CN1447778A - 加工单块玻璃片的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在电装置、如移动电话或平面屏幕的应用中需要单块玻璃片，该玻璃片在微薄厚度(100μm范围内)情况下必需具有非常高的表面质量。为了能够以足够的质量经济地、即以最少废品和较高工序稳定性加工这类单块玻璃片，按照本发明建议，在玻璃带(1)拉伸之后紧接着将该玻璃带在涂覆装置(41)中配置保护层，以便在转向装置(5)中转向之前对玻璃带(1)赋予附加的机械稳定性并保护其表面。在转向后，该玻璃带在裁切装置(6)中细分成块。

Description

加工单块玻璃片的方法和装置
本发明涉及一种加工单块玻璃片，尤其是用于电装置的单块玻璃片的方法，该方法包括垂直向下拉伸玻璃带、对该玻璃带涂覆保护层、干燥和/或交联该保护层、转向该玻璃带和裁切该玻璃带。此外本发明还涉及用于加工单块玻璃片，尤其是用于电装置的单块玻璃片的垂直向下拉伸玻璃带的装置。
通过此类方法加工的单块玻璃片用作为电装置的衬底玻璃，如用于移动电话的显示器，用于平面屏幕或用于计算器的后台存储器。此外单块玻璃片也可以作为玻璃键盘的衬底玻璃或作为玻璃-金属-层压塑料或玻璃-塑料-层压塑料的衬底玻璃。
在这种产品中，对表面的几何质量、即特别是对厚度稳定性和厚度分布、细波纹性以及拉伸强度提出了极高的要求。对表面的洁净度、表面的完全性和例如与气泡和夹杂物有关的玻璃内部质量也提出了很高的要求。此外对于微小重量的玻璃衬底要保证高断裂强度。玻璃衬底的厚度在20μm至3000μm之间。必要时也使用含有增加结晶倾向的、异常粘度特性的和高加工温度的特种玻璃或玻璃陶瓷。
因为对于这种应用涉及到批量生产，所以必须尽可能地廉价加工玻璃片，即在大通过量和少边角料情况下致力于工序稳定性。大通过量通过高拉伸速度和大带宽来实现而少边角料则通过窄侧边和对应于事先已知玻璃缺陷的最佳裁切来实现。此外放弃或减少成本昂贵的诸如尤其是研磨和抛光的后加工步骤可以使单块玻璃片的加工进一步最佳化。
只有当玻璃带在生产过程期间不中断才能够实现高的工序稳定性。当玻璃带破碎时，生产设备便被玻璃颗粒污染，由此不再能够满足对表面洁净度的要求。此外玻璃颗粒可能损伤玻璃带表面，从而由此产生的断裂强度降低会进一步促使玻璃带破裂。因此在玻璃带破裂时必须清洁全部生产设备。这意味着必须中断生产几个小时。
由公开文献DE 36 15 277 A1已知一种方法，通过该方法使平面玻璃配有碎片抗划覆层。在按照浮选法或浇注法加工之后，紧接着在冷却段内部在玻璃带上涂覆塑料粉末，该塑料粉末熔化在玻璃带上。为了提高机械稳定性，涂覆一基层和一抗划的覆盖层。当涂覆后的玻璃带冷却到室温之后，将其细分成单块玻璃片。但是DE 36 15 277 A1的方法不能轻易地用于加工用于电装置的单块玻璃片，因为这种玻璃片具有其它的物理特性并必须满足其它的质量要求。
由于这个原因本发明的目的是，提供一种用于加工用于电装置的单块玻璃片的方法以及装置，通过这种方法和装置能够在最少废品和较高工序稳定性的情况下生产具有足够质量的单块玻璃片。
这个目的通过如权利要求1该的方法以及如权利要求12该的装置而实现。
在玻璃带拉伸和其充分冷却之后紧接着将玻璃带在垂直位置涂覆用于保护其表面的保护层。这个保护层能够防止颗粒污染以及表面损伤。已有的损伤可以通过该覆层愈合。此外覆层用来作为碎片保护并提高玻璃带的断裂强度。
覆层材料根据粘度通过滚压、通过喷洒或其它适当的方法涂覆。根据覆层材料接着进行保护层的干燥和/或交联。这一点可以通过红外辐射器、热空气干燥器或UV辐射器而实现。
这样干燥和/或交联该保护层，例如通过附加的热效应或辐射，使其收缩到玻璃带上。由此在玻璃带表面形成一种压应力。这种压应力附加地提高了玻璃带的断裂强度。也可以通过适当地选择覆层材料对该收缩施加影响。尤其是塑料具有不同的收缩特性。具有优点的是通过收缩产生的压应力应该补偿在转向时出现的拉应力。通过最佳化收缩有效地减少尤其在转向时的破碎可能性。这一点提高了工序稳定性和成本效率。
通过保护层所达到的玻璃带断裂强度不仅提高工序稳定性。而且与未覆层的玻璃带相比可以调整到更小的转向半径。由此可以在总体上以更小的占用空间设计设备。
按照本发明玻璃带在覆层和干燥和/或交联以后由垂直位置转向水平位置。玻璃带的转向是必须的，由此在裁切时、尤其是切断时能够保证给定的加工误差。
裁切可以通过传统的滚刀和折刀或通过激光切刀实现。
已经证实，当玻璃带厚度＜0.7mm时转向半径＜1m是足够的。当玻璃带厚度在0.7mm至2mm之间时转向半径可以选择在1m至2.5m之间，而不会导致更多的玻璃破碎。
最好使用塑料作为覆层材料。已经证实，使用那种在将单块玻璃片安装到相应使用位置之前可以再去除的塑料是有利的。
在此已经证实，平均分子质量＞55000g/Mol且水解率＞95％的聚乙烯醇特别适合作为该覆层。该覆层可以通过50℃或更高温度的水洗而去除。通过水洗去除聚乙烯醇覆层一方面是非常轻柔的，因此对于非常薄的玻璃而言，玻璃破碎也降至为非常微少，另一方面是非常彻底的，因为覆层完全被去除。因为在玻璃带拉伸和冷却之后马上得到的表面品质被以这种质量保存，因此对于这样保护的单块玻璃片省去了最终装配前的再抛光。这一点对于用于显示器的单块玻璃片尤其具有意义。
通过转向前覆层可以使玻璃带在转向期间如传统那样，不但在侧边而且在侧边的中间范围、即所谓的有效区被支承，而不会对表面质量产生不利影响。工序稳定性由此得到提高而且也能够在水平位置可靠地处理较宽的尤其是＞1m的玻璃片。
通过玻璃带覆层在裁切侧边时和/或在细分成块、必要时在裁切成最终尺寸时，玻璃带也可以在有效区被支承，而不会对表面质量产生不利影响。
在一个优选的实施例中，在裁切时紧接着裁切到最终尺寸。
在一个优选的实施例中，在玻璃带冷却到下冷却点以下的温度、最好是200℃以下之后紧接着在线检测质量。在此可以检测例如厚度、横交于玻璃带的厚度分布、作为细波纹尺度的拉伸强度以及玻璃的内部质量(例如气泡和夹杂物)。这些信息例如用于控制热成型工序。
此外按照本发明通过在裁切时考虑到在线检测的结果而实现裁切最佳化。在线检测时识别有缺陷的玻璃段。最好对其作出标记并且使用该标记控制裁切工序。通过这种裁切最佳化明显地提高产量。
如果所有工艺步骤都紧接着前后衔接，则按照本发明方法的优点便尤其发挥作用。
按照本发明的装置由此而与众不同，即涂覆装置和干燥装置和/或交联装置设置在转向装置前面。涂覆装置可以具有例如喷洒覆层的喷嘴或滚压覆层的压辊。干燥和/或交联装置可以具有用于干燥的红外辐射器或热空气干燥器而为了交联可以具有UV辐射器。在此不同的设备可以相互组合。
在优选的实施例中，本装置在其转向装置中具有在侧边和尤其是对于大带宽时也在侧边之间支承玻璃带的机构。有利的是，该机构为辊道结构。这在玻璃带转向时提高了工序稳定性并且也能够可靠地处理较大在带宽。
尤其有利的是，该至少一个辊道可转向地构成。在此该辊道应该这样构成，以使其在一个位置使玻璃带转向而在另一位置使转向装置与裁切装置分开。这一点可以证实对于例如在起动过程是有利的。在拉伸第一米玻璃带期间，第一辊道位于使转向装置与裁切装置分开的位置。因此玻璃带不转向，而是在垂直位置例如输送到碎片破碎器并破碎。通过辊道将裁切装置与转向装置分开防止源于破碎玻璃带的玻璃颗粒污染裁切装置。只有在起动过程结束之后，即玻璃带满足所需质量之后，该至少一个辊道才转向到另一位置，在这个位置转向装置使玻璃带从垂直转向水平并送入裁切装置。
在至少一个裁切装置中具有在侧边和有效区支承玻璃带的机构，已经证实是同样有利的。尤其是在细分成块和最终加工时可以由此提高工序稳定性。这种支承机构最好为辊或一起移动的辊道结构。也可以设想空气喷嘴，以使玻璃带在悬浮在气垫上。
在一个优选的实施例中，经过拉伸并充分冷却的玻璃带首先通过检测装置。检测装置用于检测玻璃质量。检测装置可以具有多个检测单元，它们分别检测不同的特性。例如可以通过一个检测单元检测厚度和横交于玻璃带的厚度分布，通过另一单元可以进行玻璃内部质量的气泡和夹杂物的检测并且还可以通过又一单元检测作为细波纹尺度的拉伸强度。
最好使在线检测装置与裁切装置相耦联，以使用检测信息控制裁切装置。为此在线检测装置例如这样构成，从而该检测装置在玻璃带上对应于玻璃缺陷作出标记。在这种情况下裁切装置具有一个用于读出该标记的检测单元。根据该标记信息控制裁切装置。
在另一实施例中，在线检测装置与裁切装置通过计算和/或控制装置相互连接。在此，该计算和/或控制装置组合在在线检测装置和/或裁切装置中。由此在必要时可以完全放弃玻璃带的外部标记。但是仍然进行标记并将附加的信息从在线检测装置通过计算和/或控制装置传递给裁切装置以用于实现裁切工序的最佳化。
下面要借助于附图详细描述本发明。附图所示为：
图1为本装置实施例的截面简图。
在图1中示出按照本发明装置的截面简图。该装置按照尺寸延伸超过三层楼：具有冷却井21的第二楼层93，具有拉伸机22、检测装置3、涂覆装置41和干燥装置42的第一楼层92和具有导向装置5、裁切装置6和输送带7的底层91。碎片地下室82设置在这三个楼层的下面。
在第二楼层93上面设置在这里未示出的玻璃熔槽，拉伸装置2连接到该玻璃熔槽上。在所示附图中对于拉伸装置2只示出冷却井21以及已经位于第一楼层的拉伸机22。垂直向下拉伸的玻璃带1通过冷却井21输送，在冷却井中玻璃带被冷却到200℃。在离开冷却井21时玻璃带1穿过最下面的拉伸机22。
在拉伸机22之后紧接着通过检测装置3确定玻璃质量。为此确定横交于玻璃带方向的厚度分布，检测气泡和夹杂物并检测作为细波纹尺度的拉伸强度。对有缺陷的玻璃带段配上标记，该标记被设置在裁切装置62上的用于控制切刀的检测单元读取。此外检测数据无延迟地被在这里未示出的计算和控制装置进行计算并用于控制裁切装置62。在检验完玻璃带1的质量之后，玻璃带1在涂覆装置41中被双面喷洒聚乙烯醇。
在此采用分子质量为150000g/mol和水解率为99％的聚乙烯醇。这种聚乙烯醇在含水4％的溶液中在20℃时的粘度为28±0.5mPas。对于该加工采用5％的溶液。这种溶液按照下列比例制成。将1重量份额的聚合物粉末掺入到19份额的冷去离子水中。将悬浮液在水池中搅拌加热到90℃直到完全溶解。在完全溶解后在搅拌下冷却到室温。按照大体积低压力工艺在拉伸速度为1.5m/min时与70℃的热空气一起喷洒加热到70℃的溶液而实现上述两面覆层。喷嘴直径为0.9mm而雾化空气的压力为5.5bar。聚合物溶液以0.4bar的压力输送到喷嘴，其中在被喷洒的玻璃带的宽度为1.5m时流量为16ml/min。覆层的干燥在干燥单元42中通过加速干燥工序的气体红外辐射而实现。实现干燥时间小于60秒。已经证实射线波长范围在3至10μm之间、例如由气体红外辐射所产生的射线是特别适合的。也可以选择电辐射。在干燥工序之后覆层的厚度约为5μm。玻璃带本身厚度为0.7mm。
在干燥工序之后玻璃带1通过导向装置5由垂直位置转向水平位置。在此转向半径为1m。为了提高工序稳定性配有多个辊，这些辊构成可转向的辊道51，玻璃带1以其整个宽度，即两个侧边之间的有效范围顶靠在该辊道上。
在起动过程期间导向装置5的辊道51转动。玻璃带1被输送到碎片地下室82并在那里通过碎片器83破碎。通过辊道51的转向使切断区与拉伸区分开。由此防止在起动期间具有玻璃颗粒的切断区被污染。与传统的方法和装置相反，它们是在玻璃带转向之后才进行质量控制；而按照本发明的方法和按照本发明的装置则允许缩短起动工序，因为已经可以在更早的时刻确定用于执行加工工序的足够的玻璃质量，并且能够使加工工序的热成型稳定。
在玻璃带1过渡到水平区之后玻璃带1通过辊72支承地穿过具有常规切断轮63的常规切断机61。常规的切断机61只用于起动工序。此后玻璃带1被输送到激光切断机62。激光切断机62用第一激光单元64分开两个侧边并通过第二激光单元65将玻璃带1细分成最终尺寸。在此玻璃带1和细分的玻璃片在有效区也通过一起移动的传送带支承。细分的玻璃片通过输送带7输送到包装区。

Claims (22)

1.用于制造单块玻璃片，尤其是用于电装置的单块玻璃片的方法包括下列步骤：
—垂直向下拉伸玻璃带；
—在该玻璃带达到下冷却点以下的温度之后，对玻璃带涂覆保护层；
—对该保护层进行干燥和/或交联，使保护层收缩到玻璃带上；
—转向该玻璃带；
—裁切该玻璃带。
2.如权利要求1该的方法，其特征在于，当玻璃带厚度＜0.7mm时转向半径＜1m。
3.如权利要求1该的方法，其特征在于，当玻璃带厚度为0.7mm至2mm之间时转向半径在1m至2.5m之间。
4.如权利要求1至3中任一项该的方法，其特征在于，对该玻璃带涂覆塑料层。
5.如权利要求1至4中任一项该的方法，其特征在于，为了涂覆采用平均分子质量≥55000g/Mol且水解率≥95％的聚乙烯醇。
6.如权利要求1至5中任一项该的方法，其特征在于，该玻璃带在转向期间不仅在侧边而且在其中间都被支承。
7.如权利要求1至6中任一项该的方法，其特征在于，该玻璃带在裁切期间不仅在侧边而且在其中间都被支承。
8.如权利要求1至7中任一项该的方法，其特征在于，该裁切包括裁切到最终尺寸。
9.如权利要求1至8中任一项该的方法，其特征在于，在玻璃带达到下冷却点以下的温度之后并在涂覆之前对玻璃质量进行在线检测。
10.如权利要求9该的方法，其特征在于，在考虑到在线检测的条件下进行该裁切。
11.如权利要求9或10该的方法，其特征在于，该玻璃带在在线检测时作出标记并且根据标记进行裁切。
12.用于通过垂直向下拉伸玻璃带(1)加工单块玻璃片，尤其是用于电装置的单块玻璃片的装置包括涂覆装置(41)、干燥和/或交联装置(42)、转向装置(5)和裁切装置(6)，其中涂覆装置(41)和干燥和/或交联装置(42)设置在转向装置(5)的前面。
13.如权利要求12该的装置，其特征在于，在转向装置(5)上配有用于支承玻璃带(1)侧边和其中间的机构(72)。
14.如权利要求13该的装置，其特征在于，该机构(72)为至少一个辊道(51)结构。
15.如权利要求14该的装置，其特征在于，该辊道(51)这样可转向地构成，使其在一个位置上使玻璃带(1)转向并在另一位置上使转向装置(5)与裁切装置(6)分开。
16.如权利要求12至15中任一项该的装置，其特征在于，在裁切装置(6)上配有用于支承玻璃带(1)侧边和其中间的机构(71)。
17.如权利要求16该的装置，其特征在于，该机构为辊(72)、一起移动的传送带(71)或空气喷嘴结构。
18.如权利要求12至17中任一项该的装置，其特征在于，在涂覆装置(41)的前面设置在线检测装置(3)。
19.如权利要求18该的装置，其特征在于，该在线检测装置(3)为了进行控制与裁切装置(6)耦联。
20.如权利要求18或19该的装置，其特征在于，该裁切装置(6)具有检测单元。
21.如权利要求18至20中任一项该的装置，其特征在于，具有计算和控制装置，该装置使在线检测装置(3)与裁切装置(6)相连接。
22.如权利要求12至21中任一项该的装置，其特征在于，该裁切装置(6)为了进行裁切具有至少一个激光单元(64，65)。
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