CN114450255B - 采用回旋管微波加热装置形成玻璃带的连续方法 - Google Patents

采用回旋管微波加热装置形成玻璃带的连续方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114450255B
CN114450255B CN202080064263.2A CN202080064263A CN114450255B CN 114450255 B CN114450255 B CN 114450255B CN 202080064263 A CN202080064263 A CN 202080064263A CN 114450255 B CN114450255 B CN 114450255B
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
casting
microwave
casting machine
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080064263.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114450255A (zh
Inventor
A·奥凯
于潮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN114450255A publication Critical patent/CN114450255A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114450255B publication Critical patent/CN114450255B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C03B17/067—Forming glass sheets combined with thermal conditioning of the sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/02—Other methods of shaping glass by casting molten glass, e.g. injection moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B15/00—Drawing glass upwardly from the melt
    • C03B15/02—Drawing glass sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C03B17/061—Forming glass sheets by lateral drawing or extrusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C03B17/064—Forming glass sheets by the overflow downdraw fusion process; Isopipes therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/26—Outlets, e.g. drains, siphons; Overflows, e.g. for supplying the float tank, tweels
    • C03B5/265—Overflows; Lips; Tweels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

形成玻璃带的方法包括：使得熔融玻璃流入具有宽度(W浇注)和厚度(T浇注)的浇注机中以形成浇注玻璃，使得浇注玻璃在浇注机中冷却至108泊或更高的粘度，从浇注机传输浇注玻璃，采用回旋管微波加热装置将浇注玻璃体积加热至106泊或更低的平均粘度，以及将浇注玻璃拉制成玻璃带，所述玻璃带的宽度(Wgr)小于或等于浇注机的宽度(W浇注)并且厚度(Tgr)小于浇注机的厚度(T浇注)。

Description

采用回旋管微波加热装置形成玻璃带的连续方法
本申请要求2019年9月13日提交的美国临时申请系列第62/900,039号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术
技术领域
本公开内容大体上涉及玻璃带的制造方法，更具体来说，涉及从具有较低液相线粘度的玻璃组合物制造具有高的尺寸稳定性的玻璃带的连续方法。
背景技术
从具有低的液相线粘度的玻璃组合物(包括具有高的折射率的组合物)制造光学组件的常规方法的成本是非常高的，这些方法产生的熔融玻璃具有低的利用率。通常来说，这些方法包括将组合物浇注成长条状，所具有的厚度明显大于最终终端产品的厚度。也就是说，这些成形方法产生的浇注条需要额外加工来获得最终产品形式和尺寸。
这些浇注条的额外加工通常是麻烦的。具体来说，将浇注条锯切成碟片状。接着，对碟片进行研磨从而将它们的外直径抛光至终端产品的最终外尺寸。然后，将碟片锯切至大致约为终端产品的厚度，并且然后经过明显的一连串研磨和抛光步骤以实现终端产品所需的翘曲和尺度均匀性。因此，从这些玻璃组合物形成光学组件的常规工艺具有高成本和低的熔融玻璃利用率。因此，需要改进的方法来从具有低液相线粘度的玻璃组合物制造光学组件。
发明内容
根据第1个实施方式，形成玻璃带的方法包括：使得熔融玻璃流入具有宽度(W浇注)和厚度(T浇注)的浇注机中以形成浇注玻璃，使得浇注玻璃在浇注机中冷却至108泊或更高的粘度，从浇注机传输浇注玻璃，采用回旋管微波加热装置将浇注玻璃体积加热(volumetrically heating)至106泊或更低的平均粘度，以及将浇注玻璃拉制成玻璃带，所述玻璃带的宽度(Wgr)小于或等于浇注机的宽度(W浇注)并且厚度(Tgr)小于浇注机的厚度(T浇注)。
第2个实施方式包括第1个实施方式的方法，其中，在体积加热过程中，浇注玻璃的温度以15℃/秒或更大的加热速率增加。
第3个实施方式包括第1个实施方式或第2个实施方式的方法，其中，浇注玻璃的体积加热进行0.5秒至10秒的加热时间段。
第4个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，在体积加热过程中，回旋管微波加热装置产生功率密度为1x106 W/m2或更大的微波束。
第5个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，在体积加热过程中，回旋管微波加热装置产生频率为10GHz至300GHz的微波束。
第6个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，浇注玻璃具有：第一主表面、与第一主表面相反的第二主表面以及从第一主表面延伸到第二主表面且具有相对于第一主表面和第二主表面等间距布置的中心区域的玻璃主体，并且在浇注玻璃的体积加热过程中，浇注玻璃的玻璃主体的中心区域的温度等于或大于浇注玻璃的第一主表面的温度和浇注玻璃的第二主表面的温度。
第7个实施方式包括第6个实施方式的方法，其中，在体积加热过程中，浇注玻璃的中心区域达到750℃或更高的温度。
第8个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，在体积加热过程中，回旋管微波加热装置产生微波束，以及微波束的横截面的宽度大于浇注机的宽度(W浇注)。
第9个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，浇注机的宽度(W浇注)是100mm至1m，以及浇注机的厚度(T浇注)是10mm至50mm。
第10个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，当从浇注机传输时，浇注玻璃的厚度(Tcg)是12mm或更大。
第11个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，浇注玻璃在浇注机中冷却至700℃或更低且不低于50℃的温度。
第12个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，浇注玻璃的任何晶相的最大晶体生长速率是0.01μm/分钟至10μm/分钟。
第13个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，流入浇注机中的熔融玻璃是硼硅酸盐玻璃、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、硼酸盐玻璃或磷酸盐玻璃。
第14个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，流入浇注机中的熔融玻璃的粘度是5x104泊或更低以及温度是1000℃或更高。
第15个实施方式包括第14个实施方式的方法，其中，流入浇注机的熔融玻璃的粘度是50泊或更低。
第16个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，玻璃带的厚度(Tgr)是0.3mm至1mm。
第17个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，玻璃带的折射率是1.6至1.9。
第18个实施方式包括任意前述实施方式的方法，其中，玻璃带具有0.01μm到50μm的厚度变化情况以及0.01μm至100μm的翘曲。
根据第19个实施方式，玻璃成形系统包括：熔化设备、浇注机、多个边缘辊以及回旋管微波加热装置。熔化设备沿着拉制路径布置在浇注机的上游并且构造成使得玻璃流入浇注机中。浇注机具有宽度(W浇注)和厚度(T浇注)并且构造成使得玻璃冷却。回旋管微波加热装置具有沿着拉制路径布置在浇注机下游的位于拉制路径的第一侧上的束出口，并且回旋管微波加热装置构造成对沿着拉制路径传输的玻璃进行体积加热。所述多个边缘辊沿着拉制路径布置在回旋管微波加热装置的束出口的下游，并且包括布置在拉制路径的第一侧上的第一边缘辊和布置在拉制路径的第二侧上的第二边缘辊。
第20个实施方式包括第19个实施方式的方法，其还包括沿着拉制路径布置在浇注机的下游和回旋管微波加热装置的束出口的上游的多个牵拉器，其中，所述多个牵拉器包括布置在拉制路径的第一侧上的第一牵拉器和布置在拉制路径的第二侧上的第二牵拉器。
第21个实施方式包括第19个实施方式或第20个实施方式的方法，其还包括微波控制结构，其具有被微波屏蔽装置围绕的微波吸收装置，其中，回旋管微波加热装置的束出口延伸进入到微波控制结构中。
第22个实施方式包括第19个实施方式至第21个实施方式中任一项的方法，其中，熔化设备是溢流熔化设备。
第23个实施方式包括第19个实施方式至第22个实施方式中任一项的方法，其还包括沿着拉制路径布置在回旋管微波加热装置的束出口的上游的多个二级加热装置。
第23个实施方式包括第23个实施方式的方法，其中，所述多个二级加热装置包括一个或多个对流加热器、一个或多个红外加热器或其组合。
在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点，其中的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各种实施方式而被认识。
要理解的是，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个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个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
当结合以下附图阅读下面对本公开内容的具体实施方式的详细描述时，可对其形成最好的理解，附图中相同的结构用相同的附图标记表示，其中：
图1的流程图显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的玻璃带制造方法；
图2是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的玻璃成形系统的实施方式的示意性侧视图，其具有熔化设备、浇注机和回旋管微波加热装置；
图3是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图2的玻璃成形系统的示意性正视图；
图4是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的沿图3的线A-A截取的图3的玻璃成形系统的横截面图；
图5是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的经受加热过程的浇注玻璃的部分透视图；
图6A是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的具有用于玻璃流动的等压槽的溢流熔化设备的示意性正视图；
图6B是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图6A的溢流熔化设备的示意性侧视图；
图7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当对浇注玻璃进行体积加热时的浇注玻璃厚度上的温度分布；
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当采用不同加热源对浇注玻璃进行加热时的浇注玻璃的平均温度；
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当采用单个回旋管微波加热装置对浇注玻璃进行体积加热时的浇注玻璃的体积损失密度分布；以及
图10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当采用两个回旋管微波加热装置对浇注玻璃进行体积加热时的浇注玻璃的体积损失密度分布。
具体实施方式
现将具体参考玻璃带的制造系统和方法(更具体来说，从具有较低液相线粘度(例如<5x105泊)和/或较高折射率的玻璃组合物制造用于光学组件的玻璃带的连续方法)的实施方式。作为一个例子，增强现实系统要求越来越小的光学系统和显示屏，其共同形成高视域。良好地适用于增强现实显示屏的玻璃基材是薄的(例如，0.3m至1.0mm)，具有高的折射率(例如，1.60-1.80)，在可见光谱中具有高的透射率(例如，99％或更高)，并且具有小的总体厚度变化(例如，1μm或更小)。但是，目前用于形成增强现实显示屏的玻璃组合物以非常低的粘度熔化(例如，10泊)，因而难以采用现有的熔合成形技术进行熔合成形。目前来说，以低粘度熔化的玻璃(例如，增强现实显示屏玻璃)的成形方法包括将玻璃熔体浇注成块状，将其切割成薄片然后研磨和抛光至所需厚度。但是，采用这种工艺形成增强现实显示屏玻璃是非常昂贵的，这限制了它的大规模工业应用。因此，需要改进的低液相线粘度玻璃的成形方法。
在本文所述的实施方式中，描述了用于形成玻璃带的连续浇注和拉制方法。采用本文所述实施方式形成的玻璃带可以被用于形成低粘度玻璃组合物，例如可用于增强现实显示屏的那些。本文所述的连续浇注和拉制方法包括：使得熔融玻璃流入浇注机中以形成浇注玻璃，使得浇注玻璃在浇注机中冷却，从浇注机传输浇注玻璃，以及将浇注玻璃加热和拉制成薄玻璃带。此外，在本文所述的连续浇注和拉制方法过程中，特别有利的是，再加热步骤快速发生并且在浇注玻璃的厚度上是相对均匀的，由于加热时的玻璃厚度上的玻璃温度均匀性，最小化或者消除了失透和在玻璃中形成光学缺陷。但是，标准加热方法(例如，红外加热)可能不足以实现所需的快速均匀加热。因此，本文方法采用回旋管微波加热装置将加热聚焦到玻璃的窄区域上，并且在浇注玻璃离开浇注机之后且在将其拉制成薄玻璃带之前以快速率对浇注玻璃进行体积加热，具有尽可能少的缺陷形成。本文所述的连续浇注和拉制方法能够以较低成本实现用于增强现实应用的显示屏玻璃的大规模生产。玻璃带具有高的尺寸稳定性和低翘曲，并且以与目标终端产品(例如，用于增强现实应用的显示屏玻璃)那些相当的最终尺寸进行生产。因此，玻璃带需要有限的后加工，这降低了制造成本和减少了浪费。本文将具体参考附图，对用于形成玻璃带的工艺和系统的各种实施方式进行描述。
如本文所用，术语“上限液相线粘度”和“上限液相线温度”指的是用于本公开内容的制品和方法中的玻璃相应的粘度和温度，在所述粘度和温度，玻璃以没有晶体的方式形成均质熔体。此外，术语“上限液相线粘度”和“液相线粘度”在本文可互换使用；并且术语“上限液相线温度”和“液相线温度”在本文也可互换使用。
此外，如本文所用，术语“下限液相线粘度”和“下限液相线温度”指的是用于本公开内容的制品和方法中的玻璃相应的粘度和温度，在所述粘度和温度，玻璃会易于发生一个或多个晶相的生长。
如本文所用，用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的“失透区”是由从上限液相线温度到下限液相线温度给定的温度范围，例如，在该温度范围中，玻璃经受高于0.01μm/分钟的一个或多个晶相的晶体生长。
如本文所用，用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的“平均粘度”指的是本公开内容的玻璃、玻璃带、玻璃片或者其他制品的如下粘度，其是在所涉及的工艺或方法步骤(例如，拉制)期间，在制品的一个区域上并且在足以根据本公开内容领域的技术人员所理解的分析和测量方法确定平均粘度值的持续时间上测得的。如本文所用，通过如下方式确定粘度和平均粘度：首先采用ASTM标准(C-695)实验室测量，采用含熔融玻璃的旋转坩埚和带有浸入玻璃中的热电偶的心轴。ASTM标准(C-695)实验室测量测量了不同玻璃温度下的玻璃粘度。然后，在本文所述方法的浇注步骤期间(即，当其流动通过浇注机时，熔融玻璃冷却的步骤)，采用位于玻璃和浇注机这两者中的热电偶(例如，总计50个热电偶)来测量玻璃温度。然后，可以采用来自ASTM标准(C-695)实验室测量的实验室测量数据，将测得的温度用于确定对应的粘度(例如，平均粘度)。此外，由于浇注机和玻璃这两者中都具有热电偶，这些热电偶可以用于测量玻璃主表面处以及玻璃厚度上的玻璃温度(例如，玻璃中心区域的温度)。
如本文所用，术语“连续”指的是本公开内容的方法和工艺被构造成形成玻璃片、带、和其他制品，而不需要任何中间和/或冷却后热加工(例如，退火或再拉制)。换言之，本公开内容的工艺和方法构造成形成玻璃片、玻璃带和其他制品，在其拉制步骤之前没有切割或进行分段。
如本文所用，“最大晶体生长速率”指的是用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的任何晶相在参考温度或者参考温度范围内的最大生长速率，例如单位是μm/分钟。不旨在受限于理论，晶体以比最大晶体生长速率更快的速率生长可能使得玻璃对于用于显示应用而言是不合乎希望的。此外，如本文所用，“晶体生长速率”指的是用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的任何晶相在参考温度或者参考温度范围内的生长速率，例如单位是μm/分钟。不旨在受限于理论，当熔融玻璃从其(随着玻璃组成而发生改变的)液相线温度冷却时，会形成晶体。在玻璃中具有晶体通常来说是不合乎希望的。为了使得晶体形成最小化，熔融玻璃可以以快的速率进行冷却，从而玻璃分子没有足够的时间进行晶体成核和生长。此外，通过采用X射线衍射确定本文所述的晶体生长速率，这可以在实验室设定中进行。具体来说，熔融玻璃可以以受控速率在实验室中冷却，并且可以采用X射线衍射确定这些受控条件下的晶体生长速率。
如本文所用，本公开内容的玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或者其他制品的“厚度变化情况”是通过如下方式进行测量的：通过机械接触卡尺或千分尺或者非接触式激光测量仪(对于厚度为1mm或更厚的制品而言)确定玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或者其他制品的最小厚度与最大厚度之差。
如本文所用，本公开内容的玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或者其他制品的“翘曲”是根据容纳了该制品的两个平面之间的距离减去制品的平均厚度测量得到的。除非另有明确说明，否则采用3D测量系统(例如，购自康宁特罗佩尔公司(Corning Tropel Corporation)的MSP-300晶片分析系统)来测量本文所讨论的翘曲。对于具有基本矩形形状的本公开内容的玻璃带、玻璃片和其他玻璃制品，根据本公开内容领域的技术人员所理解的原理测量翘曲。具体来说，从正方形测量区域评估翘曲，其长度由制品的凸珠减去距离每个凸珠的内边缘五(5)mm之间的质量区域所定义。类似地，对于具有基本圆形碟状形状的本公开内容的晶片，同样根据本公开内容领域的技术人员所理解的原理测量翘曲。具体来说，从圆形测量区域评估翘曲，其半径由晶片的外半径减去五(5)mm所定义。
如本文所用，通过如下方式确定本公开内容的玻璃、玻璃带、玻璃片或者其他制品的“临界冷却速率”：以各种选定冷却速率使得玻璃、玻璃片或其他制品熔化下探至其玻璃化转化温度。然后，根据标准切片和抛光技术对样品进行横切处理，并以100倍放大倍数的光学显微镜进行评估，以确定在块体和在其自由表面(即，顶部暴露表面以及与坩埚等界面处的底表面)处是否存在晶体。临界冷却速率对应于样品在其表面和块体处不展现出晶体的最低冷却速率。
如本文所用，“上游”和“下游”指的是两个位置或者组件沿着拉制路径相对于熔化设备的相对位置。例如，如果沿着激光束横穿路径，第一组件比第二组件更靠近激光光学件，则第一组件位于第二组件的上游。
现参见图1-4，示意性显示用于形成玻璃带30c的方法100(图1)和玻璃成形系统10(图2和3)。形成玻璃带30c的方法100首先包括步骤110，使得熔融玻璃30a从熔化设备15流入具有宽度(W浇注)22和厚度(T浇注)24的浇注机20中，从而形成浇注玻璃30b。接着，在步骤120，在浇注机20中使得浇注玻璃30b冷却，增加了浇注玻璃30b的粘度。在步骤130，采用一个或多个牵拉器62从浇注机20传输浇注玻璃30b；以及在步骤140，采用回旋管微波加热装置50对浇注玻璃30b进行体积加热。此外，在步骤150，经过再加热的浇注玻璃30b被拉制成玻璃带30c，其具有小于浇注玻璃30b的宽度(W浇注)22的宽度(Wgr)32以及厚度34(Tgr)；以及在步骤160，将玻璃带30c冷却至环境温度。如本文所用，在冷却之后测量玻璃带30c的宽度(Wgr)32和厚度(Tgr)34。因此，在玻璃带30c冷却之后，玻璃带30c具有小于浇注玻璃30b的宽度(W浇注)22的宽度(Wgr)32。
玻璃30(即，熔融玻璃30a、浇注玻璃30b和玻璃带30c)可以包括：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、硼酸盐玻璃或磷酸盐玻璃等。此外，玻璃30包括适用于光学组件(例如，增强现实应用的显示屏玻璃)的光学性质(例如，透射率、折射率、热膨胀系数等)。作为一个例子，玻璃30的组成可以包含：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，以及9.3摩尔％TiO2。(这个示例性组成在本文称作“玻璃A”。)作为另一个例子，玻璃30的组成可以包含：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％ZrO2，6.1摩尔％Nb2O5，以及9.3摩尔％TiO2。(这个示例性组成在本文称作“玻璃B”。)
此外，玻璃30源自折射率为1.5至2.1的玻璃组合物，例如：1.6至2.0，1.6至1.9，1.65至1.9，1.7至1.85，或者1.6至1.8，例如：1.5、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、2、2.1，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。玻璃30可以包括5泊至50000泊的上限液相线粘度，例如：5x105泊或更小，1x105泊或更小，5x104泊或更小，1x104泊或更小，5x103泊或更小，1x103泊或更小，5x102泊或更小，100泊或更小，50泊或更小，40泊或更小，30泊或更小，20泊或更小，10泊或更小，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。
现参见图2-4，玻璃成形系统10包括：熔化设备15，浇注机20(其横截面如图4所示)，多个牵拉器62，包含束出口52的回旋管微波加热装置50，以及多个边缘辊60。玻璃成形系统10还包括拉制路径11，玻璃30沿着该路径从熔化设备15移动通过玻璃成形系统10。拉制路径11包括：与第二侧11b相反的第一侧11a(分别如图2所示)，以及与第二边缘11d相反的第一边缘11c(分别如图3所示)。当玻璃30沿着拉制路径11移动时，拉制路径11的第一侧11a面朝玻璃30的第一主表面36a，拉制路径11的第二侧11b面朝玻璃30的第二主表面36b，拉制路径11的第一边缘11c面朝玻璃30的第一边缘表面38a，以及拉制路径11的第二边缘11d面朝玻璃30的第二边缘表面38b。
如图2和3所示，浇注机20布置在熔化设备15的下游，并且当运行时，熔融玻璃30a可以沿着拉制路径11从熔化设备15流入浇注机20中。浇注机20可以是例如具有或不具有额外冷却能力的各种材料的不同构造，这是本公开内容领域的技术人员所理解的，前提是浇注机20能够使得(变成浇注玻璃30b的)熔融玻璃30a冷却通过其失透区从而使得浇注玻璃30b冷却到不低于50℃的温度，例如当通过多个牵拉器62以图2所示箭头方向进行传输时。在一些实施方式中，浇注机20的宽度(W浇注)22是100mm至5m，例如：200mm至5m，250mm至5m，300mm至5m，350mm至5m，400mm至5m，450mm至5m，500mm至5m，100mm至4m，100mm至3m，100mm至2m，100mm至1m，100mm至0.9m，100mm至0.8m，100mm至0.7m，100mm至0.6m，100mm至0.5m，例如：100mm、250mm、500mm、750mm、1m、2m、5m，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。在一些实施方式中，浇注机20的厚度(T浇注)24是1mm至500mm，例如：2mm至250mm，5mm至100mm，或者10mm至50mm等，例如：1mm或更大，2mm或更大，3mm或更大，4mm或更大，5mm或更大，7mm或更大，8mm或更大，9mm或更大，10mm或更大，15mm或更大，20mm或更大，25mm或更大，30mm或更大，35mm或更大，40mm或更大，45mm或更大，50mm或更大，最高至500mm的任意厚度，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。图2和3示意性显示了浇注机20以显示位于浇注机20中的浇注玻璃30b，但是应理解的是，虽然浇注机20具有开放端部从而使得浇注玻璃30b可以移动通过浇注机20，但是浇注机20的侧边形成连续结构，如图4所示。
再次参见图2和3，回旋管微波加热装置50的束出口52沿着拉制路径11布置在浇注机20的下游，并且构造成对沿着拉制路径11传输的玻璃进行体积加热。如本文所用，“体积加热”指的是通过采用微波均匀渗透材料的整个体积，对材料(例如，玻璃30)的整个体积进行加热，从而将能量均匀地传递进入到材料体中。相反地，红外辐射采用热传导(表面加热现象)，从而材料(例如，玻璃30)的表面温度提升要比材料内部快得多。因此，红外加热相比于体积加热需要更长的加工时间来达到材料中的热均匀。
回旋管微波加热装置50可以包括高功率线性束真空管，其通过强磁场中的电子的回旋共振产生毫米波电磁波。回旋管微波加热装置50包括束出口52。在运行时，回旋管微波加热装置50产生微波束54并将微波束54从束出口52向外引导朝向浇注玻璃30b的主表面(例如，第一主表面36a或第二主表面36b)。在图2所示的实施方式中，束出口52布置在拉制路径11的第二侧11b上，从而使得束出口52朝向第二主表面36b引导微波束54，但是应理解的是，束出口52可以布置在第一侧11a上。此外，如图5所示，可以通过回旋管微波加热装置50将微波束54聚焦成条纹状。例如，微波束54的横截面所包括的大于或等于浇注机20的宽度(W浇注)的宽度以及长度有助于短加热时间和快速加热速率。
在运行时，通过回旋管微波加热装置50产生的微波束54可以包括1x106W/m2或更大的功率密度，例如：2x106 W/m2或更大，3x106 W/m2或更大，4x106W/m2或更大，5x106 W/m2或更大，6x106 W/m2或更大，7x106 W/m2或更大，8x106 W/m2或更大，9x106 W/m2或更大，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。此外，通过回旋管微波加热装置50产生的微波束54可以包括5GHz至500GHz的频率，例如：5GHz至400GHz，5GHz至300GHz，10GHz至300GHz，10GHz至200GHz，25GHz至200GHz，50GHz至200GHz，例如：5GHz、25GHz、50GHz、75GHz、100GHz、150GHz、200GHz、300GHz、400GHz、500GHz，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。
虽然在图2中显示单个回旋管微波加热装置50，但是也考虑包括多个回旋管微波加热装置50的实施方式。例如，玻璃成形系统10可以包括具有布置在拉制路径11的第一侧11a上的束出口的第一回旋管微波加热装置，以及具有布置在拉制路径11的第二侧11b上的束出口的第二回旋管微波加热装置。在这个实施方式中，可以将微波束54引导朝向浇注玻璃30b的第一主表面36a和第二主表面36b这两者。
再次参见图2和3，玻璃成形系统10还可以包括微波控制结构56。微波控制结构56可以包括微波吸收装置57、微波屏蔽装置58，或者它们两者。例如，在图2和3所示的实施方式中，微波控制结构56包括被微波屏蔽装置58围绕的微波吸收装置57。微波屏蔽装置58可以包括金属材料(例如不锈钢)来减少和/或防止任何的微波泄漏。微波吸收装置57可以包括碳基泡沫微波吸收器、水套或其组合来吸收微波，从而减少和/或防止任何的微波泄漏。此外，回旋管微波加热装置50的束出口52可以延伸进入到微波控制结构56中，从而使得微波束54被含在微波控制结构56中，这有助于朝向拉制路径11引导微波束54并且使得偏移拉制路径11和离开微波控制结构56传播的微波最小化。例如，微波控制结构56可以包括孔，束出口52延伸进入(或者穿过)所述孔或者以任意其他方式连接到所述孔。图2和3示意性显示微波控制结构56，显示了浇注玻璃30b位于微波控制结构56中，但是应理解的是，虽然微波控制结构56具有开放端口从而使得浇注玻璃30b可以流动穿过微波控制结构56，但是微波控制结构56的侧边可以形成连续结构。
如图2和3所示，玻璃成形系统10的一些实施方式包括多个二级加热装置55，这可以有助于加热步骤140。如图2和3所示，所述多个二级加热装置55可以沿着拉制路径11(例如，沿着拉制路径11的第一侧11a和第二侧11b)布置在回旋管微波加热装置50的束出口52的上游。所述多个二级加热装置55可以包括一个或多个对流加热器、一个或多个红外加热器、一个或多个电阻加热器或者一个或多个感应加热器等。
此外，多个边缘辊60布置在回旋管微波加热装置50的束出口52的下游并且包括布置在拉制路径11的第一侧11a处的至少一个第一边缘辊60a和布置在拉制路径11的第二侧11b处的至少一个第二边缘辊60b。在运行时，所述至少一个第一边缘辊60a可以啮合浇注玻璃30b的第一主表面36a，所述至少一个第二边缘辊60b可以啮合浇注玻璃30b的第二主表面36b，以及所述至少一个第一边缘辊60a和所述至少一个第二边缘辊60b转动以向浇注玻璃30b施加牵拉作用力，从而将浇注玻璃30b拉制成玻璃带30c。多个牵拉器62布置在浇注机20与回旋管微波加热装置50的束出口52之间，位于浇注机20的下游且位于回旋管微波加热装置50的束出口52与所述多个边缘辊60这两者的上游。所述多个牵拉器62包括辊，用于控制浇注玻璃30b移动穿过和离开浇注机20时它的速度。所述多个牵拉器62包括布置在拉制路径11的第一侧11a上的一个或多个第一牵拉器62a以及布置在拉制路径11的第二侧11b上的一个或多个第二牵拉器62b。
在参见图3，在一些实施方式中，熔化设备15包括熔化器，使得出口元件4是孔口4a，当熔融玻璃30a离开熔化设备15时，所述孔口4a对其进行分布。孔口4a包括最大尺寸12，这可以是5m或更小。孔口4a的最大尺寸12可以小于或等于浇注机20的宽度(W浇注)22。取决于从熔化设备15流出的熔融玻璃30a的速度，浇注机20的宽度(W浇注)22所具有的宽度可以等于或者小于孔口4a的最大尺寸12。由此，孔口4a的最大尺寸12可以小于或等于浇注机20的宽度(W浇注)22。在其他实施方式中，孔口4a的最大尺寸12可以大于浇注机20的宽度(W浇注)22，例如对于具有较低的上限液相线粘度(例如5泊至50000泊)的熔融玻璃30a的组成而言。具体来说，这些玻璃在熔化之后(即，熔融玻璃30a)，当它们离开熔化设备15的孔口4a时，会发生‘粘颈(neck)’，允许它们流入具有宽度(W浇注)22的浇注机20，所述宽度(W浇注)22的尺寸小于熔化设备15的孔口4a的最大尺寸12。在其他实施方式中，浇注机20的宽度(W浇注)可以大于或等于出口元件4的最大尺寸12。
在其他实施方式中，如图6A和6B所示，熔化设备15包括溢流熔化设备15a，其中，出口元件4起到对熔融玻璃30a进行分布的作用。溢流熔化设备15a包括容器6和等压槽8，其可以包括堰。在运行时，玻璃会熔化成为熔融玻璃30a，并从容器6流入等压槽8中。当熔融玻璃30a从堰或者等压槽8的类似方面溢流时，其在等压槽8上方流动并向下流入浇注机20中(图2-4)。容器6包括本公开内容领域的技术人员所理解的任意各种加热元件用于使得玻璃熔化。在一些实施方式中，溢流熔化设备15a可以包括等压槽8中的堰，这实现了熔融玻璃30a沿着等压槽8的一个或多个外表面溢流和铺展。在此类实施方式中，熔融玻璃30a可以在溢流槽8的一侧或两侧上铺展至宽度4b。宽度4b可以是5m或更小，并且可以小于或等于浇注机20的宽度22(W浇注)。如图6A和6B所示，溢流槽8具有相对于垂直呈角度(角度9)的一侧。角度9是0°至30°，例如0°至20°。
现参见图1-6B，现将更详细描述方法100。在步骤110，熔化设备15可以经由具有最大尺寸12的出口元件4传递熔融玻璃30a，所述最大尺寸12近似为当熔融玻璃30a离开熔化设备15并流入浇注机20中的时候的宽度。在一些实施方式中，浇注机20的宽度(W浇注)22可以小于或等于出口元件4的最大尺寸12，例如当玻璃30包括较低的上限液相线粘度(例如，5泊至5000泊)的时候。在步骤110期间，熔融玻璃30a可以以1000℃或更高的温度从熔化设备15流出，例如1000℃至1500℃的温度，例如：1000℃至1400℃，1000℃至1300℃，1000℃至1250℃，1000℃至1200℃，1000℃至1150℃，例如：1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。此外，当其从熔化设备15流出时，熔融玻璃30a可以包括10泊至100,000泊的粘度，例如10泊至50,000泊，例如：5x104泊或更小，1x104泊或更小，5x103泊或更小，1x103泊或更小，5x102泊或更小，100泊或更小，50泊或更小，40泊或更小，30泊或更小，20泊或更小，10泊或更小，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。
接着，步骤120包括在浇注机20中将融融玻璃30a冷却至浇注玻璃30b。不旨在受限于理论，将熔融玻璃30a冷却成浇注玻璃30b使得浇注玻璃30b以及所得到的玻璃带30c中形成晶体最小化。浇注机20将熔融玻璃30a冷却至粘度为108泊或更高的浇注玻璃30b，例如：5x108泊或更高，109泊或更高，5x109泊或更高，1010泊或更高，5x1010泊，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。此外，浇注机将熔融玻璃30a冷却至温度不低于50℃的浇注玻璃30b，例如：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℃，以及这些最小阈值水平之间的所有温度值，例如：800℃至50℃、700℃至50℃的范围，650℃至750℃的范围，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限的任何开放式范围。以确保浇注玻璃30b不跌落到低于50℃的方式来进行冷却步骤120，从而确保方法100可以分别对于后续传输步骤130、加热步骤140和拉制步骤150期间发生的额外加热而言是保持连续的。此外，浇注机20将熔融玻璃30a冷却至浇注玻璃30b，其所具有的温度处于或高于浇注玻璃30b的临界冷却速率(且不低于50℃)。
当在浇注机20中对浇注玻璃30b进行冷却时，从玻璃30的上限液相线粘度到下限液相线粘度(本文也称作“失透区”)的任何晶相的最大生长速率是10μm/分钟或更小，例如：9μm/分钟或更小，8μm/分钟或更小，7μm/分钟或更小，6μm/分钟或更小，5μm/分钟或更小，4μm/分钟或更小，3μm/分钟或更小，2μm/分钟或更小，1μm/分钟或更小，0.5μm/分钟或更小，0.1μm/分钟或更小，0.01μm/分钟或更小，例如：0.01μm/分钟至10μm/分钟，0.01μm/分钟至5μm/分钟，0.01μm/分钟至2μm/分钟，0.01μm/分钟至1μm/分钟，0.1μm/分钟至1μm/分钟，0.01μm/分钟至0.5μm/分钟，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。值得注意的是，对于玻璃A和玻璃B组成而言，最大晶体生长速率(Vmax)是1030℃时的6-7μm/分钟以及1050℃时的2-3μm/分钟。因此，当玻璃30包括玻璃A或玻璃B时，在冷却步骤120期间，玻璃30的晶体生长速率可以分别小于玻璃A或玻璃B的这些最大晶体生长速率(Vmax)值。
仍然参见图1-6B，在传输步骤130期间，采用一个或多个牵拉器62使得浇注玻璃30b传输离开浇注机20。在运行时，在步骤130期间，可以通过多个牵拉器62使得浇注玻璃30b从浇注机20的端部移动或者任意其他方式传输朝向回旋管微波加热装置50和一个或多个边缘辊60。在运行时，牵拉器62可以控制浇注玻璃30b的速度，从而使得浇注玻璃30b的流速变化为1％或更小。在一些实施方式中，当从浇注机20传输离开时，浇注玻璃30b包括5mm或更大的厚度(Tcg)，例如：8mm或更大，10mm或更大，12mm或更大，15mm或更大，20mm或更大，或者25mm或更大等，例如：5mm至30mm，5mm至25mm，5mm至20mm，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限的任何开放式范围。
仍然参见图1-5，加热步骤140包括采用回旋管微波加热装置50对浇注玻璃30b进行体积加热。图5显示经受体积加热的一部分的浇注玻璃30b。如图5所示，浇注玻璃30b包括：第一主表面36b、第二主表面36b(与第一主表面36a相反)、从第一主表面36a延伸到第二主表面36b的玻璃主体35、以及布置在玻璃主体35中相对于第一主表面36a和第二主表面36b等间距的中心区域37。因为加热步骤140依赖于体积加热，浇注玻璃30b的中心区域37的加热与浇注玻璃30b的第一主表面36a和第二主表面36b是均匀地或者比它们更快，并且浇注玻璃30b的中心区域37的温度等于或大于浇注玻璃30b的第一主表面36a的温度以及浇注玻璃30b的第二主表面36b的温度。
例如，在体积加热过程中，浇注玻璃30b的中心区域37达到670℃或更高的温度，例如：680℃或更高，690℃或更高，700℃或更高，710℃或更高，720℃或更高，730℃或更高，740℃或更高，750℃或更高，760℃或更高，770℃或更高，780℃或更高，790℃或更高，800℃或更高，810℃或更高，820℃或更高，830℃或更高，840℃或更高，850℃或更高，860℃或更高，870℃或更高，880℃或更高，890℃或更高，900℃或更高，例如：670℃至900℃，700℃至900°，700℃至875℃，700℃至850℃，700℃至825℃，700℃至800℃，700℃至775℃，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限的任何开放式范围。此外，采用回旋管微波加热装置50将浇注玻璃30b加热到106泊或更低的平均粘度，例如：5x105泊或更低，104泊或更低，5x103泊或更低，103泊或更低，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。
虽然不旨在受限于理论，但是使得加热时间段最小化从而最小化和/或防止结晶的同时将浇注玻璃30b加热到足够高的温度，通过浇注玻璃30b的玻璃主体35达到足够低的粘度来有助于将浇注玻璃30b拉制成玻璃带30c可能是有利的。因为体积加热对于浇注玻璃30b的温度增加速率比常规加热技术(例如红外加热)更快，所以如本文所述的体积加热使得达到所需温度和粘度所需要的加热时间段最小化。例如，在体积加热过程中，采用回旋管微波加热装置50，浇注玻璃30b的温度增加的加热速率是5℃/秒或更大，例如：10℃/秒或更大，20℃/秒或更大，30℃/秒或更大，40℃/秒或更大，50℃/秒或更大，60℃/秒或更大，70℃/秒或更大，80℃/秒或更大，90℃/秒或更大，100℃/秒或更大，例如：5℃/秒至100℃/秒，10℃/秒至90℃/秒，20℃/秒至80℃/秒，30℃/秒至80℃/秒，40℃/秒至80℃/秒，50℃/秒至80℃/秒，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。因此，可以在0.1秒至30秒的加热时间段内将浇注玻璃30b的中心区域37加热至上述温度，例如：0.1秒至20秒，0.1秒至10秒，0.1秒至7.5秒，0.5秒至7.5秒，1秒至7.5秒，1.8秒至1.5秒，1.5秒至5秒，0.5秒至5秒，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。作为一个例子，可以在5秒的加热时间段内将厚度为25mm的浇注玻璃30b从670℃加热到820℃。在本文所述的实施方式中，可以基于数学建模结果(例如，下文相对于图8所述的那样)来确定在采用回旋管微波加热装置50进行体积加热的过程中所具有的加热速率。
现参见图7，图示70显示采用单个回旋管微波加热装置50对厚度为25mm的示例性浇注玻璃进行体积加热，在不同加热时间之后的厚度上的温度分布。虽然热电偶可以用于确定玻璃的主表面处以及整个厚度上的玻璃温度(即确定玻璃体积温度分布)，但是图7所示的温度分布是由数学建模结果所确定的。示例性浇注玻璃的第一主表面标记在位置71，第二主表面标记在位置72，以及中心区域标记在位置73。此外，线74显示加热时间段为10秒的示例性浇注玻璃的厚度上的温度分布，线75显示加热时间段为20秒的示例性浇注玻璃的厚度上的温度分布，线76显示加热时间段为30秒的示例性浇注玻璃的厚度上的温度分布，以及线77显示加热时间段为40秒的示例性浇注玻璃的厚度上的温度分布。如图7所示，在线74-77所示的每个加热时间段之后，示例性浇注玻璃的中心区域(标记为位置73)的温度高于第一主表面(标记为位置71)和第二主表面(标记为位置72)的温度。此外，图7显示随着加热时间段的增加，中心区域(标记为位置73)与第一主表面(标记为位置71)和第二主表面(标记为位置72)的温差分别是增加的。
现参见图8，图示80显示采用不同加热源，在加热步骤期间，厚度为25mm的示例性浇注玻璃随时间的平均温度。虽然热电偶可以用于确定玻璃的主表面处以及整个厚度上的玻璃温度(即确定玻璃体积温度分布)，但是图7所示的温度分布是由数学建模结果所确定的。例如，线81显示在采用功率强度为106W/m2的红外加热源的加热步骤140期间的示例性浇注玻璃随时间的平均温度，线82显示在采用功率强度为106W/m2的单个回旋管微波加热装置50的加热步骤140期间的示例性浇注玻璃随时间的平均温度，以及线83显示在采用功率强度为5x106 W/m2的单个回旋管微波加热装置50的加热步骤140期间的示例性浇注玻璃随时间的平均温度。如图8所示，即使当它们具有相同的功率强度，回旋管微波加热装置50产生比红外加热源更快的加热速率。例如，采用回旋管微波加热装置50的体积加热的加热速率是具有相同功率强度的红外加热的加热速率的7倍。
现参见图9和10，显示了图示90(图9)和图示92(图10)，分别显示：采用单个回旋管微波加热装置50在示例性浇注玻璃的一个主表面引导微波束54进行体积加热的示例性25mm厚浇注玻璃的体积损失密度分布(图9的图示90)，或者采用两个回旋管微波加热装置50在示例性浇注玻璃的每个主表面引导微波束54进行体积加热的示例性25mm厚浇注玻璃的体积损失密度分布(图10的图示92)。在图示90和92中，都通过频率为60GHz且功率强度为106W/m2的回旋管微波加热装置50产生微波束54。如图示90和92所示，采用回旋管微波加热装置50进行体积加热产生了正弦体积损失密度分布，并且如图示92所示，从两侧对浇注玻璃进行体积加热增加了正弦体积损失密度分布的均匀性。正弦体积损失密度分布实现了持续地将能量施加到浇注玻璃的厚度上，在浇注玻璃内部产生加热效应，并且不旨在受限于理论，这种正弦式样产生了均匀的温度分布且在体积加热期间(特别是对于厚的浇注玻璃而言)是有利的。
再次参见图1-6B，拉制步骤150包括将浇注玻璃30b拉制成玻璃带30c，例如，这是与采用回旋管微波加热装置50对浇注玻璃30b进行体积加热的同时进行的，在采用多个回旋管微波加热装置50对浇注玻璃30b进行体积加热之后进行的，或者这两种情况。可以采用一个或多个边缘辊60将浇注玻璃30b拉制成玻璃带30c。在一些实施方式中，将浇注玻璃30b拉制成玻璃带30c，所述玻璃带30c的宽度32(Wgr)小于或等于浇注机20的宽度22(W浇注)且厚度(Tgr)34小于浇注机20的厚度(T浇注)。方法100还包括将玻璃带30c冷却至环境温度的冷却步骤160。可以在具有或不具有外部冷却的情况下进行玻璃带30c的冷却步骤160。在一些实施方式中，边缘辊60可以包括冷却能力从而执行冷却步骤160中的部分或全部冷却。
在一些实施方式中，玻璃带30c的宽度32(Wgr)是：10mm至5mm，20mm至5mm，30mm至5mm，40mm至5mm，50mm至5mm，100mm至5mm，200mm至5mm，250mm至5mm，300mm至5mm，350mm至5mm，400mm至5mm，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限或上限水平的任何开放式范围。在一些实施方式中，厚度34(Tgr)是0.1mm至2mm，例如：0.2mm至1.5mm，0.3mm至1mm，0.3至0.9mm，0.3至0.8mm，0.3至0.7mm，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。
此外，采用方法100形成的玻璃带30c的厚度变化情况为200μm或更小，例如：150μm或更小，100μm或更小，75μm，50μm或更小，40μm或更小，30μm或更小，20μm或更小，10μm或更小，5μm或更小，4μm或更小，3μm或更小，2μm或更小，1μm或更小，或者0.5μm或更小等，例如：0.01μm至50μm，0.01μm至25μm，0.01μm至10μm，0.01μm至5μm，0.01μm至1μm，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。此外，采用方法100形成的玻璃带30c具有500μm或更小的翘曲，例如：400μm或更小，300μm或更小，200μm或更小，150μm或更小，100μm或更小，50μm或更小，40μm或更小，30μm或更小，20μm或更小，10μm或更小，5μm或更小，0.1μm或更小，或者0.05μm或更小等，例如：0.01μm至500μm，0.01μm至250μm，0.01μm至100μm，0.1μm至100μm，0.1μm至50μm，0.1μm至25μm，0.01μm至25μm，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。此外，玻璃带30c可以具有5μm或更小的表面粗糙度(Ra)(在任何后加工之前测量)，例如：4μm或更小，3μm或更小，2μm或更小，1μm或更小，0.75μm或更小，0.5μm或更小，0.25μm或更小，0.1μm或更小，50nm或更小，最低至10nm，或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围，或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。
再次参见图3，可以在玻璃带30c的冷却之后，将玻璃带30c分段成为晶片(wafer)40。晶片40所包括的最大尺寸(例如，直径、宽度或者其他最大尺寸)范围是等同于玻璃带30c的宽度32(Wgr)至玻璃带30c的50％的宽度32。例如，晶片40可以具有2mm或更小的厚度以及100mm至500mm的最大尺寸。在一些实施方式中，晶片40具有1mm或更小的厚度以及150mm至300mm的最大尺寸。晶片40也可以具有1mm至50mm或者1mm至25mm的厚度范围。晶片40也可以具有25mm至300mm、50mm至250mm、50mm至200mm、或者100mm至200mm的最大尺寸范围。根据方法100形成的晶片40在没有任何额外表面抛光的情况下，可以展现出与上文关于玻璃带30c所列出的相同的厚度变化水平、表面粗糙度和/或翘曲水平。在一些实施方式中，晶片40可以经过研磨和抛光以获得终端产品(例如，用于增强现实应用的显示玻璃)的最终尺度。虽然晶片40在图3中显示为碟片状，但是应理解的是，晶片40可以包括任意各种形状，包括但不限于：正方形、矩形、圆形、椭圆形以及其他形状。
基于上文所述，应理解的是，本文所述的连续浇注和拉制方法可以用于从低粘度玻璃组合物(例如，可用于增强现实显示的那些)形成玻璃带。本文所述的连续浇注和拉制方法包括：使得熔融玻璃流入浇注机中以形成浇注玻璃，使得浇注玻璃在浇注机中冷却，从浇注机传输浇注玻璃，以及将浇注玻璃加热和拉制成薄玻璃带。具体来说，本文方法在浇注玻璃离开浇注机之后且将其拉制成薄玻璃带之前，采用回旋管微波加热装置以快速率对浇注玻璃进行体积加热，从而最小化了玻璃中的缺陷形成。相比于先前的玻璃成形方法，本文所述的连续浇注和拉制方法以低成本实现了由低粘度玻璃(例如，用于增强显示应用的显示玻璃)制造光学组件的大规模生产，具有最小化的缺陷。
如本文所用，术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的，而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的，反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，包括了所参考的具体值或者端点。无论说明书中的数值或者范围的端点是否陈述了“约”，包括了两种实施方式：一种用“约”进行修饰，以及一种没有用“约”进行修饰。还会理解的是，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
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，或者要求使任何设备具有特定取向。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。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据，包括：关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑；由语法结构或标点获得的一般含义；以及说明书所述的实施方式的数量或种类。
除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数指代。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。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各个实施方式的修改和变化形式，条件是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 (10)

1.一种形成玻璃带(30c)的方法，该方法包括：
将熔融玻璃(30a)流入具有宽度(W浇注)(22)和厚度(T浇注)(24)的浇注机(20)中以形成浇注玻璃(30b)；
使得浇注玻璃(30b)在浇注机(20)中冷却至108泊或更高的粘度；
从浇注机(20)传输浇注玻璃(30b)；
采用回旋管微波加热装置(50)将浇注玻璃(30b)体积加热至106泊或更低的平均粘度；以及
将浇注玻璃(30b)拉制成玻璃带(30c)，所述玻璃带(30c)的宽度(Wgr)(32)小于或等于浇注机(20)的宽度(W浇注)(22)且厚度(Tgr)(34)小于浇注机(20)的厚度(T浇注)(24)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在体积加热期间，浇注玻璃(30b)的温度以15℃/秒或更高的加热速率增加，以及浇注玻璃(30b)的体积加热进行0.5秒至10秒的加热时间段。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在体积加热期间，回旋管微波加热装置(50)产生微波束(54)，所述微波束(54)包括1x106 W/m2或更大的功率密度以及10GHz至300GHz的频率。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：
浇注玻璃(30b)包括第一主表面(36a)、与第一主表面(36a)相反的第二主表面(36b)以及玻璃主体(35)，所述玻璃主体(35)从第一主表面(36a)延伸到第二主表面(36b)并且包括相对于第一主表面(36a)和第二主表面(36b)等间距布置的中心区域(37)；以及
在浇注玻璃(30b)的体积加热期间，浇注玻璃(30b)的玻璃主体(35)的中心区域(37)的温度等于或大于浇注玻璃(30b)的第一主表面(36a)的温度以及浇注玻璃(30b)的第二主表面(36b)的温度。
5.如权利要求4所述的方法，其中，在体积加热期间，浇注玻璃(30b)的中心区域(37)达到了750℃或更高的温度。
6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在体积加热期间，回旋管微波加热装置(50)产生微波束(54)，以及微波束(54)的横截面所包含的宽度大于浇注机(20)的宽度(W浇注)(22)。
7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，浇注玻璃(30b)在浇注机(20)中冷却至700℃或更低且不低于50℃的温度，以及当从浇注机(20)传输时，浇注玻璃(30b)包括12mm或更大的厚度(Tcg)。
8.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：
玻璃带(30c)的厚度(Tgr)是0.3mm至1mm；
玻璃带(30c)包括1.6至1.9的折射率；以及
玻璃带(30c)包括0.01μm到50μm的厚度变化情况以及0.01μm至100μm的翘曲。
9.一种用于权利要求1所述的方法的玻璃成形系统(10)，其包括熔化设备(15)、浇注机(20)、多个边缘辊(60)和回旋管微波加热装置(50)，其中：
熔化设备(15)沿着拉制路径(11)布置在浇注机(20)的上游并且构造成使得玻璃(30)流入浇注机(20)中；
浇注机(20)包括宽度(W浇注)(22)和厚度(T浇注)(24)并且构造成使得玻璃(30)冷却；
回旋管微波加热装置(50)包括沿着拉制路径(11)布置在浇注机(20)下游的位于拉制路径(11)的第一侧(11a)上的束出口(52)，其中，回旋管微波加热装置(50)构造成对沿着拉制路径(11)传输的玻璃进行体积加热；以及
所述多个边缘辊(60)沿着拉制路径(11)布置在回旋管微波加热装置(50)的束出口(52)的下游，并且包括布置在拉制路径(11)的第一侧(11a)上的第一边缘辊(60a)和布置在拉制路径(11)的第二侧(11b)上的第二边缘辊(60b)。
10.如权利要求9所述的玻璃成形系统，其还包括微波控制结构(56)，所述微波控制结构(56)包括被微波屏蔽装置(58)围绕的微波吸收装置(57)，其中，回旋管微波加热装置(50)的束出口(52)延伸进入到微波控制结构(56)中。
CN202080064263.2A 2019-09-13 2020-09-09 采用回旋管微波加热装置形成玻璃带的连续方法 Active CN114450255B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962900039P 2019-09-13 2019-09-13
US62/900,039 2019-09-13
PCT/US2020/049884 WO2021050506A1 (en) 2019-09-13 2020-09-09 Continuous methods of forming glass ribbon using a gyrotron microwave heating device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114450255A CN114450255A (zh) 2022-05-06
CN114450255B true CN114450255B (zh) 2023-11-21

Family

ID=72562030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080064263.2A Active CN114450255B (zh) 2019-09-13 2020-09-09 采用回旋管微波加热装置形成玻璃带的连续方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11739018B2 (zh)
JP (1) JP2022547308A (zh)
CN (1) CN114450255B (zh)
WO (1) WO2021050506A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020005555A1 (en) 2018-06-28 2020-01-02 Corning Incorporated Continuous methods of making glass ribbon and as-drawn glass articles from the same
JP2022547308A (ja) * 2019-09-13 2022-11-11 コーニング インコーポレイテッド ジャイロトロンマイクロ波加熱デバイスを用いてガラスリボンを形成する連続的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4682995A (en) * 1985-03-29 1987-07-28 U.S. Philips Corporation Method for the manufacture of glass bodies by extrusion
CN101031516A (zh) * 2004-07-29 2007-09-05 康宁股份有限公司 制造玻璃片的方法和装置
CN102414134A (zh) * 2009-02-27 2012-04-11 康宁股份有限公司 对玻璃带上的区域成形的方法
CN104185611A (zh) * 2011-11-09 2014-12-03 康宁股份有限公司 制造玻璃带的方法和装置
CN106458681A (zh) * 2014-05-14 2017-02-22 肖特股份有限公司 用于生产薄玻璃带的方法和设备以及根据这样的方法生产的薄玻璃带

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3635687A (en) * 1970-05-26 1972-01-18 Owens Illinois Inc Downdrawing method for producing very thin glass sheets
US4248925A (en) * 1979-06-25 1981-02-03 Corning Glass Works Encapsulation in glass and glass-ceramic materials
JPS62283831A (ja) 1986-05-30 1987-12-09 Hoya Corp 板ガラスの成形方法
US6408649B1 (en) 2000-04-28 2002-06-25 Gyrotron Technology, Inc. Method for the rapid thermal treatment of glass and glass-like materials using microwave radiation
US7514149B2 (en) * 2003-04-04 2009-04-07 Corning Incorporated High-strength laminated sheet for optical applications
JP4445419B2 (ja) 2005-03-18 2010-04-07 Ｈｏｙａ株式会社 ガラス成形体の製造方法、プレス成形用ガラス素材の製造方法、および光学素子の製造方法
EP1710212A1 (en) * 2005-04-06 2006-10-11 Corning Incorporated process and device for manufacturing flat sheets of a glass-based material
JP4466955B2 (ja) * 2005-07-15 2010-05-26 Ｈｏｙａ株式会社 光学ガラス、プレス成形用ガラスゴブおよび光学素子
JP4865298B2 (ja) * 2005-11-01 2012-02-01 古河電気工業株式会社 ガラス条の製造方法
JP2009519884A (ja) 2005-12-15 2009-05-21 ブルース テクノロジー エルエルシー オーバーフローダウンドローガラス成形方法および装置
JP5336035B2 (ja) * 2006-06-21 2013-11-06 Ｈｏｙａ株式会社 光学ガラス、ガラス成形体、光学素子およびそれらの製造方法
JP5177790B2 (ja) 2006-10-24 2013-04-10 日本電気硝子株式会社 ガラスリボンの製造装置及びその製造方法
KR101420195B1 (ko) 2006-10-24 2014-07-17 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 유리 리본의 제조 장치 및 그 제조 방법
US20090217705A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Filippov Andrey V Temperature control of glass fusion by electromagnetic radiation
JP2009242190A (ja) 2008-03-31 2009-10-22 Furukawa Electric Co Ltd:The 薄板ガラス製造方法および薄板ガラス製造装置
DE102008063554A1 (de) * 2008-12-05 2010-06-10 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Flachglas mit variierender Dicke
KR101452882B1 (ko) 2009-07-08 2014-10-22 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 유리판
WO2012132419A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 ガラス板の製造方法及びガラス板製造装置
US8713972B2 (en) * 2011-05-31 2014-05-06 Corning Incorporated Precision glass roll forming process and apparatus
US9090505B2 (en) 2011-07-15 2015-07-28 Corning Incorporated Microwave-based glass laminate fabrication
US20130047671A1 (en) * 2011-08-29 2013-02-28 Jeffrey T. Kohli Apparatus and method for forming glass sheets
JP5449281B2 (ja) 2011-09-12 2014-03-19 古河電気工業株式会社 ガラス条の製造方法
JP5835081B2 (ja) 2012-04-25 2015-12-24 旭硝子株式会社 ガラス板の製造方法およびガラス板の製造装置
US9556052B2 (en) * 2012-05-24 2017-01-31 Corning Incorporated Laminate fusion draw apparatus and method of use thereof
WO2014009766A2 (en) 2012-07-13 2014-01-16 Corning Incorporated Methods and apparatuses for producing laminated glass sheets
JP6052624B2 (ja) * 2012-08-24 2016-12-27 日本電気硝子株式会社 板ガラス製造装置および板ガラス製造方法
JP5619935B2 (ja) 2013-02-25 2014-11-05 古河電気工業株式会社 薄板ガラス製造方法および薄板ガラス製造装置
KR101611393B1 (ko) 2013-03-29 2016-04-11 아반스트레이트 가부시키가이샤 유리 기판 제조 방법 및 유리 기판 제조 장치
DE102014100750B4 (de) 2013-04-30 2023-08-17 Schott Ag Verfahren zur Herstellung von Glaskomponenten
US9108875B2 (en) * 2013-05-30 2015-08-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Heating and shaping system using microwave focused beam heating
US10526232B2 (en) * 2013-05-30 2020-01-07 Ppg Industries Ohio, Inc. Microwave heating glass bending process
DE102013105734A1 (de) 2013-06-04 2014-12-04 Schott Ag Verfahren zum Wiederziehen von Glas
US9469559B2 (en) * 2013-06-27 2016-10-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass manufacturing system incorporating an optical low-coherence interferometry assembly
DE102013109443B4 (de) * 2013-08-30 2017-06-22 Schott Ag Verfahren zum Ziehen von Glasbändern
US10246365B2 (en) * 2013-10-09 2019-04-02 Corning Incorporated Apparatus and method for forming thin glass articles
TWI649277B (zh) * 2014-05-07 2019-02-01 美商康寧公司 成形玻璃物件及其形成方法
US20150345996A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Corning Incorporated Apparatuses and methods for measuring an angle between a web of material and a conveyance direction
US20150344347A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Corning Incorporated Apparatuses for steering flexible glass webs and methods for using the same
JP6144740B2 (ja) 2014-09-30 2017-06-07 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 ディスプレイ用ガラス基板の製造方法
WO2016054325A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Corning Incorporated Method and apparatus for reducing sheet width attenuation of sheet glass
DE102014119064A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Schott Ag Glasfilm mit speziell ausgebildeter Kante, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
CN107771165B (zh) * 2015-04-17 2020-12-01 康宁股份有限公司 热增强的玻璃制造设备和方法
CN108349769A (zh) * 2015-11-05 2018-07-31 康宁股份有限公司 用于减少颗粒粘附的玻璃制造方法
EP3377452B1 (en) * 2015-11-18 2023-05-10 Corning Incorporated Method and apparatuses for forming glass ribbons
CN108367961A (zh) 2015-12-17 2018-08-03 日本电气硝子株式会社 支承玻璃基板的制造方法
JP6613905B2 (ja) 2016-01-12 2019-12-04 日本電気硝子株式会社 ガラスリボンの製造方法および製造装置
DE102016107934B4 (de) 2016-04-28 2023-07-13 Schott Ag Verfahren zur Herstellung hochbrechender Dünnglassubstrate
JP7154717B2 (ja) * 2016-11-23 2022-10-18 コーニング インコーポレイテッド ガラスリボンの熱制御方法および装置
TWI774715B (zh) * 2016-12-21 2022-08-21 美商康寧公司 用於管理玻璃帶冷卻之方法及設備
WO2020005555A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Corning Incorporated Continuous methods of making glass ribbon and as-drawn glass articles from the same
JP2022548842A (ja) * 2019-09-13 2022-11-22 コーニング インコーポレイテッド 加熱デバイスを用いてガラスリボンを形成するためのシステム及び方法
JP2022547308A (ja) * 2019-09-13 2022-11-11 コーニング インコーポレイテッド ジャイロトロンマイクロ波加熱デバイスを用いてガラスリボンを形成する連続的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4682995A (en) * 1985-03-29 1987-07-28 U.S. Philips Corporation Method for the manufacture of glass bodies by extrusion
CN101031516A (zh) * 2004-07-29 2007-09-05 康宁股份有限公司 制造玻璃片的方法和装置
CN102414134A (zh) * 2009-02-27 2012-04-11 康宁股份有限公司 对玻璃带上的区域成形的方法
CN104185611A (zh) * 2011-11-09 2014-12-03 康宁股份有限公司 制造玻璃带的方法和装置
CN106458681A (zh) * 2014-05-14 2017-02-22 肖特股份有限公司 用于生产薄玻璃带的方法和设备以及根据这样的方法生产的薄玻璃带

Also Published As

Publication number Publication date
US11739018B2 (en) 2023-08-29
CN114450255A (zh) 2022-05-06
WO2021050506A1 (en) 2021-03-18
JP2022547308A (ja) 2022-11-11
US20210078894A1 (en) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114401929A (zh) 采用加热装置形成玻璃带的系统和方法
CN114450255B (zh) 采用回旋管微波加热装置形成玻璃带的连续方法
JP5411876B2 (ja) 電磁輻射によるガラスシート形成時の温度制御
EP3587364B1 (en) Continuous method of making glass ribbon
CN1896022B (zh) 光学玻璃、压模玻璃料滴及光学元件
JP2004523452A (ja) 薄ガラス板製造方法及び装置
US11897806B2 (en) Method and apparatus for producing a thin glass ribbon, and thin glass ribbon produced according to such method
KR20130038408A (ko) 조절된 냉각을 이용한 유리시트의 제조 방법
KR101798292B1 (ko) 디스플레이용 글래스 기판의 제조 방법
EP1812354A1 (en) Glass manufacturing system and method for using a cooling bayonet to reduce stress in a glass sheet
US20200255316A1 (en) Device and method for the production of a flat glass
KR20180008710A (ko) 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판 제조 장치
CN107721156A (zh) 无碱玻璃基板
CN112334419B (zh) 制造玻璃带的连续方法和由其所拉制的玻璃制品
Cincibusová et al. Sand dissolution and bubble removal in a model glass-melting channel with melt circulation
JP7265484B2 (ja) ガラス製造処理でのガラスリボン急冷装置および方法
DiGiampaolo et al. Flat Glass Production Using the Float Process
CN114644446A (zh) 浮法玻璃制造装置、浮法玻璃制造方法以及浮法玻璃

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant