TWI432383B - 漸進式衝壓以形成玻璃物品 - Google Patents

Description

漸進式衝壓以形成玻璃物品

本發明係關於一種運用漸進式衝壓以製作玻璃物品的方法；並且特別是有關一種形成具有均勻邊壁厚度及彎折邊緣之物品的方法。

玻璃衝壓製程通常是用來生產像是TV面板，飲料玻璃，盤皿，花瓶，煙灰缸的玻璃物品，同時亦可用來形成在後續步驟裡予以吹模(即「壓吹」方法)的預先成形物。在這些製程中，會將一經熔融玻璃的「熔團」位於模具裡，並令柱塞衝壓於該熔團玻璃上以形成該物品。然而，此等用以形成玻璃物品的方法並不適用於像是本揭所述的小型玻璃薄片。此外，方法係按低於軟化點的黏滯係數(10^7.6 泊)執行，同時經常在玻璃裡產生「薄點」，而這會由於該經衝壓熔團的非均勻玻璃厚度之故不利於該最終物品的強度。按較低黏滯係數所製作的物品也會出現較大的扭曲情況，並且不適合於高精準度形成處理。

前揭專利雖描述玻璃物品的形成作業，然未發現適用於形成均勻微薄的精準玻璃物品，像是足可在即如行動電 話，個人音樂裝置，電腦和其他小型裝置的小型電子裝置裡用以作為機殼者。業界已知方法並無法供以形成可適用於此等裝置的薄型玻璃物品。從而，會非常希望能夠需要開發出一種足可供以形成具備低於0.1mm之尺寸誤差並且適用於廣泛各種裝置之薄型玻璃物品的製程。

本發明係針對於一種在此稱為「漸進式衝壓」以供形成薄型精準玻璃物品的方法。在具體實施例中，利用本發明方法所形成的物品具有小於5mm的厚度。在另一具體實施例中，物品的厚度為小於2mm。在進一步具體實施例中，物品的厚度則為小於1mm。

在一項實施例中，本發明係針對於一種用以形成小型，微薄玻璃物品的方法，該方法包含下列步驟：提供模具，其中包含衝模，該衝模具有腔體和能夠配入於該腔體之內的柱塞，該衝模具有底部，多個側壁，相對於該底部為45至90度之間並且接觸於該底部，多個端壁，平行於由該等側壁所界定出平面，以及經塑形轉變區域，此者位於該衝模內，並自側壁朝外延伸至端壁，該經塑形轉變區域對於該腔體的內部而言係在側壁與端壁之間連續；提供玻璃片，此者具有長度，寬度及厚度尺寸，使得該玻璃能夠在該終端區域與該轉變區域的接合處配入於該模具內；將該玻璃加熱至10⁷ -10¹³ 泊範圍內的黏滯係數；降下該柱塞以接觸於該玻璃；將漸增壓力施加於該玻璃；衝壓該玻璃直到側壁為充分地彎折為 止，藉以形成玻璃物品；將該玻璃選擇性地冷卻至>10⁹ 泊的黏滯係數；抽回該柱塞；以及自該衝模移除該玻璃物品。在另一項實施例中，該衝模係無底衝模，使得所形成之玻璃物品能夠通過該衝模並且自該底部移除。該終端區域係作為將該玻璃工件對準於該衝模。該終端的側壁可為斜面，曲型或倒角以有助於對準該工件。側壁亦可更換為針銷，區塊或是其他對準裝置。可利用熟諳本項技藝之人士所眾知的導引針銷，軌道，滑條或其他固定物以將該柱塞對準於該衝模。在一項實施例中，側壁接觸於底壁。在另一實施例中，該衝模係無底衝模，使得形成之玻璃物品能夠通過該衝模並且自該底部移除。在另一項實施例中，端壁並非平行於該等側壁。

在另一項實施例中，玻璃加熱至黏滯係數在10⁸ -10¹⁰ 泊範圍內。

在另一項實施例中，該柱塞係中空柱塞，而且與該玻璃相接觸的柱塞面部在該面部裡具有開口，同時經由開口透過該柱塞將真空施加於該玻璃以將該玻璃固持定位並且防止該底部的翹曲，以及在形成該玻璃物品之後將其自該衝模取出。在形成之後開口可為選擇性地受壓，藉以將該部件自該柱塞彈出。

在一其他具體實施例中，本發明係針對於一種無底衝模，該柱塞係一中空柱塞並且與該玻璃相接觸的柱塞面部在該面部裡具有開口，同時透過該柱塞將真空施加於該玻璃以將該玻璃固持定位，並且要不當形成該物品之後將該玻璃自該衝模取出，要不或是當推動該柱塞而完全通過該衝模 後，將所形成的玻璃物品釋放於一接收表面(例如一適當的載送帶或旋轉台)上。除將該玻璃固持定位之外，該真空柱塞亦已獲發現可在衝壓製程過程中減少或消除該玻璃表面的任何翹曲。在形成之後開口可為選擇性地受壓，藉以將該部件自該柱塞彈出。

10‧‧‧玻璃物品

11‧‧‧直角角落的長方形工件

12‧‧‧圓形角落的長方形工件

13‧‧‧橢圓形工件

14‧‧‧圓形工件

20‧‧‧玻璃物品形成設備

21‧‧‧衝模

22‧‧‧柱塞

23‧‧‧移動連桿

24‧‧‧端壁

26‧‧‧轉變區域

27‧‧‧底部面部

28‧‧‧側壁

29‧‧‧底部邊壁

60‧‧‧開口

62‧‧‧真空源

64‧‧‧真空源

80‧‧‧熱源

82‧‧‧電感式熱源/加熱線圈

100‧‧‧經漸進式衝壓處理前的玻璃工件/玻璃片

102‧‧‧經漸進式衝壓處理後的玻璃工件/玻璃片

104‧‧‧玻璃物品

本專利文件雖以特定針對於且顯明主張本發明主題項目的申請專利範圍為總結，然據信當併同於隨附圖式時確能自後載說明更佳地瞭解本發明。部份圖式，即如圖5之內者可呈現光線反射。

圖1說明可用以形成玻璃物品的各種塑形玻璃工件。

圖2描繪玻璃物品(右)，以及自其而形成出該物品的工件或毛胚(左)。

圖3係自如圖1所示之工件12製作的受壓玻璃之側斜視圖，並且顯示出該物品的深度及其圓角。

圖4係該圖3物品的斜視圖。

圖5係兩個具有不同深度之玻璃物品的側邊及底部之斜視圖。

圖6說明一漸進式衝壓設備(衝模/柱塞)，其中具有放置於該衝模之曲型局部上的玻璃片(工件)。

圖7A及7B說明該漸進式衝壓製程的開始和結束。

圖8說明中空柱塞22a以及經接附於該柱塞/連桿元 件的真空源62，可用以透過在與該工件100相接觸之柱塞面部裡的開口60以將玻璃工件固持定位。

圖9說明可如何地運用本揭所述之不同熱源以加熱該玻璃工件100的選定區域。

圖10說明並不具有端壁的衝模。

圖11係基於圖10以說明無底衝模。

應瞭解未予特定顯示或說明之構件可採行熟諳本項技藝之人士所眾知的各種形式。例如，用以舉升和降低柱塞的機制、烘箱或高溫爐的加熱構件、載送帶和圓台、以及微波、輻射、電感和其他加熱構件皆為熟諳本項玻璃加熱技藝之人士所眾知，並且除與因本發明方法及設備所進行之變更相關聯者外，在此並未加以敘述。

本揭所顯示及說明之圖式係經提供以按照本發明敘述操作及元件關係的關鍵原理，並連同其操作性路徑，然非為以顯示實際尺寸或比例所繪製。部份誇炫可為必要者，藉以強調基本結構關係或操作原理。圖式中並未顯示一些為以實作所述具體實施例而或將需要的傳統元件，例如像是各種類型的固定器、對準針銷、導引器及架置器，藉以簡化本發明本身的說明。在後述圖式和案文裡，類似元件係經標註以相仿參考編號，同時有關於元件以及既已敘述元件之排置或互動方式的類似說明係經省略。

衝壓處理可為利用靜態負載或動態負載所進行。在 利用靜態負載之具體實施例中，玻璃部件係經設置在衝模上，並且將玻璃/衝模組合放置於烘箱內。然後將該柱塞設置在該玻璃之上，並且將重量施加於該柱塞的頂上。然後關閉含有玻璃、衝模、柱塞及重量的烘箱內部並予加熱至溫度為該玻璃的黏滯係數是在10⁷ -10¹³ 泊的範圍裡，並且將該溫度維持一段足以完全形成該玻璃部件的時間。該柱塞上方的重量，併合併於該柱塞的重量，可將固定負載施加於該玻璃，而此玻璃則會被衝壓成所欲形狀。在另一利用動態負載的具體實施例中，提供具備衝模及可移動柱塞的烘箱。該玻璃部件係經設置於該衝模上，並且關閉該烘箱。然後加熱該烘箱內部，並且隨著烘箱溫度上升令該玻璃柱塞接觸於其內的玻璃。當該玻璃觸抵10⁷ -10¹³ 泊範圍內的黏滯係數時，該柱塞將壓力施加於該玻璃上以進行形成製程。該壓力連續地增大並施加於該玻璃，藉以將其衝壓成所欲形狀。當該壓力觸抵預定最大值時即停止壓力並且抽回該柱塞，其中該值可對於各種玻璃組合的各個厚度簡易地實驗決定。然後自該衝模及高溫爐移除該所形成部件。利用該靜態方法，對於具有2mm或以下之厚度的玻璃而言，該靜態負載是在1-8kg的範圍內。對於1mm厚的部件，該靜態負載是在3-6kg的範圍內。而對於0.5mm的部件，該靜態負載是在2-5kg的範圍內。該靜態負載可對於具有不同厚度及尺寸的部件相應地調整。當運用動態方法時，該動態負載的上限是落在相同的1-8kg限制內。亦即，對於0.5mm厚的部件，該動態負載上限是在3-6kg的範圍內，並且對於0.3mm的部件，該動態負載上限是在2-5kg 的範圍內。

目前用於小型裝置的薄型玻璃物品，尤其是自小型玻璃片或工件所製作者，則必須是藉由玻璃基板加工所製作。(即如本揭中所使用者，詞彙「薄片」及「工件」可為互換地運用。)目前已知的真空垂陷及衝壓方法尚無法生產具備均勻厚度，或者擁有低於0.1mm之誤差的薄型，複雜玻璃形狀。圖1說明可利用本發明方法製作玻璃物品的不同玻璃形狀，然並無限制性。在圖1裡，編號11說明具有直角角落的長方形工件，編號12說明具有圓形角落的長方形工件，編號13說明橢圓形工件，而編號14則說明圓形工件。可利用適當柱塞/衝模組合將圖1所示之各個工件處理成具有與該工件相同形狀(亦即長方形，橢圓形或圓形)的物品。亦可利用本發明方法來處理具有異於如圖1所示者之其他形狀的工件。而對於不同形狀的工件，將必須要利用適當塑形的衝模及柱塞。除另說明者外，在本申請案文中隨附之圖式裡，用以製作所示物品之玻璃的厚度為1.3mm(0.13cm)。同時，該柱塞的尺寸小於該玻璃工件的尺寸。例如，當利用1.3mm厚度以及15cm長度和6cm寬度的工件時，會利用具有面部尺寸(接觸於該玻璃工件的一側)14cm x 5cm的柱塞以形成在各側上具有約0.5cm深度的物品。該柱塞在該工件上居中設置，藉以在該最終產品裡達到這些尺寸。

藉由本發明說明，圖2-5說明根據本發明所製作的玻璃物品。玻璃物品具有長方形形狀，且適用於許多像是行動電話，個人音樂播放器及其他裝置的小型電子物品。在此 等裝置裡會希望該玻璃物品的厚度是儘可能地薄，而同時仍維持機械可靠度。本發明方法特別適用於衝壓具有小於5mm之厚度的玻璃片，並且(1)各個獨立地具有小於或等於25cm(≦25cm)的長度及寬度(或者對於橢圓形物品為主軸及次軸)，或是(2)具有小於或等於25公分的直徑。在一項實施例中，此厚度為3mm。在另一項實施例中，長度及寬度各者獨立地在4-15cm範圍內。在另一項實施例中，厚度小於1mm。而在另一項實施例中，彎折半徑小於玻璃厚度的兩倍。

圖2說明在經漸進式衝壓處理之前(100，左側)及之後(102，右側)的玻璃工件。第3及4圖為圖2所示物品的斜視圖，圖4中僅說明所形成的物品。圖3為利用本揭所述製程所製作之物品的繪圖。在該製程裡，厚度為1.3mm的平坦薄片被衝壓成淺型「盤碟」，此者具有平坦底部以及延伸3.5mm高於該盤碟基底的連續側壁。該物品的角落係經圓徑化以防止在衝壓處理過程中出現潰曲。圖5說明兩個具有不同深度的玻璃物品102及104，係利用本發明方法所形成，該左方物品102係與圖2-4所示者相同。圖5之物品係經上下翻轉，藉以較佳地說明角落處的曲率以及該物品中自該物品底部至側壁的曲型轉變。兩者物品的長度及寬度是在4-15cm的範圍內，左方物品102具有約1cm(10mm)的深度，而右方物品104則具有一約0.3cm(3mm)的深度。圖5的物品是自小型玻璃片或工件所形成，即如圖2所示者。然而，圖2的玻璃片並不適用於垂陷處理，原因是按相對於該基底為直角的陡峭邊壁會造成側壁拉張，且因而會在該最終物品的高影響區 域裡產生薄點，而如此又會致生機械性脆弱的物品。衝壓經加熱或熔融玻璃，通常是利用玻璃熔團進行，同樣地也不適合於形成具有小於1mm厚度的玻璃物品，並且特別是具有低於0.5mm厚度者。這尤其不適合具有90度(直角)側壁的物品，理由是因為在衝壓製程過程中玻璃冷卻之故，從而玻璃無法流入到角落區域內。不過，本揭所述之漸進式衝壓製程則可克服這些難處。

圖6係切截繪圖，其中說明用以根據本發明形成玻璃物品之設備20的關鍵部份，而像是驅動機制，烘箱及其他者的構件則予省略。該設備20具有衝模21及柱塞22，而移動連桿23係經接附於該柱塞。該柱塞具有頂部，側部及底部邊壁，該底部邊壁係由所編號29表示，而其他邊壁則未予註記。該衝模21具有多個側壁28(前方及後方側壁並未顯示)，多個端壁24(前方及後方端壁並未顯示)，底部邊壁29以及在該衝模附近自側壁28朝外延伸至端壁24的轉變區域26，即如圖示者。相對側壁間的距離是小於與相對側壁相關聯之相對端壁間的距離，原因是在該衝模附近於該等端壁與側壁之間朝外延伸的轉變區域26，同時在該衝模之各側上的端壁與側壁彼此互為平行。該轉變範圍的形狀非常重要，並且應為平順且中凸性，以防止任何可能卡扣到玻璃上並且當滑動經過時展觸或鑿敲到玻璃的尖銳邊緣。該轉換區域26的截面可為簡單圓徑，橢圓或任何其他平順連續的表面。經標註為100的玻璃片係經位於該轉移區域26上靠近端壁24處，並予加熱至10¹³ 到10⁷ 泊之間，然後衝壓成該所形成物品。將玻璃 位於該轉變區域上之後，可例如藉由利用紅外線輻射以進行其他的玻璃加熱處理。圖6中的箭頭說明該柱塞的朝下移動。在一項實施例中，圖6的衝模具有可移動底部或為無底衝模，使得經衝壓的玻璃片件可通過該衝模並且可位於接收表面上。無底衝模的範例可參見圖11。

在該設備20的另一項實施例中，即如圖10所示者，該衝模21a並未具備端壁24。即如圖10所示者，該衝模具有側壁28a(前方及後方側壁並未顯示)，底部邊壁29a，以及在該衝模21a附近自側壁28a朝外延伸的轉變區域26a，即如圖10所示者。該柱塞22及朝下移動連桿23則如圖6所示。經標註為100的玻璃片係經加熱至10¹³ 到10⁷ 泊之間並且位於該轉變區域26a上，然後被衝壓成該所形成物品。將玻璃位於該轉變區域上之後，可例如藉由利用紅外線輻射以對該玻璃施行其他加熱處理。圖10中的箭頭說明該柱塞的朝下移動。

利用如圖6所示之衝模及柱塞，圖7A及7B說明在開始及結束時的衝壓製程。在圖7A圖裡，該柱塞22(連桿局部並未顯示)既已接觸並且將壓力施加於該經軟化玻璃100，故而該玻璃的側邊在當通過該轉變區域26時即開始變形以形成該玻璃物品。在第7B圖裡，編號100說明在該形成製程裡當相較於圖7A而進一步前進時的玻璃，並且編號102說明在完成形成該物品之後的玻璃物品。虛線箭頭表示該柱塞22的進一步移動以形成該物品。一旦完成形成作業後，該柱塞即被抽回，並且將所完成物品102自該衝模中移除。在一項實施例中，該柱塞面部為固體。在另一項實施例中，該柱塞22 及該移動連桿23可為中空，該柱塞面部可具有多個穿透該面部的開口，並且可施加真空藉以在形成製程過程中將該玻璃固持定位，同時當完成該形成製程後自該衝模移除該玻璃。圖10所示之設備亦可運用於該衝壓製程，即如參照於第7A及7B圖所述者。

該玻璃片可為由任何適用於所欲應用項目的玻璃所製成；例如硼矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、蘇打石灰、二氧化矽-二氧化鈦、二氧化矽-氧化鋁、鹼鋁矽酸鹽(如Corning Gorilla^TM 玻璃)以及其他業界所眾知之玻璃。該玻璃首先會被切割成一般形狀，並對邊緣進行加工(亦即以方切、圓化、拋光、研磨或其他處理來產生所欲表面及邊緣)。然後將該玻璃載入到該設備20內，使得該玻璃100的末端被駐放於該衝模21的轉變區域26上。然後，將該玻璃100及設備加熱至接近於玻璃的軟化點，通常是該玻璃之黏滯係數在10⁷ -10¹³ 泊範圍之內的溫度，這可對應於600-875℃的近似溫度範圍。在較佳具體實施例中，該黏滯係數是在10⁸ -10¹² 泊的範圍之內，並且最好是在10⁸ -10¹⁰ 泊之間的範圍裡(對於Corning Gorilla^TM 玻璃而言為680-800℃)。較佳者為該玻璃100是按儘可能地低溫(較高黏滯係數)所衝壓，原因是當衝壓時玻璃的溫度愈低，最終物品的表面完工及尺寸誤差即愈好。然而，較低的衝壓溫度會造成衝壓製程較慢。因此在衝壓速度與最終物品的品質之間會出現取捨情況。此溫度/衝壓-壓力選擇將是由產品的規格，經濟性及其他因素所決定。此外，若該玻璃變得過冷，換言之，若該玻璃接近其Tg或退火點，則將會破裂而非彎折。

在完成衝壓製程之後，即自該烘箱移除物品及模具；經冷卻至低於該玻璃黏滯係數在10⁷ -10¹³ 泊範圍內之溫度的溫度，例如，非限制性冷卻至450-650℃的溫度，這是對於在600-875℃之溫度範圍裡其黏滯係數是在10⁷ -10¹³ 泊範圍內的玻璃而言；接著將經衝壓物品自該模具移除，然後令該物品進一步冷卻。例如，在一項實施例中，對於在600-875℃之溫度範圍處具有10⁷ -10¹³ 泊範圍內的玻璃來說，會將該物品自該烘箱移除，並且在自該模具移除該物品之前先讓其冷卻至480-620℃範圍的溫度。一般說來，會令該物品冷卻至比起形成該玻璃處之溫度處低50-150℃範圍的溫度。在另一項實施例中，於完成衝壓之後，會在該烘箱內按前述方式冷卻該物品，自該烘箱移除物品及模具，然後再將該物品自該模具移除。

衝模及柱塞的形狀為本發明漸進式衝壓方法的重要參數。在較佳具體實施例中，該衝模具有半徑、斜角、橢圓截段、渦旋或是其他自該玻璃片的「負載點」至該最終形狀的逐漸轉變，即如圖6所示。該形狀應以邊緣開始漸進地形成該部件，並且朝向該部件的中央漸進。如此可提供最大彎折時刻，故而能夠以高黏滯係數完成衝壓處理而表面完工為最佳。該漸進形狀應為平順且連續，藉以避免任何有可能扭曲卡扣，展觸或另擾動到成為該所欲形狀之玻璃滑動及彎折的不連續點。該柱塞具有與該衝模和待予形成之玻璃物品的形狀相符的形狀。即如圖6、7A及7B所示，該柱塞可具有與該玻璃相接觸的圓形或方形角落。在較佳具體實施例中，該 柱塞的角落係經塑形為所欲於該最終端物品的形式；例如圖2-5所示的圓化方式。

在本發明之一項實施例中，該玻璃片100係經位於該衝模21內，從而停駐於該轉變區域26上。然後在烘箱裡將衝模21，柱塞22及玻璃100加熱至接近該玻璃的軟化點，並且藉由該柱塞逐漸地施加壓力於該玻璃以將該玻璃衝壓至該衝模之內來形成該物品。當完成衝壓時，將該衝模自該烘箱移除，令其冷卻並且自該衝模移除該玻璃物品。在一項實施例中並未出現有該衝模20的底部29，並且所完成的玻璃物品會被該柱塞推過該衝模而至接收表面上。在其中該衝模為無底衝模的情況下(並未出現該底部29)，該柱塞會繼續移動，一直到該物品102接觸到或近乎接觸到接收表面(未予圖示)為止。然後抽回該柱塞22，將新的玻璃片位於該衝模內並且加熱至接近其軟化點，同時重複該衝壓製程。

在進一步具體實施例中，即如圖8所示，該柱塞22a為中空並且在其接觸於該玻璃片100的底部面部27裡具有多個開口60，因此可對接觸於該柱塞22a之玻璃100的表面施以真空。該連桿23a可根據真空源是否連接至該柱塞/連桿元件而定為實心或中空。例如，藉由利用真空源64以施加真空，該真空源係經由該真空連接器(例如接管)64連接至該柱塞22a(或另者連至該連桿23a)。或另者，若該連桿23a為中空，則該真空源可為連接至該連桿。該真空可將該玻璃固持定位，並且有助於自該衝模從該工件100移除經衝壓玻璃物品102。然後藉由允入氣體以打破真空，因而釋放該物品102並 且位於該接收表面上。當出現有該衝模21的底部29時，會在自該衝模21抽回該片件並且位於接收表面處之後才打破真空。而若在該衝模21中並未出現該底部29，則會在當該物品102既已通過該衝模且放置於該接收表面處時打破真空。

在進一步具體實施例中，無論有或無真空，該柱塞元件係經設置在高溫爐，烘箱或其他的加熱設備內，而其中具有(1)通過該設備的輸送帶，或者(2)在該烘箱內的旋轉台，該條帶或桌台各者皆能固持多個其上置有玻璃片的衝模，即如本揭所述者。移動該衝模一直到設置在該柱塞的下方處，此時該衝模停止移動。然後該柱塞下降，並接觸於該玻璃且將該玻璃漸進地衝壓成玻璃物品內，即如本揭所述者。當完成衝壓時，自該衝模抽回該柱塞並且自該柱塞下方移除該衝模，同時以內置有玻璃片100的新衝模取代之。或另者，當使用無底衝模時(參見圖11，此圖係以圖10為基礎，除29b是說明位於該衝模底部處而因移除圖10之底部29a所獲致的開放區域以外)，可將經衝壓且所形成的物品推離於該衝模的底部。然後將經衝壓及所形成的物品放置在該衝模下方的表面上。接著，自該衝模抽回該柱塞，並且將該衝模移除同時以其上置有新玻璃片100的新衝模更換之，或者是將新玻璃片100位於該衝模內。圖6、7A、7B及9中所示之衝模亦可為無底衝模。

在一項實施例中，當含有該經衝壓玻璃的衝模是位在可將其自該加熱區域移除的位置處時，將該衝模自該加熱器移除，自該加熱設備取出，並且將該所衝壓玻璃物品自該 衝模移除。由於會自該條帶或桌台移除含有經衝壓玻璃物品的衝模，因而可將含有未經衝壓玻璃片的其他衝模放置在該輸送帶或旋轉台上。或另者，當使用旋轉台時，可插入一張新的玻璃片並且重複該循環。在一項實施例中，當利用烘箱或高溫爐作為該加熱設備時，該高溫爐具有擋板或隔膜以產生不同溫度的區域，藉此有助於在衝壓之前及過程中先加熱該玻璃並且在衝壓之後冷卻該玻璃。

前揭案文雖描述在烘箱或高溫爐中加熱整個柱塞，衝模及玻璃元件，然在本發明之較佳具體實施例中，可利用局部性加熱以偏好地加熱該玻璃中需予變形及/或彎折的區域。可利用輻射、電感微波雷射火焰或是其他業界已知用以加熱需予變形及/或彎折之局部性區域的加熱方法來進行局部性加熱。在一項實施例中，加熱構件可為設置在該轉變區域26處該衝模外部的附近，以當該玻璃通過該衝模時亦可藉由傳導來對其進行加熱。圖9說明具有至少一個熱源80的圖6設備(為簡明目的將編號移除)，該熱源可為朝向於該工件100外部局部的火焰，微波或輻射源。同時亦說明電感式熱源或加熱線圈82，此者係在其中開始衝壓處理之前該工件被原先地放置之區域裡纏繞於該衝模外部。

用以製作玻璃物品的衝模及模具可為由任何用於玻璃衝壓的材料所製成。例如，衝模/模具可為由鋼材及各種鋼材合金所製成，並經鍍置或未經鍍置以保護性金屬(例如經鍍置以鉑，鈦或鎢，然非限制)，及/或業界眾知可適用於玻璃模鑄或擠製的脫模劑，同時可為由石墨所製成，並經鍍置或未 經鍍置以脫模劑。鋼材合金之一範例即為經鉑鍍的鋼材模具。在較佳具體實施例中，該柱塞係經鍍置鋼材或鋼材合金柱塞，並且該衝模係兩部份衝模，其中包含具有底部，側壁，轉變區域和終端區域的外部片件，即如圖6所示者，以及具有相同形狀以供插入於該外部片件內的石墨插入。理想上，該模具的熱膨脹係數(CTE)係與該玻璃者相類似，藉以在加熱或冷卻過程中避免差異性張力或移位，同時保持緊密的尺寸控制。

亦為有利者係設計該玻璃毛胚及模具的尺寸，使得在該「終端或負載區域」與該玻璃毛胚之間於模鑄溫度處能夠出現5到100微米的間距，藉此提供用於玻璃載入及形成處理的間距。該玻璃的圓徑，倒角，圓化或牛鼻式邊緣會為所欲者，並可防止玻璃片彎折或是卡扣於衝模及柱塞的側邊。這亦可於經形成之後另為過於複雜而致無法完成的形狀上提供完成邊緣。

任何業界眾知玻璃皆可根據本發明方法所漸進地衝壓，而僅受限於模鑄設備對於衝壓該玻璃之溫度處的適用性，以及在最大操作溫度處不會與該選定玻璃產生反應的要求。形成玻璃陶瓷的玻璃亦可經形成且同時陶瓷化，藉以在該漸進式衝壓設備裡形成一完成的玻璃陶瓷。一般說來，漸進式衝壓處理是在經加熱至10⁷ -10¹³ 泊範圍內之黏滯係數的玻璃上執行，此範圍對於一鹼鋁矽酸鹽玻璃而言可對應於約600-875℃的溫度範圍，包含經離子交換之鹼鋁矽酸鹽玻璃，例如Gorilla^TM 玻璃(Corning Incorporated)，然非限制。在一項 實施例中，該黏滯係數是在10⁸ -10¹⁰ 泊的範圍內。此等玻璃的範例包含硼矽酸鹽玻璃，鋁硼矽酸鹽玻璃，Gorilla^TM 玻璃(Corning Incorporated)，以及其他業界眾知能夠在950℃溫度或較低處具有10⁷ -10¹³ 泊範圍之黏滯係數的玻璃。

範例：大型，約100cm x 100cm並具有厚度1.3mm的薄片矽酸硼鋁玻璃被切割成具有7x15(長度x寬度)尺寸的工件以供漸進衝壓成玻璃物品。在衝壓之前，該工件的邊緣係經研磨且角落圓形化，即如圖1所示者。將該工件位於一模具21上，並在予座置於該終端區域24處的轉變區域26。然後將具有該工件的模具位於烘箱內，該者是在先前位於該烘箱內之柱塞22的下方處。將該玻璃加熱至10⁷ -10¹³ 泊範圍內的黏滯係數並予衝壓15分鐘。初始施加的壓力即足以開始變形該玻璃，並且隨著衝壓進行中逐漸地增加壓力。精確壓力將是依據該玻璃，衝壓設備多快速地冷卻，該玻璃的厚度而定。在實驗室裡是利用經位於該柱塞頂上的4kg重量以進行該衝壓處理，如此會造成經加熱至10⁷ -10¹³ 泊範圍內之黏滯係數的玻璃變形，藉此按照該模具形成該所欲形狀。根據本揭示，當該玻璃被衝壓時，這會從玻璃片轉變為具有至少大於45度彎折的物品。即如第12圖所示，該圖係截面繪圖，其中說明如圖3所示之玻璃物品，而根據本揭所述製程，當該彎折大於70度時，該內彎折半徑100(該內彎折曲率半徑)小於該玻璃片厚度的4倍，並且接於該玻璃的鄰近邊緣110會被同時地彎折。當彎折大於85度並且所有的邊緣都被向上彎折時，該彎 折的曲率半徑會小於該玻璃片厚度的兩倍。

本發明雖既已針對於有限數量的具體實施例所敘述，然熟諳本項技藝並受惠於本揭示之人士將能瞭解確能構思其他的具體實施例，而不致悖離在此所揭示的本發明範疇。例如，在此是描述對具有直徑及厚度之玻璃團錠，或是自玻璃團錠所取出的玻璃核心，進行熱處理，同時擁有任何形狀且具備厚度的玻璃，例如該玻璃可為長方形，方形，八角形，六角形，橢圓形等等，可為依照本發明所處理。從而，本發明範圍應僅受限於後附之申請專利範圍。

10‧‧‧玻璃物品

11‧‧‧直角角落的長方形工件

12‧‧‧圓形角落的長方形工件

13‧‧‧橢圓形工件

14‧‧‧圓形工件

Claims (18)

1. 一種形成薄型玻璃物品的方法，該方法包含下列步驟：提供一模具，該模具由一衝模和一柱塞所組成，該衝模具有一腔體，該柱塞能夠配入於該衝模之該腔體內，該衝模為一無底衝模並具有多個側壁、複數個端壁以及一塑形轉變區域，該側壁相對於該衝模之無底區域為70度與垂直之間，該塑形轉變區域位於該衝模內，並自該側壁朝外延伸至該端壁，該轉變區域對於該衝模之該腔體的內部自該端壁至該側壁是連續的；提供一玻璃片，其具有一長度、一寬度及一厚度尺寸，使得該玻璃片能夠在該端壁與該轉變區域的接合處配入於該模具內，其中該衝模最初僅實質上在邊緣處接觸該玻璃片；加熱該玻璃片至10⁷ -10¹³ 泊範圍內的黏滯係數；降下該柱塞以接觸該玻璃片；將漸增壓力施加於該玻璃片；衝壓該玻璃片，直到該玻璃片的邊緣被充分地彎折並且形成經塑形的一玻璃物品為止，以及該玻璃物品衝壓通過該衝模並放置在一接收表面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供一玻璃片意指提供一具有小於5mm厚度的玻璃。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供一玻璃片意指提供一具有小於2mm厚度的玻璃。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供一玻璃片意指提供一具有小於1mm厚度的玻璃。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中加熱該玻璃片之步驟包含加熱該玻璃片至黏滯係數在10⁸ -10¹⁰ 泊範圍內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中加熱該玻璃片之步驟係使用由輻射、電感、火焰及微波加熱所組成之群組中選取出之方法進行，以及放置該衝模、該柱塞及該玻璃片於一高溫爐中並加熱。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該柱塞係一中空柱塞，並且接觸於該玻璃片的該柱塞之面部在該面部裡具有多個開口，同時透過該柱塞將真空施加於該玻璃片以在衝壓過程中將該玻璃片固持定位，以及將真空釋放以放置所形成的玻璃物品在該接收表面上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該玻璃片是選自由硼矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、蘇打石灰以及鹼鋁矽酸鹽玻璃所組成之群組。
9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該衝模具有由該玻璃片的負載點至該玻璃片的最終形狀的逐漸轉變，使得在 該柱塞位移的大部份過程中該玻璃片接觸一半的工件之外側。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該逐漸轉變之形式為選自由半徑、斜角、橢圓截段以及渦旋所組成的群組。
11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該玻璃片由向下抽拉處理過程製造出。
12. 一種玻璃物品，該玻璃物品由包含下列步驟之方法製造出：提供一模具，該模具由一衝模和一柱塞所組成，該衝模具有一腔體，該柱塞能夠配入於該衝模之該腔體內，該衝模為一無底衝模並具有多個側壁、複數個端壁以及一塑形轉變區域，該側壁相對於該衝模之無底區域為70度與垂直之間，該塑形轉變區域位於該衝模內，並自該側壁朝外延伸至該端壁，該轉變區域對於該衝模之該腔體的內部自該端壁至該側壁是連續的；提供一玻璃片，其具有一長度、一寬度及一厚度尺寸，使得該玻璃片能夠在該端壁與該轉變區域的接合處配入於該模具內，其中該衝模最初僅實質上在邊緣處接觸該玻璃片；加熱該玻璃片至一10⁷ -10¹³ 泊範圍內的黏滯係數；降下該柱塞以接觸該玻璃片；將漸增壓力施加於該玻璃片； 衝壓該玻璃片，直到該玻璃片的邊緣被充分地彎折並且形成經塑形的一玻璃物品為止，以及該玻璃物品衝壓通過該衝模並放置在一接收表面上。
13. 如申請專利範圍第12項所述之玻璃物品，其中該玻璃片是選自由硼矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、蘇打石灰以及鹼鋁矽酸鹽玻璃所組成之群組。
14. 如申請專利範圍第12項所述之玻璃物品，其中提供一玻璃意片指提供一具有小於5mm厚度的玻璃。
15. 如申請專利範圍第12項所述之玻璃物品，其中提供一玻璃片意指提供一具有小於2mm厚度的玻璃。
16. 如申請專利範圍第12項所述之玻璃物品，其中提供一玻璃片意指提供一具有小於1mm厚度的玻璃。
17. 如申請專利範圍第12項所述之玻璃物品，其中當該玻璃物品彎折大於70度時，該玻璃物品之內彎折半徑小於該玻璃片厚度的4倍，以及該玻璃物品之相鄰邊緣被同時地彎折。
18. 如申請專利範圍第12項所述之玻璃物品，其中當該玻璃物品彎折大於85度時，該玻璃物品之內彎折半徑小於該玻璃片厚度的2倍，以及該玻璃物品之相鄰邊緣被同時地彎折。