CN201793473U

CN201793473U - 使用生产玻璃带的拉伸工艺来制造玻璃板的装置

Info

Publication number: CN201793473U
Application number: CN2010201387733U
Authority: CN
Inventors: K·W·阿尼奥莱克; S·R·伯德特; L·R·德帕尔; E·朴
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2010229020A; KR20100098343A; CN101817633A; JP5562067B2; US8037716B2; US20100218557A1; KR101591103B1; KR20150111890A; US8393178B2; CN101817633B; KR101749411B1; US20110302965A1

Abstract

本实用新型提供了一种使用生产玻璃带的拉伸工艺来制造玻璃板的装置，所述玻璃带具有：(i)中心线，(ii)第一边缘，(iii)第二边缘，(iv)第一卷边部分，它始于第一边缘处并且向内朝着中心线延伸，以及(v)第二卷边部分，它始于第二边缘处并且向内朝着中心线延伸，所述装置包括第一和第二喷射，用于将冷却流体施加到第一卷边部分，其中，第一和第二喷射是：(a)位于玻璃带相反的两侧上；(b)瞄准基本上相同的下拉位置和第一卷边上基本上相同的横向位置；以及(c)取向成使得它们向外朝着第一边缘指向。

Description

使用生产玻璃带的拉伸工艺来制造玻璃板的装置

技术领域

本申请涉及玻璃板的制造，比如液晶显示器(LCD)等显示设备中用作基板的玻璃板。更具体地讲，本申请涉及在下拉玻璃制造工艺(比如熔融下拉工艺)中控制玻璃带(从该玻璃带中产生上述玻璃板)中的应力及其形状的方法和装置，还涉及由玻璃带制成的玻璃板中的应力及其形状的控制方法和装置。

背景技术

显示设备被用于各种应用中。例如，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)被用于笔记本电脑、台式机平板监视器、LCD电视以及互联网和通信设备等等。

许多显示设备(比如TFT-LCD面板和有机发光二极管(OLED)面板)都是直接在平整的玻璃板(玻璃基板)上制成的。为了增大生产率并减小成本，典型的面板制造工艺在单个基板或基板的子片段上同时生产多个面板。在这种工艺的各个时刻，沿着切割线将所述基板划分成多个部分。

这种切割改变了玻璃内的应力分布，具体来讲，即改变了在玻璃是真空-平整(vacuumed flat)时所看到的面内应力分布。更特别的是，这种切割释放了切割线处的应力，从而致使切割边缘无牵引力。通常，这种应力释放导致玻璃子片段的真空-平整形状的变化，这一现象被显示器制造商称为“扭曲”。尽管从现代显示器中所使用的像素结构的角度来看，上述形状变化量通常是很小的，但是因切割所导致的扭曲可以大得足以导致相当多的有缺陷的(被拒绝的)显示器。相应地，扭曲问题对显示器制造商而言是非常关心的，关于切割所导致的可允许的扭曲的各种规范是很有挑战性的。

除了在玻璃板被切割成子片段时所产生的扭曲以外，包括冻结在玻璃中的残余应力(它是扭曲的来源)以及临时应力(它随玻璃温度均衡而消失)在内的应力也影响着用于制造玻璃板的玻璃带的形状。玻璃带的形状影响着像玻璃板分离这样的处理过程。特别是，玻璃带的形状影响着玻璃带的划线以及后续从玻璃带中分离出单独的玻璃板，还影响着划线期间玻璃带的移动。

考虑到上述种种，已作出大量的努力来控制在下拉玻璃制造工艺中用于生产玻璃板的玻璃带中的应力及其形状。本实用新型发现了现有技术中未曾揭示的不想要的应力之源和不想要的玻璃带形状，并且提供了用于减小玻璃带上以及从玻璃带制成的成品玻璃板上那些不想要的应力和形状的不利影响的方法和装置。

实用新型内容

揭示了一种使用生产玻璃带的拉伸工艺来制造玻璃板的装置，玻璃带(15)具有：

(i)中心线(17)；

(ii)第一边缘(19a)，

(iii)第二边缘(19b)，

(iv)第一卷边部分(21a)，它始于第一边缘(19a)处并且向内朝着中心线(17)延伸，以及

(v)第二卷边部分(21b)，它始于第二边缘(19b)处并且向内朝着中心线(17)延伸，

其中，所述装置具有第一和第二喷射器(43)，用于将冷却流体施加到第一卷边部分(21a)，其中，第一和第二喷射器(43)是：

(a)位于玻璃带(15)相反的两侧上；

(b)瞄准基本上相同的下拉位置和第一卷边(21a)上基本上相同的横向位置；以及

(c)取向成使得它们向外朝着第一边缘(19a)指向。

上述实用新型内容概要中所使用的标号仅仅是为了读者方便，并不旨在且不应该被解释成限制本实用新型的范围。更具体地讲，应该理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是本实用新型的示例，并且旨在对本实用新型的本质和特征提供概要或框架式的理解。

本实用新型的其它特征与优点是在下面的详细描述中得以阐明，并且对于本领域技术人员而言将会在说明书中得到部分地显现，或者通过实施本实用新型而被认识到。所包括的附图提供了对本实用新型的进一步理解，并入说明书中且构成其一部分。应该理解，本说明书和附图所揭示的本实用新型的各种特征可以按照任何组合来使用。

附图说明

图1是根据示例实施方式的熔融玻璃制造装置的示意图。

图2是示出了通过拉伸工艺而形成的玻璃带的示意图。

图3示出了通过熔融拉伸工艺而产生的在横跨拉伸方向上玻璃厚度有所变化的示例。

图4示出了在不同高度处横跨拉伸方向上的温度分布的示例：о拉伸过程中较高处，□拉伸过程中较低处，◇切割位置附近。

图5示出了在不同的横跨拉伸方向的位置处向下拉伸温度分布的示例：о最大卷边厚度的位置，□厚度＝1.05*t_center的位置。

图6是示出了一种气体冷却实施方式的示意性侧视图，其中指向所述卷边的各个喷射器被置于多个分立的向下拉伸位置处(相似的安排将存在于玻璃带的另一侧面上)。

图7是示出了一种气体冷却实施方式的示意性侧视图，其中通过空气刀沿着该拉伸向下执行连续的冷却(相似的安排将存在于玻璃带的另一侧面上)。

图8是示出了通过正对准所述卷边的喷射器进行冷却的气体冷却实施方式的示意性顶视图(相似的安排将存在于玻璃带的另一侧面上)。

图9是示出了通过以一定角度对准所述玻璃带的喷射器进行冷却的气体冷却实施方式，该实施方式使冷却气体对玻璃带中心的影响达到最小(相似的安排将存在于玻璃带的另一侧面上)。

图10示出了在拉伸过程中较高处的卷边温度的均匀下降，以密切匹配于附近的温度(第一示例)。о数据点示出了不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的温度分布，□数据点是带有卷边冷却的情况。

图11是用于第一示例的向下拉伸温度分布，其中о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

图12是用于第一示例的向下拉伸热通量(Q”)图，其中о数据点是用于在厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

图13示出了在拉伸过程中较高处的卷边温度的非均匀的冷却不足(第二示例)。о数据点示出了不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的温度分布，□数据点是带有卷边冷却的情况。

图14是用于第二示例的向下拉伸温度分布，其中о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

图15是用于第二示例的向下拉伸热通量(Q”)图，其中о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

图16示出了在拉伸过程中较高处的卷边温度的非均匀的过渡冷却(第三示例)。о数据点示出了不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的温度分布，□数据点是带有卷边冷却的情况。

图17是用于第三示例的向下拉伸温度分布，其中о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

图18是用于第三示例的向下拉伸热通量(Q”)图，其中о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

图19示出了在切割位置附近卷边温度的均匀下降，以密切匹配于附近的温度(第四示例)。о数据点示出了不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的温度分布，□数据点是带有卷边冷却的情况。

图20是用于第四示例的向下拉伸温度分布，其中о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

图21是用于第四示例的向下拉伸热通量(Q”)图，其中о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

具体实施方式

下文是从熔融下拉工艺(也被称为熔融工艺、溢出下拉工艺、或溢出工艺)的角度进行讨论的，应该理解，本文所揭示的方法和装置也可以应用于具有卷边部分的其它下拉工艺(比如槽拉工艺)。因为熔融装置在本领域中是已知的，所以许多细节被省略，以凸显对示例实施方式的描述。

如图1所示，典型的熔融工艺使用一种成形结构(异构管(isopipe))37，它将熔化的玻璃(未示出)接收到腔39中。该异构管包括根部41，来自异构管的两个会聚侧面的熔融玻璃在该根部合并到一起以形成玻璃带15。在离开该根部之后，该玻璃带首先穿过边缘卷轴27，然后再经过拉动滚筒29。当它沿着该拉伸向下移动时，该玻璃穿过其玻璃化转变温度区域(GTTR)，如图1中31处示意性地示出的那样。如本领域已知的那样，在GTTR以上的温度处，玻璃基本上就像是粘性液体。在GTTR以下的温度处，玻璃基本上就像是弹性固体。当玻璃穿过其GTTR从高温开始冷却时，它没有显示出从粘性到弹性行为的突然转变。相反，玻璃的粘性逐渐地增大，并且经历了一种粘性和弹性响应均是可注意到的粘性-弹性状态，最终它变为弹性固体。

尽管GTTR因所处理的特定玻璃的不同而有所变化，但是作为LCD玻璃的典型代表值，具体来讲即康宁公司的代号为鹰2000LCD玻璃，GTTR的上端通常小于或等于约850℃，GTTR的下端通常大于或等于约650℃，例如，GTTR的下端可以大于或等于约700℃。

在图1的GTTR之上的一个位置处，边缘卷轴27接触玻璃带15，同时拉动滚筒29被显示成位于GTTR之内。如果期望的话，拉动滚筒也可以位于GTTR下方。边缘卷轴的温度低于玻璃的温度，例如，边缘卷轴是用水或空气冷却的。作为该较低温度的结果，边缘卷轴局部地减小该玻璃的温度。这种冷却减小了玻璃带的变窄，即局部的冷却帮助控制了在下拉期间产生的玻璃带宽度的减小(例如，通过拉动滚筒29的动作)。拉动滚筒29通常也比它们所接触的玻璃要冷，但是因为它们位于该拉动方向更靠下方的位置，所以温度差异可能小于上述边缘卷轴处的温度差异。

如图1所示，熔融工艺中所使用的装置可以被分成第一段50(也被称为FDM)和第二段60(也被称为BOD)，在第一段50中该玻璃所暴露于其中的空气温度是受控的，在第二段60中该玻璃暴露于环境温度中。该BOD包括一段70(也被称为TAM)，其中沿着划线35从玻璃带15中分离出单独的板13。

图2示出了用于描述玻璃带15的术语。如本图所示，玻璃带具有外边缘19a、19b、中心线17以及卷边部分21a、21b，所述卷边部分21a、21b从边缘19a、19b向内朝着中心线延伸。卷边部分的最厚部分出现在沿着线23a(线23b)之处，卷边部分的内界限沿着线25a(线25b)，其中，玻璃带的最终厚度首先升到1.05*t_center之上，t_center是玻璃带沿着中心线的最终厚度。注意到，1.05*t_center的厚度被视为优良的或接近优良的厚度。也注意到，如WO 2007/014066中所讨论的那样，最终厚度出现在拉伸方向上的高处，即在GTTR以上。其后，基于玻璃的热膨胀系数(CTE)，所述厚度随着玻璃冷却而稍微减小。然而，为了本实用新型的目的，这种基于CTE的收缩可以被忽略，因为它小于百分之零点几。尽管图2显示出卷边部分21a和21b是对称的，但是在实践中，它们可以具有不同的宽度，对于这两个卷边而言它们最厚的部分的位置可以是不同的，例如，最厚的部分未必是在卷边部分的中心处。通常，应该注意到，图1和2不是按规定比例绘制的，并不旨在显示相对的大小。

如图3所示，玻璃带15的横贯拉伸方向的厚度分布是非均匀的，玻璃的卷边部分比中心要厚，通常厚一个因子2或更大。这导致一种温度分布，即在卷边部分含有局部最大值，对于玻璃带的大部分长度而言，卷边与中心线相比都是相对更热的(参照图4或5)。根据本实用新型，已确定在该玻璃带和最终玻璃产品中，卷边部分中的高温引起了不想要的应力和不想要的形状。已进一步确定，减小卷边温度能更佳地控制玻璃带和最终的玻璃板的应力和形状。重要的是，对于生产更高一代玻璃板的熔融拉伸机器的稳定操作而言，卷边温度的选择性改变将变得越来越关键，因为其中玻璃带尺寸会更大并且玻璃带的大部分位于FDM以下，这增大了玻璃带形状很难管理的可能性。

在FDM中，玻璃带的横贯拉伸方向的温度分布先前一直是通过使用阻抗绕组和冷却卡口来控制的，主要的目标是玻璃带中心附近的优良区域。这些热转移方法并不旨在并且基本上不改变卷边温度。事实上，针对这一目的，冷却卡口是不够的(参照下文)。另外，没有作出努力去控制BOD中的玻璃带的温度分布。在该区域中，主要通过自由对流和辐射让玻璃带自然地冷却。

作为缺乏热控制的结果，相对大的局部温度梯度存在于玻璃带的卷边部分中。这些梯度导致了不想要的玻璃带应力和形状。这些不想要的应力和形状又会导致玻璃板划线和分离方面的问题、划线期间过大的玻璃带移动程度以及最终玻璃产品的不想要的应力和形状。与这些先前的实践相反，本实用新型具体地改变玻璃带的卷边部分的温度，由此减小了与卷边部分高的温梯度相关联的负面影响。根据所追求的特定优点，可在FDM、BOD、或这两者中改变卷边温度。卷边冷却最好是通过对流空气喷射冷却来实现(参见下文)。

从定量的角度看，控制卷边温度梯度所需的致冷量可以按照下文来确定。

考虑两个玻璃条带q(优良或接近优良)和b(卷边)，它们被小的横向距离分开，例如4英寸(10.16cm)或更小。该q条带位于其最终厚度等于玻璃带中心线处最终厚度的1.05倍的点处，同时b条带位于所述卷边具有其最大厚度的点处。按一般术语讲，来自卷边的热通量Q_b″与来自优良或接近优良区域的热通量Q_q″之间的关系可以写成：

Q″_b＝Q″_q+ΔQ″

(注意到，在此处和权利要求书中，+Q″的方向是从玻璃到周围环境)

进一步假定较薄的q条带是在温度T_q处并且以速率T′_q冷却，而较厚的b条带是在温度T_b处并且以速率T′_b冷却。这两个条带在正y方向上以速度v穿过边缘冷却区域。在q条带处的冷却速率由此是由下式给出：

{T^{'}}_{q} = \frac{d}{dy} T_{q}

对于T′_b而言，表达式相似。(注意到，在此处，+y被定义为向下拉伸的距离，例如，从熔融工艺的异构管的根部开始算起。)

将薄条带的厚度定义为t_q，将厚条带的厚度定义为t_b，玻璃的热发射系数是ε，玻璃的密度是ρ，玻璃的热容量是C_p，来自薄条带的每个表面的冷却热通量(Q″_q)以及来自厚条带的每个表面的冷却热通量(Q″_b)可以被写成：

{Q^{''}}_{q} = \frac{ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t}{2} \cdot (\frac{d}{dy} T_{q}) = \frac{ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t_{q}}{2} \cdot {T^{'}}_{q} - - - (1)

以及

{Q^{''}}_{b} = \frac{ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t_{b}}{2} \cdot {T^{'}}_{b} - - - (2)

在使用冷却卡口的先前的实践中，在4英寸(10.16cm)或更小的横向距离中，局部冷却环境基本上不变。由此，来自这两个条带的冷却通量将是基本上相同的，如果这两个条带一开始就温度相同，则较厚的条带将冷却得更慢些，即它将具有较小的T′，因为其t更大。

特别是，T′_q和T′_b之间的关系可以表达如下。

\begin{matrix} {Q^{''}}_{q} = {Q^{''}}_{b} \\ \frac{ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t_{q}}{2} \cdot {T^{'}}_{q} = \frac{ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t_{b}}{2} \cdot {T^{'}}_{b} \end{matrix}

{T^{'}}_{b} = \frac{t_{q}}{t_{b}} \cdot {T^{'}}_{q}

由此，在先前的实践中，相邻条带之间的厚度差别导致较厚的条带冷却得更慢些。如果作为这种较慢的冷却的结果较厚的条带获得足够高的温度，则其冷却速率将匹配于较薄的条带的冷却速率，并且这些冷却速率将变得相同。这一点在实践中的一些情况下被观察到。

对于一些应用而言，期望在厚度不同的相邻条带中获得基本上相同的冷却速率并且具有基本上相同的温度，即在±20℃之内。为了在这些条件下维持相同的冷却速率，必须为厚条带提供额外的冷却。这种额外的冷却的大小可以按照下式来计算。

{T^{'}}_{b} = {Q^{''}}_{b} \cdot \frac{2}{(ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t_{b})} = {T^{'}}_{q} = {Q^{''}}_{q} \cdot \frac{2}{(ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t_{q})}

{Q^{''}}_{b} = {Q^{''}}_{q} \cdot \frac{t_{b}}{t_{q}} = {Q^{''}}_{q} + {ΔQ}^{''}

{ΔQ}^{''} = {Q^{''}}_{q} \cdot (\frac{t_{b}}{t_{q}} - 1) = \frac{ρ \cdot C_{p} \cdot v \cdot t_{q}}{2} \cdot {T^{'}}_{q} \cdot (\frac{t_{b}}{t_{q}} - 1)

作为数字示例，考虑一个系统，它具有0.047kg/m-s和1250J/kg-°K的C_p值的最小ρ*v*t_q乘积。然后，ΔQ″是由下式给出的：

{ΔQ}^{''} = 29.434 \frac{1}{m \cdot K} W \cdot [{T^{'}}_{q} \cdot (\frac{t_{b}}{t_{q}} - 1)]

假定冷却示例是3K/in并且t_b/t_q厚度比是2，这导致每个侧面有如下的额外冷却要求：

29.434 \frac{1}{m \cdot K} W \cdot [3 \cdot \frac{K}{in} \cdot (2 - 1)] = 3.476 \times 10^{3} \cdot \frac{W}{m^{2}}

由此，为了实现所述卷边处的冷却速率与相邻优良(或接近优良)区域处的冷却速率相同，对于每个侧面Q″_b应该超过Q″_q至少3.5千瓦/平方米：

Q″_b≈Q″_q+3.5千瓦/平方米.

当该方程被满足时，所述卷边与相邻的优良(或接近优良)区域之间的温度之差在拉动下移时得以维持。

对于其它应用，期望使所述卷边的温度接近于所述优良(或接近优良)区域的温度。对于这些应用而言，ΔQ″的大小增大了。例如，对于每个侧面而言，ΔQ″可以是在(t_b/t_q-1)Q″_q+10千瓦/平方米的量级或以上，例如，ΔQ″可以是(t_b/t_q-1)Q″_q+25、(t_b/t_q-1)Q″_q+50、(t_b/t_q-1)Q″_q+75、或大于(t_b/t_q-1)Q″_q+100千瓦/平方米每侧面，更高的值被用于减小卷边的温度至优良(或接近优良)区域的温度，如某些应用所期望的那样(参见下面的示例3)。一旦所述卷边和优良(或接近优良)区域之间的期望温度差被实现，ΔQ″可以被返回至一个值，该值维持所述差值，例如上述示例性计算的值，每个侧面3.5千瓦/平方米。应该注意到，一旦额外的冷却被停止，则来自玻璃带的热损耗返回到其常规的行为，即卷边的温度相对于相邻优良(或接近优良)区域的温度而上升(参见图11、14、17、20)。

冷却的较佳方法是使用喷射器43的对流冷却，喷射器43使该冷却局限于所述卷边部分。喷射器43可以是圆形或其它横截面的喷嘴42的形式(参见图6)，或者是遮板或刀47朝着所述卷边取向从而提供更多连续的冷却(参见图7)。喷射器43可以正交于玻璃带(例如，参见图8)或者呈一定角度(例如，参见图9)以使冷却对玻璃带的优良部分的影响达到最小。较佳地，玻璃带两个侧面上相对置的喷射器43是平衡的，以使该玻璃带不会在与下拉移动相正交的方向上移动，尽管在某些情况下，正交移动可能是期望的，并且可以通过喷射器43来提供。

冷却介质(流体)可以是空气或其它非反应性气体(例如，具有高导热性的氦)或与水蒸气夹带在一起以增强冷却程度的气体。此外，如果期望有非常高的冷却程度，则可以应用很小的液体水流。在实践中，已发现，在2mm厚的卷边中，环形空气喷嘴可以用程度适中的空气流(100scfh，2.832立方米/小时)来提供超过100℃的冷却。应该注意到，通过辐射热转移到靠近卷边部分的冷的棒或卡口这样一种冷却通常将需要过长的距离来实现卷边温度的实质性改变。一些数字示例将示出辐射热转移的问题。

考虑这样一个问题，即减小在玻璃的GTTR水平处所述卷边和相邻的优良(或接近优良)区域之间的80°K的温差。用于辐射热转移的Q″是由下式给出：

Q^{''} = ϵσ (T_{glass}^{4} - T_{sur}^{4})

其中ε是玻璃的热发射系数，σ是Stefan-Boltzmann常数，T_glass是玻璃的温度，T_sur是热辐射到其上的那个表面的温度。

对于典型的GTTR温度，若对保持在20℃的表面利用辐射来除去80°K温差，这将需要20-25英寸(50.8-63.5cm)的量级。对于TAM区域中的位置，该距离是很大的。此处，所述卷边及其相邻的优良(或接近优良)区域之间的温差通常是在140°K的量级。通过辐射到20℃的表面来除去这种温差，这将需要200英寸(508cm)，很明显，该长度太长而不切实际。

图6-9所示类型的设备或本领域技术人员可以使用的其它设备允许在熔融或其它下拉工艺中操控卷边温度。这种温度操控允许操纵成形过程中的剩余应力以及局部温度分布中任何非线性所导致的临时应力。这两种应力组合起来以给出整体的应力状态。在拉伸过程中改变各个位置处的卷边温度，允许操纵整个玻璃带的应力。剩余和临时应力的操纵产生各种实际的优点，包括：改变在FDM和BOD中的玻璃带形状；改进玻璃板划线和分离(这两个过程都依赖于TAM中的玻璃带形状)；在划线和分离期间玻璃带移动程度更低(分离过程也依赖于TAM中的玻璃带形状)；以及控制最终的玻璃板的形状(这依赖于剩余应力)。

更特别的是，在本文所讨论的冷却技术和原理的代表性而非限制性的应用中，玻璃带的相对厚的卷边部分被冷却，以产生一种横跨拉伸方向的温度分布，与没有冷却的情况相比该温度分布明显更平坦。这种冷却可以连续地出现在拉伸过程中从FDM顶部向下到BOD的底部，在该底部处从玻璃带中分离出玻璃板。或者，冷却可以出现在FDM和BOD或仅仅是FDM或BOD的多个分立的位置处。冷却的位置决定了最受影响的玻璃带的属性。例如，冷却FDM中的高处(在GTTR附近或在GTTR之中)影响着剩余应力以及附近的临时应力，因此，影响着玻璃带和最终玻璃板的应力和形状。另一方面，冷却FDM或BOD中的低处主要影响着临时应力，因此，影响着拉伸过程中低处的玻璃带形状(尽管诸多益处也可以包括减小的移动以及GTTR中改变的应力)。下列非限制性的示例是用热建模软件获得的，示出了本文所揭示的冷却技术的特定应用。

示例

示例1

该示例示出了拉伸过程中高处的卷边温度的均匀下降，以密切匹配于附近的温度。(在本示例以及示例2-4中，ρ·C_p·v乘积被假定是160kW/°K·m²。)图10比较了不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的温度分布(о数据点)以及带有卷边冷却的分布(□数据点)。(在本图和相似的图中，零点对应于玻璃带的中心线。)从这两个曲线中可以看出，所述冷却提供了明显更平坦的横跨拉伸方向的温度分布。

图11和12是用于本示例的沿拉伸方向向下的温度分布和热通量分布，其中在每一种情况下о数据点是用于厚度等于t_b且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，□数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置，◇数据点是用于在厚度等于t_q且不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的位置，×数据点是用于带有卷边冷却的相同的横跨拉伸方向的位置。

从图12中可以看出，卷边冷却被应用于向下拉伸的过程中从1900mm-2200mm这一段，使得Q″到达80千瓦/平方米左右的最大值。从图11中可以看出，这种额外的热通量导致所述卷边的温度(□数据点)下降，直到它匹配于向下拉伸过程中约2150毫米处的优良(或接近优良)的相邻区域(×数据点)的温度，2150毫米处就是画出图10所处的位置。之后，因为冷却已经停止，所以卷边的温度相对于相邻区域会上升，□数据点从×数据点中分散开就可以表明这一点。对于本示例，所施加的冷却被应用，使得上述相邻区域基本上没有冷却发生，如×和◇数据点的重合所示。

应该注意到，利用上述方程(1)和(2)，图12的Q″图可从图11的“温度对距离”的图中直接导出。图15、18和21也如此，即利用方程(1)和(2)，这些图中的Q″图可以从图14、17、20中分别获得。此外，在实践中，温度对距离的图(沿拉伸方向向下以及横跨拉伸方向)在操作拉伸时是很容易测得的。相应地，对于建模的数据和测得的数据，Q″值可以很容易地由本领域技术人员来确定。

示例2

本示例示出了在拉伸过程中高处的卷边温度的非均匀冷却不足。如示例1中那样，图13比较了不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的温度分布(о数据点)以及带有卷边冷却的分布(□数据点)。从这两个曲线中可以看出，所述冷却提供了明显更平坦的横跨拉伸方向的温度分布，但不像示例1中那么平坦。特别是，所述卷边的最厚点处的温度已经基本上等于相邻的优良(或接近优良)区域中的温度，但是最厚点的任一侧上的温度均高于相邻的温度。图14和15示出了针对这种情况的沿拉伸方向向下的温度分布以及Q″分布。

示例3

本示例示出了在拉伸过程中高处的卷边温度的非均匀的过度冷却。如在示例1和2中，图16比较了不带有卷边冷却的横跨拉伸方向的温度分布(о数据点)以及带有卷边冷却的分布(□数据点)。从这两条曲线中可以看出，在这种情况下，没有使横跨拉伸方向的温度分布基本平坦化，带有冷却的分布所呈现出的温度变化在大小方面与不带有冷却的情况相似，但符号相反。这种分布对于期望在玻璃带中引入形状或应力分布与不带有冷却时所产生的情况相反时是很有用的。

图17和18示出了针对这种情况的向下拉伸的温度分布以及Q″分布。因为所加的冷却在这种情况下是更强的，所以当施加卷边冷却时t_q处的温度分布和Q″分布被改变(比较◇数据点(没有卷边冷却)和×数据点(有卷边冷却))。此外，因为该情况包括过度冷却，所以图18中的最大Q″值约为90千瓦/平方米，这比图12和15中的最大值大约高10千瓦/平方米。

示例4

本示例示出了在切割位置附近(即在TAM区域中)的卷边温度的非均匀下降，以密切匹配于附近的温度。在图19中可以看出，不带有卷边冷却的(о数据点)以及带有卷边冷却的(□数据点)横跨拉伸方向的温度分布之间的差异远大于示例1-3中的情况，因为在没有冷却的情况下，卷边温度和相邻的温度之间的差异在TAM区域中比在拉伸过程中的高处要大很多。相应地，使该差异平整化所需的Q″值在本示例中比在示例1-3中要大很多(比较图21与图12、15和18；请注意纵轴的差异)。

如上面的示例所示，通过使用用对流冷却而很容易实现的Q″值，在拉伸过程中的高处以及BOD的底部，可以获得各种类型的横跨拉伸方向的温度分布。这种温度分布可以被用于实现各种形状和应力分布，这对于通过下拉工艺(比如熔融工艺)制造玻璃板很有用。

从上文中，本领域普通技术人员很明显会看到不背离本实用新型的范围和精神的各种修改。权利要求书旨在覆盖本文所阐明的具体实施方式以及这些实施方式的修改、变化和等价方案。例如，本实用新型可以按照下面的示例性的非限制性的方面来实施：

根据第一方面，提供了一种用生产玻璃带的拉伸工艺制造玻璃板的装置，所述玻璃带具有：

(i)中心线，

(ii)第一边缘，

(iii)第二边缘，

(iv)第一卷边部分，它始于第一边缘处并且向内朝着中心线延伸，以及

(v)第二卷边部分，它始于第二边缘处并且向内朝着中心线延伸，

所述装置具有第一和第二喷射器，用于将冷却流体施加到第一卷边部分，其中，第一和第二喷射器是：

(a)位于玻璃带的相反两侧上；

(b)瞄准基本上相同的下拉位置和第一卷边上基本上相同的横向位置；以及

(c)取向成使得它们向外朝着第一边缘指向。

根据第二方面，提供了第一方面的装置，还包括：第三和第四喷射器，用于将冷却流体施加到第二卷边部分，其中，第三和第四喷射器是：

(a)位于玻璃带的相反两侧上；

(b)瞄准基本上相同的下拉位置和第二卷边上基本上相同的横向位置；以及

(c)取向成使得它们向外朝着第二边缘指向。

根据第三方面，提供了第一方面的装置，其中该流体是空气。

根据第四方面，提供了第一方面的装置，其中该流体是与水蒸气相结合的空气。

根据第五方面，提供了第一方面的装置，其中该流体是液态水。

Claims

1.一种使用生产玻璃带的拉伸工艺来制造玻璃板的装置，所述玻璃带具有：

(i)中心线，

(ii)第一边缘，

(iii)第二边缘，

其特征在于，所述装置包括第一和第二喷射，用于将冷却流体施加到第一卷边部分，其中，第一和第二喷射是：

(a)位于玻璃带相反的两侧上；

(c)取向成使得它们向外朝着第一边缘指向。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

第三和第四喷射，用于将冷却流体施加到第二卷边部分，

其中，第三和第四喷射是：

(a)位于玻璃带相反的两侧上；

(c)取向成使得它们向外朝着第二边缘指向。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述流体是空气。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述流体是与水蒸气相结合的空气。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述流体是液态水。