CN118005261A - 用于提高玻璃片表面质量的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造玻璃制品的方法和设备，包括：在成形设备中形成玻璃制品，玻璃制品包括第一主表面和与第一主表面平行的第二主表面；以及引导气体沿着第一主表面或第二主表面中的至少一个流动，引导的量和时间足以减少颗粒在第一主表面或第二主表面上的粘附。

Description

用于提高玻璃片表面质量的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求基于35U.S.C.§119于2022年11月8日申请的美国临时申请序列号63/423621的优先权，其全文通过引用并入于此。

技术领域

本公开内容总体上涉及一种用于提高玻璃片表面质量的设备和方法，更具体地涉及用于减少玻璃片表面上的粘附颗粒的设备和方法。

背景技术

在玻璃制品的生产中，如用于显示设备(包括电视和手持装置，如电话和平板电脑)的玻璃片，通常存在多个加工步骤可能涉及产生玻璃颗粒，包括当玻璃片与玻璃带分离并被移动以便进一步加工时。在加工过程中，这种颗粒的产生可能创造一种环境，使它们粘附在玻璃制品(如玻璃片)的主表面上。鉴于有更高分辨率显示器的趋势，希望将此类制品上存在的颗粒量降至最低。

发明内容

这里公开的实施方式包括一种用于制造玻璃制品的方法。所述方法包括在成形设备中成形玻璃制品，其中玻璃制品包括第一主表面和平行于第一主表面的第二主表面。该方法还包括沿第一主表面或第二主表面中的至少一个引导气流，引导的量和时间足以减少颗粒在第一主表面或第二主表面上的粘附。

这里公开的实施方式还包括一种用于制造玻璃制品的设备。所述设备包括成形设备，其配置为成形玻璃制品，所述玻璃制品包括第一主表面和平行于第一主表面的第二主表面。所述设备还包括气体流动设备，其配置为沿第一主表面或第二主表面中的至少一个引导气流，引导的量和时间足以减少颗粒在第一主表面或第二主表面上的粘附。

这里公开的实施方式的附加的特征和优点将在以下的详细描述中进行阐述，并且部分地对本领域技术人员来说从该描述中是显而易见的，或者通过实施这里所描述的公开的实施方式来识别，包括以下的详细描述、权利要求以及所附附图。

要理解的是，上述一般描述和以下详细描述所述的实施方式旨在提供用于理解所要求保护的实施方式的性质和特征的概述或框架。附图是为了提供进一步的理解，并被纳入构成本说明书的一部分。附图示出了本公开内容的各种实施方式，并与描述一起用于解释其原理和操作。

附图说明

图1是示例性熔合下拉玻璃制造设备和工艺的示意图；

图2是示例性玻璃片分离工艺的一阶段的示意性侧视图；

图3是示例性玻璃片分离工艺的另一阶段的示意性侧视图；

图4是示例性玻璃片分离工艺的又一阶段的示意性侧视图；

图5是示例性玻璃片分离工艺的再一阶段的示意性侧视图；

图6是玻璃片的透视图；

图7是玻璃片制造工艺的步骤的示意性透视图；

图8是根据这里公开的实施方式的玻璃片制造工艺的步骤的顶部示意性透视图；

图9是根据这里公开的实施方式的玻璃片制造工艺的步骤的侧面示意性透视图；和

图10A-10C分别是根据这里公开的实施方式的气体流动导管的顶部、侧面和底部示意图。

具体实施方式

现在将详细描述本公开内容的本优选实施方式，其示例在附图中示出。在可能的情况下，在所有图中使用相同的附图标记来指代相同或类似的部件。然而，本公开内容可以以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于这里所述的实施方式。

范围可在这里表示为从“约”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表示这样的范围时，另一实施方式包括从一特定值和/或到另一特定值。类似地，当值作为近似值表示时，例如通过使用先行词“约”，将理解为特定值形成另一个实施方式。将进一步理解的是每个范围的端点相对于另一个端点都是显著的，并且独立于另一个端点。

此处使用的方向术语-例如上、下、右、左、前、后、顶、底-仅参考所绘制的图形，并不暗示绝对方向。

除非另有明确说明，这里所述的任何方法绝不旨在被解释为要求其步骤以特定顺序执行，也不要求使用任何设备具有特定方向。因此,方法权利要求并不实际列举其步骤应遵循的顺序,或任何设备权利要求并不实际列举单个元件的顺序或方位,或者其不在权利要求或描述中特别声明将步骤限制在特定的顺序,或并不列举设备的元件的特定顺序或方位，在任何方面绝不推断顺序或方位。这适用于任何可能的非表达性解释基础，包括：与步骤安排、操作流程、元件顺序或元件方位有关的逻辑问题；从语法组织或标点派生的简单意义；说明书中描述的实施方式的数量或类型。

如这里所使用的，单数形式的“一”和“所述”包括复数指涉物，除非上下文另有明确指示。因此，例如，对“一”部件的引用包括具有两个或更多这样的部件的方面，除非上下文明确地另有指示。

如这里所使用的，术语“颗粒”是指可以存在于表面上的任何类型的颗粒，如玻璃颗粒和灰尘颗粒。

图1所示的是示例性玻璃制造设备10。在一些示例中，玻璃制造设备10可包括玻璃熔化炉12，其可包括熔化容器14。除了熔化容器14之外，玻璃熔化炉12可以任选地包括一个或多个额外的部件，如加热原材料并将原材料转化为熔融玻璃的加热元件(例如，燃烧器或电极)。在进一步的示例中，玻璃熔化炉12可以包括热管理装置(例如，隔热元件)，其减少熔化容器附近的热量损失。在进一步的示例中，玻璃熔化炉12可以包括电子装置和/或机电装置，其便于将原材料熔化成玻璃熔体。此外，玻璃熔化炉12可包括支撑结构(例如，支撑底盘、支撑构件等)或其它部件。

玻璃熔化容器14通常由诸如耐火陶瓷材料的耐火材料组成，例如含有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。下面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，玻璃熔化炉可作为玻璃制造设备的部件并入，以制造玻璃基板，例如具有连续长度的玻璃带。在一些示例中，本公开内容的玻璃熔化炉可以作为玻璃制造设备的部件并入，该设备包括槽拉设备、浮浴设备、下拉设备(如熔合工艺)、上拉设备、压轧设备、拉管设备或将受益于这里所公开的方面的任何其他玻璃制造设备。作为示例，图1示意性地示出作为熔合下拉玻璃制造设备10的部件的玻璃熔化炉12，用于熔合拉出用于随后加工成单个玻璃片的玻璃带。

玻璃制造设备10(例如，熔合下拉设备10)可以任选地包括相对于玻璃熔化容器14位于上游的上游玻璃制造设备16。在一些示例中，上游玻璃制造设备16的一部分或整体可以作为玻璃熔化炉12的一部分并入。

如所示示例所示，上游玻璃制造设备16可包括存储仓18、原料输送装置20和连接到原料输送装置的电机22。存储仓18可配置成存储可送入玻璃熔化炉12的熔化容器14的原材料24，如箭头26所指示。原材料24通常包括一种或多种玻璃形成金属氧化物和一种或多种改性剂。在一些示例中，原料输送装置20可由电机22供电，使得原料输送装置20将预定数量的原料24从存储仓18输送到熔化容器14。在进一步的示例中，电机22可以为原料输送装置20提供动力，以根据从熔化容器14下游检测到的熔融玻璃水平而受控的速率引入原料24。熔化容器14中的原材料24随后可以加热形成熔融玻璃28。

玻璃制造设备10还可以任选地包括相对于玻璃熔化炉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的一部分可以作为玻璃熔化炉12的一部分并入。在一些情况下，下面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，可以并入作为玻璃熔化炉12的一部分。下游玻璃制造设备的元件，包括第一连接导管32，可以由贵金属形成。合适的贵金属包括从由铂、铱、铑、锇、钌和钯组成的金属组中选择的铂族金属，或其合金。例如，玻璃制造设备的下游元件可由铂铑合金形成，包括按重量计约70％至约90％的铂和按重量计约10％至约30％的铑。然而，其他合适的金属可以包括钼、钯、铼、钽、钛、钨及其合金。

下游玻璃制造设备30可包括第一调理(即，处理)容器，如位于熔化容器14下游并通过上面描述的第一连接导管32耦接到熔化容器14的澄清容器34。在一些示例中，熔融玻璃28可以通过第一连接导管32从熔化容器14重力输送到澄清容器34。例如，重力可使熔融玻璃28从熔化容器14穿过第一连接导管32的内部通道到达澄清容器34。然而，应当理解的是，其它调理容器可以位于熔化容器14的下游，例如在熔化容器14和澄清容器34之间。在一些实施方式中，在熔化容器和澄清容器之间可以应用调理容器，其中来自初级熔化容器的熔融玻璃被进一步加热以继续熔化过程，或者在进入澄清容器之前被冷却到低于熔化容器中熔融玻璃的温度。

气泡可以通过各种技术从澄清容器34内的熔融玻璃28中除去。例如，原材料24可包括多价化合物(即，澄清剂)，如氧化锡，其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。由澄清剂的温度诱导的化学还原产生的氧气气泡穿过澄清容器内的熔融玻璃上升，其中熔化炉中产生的熔融玻璃中的气体可以扩散或凝聚到澄清剂产生的氧气气泡中。然后，扩大的气泡可以上升到澄清容器中熔融玻璃的自由表面，然后从澄清容器中排出。氧气气泡可以进一步诱导熔融玻璃在澄清容器中的机械混合。

下游玻璃制造设备30还可以包括另一调理容器，例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可用于提供均匀的玻璃熔体组合物，从而减少化学或热不均匀性，否则，这些不均匀性可能存在于从澄清容器流出的澄清后的熔融玻璃中。如图所示，澄清容器34可以通过第二连接导管38耦接到混合容器36。在一些示例中，熔融玻璃28可以通过第二连接导管38从澄清容器34重力输送到混合容器36。例如，重力可使熔融玻璃28从澄清容器34穿过第二连接导管38的内部通道到达混合容器36。应当注意，虽然混合容器36被示出为在澄清容器34的下游，然而混合容器36可以位于澄清容器34的上游。在一些实施例中，下游玻璃制造设备30可以包括多个混合容器，例如，在澄清容器34上游的混合容器和在澄清容器34下游的混合容器。这些多个混合容器可以是相同的设计，也可以是不同的设计。

下游玻璃制造设备30还可以包括另一调理容器，如可位于混合容器36下游的输送容器40。输送容器40可以对待送入下游成形装置的熔融玻璃28进行调节。例如，输送容器40可以用作为积蓄器和/或流量控制器，以调节和/或提供熔融玻璃28通过出口导管44到达成形体42的一致流量。如图所示，混合容器36可以通过第三连接导管46耦接到输送容器40。在一些示例中，熔融玻璃28可以通过第三连接导管46从混合容器36重力输送到输送容器40。例如，重力可以驱动熔融玻璃28穿过第三连接导管46的内部通道从混合容器36到达输送容器40。

下游玻璃制造设备30还可以包括成形设备48，成形设备48包括上面描述的成形体42和入口导管50。出口导管44可以定位为将熔融玻璃28从输送容器40输送到成形设备48的进口导管50。例如，在示例中，出口导管44可以嵌套在进口导管50的内表面内并与之隔开，从而提供位于出口导管44的外表面和进口导管50的内表面之间的熔融玻璃的自由表面。熔合下拉玻璃制造设备中的成形体42可包括位于成形体的上表面中的槽52和沿成形体的底部边缘56在拉伸方向上收敛的收敛成形表面54。通过输送容器40、出口导管44和进口导管50输送到形成体槽的熔融玻璃，从槽的侧壁溢出并作为单独的熔融玻璃流沿收敛成形表面54下降。单独的熔融玻璃流动在底部边缘56下面并沿着底部边缘56接合，产生单一玻璃带，通过对玻璃带施加张力(如通过重力、边缘辊72和拉卷82)将所述玻璃带从底部边缘56沿拉伸或流动方向60拉出，以随着玻璃冷却和玻璃粘度的增加来控制玻璃带的尺寸。因此，玻璃带58经历粘弹性转变，并获得机械性能，使玻璃带58具有稳定的尺寸特性。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内分离成单独的玻璃片62。然后，机器人64可以使用夹持工具65将单个玻璃片62转移到输送系统，从而可以对单个玻璃片进行进一步处理。

图2示出示例性玻璃片分离工艺的阶段的示意性侧视图。如图2所示，玻璃分离设备100包括划线机构102和凸缘104，其中划线机构102和凸缘104位于玻璃带58的相对两侧。在图2所示的阶段中，划线机构102在宽度向方向上(在所示的图2的平面的进出方向上)移动跨越玻璃带58，并跨越玻璃带58赋予宽度向划线。此外，在图2所示的阶段中，夹持工具65尚未与玻璃带58接合，尽管在划线时接合在本领域也是已知的并且通常会实施的。

虽然划线机构102在图2中显示为机械划线机构，如包括划线轮的机构，但应理解，这里的实施方式包括其他类型的划线机构，举例来说，如激光划线机构。当划线机构102包括划线轮时，划线轮可安装在滚珠轴承枢轴上，所述滚珠轴承枢轴固定在一轴上，所述轴依次安装在线性致动器(气缸)上，所述线性致动器使划线轮朝向玻璃带58移动，从而其被拉动跨越玻璃带的一侧并对玻璃带的该侧划线。

凸缘104可包括弹性材料，如硅橡胶。在某些示例性实施方式中，凸缘104可以是具有玻璃带58的弓形形状的适形(conformable)凸缘，例如在美国专利号8,051,681中公开的那样，其全部公开内容通过引用并入。凸缘104还可以与真空源(未示出)流体连通，以增强玻璃带58与凸缘之间的接合，例如在美国专利号8,245,539中公开的那样，其全部公开内容通过引用并入。

图3显示了示例性玻璃片分离工艺的另一阶段的示意图侧视图，其中划线机构102具有脱离的玻璃带58，并且夹持工具65(包括夹持元件66)由机器人64致动以接合玻璃带58。例如，夹持元件66可以包括弹性材料，如硅橡胶，并且在某些示例性实施例中可以包括杯状弹性材料，该杯状弹性材料可以与真空源(未示出)流体连通，以增强玻璃带58与夹持元件66(夹持元件包括与真空源流体连通的杯状材料，以下称为真空杯)之间的接合。

如图3所示，虽然夹持工具64(包括夹持元件66)对玻璃带58施加拉力，然而所述拉力不足以使玻璃带58实质上弯曲远离拉伸或流动方向60。然而，图4示出了示例性玻璃片分离工艺的又一阶段的示意性侧视图，其中夹持工具65已由机器人64进一步致动，从而施加足以使玻璃带58在凸缘104下方延伸的部分开始弯曲远离拉伸或流动方向60。然而，如图4所示，拉力尚不足以将玻璃带58在凸缘104下方延伸的部分与玻璃带58的其余部分分离。

图5示出了示例性玻璃片分离工艺的再一个阶段的示意性侧视图，其中夹持工具65已由机器人64进一步驱动，从而赋予足以将玻璃带58的在凸缘104下方的部分(即玻璃片62)与玻璃带58的余下部分分离的。然后可以将玻璃片62转移到例如用于进一步处理的输送系统。

图6示出了玻璃片62的透视图，玻璃片62具有第一主表面162、在基本平行于第一主表面162的方向上延伸的第二主表面164(在玻璃片62的与第一主表面相对的一侧上)和在第一主表面162和第二主表面164之间延伸并且在基本垂直于第一和第二主表面162、164的方向上延伸的边缘表面166。

图7示出了玻璃片制造工艺步骤的透视图。如图7所示，机器人64(即第一机器人)将玻璃片62如图箭头“A”示意性指示的朝向称重设备150输送(在该加工步骤中，玻璃片62还被输送远离成形设备)。在由称重设备150称重之后，玻璃片62由机器人74(即第二机器人)从称重设备140朝向下游加工设备(未示出)数学，如箭头“B”示意性指示的。

在图2-5和7中所示的处理过程中，在玻璃片62上，如在玻璃片62的第一主表面162和/或第二主表面164上，可能形成颗粒，如小玻璃颗粒或灰尘颗粒。例如，在如图2-5中所示的玻璃片62与玻璃带58分离的过程中，玻璃颗粒可能在划线、弯曲或分离过程中形成。此外，在由机器人64、74运送玻璃片62的过程中，如当玻璃片被机器人64、74无意中掉落(或未充分固定在机器人64、74上)时，可能会产生玻璃颗粒。这种玻璃颗粒存在于玻璃片加工环境中，可导致在玻璃片62上形成玻璃颗粒。

图8和9分别示出了根据这里公开的实施方式的玻璃片制造工艺步骤的顶部和侧面示意性透视图。如图8所示，玻璃片制造工艺和设备包括气体流动设备110。气体流动设备110包括多个气体流动导管，具体地说，多个第一气体流动导管112、以及一第二气体流动导管114。第一气体流动导管112在气体流动设备110的以下区域中延伸，在该区域中机器人64将玻璃片62从成形设备(图8和9中未示出)输送到称重设备150。第二气体流动导管114在气体流动设备110的以下区域中延伸，在该区域中机器人74将玻璃片62从称重设备150输送到下游处理设备(图8和9中未示出)。

如图8和9所示，多个气体流动导管112、114中的每个都沿着垂直于重力的纵轴延伸(如图9中的箭头“G”所示)，并在平行于重力的方向上使气体流动(如图9中用虚线箭头所示)。此外，第二气体流动导管114在垂直于第一气体流动导管112纵轴的纵向方向上延伸。

如图8和9中进一步示出的，玻璃片62由机器人64、74在竖直方向上输送，使得第一主表面162和第二主表面164沿着平行于重力的方向延伸，使得从气体流动导管112、114流出的气体至少部分地通过重力沿第一主表面162或第二主表面164中的至少一个流动。

在某些示例性实施方式中，气体可通过鼓风机单元的操作流入气体流动导管112、114，该鼓风机单元可通过一个或多个连接导管(未示出)与气体流动导管112、114流体连通。在某些示例性实施方式中，气体包括空气。

图10A-10C分别示出了根据这里公开的实施方式的气体流动导管112的顶部、侧面和底部的示意图。气体流动导管110包括端盖116和底表面，所述底表面包括沿平行于气体流动导管112的纵轴的表面延伸的多个孔118，并配置成使气体从气体流动导管112流动出。换句话说，多个孔118配置成使气体在平行于重力的方向上流动，使得当玻璃片62在气体流动设备110内被输送(例如，通过机器人64、74)时，从气体流动导管112、114流动出来的气体至少部分地通过重力沿着玻璃片62的第一主表面162或第二主表面164中的至少一个流动。

这里公开的实施方式包括这样的实施方式，其中气体沿玻璃片62的第一主表面162或第二主表面164中的至少一个流动，流动的量和时间足以减少颗粒在第一主表面162或第二主表面164上的粘附。例如，气体可以以从约1升/秒至约10升/秒的速率流过气体流动设备110，如从约3升/秒至约7升/秒，持续约1秒至约1分钟，如从约5秒至约30秒。

相比于不使用气体流动设备110来使气体沿着第一主表面162或第二主表面164中的至少一个流动的情形，使气体沿着玻璃片62的第一主表面162或第二主表面中的至少一个流动可以例如将颗粒在第一主表面162或第二主表面164中的至少一个上的粘附减少至少约25％，如至少约30％，进一步如至少约40％，再进一步如至少约45％，再进一步如至少约50％，如从约25％到约75％，进一步如从约30％到约70％。

这里公开的实施方式可以使颗粒(如玻璃颗粒)在玻璃制品(如玻璃片)上的粘附最小化，这可以导致玻璃制品(如玻璃片)的生产具有改进的表面质量。这里公开的实施方式例如通过减少因不能满足质量要求(如表面质量要求)而必须丢弃的玻璃制品(如玻璃片)的数量，可以进一步提高在存在颗粒(如玻璃颗粒)的环境中加工玻璃制品(如玻璃片)的效率。

虽然已参照熔合下拉工艺对上述实施方式进行了描述，但应理解，此类实施方式也适用于其他玻璃成形工艺，如浮法工艺、槽拉工艺、上拉工艺、拉管工艺和压轧工艺。

对于本领域技术人员来说，可以在不偏离本公开内容的精髓和范围的情况下对本公开内容的实施方式进行各种修改和变化，这将是显而易见的。因此，只要这些修改和变化属于所附权利要求及其等同方式的范围内，本公开内容旨在涵盖这些修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于制造玻璃制品的方法，包括：

在成形设备中成形所述玻璃制品，其中所述玻璃制品包括第一主表面和平行于所述第一主表面的第二主表面；和

沿着所述第一主表面或所述第二主表面中的至少一个引导气体流动，引导的量和时间足以减少颗粒在所述第一主表面或所述第二主表面上的粘附。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体流动由沿所述第一主表面或所述第二主表面中的至少一个的重力决定。

3.根据利要求1所述的方法，还包括由机器人输送所述玻璃制品的步骤，其中在由机器人输送所述玻璃制品的步骤中进行引导气体流动的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其中输送的步骤还包括将所述玻璃制品从所述成形设备输送到称重设备。

5.根据权利要求3所述的方法，其中输送的步骤还包括将所述玻璃制品从称重设备输送到下游加工设备。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体流动的速率为约1升/秒至约10升/秒，并且持续时间为约1秒至约1分钟。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体包括空气。

8.根据权利要求1所述的方法，其中引导气体流动的步骤还包括使所述气体沿着垂直于重力的纵轴延伸的多个气体流动导管流动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中引导气体流动的步骤还包括使所述气体从所述气体流动导管流动通过沿平行于每个导管的纵轴的表面延伸的多个孔。

10.根据权利要求1所述的方法，其中与不使用气体流动的情况相比，引导气体流动的步骤将颗粒在所述第一主表面或所述第二主表面中的至少一个上的粘附减少了至少约25％。

11.一种用于制造玻璃制品的设备，包括：

成形设备，配置为成形玻璃制品，所述玻璃制品包括第一主表面和平行于所述第一主表面的第二主表面；和

气体流动设备，配置为沿着所述第一主表面或所述第二主表面中的至少一个引导气体流动，引导的量和时间足以减少颗粒在所述第一主表面或所述第二主表面上的粘附。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述气体流动设备配置成使气体在平行于重力的方向上流动。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述气体流动设备还包括沿着垂直于重力的纵轴延伸的至少一个气体流动导管。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述至少一个气体流动导管包括沿平行于所述纵轴的表面延伸的多个孔，并配置成使气体从所述气体流动导管流出。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述至少一个气体流动导管包括沿多个垂直于重力的纵轴延伸的多个气体流动导管。

16.根据权利要求11所述的设备，其中所述设备还包括配置成输送所述玻璃制品的机器人。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述机器人配置成将所述玻璃制品从所述成形设备输送到称重设备。

18.根据权利要求16所述的设备，其中所述机器人配置成将所述玻璃制品从称重设备输送到下游加工设备。

19.一种由根据权利要求1至10中任一项中所述的方法制成的玻璃制品。

20.一种电子装置，包括根据权利要求19所述的玻璃制品。