酸盐玻璃组合物)形成，所述材料具有化学强化的压缩层，所述压缩层具有在从约30μm到约90μm的范围内的压缩深度(DOC)，以及在板材的主表面中的至少一个上的在300MPa到1000MPa之间的压缩应力。在一些实施例中，化学强化的玻璃是通过离子交换而被强化的。
玻璃材料和性质的实例
在各种实施例中，玻璃板12和/或14可以由多种强化玻璃组合物中的任何一种形成。可以用于本文所述的玻璃板12和/或14的玻璃的实例可以包括碱金属铝硅酸盐玻璃组合物或碱金属铝硼硅酸盐玻璃组合物，但是也可以设想其它玻璃组合物。这种玻璃组合物的特征可在于是可离子交换的。如本文所使用，“可离子交换”是指包括组合物的层能够将位于玻璃层表面处或附近的阳离子与大小更大或更小的相同价态的阳离子交换。在一个示例性实施例中，玻璃板12和/或14的玻璃组合物包括SiO2、B2O3和Na2O，其中(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在一些实施例中，用于玻璃板12和/或14的合适的玻璃组合物还包括K2O、MgO和CaO中的至少一个。在特定实施例中，玻璃板12和/或14中所使用的玻璃组合物可以包括61摩尔％到75摩尔％的SiO2；7摩尔％到15摩尔％的Al2O3；0摩尔％到12摩尔％的B2O3；9摩尔％到21摩尔％的Na2O；0摩尔％到4摩尔％的K2O；0摩尔％到7摩尔％的MgO；以及0摩尔％到3摩尔％的CaO。
适合用于玻璃板12和/或14的玻璃组合物的另一实例包括：60摩尔％到70摩尔％的SiO2；6摩尔％到14摩尔％的Al2O3；0摩尔％到15摩尔％的B2O3；0摩尔％到15摩尔％的Li2O；0摩尔％到20摩尔％的Na2O；0摩尔％到10摩尔％的K2O；0摩尔％到8摩尔％的MgO；0摩尔％到10摩尔％的CaO；0摩尔％到5摩尔％的ZrO2；0摩尔％到1摩尔％的SnO2；0摩尔％到1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％，且0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
适合用于玻璃板12和/或14的玻璃组合物的另一实例包括：63.5摩尔％到66.5摩尔％的SiO2；8摩尔％到12摩尔％的Al2O3；0摩尔％到3摩尔％的B2O3；0摩尔％到5摩尔％的Li2O；8摩尔％到18摩尔％的Na2O；0摩尔％到5摩尔％的K2O；1摩尔％到7摩尔％的MgO；0摩尔％到2.5摩尔％的CaO；0摩尔％到3摩尔％的ZrO2；0.05摩尔％到0.25摩尔％的SnO2；0.05摩尔％到0.5摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％，且2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在特定实施例中，适合用于玻璃板12和/或14的碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包括氧化铝、至少一种碱金属，并且在一些实施例中，是大于50摩尔％的SiO2，在其它实施例中是至少58摩尔％的SiO2，并且在其它实施例中是至少60摩尔％的SiO2，其中比率((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)>1，其中在所述比率中，组分用摩尔％表示，并且改性剂是碱金属氧化物。在特定实施例中，该玻璃组合物包括：58摩尔％到72摩尔％的SiO2；9摩尔％到17摩尔％的Al2O3；2摩尔％到12摩尔％的B2O3；8摩尔％到16摩尔％的Na2O；以及0摩尔％到4摩尔％的K2O，其中比率((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)>1。
在另一实施例中，玻璃板12和/或14可以包括碱金属铝硅酸盐玻璃组合物，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包括：64摩尔％到68摩尔％的SiO2；12摩尔％到16摩尔％的Na2O；8摩尔％到12摩尔％的Al2O3；0摩尔％到3摩尔％的B2O3；2摩尔％到5摩尔％的K2O；4摩尔％到6摩尔％的MgO；以及0摩尔％到5摩尔％的CaO，其中：66摩尔％≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na2O+B2O3)－Al2O3≤2摩尔％；2摩尔％≤Na2O－Al2O3≤6摩尔％；并且4摩尔％≤(Na2O+K2O)－Al2O3≤10摩尔％。
在替代实施例中，玻璃板12和/或14可以包括碱金属铝硅酸盐玻璃组合物，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包括：2摩尔％或更大的Al2O3和/或ZrO2，或者4摩尔％或更大的Al2O3和/或ZrO2。在一个或多个实施例中，玻璃板12和/或14包括玻璃组合物，所述玻璃组合物包括具有在约67摩尔％到约80摩尔％的范围内的量的SiO2，具有在约5摩尔％到约11摩尔％的范围内的量的Al2O3，具有大于约5摩尔％(例如，在约5摩尔％到约27摩尔％的范围内)的量的一定量的碱金属氧化物(R2O)。在一个或多个实施例中，所述一定量的R2O包括具有在约0.25摩尔％到约4摩尔％范围内的量的Li2O和具有等于或小于3摩尔％的量的K2O。在一个或多个实施例中，玻璃组合物包括非零量的MgO和非零量的ZnO。
在其它实施例中，玻璃板12和/或14由一种组合物形成，所述组合物表现出：具有在约67摩尔％到约80摩尔％的范围内的量的SiO2，具有在约5摩尔％到约11摩尔％的范围内的量的Al2O3，具有大于约5摩尔％(例如，在约5摩尔％到约27摩尔％的范围内)的量的一定量的碱金属氧化物(R2O)，其中玻璃组合物基本上无Li2O，和非零量的MgO；以及非零量的ZnO。
在其它实施例中，玻璃板12和/或14是铝硅酸盐玻璃制品，所述铝硅酸盐玻璃制品包括：包括约67摩尔％或更大的SiO2的玻璃组合物；以及在约600℃到约710℃范围内的流挂温度。在其它实施例中，玻璃板12和/或14由铝硅酸盐玻璃制品形成，所述铝硅酸盐玻璃制品包括：包括具有约68摩尔％或更大的SiO2的量的玻璃组合物；以及在约600℃到约710℃范围内的流挂温度(如本文所定义)。
在一些实施例中，玻璃板12和/或14由彼此不同的玻璃材料形成，所述玻璃材料的组合物、厚度、强化水平和形成方法(例如，浮法形成而不是熔融形成)中的任何一个或多个不同。在一个或多个实施例中，所描述的玻璃板12和/或14具有约710℃或更低或约700℃或更低的流挂温度。在一个或多个实施例中，玻璃板12和14中的一个是钠钙玻璃板，并且玻璃板12和14中的另一个是本文所讨论的非钠钙玻璃材料中的任何一个。在一个或多个实施例中，玻璃板12和/或14包括玻璃组合物，所述玻璃组合物包括：具有在约68摩尔％到约80摩尔％的范围内的量的SiO2，具有在约7摩尔％到约15摩尔％的范围内的量的Al2O3，具有在约0.9摩尔％到约15摩尔％的范围内的量的B2O3，非零量的P2O5(至多且包括约7.5％)，具有在约0.5摩尔％到约12摩尔％的范围内的量的Li2O，以及具有在约6摩尔％到约15摩尔％的范围内的量的Na2O。
在一些实施例中，玻璃板12和/或14的玻璃组合物可以包括使玻璃制品具有颜色或色彩的氧化物。在一些实施例中，玻璃板12和/或14的玻璃组合物包括当玻璃制品暴露于紫外线辐射时防止玻璃制品变色的氧化物。这些氧化物的实例包括但不限于以下氧化物：Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、W和Mo。
玻璃板12和/或14可以具有在约1.45到约1.55范围内的折射率。如本文所用，折射率值是相对于550nm的波长。玻璃板12和/或14的特征可以在于玻璃板的形成方式。举例来说，玻璃板12和/或14的特征可以在于可漂浮形成(即，通过浮法工艺形成)，可向下拉伸，并且尤其是可熔融形成或可狭缝拉伸(即，通过诸如熔融拉伸工艺或狭缝拉伸工艺等下拉工艺而形成)。在一个或多个实施例中，本文所述的玻璃板12和/或14可以表现出无定形的微观结构，并且可以基本上无晶体或微晶。换句话说，在这种实施例中，玻璃制品不包括玻璃陶瓷材料。
在一个或多个实施例中，当玻璃板12和/或14具有0.7mm的厚度时，在约300nm到约2500nm的波长范围内，玻璃板12和/或14表现出约88％或更小的平均总太阳光透射率。例如，玻璃板12和/或14表现出在以下范围内的平均总太阳光透射率：约60％到约88％，约62％到约88％，约64％到约88％，约65％到约88％，约66％到约88％，约68％到约88％，约70％到约88％，约72％到约88％，约60％到约86％，约60％到约85％，约60％到约84％，约60％到约82％，约60％到约80％，约60％到约78％，约60％到约76％，约60％到约75％，约60％到约74％，或约60％到约72％。
在一个或多个实施例中，在约380nm到约780nm的波长范围内，在0.7mm或1mm的厚度下，玻璃板12和/或14表现出在约75％到约85％的范围内的平均透射率。在一些实施例中，在该厚度下和在该波长范围内的平均透射率可以在以下范围内：约75％到约84％，约75％到大约83％，约75％到约82％，约75％到约81％，约75％到约80％，约76％到约85％，约77％到约85％，约78％到约85％，约79％到约85％，或约80％到约85％。在一个或多个实施例中，在约300nm到约400nm的波长范围内，在0.7mm或1mm的厚度下，玻璃板12和/或14表现出的Tuv-380或Tuv-400为50％或更少(例如，49％或更少，48％或更少，45％或更少，40％或更少，30％或更少，25％或更少，23％或更少，20％或更少，或15％或更少)。
在一个或多个实施例中，可以强化玻璃板12和/或14以包括从表面延伸到压缩深度(DOC)的压缩应力。压缩应力区域由表现出拉伸应力的中心部分进行平衡。在DOC处，应力从正(压缩)应力过渡到负(拉伸)应力。
在一个或多个实施例中，玻璃板12和/或14可通过以下方式而被机械地强化：利用制品的各部分之间的热膨胀系数的不匹配以产生压缩应力区域和表现出拉伸应力的中心区域。在一些实施例中，玻璃制品可以通过以下方式而被热强化：将玻璃加热至低于玻璃化转变点的温度并且然后快速淬火。
在一个或多个实施例中，玻璃板12和/或14可以通过离子交换而被化学强化。在离子交换过程中，玻璃板12和/或14的表面处或附近的离子被具有相同化合价或氧化态的较大离子代替或与其交换。在玻璃板12和/或14包括碱金属铝硅酸盐玻璃的那些实施例中，制品的表面层中的离子和较大的离子是一价碱金属阳离子，诸如Li+、Na+、K+、Rb+和Cs+。或者，表面层中的一价阳离子可以用除碱金属阳离子(诸如，Ag+等)以外的一价阳离子代替。在这种实施例中，交换到玻璃板12和/或14中的一价离子(或阳离子)生成应力。
玻璃板12和/或14可以用于多种不同的应用、装置、用途等。在各种实施例中，玻璃板12和/或14可以形成运载工具的侧灯、挡风玻璃、后窗、车窗、后视镜和天窗。如本文所使用的，运载工具包括汽车、机车车辆、火车头、船、轮船以及飞机、直升机、无人机、航天器等。在其它实施例中，玻璃板12和/或14可以在薄曲面玻璃板可能是有利的多种其它应用中使用。例如，玻璃板12和/或14可以用作建筑玻璃、建筑物玻璃等。
除非另有明确说明，否则意图绝不在于将本文阐述的任何方法解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，在方法权利要求项没有实际列举其步骤要遵循的顺序的情况下，或者在权利要求书或说明书中没有以其它方式具体说明步骤应限于特定的顺序的情况下，意图绝不在于推断出任何特定顺序。另外，如本文所使用的，冠词“一”意在包括一个或不止一个组件或元件，并且不意在解释成表示仅一个。
对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离所公开的实施例的精神或范围的情况下，可以做出各种修改和变型。因为本领域技术人员可能会想到所公开的实施例的结合了各实施例的精神和实质的修改、组合、子组合和变型，所以所公开的实施例应当被解释为包括在所附权利要求以及其等效形式的范围内的所有内容。
本公开的方面(1)涉及一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法，所述方法包括：将玻璃材料板的外部区域放置成与成型框架的支撑表面接触，所述成型框架限定至少部分地由支撑表面包围的开放的中心空腔；通过玻璃材料板与支撑表面之间的接触用成型框架支撑玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域悬挂在成型框架的开放的中心空腔上方；在由成型框架支撑的同时加热玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域在远离成型框架的支撑表面的方向上变形到开放的中心空腔中，其中玻璃材料板的外部区域所经历的加热的方面小于玻璃材料板的中心区域所经历的加热的方面；以及在加热之后冷却玻璃材料板以由玻璃材料板形成曲面玻璃制品。
本公开的方面(2)涉及方面(1)所述的方法，其中加热的所述方面是加热步骤期间的平均温度，并且玻璃材料板的外部区域的加热步骤期间的平均温度小于加热步骤期间玻璃材料板的中心区域的平均温度。
本公开的方面(3)涉及方面2所述的方法，其中玻璃材料板的外部区域的加热步骤期间的平均温度至少比加热阶段期间玻璃材料板的中心区域的平均温度小30℃。
本公开的方面(4)涉及方面(2)或方面(3)所述的方法，其中在加热步骤期间玻璃材料板的外部区域与中心区域之间的不同平均温度是通过以下方式产生的：借助玻璃材料板的外部区域与支撑表面之间的接触从玻璃材料板的外部区域传导热量并且传导到成型框架中。
本公开的方面(5)涉及方面(1)所述的方法，其中加热的所述方面是加热步骤期间的加热速率，并且玻璃材料板的外部区域的加热步骤期间的加热速率小于加热步骤期间玻璃材料板的中心区域的加热速率。
本公开的方面(6)涉及方面(1)所述的方法，其中加热的所述方面是加热步骤期间的最大温度，并且玻璃材料板的外部区域的加热步骤期间的最大温度小于加热步骤期间玻璃材料板的中心区域的最大温度。
本公开的方面(7)涉及方面(1)到方面(6)中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由具有低热扩散率的材料形成。
本公开的方面(8)涉及方面(7)所述的方法，其中所述低热扩散率小于2×10-5m2/s。
本公开的方面(9)涉及方面(7)所述的方法，其中所述低热扩散率小于4×10-6m2/s。
本公开的方面(10)涉及方面(1)到方面(9)中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由包围开放的中心空腔的壁形成，所述壁包括限定支撑表面的上表面，限定开放的中心空腔的内表面，与内表面相对的外表面，以及与支撑表面相对的底表面，其中在所述内表面与所述外表面之间测量的壁的平均宽度大于3mm，并且在支撑表面与底表面之间测量的壁的平均高度大于20mm。
本公开的方面(11)涉及方面(1)到方面(9)中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由壁形成，所述壁具有限定支撑表面的上表面，限定开放的中心空腔的内表面，与内表面相对的外表面，以及与支撑表面相对的底表面，其中所述壁具有锥形形状，以使得在整个支撑表面上测量的平均外部宽度小于在整个底表面上测量的平均外部宽度。
本公开的方面(12)涉及方面(11)所述的方法，其中所述壁由实心的连续金属材料区段形成。
本公开的方面(13)涉及方面(11)所述的方法，其中所述壁由可移除地联接在一起来形成所述壁的多个面板形成。
本公开的方面(14)涉及方面(1)到方面(13)中的任一项所述的方法，其中重力致使加热期间玻璃材料板变形，并且支撑表面是面向上的表面。
本公开的方面(15)涉及方面(1)到方面(14)中的任一项所述的方法，其中所述玻璃板的尺寸被设计来形成汽车窗户。
本公开的方面(16)涉及一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的系统，所述系统包括：支撑环，所述支撑环包括在径向上面向内的内表面，所述内表面限定开放的中心空腔；在径向上面向外的表面；上表面，所述上表面在支撑环的上端处包围开放的中心空腔；以及与所述上表面相对的底表面，其中从支撑环的上表面对玻璃材料板进行支撑，其中玻璃材料板的中心区域悬挂在支撑环的开放的中心空腔上方；以及具有加热室的加热台，支撑环位于加热室内，并且加热台被配置成加热支撑环和玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域在重力作用下向下流挂到开放的中心空腔中；其中所述支撑环被配置成通过在上表面处与玻璃材料板的接触将热量传导离开玻璃材料板，以使得玻璃材料板的与支撑环的上表面接触的部分所经历的加热的方面小于玻璃材料板的中心区域所经历的加热的方面。
本公开的方面(17)涉及方面(16)所述的系统，其中所述支撑环由具有低热扩散率的材料形成。
本公开的方面(18)涉及方面(17)所述的系统，其中所述低热扩散率小于2×10- 5m2/s。
本公开的方面(19)涉及方面(17)所述的系统，其中所述低热扩散率小于4×10- 6m2/s。
本公开的方面(20)涉及方面(16)到方面(19)中的任一项所述的系统，其中在在径向上面向内的表面与在径向上面向外的表面之间测量的支撑环的平均宽度大于3mm，并且在上表面与底表面之间测量的支撑环的平均高度大于20mm。
本公开的方面(21)涉及方面(16)到方面(20)中的任一项所述的系统，其中所述支撑环具有锥形形状，以使得在整个上表面上测量的平均外部宽度小于在整个底表面上测量的平均外部宽度。
本公开的方面(22)涉及方面(16)到方面(21)中的任一项所述的系统，其中所述支撑环由实心的连续金属材料区段形成。
本公开的方面(23)涉及方面(16)到方面(21)中的任一项所述的系统，其中所述支撑环由可移除地联接在一起来限定支撑环的多个面板形成。
本公开的方面(24)涉及一种由本文所公开的方法和/或系统制成、由方面(1)到方面(15)中的任一项所述的方法制成或由方面(16)到方面(23)所述的系统制成的曲面玻璃制品。

Claims (24)

1.一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法，所述方法包括：
将所述玻璃材料板的外部区域放置成与成型框架的支撑表面接触，所述成型框架限定至少部分地由所述支撑表面包围的开放的中心空腔；
通过所述玻璃材料板与所述支撑表面之间的接触用所述成型框架支撑所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的中心区域悬挂在所述成型框架的所述开放的中心空腔上方；
在由所述成型框架支撑的同时加热所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的所述中心区域在远离所述成型框架的所述支撑表面的方向上变形到所述开放的中心空腔中，其中所述玻璃材料板的所述外部区域所经历的加热的方面小于所述玻璃材料板的所述中心区域所经历的加热的方面；以及
在加热之后冷却所述玻璃材料板以由所述玻璃材料板形成所述曲面玻璃制品。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述加热的方面是加热步骤期间的平均温度，并且所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述平均温度小于所述加热阶段期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述平均温度。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述平均温度至少比所述加热步骤期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述平均温度小30℃。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述玻璃材料板的所述外部区域与所述中心区域之间的不同平均温度是由于以下步骤而产生的：借助所述玻璃材料板的所述外部区域与所述支撑表面之间的所述接触从所述玻璃材料板的所述外部区域传导热量并且传导到所述成型框架中。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述加热的方面是所述加热步骤期间的加热速率，并且所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述加热速率小于所述加热步骤期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述加热速率。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述加热的方面是所述加热步骤期间的最大温度，并且所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述最大温度小于所述加热阶段期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述最大温度。
7.如权利要求1到6中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由具有低热扩散率的材料形成。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述低热扩散率小于2×10-5m2/s。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述低热扩散率小于4×10-6m2/s。
10.如权利要求1到9中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由包围所述开放的中心空腔的壁形成，所述壁包括限定所述支撑表面的上表面，限定所述开放的中心空腔的内表面，与所述内表面相对的外表面，以及与所述支撑表面相对的底表面，其中在所述内表面与所述外表面之间测量的所述壁的平均宽度大于3mm，并且在所述支撑表面与所述底表面之间测量的所述壁的平均高度大于20mm。
11.如权利要求1到9中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由壁形成，所述壁具有限定所述支撑表面的上表面，限定所述开放的中心空腔的内表面，与所述内表面相对的外表面，以及与所述支撑表面相对的底表面，其中所述壁具有锥形形状，以使得在整个所述支撑表面上测量的平均外部宽度小于在整个所述底表面上测量的平均外部宽度。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述壁由实心的连续金属材料区段形成。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述壁由可移除地联接在一起来形成所述壁的多个面板形成。
14.如权利要求1到13中的任一项所述的方法，其中重力致使所述玻璃材料板在加热期间变形，并且所述支撑表面是面向上的表面。
15.如权利要求1到14中的任一项所述的方法，其中所述玻璃板的尺寸被设计来形成汽车窗户。
16.一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的系统，所述系统包括：
支撑环，所述支撑环包括在径向上面向内的内表面，所述内表面限定开放的中心空腔；在径向上面向外的表面；上表面，所述上表面在所述支撑环的上端处包围所述开放的中心空腔；以及与所述上表面相对的底表面，其中从所述支撑环的所述上表面对所述玻璃材料板进行支撑，其中所述玻璃材料板的中心区域悬挂在所述支撑环的所述开放的中心空腔上方；以及
具有加热室的加热台，所述支撑环位于所述加热室内，并且所述加热台被配置成加热所述支撑环和所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的中心区域在重力作用下向下流挂到所述开放的中心空腔中；
其中所述支撑环被配置成通过在所述上表面处与所述玻璃材料板的接触将热量传导离开所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的与所述支撑环的所述上表面接触的部分所经历的加热的方面小于所述玻璃材料板的所述中心区域所经历的加热的方面。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述支撑环由具有低热扩散率的材料形成。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述低热扩散率小于2×10-5m2/s。
19.如权利要求17所述的系统，其中所述低热扩散率小于4×10-6m2/s。
20.如权利要求16到19中的任一项所述的系统，其中在所述在径向上面向内的表面与所述在径向上面向外的表面之间测量的所述支撑环的平均宽度大于3mm，并且在所述上表面与所述底表面之间测量的所述支撑环的平均高度大于20mm。
21.如权利要求16到20中的任一项所述的系统，其中所述支撑环具有锥形形状，以使得在整个所述上表面上测量的平均外部宽度小于在整个所述底表面上测量的平均外部宽度。
22.如权利要求16到21中的任一项所述的系统，其中所述支撑环由实心的连续金属材料区段形成。
23.如权利要求16到21中的任一项所述的系统，其中所述支撑环由可移除地联接在一起来限定所述支撑环的多个面板形成。
24.一种由本文所公开的方法和/或系统制成、由如权利要求1到15中的任一项所述的方法制成或由如权利要求16到23所述的系统制成的曲面玻璃制品。
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