TW202222714A - 曲面玻璃製造系統與製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種曲面玻璃製造系統與方法。該系統包含：一加熱腔體，該加熱腔體內放置一玻璃，該玻璃放置在一模具上，且該玻璃周圍設置有一微波吸收材料；一微波功率源，提供微波功率到該加熱腔體內作用在該玻璃與該微波吸收材料。本發明之曲面玻璃製造系統與製造方法可以使玻璃非常快速達到軟化所需的溫度，具有降低製程成本的功效。

Description

曲面玻璃製造系統與製造方法

本發明係有關於玻璃製造系統與方法，更特別是有關於可以快速且節能的曲面玻璃製造系統與方法。

隨著技術的進步，手機材料應用也越來越廣泛，從2017年開始，玻璃材料得到了廣泛的應用，手機屏等相關產品展示了玻璃加工的技術含量，而軟性電子時代來臨，3D曲面造型及玻璃材質將成為手機的標準配置。3D曲面玻璃的生產流程與2D和2.5D產品基本相同，最大區別在於新增熱彎成型設備。

3D玻璃熱彎成型時將玻璃加熱到特定溫度軟化，採用特定形狀的，模具複製得到所需3D形態玻璃的成型製程。熱彎製程是3D玻璃製程中最核心的製程之一。熱彎玻璃所使用的成型模具在熱彎玻璃成型過程中有著重要的作用，熱彎模具的種類主要分為三種：實心模、條框模、空心模。在實際生產過程中，可以根據不同的產品類型，選擇不同的熱彎模具。實心模，其模具中間為實心，用鐵板製作成。此種模具的特點是容易保證玻璃的彎曲度和球面的一致，玻璃不會彎曲過頭，對操作人員要求不高；缺點是模具的製作成本高，製作周期長，在熱彎燒制過程中，模具吸熱多造成升溫慢，在燒制過程中容易造成玻璃表面出現麻點。空心模採用角 鋼和扁鋼製作。這種模具的製作相對簡單，用材少，在熱彎燒制過程中模具吸熱少，在燒制過程中玻璃的中間採用彈簧進行支撐，製品表面不會出現麻點。採用此種模具對熱彎的操作技術要求較高，由於玻璃熱彎過程中有熱滯後現象，製品很容易彎過頭。條框模是介於實心模和空心模之間的一種模具，它的製作相對於實心模來說較為簡單，對熱彎操作要求也較低。

目前，玻璃加工廠家大多數採用的是電加熱式熱彎爐，這種熱彎爐溫度控制方便，易操作，不污染玻璃，產品的質量和產品的一致性較高，且多數已採用電腦控制，通過電腦對各種參數設置，實現了對熱彎製程的程序化控制。熱彎操作過程可以簡單概括為將搭配好大小片、且兩片大小片間均勻撒上矽粉的玻璃放在凹模上面，然後對其進行加熱。當達到軟化點溫度時，玻璃在自身重力或外部壓力的作用下達到與凹模曲率一致後，停止加熱，緩慢進行退火直至室溫，完成熱彎過程。

然而，目前電加熱式熱彎爐需要在爐內溫度達到玻璃成型所需的溫度640~710℃，需要非常高的能量，且加熱過程非常久。因此整個過程非常耗能。且，玻璃在接近軟化溫度時在自身重力的作用之下突然沉降變形，有時候玻璃表面經常會產生熱彎波紋，操作人員必須時刻觀察爐內玻璃的成形情況，以控制加熱燈管的開關數量、區域和時間，因此非常耗費人力。

有鑑於上述問題，有必要提出一種節能與減少人力的曲面玻璃製造系統與製造方法，以解決上述問題。

本發明之主要目的係在於提出一種曲面玻璃製造系統。該曲 面玻璃製造系統可以使玻璃非常快速達到軟化所需的溫度640~710℃，因此整個過程非常節能。且，該曲面玻璃製造系統可以精確的控制玻璃的溫度，因此可以節省人力。

本發明之另一目的係在於提出一種曲面玻璃製造方式。該曲面玻璃製造方式，需要的設施非常的少，且無傳統電加熱式熱彎爐經常需要更換的耗材，因此可以降低製程的成本。

為達本發明之主要目的，本發明提供一種曲面玻璃製造系統，其包含：

一加熱腔體，該加熱腔體內放置一玻璃，該玻璃放置在一模具上，且該玻璃周圍設置有一微波吸收材料；

一微波功率源，提供微波功率到該加熱腔體內作用在該玻璃與該微波吸收材料。

根據本發明之一特徵，該微波功率源之頻率係選自915MHz或2450MHz之一。

根據本發明之一特徵，該微波功率源提供之微波功率係可以被調整。

根據本發明之一特徵，該玻璃上更覆蓋一層批覆層，用以使該玻璃之溫度達到均勻。

根據本發明之一特徵，該曲面玻璃製造系統，更包含：一溫度感測器，用以感測該玻璃的溫度。

為達本發明之另一目的，本發明提供一種曲面玻璃製造方法，包含下列步驟：

步驟1：在一加熱腔體內，提供一玻璃放置在一模具上；

步驟2：在該玻璃周圍設置一微波吸收材料；以及

步驟3：提供一微波功率以加熱該玻璃與該微波吸收材料。

根據本發明之一特徵，該曲面玻璃製造方法，更包含下列步驟：感測該玻璃的溫度；當該玻璃的溫度到達該玻璃的軟化溫度時，提供該微波功率一段時間後停止該微波功率。

根據本發明之一特徵，該模具係使用非金屬的材料形成具有曲面形狀的模具。

根據本發明之一特徵，該微波吸收材料的材料係選自：氧化物材料、碳黑、石墨、碳化矽或磁性非金屬材料。

根據本發明之一特徵，該玻璃與該微波吸收材料之間係具有一距離。

本發明之曲面玻璃製造系統與製造方法具有下列功效：

1.該曲面玻璃製造系統與方法可以使玻璃非常快速達到軟化所需的溫度640~710℃，因此整個過程非常節能。

2.該曲面玻璃製造系統與方法可以精確的控制玻璃的溫度，因此可以節省人力。

3.該曲面玻璃製造系統與方法，需要的設施非常的少，且無需要更換的耗材，因此可以降低製程的成本。

10:曲面玻璃製造系統

20:加熱腔體

30:微波功率源

40:溫度感測器

50:玻璃

60:模具

70:微波吸收材料

80:批覆層

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖為本發明曲面玻璃製造系統示意圖；

第2圖為本發明曲面玻璃製造系統之製造方法流程圖。

雖然本發明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於本文中說明者係為本發明可之較佳實施例。熟習此項技術者將瞭解，本文所特定描述且在附圖中繪示之裝置及方法係考量為本發明之一範例，非限制性例示性實施例，且本發明之範疇僅由申請專利範圍加以界定。結合一例示性實施例繪示或描述之特徵可與其他實施例之諸特徵進行結合。此等修飾及變動將包括於本發明之範疇內。

現請參考第1圖，其為本發明一種曲面玻璃製造系統10，其包含：一加熱腔體20，該加熱腔體20內放置一玻璃50，該玻璃50放置在一模具60上，且該玻璃50周圍設置有一微波吸收材料70；一微波功率源30，提供微波功率到該加熱腔體20內作用在該玻璃50與該微波吸收材料60。

該加熱腔體20係用於微波加熱用，係為一電性上密閉的腔體，常用不鏽鋼材質作為該加熱腔體20的外殼材料。

該微波功率源30係設置在該加熱腔體20之上，係用於提供微波功率到該加熱腔體20之內，以讓該加熱腔體20內部的物質與微波功率發生反應而得以使物質溫度上升。該微波功率源30係包含微波高壓電源、微 波磁控管與微波波導管。微波高壓電源、微波磁控管與微波波導管係電性上連接，用以產生微波功率並輸出。該微波功率源30之微波波導管係設置在該加熱腔體20之上，亦即接觸到該加熱腔體20，用以輸出適當的微波分布。該微波功率源30之微波波導管在該加熱腔體20之位置分布，係考量到微波在腔體內的電磁分布均勻性。需注意到，在此，該微波功率源30並不限於一組微波高壓電源、微波磁控管與微波波導管，而可以是多組的微波高壓電源、微波磁控管與微波波導管的組合，主要是視加熱需求功率與電磁分布而設定不同組的微波高壓電源、微波磁控管與微波波導管，來達到合理的該微波功率源30。

該微波功率源30目前常用的頻率係選自915MHz或2450MHz之一。較佳地，該微波功率源30的頻率係選用2450MHz，然而，亦可以使用915MHz頻率，來達到更深的加熱深度。甚至，該微波功率源30可以使用多組的微波高壓電源、微波磁控管與微波波導管，以使得該微波功率源30同時具有915MHz和2450MHz的頻率。

此外，為了使加熱過程的溫度得以適當控制，該微波功率源30提供之微波功率係可以被調整，例如在加熱初期使用高功率，而在加熱後期使用低功率。

該玻璃50係一般用於手機外殼或車用視窗玻璃。該玻璃50一開始是平面式，放置於該模具60上。該模具60係使用非金屬的材料形成具有曲面形狀的模具。該模具60的材料係選自：氧化物陶瓷或碳纖維複合材料。該模具60的材料包含高溫玻璃、石英、氧化鋁、氧化鋯、氧化矽、氧化鎂、氧化鈣、及其混合物。

微波功率會使該玻璃50溫度上升，但可能上升的速率不夠快。為了加快該玻璃50溫度上升的速率，該玻璃50周圍設置有一微波吸收材料70。該微波吸收材料70係選自：氧化物材料、碳黑、石墨、碳化矽或磁性非金屬材料。微波功率會使該微波吸收材料70的溫度快速上升，而該微波吸收材料70由於放置在該玻璃50周圍，因此，該玻璃50會受到輻射熱而增加其溫度上升的速率。需注意的是，該微波吸收材料70放置在該玻璃50周圍，係指可以與該玻璃50接觸，或與該玻璃50具有一段距離，例如1公分到20公分的距離。該微波吸收材料70可以環繞該玻璃50周圍，整個包圍住該玻璃50或只是包圍住該玻璃50的局部位置。當該玻璃50達到其軟化溫度後，因為重力的關係，而產生形狀的變化。由於放置在該模具60上，因此該玻璃50會形成該模具60的形狀。

需注意的是，為了能夠使該玻璃50得到均勻的溫度分布與提升，該玻璃50上覆蓋一層批覆層80，用以使該玻璃50之溫度達到均勻。該批覆層80是緊鄰貼著該玻璃50，該批覆層80係可以在該玻璃50上方或是在該玻璃50下方。該批覆層80可以是一般耐高溫的材質，例如玻璃纖維布或碳纖維布；該批覆層80亦可以是微波吸收材料，包含：氧化物材料、碳黑、石墨、碳化矽或磁性非金屬材料。

該曲面玻璃製造系統10，更包含：一溫度感測器40，用以感測該玻璃50的溫度。需注意的是，該溫度感測器40並不限於只有一支，可以設置多支溫度感測器40以精確地感測到該玻璃50的溫度。該溫度感測器40係使用紅外線溫度感測器或熱電耦溫度感測器。當該溫度感測器40感測該玻璃50溫度到達該玻璃50的軟化溫度時，該微波功率源30繼續提供一段 時間後停止該微波功率。

現請參考第2圖，其為本發明曲面玻璃製造系統之製造方法流程圖，並同時參考第1圖的系統圖。該曲面玻璃製造方法，包含下列步驟：

步驟1：在一加熱腔體20內，提供一玻璃50放置在一模具60上；

步驟2：在該玻璃50周圍設置一微波吸收材料70；以及

步驟3：提供一微波功率以加熱該玻璃50與該微波吸收材料70。

該曲面玻璃製造方法，更包含下列步驟：感測該玻璃50的溫度；當該玻璃50的溫度到達該玻璃50的軟化溫度時，提供該微波功率一段時間後停止該微波功率。

該模具60係使用非金屬的材料形成具有曲面形狀的模具。該微波吸收材料70係選自：氧化物材料、碳黑、石墨、碳化矽或磁性非金屬材料。

需注意的是，該微波吸收材料70放置在該玻璃50周圍，係指可以與該玻璃50接觸，或與該玻璃50具有一段距離，例如1公分到20公分的距離。該微波吸收材料70可以環繞該玻璃50周圍，整個包圍住該玻璃50或只是包圍住該玻璃50的局部位置。當該玻璃50達到其軟化溫度後，因為重力的關係，而產生形狀的變化。由於放置在該模具60上，因此該玻璃50會形成該模具60的形狀。

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此發明的精神。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定 者為準。

10:曲面玻璃製造系統

20:加熱腔體

30:微波功率源

40:溫度感測器

50:玻璃

60:模具

70:微波吸收材料

80:批覆層

Claims (10)

1. 一種曲面玻璃製造系統，其包含：

   一加熱腔體，該加熱腔體內放置一玻璃，該玻璃放置在一模具上，且該玻璃周圍設置有一微波吸收材料；

   一微波功率源，提供微波功率到該加熱腔體內作用在該玻璃與該微波吸收材料。
2. 如請求項1所述之一種曲面玻璃製造系統，其中，該微波功率源之頻率係選自915MHz或2450MHz之一。
3. 如請求項1所述之一種曲面玻璃製造系統，其中，該微波功率源提供之微波功率係可以被調整。
4. 如請求項1所述之一種曲面玻璃製造系統，其中，該玻璃上更覆蓋一層批覆層，用以使該玻璃之溫度達到均勻。
5. 如請求項1所述之一種曲面玻璃製造系統，更包含：

   一溫度感測器，用以感測該玻璃的溫度。
6. 一種曲面玻璃製造方法，包含下列步驟：

   步驟1：在一加熱腔體內，提供一玻璃放置在一模具上；

   步驟2：在該玻璃周圍設置一微波吸收材料；以及

   步驟3：提供一微波功率以加熱該玻璃與該微波吸收材料。
7. 如請求項6所述曲面玻璃製造方法，更包含下列步驟：

   感測該玻璃的溫度；

   當該玻璃的溫度到達該玻璃的軟化溫度時，提供該微波功率一段時間後停止該微波功率。
8. 如請求項6所述曲面玻璃製造系統的製造方法，其中，該模具係使用非金屬的材料形成具有曲面形狀的模具。
9. 如請求項6所述曲面玻璃製造方法，其中，該微波吸收材料的材料係選自：氧化物材料、碳黑、石墨、碳化矽或磁性非金屬材料。
10. 如請求項6所述曲面玻璃製造方法，其中，該玻璃與該微波吸收材料之間係具有一距離。

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