CN112334419A - 制造玻璃带的连续方法和由其所拉制的玻璃制品 - Google Patents

Abstract

一种制造玻璃带(30b)的方法(100)，包括：使玻璃(30)流动到具有约100mm至约5m的宽度(W_cast)和约1mm至约500mm的厚度(t)的铸造机(20)中以形成铸造玻璃(30a)；将所述铸造机(20)中的所述铸造玻璃(30a)冷却到至少10⁸泊的粘度；从所述铸造机(20)传送所述铸造玻璃(30a)；拉制所述铸造玻璃(30a)，所述拉制包括加热所述铸造玻璃到小于10⁷泊的平均粘度和拉制所述铸造玻璃30a成具有小于W_cast的宽度(W_ribbon)的玻璃带30b；和其后冷却所述玻璃带(30b)到环境温度。另外，在所述冷却、传送和拉制步骤期间的所述铸造玻璃(30a)处于约50℃或更高。公开包括具有在1mm与25mm之间的厚度的未抛光玻璃带的玻璃制品，且能够被切分成具有小厚度变化和小翘曲的晶片。

Description

制造玻璃带的连续方法和由其所拉制的玻璃制品

本申请要求2018年7月17日提交的荷兰专利申请第2021322号的优先权的权益，所述荷兰专利申请要求2018年6月28日提交的美国临时申请第62/691,031号的优先权的权益，所述美国临时申请的内容为本申请的基础并且其全文以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开内容总体涉及制造玻璃带的方法，并且更特别地，从具有相对低液相线粘度的玻璃组合物制造具有高尺寸稳定性的玻璃带的连续方法。

背景技术

从具有低液相线粘度的玻璃组合物(包括具有高折射率的组合物)制造透镜和其他光学部件的常规方法成本非常高，并且从这些方法生产的熔化玻璃的利用率低。典型地，这些方法包括将组合物铸造成具有在厚度上实质上大于最终产品的厚度的长条。即，这些形成方法生产需要附加处理以获得最终产品形式和尺寸的铸条。

这些铸条的附加处理常常花费高。特别地，铸条接着经锯切成盘片。接下来，这些盘片经研磨以将其外直径抛光为最终产品透镜的最终外尺寸。这些盘片接着经线锯成大约最终透镜最终产品的厚度，并且接着经受一连串重要的研磨和抛光步骤以实现最终产品透镜的所需的翘曲和尺寸均匀性。因此，用于从这些玻璃组合物形成透镜和其他光学部件的常规工艺成本高而熔化玻璃的利用率低。

发明内容

根据本公开内容的一些方面，提供一种制造玻璃带的方法，包括：使玻璃流动到具有从约100mm至约5m的宽度(W_cast)和从约1mm至约500mm的厚度(t)的铸造机中以形成铸造玻璃；将所述铸造机中的所述铸造玻璃冷却到至少10⁸泊的粘度；从所述铸造机传送所述铸造玻璃；拉制所述铸造玻璃，所述拉制包括将所述铸造玻璃加热到小于10⁷泊的平均粘度和将所述铸造玻璃拉制成具有小于W_cast的宽度(W_ribbon)的玻璃带；和其后将所述玻璃带冷却到环境温度。另外，在所述冷却、传送和拉制步骤期间的所述铸造玻璃处于约50℃或更高。

根据本公开内容的一些方面，提供一种玻璃制品，包括：未抛光玻璃带，具有从约1mm至约25mm的厚度和25mm至约200mm的宽度。所述带包括选自由以下项组成的组的玻璃：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃。另外，组合物包括小于5×10⁵泊的上限液相线粘度。此外，所述玻璃带能够被切分成具有从约0.01μm至约50μm的厚度变化和从约0.01μm至约200μm的翘曲的玻璃晶片。

根据本公开内容的一些方面，提供一种玻璃制品，包括：未抛光玻璃晶片，具有从约1mm至约25mm的厚度和100mm至约200mm的宽度。所述带包括选自由以下项组成的组的玻璃：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃。另外，组合物包括小于5×10⁵泊的上限液相线粘度。此外，所述玻璃晶片具有从约0.01μm至约50μm的厚度变化和从约0.01μm至约200μm的翘曲。

附加特征和优点将在以下详细描述中阐述，并且将使本领域的技术人员从该描述显而易见，或通过实践如本文中描述的实施例来认识，包括以下详细描述、权利要求以和附图。

应理解，前述总体描述和以下详细描述都描述了各种实施例，并且意图提供理解所要求保护的主题的本质和特性的综述或框架。

包括附图以提供对各种实施例的进一步理解，并且其并入本说明书中并构成本说明书的一部分。这些附图说明本文中描述的各种实施例，并且与描述一起用以解释要求保护的目标的原理和操作。

附图说明

以下为附图中的各图的描述。这些图未必按比例绘制，并且为了清晰且简洁，这些图的某些特征和某些视图可按比例或示意性放大地展示。

在附图中：

图1为根据一个实施例的制造玻璃带的方法的示意图。

图2为根据一个实施例的可根据制造玻璃带的方法使用的设备的示意图，特别地，具有孔口的熔化设备、铸造机和加热设备。

图3A和图3B为根据一个实施例的如在制造玻璃带的方法中使用的具有用于使玻璃流动的溢流槽(isopipe)的溢流形成装置的示意图。

当结合各图来阅读时，将更好地理解前述发明内容以及接下来的某些发明性技术的详细描述。应理解，这些权利要求并不限于在各图中展示的布置和手段。此外，在这些图中展示的外观为可用以实现所述设备的陈述功能的许多装饰外观中的一者。

具体实施方式

附加特征和优点将在以下详细描述中阐述，并且从该描述，将对本领域的技术人员显而易见，或通过实践如在以下描述连同权利要求和附图中描述的实施例来认识。

如本文中所使用，术语“和/或”当在两个或更多个项的列表中使用时，意味着所列出项中的任一者可自身使用，或可使用所列出项中的两个或更多个的任何组合。例如，如果将组合物描述为含有组分A、B和/或C，则该组合物可含有仅A；仅B；仅C；A与B组合；A与C组合；B与C组合；或A、B与C组合。

在本文件中，诸如第和第二、顶部和底部和类似者的关系术语仅用以区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不必需要或暗示这些实体或动作之间的任何实际这种关系或次序。

本公开内容的修改将由本领域的技术人员和制造或使用本公开内容的人想到。因此，应理解，在附图中展示和以上描述的实施例仅用于说明性目的，并且不意图限制本公开内容的范围，该范围由如根据专利法的原理解释的以下权利要求(包括等效内容的教导)定义。

如本文中所使用，术语“约”意味着数量、大小、配方、参数以及其他量和特性并不准确且不需要准确，但可按需要为近似值和/或较大或较小，反映公差、转换因子、舍入、测量误差和类似者以及本领域的技术人员已知的其他因素。当术语“约”在描述范围的值或端点时使用时，本公开内容应理解为包括提及的该具体值或端点。不管是否将说明书中的范围的数值或端点叙述为“约”，范围的该数值或端点都意图包括两个实施例：由“约”修饰的实施例，以及不由“约”修饰的实施例。应进一步理解，这些范围中的每一者的端点关于另一端点和独立于另一端点都为重要的。

如本文中使用的术语“实质上(substantial、substantially)”和其变型意图指出，描述的特征等于或大致等于某个值或描述。例如，“实质上平坦”表面意图表示平坦或大致平坦的表面。此外，“实质上”意图表示两个值相等或大致相等。在一些实施例中，“实质上”可表示在彼此的约10％内的值，诸如，在彼此的约5％内，或在彼此的约2％内。

如本文中使用的方向术语(例如，上、下、右、左、前、后、顶部、底部)仅参考如所绘制的图来作出，并且并不意图暗示绝对定向。

如本文中使用，术语“该”、“(a或an)”意味着“至少一个”，并且不应限于“仅一个”，除非明确地有相反指示。因此，例如，对“部件”的参考包括具有两个或更多个这些部件的实施例，除非上下文另有清晰指示。

如本文中所使用，术语“上限液相线粘度”和“上限液相线温度”是指在本公开内容的制品和方法中使用的玻璃的相应粘度和温度，在该粘度和温度下，玻璃形成无晶体的均质熔化物。另外，术语“上限液相线粘度”与“液相线粘度”在本文中可互换地使用；并且术语“上限液相线温度”和“液相线温度”在本文中还可互换地使用。

还如本文中所使用，术语“下限液相线粘度”和“下限液相线温度”是指在本公开内容的制品和方法中使用的玻璃的相应粘度和温度，在该粘度和温度下，玻璃可易于经历一个或多个结晶相的生长。

如本文中所使用，在本公开内容的制品和方法中使用的玻璃的“去玻化区”为由上限液相线温度至下限液相线温度给出的温度范围，例如，玻璃经历高于0.01μm/min的一个或多个结晶相的晶体生产的温度范围。

如本文中所使用，在本公开内容的制品和方法中使用的玻璃的“平均粘度”指本公开内容的玻璃、玻璃带、玻璃片或其他制品的粘度，如在提及的工艺或方法步骤(例如，拉制)期间在制品的区域上且在足以根据本公开内容的领域的普通技术人员理解的分析和测量方法确定平均粘度值的持续时间上所测量。

如本文中所使用，术语“连续”是指本公开内容的经构造以形成玻璃片、带和其他制品而不需要任何中间和/或后冷却热处理(诸如，退火或重新拉制)的方法和工艺。换句话说，本公开内容的工艺和方法经构造以形成在其拉制步骤前未切割或切分的玻璃片、玻璃带和其他制品。

如本文中所使用，“最大晶体生长速率”是指在本公开内容的制品和方法中使用的玻璃在参考的温度下或在参考的温度范围内的任何结晶相的最大生长速率，例如，以μm/min为单位。如本文中所使用，“晶体生长速率”指在本公开内容的制品和方法中使用的玻璃在参考的温度下或在参考的温度范围内的任何结晶相的生长速率，例如，以μm/min为单位。

如本文中所使用，本公开内容的玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或其他制品的“厚度变化”通过由机械接触卡钳或测微计或非接触式激光测径仪(对于具有1mm或更大的厚度的制品)确定玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或其他制品的最小厚度与最大厚度之间的差来测量。

如本文中所使用，本公开内容的玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或其他制品的“翘曲”根据含有该制品的两个平面之间的距离减去制品的平均厚度来测量。对于具有实质上矩形形状的本公开内容的玻璃带、玻璃片和其他玻璃制品，根据由本公开内容的领域的普通技术人员理解的原理测量该翘曲。特别地，从具有由制品的珠粒之间的质量区减去距珠粒中的每一者的内边缘五(5)mm定义的长度的正方形测量区来评估翘曲。类似地，对于具有实质上圆盘状形状的本公开内容的玻璃晶片，还根据由本公开内容的领域的普通技术人员理解的原理测量该翘曲。特别地，从具有由晶片的外半径减去五(5)mm定义的半径的圆形测量区来评估翘曲。

如本文中所使用，本公开内容的玻璃、玻璃带、玻璃片或其他制品的“临界冷却速率”通过将玻璃、玻璃片或其他制品的多个样本按各种选定冷却速率降温熔化至其玻璃转变温度来确定。这些样本接着根据标准切分和抛光技术来横切，并且通过处于100x下的光学显微术来评估，以确定在块体中和在其自由表面(即，具有与坩埚或类似者的界面的顶表面、暴露的表面和底表面)处的晶体的存在。临界冷却速度对应于具有不展现在其表面和块体处的晶体的最低冷却速率的样本。

大体参考这些附图，并且特别参考图1，应理解，这些图示仅为了描述特定实施例的目的，并且并不意图将公开的所附权利要求限制于此。这些附图未必按比例绘制，并且为了清晰且简洁，这些附图的某些特征和某些视图可能按比例或示意性放大地展示。

在本公开内容中所描述为制造玻璃带的方法，并且更特别地，从具有相对低液相线粘度(例如，<5×10⁵泊)和/或相对高折射率的玻璃组合物制造用于透镜和其他光学部件的玻璃带的连续方法。根据这些方法生产的玻璃带具有高尺寸稳定性和低翘曲，并且以与所意图的最终产品的尺寸相当的最终尺寸生产。因此，根据本公开内容的方法生产的玻璃带需要有限后处理。因此，与在从具有低液相线粘度的玻璃组合物制造透镜时使用的常规玻璃形成工艺相比，本公开内容的方法拥有显著更低的制造成本。另外，本公开内容的方法具有所熔化的玻璃的显著更高的利用率，而浪费的少。

值得注意地，本公开内容的制造玻璃带的方法在其不需要任何后生产退火或其他后生产热处理的意义上是连续的。这些方法使用经由去玻化区冷却至高于环境的温度(例如，>50℃)，例如，通过传送铸造玻璃穿过铸造机。在将玻璃冷却到高于环境的温度后，这些方法使用附加拉制步骤，具有向去玻化区中的某一再加热。该拉制步骤导致具有大约在最终产品中意图的厚度尺寸的厚度尺寸的玻璃带，例如，晶片、透镜或具有高折射率的其他光学部件。另外，在玻璃粘度且最小化或消除去玻化的任何可能性的温度下，有利地在有限持续时间内进行拉制步骤。此外，这些方法在不需要任何后冷却(即，在达到环境温度后)热处理(诸如，退火或重新拉制)以获得最终产品(例如，玻璃带、晶片、透镜或其他玻璃制品)的意义上特别有利。还有利地，本公开内容的方法的方面带来不要求任何附加机械处理(例如，抛光、研磨等)来符合光学部件的翘曲和/或厚度变化水平的玻璃带、晶片、透镜或其他玻璃制品。

现参考图1，提供制造玻璃带30b的方法100的示意图。如在图1中所展示，提供制造玻璃带30b的方法100，其包括以下步骤110：使玻璃30从熔化设备10流动到具有从约200mm至约5m的宽度(W_cast)22和1mm或更大的厚度(t)24(见图2)的铸造机20中以形成铸造玻璃30a。制造玻璃带30b的方法100进一步包括将铸造机20中的铸造玻璃30a冷却到至少10⁸泊的粘度和不低于50℃的温度的步骤120。制造玻璃带30b的方法100还包括从铸造机20传送铸造玻璃30a的步骤130。此外，制造玻璃带30b的方法100进一步包括将处于小于10⁷泊的平均粘度下的铸造玻璃30a拉制成具有小于铸造玻璃30a的宽度(W_cast)22的宽度(W_ribbon)32和最终厚度24(t)的玻璃带30b的步骤140。另外，拉制步骤140包括将铸造玻璃30a加热到小于10⁷泊的平均粘度。制造玻璃带30b的方法100进一步包括将玻璃带30b冷却到环境温度的步骤150。

关于在图1中展示的使玻璃流动的步骤110，合适的熔化设备10可经由具有最大尺寸12的出口元件4传递玻璃30，该最大尺寸为玻璃30在其离开熔化设备10且流动到铸造机20内时的大致宽度。取决于从熔化设备10流动的玻璃30的粘度，其可具有与出口元件4的最大尺寸12约相同或比最大尺寸12小的宽度。根据制造玻璃带30b的方法100的一些实施例，出口元件4的最大尺寸12小于或等于铸造机20的宽度(W_cast)22。在其他实施例中，出口元件4的最大尺寸12可大于铸造机20的宽度(W_cast)22，例如，对于具有相对低上限液相线粘度(例如，5泊至5000泊)的玻璃30的组合物。特别地，这些玻璃在熔化后在其离开熔化设备10的出口元件4时可“颈缩”，从而允许其流动到具有在尺寸上小于熔化设备10的出口元件4的最大尺寸12的宽度22的铸造机20内。

再次参考在图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100，熔化设备10的实施例包括溢流形成装置(其中出口元件4用以分布玻璃30)或熔化器(具有呈孔口的形式的出口元件4)。在后者实施例中，熔化设备10可包括溢流堰，其允许玻璃30沿着呈溢流槽的形式的出口元件4溢流且散布(例如，见具有在图3A和图3B中描绘的溢流槽的溢流形成装置)。在这些实施例中，玻璃30可散布在溢流槽的一侧或两侧上。关于前者实施例，熔化设备10可包括具有孔口的熔化器，该孔口在熔化玻璃30离开熔化设备10时分布熔化玻璃。另外，本公开内容的领域的普通技术人员可建构适合于在制造玻璃带30b的方法100中使用的其他熔化设备10。

在图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100的实施例中，玻璃30从包括以下项的玻璃组合物得出：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃。根据一个实施例，玻璃30从如展现适合于透镜和光学部件的光学性质(例如，透射率、折射率、热膨胀系数等)的玻璃组合物中的任何者得出。根据一个实施例，玻璃30从以下玻璃组合物得出(本文中被称作“玻璃A”)：40.2摩尔％SiO₂；2.4摩尔％B₂O₃；11.3摩尔％Li₂O；22.9摩尔％CaO；5.4摩尔％La₂O₃；3.8摩尔％ZrO₂；4.8摩尔％Nb₂O₅；和9.3摩尔％TiO₂。根据另一实施例，玻璃30从以下玻璃组合物得出(本文中被称作“玻璃B”)：42.7摩尔％SiO₂；3.9摩尔％B₂O₃；4.7摩尔％BaO；26.6摩尔％CaO；4.5摩尔％La₂O₃；2.2摩尔％ZrO₃；6.1摩尔％Nb₂O₅；和9.3摩尔％TiO₂。

在图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100的一些实施例中，玻璃30包括小于5×10⁵泊的上限液相线粘度。根据一些实施，玻璃30可由展现以下的上限液相线粘度的组合物组成：小于5×10⁵泊、小于1×10⁵泊、小于5×10⁴泊、小于1×10⁴泊、小于5×10³泊、小于1×10³泊、小于5×10²泊、小于100泊、小于50泊、小于40泊、小于30泊、小于20泊、小于10泊和在这些水平之间的所有上限液相线粘度。根据该方法的一些实施，在步骤110期间的玻璃30的上限液相线粘度范围从约5泊至约50000泊。另外，在方法100的某些实施中，玻璃30从具有从约1.5至约2.1的折射率的玻璃组合物得到。在一些实施例中，玻璃30从具有从约1.6至约2.0、从约1.65至约1.9、从约1.7至约1.85的折射率和在这些水平之间的所有折射率值的玻璃组合物得到。

现参考图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100的流动步骤110，可进行此步骤，使得使玻璃30在1000℃或更大的温度下流动。玻璃30可在从约1000℃至约1500℃、从约1000℃至约1400℃、从约1000℃至约1300℃、从约1000℃至约1250℃、从约1000℃至约1200℃、从约1000℃至约1150℃的温度和在这些水平之间的所有值下流动。可进行该流动步骤110，使得玻璃30在其从熔化设备10流动时具有小于5×10⁴泊的粘度。在一些实现方式中，玻璃30在其离开熔化设备10的出口元件4且流动到铸造机20内时具有以下的粘度：小于5×10⁴泊、小于1×10⁴泊、小于5×10³泊、小于1×10³泊、小于5×10²泊、小于100泊、小于50泊、小于40泊、小于30泊、小于20泊、小于10泊和在这些水平之间的所有粘度。根据方法100的一些实现方式，玻璃30在其离开熔化设备10时在步骤110期间具有范围从约10泊至约1000泊或从约10泊至约50,000泊的粘度。

再次参考图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100的步骤110，该步骤包括使玻璃30流动到具有从约200mm至约5公尺(m)的宽度(W_cast)22和从约1mm至约500mm的厚度(t)24的铸造机20内以形成铸造玻璃30a(见图2)。在一些实施例中，铸造机20的宽度(W_cast)22为从约200mm至约5公尺(m)、从约250mm至约5m、从约300mm至约5m、从约350mm至约5m、从约400mm至约5m、从约450mm至约5m、从约500mm至约5m和在这些水平之间的所有宽度值。根据一些实现方式，铸造机20的宽度(W_cast)22为从约200mm至约5m、从约200mm至约4m、从约200mm至约3m、从约200mm至约2m、从约200mm至约1m、从约200mm至约0.9m、从约200mm至约0.8m、从约200mm至约0.7m、从约200mm至约0.6m、从约200mm至约0.5m和在这些水平之间的所有宽度值。另外，在一些实施例中，铸造机20的厚度(t)24(见图2)为约1mm或更大、约2mm或更大、约3mm或更大、约4mm或更大、约5mm或更大、约7mm或更大、约8mm或更大、约9mm或更大、约10mm或更大、约15mm或更大、约20mm或更大、约25mm或更大、约30mm或更大、约35mm或更大、约40mm或更大、约45mm或更大、约50mm或更大或直到约500mm的任一厚度。

现在参考图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100的步骤120，此步骤用于将铸造机20中的铸造玻璃30a冷却到至少10⁸泊的粘度和不低于50℃的温度。因而，铸造机20可具有例如具有或不具有附加冷却能力的各种材料的变化的构造，如由本公开内容的领域的普通技术人员所理解，其限制性条件为，该构造能够经由其去玻化区冷却玻璃30以将铸造玻璃30a冷却到不低于50℃的温度，例如，当其正由曳引机40在图1中展示的箭头的方向上传送时。冷却铸造玻璃30a的步骤120可进行，使得任何结晶相的最大生长速率从玻璃30a的上限液相线粘度至下限液相线粘度(在本文中还被称作“去玻化区”)小于10μm/min。在一些实现方式中，冷却铸造玻璃30a的步骤120进行，使得玻璃30经由去玻化区的任何结晶相的最大生长速率小于10μm/min、小于9μm/min、小于8μm/min、小于7μm/min、小于6μm/min、小于5μm/min、小于4μm/min、小于3μm/min、小于2μm/min、小于1μm/min、小于0.5μm/min、小于0.1μm/min、小于0.01μm/min和低于这些速率和/或在这些速率之间的所有生长速率。值得注意地，玻璃A和玻璃B组合物的最大晶体生长速率(Vmax)分别为在1030℃下约6-7μm/min和在1050℃下约2-3μm/min。因此，方法100的方面包括执行冷却步骤120，使得当从玻璃A或玻璃B组合物制造时，玻璃30的晶体生长速率小于这些最大晶体生长速率(Vmax)值。

根据图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100的另一方面，冷却步骤120可经进行以按或高于铸造玻璃30a的临界冷却速率将铸造玻璃30a冷却到温度(即，不低于50℃)。如本文中所使用，通过以各种选定冷却速率将给定玻璃组合物的多个样本降温熔化至其玻璃转变温度来确定“临界冷却速率”。这些样本接着根据标准切分和抛光技术来横切，并且通过处于100x下的光学显微术来评估，以确定在块体中和在其自由表面(即，具有与坩埚或类似者的界面的顶表面、暴露的表面和底表面)处的晶体的存在。临界冷却速度对应于具有不展现在其表面和块体处的晶体的最慢冷却速率的样本。

根据一个实施例，曳引机40包括一个或多个辊，用于在铸造玻璃30a分别在冷却步骤120和传送步骤130期间行进穿过和退出铸造机20时控制该铸造玻璃的速度。有利地，按方式进行冷却步骤120，以确保铸造玻璃30a不落至低于50℃，以确保方法100可保持连续(鉴于分别在随后传送步骤130和拉制步骤140期间发生的附加加热)。在一些方面中，在冷却步骤120后铸造玻璃30a中剩余的热能用以分别在随后传送步骤130和拉制步骤140期间将铸造玻璃30a从其芯部朝向其表面再加热。

在图1中描绘的方法100的一些实现方式中，在冷却步骤120期间的温度不低于50℃、不低于100℃、不低于150℃、不低于200℃、不低于250℃、不低于300℃、不低于350℃、不低于400℃、不低于450℃、不低于500℃和在这些下限临限值水平之间的所有温度值。在方法100的实现方式中，冷却步骤120包括将铸造机20中的铸造玻璃30a冷却到小于800℃且不低于50℃的温度。根据方法100的实现方式，流动、冷却、拉动和拉制步骤110-140进行，使得铸造玻璃30a不达到低于50℃的温度，例如，以确保方法100可以连续方式执行。根据方法100的一些实施例，冷却的步骤120进行，使得铸造机20中的铸造玻璃30a处于至少10⁸泊、至少5×10⁸泊、至少10⁹泊、至少5×10⁹泊、至少10¹⁰泊、至少5×10¹⁰泊或更高粘度的粘度。在制造玻璃带30b的方法100的一些方面中，冷却步骤120进行，使得将铸造玻璃30a维持于在约650℃与约750℃之间的温度和至少10⁹泊的粘度下。

再次参考图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100，该方法进一步包括用于从铸造机20传送铸造玻璃30a的传送步骤130。步骤130的传送方面可部分通过曳引机40的动作来实现。特别地，在步骤130期间，铸造玻璃30a可由曳引机40从铸造机20的端部朝向一组可选加热器50和边缘辊60移动或以其他方式传送。根据方法100的实施例，传送步骤130可经进行以控制铸造玻璃30a的速度，例如，使得铸造玻璃30a的流动速率变化不大于1％。

制造玻璃带30b的方法100还包括在小于在传送步骤130中的铸造玻璃30a的粘度的平均粘度下(例如，在小于10⁷泊的平均粘度下)拉制铸造玻璃30a的步骤140。步骤140还包括将铸造玻璃30a加热到小于10⁷泊的平均粘度，例如，通过该组可选加热器50。当存在时，加热器50可包括用于将铸造玻璃30a加热到小于10⁷泊的平均粘度的各种结构和部件中的任何者，包括但不限于电阻加热元件、电感加热元件、红外线加热元件和如由本公开内容的领域的普通技术人员理解的其他部件。在一些实施例中，涉及将铸造玻璃30a加热到小于10⁷泊的平均粘度的步骤140的方面不对铸造玻璃30a施予任何附加热能。例如，拉制步骤140可进行，使得铸造玻璃30a的芯部将铸造玻璃30a的表面至少部分地加热到小于10⁷泊的平均粘度。

另外，拉制铸造玻璃30a的拉制步骤140进行以将铸造玻璃30a拉制成具有小于或等于铸造机20的宽度22(W_cast)的宽度32(W_ribbon)和小于或等于铸造玻璃30a的厚度(t)24的最终厚度(t)34的玻璃带30b。在一些方面中，玻璃带30b的宽度32(W_ribbon)为从约10mm至约5mm、从约20mm至约5mm、从约30mm至约5mm、从约40mm至约5mm、从约50mm至约5mm、从约100mm至约5mm、从约200mm至约5mm、从约250mm至约5mm、从约300mm至约5mm、从约350mm至约5mm、从约400mm至约5mm和在这些水平之间的所有宽度值。将铸造玻璃30a拉制成带30b的步骤140的方面可部分通过在图1中描绘的边缘辊60的动作来实现。

根据制造玻璃带30b的方法100的一些实现方式，拉制步骤140在铸造玻璃30a上进行不多于30分钟(即，在用于冷却铸造玻璃30a的步骤120和用于传送铸造玻璃30a的步骤130后，并且在用于将玻璃带30b冷却到环境温度的随后步骤150前)。应理解，根据方法100，在步骤110-140中的每一者期间，铸造玻璃30a处于约50℃或更高的温度下。在一些实现方式中，拉制步骤140可进行达30分钟或更少、25分钟或更少、20分钟或更少、15分钟或更少、10分钟或更少、5分钟或更少和少于这些上限临限持续时间值同时维持至少30秒的持续时间的所有持续时间。如较早先指出，制造玻璃带30b的方法100的方面进行，使得在拉制步骤140期间的温度和/或时间经有利地最小化以确保铸造玻璃30a不经历任何或非常小的结晶，同时将铸造玻璃30a维持在足够低的粘度下以实现此步骤的拉制方面——即，将铸造玻璃30a变换成具有小于铸造玻璃30a的宽度22的宽度32的玻璃带30b。

根据图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100的一些实施例，传送步骤130和拉制步骤140进行，使得铸造玻璃30a维持在小于10⁷泊、小于5×10⁶泊、小于10⁶泊、小于5×10⁵泊、小于10⁵泊、小于5×10⁴泊同时不低于10⁴泊和在这些水平之间的所有平均粘度的平均粘度下。在方法100的一些实现方式中，在传送步骤130和拉制步骤140期间将铸造玻璃30a的平均粘度维持在10⁶泊与10⁴泊之间，处于约750℃与900℃之间的温度下。

再次参考图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100，该方法的最终冷却步骤150可包括将玻璃带30b冷却到环境温度。如较早先所指出，方法100的实施例进行，使得在步骤110-140期间，玻璃30和铸造玻璃30a维持在不低于50℃的温度下，因此确保可以连续方式执行方法100。根据方法100的一些实施例，步骤110-140在不低于50℃、不低于75℃、不低于100℃、不低于150℃、不低于200℃、不低于250℃、不低于300℃的温度和在这些下限温度极限之间的所有下限温度临限值下进行。另外，如本公开内容的领域的普通技术人员理解，可通过或无外部冷却来进行用于冷却玻璃带30b的步骤150。另外，在方法100的一些实施例中，边缘辊60可包括用于实现在冷却步骤150内的一些或所有冷却的冷却能力。

仍然参考图1中描绘的制造玻璃带30b的方法100，该方法100的实施例进行，使得玻璃带30b具有小于200μm的厚度变化。根据一些实施例，玻璃带30b可具有小于200μm、小于150μm、小于100μm、小于75μm、小于50μm、小于40μm、小于30μm、小于20μm、小于10μm、小于5μm、小于4μm、小于3μm、小于2μm、小于1μm、小于0.5μm的厚度变化，以及在这些水平之间的所有厚度变化水平。从实践角度，根据方法100制造的玻璃带30b可具有低为0.01μm的厚度变化。在方法100的一些实现方式中，通过方法100生产的玻璃带30b具有小于500μm的翘曲。根据一些实现方式，通过方法100生产的玻璃带30b具有小于500μm、小于400μm、小于300μm、小于200μm、小于150μm、小于100μm、小于50μm、小于40μm、小于30μm、小于20μm、小于10μm、小于5μm、小于0.1μm、高于0.05μm的翘曲，以及在这些水平之间的所有翘曲值。从实践角度，根据方法100制造的玻璃带30b可具有低为0.01μm的翘曲。再者，方法100的一些实施例进行，使得玻璃带30b具有小于5μm(如在任何后处理前测量)的表面粗糙度(Ra)。根据一些实现方式，通过方法100生产的玻璃带30b具有小于5μm、小于4μm、小于3μm、小于2μm、小于1μm、小于0.75μm、小于0.5μm、小于0.25μm、小于0.1μm、小于50nm、低为10nm的表面粗糙度(Ra)，以及在这些水平之间的所有表面粗糙度值。根据一个实施例，通过方法100生产的玻璃带30b具有小于1μm、小于0.9μm、小于0.8μm、小于0.7μm、小于0.6μm、小于0.5μm、小于0.4μm、小于0.3μm、小于0.2μm、低为0.1μm、小于90nm、小于80nm、小于70nm、小于60nm、小于50nm、小于40nm、小于30nm、小于20nm、低至10nm的表面粗糙度(Ra)，以及在这些水平之间的所有表面粗糙度值。

现在参考图2，提供根据本公开内容的可根据制造玻璃带30b的方法100(见图1)使用的设备的示意图。特别地，图2描绘具有孔口4a的熔化设备10a、铸造机20和加热器50，外加其他特征。在所有其他方面中，图2中描绘的设备与用于供制造玻璃带30b的方法100(见图1和较早先描述)使用的在图1中描绘的设备相同或实质上类似。因此，在图2中的编号相似的部件具有与在图1中描述的编号相似的部件相同或实质上类似的功能和结构。另外，根据方法100(见图1)的实施例，可通过使玻璃30从具有小于5公尺(m)的最大尺寸12的熔化设备10a(见图2)的孔口4a流动来进行流动步骤110。孔口4a的最大尺寸12可小于或等于铸造机20的宽度(W_cast)22。另外，孔口4a的宽度14可为约1mm或更大、约2mm或更大、约3mm或更大、约4mm或更大、约5mm或更大、约7mm或更大、约8mm或更大、约9mm或更大、约10mm或更大、约15mm或更大、约20mm或更大、约25mm或更大、约30mm或更大、约35mm或更大、约40mm或更大、约45mm或更大、约50mm或更大或直到约500mm的任一宽度。

再次参考图2，取决于在流动步骤110(见图1)期间从熔化设备10a流动的玻璃30的粘度，玻璃30可具有约与孔口4a的最大尺寸12相同或比该最大尺寸12小的宽度。因而，孔口4a的最大尺寸12可小于或等于铸造机20的宽度(W_cast)22。在其他实施例中，孔口4a的最大尺寸12可大于铸造机20的宽度(W_cast)22，例如，对于上限液相线粘度相对低(例如，5泊至50000泊)的玻璃30的组合物。特别地，这些玻璃在熔化后在其离开熔化设备10a的孔口4a时可“颈缩”，从而允许其流动到具有在尺寸上小于熔化设备10a的孔口4a的最大尺寸12的宽度22的铸造机20内。

如还在图2中展示，玻璃带30b可切分成具有范围从实质上等效于玻璃带30b的宽度32(W_ribbon)至玻璃带30b的宽度32的约50％的外直径的晶片36。在实施例中，可在较早先概述且在图1中展示的方法100的冷却步骤150后进行从玻璃带30b切分晶片36的步骤。如在图2中以示例性形式展示，晶片36呈盘的形式。然而，晶片36可呈多种形状中的任一者，包括但不限于正方形、矩形、圆、椭圆和其他。根据一些实施例，晶片36可具有约2mm或更小的厚度34(t)和约100mm至约500mm的最大尺寸(例如，直径、宽度或其他最大尺寸)。在一些方面中，晶片36具有约1mm或更小的厚度34(t)和150mm至约300mm的最大尺寸。晶片36还可具有范围从约1mm至约50mm或约1mm至约25mm的厚度。晶片36还可具有范围从约25mm至约300mm、从约50mm至约250mm、从约50mm至约200mm或约100mm至约200mm的最大尺寸。有利地，根据方法100形成的晶片36在无任何附加表面抛光的情况下可展现较早先结合玻璃带30b概述的相同厚度变化水平、表面粗糙度和/或翘曲水平。在实施例中，晶片36可经受其外直径的某一有限研磨和抛光，以获得最终产品(例如，用于光学应用的透镜)的最终尺寸。

现参考图3A和图3B，根据一个实施例，提供如在制造玻璃带30b的方法100(见图1)中使用的具有用于使玻璃30流动的溢流槽8的溢流熔化设备10b的示意图。特别地，在使玻璃30流动的步骤110期间，可使用溢流熔化设备10b。根据一个实施例，玻璃30可根据方法100的熔化方面来熔化，并且从容器6流动到溢流槽8内。容器6包括由用于玻璃的熔化的公开内容的领域的普通技术人员理解的多种加热元件中的任一者。当玻璃30从溢流槽8的溢流堰或类似方面溢流时，其在溢流槽8上流动且向下至铸造机20(未展示)内。如在图3A和图3B中以示例性形式展示，溢流熔化设备10b可包括在溢流槽8内的溢流堰，其允许玻璃30溢流且沿着溢流槽8的外表面散布。在这些实施例中，玻璃30可散布于溢流槽8的一侧或两侧上至宽度4b。如在图3A和图3B中展示，溢流槽8具有与垂直线按角度9成角度的一侧。典型地，角度9在约0°与30°之间，较佳地，0°至20°。根据制造玻璃带30b的方法100(见图1)的实施例，溢流熔化设备10b具有小于5m的宽度4b，其小于或等于铸造机20的宽度22(W_cast)。

虽然已为了说明的目的而阐述示例性实施例和示例，但前述描述决不意图限制公开内容和所附权利要求的范围。因此，在不实质上脱离本公开内容的精神和各种原理的情况下，可进行对以上描述的实施例和示例的变化和修改。在本公开内容的范围内，所有这些修改和变化意图包括于本文中，并且受到以下权利要求保护。

Claims (28)

1.一种用于制造玻璃带的方法，包括：

使玻璃流动到具有从约100mm至约5m的宽度(W_cast)和从约1mm至约500mm的厚度(t)的铸造机中以形成铸造玻璃；

将在所述铸造机中的所述铸造玻璃冷却到至少10⁸泊的粘度；

从所述铸造机传送所述铸造玻璃；

从所述铸造机拉制所述铸造玻璃，所述拉制包括将所述铸造玻璃加热到小于10⁷泊的平均粘度和将所述铸造玻璃拉制成具有小于W_cast的宽度(W_ribbon)的玻璃带；和其后

将所述玻璃带冷却到环境温度，

其中，在所述冷却步骤、所述传送步骤和所述拉制步骤期间的所述铸造玻璃处于约50℃或更高。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

所述流动步骤包括使处于约50,000泊至约10泊的粘度下的所述玻璃流动。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述冷却步骤、所述传送步骤和所述拉制步骤期间的所述铸造玻璃处于约200℃或更高。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中冷却所述铸造玻璃的所述步骤进行，使得在所述铸造机中的所述铸造玻璃冷却到至少10⁹泊的粘度。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述拉制步骤进行，使得将所述铸造玻璃加热到小于10⁶泊的平均粘度。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述玻璃包括小于5×10⁵泊的上限液相线粘度。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述玻璃包括选自由以下项组成的组的组合物：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流动步骤包括使在1000℃或更大的温度下的所述玻璃流动，并且所述冷却所述铸造玻璃步骤包括将在所述铸造机中的所述铸造玻璃冷却到小于800℃且不低于50℃的温度。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述宽度(W_cast)为从约400mm至约5m，并且所述厚度(t)为从约1mm至约500mm。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述拉制步骤在冷却所述铸造玻璃的所述步骤后在所述铸造玻璃上进行约30秒至约30分钟。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述拉制进行，使得所述铸造玻璃的芯部将所述铸造玻璃的表面至少部分地加热到小于10⁷泊的平均粘度。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述玻璃带具有从约0.01μm至约50μm的厚度变化。

13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述玻璃带具有从约0.01μm至约100μm的翘曲。

14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流动步骤通过使玻璃从具有从约100mm至约5m的宽度的熔化设备的孔口流动来进行，所述孔口的所述宽度小于或等于所述铸造机的所述宽度(W_cast)。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述熔化设备是溢流形成装置。

16.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在冷却、传送和拉制所述铸造玻璃的所述步骤期间，所述铸造玻璃的任何结晶相的最大晶体生长速率为从约0.01μm/min至约10μm/min。

17.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中在冷却、传送和拉制所述铸造玻璃的所述步骤期间，所述铸造玻璃的任何结晶相的最大晶体生长速率为从约0.01μm/min至约5μm/min。

18.如权利要求7所述的方法，其中所述玻璃的所述组合物进一步包括从约0.01μm/min至小于约1μm/min的任何晶相的晶体生长速率，如从所述铸造玻璃的上限液相线温度至下限液相线温度所测量。

19.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述玻璃带具有从约0.01μm至约50μm的厚度变化。

20.如权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述玻璃带具有从约0.01μm至约100μm的翘曲。

21.如权利要求16至20中任一项所述的方法，其中冷却所述铸造玻璃的所述步骤进行以将所述铸造玻璃冷却到处于或高于所述铸造玻璃的临界冷却速率下的温度。

22.一种玻璃制品，包括：

未抛光玻璃带，具有从约1mm至约25mm的厚度和25mm至约200mm的宽度，

其中所述玻璃带包括选自由以下项组成的组的组合物：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和硼酸盐玻璃，

其中所述组合物进一步包括小于5×10⁵泊的上限液相线粘度，并且

进一步其中所述玻璃带能够被切分成具有从约0.01μm至约50μm的厚度变化和从约0.01μm至约200μm的翘曲的玻璃晶片。

23.如权利要求22所述的玻璃制品，其中所述玻璃带具有从约1.65至约1.90的折射率。

24.如权利要求22至23中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃带能够被切分成具有从约0.01μm至约0.5μm的厚度变化和从约0.01μm至约10μm的翘曲的玻璃晶片。

25.如权利要求22至24中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃带具有从约0.01μm至约50μm的厚度变化和从约0.01μm至约200μm的翘曲。

26.一种玻璃制品，包括：

未抛光玻璃晶片，具有从约1mm至约25mm的厚度和100mm至约200mm的宽度，

其中所述玻璃晶片包括选自由以下项组成的组的组合物：硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和硼酸盐玻璃，

其中所述组合物进一步包括小于5×10⁵泊的上限液相线粘度，并且

另外其中所述玻璃晶片具有从约0.01μm至约50μm的厚度变化和从约0.01μm至约200μm的翘曲。

27.如权利要求26所述的玻璃制品，其中所述玻璃晶片具有从约1.65至约1.90的折射率。

28.如权利要求26至27中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃晶片具有从约0.01μm至约0.5μm的厚度变化和从约0.01μm至约10μm的翘曲。

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