TWI542527B - 藉由張緊交插材料捲繞玻璃帶 - Google Patents

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Description

藉由張緊交插材料捲繞玻璃帶
本申請案主張2010年11月30日提出申請之美國臨時申請案第61/417,908號之優先權權益，該申請案之內容依賴於本文且以引用之方式全部併入本文。
本發明係關於用於捲繞玻璃帶之方法及設備。更特定言之，本發明係關於用於將玻璃帶及交插材料一起捲繞形成捲筒之方法及設備。
雖然玻璃成形為連續帶，但是通常在冷卻及固化後即分段為薄片。最新的產品趨勢例如，在電子紙前平面基板、光電模組之防護覆蓋片、觸控式感測器、固態照明及電子裝置中的趨勢，導致需要越來越薄之玻璃。然而隨著玻璃厚度持續減小，該等薄片變的更具撓性。此狀況在搬運方面提出了挑戰，尤其對於0.3 mm或更薄之玻璃的搬運而言。因此，已試圖將薄玻璃捲繞成捲筒，以此方式來促進搬運。然而，玻璃之若干獨特特徵對成功實施捲繞製程提出了挑戰。
第一，形成的玻璃之邊緣「珠粒」顯著厚於中間的恆定厚度區域。第二，玻璃對表面缺陷極端敏感。該等缺陷產生可導致裂縫且導致破裂之應力點。因此，玻璃本身之直接表面對表面接觸是不適當的，如捲在捲軸上之材料捲筒之典型情況。從該等前兩個特性產生之挑戰，已藉由在捲繞時利用位於玻璃帶層之間的各種交插材料得以解決。
第三，如本揭示案之發明標的之發明者所注意到，且對捲繞薄玻璃帶(亦即0.3 mm或更薄的玻璃帶)之影響而言未解決的是，成形製程可引入橫穿玻璃帶及/或弧面之寬度的差異性厚度(兩個邊緣珠粒之間的差溫冷卻所引起之在一方向中的連續曲率)。當捲繞具有差異性交叉帶厚度(cross-ribbon thickness)及/或弧面(camber)的玻璃帶時，在所捲繞之捲筒中產生側向力而使捲繞之捲筒形成傾斜的而不是直的側壁。在一些狀況下，側壁之傾斜可導致玻璃帶與捲繞玻璃帶之捲軸的凸緣接觸，從而有損壞玻璃帶之風險。另外，在連續生產製程中，當解開捲筒以使用玻璃帶時，捲筒之傾斜側壁導致處理困難。因此，需要將玻璃帶與交插材料一起捲繞以便捲筒具有較直側壁之方法及設備。
為形成具有直側壁之捲繞玻璃帶之捲筒，發明者發現可藉由適當選擇捲繞條件，來抵消差異性交叉帶厚度及/或弧面及其他因素之效應。一些相關的捲繞條件為捲筒形成時的腹板張力，及捲筒中各層之間的壓力，以及在交插材料與玻璃帶捲繞形成捲筒期間如何施加張力。
更具體言之，發明者發現當使用薄玻璃帶及交插材料時，典型的腹板捲繞製程參數，即每線性吋1-2磅的腹板張力，及各層之間每平方吋15-50磅的壓力，在捲筒中形成傾斜側壁。另外，與習知知識(習知知識規定利用高張力及內層壓力來達成較佳的搬運、較佳的儲存，及較佳的輥軋製品密度) 相反，發明者發現增加腹板張力及玻璃帶層與交插材料層之間的壓力事實上使得側壁特性更糟。出人意料的是，發明者發現利用較小腹板張力且較小各層之間的應力可在捲筒中形成直側壁。更特定言之，大於每線性吋0磅但等於或小於每線性吋0.25磅(等於或小於0.3 kg/cm)之腹板張力，及等於或小於每平方吋10磅(等於或小於0.07 MPa)但大於每平方吋0磅之捲筒中各層之間的應力，形成薄玻璃捲筒之直側壁。在另一實施例中，等於或小於每平方吋7磅(等於或小於0.05 MPa)但大於每平方吋0磅之捲筒中各層之間的壓力，亦形成捲筒之直側壁。此外，需要捲筒中各層之間的壓力在整個捲筒中保持實質均勻。
另外，發明者發現在交插材料與玻璃帶捲繞期間如何施加張力，會影響所形成的捲筒之側壁的直度。更具體言之，張力應施加至交插材料而非玻璃帶。亦即，若需要施加張力至玻璃帶，則應施加極小張力至玻璃帶。更具體言之，施加至玻璃帶之僅有的張力，應來自用以分離上游及輥軋製程之自由迴圈中帶本身之重量。若任何顯著張力(亦即，除了來自於形成自由迴圈之轉軸內部之摩擦阻力，且除了自由迴圈中帶本身之重量)施加至玻璃帶本身，則弧面及/或厚度變化之影響將被放大，而導致所形成捲筒之側壁出現不良傾斜、成碟狀(dished)及/或套疊(telescoped)。如上所述，施加至交插材料之張力應≦每線性吋(寬度)0.25磅(≦0.3 kg/cm)。另外，應根據增加捲筒直徑(亦即，包括玻璃帶及交插材料之捲筒)及/或減小交插材料供給捲筒直徑來減小張力。若 未根據捲筒直徑來減小張力，則捲筒中各層之間的壓力將逐漸增大，進而施加越來越多之壓力。若產生過多壓力，則捲筒側壁之特性惡化。
亦可有利地選擇交插材料本身之種類，以減小玻璃帶之厚度變化的影響。更具體言之，若交插材料為厚度順應性的，或當壓縮時具有一些伸展性，則該交插材料可吸收玻璃帶中可能存在之厚度差異。發現交插材料之合適硬度為小於或等於大約28.14 N/mm，或小於或等於大約27.12 N/mm，或小於或等於大約26.1 N/mm，其中所有範圍下限大於零。為達到前述硬度，交插材料可自如下材料形成，例如，聚乙烯泡沫(或者開敞或閉合之單元)、波紋紙板材料，或具有軋花或紋理化表面之軟聚乙烯材料薄片。
本發明亦揭示一種用於將玻璃帶與交插材料一起捲繞成捲筒之設備。設備包括交插材料供給路徑、玻璃帶供給路徑、捲筒捲繞機構，及當交插材料捲繞成捲筒時，施加張力至沿交插材料供給路徑行進之交插材料，以在捲筒層之間形成壓力的構件。藉由施加合適張力至交插材料，在捲筒中玻璃帶層與交插材料層之間產生合適壓力，藉以形成具有直側壁之捲筒。用於施加張力之構件可為，例如氣動制動器、機械摩擦制動器、磁粉制動器、電力制動器，或伺服馬達。另外，用於施加張力之構件可直接或經由轉軸或轉軸系統與供給交插材料之捲筒耦接，或當交插材料沿供給路徑行進時與交插材料耦接。合適控制器可耦接至用於施加張力之構件，以根據自感測器接收之輸入控制該施加張力之構件，該等感 測器量測位於交插材料供給捲筒上交插材料量或捲繞成玻璃帶及交插材料之捲筒的材料量中之一或兩者。
額外特徵及優點將在隨後的詳細描述中加以闡述，且在某種程度上，熟習此項技術者將能透過描述輕易理解，或藉由實施如書面描述及隨附圖式中例示之本發明來認知。應理解到，以上概略描述與以下詳細描述皆僅為本發明之示例性描述，意在提供一個有助於理解所主張之本發明之本質特性之概觀架構。
茲提供隨附圖式以助進一步理解本發明之原理，且將該等隨附圖式併入成為本說明書之一部分。該等圖式圖示一或更多實施例，且伴隨描述用以以舉例之方式解釋本發明之原理及操作。應理解本說明書及圖式中所揭示的本發明之各種特徵可以任何及全部組合使用。以非限制性舉例之方式，本發明之各種特徵可如下態樣彼此組合：根據第一態樣，提供一種捲繞玻璃帶之方法，包含以下步驟：將交插材料與玻璃帶一起捲繞形成捲筒；以及當交插材料與帶捲繞時，張緊交插材料以控制捲筒內層壓力。
根據第二態樣，提供一種捲繞玻璃帶之方法，包含以下步驟：將交插材料與玻璃帶一起捲繞形成捲筒，該捲筒具有實質恆定之內層捲筒壓力。
根據第三態樣，提供第一態樣所述之方法，其中捲筒內層 壓力由張緊交插材料之步驟控制。
根據第四態樣，提供第一至第三態樣之任一態樣所述之方法，其中捲繞之步驟進一步包含以下步驟：捲繞交插材料至芯至少一圈，以形成交插材料夾持點(nip)，且將玻璃帶插入夾持點。
根據第五態樣，提供第一或第三態樣所述之方法，其中控制該張緊之步驟以根據增加捲筒直徑來減小張力。
根據根據第六態樣，提供第一或第三態樣所述之方法，進一步包含以下步驟：自交插捲筒解開交插材料，且其中控制張力以根據減小交插捲筒直徑來減小張力。
根據第七態樣，提供第六態樣所述之方法，進一步包含以下步驟：量測交插捲筒直徑。
根據第八態樣，提供第一、第五或第六態樣中任一態樣所述之方法，其中控制該張緊之步驟以形成交插材料與玻璃帶之間的大致恆定的捲筒內層壓力。
根據第九態樣，提供第二或第八態樣所述之方法，其中捲筒內層壓力≦每平方吋10磅(≦0.07 MPa)，且大於每平方吋0磅。
根據第十態樣，提供第二或第八態樣所述之方法，其中捲筒內層壓力≦每平方吋7磅(≦0.05 MPa)，且大於每平方吋0磅。
根據第十一態樣，提供第一至第十態樣中任一態樣所述之方法，其中玻璃帶之厚度≦0.3 mm。
根據第十二態樣，提供第一至第十一態樣中任一態樣所述 之方法，其中交插材料為厚度順應材料(thickness-compliant material)。
根據第十三態樣，提供第十二態樣所述之方法，其中交插材料為硬度≦28.14 N/mm之聚乙烯泡沫薄片。
根據第十四態樣，提供第一至第十三態樣中任一態樣所述之方法，其中玻璃帶在與交插材料一起捲繞前形成自由迴圈。
根據第十五態樣，提供第十四態樣所述之方法，其中當玻璃帶與交插材料一起捲繞時，自由迴圈形成拉抵玻璃帶之僅有張力。
根據第十六態樣，提供第一至第十五態樣中任一態樣所述之方法，其中藉由耦接至交插材料之氣動制動器或伺服馬達施加張力至交插材料。
根據第十七態樣，提供第一至第十六態樣中任一態樣所述之方法，其中執行該張緊之步驟，以當交插材料捲繞形成捲筒時，在交插材料內形成≦每線性吋0.25磅(≦0.3 kg/cm)之張力。
根據第十八態樣，提供一種製造玻璃物品之方法，包含以下步驟：形成玻璃帶；以及根據第一至第十七態樣中任一態樣捲繞玻璃帶。
根據第十九態樣，提供第十八態樣所述之方法，其中藉由下拉製程製作玻璃帶。
根據第二十態樣，提供一種用於將玻璃帶與交插材料一起 捲繞形成捲筒之設備，該設備包含：交插材料供給路徑；玻璃帶供給路徑；捲筒捲繞機構；以及用於當交插材料捲繞形成捲筒時，施加張力至沿交插材料供給路徑行進之交插材料，以在捲筒中各層之間形成壓力的構件。
根據第二十一態樣，提供第二十態樣所述之設備，其中施加張力之構件為耦接至交插材料之氣動制動器及伺服馬達中之一者。
根據第二十二態樣，提供第二十或第二十一態樣所述之設備，該設備進一步包含：量測裝置，該量測裝置經設置以量測捲筒直徑。
根據第二十三態樣，提供第二十二態樣所述之設備，進一步包含：耦接至量測裝置之控制器及用於施加張力之構件，其中控制器控制施加張力之構件，以根據增加捲筒直徑來減小施加至交插材料之張力。
根據第二十四態樣，提供第二十至第二十三態樣中任一態樣所述之設備，進一步包含：量測裝置，該量測裝置經設置以量測捲筒直徑，交插材料係自該捲筒沿交插材料供給路徑供給。
根據第二十五態樣，提供第二十四態樣所述之設備，進一步包含：耦接至量測裝置之控制器及用於施加張力之構件，其中控制器控制施加張力之構件，以根據減小交插捲筒直徑 來減小施加至交插材料之張力。
根據第二十六態樣，提供第二十至第二十五態樣中任一態樣所述之設備，其中用於施加張力之構件施加大於零且≦每線性吋0.25磅(≦0.3 kg/cm)之張力量。
在以下實施方式中，出於解釋而非限制之目的，闡釋揭示特定細節之示例性實施例以提供對本發明之各種原理的透徹理解。然而，對於已獲得本揭示案之權益的一般技術者而言顯而易見，本發明可在脫離本文揭示之特定細節之其他實施例中實踐。此外，可省略對熟知裝置、方法及材料之描述，以免使本發明之各種原理之描述難以理解。最後，在任何適當之情況下，相同元件符號代表相同元件。
範圍可在本文中表達為自「約」一特定值，及/或至「約」另一特定值。當表達此範圍時，另一實施例包括自一特定值及/或至另一特定值。類似地，當藉由使用前提「約」將值表達為近似值時，應理解，特定值形成另一實施例。進一步理解，範圍中每一範圍之端點無論是與另一端點有關，還是與另一端點無關，皆意義重大。
本文所用之方向性術語，例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部，僅參考繪製之圖式使用且不欲隱示絕對方向。
除非另外明確表述，否則本文所述之任何方法不欲視為要求按特定順序執行步驟。因此，在方法請求項並未事實上列舉方法步驟實施之順序或在申請專利範圍或描述中並未明 確說明步驟限於特定順序之情況下，絕不欲在任何方面推斷順序。此適用於任何可能非表述基礎的理解，包括：關於步驟或操作流程的配置的邏輯問題；源於語法結構或標點的簡單含義；說明書中所描述的實施例的數量或種類。
如本文中所使用，除非上下文中另有清楚地指定，否則單數形式「一」及「該」包括複數個對象。因此，例如，除非上下文中另有清楚地指示，否則提及「部件」包括具有兩個或兩個以上該等部件之態樣。
現將描述一種用於將玻璃帶與交插材料一起捲繞形成捲筒之設備。設備包括交插材料供給路徑；玻璃帶供給路徑；捲筒捲繞機構；及用於當交插材料捲繞成捲筒時，施加張力至沿交插材料供給路徑行進之交插材料，以在捲筒層之間形成壓力的構件。藉由施加合適張力至交插材料，在捲筒中玻璃帶層與交插材料層之間產生合適壓力，藉以形成具有直側壁之捲筒。另外，用於施加張力之構件可直接或經由轉軸或轉軸系統與供給交插材料之捲筒耦接，或當交插材料沿供給路徑行進時與交插材料耦接。合適控制器可耦接至用於施加張力之構件，以根據自感測器接收之輸入控制該施加張力之構件，該等感測器量測位於交插材料供給捲筒上交插材料量或捲繞成玻璃帶及交插材料之捲筒的材料量中之一或兩者。
現將參照第1圖至第3圖描述用於將玻璃帶與交插材料一起捲繞形成捲筒之設備的一實施例。
第1圖為用於將玻璃帶10與交插材料20一起捲繞之設備的示意圖。設備包括用於導引玻璃帶10之轉軸18，及用於 導引交插材料20之轉軸30。轉軸18及30分別導引玻璃帶10及交插材料20沿各自供給路徑至一位置，在此位置玻璃帶10及交插材料20可捲繞在一起形成捲筒40。
如第1圖至第2圖圖示，捲筒40可包括具有中央縱軸43之芯42，芯42繞中央縱軸43沿箭頭44所示方向旋轉。第2圖為沿第1圖中線2-2所視之捲筒40之剖視圖，第2圖省略頂層之交插材料以更清晰說明。如第2圖圖示，捲筒40包括玻璃帶10、交插材料20，及可選的芯42，玻璃帶10及交插材料20繞芯42以交替層之方式捲繞。在捲筒40中，玻璃帶10及交插材料20各自圖示為安置了三層，然而，在捲筒中玻璃帶10及交插材料20各自可具有任何合適層數。
回到第1圖，感測器48經安置以量測安置於捲筒40上之玻璃帶10及交插材料20之量；此舉是可藉由量測捲筒40上之材料的直徑或半徑來進行的。例如，感測器48可為超音波、雷射，或接觸感測器。捲筒捲繞機構46(見第3圖)由箭頭47示意性地圖示為耦接至芯42，以繞軸43旋轉芯42。捲筒捲繞機構46可為馬達，例如，伺服馬達、步進馬達，或驅動離合器之馬達，且捲筒捲繞機構46可由業內已知任何合適控制器控制。
交插材料20具有寬度21且自交插材料供給捲筒22沿箭頭25所示方向供給。捲筒22具有中央縱軸23，且當交插材料20拉製成捲筒40時，沿箭頭24所示方向旋轉。如第3圖所示，氣動制動器26耦接至交插材料供給捲筒22以控 制捲筒22的旋轉且，因此，當交插材料20捲繞形成捲筒40時，施加張力至交插材料20。合適之氣動制動器可購自總部位於Vadnais,MN的Nexen。感測器28經安置以量測安置於捲筒22上之交插材料20之量。類似於感測器48，感測器28可為，例如，超音波、雷射，或接觸感測器，感測器28量測捲筒22上之材料的直徑或半徑。如上所述，可有利地選擇交插材料本身以減小玻璃帶之厚度變化的影響。更具體言之，若交插材料20為厚度順應性的，或當壓縮時具有一些伸展性，則該交插材料可吸收玻璃帶10可能存在之厚度差異。發現交插材料20之合適硬度為小於或等於大約28.14N/mm，或小於或等於大約27.12N/mm，或小於或等於大約26.1N/mm，其中所有範圍下限大於零。為達到前述硬度，交插材料20可自如下材料形成，例如，聚乙烯泡沫(或者開敞或閉合之單元)、波紋紙板材料，或具有軋花或紋理化表面之軟聚乙烯材料薄片。
控制器50藉由路徑52耦接至感測器48，且藉由路徑54耦接至感測器28。另外，控制器藉由路徑56耦接至控制閥60。控制器50可為，例如，可程式化邏輯控制器，或通用或特別用途電腦。合適之可程式化邏輯控制器可購自總部位於Milwaukee,WI的Rockwell Automation的Allan Bradley部門。若控制器50為通用或特別用途電腦，則控制器50亦可耦接至捲筒捲繞機構46以控制彼裝置。路徑52、54及56可為傳導電氣訊號之引線，或可為傳導(例如，氣動或液壓)流體之管道。控制閥60可為，例如，氣動或電控定比閥。 合適之控制閥可購自總部位於Noblesville,IN的SMC。
控制閥60藉由路徑62耦接至流體源，且藉由路徑64耦接至氣動制動器26。控制閥60沿路徑62以恒壓接收流體，且允許流體以可變之壓力沿路徑64流出，以回應沿路徑56自控制器50接受的訊號。
亦描述用於形成玻璃帶與交插材料之捲筒的方法，藉此捲筒具有直側壁。方法包括以下步驟：就張力量及如何施加張力至捲繞之材料兩方面來控制張力。更具體言之，當捲繞材料時，施加相對較小量之張力(大於零且≦每線性吋寬度0.25磅(≦0.3kg/cm))，且施加彼張力至交插材料；而非施加至玻璃帶。藉由控制施加至捲繞之材料的張力的量及方式，捲筒層之間可形成合適壓力，藉以在捲筒中獲得直側壁。
現將參照第1圖至第4圖描述用於形成玻璃帶及交插材料之捲筒的方法之一實施例，其中捲筒具有直側壁。
玻璃帶10自上游製程饋送，例如，直接來自成形製程，例如，下拉製程、流孔拉伸(slot draw)製程、熔融拉伸(fusion draw)製程、上拉製程，或浮式製程；或自任何種類之運輸製程，包括在使用玻璃帶期間輸送玻璃帶之製程。在任何狀況下，玻璃帶10沿方向15自上游製程朝向捲筒40饋送，捲筒40沿方向44旋轉。到達捲筒40之前，玻璃帶10進入導引轉軸18之間形成的自由迴圈19。自由迴圈19將上游製程與捲繞製程分離，亦即，自由迴圈19補償了上游與捲繞製程之間的玻璃帶行進速度的差異。大約同時，玻璃帶10向捲筒40饋送，交插材料20自沿箭頭24旋轉之捲筒22 解開且沿箭頭25饋送。藉由導引轉軸30相對於捲筒40設置交插材料20。根據一態樣，在玻璃帶10饋送進入交插材料20之連續層之間的夾持點45之前，交插材料20繞芯42(見第2圖)捲繞一或更多次。根據另一個態樣，玻璃帶10可首先繞芯42捲繞，然後交插材料20饋送進入玻璃帶10之連續層之間的夾持點。在任一情況下，玻璃帶10及交插材料20一起繞芯42以交替層之方式捲繞形成捲筒40。芯42可保持在捲筒40中或自捲筒40移除。當芯42保持在捲筒40中時，最裏層(交插材料或者玻璃帶)可附著於芯42。將芯42保持於捲筒40中，且附著交插材料20至芯42，幫助防止整個捲繞玻璃/交插材料包在後續製程步驟中解開期間側移(side shifting)。
第4圖為玻璃帶10之俯視圖，如上所述玻璃帶10藉由任何合適方法製成，例如，下拉製程、熔融拉伸法、上拉法、流孔拉伸法或浮式法。玻璃帶10具有厚度4(見第2圖)及邊緣3a、3b，厚度4可為大約50微米至大約300微米，邊緣3a、3b可為初形成(as-formed)邊緣(包括如第2圖所示之珠粒)或切割邊緣(未圖示，但已移除珠粒)。帶成形製程可橫越帶寬度形成帶厚度變化，以及在帶運動時形成「弧面」。第4圖圖示顯示弧面5(在該圖式中為達說明之目的而極大地誇示)之玻璃帶10。如圖可見，弧面5為沿一個方向之連續帶曲率(亦即，第4圖中向左)。此曲率可由，例如，帶邊緣珠粒的不同冷卻速率造成。弧面、厚度變化及玻璃帶之剩餘應力可導致帶的側向位移，而非沿直線輸 送。且在試圖捲繞玻璃帶形成捲筒之後，該側向位移導致捲筒之側面「成碟狀」、「套疊」，或為其他不直的方式，亦即，直側壁通常包括實質位於一個平面的邊緣3a、3b中的每一者。
為克服弧面及/或厚度變化之影響，選取用於製造捲筒40之捲繞參數做以下描述。捲繞參數包括如何施加張力至捲繞之材料、彼張力量，及捲筒層之間的最終壓力。參數可基於不同的環境，互相分開使用，或以任何及全部組合使用。
第一，施加張力至交插材料20；而非玻璃帶10。因為玻璃帶10之弧面及/或厚度變化，所以發明者已發現當玻璃帶10捲繞時，試圖置放任何顯著的張力量於玻璃帶10上將導致捲筒40之側壁「成碟狀」、「套疊」或為其他不直的方式。因此，當玻璃帶10捲繞時，施加至玻璃帶10之僅有張力來自於自由迴圈19中之玻璃帶10的自身重量。另一方面，然而，發明者已發現當交插材料20與玻璃帶10一起捲繞時需要施加張力至交插材料20，以形成具有實質直側壁之捲筒40。
施加至交插材料20之張力由氣動制動器26形成，氣動制動器26耦接至捲筒22且因此提供力來抵抗當將交插材料20與玻璃帶10一起捲繞時，捲筒40在交插材料20上形成的拉力。因此，可藉由控制氣動制動器26來施加張力至交插材料20。在所示實施例中，氣動制動器26由控制器50經由控制閥60控制。例如，在氣動系統中，控制閥60為藉由路徑62耦接至恒壓空氣源之比例控制閥。控制閥60亦經 由路徑56自控制器50接收輸入訊號。來自控制器50之訊號可基於來自感測器28之輸入或來自感測器48之輸入。然後，控制閥60沿路徑64以降低的壓力輸出空氣，其中壓力降低之量係根據來自控制器50之訊號輸入。當控制器50利用來自感測器48之量測結果以產生輸出訊號至控制閥60時，控制閥60根據增加捲筒40直徑來沿路徑64降低壓力。另一方面，當控制器50利用來自感測器28之量測結果以產生輸出訊號至控制閥60時，控制閥60根據減小捲筒22直徑來沿路徑64降低壓力。在任一狀況下，沿路徑64之壓力降低。為回應路徑64上之降低壓力，氣動制動器26施加降低的制動力至捲筒22。因此，交插材料20中之張力可根據增加捲筒40直徑或者減小捲筒22直徑來減小，此舉對於上述原因為有利的，包括在捲筒40之層之間維持合適的壓力。
來自感測器28之訊號亦可用於調整氣動制動器26在首先裝載交插材料20之捲筒22後，開始捲繞運作時形成的張力之量。例如，當首先裝載至捲繞設備時，捲筒22可能並不總是滿載。因此，可藉由在裝載捲筒22之後但開始捲筒22之捲繞運作之前，用感測器28量測捲筒22之尺寸，來調整由氣動制動器26形成之張力(由控制器50)至適合捲筒22之尺寸的值。藉由知曉捲筒22之尺寸，控制器50可選擇適當的制動力量，以形成解開交插材料20時交插材料20中所需要的張力之量。類似地，來自感測器48之訊號可用於調整在開始捲繞捲筒40時張力之量。亦即，當感測器48偵測到捲筒40直徑指示有新捲筒40時，控制器50可調整由氣 動制動器26施加之力以形成適合於捲筒40開始時之張力。再一次，如上所述，隨著捲筒40上之材料隨後增加，可施加降低的張力量至交插材料20。
第二，施加至交插材料20之張力之量可選為≦交插材料20之寬度21的每線性吋0.25磅(≦0.3 kg/cm)。更具體言之，發明者發現當使用薄玻璃帶10與交插材料20時，典型的腹板捲繞製程參數，即每線性吋1-2磅腹板張力(0.18至0.36 kg/cm)，及各層之間每平方吋15-50磅的應力(0.1-0.35 MPa)，在捲筒中形成傾斜側壁。另外，與習知知識相反，發明者發現增加腹板張力及層之間的應力事實上使得側壁特性更糟。出人意料的是，發明者發現利用較小腹板張力(且施加該張力至交插材料20)且較小層(玻璃帶10及交插材料20之層)之間的應力可在捲筒40中形成直側壁。更特定言之，施加至交插材料20之大於每線性吋0磅，但是等於或小於每線性吋0.25磅(0.3 kg/cm)之張力，形成捲筒40之直側壁。
如上所述，隨著捲筒40大小增加，減小施加至交插材料20之張力的量是有利的，以尤其維持捲筒40中各層之間合適的壓力。因為上述張力範圍以力每單位寬度計，所以張力之總量直接取決於交插材料20之寬度21。亦即，張力之總量簡單地表示為以每吋磅數乘以交插材料20之寬度21之吋數計的張力。另一方面，施加至交插材料20之張力很大程度上與捲筒40旋轉之速度無關。
第三，作為上述捲繞條件之結果，玻璃帶10及交插材料 20之層之間的壓力，亦在形成具有直側壁之捲筒40時起作用。藉由控制上述捲繞條件，捲筒40之層之間的總壓力可維持為大於零且≦每平方吋10磅(≦0.07 MPa)。根據另一態樣，捲筒40中各層之間的壓力可維持為大於零且≦每平方吋7磅(≦0.05 MPa)。如上所述，維持捲筒40之層(玻璃帶10及交插材料20)之間的壓力處於所述範圍內，可有利地形成具有直側壁之捲筒40。另外，需要在整個捲筒40維持實質恆定內層壓力。
實例1
厚度為150微米之玻璃帶與交插材料一起捲繞形成捲筒，該交插材料為輻照交聯乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物泡沫，厚度為1/32吋，寬度為11吋(28 mm)，且密度為每立方呎6磅(每立方釐米0.1克)(可購自Spencer,MA之FLEXcon，如FLEXcon P.E.F.32 white無PS)。捲筒首先以繞輥芯(標稱直徑為20吋(508 mm)、最小直徑為18吋(457 mm)，及最大直徑為24吋(610 mm))捲繞交插材料開始，且然後饋送玻璃帶至由交插材料形成的夾持點。用於捲繞捲筒之參數如下：
●捲筒捲繞速度為每分鐘12.5至28呎。
●所完成捲筒之直徑(量測至玻璃帶及交插材料之最外層)為小於29吋。
●在捲繞開始時施加至交插材料捲筒之制動扭矩為5 in-lbs(0.56 Nm)，且捲繞結束時減小至1 in-lb(0.11 Nm)。
●交插捲筒材料之直徑範圍為22吋(559 mm)(捲筒上 1050呎(320 m))至18.5吋(470 mm)(捲筒上700呎(213 m))。
●施加至交插材料之張力大約為每線性吋0.06至0.12磅(0.011至0.022 kg/cm)。
●捲筒層之間的最終壓力量測結果為小於每平方吋7磅(0.05 MPa)，此為壓力之偵測下限表明感測器膠片(由日本FujiFilm的Sensor Products Inc.發售)置放於玻璃帶層與交插材料層之間。
●控制器50為Rockwell Automation,Milwaukee,WI,USA的Allen Bradley型號RS Logix 500。
●氣動制動器22為Nexen型號800113。
●控制閥60為SMC電子調節器。
利用上述參數及裝備，捲繞玻璃帶及交插材料形成捲筒，其中捲筒具有直側壁。
實例2
玻璃帶及交插材料以如實例1所述相同方式及相同裝備一起捲繞形成捲筒，除了在整個捲繞製程中，氣動制動器之扭矩設定為5.5 in-lbs(62 Nm)、12psi(0.084 MPa)，藉以在捲繞開始時，氣動制動器施加大約每線性吋0.07磅(0.013 kg/cm)之張力至交插材料，在捲繞結束時，張力線性增加至每線性吋0.5磅(0.09 kg/cm)。玻璃帶及交插材料之捲筒不具有直側壁。
應強調，本發明之上述實施例，尤其任何「較佳」實施例，僅為可能之實施實例，僅為明確理解之各種原理而描述。在不實質脫離本發明之精神及各種原理的情況下，可對本發明 之上述實施例進行多種變化及修改。所有該等修改及變化意欲包括於本揭示案及本發明之範疇且受以下申請專利範圍保護。
例如，雖然芯42圖示為末端無凸緣，但是可存在凸緣。另外，凸緣可永久附著於芯42，或可移除。
另外，雖然圖示三層交插材料20及三層玻璃帶10捲繞在捲筒40，但是可存在各者之任何合適之層數。
另外，雖然出於說明之目的給出氣動實例，但是可使用其他方法及裝置。例如，在沒有使用氣動制動器的情況下，可使用以扭矩方式執行之伺服馬達且藉由變化輸入電流來控制該伺服馬達。當使用伺服馬達時，比例控制閥不是氣動的，且若合適控制可由控制器50來執行時，如控制器50為通用或特別用途電腦時一般，可省略比例控制閥。更進一步而言，氣動制動器可由任何其他合適種類之張力施加裝置替代，例如，機械摩擦制動器、磁粉制動器、電力制動器或伺服馬達。當交插材料捲繞形成捲筒40時，施加張力至沿交插材料供給路徑行進之交插材料，以產生捲筒層之間的壓力的該等裝置中任何一者，充當施加張力至交插材料的構件。
此外，雖然氣動制動器圖示為直接耦接至交插材料之捲筒，但是氣動制動器、伺服馬達或其他張力施加裝置可藉由分離轉軸或轉軸系統耦接至交插材料。該轉軸系統可與導引轉軸30整合，導引轉軸30導引交插材料20沿箭頭25所示方向沿供應路徑行進。交插腹板亦可由併入軸承座之測力計 包裹圍繞轉軸。此等測力計可經校準以直接地量測交插材料之張力，且如上所述，控制系統可利用該資訊來維持適當張力。一個考慮為用於施加張力之構件在交插材料與玻璃帶捲繞一起時，施加張力至交插材料，以在交插材料及玻璃帶各層之間形成應力。藉由在捲筒中維持合適內層應力，形成具有直側壁之捲筒。
2-2‧‧‧線
4‧‧‧厚度
5‧‧‧弧面
10‧‧‧玻璃帶
15‧‧‧箭頭
18‧‧‧轉軸
19‧‧‧自由迴圈
20‧‧‧交插材料
21‧‧‧寬度
22‧‧‧交插材料供給 捲筒
23‧‧‧中央縱軸
24‧‧‧箭頭
25‧‧‧箭頭
26‧‧‧氣動制動器
28‧‧‧感測器
30‧‧‧轉軸
40‧‧‧捲筒
42‧‧‧芯
43‧‧‧中央縱軸
44‧‧‧箭頭
45‧‧‧夾持點
46‧‧‧捲筒捲繞機構
47‧‧‧箭頭
48‧‧‧感測器
50‧‧‧控制器
52‧‧‧路徑
54‧‧‧路徑
56‧‧‧路徑
60‧‧‧控制閥
62‧‧‧路徑
64‧‧‧路徑
3b‧‧‧邊緣
3a‧‧‧邊緣
第1圖為用於將玻璃帶與交插材料一起捲繞形成捲筒之設備的側視示意圖。
第2圖為沿第1圖之線2-2之捲筒的剖視圖。
第3圖為第1圖圖示之設備的俯視圖。
第4圖為玻璃帶之俯視圖。
2-2‧‧‧線
10‧‧‧玻璃帶
15‧‧‧箭頭
18‧‧‧轉軸
19‧‧‧自由迴圈
20‧‧‧交插材料
21‧‧‧寬度
22‧‧‧交插材料供給 捲筒
23‧‧‧中央縱軸
24‧‧‧箭頭
25‧‧‧箭頭
26‧‧‧氣動制動器
28‧‧‧感測器
30‧‧‧轉軸
40‧‧‧捲筒
42‧‧‧芯
43‧‧‧中央縱軸
44‧‧‧箭頭
45‧‧‧夾持點
46‧‧‧捲筒捲繞機構
47‧‧‧箭頭
48‧‧‧感測器
50‧‧‧控制器
52‧‧‧路徑
54‧‧‧路徑
56‧‧‧路徑
60‧‧‧控制閥
62‧‧‧路徑
64‧‧‧路徑

Claims (10)

  1. 一種捲繞一玻璃帶之方法，包含以下步驟：將一交插材料及一玻璃帶一起捲繞形成一捲筒；以及當捲繞該交插材料及帶時，張緊該交插材料以控制一捲筒內層壓力，其中該捲筒內層壓力為≦每平方吋10磅，且大於每平方吋0磅。
  2. 如請求項1所述之方法，其中控制該張緊之步驟以根據增加捲筒直徑來減小張力。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該交插材料為一厚度順應材料(thickness-compliant material)。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該交插材料為聚乙烯泡沫薄片，硬度為≦28.14N/mm。
  5. 如請求項1-4中任一項所述之方法，其中執行該張緊之步驟以當交插材料捲繞形成該捲筒時，在該交插材料內形成≦每線性吋0.25磅之一張力。
  6. 一種製造一玻璃物品之方法，包含以下步驟：形成一玻璃帶；以及根據請求項1，捲繞該玻璃帶。
  7. 一種用於將玻璃帶與交插材料一起捲繞形成一捲筒之設備，該設備包含：一交插材料供給路徑；一玻璃帶供給路徑；一捲筒捲繞機構；以及施加張力構件，用於當捲繞該交插材料形成該捲筒時，施加張力至沿該交插材料供給路徑行進之該交插材料，以在該捲筒層之間形成一壓力，其中該壓力為≦每平方吋10磅，且大於每平方吋0磅。
  8. 如請求項7所述之設備，進一步包含：一量測裝置，該量測裝置經設置以量測該捲筒直徑。
  9. 如請求項8所述之設備，進一步包含：耦接至該量測裝置之一控制器，及該施加張力構件，其中該控制器控制該施加張力構件，以根據增加捲筒直徑來減小施加至該交插材料之張力。
  10. 如請求項7-9中任一項所述之設備，其中該施加張力構件施加大於零且≦每線性吋0.25磅之一張力量。
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