CN111601781A - 具有提高的边缘质量的玻璃片及其生产方法 - Google Patents

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CN111601781A CN201880085220.5A CN201880085220A CN111601781A CN 111601781 A CN111601781 A CN 111601781A CN 201880085220 A CN201880085220 A CN 201880085220A CN 111601781 A CN111601781 A CN 111601781A
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裴家仁
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Abstract

一种制造和处理玻璃制品的方法，其中对所述制品的所述处理包括朝向所述制品的边缘表面导引等离子体流，如包括大气压力等离子体射流的等离子体流。这种处理可降低在所述制品的边缘表面上的颗粒密度。这种处理也可提高所述制品的边缘强度。

Description

具有提高的边缘质量的玻璃片及其生产方法
本申请根据35 U.S.C.§119要求2017年12月11日申请的美国临时申请案序号第62/597138号的优先权的权益，该申请的内容是本申请的基础，并且且该申请的内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开总体涉及具有提高的边缘质量的玻璃片及其生产方法，并且更具体地涉及具有较少粘附颗粒和较大边缘强度的玻璃片及其生产方法。
背景技术
在玻璃制品的生产中，如用于显示器应用(包括电视机和如电话和平板电脑的手持装置)的玻璃片，通常存在可能涉及玻璃颗粒产生的多个处理步骤，如当将玻璃片从玻璃带分离时，以及当玻璃片经受修整工艺(finishing process)(如边缘研磨和抛光)时。鉴于有更高分辨率显示器的趋势，期望使这些制品上存在的颗粒数量最小化。鉴于还有更薄显示器的趋势，也期望生产具有足够机械抗破坏性的薄玻璃制品，如玻璃片。
发明内容
本文公开的实施方式包括用于制造玻璃制品的方法。所述方法包括形成所述玻璃制品，其中所述玻璃制品包括第一主表面、第二主表面和边缘表面，所述第二主表面平行于所述第一主表面，所述边缘表面在所述第一主表面与所述第二主表面之间在与所述第一主表面和所述第二主表面垂直的方向上延伸。所述方法也包括朝向边缘表面导引等离子体流，其中朝向所述边缘表面导引所述等离子体流将在所述边缘表面上的颗粒密度降低到小于每0.1平方毫米约40个。
本文公开的实施方式也包括用于处理玻璃制品的方法，所述玻璃制品包括第一主表面、第二主表面和边缘表面，所述第二主表面平行于所述第一主表面，所述边缘表面在所述第一主表面与所述第二主表面之间在与所述第一主表面和所述第二主表面垂直的方向上延伸。所述方法包括朝向边缘表面导引等离子体流，其中朝向所述边缘表面导引所述等离子体流将在所述边缘表面上的颗粒密度降低到小于每0.1平方毫米约40个。
本文公开的实施方式也包括玻璃制品，所述玻璃制品包括第一主表面、第二主表面和边缘表面，所述第二主表面平行于所述第一主表面，所述边缘表面在所述第一主表面与所述第二主表面之间在与所述第一主表面和所述第二主表面垂直的方向上延伸，其中在所述边缘表面上的颗粒密度小于每0.1平方毫米约40个。
本文公开的实施方式的附加特征和优点将于以下详细描述中记载，并且部分地对于本领域的技术人员而言从所述实施方式将显而易见，或通过实践本文所述的公开的实施方式(包括以下详细描述、权利要求以及附图)而认知。
应了解，前述一般性描述和以下详细描述两者呈现旨在提供用以了解申请的实施方式的本质和特性的概要或架构的实施方式。本文包括附图以提供进一步了解，并且附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。图式绘示本公开的各种实施方式，并且图式与说明起用以解释本公开的原理和操作。
附图说明
图1为示例熔融下拉玻璃制作设备和工艺的示意图；
图2为示例玻璃片分离工艺的阶段的示意侧视图；
图3为示例玻璃片分离工艺的另一个阶段的示意侧视图；
图4为示例玻璃片分离工艺的又一个阶段的示意侧视图；
图5为示例玻璃片分离工艺的再一个阶段的示意侧视图；
图6为玻璃片的透视图；
图7为玻璃片的边缘表面的斜切工艺的至少一部分的透视图；
图8为利用等离子体射流的边缘处理工艺的至少一部分的透视图；
图9A和图9B为在等离子体射流处理之前和之后的玻璃片的边缘表面的扫描电子显微镜(SEM)影像，其中在等离子体射流处理之前没有实施边缘斜切步骤；
图10A和图10B为在等离子体射流处理之前和之后的玻璃片的边缘表面的SEM影像，其中在等离子体射流处理之前实施边缘斜切步骤；
图11为玻璃片的边缘区域的示意侧剖视图，其中边缘区域由刻划(score)和断裂(break)工艺产生，并且边缘区域的形貌特征为了说明目的而夸示；以及
图12为图11中绘示的边缘区域的一部分的示意透视图。
具体实施方式
现将详细参照本公开的目前较佳实施方式，这些实施方式的示例绘示于附图中。在图式各处将尽可能使用相同的附图标记来指称相同或相似的部件。然而，本公开可以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。
在本文中可将范围表示为从“约”一个特定值，和/或至“约”另一个特定值。当表示上述范围时，另一个实施方式包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当将数值表示为近似值时，例如通过使用先行词“约”，将理解该特定值形成另一个实施方式。将进一步理解，每个范围的端点关于另一个端点都为有意义的并且独立于该另一个端点。
本文使用的方向性用语，例如，上、下、右、左、前、后、顶部、底部，仅为参照所绘制的图式而作出，而不旨在暗示绝对定向。
除非另外明确说明，否则本文阐述的任何方法决不旨在解释为要求以特定顺序实施该方法的步骤，也无要求以任何设备、特定的定向来实施。因此，当方法权利要求实际上并未叙述该方法的步骤所要遵循的顺序时，或当任何设备权利要求实际上并未叙述对单独部件的顺序或定向时，或当在权利要求或说明中并未另外特定说明步骤将限于特定的顺序时，或当并未叙述对设备的部件的特定顺序或定向时，决不旨在在任何态样中推断顺序或定向。这适用于用于解释的任何可能的非表达基础，包括：关于步骤的安排、操作流程、部件的顺序或部件的定向的逻辑事项；自语法组织或标点符号得到的简单含义；以及说明书中描述的实施方式的数量或类型。
如本文使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个(a)”、一种(an)”和“所述(the)”包括复数指称。因此，例如，除非上下文另有明确指示，否则对“”部件的参照包括具有两个或多于两个上述部件的方面。
如本文使用的，用语“等离子体”指包括正离子和自由电子的游离气体(ionizedgas)。
如本文使用的，用语“大气压力等离子体射流”指从孔径放电的等离子体流，其中等离子体压力大约匹配周围大气的压力，包括其中等离子体压力在101.325千帕(标准大气压力)的90％与110％之间的条件。
如本文使用的，用语“颗粒”指可能存在于表面上的任何类型的颗粒，如玻璃颗粒和灰尘颗粒。
如本文使用的，用语“由四点弯曲测试(four point bend test)测量的边缘强度”指使用JIS R1601中规定的玻璃挠性夹具四点测试预计10％的样品会失效的情况下的边缘强度。
图1是示例性玻璃制造设备10。在一些示例中，玻璃制造设备10可包括玻璃熔炉12，玻璃熔炉12可包括熔化容器14。除了熔化容器14的外，玻璃熔炉12可任选地包括一个或多个另外的部件，如加热组件(例如燃烧器或电极)，其加热原料并且将原料转化成熔融玻璃。在进一步示例中，玻璃熔炉12可包括热管理装置(例如，绝缘部件)，其减少从熔化容器附近损失的热。在更进一步示例中，玻璃熔炉12可包括电子装置和/或机电装置，其促使将原料熔化成玻璃熔体。更进一步，玻璃熔炉12可包括支撑结构(例如，支撑底盘、支撑构件等)或其他部件。
玻璃熔化容器14通常由耐火材料构成，如耐火陶瓷材料，例如，包括氧化铝或氧化锆的耐火陶瓷材料。在一些示例中，玻璃熔化容器14可由耐火陶瓷砖构成。以下将更详细地描述玻璃熔化容器14的具体实施方式。
在一些示例中，玻璃熔炉可并入作为玻璃制造设备的部件以制造玻璃基板，例如，连续长度的玻璃带。在一些示例中，本公开的玻璃熔炉可并入作为玻璃制造设备的部件，该玻璃制造设备包括槽拉(slot draw)设备、浮浴(float bath)设备、下拉(down-draw)设备(如熔合工艺)、上拉(up-draw)设备、压辊(press-rolling)设备、管拉(tube drawing)设备或将受益于本文公开的方面的任何其他玻璃制造设备。作为示例，图1示意性地绘示玻璃熔炉12作为熔融下拉玻璃制造设备10的部件，用于熔融拉制玻璃带以用于后续处理成单独玻璃片。
玻璃制造设备10(例如，熔融下拉设备10)可任选地包括上游玻璃制造设备16，上游玻璃制造设备16位于相对于玻璃熔化容器14的上游。在某些示例中，上游玻璃制造设备16的一部分或全部可并入作为玻璃熔炉12的一部分。
如绘示的示例所示，上游玻璃制造设备16可包括储存仓(storage bin)18、原料输送装置20和连接到该原料输送装置的马达22。储存仓18可经配置成储存定量的原料24，定量的原料24可进料至玻璃熔炉12的熔化容器14中，如箭头26所示。原料24通常包括或更多种玻璃成型金属氧化物和或更多种改质剂。在一些示例中，原料输送装置20可由马达22提供动力，使得原料输送装置20将预定量的原料24从储存仓18输送至熔化容器14。在进一步示例中，马达22可为原料输送装置20提供动力以基于在熔化容器14的下游感测到的熔融玻璃的水平(level)于受控速率下引入原料24。此后，可加热熔化容器14内的原料24以形成熔融玻璃28。
玻璃制造设备10还可任选地包括相对于玻璃熔炉12位于下游的下游玻璃制造设备30。在一些示例中，下游玻璃制造设备30的一部分可并入作为玻璃熔炉12的部分。在某些情况下，以下讨论的第一连接导管32或下游玻璃制造设备30的其他部分可并入作为玻璃熔炉12的部分。下游玻璃制造设备的组件(包括第一连接导管32)可由贵金属形成。适合的贵金属包括铂族金属，其选自由铂、铱、铑、锇、钌和钯组成的组中的金属或其合金。例如，玻璃制造设备的下游部件可由铂-铑合金形成，其包括从约70％至约90％重量的铂与从约10％至约30％重量的铑。然而，其他适合的金属可包括钼、钯、铼、钽、钛、钨及其合金。
下游玻璃制造设备30可包括第一调节(即，处理)容器，如澄清容器34，其位于熔化容器14的下游并且通过上述第一连接导管32耦接至熔化容器14。在一些示例中，熔融玻璃28可通过第一连接导管32从熔化容器14由重力供给至澄清容器34。例如，重力可导致熔融玻璃28经由第一连接导管32的内部路径从熔化容器14流至澄清容器34。然而，应理解，其他调节容器可位于熔化容器14的下游，例如在熔化容器14与澄清容器34之间。在一些实施方式中，可在熔化容器与澄清容器之间采用调节容器，其中将来自初级熔化容器的熔融玻璃进一步加热以继续熔化工艺，或在进入澄清容器之前冷却至低于熔化容器中熔融玻璃的温度的温度。
可通过各种技术从澄清容器34内的熔融玻璃28移除气泡。例如，原料24可包括多价化合物(即，澄清剂(fining agent))，如氧化锡，当加热时，其经历化学还原反应并且释放氧。其他适合的澄清剂包括但不限于砷、锑、铁和铈。将澄清容器34加热到高于熔化容器温度的温度，从而加热熔融玻璃和澄清剂。由一个或多个澄清剂的温度诱导的化学还原产生的氧气泡上升经过澄清容器内的熔融玻璃，其中在熔化炉中产生的熔融玻璃中的气体可扩散或聚结进入由澄清剂产生的氧气泡中。然后，增大的气泡可上升至澄清容器中熔融玻璃的自由表面，然后从澄清容器排出。氧气泡可进一步引起澄清容器中熔融玻璃的机械混合。
下游玻璃制造设备30可进一步包括另一个调节容器，如用于混合熔融玻璃的混合容器36。混合容器36可位于澄清容器34的下游。混合容器36可用于提供均质的玻璃熔体组成物，从而减少原本可能存在于离开澄清容器的经澄清的熔融玻璃内的化学或热不均质性的波筋(cord)。如图所示，澄清容器34可通过第二连接导管38耦接至混合容器36。在一些示例中，熔融玻璃28可通过第二连接导管38从澄清容器34重力进料至混合容器36。例如，重力可导致熔融玻璃28经由第二连接导管38的内部通道从澄清容器34流至混合容器36。应注意，尽管混合容器36图示为在澄清容器34的下游，但混合容器36可位于澄清容器34的上游。在一些实施方式中，下游玻璃制造设备30可包括多个混合容器，例如在澄清容器34的上游的混合容器和在澄清容器34的下游的混合容器。这些多个混合容器可具有相同的设计，或他们可具有不同的设计。
下游玻璃制造设备30可进一步包括另一个调节容器，如可位于混合容器36的下游的输送容器40。输送容器40可调节待供给至下游成型装置的熔融玻璃28。例如，输送容器40可作为累加器(accumulator)和/或流量控制器，以调整和/或提供致的熔融玻璃28的流动通过出口导管44流至成型体(forming body)42。如图所示，混合容器36可通过第三连接导管46耦接至输送容器40。在一些示例中，熔融玻璃28可通过第三连接导管46从混合容器36重力供给至输送容器40。例如，重力可驱动熔融玻璃28经由第三连接导管46的内部路径从混合容器36至输送容器40。
下游玻璃制造设备30可进一步包括成型设备48，成型设备48包括上述成型体42和入口导管50。出口导管44可定位成将熔融玻璃28从输送容器40输送至成型装置48的入口导管50。例如在示例中，出口导管44可嵌套在入口导管50的内表面内并且与该内表面间隔开，从而提供位于出口导管44的外表面与入口导管50的内表面之间的熔融玻璃的自由表面。在熔融下拉玻璃制作设备中的成型体42可包括位于成型体的上表面中的槽52和沿着成型体的底部边缘56在拉制方向上会聚的会聚成型表面54。经由输送容器40、出口导管44和入口导管50输送至成型体槽的熔融玻璃溢出槽的侧壁并且沿着会聚成型表面54下降而作为单独的熔融玻璃流。单独的熔融玻璃流在底部边缘56下方且沿着底部边缘56连接以产生单一玻璃带58，通过向玻璃带施加张力(如通过重力、边缘辊72和拉引辊82)从底部边缘56沿拉制或流动方向60拉制该单一玻璃带58，以当玻璃冷却并且玻璃的粘度增加时控制玻璃带的尺寸。因此，玻璃带58经过粘性-弹性过渡变化(visco-elastic transition)并且获得给予玻璃带58稳定的尺寸特性的机械性质。在一些实施方式中，玻璃带58可通过玻璃分离设备100在玻璃带的弹性区域中分离成单独玻璃片62。然后，机器人64可使用夹持工具65将单独玻璃片62传送至输送系统，在那里，可进一步处理单独玻璃片。
图2图示示例玻璃片分离工艺的阶段的示意侧视图。如图2所示，玻璃分离设备100包括刻划机构102和突缘(nosing)104，其中刻划机构102和突缘104位于玻璃带58的相对侧上。在图2所示的阶段中，刻划机构102在宽度方向上移动跨玻璃带58，并且跨玻璃带58施加宽度刻划线。另外，在图2所示的阶段中，夹持工具65尚未啮合玻璃带58，尽管刻划同时啮合在本领域中也为已知的并且经常实践。
尽管图2所示的刻划机构102为机械刻划机构，如包括刻划轮的机构，但应理解，本文的实施方式包括其他类型的刻划机构，例如雷射刻划机构。当刻划机构102包括刻划轮时，刻划轮可安装在滚珠轴承枢轴上，该滚珠轴承枢轴固定至轴上，该轴又安装在线性致动器(气缸)上，该线性致动器将该刻划轮移向玻璃带58，使得该刻划轮可跨带的一侧拉制并且刻划该侧。
突缘104可包括弹性材料，如硅橡胶。在某些示例性实施方式中，突缘104可为具有玻璃带58的弓形形状的适应性突缘，例如，如在美国专利第8,051,681号中公开的，将该申请的全文公开内容以引用方式并入本文。突缘104也可与真空源(未示出)流体连通以增强玻璃带58与突缘之间的接合，例如，如美国专利第8,245,539号中公开的，将该申请的全文公开内容以引用方式并入本文。
图3图示示例玻璃片分离工艺的另一个阶段的示意侧视图，其中刻划机构102已解除啮合玻璃带58，并且包括夹持组件66的夹持工具65由机器人64致动以啮合玻璃带58。夹持组件66可例如包括弹性材料，如硅橡胶，并且在某些示例性实施方式中，可包括杯形弹性材料，其可与真空源(未示出)流体连通以增强玻璃带58与夹持组件66之间的啮合(与真空源流体连通的包括杯形材料的夹持组件在下文中称为真空杯)。
如图3所示，尽管包括夹持组件66的夹持工具64在玻璃带58上施加拉力，但拉力不足以使玻璃带58实质上弯曲而远离拉制或流动方向60。然而，图4图示示例玻璃片分离工艺的一个又一个阶段的示意侧视图，其中夹持工具65已由机器人64进一步致动，从而施加足以开始使玻璃带58的在突缘104下方延伸的部分弯曲而远离拉制或流动方向60的拉力。然而，如图4所示，拉力还不足以使玻璃带58的在突缘104下方延伸的部分从玻璃带58的其余部分实质上分离。
图5图示示例玻璃片分离工艺的一个再一个阶段的示意侧视图，其中夹持工具65已由机器人65进一步致动，从而施加足以使玻璃带58的在突缘104下方延伸的部分(即，玻璃片)从玻璃带58的其余部分分离的拉力。然后可将玻璃片传送至例如输送系统用于进一步处理。
图6图示玻璃片62的透视图，玻璃片62具有第一主表面162、第二主表面164和边缘表面166，第二主表面164在与第一主表面大致平行的方向上延伸(在玻璃片62的与第一主表面相对的侧上)，边缘表面166在第一主表面与第二主表面之间延伸并且在与第一主表面16和第二主表面164大致垂直的方向上延伸。
图7图示玻璃片62的边缘表面166的斜切工艺的至少一部分的透视图。如图7所示，斜切工艺包括将研磨轮200施加至边缘表面166，其中研磨轮200于箭头300所示的方向上相对于边缘表面166移动。斜切工艺可进一步包括将至少一个研磨轮(未示出)施加至边缘表面166。上述斜切工艺可能导致在边缘表面166上存在众多玻璃颗粒以及表面和表面下损伤(即，不规则的形貌)。
玻璃片62的下游处理可涉及在边缘表面166上施加机械或化学处理，由于存在不规则的边缘表面形貌，此举可能造成额外的颗粒产生。上述颗粒可迁移至玻璃片62的至少一个表面。因此，本文公开的实施方式包括移除不规则边缘表面形貌的实施方式，同时移除和/或减少存在于边缘表面166上的颗粒(即，“边缘颗粒”)以及移除可能在移除不规则边缘表面形貌时形成的反应副产物。
图8图示利用等离子体射流402的玻璃片62的边缘表面166的处理工艺的至少一部分的透视图。如图8所示，处理工艺包括经由等离子体射流402将等离子体流导向边缘表面166，其中等离子体喷头400于箭头500所示的方向上相对于边缘表面166移动。在某些示例性实施方式中，等离子体射流402包括大气压力等离子体射流。
等离子体射流402可在各种处理参数下导向边缘表面166。在某些示例性实施方式中，等离子体射流402可在至少约300瓦的功率下产生，如至少约500瓦的功率，包括从约300瓦至约800瓦的功率，并且进一步包括从约500瓦至约800瓦的功率。
在某些示例性实施方式中，等离子体射流402经由直流高压放电产生，该直流高压放电产生脉冲电弧，如至少约5kV的电压放电，如从约5kV至约15kV。在某些示例性实施方式中，等离子体射流402在至少约10kHz的频率下产生，如从约10kHz至约100kHz。在某些示例性实施方式中，等离子体射流可具有从约5毫米至约40毫米的光束长度和从约0.5毫米至约15毫米的最宽光束宽度。
在某些示例性实施方式中，等离子体喷头400的最靠近边缘表面166的部分之间的距离(本文称为“间隙距离”)至少约为1毫米，如至少约为2毫米，并且进一步如至少约为4毫米，更进一步如至少约为5毫米，如从约1毫米至约10毫米，包括从约5毫米至约10毫米。
在某些示例性实施方式中，等离子体喷头400与边缘表面166之间的相对移动速率(本文称为“扫描速率”)可在每秒约1毫米至每秒约50毫米的范围内，如从每秒约5毫米至每秒约25毫米，并且进一步如从每秒约10毫米至每秒约20毫米。
在某些示例性实施方式中，等离子体喷头400相对于边缘表面166的整个长度移动的次数(本文称为“扫描次数(scan pass)”)可为至少1次，如至少2次，并且进一步如至少3次，并且更进一步如至少4次，包括1次至10次，并且进一步包括从2次至6次。
在某些示例性实施方式中，等离子体包括选自由氮、氩、氧、氢和氦组成的组的至少一种组分，其被激发并且至少部分地转变成等离子体状态。在某些示例性实施方式中，等离子体包括选自由氮、氩和氢组成的组的至少一种组分，如选自由氮、氩和氢组成的组的至少两种组分，并且进一步如其中等离子体包括氮、氩和氢的各者的实施方式。当等离子体包括氮、氩和氢中的至少一者时，氮含量可例如在从约50mol％至约100mol％的范围内，如从约60mol％至约90mol％，氩含量可例如在从约0mol％至约20mol％的范围内，如从约5mol％至约15mol％，氢含量可例如在从约0mol％至约10mol％的范围内，如从约1mol％至约5mol％。
在某些示例性实施方式中，处理工艺包括经由等离子体射流402将等离子体流导向边缘表面166，可造成边缘表面166上的颗粒密度显著减少，如颗粒密度降低到少1个数量级，并且进一步如颗粒密度降低到少2个数量级，和又进一步如颗粒密度降低到少3个数量级。例如，根据本文公开的实施方式，将等离子体流导向边缘表面166可将边缘表面166上的颗粒密度降低到小于每0.1平方毫米约40个，如小于每0.1平方毫米约30个，并且进一步如小于每0.1平方毫米约20个，并且又进一步如小于每0.1平方毫米约10个，包括每0.1平方毫米从约0至约40个颗粒，并且进一步包括每0.1平方毫米从约1至约30个颗粒，并且又进一步每0.1平方毫米从约2至约20个颗粒。
在某些示例性实施方式中，处理工艺包括经由等离子体射流402将等离子体流导向边缘表面166，可造成如由四点弯曲测试测量的将等离子体流导向边缘表面之后的至少约130MPa的边缘强度，如至少约150MPa，并且进一步如至少约200MPa。例如，在某些实施方式中，第一主表面与第二主表面之间的边缘的延伸方向的距离(即，玻璃片62的厚度)小于或等于约0.5毫米，并且处理工艺包括经由等离子体射流402将等离子体流导向边缘表面166，可造成如由四点弯曲测试测量的将等离子体流导向边缘表面之后的至少约130MPa的边缘强度，如至少约150MPa，并且进一步如至少约200MPa。
本文公开的实施方式包括其中在边缘斜切工艺(如图7所示的示例性边缘斜切工艺)之后或取代边缘斜切工艺施加等离子体射流402朝向边缘表面166的实施方式。例如，在某些示例性实施方式中，可在例如如图5所示的玻璃片62从玻璃带58的分离之后立即施加等离子体射流402朝向玻璃片62的边缘表面166。或者，在施加等离子体射流402朝向玻璃片62的边缘表面166之前，后续处理步骤(如图7所示的示例性边缘斜切工艺)可施加至玻璃片62。
图9A和图9B图示在等离子体射流处理之前和之后的玻璃片的边缘表面的扫描电子显微镜(SEM)影像，其中在等离子体射流处理之前没有实施边缘斜切步骤(如图7所示的示例性边缘斜切工艺)。特定而言，如图9A和图9B所示的边缘表面是使用类似于图2～图5中举例说明的刻划和断裂工艺将玻璃片从玻璃带分离的结果而产生。然后，根据本文公开的实施方式，利用大气压力等离子体射流处理边缘表面。从比较图9A与图9B可看出，经处理的边缘展现出实质上更光滑的表面形貌。
图10A和图10B图示在等离子体射流处理之前和之后的玻璃片的边缘表面的SEM影像，其中在等离子体射流处理之前实施边缘斜切步骤(如图7所示的示例性边缘斜切工艺)。特定而言，在边缘斜切工艺之后，根据本文公开的实施方式利用大气压力等离子体射流处理边缘表面。从比较图10A与图10B可看出，经处理的边缘展现出实质上更光滑的表面形貌。
图11图标玻璃片的边缘区域的示意侧剖视图，其中边缘区域由刻划和断裂工艺产生，并且边缘区域的形貌特征为了说明目的而作夸示。特定而言，玻璃片62的边缘表面166是通过类似于图2～图5中举例说明的工艺的刻划和断裂工艺产生，图2～图5中的工艺包括施加刻划机构至玻璃带以便跨玻璃带在宽度方向上施加刻划线(例如，如图2所示)并且赋予足以将玻璃片62从被刻划的玻璃带分离的拉力(例如，如图3～图5所示)。
如图11所示，边缘表面166偏脱机L0，线L0在垂直于玻璃片62的第一主表面162和第二主表面164的方向上延伸。特定而言，在将等离子体流导向边缘表面166之前，边缘表面166包括在第一主表面162与刻划线的深度之间延伸的刻划区域RS以及在刻划线的深度与第二主表面164之间延伸的非刻划区域RN。
更特别地，非刻划区域RN包括第一表面区域N1和第二表面区域N2，第一表面区域N1具有平行于第一切线T1的平均斜率，第二表面区域N2具有平行于第二切线T2的平均斜率。如图11所示，T1>T2，并且第一表面区域N1在刻划线的深度与T1和T2的交叉点之间延伸，第二表面区域N2在T1和T2的交叉点与非刻划区域RN的最高点HMAX之间延伸(非刻划区域的最高点HMAX为边缘表面166与L0之间的直线距离为最大的点)。
本文公开的实施方式包括其中刻划线的深度在玻璃带的厚度方向上(即，例如图2所示的宽度刻划线)为在玻璃带的厚度的从约7％至约10％的范围内的实施方式，此进而造成包括刻划区域RS的边缘表面166，如图11所示的刻划区域，该刻划区域延伸了玻璃片62的厚度的从约7％至约10％(即，刻划区域RS延伸了在第一主表面162与第二主表面164之间的边缘的延伸方向的距离的从约7％至约10％，非刻划区域RN延伸了在第一主表面162与第二主表面164之间的边缘的延伸方向的距离的从约90％至约93％)。
申请人已发现，当控制刻划使得刻划线的深度在玻璃带的厚度的从约7％至约10％的范围内时，可在刻划和断裂工艺之后实现形貌，其中在第一表面区域N1的最高点与最低点之间的最大高度差HA小于或等于2微米，如从0.2微米至2微米，并且第二表面区域N2的最高点与最低点之间的最大高度差HB小于或等于10微米，如从1微米至10微米。如图11所示，指定区域的最高点为边缘表面166与L0之间的直线距离在该区域内最大的点，并且指定区域的最低点为边缘表面166与L0之间的直线距离在该区域内最小的点，HA表示N1的最高点与最低点之间的直线差异，HB表示N2的最高点与最低点之间的直线差异。
申请人已进一步发现，当实现上述形貌时(即，其中HA小于或等于2微米且HB小于或等于10微米)，可实现在利用等离子体处理边缘表面166之后改善边缘质量，特别是在改善边缘强度方面，此进而造成生产的玻璃制品具有较低失效机率。
通过控制刻划参数使得不仅实现上述形貌而且刻划区域RS的算术平均表面粗糙度Ra还小于或等于0.35微米和最大峰值Ry还小于或等于4.5微米，可实现边缘质量的额外改善。图12图示图11中绘示的玻璃制品62的边缘区域的一部分的示意透视图，具体示出边缘表面166的刻划区域RS和第一表面区域N1。刻划区域RS的算术平均表面粗糙度Ra和最大峰值Ry可如JIS B 0031(1994)中所规定的来决定。
可控制的刻划参数不仅包括如上所述的刻划线深度，还包括该深度在宽度方向上的致性、刻划轮的选择以及刻划力的选择。控制上述参数可减轻在刻划期间横向裂缝的产生，并且可从刻划线产生具有更均匀的中等深度的裂缝延伸。在某些示例性实施方式中，刻划力可在从约3牛顿至约15牛顿的范围内，如从约5牛顿至约10牛顿。可使用的刻划轮的非限制性示例包括可从MDI Advanced Processing GmbH获得的
Figure BDA0002567659260000132
轮和
Figure BDA0002567659260000133
轮。
在某些示例性实施方式中，在将等离子体流导向边缘表面166之前，可例如通过电阻加热器或感应加热器将边缘表面166加热到至少约100℃的温度，如至少约200℃，并且进一步如至少约300℃，并且又进一步如至少约400℃，并且再又进一步如至少约500℃，包括在从约100℃至约600℃的范围内的温度。示例性实施方式还包括其中在将等离子体流导向边缘表面166之后将边缘表面166的温度维持在上述范围内段时间的实施方式。上述热处理可能潜在地减少边缘拉伸应力。
实例
参照以下非限制性实施例进一步说明本文的实施方式：
实施例1
如表1所阐述，通过大气压力等离子体射流使具有约0.5毫米的厚度和约5毫米乘以约15毫米的第一和第二主表面尺寸的Eagle
Figure BDA0002567659260000134
玻璃片的样品经受边缘处理。表中报告的“前-应力”值与在通过大气等离子体射流处理之前样品中存在的边缘应力有关，而报告的“后-应力”值与通过大气等离子体射流处理之后样品中存在的边缘应力有关。“前-应力”值与“后-应力”值两者都由光学双折射方法来决定。如表1中所报告的，通过将粘合剂表面(例如，带)施加至样品的边缘表面，然后在SEM下检查粘合剂表面(例如，带)以计算观察到的颗粒的数目来决定边缘表面制品密度。
Figure BDA0002567659260000131
从表1可见，大气等离子体射流处理降低了样品中的应力水平。此外，表1中报告的边缘表面颗粒密度表示与通过类似制造方法生产的未处理样品相比，颗粒密度减少大约至三个数量级。表1中报告的样品大致上也预期比通过类似制造方法生产的未处理样品的边缘强度具有至少大了30MPa的边缘强度，如至少大了50MPa，并且进一步如大了至少100MPa。上述增加的边缘强度减少在例如包括玻璃的电子装置的组装或使用期间玻璃断裂的机率。
尽管已参照熔融下拉工艺描述了以上实施方式，但应理解，上述实施方式也可应用于其他玻璃成型工艺，如浮式工艺、槽拉工艺、上拉工艺、管拉工艺和压辊工艺。
对于本领域的技术人员而言将为显而易见的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施方式作各种修改和变异。因此，预期本公开涵盖上述修改和变异，只要上述修改和变异在所附权利要求及其等效物的范围内。

Claims (21)

1.一种用于制造玻璃制品的方法，所述方法包括：
形成所述玻璃制品，其中所述玻璃制品包括第一主表面、第二主表面和边缘表面，所述第二主表面平行于所述第一主表面，所述边缘表面在所述第一主表面与所述第二主表面之间在与所述第一主表面和所述第二主表面垂直的方向上延伸；以及
朝向所述边缘表面导引等离子体流，其中朝向所述边缘表面导引所述等离子体流将在所述边缘表面上的颗粒密度降低到小于每0.1平方毫米约40个。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述等离子体流包括大气压力等离子体射流。
3.如权利要求1所述的方法，其中在所述第一主表面与所述第二主表面之间的边缘的延伸方向的距离小于或等于约0.5毫米，并且在朝向所述边缘表面导引等离子体流之后的如通过四点弯曲测试测量的所述玻璃制品的边缘强度为至少约130MPa。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述等离子体在至少约300瓦的功率下产生。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述等离子体包括选自由氮、氩、氧、氢和氦组成的组中的至少一种组分。
6.如权利要求1所述的方法，其中在朝向所述边缘表面导引所述等离子体流之前将所述边缘表面加热到至少约100℃的温度。
7.如权利要求1所述的方法，其中形成所述玻璃制品的步骤包括通过以下步骤从玻璃带分离玻璃片：
将刻划机构应用于所述玻璃带，以便跨所述玻璃带在宽度方向上施加刻划线；以及
施加足以将所述玻璃片从所述刻划的玻璃带分离的拉力；
其中所述刻划线的在所述玻璃带的厚度方向上的深度在所述玻璃带的厚度的从约7％至约10％的范围内。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在朝向所述边缘表面导引等离子体流之前，所述边缘表面包括刻划区域RS和非刻划区域RN，所述刻划区域RS在所述第一主表面与所述刻划线的所述深度之间延伸，所述非刻划区域RN在所述刻划线的所述深度与所述第二主表面之间延伸。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述非刻划区域RN包括第一表面区域N1和第二表面区域N2，所述第一表面区域N1具有平行于第一切线T1的平均斜率，所述第二表面区域N2具有平行于第二切线T2的平均斜率，其中T1>T2，并且所述第一表面区域N1在所述刻划线的所述深度与T1和T2的交叉点之间延伸，所述第二表面区域N2在T1和T2的所述交叉点与所述非刻划区域RN的最高点HMAX之间延伸。
10.如权利要求9所述的方法，其中在所述第一表面区域N1的最高点与最低点之间的最大高度差HA小于或等于2微米，所述第二表面区域N2的最高点与最低点之间的最大高度差HB小于或等于10微米。
11.如权利要求7所述的方法，其中所述刻划区域RS具有小于或等于0.35微米的算术平均表面粗糙度Ra和小于或等于4.5微米的最大峰值Ry。
12.一种用于处理玻璃制品的方法，所述玻璃制品包括：
第一主表面、第二主表面和边缘表面，所述第二主表面平行于所述第一主表面，所述边缘表面在所述第一主表面与所述第二主表面之间在与所述第一主表面和所述第二主表面垂直的方向上延伸；
其中所述方法包括：朝向所述边缘表面导引等离子体流，其中朝向所述边缘表面导引所述等离子体流将在所述边缘表面上的颗粒密度降低到小于每0.1平方毫米约40个。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述等离子体流包括大气压力等离子体射流。
14.如权利要求12所述的方法，其中在所述第一主表面与所述第二主表面之间的边缘的延伸方向的距离小于或等于约0.5毫米，并且在朝向所述边缘表面导引等离子体流之后的如通过四点弯曲测试测量的所述玻璃制品的边缘强度为至少约130MPa。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述等离子体在至少约300瓦的功率下产生。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述等离子体包括选自由氮、氩、氧、氢和氦组成的组中的至少一种组分。
17.如权利要求12所述的方法，其中在朝向所述边缘表面导引所述等离子体流之前将所述边缘表面加热到至少约100℃的温度。
18.一种玻璃制品，包括第一主表面、第二主表面和边缘表面，所述第二主表面平行于所述第一主表面，所述边缘表面在所述第一主表面与所述第二主表面之间在与所述第一主表面和所述第二主表面垂直的方向上延伸，其中在所述边缘表面上的颗粒密度小于每0.1平方毫米约40个。
19.如权利要求18所述的玻璃制品，其中所述第一主表面与所述第二主表面之间的边缘的延伸方向的距离小于或等于约0.5毫米，并且如通过四点弯曲测试测量的所述玻璃制品的边缘强度为至少约130MPa。
20.如权利要求18所述的玻璃制品，其中等离子体流已被朝向所述边缘表面导引。
21.一种包括如权利要求18所述的玻璃制品的电子装置。
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