CN1349920A - 玻璃基片的包装容器 - Google Patents
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Abstract
容器(19)可以包装诸如用于制造液晶显示器的玻璃基片的柔性基片(13)。容器包括弧形槽(25),通过弧形槽将弹性应变施加在基片上。弹性应变可增强基片,因而可减少由于运输过程中的振动使基片破损的可能性或减少水平设置时的下垂度。通过使用这种沟槽,可使大而薄的基片的包装密度显著增加。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃基片(玻璃薄片)的包装,特别是涉及一种玻璃基片的密集包装,这种玻璃基片会由于运输过程中的振动而受到高度弯曲以及水平设置时会发生较大的重力下垂。
本发明总的涉及任何材料薄片的高密度包装,这种薄片存在运输过程中发生弯曲和/或水平设置时发生重力下垂的问题,例如由于接触使薄片的表面受损和/或由于接触和/或过度弯曲使易碎薄片破碎。然而为了便于表达,以下的讨论将针对玻璃薄片来进行,特别是用于制造液晶显示器(LCDs)的玻璃薄片,应予理解的是,除了那些具体说明材料是玻璃或液晶显示器玻璃的权项以外,所附权利要求书所阐述的本发明并不如此局限。
背景技术
大而薄的玻璃薄片可用于液晶显示器的基片。从玻璃制造设备到顾客的运输过程中,一般用L形的支承件或聚丙烯盒来包装基片,将每一薄片的不涉及质量问题的边缘固定在槽中,使它可与相邻薄片分隔开来。这类包装容器请参见美国专利No.5,588,531和No.5,904,251。
这种基片的易弯曲性随薄片尺寸的增大和/或其厚度的减小而增大。易弯曲性的增大意味着由于运输过程中的振动以及水平设置时较大的重力下垂会使薄片出现较高的弯曲。因此,需要在薄片之间留出较大的间隔,并需要谨慎地运输以避免由于过度弯曲(挠曲)和/或相邻薄片之间的接触而使玻璃破损和破碎。这种较大的间隔会增加储存、运输和搬运基片的成本。
因而需要改进柔性基片的包装技术,以便将基片互相靠近地包装,使出现的重力下垂低于现有的技术。这种需要在近年来日益上升,预期将来会更加迫切,这是因为用作LCD的玻璃基片将更大更薄、因而变得更容易弯曲。本发明可满足这种持续发展趋势的需要。
发明内容
基于前述情况,本发明的一个目的是提供一种装置和方法,以克服大和/或薄的基片所出现的弯曲和下垂问题。本发明的另一目的是提供一种方法和装置,以增加柔性基片的包装密度。本发明的一个特定目的是减少由于运输过程中的振动和/或水平设置时的下垂使基片破损的可能性。
为了达到这些及其它目的,本发明的一个方面是提供一种可包装多块柔性材料薄片(13)的容器(19),所述薄片在其不受应力的状态下呈平面状,所述容器包括第一侧(21)和与其相对的第二侧(23),第一侧包括多条第一曲槽(25),第二侧包括多条第二曲槽(25),其中多条第一和第二曲槽互相对准以形成多对曲槽,每对曲槽适于容纳一块柔性材料薄片,每一对中的每条曲槽都有基本相同的曲率半径(R),选择所述曲率半径以将弹性应变施加在柔性材料薄片上,藉此减少由于搬运容器使每对相邻沟槽中的薄片之间接触的可能性。曲率半径最好大于2米、小于5米,但是如果需要的话,在本发明的实际应用中也可使用其它的曲率半径。
本发明的另一方面是提供一种可增加容器所运输的柔性材料薄片数量的方法,所述薄片在其不受应力的状态下呈平面状,所述方法包括当薄片在容器中时将弹性应变施加在至少一块薄片上,以减少由于搬运容器使薄片与相邻薄片之间接触的可能性。较佳的是将弹性应变施加在容器中的每块薄片上,更佳的是将相同的弹性应变施加在所有薄片上。
下面将进一步详细叙述本发明的特征和优点,通过下面的叙述对本技术领域中的熟练人员来说,一部分特征和优点将是显而易见的,或者通过对本发明的实施也可以对本发明的特征和优点理解得一清二楚。
应予理解的是,前面的大体叙述和后面的详细叙述都只是用于说明本发明的例子,目的是为理解本发明的权利要求的性质和特性提供框架上的概述。
附图的作用是提供对本发明进一步的理解,这些附图与说明书相结合并构成说明书的一部分。附图图示了本发明的多个实施例,它们将与说明书一同阐述本发明的原理和操作。
附图说明
图1A示出了一现有技术的容器,例如一聚丙烯的容器,它可用于运输LCD的玻璃基片。该图所示的是处于垂直位置的带盖容器。这种构造在运输过程中会使玻璃薄片的中心弯曲;
图1B中示出了处于水平位置的图1A的容器,它的盖子已被取下。如该图所示,玻璃薄片沿其前沿出现重力下垂;
图2示出了玻璃薄片的两侧边水平地被支承在直槽里的情况;
图3A示出了一容器,例如一聚丙烯的容器,它是根据本发明构造的该容器处于垂直位置。容器的弧形槽使图中所示的玻璃薄片弹性应变,因而在受到振动时基本没有出现大的弯曲;
图3B示出了处于水平位置的图3A的容器,它的盖子已被取下。由于容器的弧形槽使玻璃薄片弹性应变,因而基本没有出现重力下垂;
图4示出了用于获得下述示例中的实验结果的包装盒的结构。在盒子的相对两壁上构造五对槽,槽之间的间隔为5毫米。图4中只示出了一对槽;
图4A是图4中用圆圈圈出的区域的分解示意图,示出了诸例子中使用的包装盒的五条槽中的三条;
图5示出了图3容器的有所改变的形式,它包括一升高的底部,使容器可用于长度小于弧形槽全长的玻璃薄片。
为便于本发明的表达,附图中假定本发明的容器19的四壁与现有技术的容器11的四壁都是透明的,以便从外面看到盒中的玻璃薄片。实际上,该四壁有可能是透明的,但它们通常是不透明的。
还是为便于表达,图1、3、4和5只示出了一块玻璃薄片和用于容纳薄片的一组槽,应予理解的是,实际上这些附图中的容器具有多对槽,并可支承多块玻璃薄片,每对槽可支承一块薄片。
具体实施方式
如上所述,本发明涉及改进玻璃薄片和其它材料的包装,以减少薄片出现的弯曲程度和重力下垂的问题。这种弯曲和下垂的减少可增加薄片在装运容器中的包装密度,即总尺寸相同的容器可装运更多的薄片。
目前,将薄的玻璃薄片(例如厚度小于或等于1.1毫米以及在许多情况下厚度小于或等于0.7毫米的基片)垂直包装在例如图1A所示的带有直槽17的聚丙烯盒11中。盒中一般包装有十至二十五块基片13,随着玻璃的尺寸和厚度的不同,基片之间的间隔范围从10至18毫米。盖子和盒的底部也有直槽17以使每一基片的四边都被槽所支承。即使如此,运输的过程中的振动还是易于使大而薄的玻璃基片的中心发生弯曲。
在卸载基片时,可取下盒盖并使盒子转至图1B所示的水平位置。在该位置上,玻璃基片只有三边被槽所支承,因而会使基片的前沿受到重力而下垂。该下垂幅度可用下面的等式估算,等式中假定玻璃薄片的两条侧边水平地被直槽所支承(见图2):
S=(5ρ/32E)(W4/T2)
其中E是杨氏模量、ρ是密度、W是宽度、T是厚度。从该等式中可以看到,随着宽度W的增加和厚度T的减少,重力下垂将迅速增加。
对于一般的液晶显示器玻璃而言,具体地说对于康宁股份有限公司(纽约康宁)制造的1737号玻璃,E等于7500千克/毫米2、ρ等于2.54×10-6千克/毫米3。表1给出了厚度为0.7毫米的1737号玻璃的重力下垂的计算值(S值),该玻璃的宽度(W值)范围从100毫米至1000毫米。例如,W=600毫米时,计算出的重力下垂达到14毫米,而W=1000毫米时上升为108毫米。
现有的对付这种柔性薄片基片的包装技术所用的方法是使相邻薄片之间的间隔足够大,以避免振动或重力引起的薄片之间的互相接触。从等式(1)和表1中可以看到,当玻璃的尺寸增大或玻璃的厚度变小时,弯曲所产生的问题迅速增加。对于这种较大和/或较薄的薄片而言,现有的包装技术迅速变得更昂贵、低效和失效。
本发明克服该问题的方法是减少玻璃薄片的易弯曲性,即使包装得较密,它们也不会由于振动或重力而互相接触。弯曲的减少是通过使基片弹性应变而实现的,即增加它们的硬度、减少它们的易弯曲性。结果可减少运输过程中的基片振动和水平设置时的下垂。
较佳的是,使基片遭受足够的弹性应变,以便在装运和搬运玻璃基片的容器时遇到通常所受的力时基片基本上不会振动。类似地,弹性应变也足以确保基片在水平设置时基本不会因受重力的作用而下垂。
通过一对形成于容器相对两壁的槽将弹性应变施加在基片上。多种类型的槽的构造可用于在基片中产生所需应变。例如,一对正弦形槽可将弹性应变施加在基片上。然而对这种槽而言,其曲率将沿槽的长度发生变化,因此当玻璃薄片滑入槽内时会使玻璃薄片中的应变发生变化。因而玻璃薄片一般不会沿着一对槽平滑地移动。
如图3所示,较佳的槽的形状是弧形,即圆周的一部分。因为弧线的曲率沿弧的长度为常数,所以该构造可使沿槽长的基片的应变一致,即玻璃中的应变不受槽的位置的影响。因此,如果薄片的宽度相同,那么长度不同的玻璃薄片可以在相同的应变条件下用同一包装盒进行包装。应变的结果是压缩玻璃薄片的一个表面——即面向曲率中心的表面,以及张紧另一个表面——即背离曲率中心的表面。
较宽和较薄的玻璃薄片需要较大的弯曲高度(h)或较小的圆弧半径以达到所需的硬度水平。使用的弯曲量必须为最小,只要能达到所需的硬度水平以避免振动和/或下垂造成破损就可以。由于可能导致玻璃薄片的静态疲劳,因此较高的硬度被认为是不合适的,尤其是在薄片长期保存于包装盒内的情况下更是如此。关于这一点,业已观察到,将玻璃薄片设置在h为30毫米(见图3)的槽中,18天后并未显示出明显的静态疲劳。
将槽置于容器19的相对两侧21和23中。如果需要的话,也可将直槽置于容器的盖27和/或底面29上,但通常不必使用这样的附加槽。
如果需要的话,容器19可包括一图5所示的基片支承件31,它允许长度短于槽全长的基片也可使用同一容器。这种支承件允许包装较短的基片,而不用担心基片会在搬运过程中在槽中发生移动。
基片支承件可位于图5所示的容器底部29或顶部或盖子27上。另一种方法是,容器的底部和顶部都可使用基片支承件。基片支承件可以是一分离的部分或者形成容器或盖子的一体部分。基片支承件可以支承容器中所有的基片或只是其中的一部分。此外,支承件的高度可以不同,例如支承件可以是阶梯状的。用这种方式,单个容器可用于运输种种具有相同宽度和不同长度的基片。
下面的示例将更充分地叙述本发明,但本发明不限于这样的实施例。
示例1
在图3的包装盒内制有W=600毫米、L=900毫米的弧形槽。该设计可包装宽为600毫米、长度可达约900毫米的玻璃薄片。
制备了具有不同h值(见图3)的槽以测试弯曲半径对硬度的影响。具体地说,制备了具有以下六种弯曲高度的槽:h=10,20,30,40,50和60毫米。表2给出了对应这些弯曲高度(h)的圆弧半径(R)。
将宽为600毫米、长为720毫米和厚为0.7毫米的1737号玻璃基片置于弧形槽内。由于基片长度小于900毫米,因此将基片支承件31设置在图5所示的盒子底部。对于所有被测试的弯曲高度而言,滑入槽中的玻璃都未引起破碎。
如表3所示,玻璃基片在弯曲时变得较坚挺,其硬度随弯曲高度的增加而增加。如该表所示,即使是仅10至20毫米的弯曲高度也可使硬度增加。当弯曲高度为30毫米时,玻璃会变得十分坚挺,足以避免由于晃动而出现的弯曲以及水平位置处的重力下垂。
对于宽为600毫米的玻璃,超过40毫米的弯曲高度看来是过多了。可以预期由于较宽的玻璃更容易弯曲,所以宽于600毫米的玻璃薄片所需的弯曲高度将超过30毫米。
示例2
以5毫米的间隔排列五对弯曲高度(h)为30毫米的弧形槽。图4A和表4示出了用于本实验的沟槽尺寸,应予理解的是,它们纯粹是作为例子的尺寸,本发明并不限于这些尺寸。
将五块示例1中使用的玻璃顺利地装入五对槽中。由于基片受到弹性应变,因此当它们被置于在槽内时,变得十分坚挺,没有由于晃动而出现弯曲,设置在水平位置处时也没有重力下垂现象。
比较重要的是,用于包装这种基片的已有技术的间距的范围是10至18毫米。而本发明的弧形包装沟槽之间的间隔为5毫米,因而可使同样大小的盒子的包装容量增至两倍或三倍。
尽管上面图示并叙述了本发明的一些特定的实施例,但是本技术领域的熟练人员应该清楚的是,在本发明的精神和范围内还可以作出种种修改和改变。因而下面的权利要求书将覆盖这里所阐述的特定实施例,以及对它们的种种修改、改变及其等效可替代物。
表1对E=7500千克/毫米3、ρ=2.54×10-6千克/毫米3以及T=0.7毫米的玻璃薄片
从玻璃宽度(W)计算得到的重力下垂(S)
W(毫米) | S(毫米) |
100 | 0.0 |
200 | 0.2 |
300 | 0.9 |
400 | 2.8 |
500 | 6.7 |
600 | 14.0 |
700 | 25.9 |
800 | 44.2 |
900 | 70.9 |
1000 | 108.0 |
表2对图3中L=900毫米的包装容器,对应于弯曲高度(h)的圆弧半径(R)
h(毫米) | R(米) |
10 | 10.1 |
20 | 5.1 |
30 | 3.4 |
40 | 2.5 |
50 | 2.0 |
60 | 1.7 |
表3由弯曲高度(h)所观测到的硬度
h(毫米) | 观测到的硬度 |
10 | 硬,略有弯曲 |
20 | 硬,弯曲极小 |
30 | 坚挺(未由于晃动而出现弯曲、没有水平位置处的重力下垂) |
40 | 坚挺(应变过大) |
50 | 坚挺(应变过大) |
60 | 坚挺(应变过大) |
表4用于厚度为0.7毫米的玻璃薄片的图4中的沟槽的具有代表性的尺寸
L1 | 5毫米 |
L2 | 5毫米 |
L3 | 2.5毫米 |
L4 | 4毫米 |
Claims (20)
1.一种可包装多块柔性材料薄片的容器,所述薄片在其不受应力的状态下呈平面状,所述容器包括第一侧和与其相对的第二侧,第一侧包括多条第一曲槽,第二侧包括多条第二曲槽,其特征在于,多条第一和第二曲槽互相对准以形成多对曲槽,每对曲槽适于容纳一块柔性材料薄片,每一对中的每条曲槽都有基本相同的曲率半径,选择所述曲率半径以将弹性应变施加在柔性材料薄片上,藉此减少由于搬运容器使每对相邻沟槽中的薄片之间接触的可能性。
2.如权利要求1所述的容器,其特征在于,容器包括一基片支承件,用以减少容器的长度以使一薄片可以至少插入一对沟槽内。
3.如权利要求2所述的容器,其特征在于,所述基片支承件可减少容器的长度以使一薄片可以插入所有沟槽对内。
4.如权利要求2所述的容器,其特征在于,所述基片支承件用以减少容器的长度,以使基片不仅可以至少插入一对槽内而且可以至少插入另一对槽内。
5.权利要求1所述的容器可包装多块柔性材料薄片,每一薄片位于一对曲槽内。
6.如权利要求5所述的容器,其特征在于,柔性材料是玻璃。
7.如权利要求6所述的容器,其特征在于,玻璃是液晶显示器玻璃。
8.如权利要求6所述的容器,其特征在于,玻璃的厚度小于或等于1.1毫米。
9.如权利要求6所述的容器,其特征在于,玻璃的厚度小于或等于0.7毫米。
10.如权利要求1所述的容器,其特征在于,每对曲槽的曲率半径大于2米、小于5米。
11.一种可增加容器中所包装的柔性材料薄片数量的方法,所述薄片在其不受应力的状态下呈平面状,所述方法包括当薄片在容器中时将弹性应变施加在至少一块薄片上,以减少由于搬运容器使薄片与相邻薄片之间接触的可能性。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,将弹性应变施加在容器中的每块薄片上。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,将相同的弹性应变施加在容器中的每块薄片上。
14.如权利要求11所述的方法,其特征在于,弹性应变是通过弯曲薄片而施加的。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,弯曲薄片的曲率半径大于2米、小于5米。
16.如权利要求11所述的方法,其特征在于,薄片具有两相对边,施加弹性应变是将这些边保持在一对曲槽内。
17.如权利要求11所述的方法,其特征在于,柔性材料是玻璃。
18.如权利要求17所述的方法,其特征在于,玻璃是液晶显示器玻璃。
19.如权利要求17所述的方法,其特征在于,玻璃的厚度小于或等于1.1毫米。
20.如权利要求17所述的方法,其特征在于,玻璃的厚度小于或等于0.7毫米。
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