TW201518233A - 邊緣塗佈一批玻璃製品之方法 - Google Patents

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Abstract

一種邊緣塗佈一批玻璃製品之方法包括以下步驟：於一玻璃片之表面上印刷遮罩，其中該等遮罩之至少一者為界定分離路徑之一網路的一圖案化遮罩。將具有該等印刷遮罩之該玻璃片沿該等分離路徑分成多個玻璃製品。就至少一批該等玻璃製品而言，修整該批次中的該等玻璃製品之該等邊緣以減小該等邊緣處的粗糙度。隨後利用一蝕刻介質來蝕刻每一已修整邊緣，以便減小及/或鈍化該修整邊緣中的瑕疵。將可固化塗層同時塗敷至該等已蝕刻邊緣。預固化該等可固化塗層。隨後，自具有該等可固化塗層之該等玻璃製品移除該等印刷遮罩。在移除該等印刷遮罩之後，後固化該等預固化的可固化塗層。

Description

邊緣塗佈一批玻璃製品之方法
本申請案根據專利法主張2013年8月29日申請之美國臨時申請案序列號第61/871367號之優先權權益，該申請案之內容為本文之基礎且以全文引用方式併入本文中。
本案領域係關於用於強化已經受諸如分離及機械加工之弱化製程的玻璃基板之方法。更特定言之，本案領域係關於藉由減少玻璃邊緣中之瑕疵且將保護塗層塗敷至玻璃邊緣來強化玻璃基板之邊緣的製程。
一種用於生產玻璃製品之方法涉及以下步驟：形成玻璃片，使玻璃片經受離子交換製程，將玻璃片分成多個玻璃製品，以及機械加工每一玻璃製品之邊緣。機械加工係用來減小玻璃邊緣之粗糙度且使玻璃邊緣成形為所要輪廓，諸如倒角輪廓或磨圓輪廓。分離及機械加工製程通常使玻璃邊緣留有各種形狀、大小以及尺寸的瑕疵，例如裂紋及碎屑。此等瑕疵減小玻璃邊緣之強度且可導致於成品玻璃製品中產生裂紋。另外，玻璃邊緣中先前處於玻璃片之內部的部分將 很大程度上不含來自離子交換製程之保護性殘餘壓縮應力，從而使成品玻璃製品比母體玻璃片更弱。
一種用於強化玻璃製品之邊緣的方法涉及以下步驟：利用酸來蝕刻邊緣。該蝕刻可具有減小玻璃邊緣中瑕疵之數目及大小的效應。用於強化玻璃製品之邊緣的另一方法涉及以下步驟：將保護塗層或材料塗敷至邊緣。
本文所揭示之主題係關於一種保護玻璃製品之邊緣的方法。如先前技術中所述，分離及機械加工製程誘導玻璃邊緣中的瑕疵。此等瑕疵可由玻璃邊緣之酸蝕刻來減少及/或鈍化。然而，該等瑕疵將仍存在於玻璃邊緣中。塗層可用來掩蓋邊緣上的瑕疵。在邊緣塗佈製程之後，將防止邊緣中瑕疵之直接影響，從而將具有進一步改良玻璃製品之邊緣強度的作用，從而使該強度超過藉由玻璃邊緣之蝕刻所達成的邊緣強度。本文所揭示之主題特定而言係關於一種適用於玻璃製品之大量生產的塗佈玻璃邊緣之方法。
在本發明之一個例示性實施例中，一種邊緣塗佈一批玻璃製品之方法包括以下步驟：在玻璃片之表面上印刷遮罩。該等遮罩之至少一者為界定分離路徑之網路的圖案化遮罩。將具有印刷遮罩之玻璃片沿分離路徑分成多個玻璃製品，其中每一玻璃製品於其表面上承載印刷遮罩的一部分。就至少一批玻璃製品而言，隨後修整該批次中每一玻璃製品之邊緣以減小邊緣之粗糙度且可能使邊緣成形。該方法包括以下步驟：蝕刻每一玻璃製品之已修整邊緣，以便減小該修 整邊緣中瑕疵之大小及/或鈍化該等瑕疵。將可固化塗層同時塗敷至已蝕刻邊緣，接著預固化該等邊緣上的可固化塗層。在預固化之後，自玻璃製品移除表面遮罩。隨後，後固化該等預固化的可固化塗層。
如本揭示內容所述的塗佈玻璃邊緣之方法的一個益處包括所塗佈玻璃製品之改良邊緣強度。在一些實施例中，相較於不具有邊緣塗層的玻璃製品而言，邊緣強度之改良可為80MPa至300MPa。其他益處歸因於在玻璃製品上使用表面遮罩。例如，表面遮罩允許增加修整及蝕刻製程速度，從而最終產生增加的生產量。表面遮罩亦防止塗層材料直接溢流於玻璃表面上。表面遮罩亦使得可能無需利用分配器跟隨玻璃邊緣沿直線來塗佈玻璃邊緣。此使得可能以各種形狀及大小來塗佈玻璃製品之邊緣。
應理解，前述的一般描述及以下詳述為本發明之示範，且意欲提供用於理解本發明所主張之性質及特徵的概述及框架。隨附圖式係納入來提供對本發明的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示本揭示內容之各種實施例，且與說明書一起用於解釋本發明之原理及操作。
6B‧‧‧區段
10‧‧‧表面遮罩處理
12‧‧‧片材分離
14‧‧‧邊緣修整
16‧‧‧邊緣蝕刻
18‧‧‧邊緣塗佈
20‧‧‧預固化
22‧‧‧表面去遮罩處理
24‧‧‧後固化
26‧‧‧遮罩
26a‧‧‧遮罩之一部分
28‧‧‧遮罩
30‧‧‧表面/玻璃表面
32‧‧‧表面/玻璃表面
34‧‧‧玻璃片
36‧‧‧網版
38‧‧‧墨水
40‧‧‧刮板
42‧‧‧分離路徑
44‧‧‧分離路徑
46‧‧‧劃痕線
50‧‧‧板盒
52‧‧‧玻璃製品
53‧‧‧邊緣
56‧‧‧塗層材料
58‧‧‧旋塗機
60‧‧‧旋轉器
62‧‧‧儲槽
63‧‧‧狹槽
64‧‧‧板
65‧‧‧對準凸部
65a‧‧‧對準銷
66‧‧‧狹槽
67‧‧‧狹槽
68‧‧‧夾具/轉角夾具
69‧‧‧箭頭
70‧‧‧板盒
71‧‧‧空間/旋轉馬達
72‧‧‧板
73‧‧‧腔室
74‧‧‧中心體
76‧‧‧徑向臂
78‧‧‧間隔件
80‧‧‧孔
90‧‧‧板盒
92‧‧‧貯器
94‧‧‧來源
96‧‧‧煙霧發生器
98‧‧‧箭頭
99‧‧‧小液滴
100‧‧‧旋轉馬達
110‧‧‧線
112‧‧‧線
114‧‧‧線
以下為對附圖中圖式的描述。圖式未必按比例繪製，且該等圖式之某些特徵及某些視圖可在比例上誇示或做示意描繪，以達明晰及簡明之目的。
第1圖展示用於塗佈一批玻璃邊緣之製程流程。
第2圖展示印刷在玻璃片之表面上的圖案化遮罩。
第3圖展示在玻璃片之表面上印刷遮罩的方法。
第4A圖為具有圖案化遮罩及劃痕線之玻璃片的頂視圖。
第4B圖展示與第4A圖之玻璃片分離的玻璃製品。
第5圖展示浸塗及旋塗製程。
第6A圖為用於固持多個玻璃製品之板盒的側視圖。
第6B圖為第6A圖之區段6B的放大圖。
第6C圖為包括於第6A圖之板盒中的板件的頂視圖。
第7圖展示另一浸塗及旋塗系統。
第8A圖展示包括於第7圖之浸塗及旋塗系統之板盒中的板件的頂視圖。
第8B圖展示第8A圖之板件的底視圖。
第9圖展示噴塗系統。
第10圖為藉由浸塗及旋塗製程進行邊緣塗佈的SEM影像。
第11圖為藉由噴塗製程進行邊緣塗佈的SEM影像。
第12圖展示藉由邊緣塗佈對邊緣強度的改良。
在以下詳述中，可闡述諸多特定細節以提供對本發明之實施例的徹底理解。然而，熟習此項技術者將會清楚本發明之實施例可不利用此等特定細節中之一些或所有來實踐的情況。在其他情況下，可不詳細描述熟知特徵或製程，以 免不必要地混淆本發明。另外，同樣或完全相同的元件符號可用來識別共同或類似元件。
第1圖展示利用保護材料來塗佈一批玻璃製品之邊緣的例示性製程流程。一批玻璃製品將理解為意指一組玻璃製品。一般而言，一批玻璃製品將包含兩個以上玻璃製品。通常，一批玻璃製品將具有5個至20個玻璃製品。製程在10處以於玻璃片之表面上印刷遮罩(「表面遮罩處理」)開始。在表面遮罩處理10之後，在12處將具有表面遮罩之玻璃片分成多個玻璃製品(「片材分離」)。在片材分離12之後，在14處修整玻璃製品之邊緣(「邊緣修整」)。該修整涉及機械加工製程，該機械加工製程係設計來自玻璃邊緣移除粗糙材料且使玻璃邊緣成形為所要邊緣輪廓，該邊緣輪廓通常為經選擇來改良玻璃製品之邊緣強度的邊緣輪廓。在邊緣修整14之後，在16處使用酸蝕刻來減小瑕疵之大小且鈍化玻璃邊緣中瑕疵之尖端(「邊緣蝕刻」)。在邊緣蝕刻16之後，在18處將可固化塗層同時塗敷至一批玻璃製品之邊緣(「邊緣塗佈」)。術語玻璃製品之「邊緣」應理解為指代玻璃製品之周邊邊緣。在邊緣塗佈18之後，在20處預固化該可固化塗層(「預固化」)。在預固化20之後，在22處將遮罩自玻璃製品之表面移除(「表面去遮罩處理」)。在表面去遮罩處理22之後，在24處對玻璃製品之邊緣上的預固化塗層進行後固化(「後固化」)。
表面遮罩處理--第2圖展示印刷在玻璃片34之表面30、32上的遮罩26、28。在一個實施例中，玻璃片34為 已藉由離子交換來強化的玻璃片。在一個實施例中，離子交換深度為至少29μm。遮罩26、28係提供來在邊緣修整(第1圖中的14)及邊緣蝕刻(第1圖中的16)期間保護玻璃表面。為此，遮罩26、28必須對邊緣蝕刻(第1圖中的16)期間所使用的酸及邊緣修整(第1圖中的14)期間的剝離具有抵抗性。較佳地，遮罩26、28亦將不與邊緣塗佈(第1圖中的18)期間塗敷至玻璃邊緣的可固化塗層反應。除保護玻璃表面之外，遮罩26、28亦經圖案化來界定用於分離玻璃片34之路徑，諸如分別於42、44處所示的路徑。通常，每一遮罩26、28之厚度的範圍將為30μm至50μm。30μm以下及50μm以上的厚度對於遮罩26、28而言亦為可能的。另外，遮罩26、28之厚度沒有必要相同。
在一個例示性實施例中，表面遮罩26、28係由網版印刷來印刷在玻璃表面30、32上。網版印刷可用來以良好精確度及相對低的成本將設計印刷在大型表面上。如第3圖中所例示，玻璃片34係安裝在網版36下方，該網版承載將要印刷在玻璃片34之表面上的遮罩圖案。遮罩圖案係藉由遮蔽網版36之選定區域中的孔同時使網版36之剩餘區域中的孔敞開來在網版36上產生。墨水(或溶液型遮罩材料)38沈積於網版36上且受推動穿過網版36之敞開孔到達玻璃表面30上。機器或操作員拉動刮板40橫過網版36，以便推動墨水38穿過網版36。刮板40將使網版36撓曲成與玻璃表面30緊密接近，且墨水38將由毛細管作用而擠壓在玻璃表面上，其中撓曲網版36與玻璃表面30之間的間隔將決定玻璃表面 30上墨水之厚度。沈積於玻璃表面30上的墨水經固化來完成遮罩26(第2圖)於玻璃表面30上的網版印刷。對玻璃表面32重複網版印刷製程，從而在玻璃表面32上產生遮罩28(第2圖)。
用於印刷第2圖之遮罩26、28的墨水38之性質將決定遮罩之特徵。需要墨水是耐酸的，如上所提及。墨水可不必要對所有酸均具有抵抗性。然而，墨水應當對將用於邊緣蝕刻(第1圖中的16)的酸具有抵抗性。墨水可為可熱固化墨水或可紫外(UV)固化墨水。可熱固化墨水係藉由高溫(大體介於80℃與180℃之間)下烘焙來固化。烘焙時間通常介於30分鐘與60分鐘之間。可紫外固化墨水係藉由紫外光固化。紫外固化一般而言比熱固化快得多。在一個例示性實施例中，墨水為包含寡聚物、單體、硬化劑以及添加劑的可熱固化墨水。在另一例示性實施例中，墨水為包含寡聚物、單體、光起始劑以及添加劑的可紫外固化墨水。需要光起始劑來用於在紫外固化期間觸發或刺激聚合。可紫外固化墨水可為藉由自由基聚合固化的類型，或藉由陽離子聚合固化的類型。可熱固化墨水及可紫外固化墨水為市售的，或可基於遮罩26、28(第2圖)之所要性質來特別調配。
在一個例示性實施例中，可紫外固化墨水調配物F包含10至60重量%之寡聚物、10至40重量%之單體以及1至15重量%之光起始劑。可紫外固化墨水調配物可進一步包括總量高達墨水之30體積%的一或多種添加劑。可紫外固化墨水調配物F可為自由基類型或陽離子類型。在可紫外固化 墨水調配物F為陽離子類型的一個實施例中，寡聚物係選自環氧樹脂寡聚物。在可紫外固化墨水調配物F為自由基類型的另一實施例中，寡聚物係選自不飽和聚酯樹脂及丙烯酸樹脂寡聚物。
丙烯酸樹脂寡聚物之實例為環氧丙烯酸酯、胺甲酸乙酯丙烯酸酯以及聚酯丙烯酸酯寡聚物。表1比較此等丙烯酸樹脂之性質。環氧丙烯酸酯具有短的固化時間及良好的耐化學性。環氧丙烯酸酯之實例為雙酚A環氧樹脂、烷基型環氧丙烯酸酯以及PE型環氧丙烯酸酯。胺甲酸乙酯丙烯酸酯相較環氧丙烯酸酯而言為可撓性且堅硬的。胺甲酸乙酯丙烯酸酯可基於異氰酸酯，諸如異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、氫化苯基甲烷二異氰酸酯(methylene dicyclohexyl diisocyanate，H12MDI)以及二苯基甲烷二異氰酸酯(methylene diphenyl diisocyanate，MDI)。聚酯丙烯酸酯相較胺甲酸乙酯丙烯酸酯及環氧丙烯酸酯而言具有較低的分子量及較低黏度。環氧丙烯酸酯在相同分子量下的黏度為聚酯丙烯酸酯之黏度的大致5至6倍。表1比較此等丙烯酸樹脂之性質。
可紫外固化墨水調配物F中的單體係用來稀釋可紫外固化墨水調配物F中的寡聚物。單體允許在不使用有機溶劑的情況下製備可紫外固化墨水調配物F。單體之實例為乙烯基單體、丙烯單體以及丙烯酸單體。單體可根據官能基之量為單官能或多官能的。多官能單體常用於墨水中。多官能丙烯酸單體之實例為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)以及二季戊四醇五丙烯酸酯(DPEPA)。在一例示性實施例中，可紫外固化墨水調配物F包含聚氯乙烯(PVC)來作為單體。
可紫外固化墨水調配物F中的光起始劑應在吸收紫外光之後分解且在室溫下具有熱穩定性。光起始劑可為自由基光起始劑或陽離子光起始劑。自由基光起始劑在吸收紫外光之後將分解成自由基，該等自由基將引起寡聚物及單體之快速聚合。自由基聚合在紫外照射停止時停止。陽離子光起始劑在紫外光之吸收後將留下刺激聚合的陽離子。陽離子聚 合甚至在對紫外光之暴露受終止之後仍會繼續，且大體繼續直至聚合完成。陽離子光起始劑可與環氧樹脂寡聚物一起使用。陽離子光起始劑之實例為二茂鐵鹽(ferrocenium salt)、三芳基鋶鹽以及二芳基錪鹽。自由基光起始劑可與丙烯酸樹脂寡聚物一起使用。自由基光起始劑之實例為三氯苯乙酮、苯酮以及二苯基乙二酮二甲基縮酮。
用於可紫外固化墨水調配物F中的添加劑可選自填充劑、矽烷偶合劑、光阻斷劑及其類似物。填充劑係用來增強墨水之黏度。填充劑之實例為矽酸鹽、二氧化矽、氧化鈦以及黏土。矽烷偶合劑為用來在無機材料(諸如玻璃)與有機材料(諸如聚合物)之間提供穩定鍵結的有機官能矽烷。通用結構為(RO)3Si-X，其中X為與有機材料形成化學鍵的反應基，例如乙烯基、環氧基、胺基、甲基丙烯醯氧基、巰基以及其他反應基，且RO為與無機材料形成化學鍵的反應基，例如甲氧基、乙氧基以及其他反應基。
在一個例示性實施例中，可熱固化墨水調配物G包含10至60重量%之寡聚物及10至40重量%之單體。可熱固化墨水調配物G可進一步包括總量高達墨水之30體積%的一或多種添加劑。可熱固化墨水調配物G可進一步包括總量大致為10至20重量%之硬化劑。可使用諸如環氧樹脂、二伸乙三胺(DETA)以及三甲基六亞甲基二胺(TMD)的常用硬化劑。寡聚物、單體以及添加劑可如上述用於可紫外固化墨水調配物F。
墨水及網版印刷製程配方之特徵將影響印刷遮罩之 品質。印刷速度大體隨墨水之黏度而改變。若黏度太高，則印刷將較慢。若黏度太低，則印刷將較快，但墨水隨後可滴落穿過網版。因而，黏度應加以選擇以使印刷速度最佳化，同時避免墨水滴落穿過網版。在一些實施例中，墨水之黏度的範圍為7,000cps至30,000cps，且印刷速度的範圍為100mm/s至200mm/s。
片材分離--第2圖中所示的具有表面遮罩26、28之玻璃片34可使用任何適合的分離技術，諸如使用雷射分離技術或機械分離技術來分成多個玻璃製品。個別玻璃製品各自於其表面上具有遮罩26、28之一部分。在一個例示性實施例中，分離路徑42、44係界定於含有印刷遮罩26、28之層中。分離路徑42、44係由玻璃表面30、32上的印刷遮罩26、28之圖案來界定。該圖案化使得分離路徑42、44中不存在遮罩材料且玻璃片34暴露於分離路徑42、44處。在此例示性實施例中，沿分離路徑42、44進行玻璃片34之分離且其僅分離至玻璃片34之厚度。在一替代實施例中，可省略分離路徑42、44之一，亦即，遮罩26、28之一可以分離路徑圖案化而另一者不予以圖案化。
在一個實施例中，雷射分離技術係用於分離玻璃片34。在此技術中，雷射源係用來沿分離路徑42及/或44(參見第2圖中的44)加熱玻璃片34。隨後，將冷卻流體施加至已加熱的分離路徑來在玻璃片34中沿分離路徑產生熱震，從而沿分離路徑產生劃痕線。為達例示之目的，第4A圖展示劃痕線46。應注意，第4A圖中所示的分離路徑42之網路可按需要 改變，以適合將要與玻璃片分離的玻璃製品之形狀。在雷射劃痕之後，玻璃片將容易沿劃痕線46分離。或者，機械分離技術可用來分離玻璃片34。機械分離技術可涉及沿玻璃之分離路徑42或44中拉動刻劃輪，以便在玻璃中形成劃痕線。隨後，玻璃片可容易沿劃痕線分離。
表面遮罩層中的分離路徑使玻璃片34之分離容易且無阻礙。若如上所解釋表面遮罩層中不存在的所界定之分離路徑，則玻璃片在其分離期間可能不均勻地破裂，或可能不沿分離技術形成的劃痕線破裂。
第4B圖展示與玻璃片34分離的玻璃製品52之實例。應注意，僅出於達例示之目的，玻璃製品52之形狀為矩形。換言之，玻璃製品52可具有適於達玻璃製品之預期用途的任何所要形狀。玻璃製品52於其表面上具有遮罩26、28之部分(在第4B圖中僅遮罩26之部分26a可見)。
邊緣修整--將與玻璃片34分離的玻璃製品之邊緣(第4B圖中的53)進行修整。修整涉及移除玻璃邊緣中形成的裂紋及碎屑，且使玻璃邊緣成形為所要的邊緣輪廓，通常自平坦邊緣輪廓成形為非平坦邊緣輪廓，諸如倒角(或傾斜)輪廓或磨圓(或外圓)輪廓。諸如研磨、研光以及拋光的機械加工技術可用來修整邊緣。在一些實施例中，修整涉及使用研磨工具研磨玻璃邊緣，該研磨工具由諸如氧化鋁、碳化矽、金剛石、立方氮化硼或浮石的磨料材料製成。將研磨完成若干道次，其中每一連續道次使用適當的磨粒大小。一般而言，研磨以高磨粒大小開始且以小磨粒大小結束。磨粒數愈高， 材料移除愈不具侵入性。磨粒大小之示例順序為280磨粒，接著為600磨粒。另一實例為320磨粒，接著為600磨粒。在研磨期間，使玻璃邊緣成形為所要的輪廓。在研磨之後，使用拋光工具對邊緣進行拋光，該拋光工具可呈輪子、襯墊或刷子之形式。可將磨料粒子裝載於拋光工具上，其中拋光隨後將涉及抵靠玻璃製品之邊緣摩擦或塗刷磨料粒子。在拋光之後，玻璃製品之邊緣將為平滑的。在一個實例中，在修整之後，邊緣之表面粗糙度小於100nm，如藉由ZYGO® Newview 3D光學表面剖面儀所量測。
可於電腦數值控制機器上進行玻璃邊緣之修整或機械加工。適合的CNC機器之一個實例為可自購自Chuan Liang工業有限公司的CL-3MGC C-2Z CNC機器。每次可修整一個玻璃製品。或者，可同時修整若干或所有玻璃製品。此同時修整可如下完成：藉由將玻璃製品堆疊在使玻璃製品之邊緣暴露的適合夾具中，且將該夾具緊固於機器上的工作位置中。隨後可將諸如研磨工具及拋光工具的修整或機械加工工具應用至玻璃製品，以根據需要自玻璃製品之邊緣移除材料，從而在邊緣處達成所要的粗糙度級別及形狀輪廓。美國專利申請案第13/803,994號描述同時修整若干玻璃片之方法。該專利申請案之揭示內容係以全文引用方式併入本文中。
邊緣蝕刻--玻璃製品之已修整邊緣將最可能具有處於微米至次微米級的瑕疵，該等瑕疵由片材分離(第1圖中的12)及邊緣修整(第1圖中的14)之任一者或兩者誘導。在一個例示性實施例中，酸蝕刻係用來移除瑕疵或實質上減小瑕 疵之長度及/或尖端半徑。蝕刻涉及將已修整或已機械加工的邊緣浸入含有能夠與玻璃材料反應的無機酸的蝕刻介質中。蝕刻介質可為水性或凝膠形式。通常，無機酸將為氫氟酸(HF)。蝕刻介質可進一步包括一或多種礦物酸，諸如鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)或磷酸(H2PO4)。無機酸可以約1體積%高達50體積%之量存在於水性介質中。礦物酸可以高達50體積%之量存在於蝕刻介質中。在一個實例中，蝕刻介質包含處於室溫下的5wt%HF及5wt%HCl。
蝕刻之持續時間係由玻璃邊緣中瑕疵數目之所要減小或瑕疵長度及/或尖端半徑之所要減小來指定。在一個例示性實例中，使玻璃邊緣浸入含有蝕刻介質(例如，HF/HCl)的浴中歷時32分鐘，且隨後在超聲波攪動下於水中沖洗5分鐘。可將整個玻璃製品浸入蝕刻介質中。為此，玻璃製品上的表面遮罩不應與蝕刻介質相互作用，或相互作用速率應極其緩慢，以使得表面遮罩之有效厚度在蝕刻之後仍保留在玻璃製品上。可每次在蝕刻介質中處理一個玻璃製品。或者，可在蝕刻介質中同時處理若干玻璃製品。就同時處理而言，可將玻璃製品支撐於適合的蝕刻夾具中，該夾具經配置來將多個玻璃製品固持於含有蝕刻介質的浴中。美國臨時申請案第61/731,955號揭示此種夾具之一實例。
邊緣塗佈--通常，在邊緣蝕刻之後，玻璃製品之邊緣中將存在瑕疵。為防止此等瑕疵之直接影響且進而改良玻璃製品之衝擊抗力，將可固化塗層塗敷至玻璃邊緣以遮蓋瑕疵。在一個實施例中，可固化塗層係藉由浸塗及旋塗製程 塗敷至玻璃邊緣。在另一實施例中，可固化塗層係藉由噴塗製程塗敷至玻璃邊緣。可固化塗層亦可藉由浸塗(亦即無旋塗)製程來塗敷。
第5圖為用於塗佈一批玻璃製品之邊緣的浸塗及旋塗系統的例示性實施例。該系統包括：用於固持一批玻璃製品52之板盒50、塗層材料56以及包括旋轉器60的旋塗機58，該旋轉器60置放於儲槽62內。旋塗機可購自例如Tien Shiang貿易工程有限公司。在第6A圖中，板盒60係由若干可堆疊板64製成。例如，板盒50可具有5個至20個板。可於板64上提供對準凸部65及狹槽67來幫助堆疊該等板。對準銷65a(第6C圖)亦可用來幫助堆疊板。可使用諸如螺栓及其類似物的機構將堆疊板64進一步緊固在一起。每一板64包括其中可佈置玻璃製品52的狹槽66。狹槽66在側面敞開，以便塗層材料可流動穿過狹槽66且圍繞佈置於狹槽66中的玻璃製品52之邊緣。每一玻璃製品52之轉角係插入轉角夾具68中之狹槽(第6B圖中的63)中。如第6B圖中所示，玻璃製品52之轉角貼合地固持於夾具68之狹槽63中，但狹槽63中亦留有空間71以允許塗層材料圍繞玻璃製品52之轉角流動，如第6C圖中的箭頭69所指示。在板盒50(第5圖及第6A圖)中，板64之每一狹槽66含有玻璃製品52及轉角夾具68之總成(第6A圖及第6B圖)。當板64堆疊且緊固在一起時，夾具68將夾緊在適當位置。夾具68將防止玻璃製品52在浸塗及旋塗製程之旋轉部分期間圍繞板盒50移動或掉出板盒50。板64可由任何適合材料製成，但可需要由某種氟化物 加以塗佈。適合的板材料之實例為不銹鋼或丙烯酸材料。
返回第5圖，邊緣塗佈可如下進行：藉由在板盒50中組裝一批玻璃製品52，且將板盒50附接至儲槽62中的旋轉器60。此時，旋轉器60為固定的且儲槽62中沒有足夠的塗層材料來浸沒板盒50。儲槽62隨後由塗層材料56填充以使得板盒50及玻璃製品52浸沒在塗層材料中。塗層材料將進入其中佈置玻璃製品52的板盒狹槽(第6A圖中的66)中，且塗佈玻璃製品52之邊緣以及玻璃製品52上之表面遮罩。隨後，塗層材料56自儲槽62排空。此舉完成塗佈製程之浸漬部分。在一替代實施例中，浸漬可藉由將塗層材料放置於含有玻璃製品52的板盒50之每一狹槽中來達成。玻璃製品52將浸沒於狹槽中的塗層材料中。若需要，在兩種浸漬方法中，板盒50可在各種方向上傾斜以允許玻璃製品52之邊緣的完全塗佈。
在浸漬之後，旋轉器60經操作來以選定速度旋轉，從而引起板盒50旋轉。在此旋轉期間，過量的塗層材料將藉由離心力自玻璃製品52移除。可控制旋轉速度及時間來於玻璃製品52之邊緣上達成塗層之所要厚度及品質。一般而言，旋轉速度愈高，塗層厚度將愈薄。另外，旋轉之持續時間愈長，塗層厚度將愈薄且愈平滑。在旋轉之後，將具有玻璃製品52之板盒50轉移至烘箱中以用於塗層材料之預固化(第1圖中的20)。
第7圖展示不同的浸塗及旋塗系統，該系統可用於塗佈一批玻璃製品之邊緣。該系統包括板盒70，其用於固持 一批玻璃製品52。板盒70係耦接至旋轉馬達71，該旋轉馬達可操作來旋轉板盒70以達成浸塗及旋塗製程之旋轉部分。板盒70安置於腔室73中，該腔室可由塗層材料填充以達成浸塗及旋塗製程之浸漬部分。板盒70係由若干可堆疊板72製成，該等可堆疊板之一展示於第8A圖及第8B圖中。在第8A圖及第8B圖中，板72具有中心體74及自中心體74延伸的徑向臂76。在第8B中，於中心體74之底側處提供間隔件78。間隔件78亦可具有用於板之平衡堆疊的徑向設計。玻璃製品52經佈置於板72之頂側，亦即，不包括間隔件78的側面，如第8B圖中所示。當板72以堆疊佈置時，一個板72之間隔件78將接觸支撐於相鄰板72上的玻璃製品52。另外，玻璃製品52之邊緣將暴露於板盒之周邊處。可使用任何適合的機構將堆疊板72緊固在一起，該機構諸如插入穿過徑向臂76中之孔80的螺栓。
第7圖中所示的系統亦可用於浸塗製程。在此狀況下，板盒70將不浸沒於塗層材料中一該塗層材料僅需要為足以觸碰板盒70中玻璃製品之底部邊緣的量。旋轉馬達71可操作來旋轉板盒70，以便允許板盒70中玻璃製品52之整個邊緣由塗層材料塗佈。
第9圖展示用於批量邊緣塗佈之噴塗系統。該系統包括板盒90，其用於固持一批玻璃製品。板盒90與第7圖中的板盒70相同，儘管可使用其他類型的板盒，諸如第6A圖中所示的類型，或可使用真空吸盤。系統亦包括：含有塗層材料的貯器92、載體氣體來源94以及煙霧發生器(噴射機或 霧化器)96。就噴塗而言，將塗層材料輸送至使塗層材料霧化成小液滴的煙霧發生器。來自來源94的載體氣體將小液滴99運載至板盒90中玻璃製品52之邊緣。煙霧發生器96之噴射端與板盒90之間的距離可加以選擇以使得所噴射小液滴將沿板盒90之長度覆蓋所有玻璃邊緣，而無需調整煙霧發生器96相對於板盒90之位置。或者，可將煙霧發生器96沿板盒90之長度來回平移，如箭頭98所示，以便沿板盒90之長度的玻璃邊緣均由塗層材料噴射。另外，當將塗層材料噴射在玻璃邊緣上時，可例如使用耦接至板盒90的旋轉馬達100來旋轉板盒90，以便沿板盒之周緣達成玻璃邊緣上的均勻塗佈。
在一個例示性實施例中，可固化塗層材料為聚合物樹脂。聚合物樹脂具有高透明度、玻璃表面上的良好可濕性，且可以液體形式利用。在一個例示性實施例中，可固化塗層材料係選自丙烯酸系物、環氧樹脂、聚矽氧、透明聚醯亞胺以及硬塗層材料。可固化塗層可由浸塗及旋塗製程、噴塗製程或浸塗製程塗敷至玻璃邊緣。就大量玻璃邊緣塗佈而言，將玻璃製品佈置於適於塗佈製程的匣筒中，且將塗層材料同時塗敷至玻璃邊緣。在浸漬及旋轉製程中，將玻璃製品浸漬於塗層材料中。至少對此塗佈製程而言，塗層材料較佳不與玻璃表面上之遮罩相互作用，以便允許遮罩在邊緣塗佈期間保護玻璃表面。
較佳地，塗層材料不含可滲透聚合物且引起聚合物膨脹的有機溶劑。若塗層材料包含溶劑，則塗層材料中之溶劑可滲透遮罩，從而引起遮罩膨脹且起皺。此將使得遮罩在 邊緣塗佈期間對玻璃表面的保護無效。可紫外固化塗層材料可在沒有有機溶劑的情況下製備。若塗層材料不為可紫外固化塗層材料，例如為可熱固化塗層材料，或仍需要有機溶劑時，則應考慮遮罩及塗層材料之溶解度參數。已觀察到，當聚合物之溶解度參數等於或不大於溶劑之溶解度參數的±1.5時，聚合物可溶於此溶劑中。否則，聚合物為不可溶的。因此，用於塗層材料之任何溶劑應加以選擇以使得遮罩將不溶於溶劑中。
預固化--在將塗層材料塗敷至玻璃製品之後，將玻璃製品轉移至烘箱中以用於塗層材料之預固化。就聚矽氧塗層材料而言，例如，預固化可在150℃下發生1分鐘。若塗層材料為可紫外固化塗層材料，則將紫外光用於固化。
表面去遮罩處理--在預固化之後，自玻璃製品移除表面遮罩。因為遮罩之內聚力較高，所以可將表面遮罩整體地手動移除。
後固化--在移除表面遮罩之後，再次將玻璃製品轉移至烘箱中以用於塗層材料之固化。該固化可在與預固化相同的溫度下發生，但歷時更長持續時間，例如9分鐘。此外，若塗層材料為可紫外固化塗層材料，則將紫外光用於固化。
實例1--來自臺灣妙印精機股份有限公司(Built-In Precision Machine Co.Ltd)的自動網版印刷機型號CG1 CF0510係用來在玻璃基板之表面上印刷遮罩。網版印刷機及網版性質如表2中所示。用於網版印刷之墨水(遮罩材料)具有 400Pa.s之黏度且80mm/s之印刷速度。刮板硬度為70 H，且印刷角度(亦即，刮板葉片相對於網版之角度)為18°。墨水之固化條件為在150℃下歷時1小時。印刷遮罩之厚度為約80μm。
實例2--將實例1之玻璃基板分成多個玻璃製品。每一玻璃製品係由機械加工修整。已修整的玻璃製品中每一者具有C倒角邊緣輪廓。
實例3--將實例2之玻璃製品浸入用於玻璃邊緣之蝕刻的蝕刻介質中。該蝕刻介質為包含5重量%HF及5重量%HCl之水溶液。玻璃製品浸入含有蝕刻介質的浴中32分鐘，且隨後在超聲波攪動下於水中沖洗5分鐘。
實例4--將實例3之若干玻璃製品裝載於板盒中。隨後使用浸塗及旋塗製程將可固化塗層塗敷至板盒中玻璃製品之邊緣。將具有80cps黏度的聚矽氧用作可固化塗層材料。旋轉速度為300rpm且旋轉時間為10秒。在旋轉之後， 將板盒轉移至烘箱以在150℃下預固化1分鐘。然後，將玻璃製品自烘箱卸載且自玻璃製品移除表面遮罩。隨後再次將玻璃製品在150℃下固化9分鐘。邊緣塗佈之厚度為約16μm。第10圖為由浸漬及旋轉進行邊緣塗佈的SEM影像。在浸塗及旋塗製程的情況下，玻璃表面上未觀察到溢流。
實例5--對於其他玻璃製品重複實例4，但利用噴塗作為將可固化塗層塗敷至玻璃製品之邊緣的方法。邊緣塗佈之厚度為約18μm。第11圖為由噴塗進行邊緣塗佈的SEM影像。在由噴塗獲得的邊緣塗層中觀察到一些氣泡。可能使用後處理製程來移除氣泡。然而，就實例5而言，不移除氣泡。
表3展示對以下樣品的垂直落球試驗結果：未邊緣塗佈的玻璃樣品(未塗佈玻璃樣品)、如上述利用浸漬及旋轉作為邊緣塗佈之方法進行製備的玻璃樣品(浸塗及旋塗玻璃樣品)，以及如上述利用噴塗作為邊緣塗佈之方法進行製備的玻璃樣品(噴塗玻璃樣品)。玻璃樣品各自具有1.1m之邊緣厚度或高度。落球之質量為0.5kg。
表3展示未塗佈玻璃樣品在高達6cm之下落高度(相應於43.6MPa衝擊)時未破碎。浸塗及旋塗玻璃樣品在高達16cm之下落高度(相應於67.88MPa衝擊)時未破碎。噴塗玻璃樣品在高達12cm之下落高度(相應於60MPa)時未破碎。浸塗及旋塗玻璃樣品之衝擊抗力超越未塗佈玻璃樣品的改良為56%。噴塗玻璃樣品之衝擊抗力超越未塗佈玻璃樣品的改良為38%。噴塗玻璃邊緣中存在氣泡，此可歸因於衝擊 抗力相較浸塗及旋塗玻璃邊緣而言較小改良。
表4將如上述的玻璃邊緣之批量塗佈(BC)與玻璃邊緣之逐件塗佈(PC)相比較。在逐件塗佈中，沖噴、輥塗以及分配係用來將塗層材料塗敷至玻璃邊緣。分析分成三個部分：厚度及均勻性、溢流、機械公差。根據表4，就玻璃邊緣塗佈效能而言，批量塗佈比逐件塗佈得分高。另外，雖然浸漬及旋轉以及噴塗均能夠用於邊緣塗佈，但就玻璃邊緣塗佈效能而言，浸漬及旋轉邊緣塗佈大體上比噴塗邊緣塗佈得分高。
第12圖將不具有塗佈邊緣之玻璃製品之邊緣強度與具有塗佈邊緣之玻璃製品相比較。線110表示不具有塗佈邊緣之玻璃製品之邊緣強度。線112表示具有塗佈邊緣的玻璃製品損壞後的邊緣強度。線114表示具有塗佈邊緣的玻璃製品損壞前的邊緣強度。塗層係藉由浸塗塗敷至塗佈邊緣。具有塗佈邊緣之玻璃製品展示超過不具有塗佈邊緣之玻璃製 品的邊緣強度的80MPa至300MPa改良。
雖然已相對於有限數目的實施例描述本發明，但得益於本揭示內容的熟習此項技術者將理解的是，可設計不脫離如本文所揭示的本發明之範疇的其他實施例。因此，本發明之範疇應僅由隨附申請專利範圍限制。
10‧‧‧表面遮罩處理
12‧‧‧片材分離
14‧‧‧邊緣修整
16‧‧‧邊緣蝕刻
18‧‧‧邊緣塗佈
20‧‧‧預固化
22‧‧‧表面去遮罩處理
24‧‧‧後固化

Claims (10)

  1. 一種邊緣塗佈一批玻璃製品之方法，該方法包含以下步驟：於一玻璃片之表面上印刷遮罩，該等遮罩之至少一者為界定分離路徑之一網路的一圖案化遮罩；將具有該等印刷遮罩之該玻璃片沿該等分離路徑分成多個玻璃製品，該等玻璃製品中每一者於其表面上承載該等印刷遮罩之一部分；就至少一批該等玻璃製品而言，修整該批次中的該等玻璃製品之邊緣以減小該等邊緣處的粗糙度；利用包含至少一種無機酸的一蝕刻介質來蝕刻每一已修整邊緣，以便減小該修整邊緣中至少一個瑕疵之一長度及尖端半徑的至少一者；將一可固化塗層同時塗敷至該等已蝕刻邊緣；預固化塗敷至該等已蝕刻邊緣的該等可固化塗層；自具有該等可固化塗層之該等玻璃製品移除該等遮罩；以及在移除該等遮罩之後，後固化該等預固化的可固化塗層。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該等遮罩之印刷的步驟係藉由網版印刷進行。
  3. 如請求項1或2所述之方法，其中該等遮罩對該至少一種無機酸具有抵抗性，且由包含10重量%至60重量%之寡聚 物及10重量%至40重量%之單體的一墨水來印刷。
  4. 如請求項3所述之方法，其中用於印刷該等遮罩之該墨水進一步包含以下的至少一者：(i)1重量%至15重量%之光起始劑，及(ii)選自填充劑、矽烷偶合劑以及光阻斷劑的總量高達30體積%的一或多種添加劑。
  5. 如請求項1或2所述之方法，其中每一遮罩之一厚度的一範圍為30μm至50μm。
  6. 如請求項1或2所述之方法，其中該可固化塗層為一聚合物樹脂。
  7. 如請求項1或2所述之方法，其中該可固化塗層不含有機溶劑。
  8. 如請求項1或2所述之方法，其中該至少一種無機酸為氫氟酸。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該蝕刻介質進一步包含至少一種礦物酸。
  10. 如請求項1或2所述之方法，其中同時塗敷該可固化塗層的步驟包含以下步驟：將該批玻璃製品裝載於經配置來固 持該批玻璃製品的一板盒中，且當該等玻璃製品於該板盒中時，將該可固化塗層塗敷至該等玻璃製品之該等已蝕刻邊緣。
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