TW201321316A - 壓製成形裝置、壓製成形方法、壓製成形用之載置板 - Google Patents

壓製成形裝置、壓製成形方法、壓製成形用之載置板 Download PDF

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Tomoharu Hayashi
Kohei Horiuchi
Keisuke Yoshikuni
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Abstract

本發明之壓製成形裝置係壓製成形玻璃素材者，且包括：載置板，其載置玻璃素材；加熱機構，其將載置板上之玻璃素材加熱至可壓製成形之溫度；及模具，於其與載置板之間壓製成形藉由加熱機構而加熱之玻璃素材。

Description

壓製成形裝置、壓製成形方法、壓製成形用之載置板
本發明係關於一種玻璃之壓製成形，尤其係關於一種作為移動終端之覆蓋玻璃而使用之玻璃之壓製成形裝置、壓製成形方法及壓製成形用之載置板。
為了成形玻璃，自先前以來便開發有各種方法。其中，作為適於量產之方法，有將玻璃升溫至所期望之溫度而藉由模具來壓製該已加熱之玻璃的方法(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1中揭示之方法係於將板玻璃加熱至特定溫度之後，藉由搬送輥將該經加熱之板玻璃搬送至壓製機構而進行壓製成形。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2005-1919號公報
然而，引用文獻1中所記載之方法係搬送之板玻璃之單面與搬送輥接觸，故板玻璃被搬送輥奪取熱。因此，於壓製成形時，板玻璃之溫度分佈變得不均勻，從而有成形後之玻璃之品質下降、或玻璃之品質不穩定之虞。又，若搬送之玻璃之黏性較低，則有玻璃捲入至搬送輥、或自搬送輥間流出之虞。因此，無法搬送黏性較低之玻璃，可搬送之玻璃之種類或溫度受到限制。
本發明之目的在於提供一種可壓製成形黏性較低之玻璃之壓製成形裝置、壓製成形方法及壓製成形用之載置板。
本發明之壓製成形裝置係壓製成形玻璃素材者，且包括：載置板，其載置玻璃素材；加熱機構，其將載置板上之玻璃素材加熱至可壓製成形之溫度；及模具，於其與載置板之間壓製成形藉由加熱機構而加熱之玻璃素材。
根據本發明，於以載置於載置板上之狀態加熱玻璃素材之後，於模具與載置板之間壓製成形該經加熱之玻璃素材，因此可壓製成形黏性較低之玻璃。
(實施形態)
圖1係實施形態之壓製成形裝置1之構成圖。壓製成形裝置1包括搬送機構10、載置機構20、加熱機構30、壓製機構40、緩冷機構50、及取出機構60。
圖2係搬送機構10之構成圖。圖2(a)係搬送機構10之前視圖。圖2(b)係圖2(a)之線段X-X之剖面圖。再者，於圖2中，省略驅動設備14之圖示。搬送板11兼作壓製成形用之模具(下模)，成為藉由一次壓製成形而可獲得複數個玻璃成型品之程度的大小(例如，縱300 mm、橫600 mm)。
搬送機構10包括：搬送板(載置板)11，其搬送作為壓製成形之對象的玻璃素材G；支撐構件12a、12b，其等支撐搬送板11之兩端；以及導軌13a、13b及驅動設備14，其等 用以於載置機構20與取出機構60之間驅動該支撐構件12a、12b。驅動設備14例如為步進馬達。
搬送板11兼作壓製成形時使用之模具之下模，故要求耐磨損性或耐熱性、強度等。又，於大氣下暴露於高溫，故較佳為具有耐氧化性。進而，於搬送板11，在上表面側與下表面側產生溫度差，較佳為不會產生由該溫度差所致之翹曲。
其原因在於，若於搬送板11產生翹曲，則有無法於壓製機構40中對作為壓製成形對象之玻璃素材G均勻地賦予壓力而使轉印變得不充分之虞。若考慮於壓製成形時將搬送板11升溫至約1200℃，則為了防止因搬送板11之翹曲而導致轉印變得不充分之情形，構成搬送板11之物質之線膨脹係數較佳為12×10-6/K以下。
於耐磨損性、耐熱性、強度性等優異且線膨脹係數為12×10-6/K以下之物質中，例如存在以下之表1所示者。
如上所述，搬送板11係一次性地壓製成形複數個成型品，故具有某種程度之大小(面積)。又，為了確保承受住壓製成形之程度之強度，亦需要厚度。於該情形時，若以高價之物質作成搬送板11整體，則搬送板11之製作費用會非常高。
因此，本實施形態中，如圖2(b)所示，以耐磨損性、耐熱性、耐氧化性及脫模性優異之覆膜11b(例如碳化矽(SiC))被覆由相對而言並非高價之物質構成之基材11a(例如石墨(C))而構成搬送板11。再者，若覆膜11b之線膨脹係數為基材11a之線膨脹係數以下，則於在搬送板11上加熱玻璃素材G時，相較於覆膜11b，基材11a變得更大。其結果有形成於表面之覆膜11b上產生龜裂或裂痕等。因此，必需留意不使構成覆膜11b之物質之線膨脹係數成為構成基材11a之物質的線膨脹係數以下。
作為覆膜11b之線膨脹係數變得大於基材11a之線膨脹係數之物質的組合，例如可考慮以下之表2所示之組合。再者，表2所示之組合為一例，只要為覆膜11b之線膨脹係數變得大於基材11a之線膨脹係數之物質的組合，則亦可為其他組合。
載置機構20係將玻璃素材G載置至搬送板11之特定之位置。再者，亦可不具備載置機構20，取而代之的是由使用者或操作員將玻璃素材G載置至搬送板11。
加熱機構30包括：上側加熱設備31a及下側加熱設備31b，其等相互對向而配置；及驅動設備32，其於垂直方向上驅動上側加熱設備31a。驅動設備32係例如為氣缸，根據載置於搬送板11上之玻璃素材G之厚度，於垂直方向(上下方向)上驅動上側加熱設備31a。
圖3係表示上側加熱設備31a及下側加熱設備31b之加熱面之圖。圖3(a)係表示上側加熱設備31a之加熱面(下表面)之圖。上側加熱設備31a之加熱面具有與搬送板11相同程度或者大一圈之面積。上側加熱設備31a之加熱面係分割為9個區域A~I(以鏈線表示各區域)。於各區域A~I內，埋設有加熱用之電熱線(未圖示)及溫度測定用之TC (thermocouple，熱電偶)計(未圖示)，可針對每個區域A~I實現獨立之溫度調節(以下，記作調溫)。
圖3(b)係表示下側加熱設備31b之加熱面(上表面)之圖。下側加熱設備31b之加熱面亦具有與搬送板11相同程度或者大一圈之面積。又，下側加熱設備31b之加熱面(上表面)亦分割為9個區域A~I。於各區域A~I內，埋設有加熱用之電熱線(未圖示)及溫度測定用之TC計(未圖示)，而可針對每個區域A~I實現獨立之調溫。電熱線例如為鎳鉻合金線(鎳與鉻之合金)。
再者，上側加熱設備31a及下側加熱設備31b之加熱面之分割數量並不限於9個。例如，亦可將分割區域數量設為2個。於該情形時，較佳為，考慮來自搬送板11之周端部之散熱較多之情形而分割為將搬送板11之周端部加熱之外周區域、與將搬送板11之內側加熱之內側區域。
圖4係壓製機構40之構成圖。壓製機構40包括：上模具41，其用以將玻璃素材G壓製成形為所期望之形狀；升降設備42，其於垂直方向(上下方向)上驅動搬送板11；及均熱板43，其係設置於升降設備42之上部，且與搬送板11之下表面抵接而推頂搬送板11。於上模具41內，埋設有可分別獨立地調整溫度之複數個匣式加熱器41a。又，於上模具41之與玻璃素材G之抵接面，形成有用以將玻璃素材G壓製成形為所期望之形狀之模腔(空間)41b。
升降設備42例如為氣缸，藉由自外部供給之高壓氣體於垂直方向(上下方向)上驅動下述均熱板43。均熱板43係由 熱導率較高之物質、例如不鏽鋼(SUS)構成。於均熱板43中，埋設有可分別獨立地調整溫度之複數個匣式加熱器43a。再者，亦能夠以如下方式構成：將升降設備42設置於上模具41，於垂直方向(上下方向)上驅動上模具41而壓製成形玻璃素材G。
又，於搬送板11與均熱板43之溫度差較大之情形時，注意有搬送板11(尤其覆膜11b)上產生裂紋等不良情況之虞。例如，於搬送板11之覆膜11b為碳化矽(SiC)之情形時，若搬送板11與均熱板43之溫度差超過700℃，則有因熱衝擊而導致覆膜11b產生裂紋等之虞。
緩冷機構50將壓製成形為所期望之形狀(例如，智慧型手機或平板PC(Personal Computer，個人電腦)等行動裝置之覆蓋玻璃)之玻璃素材G緩冷至所期望之溫度。
取出機構60係自搬送板11上取出藉由緩冷機構50而緩冷之所期望之形狀之玻璃素材G。再者，亦可不具備取出機構60，取而代之的是由使用者或操作員自搬送板11上取出成為所期望之形狀之玻璃素材G。
接下來，對壓製成形裝置1之動作進行說明。
載置機構20將作為壓製成形之對象的玻璃素材G載置至搬送板11上。搬送機構10之驅動設備14將搬送板11搬送至加熱機構30之位置。
搬送機構10之驅動設備14使搬送板11於上側加熱設備31a與下側加熱設備31b之間停止固定時間。玻璃素材G及搬送板11係藉由上側加熱設備31a及下側加熱設備31b而加 熱至所期望之溫度。
經過固定時間時，搬送機構10之驅動設備14便將搬送板11搬送至壓製機構40之位置。若將搬送板11搬送至壓製機構40之位置，則壓製機構40之升降設備42便推頂均熱板43。均熱板43與搬送板11之下表面抵接而將搬送板11推頂至上模具41。
搬送板11上之玻璃素材G係於壓製機構40之上模具41與搬送板11之間壓製成形為覆蓋玻璃C之形狀。於壓製成形後，升降設備42使搬送板11下降。搬送板11係載置於支撐構件12a、12b上。
搬送機構10之驅動設備14將搬送板11搬送至緩冷機構50之位置。搬送機構10之驅動設備14使搬送板11於緩冷機構50內停止固定時間。緩冷機構50將壓製成形為所期望之形狀之玻璃素材G緩冷至所期望之溫度。
經過固定時間時，搬送機構10之驅動設備14便將搬送板11搬送至取出機構60之位置。取出機構60自搬送板11上取出壓製成形為所期望之形狀之玻璃素材G。
如上所述，實施形態之壓製成形裝置1係於玻璃素材G之搬送中使用搬送板11，且於該搬送板11與上模具41之間壓製成形已加熱之玻璃素材G。因此，即便為黏性較低之玻璃(例如，黏度η(Pa．s)為1×104以下之玻璃)，亦可進行搬送。
再者，適於玻璃之成型之黏度區(作業點)係設為102~106(Pa．s)左右，黏性非常低。該黏度區之玻璃相當具 有流動性，故無法實現玻璃單體之搬送，但於本實施形態中係如上所述般，於玻璃素材G之搬送中使用搬送板11，且於該搬送板11與上模具41之間壓製成形已加熱之玻璃素材G，因此即便為此種黏性較低之玻璃，亦可容易地進行壓製成形。
因此，搬送輥難以進行玻璃素材G之搬送，但如上所述，本實施形態之壓製成形裝置1係即便為黏性較低之玻璃亦可搬送，因此適合於智慧型手機或平板PC等行動裝置之覆蓋玻璃之壓製成形。
進而，藉由搬送板11而使加熱後之玻璃素材G得以保溫，因此可抑制因溫度不均引起之壓製成形時之不良情況之產生。
又，由於可將加熱機構30之上側加熱設備31a及下側加熱設備31b之加熱面分為複數個區域A~I，並針對每個區域A~I獨立地調溫，故可更均勻地對玻璃素材G及搬送板11進行加熱。因此，可抑制因溫度不均引起之壓製成形時之不良情況之產生。
又，由於壓製機構40中具備與搬送板11之下表面抵接而將搬送板11冷卻之均熱板43，故可縮短壓製成形後之玻璃素材G之冷卻時間。
(其他實施形態)
圖5係其他實施形態之壓製成形裝置2之構成圖。實施形態之壓製成形裝置1係分別僅具備1個加熱機構30與緩冷機構50，但亦可具備複數個加熱機構30與緩冷機構50(於圖5 中為各2個)。玻璃素材之壓製成形係於玻璃素材之升溫與冷卻中最耗費時間，因此藉由如壓製成形裝置2般包括複數個加熱機構30與緩冷機構50，可增加每單位時間之壓製成形次數。
[實施例]
接下來，列舉實施例而更詳細地說明本發明，但本發明並非僅限定於該等實施例。
發明者等人係使用參照圖1而說明之壓製成形裝置1，自玻璃素材壓製成形智慧型手機或平板PC等行動裝置之覆蓋玻璃。再者，本實施例中所使用之壓製成形裝置1不具備載置機構20及取出機構60，而由使用者(發明者等人)進行玻璃素材之載置及成形後之覆蓋玻璃之取出。以下，對本實施例之壓製成形之各條件進行說明。
(玻璃素材G)
將於實施例中壓製成形之玻璃素材G之熱物性之值於下文中表示。再者，已壓製成形之玻璃素材G之大小為縱50 mm、橫105 mm、厚2 mm。
作業點(Log10η=2) 1000℃。
軟化點(Log10η=7.6) 710℃。
玻璃轉移點 520℃。
(搬送板11)
將以石墨(C)為主成分之基材11a之表面形成有以碳化矽(SiC)為主成分之覆膜11b者設為搬送板11。再者，此處提及之主成分係指能以該主成分之物性(尤其線膨脹係數)不 會發生變化之程度包含雜質。
(加熱機構30)
將上側加熱設備31a及下側加熱設備31b分別調溫至980℃，從而對載置於搬送板11上之玻璃素材G進行加熱。此時之玻璃素材之黏度η為約1×106(Pa．s)。
(壓製機構40)
將上模具41、均熱板43分別調溫至530℃、400℃，而壓製成形載置於搬送板11上之加熱後之玻璃素材G。玻璃素材係以25 kN之力壓製成形。
再者，壓製成形後之覆蓋玻璃不存在濁點或裂紋，而可獲得所期望之形狀之玻璃。以上，根據實施例可知，關於黏性較低之玻璃，可無問題地實現壓製成形。
[產業上之可利用性]
本發明之玻璃之成形方法係能夠以玻璃表面平滑之狀態效率良好地成形，因此適合於追求設計性之玻璃、例如智慧型手機等移動終端或LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)等監視器之覆蓋玻璃中使用之玻璃的成形。
再者，本申請案係基於2011年9月28日向日本專利局申請之日本專利特願2011-212486號而主張優先權，並將其內容引用於本文中。
1‧‧‧壓製成形裝置
10‧‧‧搬送機構
11‧‧‧搬送板(載置板)
11a‧‧‧基材
11b‧‧‧覆膜
12a‧‧‧支撐構件
12b‧‧‧支撐構件
13a‧‧‧導軌
13b‧‧‧導軌
14‧‧‧驅動設備
20‧‧‧載置機構
30‧‧‧加熱機構
31a‧‧‧上側加熱設備
31b‧‧‧下側加熱設備
32‧‧‧驅動設備
40‧‧‧壓製機構
41‧‧‧上模具
41a‧‧‧匣式加熱器
42‧‧‧升降設備
43‧‧‧均熱板
43a‧‧‧匣式加熱器
50‧‧‧緩冷機構
60‧‧‧取出機構
A~I‧‧‧區域
G‧‧‧玻璃素材
圖1係實施形態之壓製成形裝置之構成圖。
圖2(a)、(b)係搬送機構之構成圖。
圖3(a)、(b)係表示加熱機構之加熱面之圖。
圖4係壓製機構之構成圖。
圖5係其他實施形態之壓製成形裝置之構成圖。
1‧‧‧壓製成形裝置
10‧‧‧搬送機構
11‧‧‧搬送板(載置板)
12a‧‧‧支撐構件
13a‧‧‧導軌
14‧‧‧驅動設備
20‧‧‧載置機構
30‧‧‧加熱機構
31a‧‧‧上側加熱設備
31b‧‧‧下側加熱設備
32‧‧‧驅動設備
40‧‧‧壓製機構
41‧‧‧上模具
42‧‧‧升降設備
43‧‧‧均熱板
50‧‧‧緩冷機構
60‧‧‧取出機構
G‧‧‧玻璃素材

Claims (16)

  1. 一種壓製成形裝置，其特徵在於其係壓製成形玻璃素材者，且包括：載置板，其載置上述玻璃素材；加熱機構，其將上述載置板上之上述玻璃素材加熱至可壓製成形之溫度；及模具，於其與上述載置板之間，壓製成形藉由上述加熱機構而加熱之上述玻璃素材。
  2. 如請求項1之壓製成形裝置，其中上述載置板之線膨脹係數為12×10-6/K以下。
  3. 如請求項1或2之壓製成形裝置，其中上述載置板係於表面形成有覆膜。
  4. 如請求項3之壓製成形裝置，其中上述覆膜之線膨脹係數大於上述載置板之線膨脹係數。
  5. 如請求項3至4中任一項之壓製成形裝置，其中上述載置板之主成分為碳，上述覆膜之主成分為碳化矽。
  6. 如請求項1至5中任一項之壓製成形裝置，其中上述加熱機構包括複數個加熱設備，且針對複數個區域之每一個而獨立地對上述載置板進行加熱。
  7. 如請求項1至6中任一項之壓製成形裝置，其更包括升降設備，該升降設備係於上述模具與上述載置板之間壓製成形上述玻璃素材時，將上述載置板推頂至上述模具。
  8. 如請求項7之壓製成形裝置，其更包括均熱板，該均熱板係設置於上述升降設備之上部，且與上述載置板之下 表面抵接而將上述載置板冷卻。
  9. 一種壓製成形方法，其特徵在於其係壓製成形玻璃素材者，且包含如下步驟：第1步驟，其係於載置板上載置上述玻璃素材；第2步驟，其係將上述載置板上之上述玻璃素材加熱至可壓製成形之溫度；及第3步驟，其係於上述模具與上述載置板之間壓製成形上述經加熱之上述玻璃素材。
  10. 如請求項9之壓製成形方法，其中上述第2步驟係針對複數個區域之每一個而獨立地對上述載置板進行加熱。
  11. 如請求項9或10之壓製成形方法，係一面支撐上述載置板之下表面，一面進行上述第3步驟。
  12. 如請求項9至11中任一項之壓製成形方法，係一面將上述載置板冷卻，一面進行上述第3步驟。
  13. 一種壓製成形用之載置板，其特徵在於其係於壓製成形玻璃素材時使用者，且上述載置板之線膨脹係數為12×10-6/K以下。
  14. 如請求項13之壓製成形用之載置板，其中上述載置板係於表面形成有覆膜。
  15. 如請求項14之壓製成形用之載置板，其中上述覆膜之線膨脹係數大於上述載置板之線膨脹係數。
  16. 如請求項13至15中任一項之壓製成形用之載置板，其中上述載置板之主成分為碳，上述覆膜之主成分為碳化矽。
TW101135677A 2011-09-28 2012-09-27 壓製成形裝置、壓製成形方法、壓製成形用之載置板 TW201321316A (zh)

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