TWI583637B - 用於製造玻璃帶的製程與裝置 - Google Patents

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Description

用於製造玻璃帶的製程與裝置 相關申請案之交叉引用
本申請案依據專利法主張於2011年11月9日提出申請之美國臨時申請案第61/557521號為優先權，本申請案依賴該申請案之內容且該申請案之內容以引用方式整體併入本文。
本發明大體而言係關於用於形成玻璃帶之方法與設備，且更特定而言係關於自玻璃預形成件拉製平坦的薄玻璃帶。
對平坦的玻璃帶，特別是對具有高表面品質與一致厚度之精密平坦的玻璃帶存在日益增長的需求，該等平坦的玻璃帶由基於玻璃的材料或玻璃陶瓷材料製成。結合此等平坦的玻璃帶之平板顯示器已受到極大關注。大部分關注點集中在諸如用於膝上型電腦之彼等單元的小型單元與諸如平板顯示器(亦即，電視)之特大型單元上。然而，現在正考慮可撓性顯示器，且對極薄的可撓性玻璃基板的需求已變得明顯。
常見用於製造顯示器基板的兩種方法係浮法製程與熔融製程。彼等製程之兩者均需要耐火玻璃熔化器來傳遞 熔融的玻璃形成材料之流至玻璃帶形成裝置。在高應變點玻璃組成物之情況下，需要相對大的高溫玻璃熔化器來傳遞熔融的玻璃形成材料之高品質流至玻璃帶形成裝置。此舉係因為高應變點玻璃具有高熔融溫度，該溫度通常超過1700℃。
在浮法製程中，熔融的玻璃形成材料之流被排出熔融爐進入包含液態金屬介質之浮法爐中。通常而言，金屬為錫。控制浮法爐中的大氣以防止錫氧化。熔融的玻璃以平坦的連續玻璃帶形式漂浮並擴散在液態錫上。將玻璃帶傳送至退火窯或冷卻隧道中，在該退火窯或冷卻隧道中以受控速率將玻璃帶冷卻至環境溫度。冷卻後的玻璃具有平坦的光滑表面，該平坦的光滑表面在有些情況下可能需要藉由諸如研磨及拋光之製程進一步修整。
然而，在包含熔融錫之外殼中形成具有高應變點之玻璃係非常困難的。此情況係因為錫在超過1050℃至1100℃的溫度下具有高蒸氣壓。在高應變點玻璃需要的高形成溫度下，熔融錫將在浮法爐內部蒸發並隨後在該爐之較冷部分中冷凝。在有些情況下，冷凝可能足夠高以產生所謂的「錫雨(fin rain)」，一種錫如雨般降落在玻璃上並結合在玻璃表面上的情形。
在熔融製程中，玻璃形成熔體流入耐火槽並隨後以受控的方式自槽的兩邊溢出。此製程之關鍵優勢在於最後形成之玻璃帶表面不接觸任何耐火材料或其他形成裝備。該製程之另一益處在於該製程產出非常平坦且厚度 均勻的玻璃帶。因此，不需要二次處理來獲得用於顯示器應用之光滑、平坦且均勻的玻璃帶。然而，該方法不能夠處理由於所需高溫之具高應變點的玻璃，因為此等溫度大大加速玻璃形成組分的劣化，且存在增加熔融玻璃污染的可能性。通常而言，希望形成黏度在105泊至106泊範圍內的玻璃以獲得最佳的平坦度及均勻的厚度。
遺憾的是，熔融拉製製程與浮法玻璃製程兩者在由具有高應變點(例如，可超過900℃之應變點)之玻璃組成物產生平坦的極薄玻璃帶中效率均不高。
對於可撓性電子設備及顯示器之捲軸式處理，關注之處在於產生薄的可撓性玻璃基板的能力。如本文所使用，捲軸式係指玻璃帶從第一捲筒或源捲筒至第二捲筒或捲取捲筒之供應，其中在玻璃帶從源捲筒行進到捲取捲筒時發生對玻璃帶之處理。用於製造薄玻璃片之當前製程(諸如狹槽拉製、熔融成形及浮法)在產生薄玻璃帶(諸如，具有約200 μm或小於約200 μm(例如，50微米至100微米)之厚度的玻璃帶)中具有局限性。再拉製或向下拉製玻璃片預形成件能夠製造具有良好幾何屬性及強度屬性的厚度小於100 μm的玻璃帶。即使再拉製並非新的形成製程並已經用於纖維、管及其他玻璃製品，但是拉製平坦的玻璃帶之能力係實現基板足夠薄 且足夠可撓以使該基板可被捲繞並被用於捲軸式製程之獨特的技術。捲軸式製程能夠以現有工業技術將塗層印刷在薄基板上。舉例而言，可在捲軸式製程中將薄膜電子設備存放到移動玻璃帶上。
可藉由控制經拉製的玻璃之黏度並維持拉製爐內特定熱分佈來實現除玻璃帶之最邊緣外不具有翹曲、皺褶或其他明顯變形之玻璃帶。可藉由使用熱調節拉製的形狀的第二爐擴展此玻璃帶。可藉由將低拉製張力施加至玻璃帶來進一步降低變形。可為經拉製的玻璃帶塗佈保護塗層以維持該玻璃帶的強度屬性並使該玻璃帶能夠被捲繞。
因此，在一個實施例中，揭示一種用於製造玻璃帶之方法，該方法包含以下之步驟：在拉製爐中加熱玻璃預形成件以形成玻璃帶，該玻璃預形成件包含中心部分、一對相對的邊緣部分且玻璃預形成件之厚度大於200 μm，但較佳地小於1.5 mm，該加熱步驟包含以下步驟：加熱玻璃預形成件以使在玻璃帶之黏彈性區域內玻璃帶之中心部分的溫度大於玻璃帶之邊緣部分的溫度。拉製玻璃帶至一預定厚度以使玻璃帶之中心部分小於200 μm並在熱調節爐中以大於玻璃帶之退火溫度但小於玻璃帶之軟化點的溫度熱處理該中心部分。第一塗層可被塗佈於玻璃帶，在塗佈該第一塗層後可將玻璃帶捲繞在捲取捲軸上，其中捲繞的玻璃帶之彎曲半徑小於約10 cm。
拉製爐可包含垂直定位於側加熱元件的邊緣加熱元件。該方法可進一步包含以下步驟：在拉製爐之加熱前，加熱在預熱爐中的玻璃預形成件。
拉製玻璃帶之步驟較佳地包含以下步驟：使玻璃帶與在兩個反向旋轉的輸送帶之間向下拉製玻璃帶的牽引機組件接觸。較佳地，玻璃帶之中心部分具有小於約200 μm之厚度。玻璃帶之邊緣部分亦可小於200 μm。
玻璃預形成件之應變點較佳地大於約600℃，且在一些實施例中該應變點係大於約900℃。
可在牽引機組件接觸玻璃帶之前將保護塗層塗佈於該玻璃帶，以使塗層位於玻璃帶與反向旋轉的輸送帶之間。舉例而言，保護塗層可塗佈為源自從源捲筒展開之塗佈材料捲的固態膜且可塗佈至玻璃帶。一旦形成，則該玻璃帶可滾捲在捲軸上。
在另一實施例中，描述用於拉製玻璃帶之設備，該設備包含經配置以加熱固態玻璃預形成件的拉製爐，拉製爐包含沿拉製爐之寬度的方向水平排列的第一複數個加熱元件及在垂直於拉製爐之寬度的方向上水平排列的第二複數個加熱元件。
該設備可進一步包含熱調節爐，該熱調節爐包含沿該熱調節爐之長度垂直排列的複數個加熱元件。相對的反向旋轉輸送帶可旋轉地安裝在拉製爐下方並較佳地經配置以分別朝向玻璃帶延伸及縮回遠離玻璃帶，該等相對的反向旋轉帶經設計以嚙合玻璃帶並將向下的力施加至 玻璃帶。該設備較佳地包含用於將薄膜材料塗佈在玻璃帶與反向旋轉輸送帶之間的第一塗層塗佈器。在一些實施例中，該設備包含位於反向旋轉輸送帶之下游的第二塗層塗佈器。
較佳地獨立控制第一複數個加熱元件(亦即，獨立控制加熱元件之溫度)。亦可獨立控制第二複數個加熱元件。
該設備可進一步包含位於拉製爐之上游的預加熱爐。
參照隨附圖式，在不以任何方式暗示限制的所給出下文說明性描述之過程中，將更容易理解本發明且本發明之其他目標、特徵、細節與優點將變得更加顯而易見。
在下文詳細描述中，為說明之目的而非限制，闡述揭示具體細節的示例性實施例以提供對本發明之透徹理解。然而，對於受益於本揭示案的一般技術者，將顯而易見，可在脫離本文所揭示之具體細節的其他實施例中實踐本發明。此外，可省略對熟知裝置、方法及材料的描述，以免混淆本發明之描述。最後，在任何適用的情形下，相同元件符號係指相同元件。
本發明之實施例尤其包含以下步驟：提供玻璃預形成件；在爐中加熱玻璃預形成件；形成玻璃膏球及將預形成件拉製成玻璃帶。形成玻璃膏球意謂將玻璃預形成件 加熱至至少該玻璃預形成件的軟化點，此時預形成件之變厚部分(玻璃膏球)拉離預形成件之主體，從而用該玻璃膏球拉製玻璃之寬流。軟化點通常被認為是玻璃將在自身重量下變形時所處的溫度，軟化點處的玻璃黏度為約107.6泊。
在本發明之一個實施例中，藉由習知玻璃形成技術形成玻璃預形成件。此等技術包括化學氣相沉積與澆鑄方法，包括使用溶膠凝膠法。化學氣相沉積(CVD)技術在光纖技術領域為熟知的，且該等技術包括外氣相沉積(OVD)、氣相沉積(VAD)及改良式化學氣相沉積(MCVD)，以上僅舉幾個例子。OVD及VAD兩者必需在火焰中水解玻璃前驅物化學品以形成煙灰，並將煙灰沉積在目標物上以形成多孔玻璃煙灰預形成件。隨後可藉由首先在有清潔氣體(諸如，含氯氣體)存在的情況下加熱預形成件，然後進一步加熱預形成件至足夠使煙灰顆粒合併成為透明的固態玻璃預形成件之溫度來清潔、脫水及合併多孔煙灰預形成件。然而，應注意，可用的玻璃沉積方法不局限於上文介紹的實例。
與OVD或VAD相比，玻璃預形成件之澆鑄可包括混合有機玻璃前驅物以形成陶坯預形成件。藉由加熱及/或將陶坯預形成件曝露於適合的清潔氣體(諸如，含氯氣體)來乾燥陶坯預形成件，隨後加熱陶坯預形成件以將陶坯預形成件合併成為透明的固態玻璃預形成件。澆鑄玻璃預形成件之替代方法包括在適合的坩堝中熔融玻 璃(例如，碎玻璃或玻璃煙灰)且此後將熔融的玻璃澆鑄至合適的模具中以形成期望的預形成件形狀。此兩種澆鑄方法在此項技術中為熟知的，且不進一步描述此兩種澆鑄方法。與先前描述之沉積玻璃的方法一樣，應注意，澆鑄方法不局限於本文介紹的實例。
在其他實施例中，可藉由其他習知玻璃形成技術(諸如先前描述的熔融或浮法製程)來形成玻璃預形成件。此外，此等製程為熟知的且不進一步描述此等製程。
第1圖圖示根據本發明之實施例用於自玻璃預形成件14拉製玻璃帶12之示例性設備，該示例性設備大體由元件符號10表示。玻璃預形成件14為玻璃片，見於第1圖中之側立件(edge-on)。玻璃預形成件14可大於200 μm，諸如大於0.5 mm，大於0.7 mm，大於1.0 mm或大於1.2 mm。然而，通常要求玻璃預形成件14小於1.5 mm。根據本發明實施例之設備10包含用於固持及移動玻璃預形成件14的向下饋送組件16、拉製爐18、可選的熱調節爐20、可選的預熱爐22、第一塗層塗佈器24、牽引機26、可選的第二塗層塗佈器28及捲取捲軸裝置30。通常，設備10能夠根據預形成件之寬度以約3：1的比率自預形成件產生薄玻璃帶。亦即，由於自玻璃預形成件拉製玻璃帶時玻璃帶之頸縮，玻璃帶通常具有大約為玻璃預形成件之總寬度之三分之一的總寬度，該玻璃預形成件包含邊緣部分及設置在邊緣部分之間的中心部分。
可藉由上文所描述的技術中之任何技術或藉由任何其他已知的玻璃製造技術提供玻璃預形成件14。較佳地，玻璃預形成件14的形狀為矩形，該玻璃預形成件14具有大體平行的相對側及大於厚度的寬度。預形成件之玻璃較佳地對可見波長為實質透明的，該玻璃在約390 nm至約750 nm之波長範圍中具有至少約95%之透射率。對於可以其他形狀(諸如，圓柱形)形成的預形成件，可(諸如)藉由研磨將預形成件塑形成大體矩形的形狀。儘管可自具有類似於用於浮法或熔融製程之習知玻璃的應變點之應變點(例如，介於約600℃與700℃之間)的玻璃預形成件拉製玻璃帶12，但是可拉製具有高得多的應變點(諸如，大於約700℃、800℃或甚至大於約900℃的應變點)之玻璃。舉例而言，可使用本發明之設備與方法將具有約1956℃之應變點的純熔矽石拉製成玻璃帶。
通常自預形成件向下饋送組件16懸掛玻璃預形成件14，預形成件向下饋送組件16包含夾持件32，用於夾持並安全固持玻璃預形成件14。向下饋送組件16能夠經由馬達36在平行垂直方向上向上或向下(沿Z軸34)移動玻璃預形成件，該馬達36藉由螺母(未圖示)耦接至螺桿38。如本文所使用，X軸、Y軸及Z軸表示三個垂直軸。然而可替代如此項技術中已知的能夠提供對向下饋送速度之精確控制的其他適合驅動配置。向下饋送組件16亦能夠以垂直於Z軸的方向(亦即，在X-Y平 面中)移動預形成件，以使玻璃預形成件可適當地定位在拉製爐18內。舉例而言，玻璃預形成件14較佳地位於拉製爐內中心處以確保對預形成件之均勻加熱。
一旦玻璃預形成件14自向下饋送組件16懸掛，則藉由該向下饋送組件將玻璃預形成件14降低到拉製爐18之高溫區，此時將玻璃預形成件14之下部加熱至至少該玻璃預形成件14的軟化點。舉例而言，可將拉製爐加熱至至少約1075℃之溫度以使預形成件「玻璃膏球化」。玻璃膏球化(gobbing)之實踐允許玻璃在自身重量下減小自身之寬度且以比實際拉製操作溫度稍高的溫度完成玻璃膏球化之該實踐。拉製爐18可為：電阻爐，其中藉由使電流流動穿過電阻加熱元件來取得熱量；感應爐，其中藉由微波感受器中的電流來取得熱量；或能夠將爐加熱至至少玻璃預形成件之軟化點的溫度之任一其他加熱方法。舉例而言，爐可為燃燒氣體燃料以形成火焰的燃氣爐。較佳地，爐能夠將玻璃加熱至至少約900℃的溫度；更佳地至至少約1500℃；且最佳地至至少約2200℃。一旦預形成件已「玻璃膏球化」，則可降低拉製爐溫度。
在第2圖中所圖示之拉製爐18的實施例中，拉製爐為包含以界定中空內部空間46之矩形形狀排列的一對相對的側板42及一對相對的端板44之電阻式拉製爐。拉製爐18包含多個水平排列的加熱區，在第2圖中標記為區2-5，每一加熱區包含沿玻璃帶之兩個主側側向排列 的一或更多個加熱元件48。較佳地，獨立於其他加熱區之加熱元件且在一些實施例中獨立於相同加熱區內其他加熱元件來控制每一加熱區之加熱元件。每一加熱元件48較佳地塑型為條形以確保充足的載流量，且每一加熱元件48可由(例如)二矽化鉬形成。為了協助感應均勻的熱梯度並減少自玻璃預形成件與加熱元件之緊密接近產生的熱點，側板42及端板44可由適合的高溫導熱材料(諸如，碳化矽(例如，Hexoloy®)形成且定位在玻璃預形成件與加熱元件之間。側板擴散由加熱元件提供的熱量並於拉製爐18內在每一加熱區處提供更均勻的熱分佈。矩形拉製爐之端板44具有與側板42類似的構造且加熱端板44作為與區2-5隔離的加熱區(在第3圖中標記為區6))而被加熱。端區(區6)內獨立的加熱元件50提供藉由將玻璃帶之邊緣加熱至不同於玻璃帶之中心段溫度的溫度來以不同於玻璃帶之中心段之黏度的黏度拉製玻璃片邊緣的能力。端加熱元件50可具有與側加熱元件48相同的設計但以大體垂直於側加熱元件48之定向的定向來排列該等端加熱元件50，且該等端加熱元件50經定位以加熱玻璃帶之邊緣而非玻璃帶之側向(主)表面。較佳地，將玻璃預形成件之邊緣加熱至大於玻璃預形成件之內部、中心部分之溫度的溫度。端板44將端加熱元件50與玻璃帶12隔離。側板42與端板44減輕經拉製的玻璃帶由於熱變化及在整個預形成件上施加的拉伸應力而可能經歷的翹曲及其他平整度變形。
大部分玻璃形成操作需要等溫條件，但是當再拉製寬平整玻璃帶時，可較佳具有非等溫條件。玻璃預形成件上之等溫條件聯同施加至變細玻璃帶之拉力可能產生橫越預形成件之寬度的不均勻拉伸張力。在等溫條件下，預形成件之中心處的拉伸張力將大於邊緣處的拉伸張力且因此預形成件之中心處的玻璃拉製將快於邊緣處的玻璃拉製。所得的橫越預形成件之寬度的差異拉伸張力可能產生玻璃帶中的翹曲與厚度變化。舉例而言，可顯現玻璃帶之邊緣處的捲曲。特別是在預形成件之根部處將玻璃預形成件之邊緣加熱至高於預形成件之中心之溫度的溫度減輕拉伸張力效應並產生更平整的拉製玻璃帶。如本文所使用，預形成件根部係指玻璃預形成件從彈性固體轉變成黏性液體的點，大體特徵在於寬度減小。更簡單而言，根部表示玻璃預形成件結束且玻璃帶開始的區域。在玻璃預形成件中心與預形成件邊緣之間，特別是在預形成件根部處具有溫度控制的能力能夠拉製平整的且實質上無翹曲的玻璃帶。然而，玻璃帶可在最邊緣處展現輕微的厚度變化。因此，可能需要移除邊緣部分。
在一個實施例中，可橫越爐之寬度線性地(亦即，單列)排列個別側加熱元件48。較佳地，(例如)藉由控制器(未圖示)獨立地控制個別加熱元件48，使得可獨立地調整個別加熱元件之溫度。使用可獨立控制溫度的個別加熱元件藉由以下方式來為拉製製程提供更大的靈活性：促進將特定的空間溫度分佈施加於玻璃預形成 件，且特別是橫越玻璃帶之寬度施加於玻璃帶上，藉此降低由於橫越玻璃帶之寬度的不均勻溫度分佈所導致諸如玻璃帶翹曲之溫度相關缺陷。在使用多個獨立受控的加熱元件的情況下，控制器亦可控制個別加熱元件之溫度以調整施加至玻璃預形成件的溫度分佈。
如第3圖中所圖示，每一拉製爐加熱元件48及50可形成為「U」形元件，該「U」形元件以與拉製爐18之縱向一致的縱向L延伸。亦即，較佳地，每一個別加熱元件48及/或50之至少一部分在拉製方向上沿拉製爐的長度垂直延伸。可在適於監測拉製爐內溫度的位置處將熱電偶52插入到拉製爐18中。
除拉製爐18之外，如第4圖中所圖示，預熱爐22可定位於拉製爐18上方。可在約500℃下在拉製循環之間空轉拉製爐18以延長拉製爐加熱元件的壽命並減少將爐加熱至拉製溫度所需的時間。若玻璃之熱膨脹足夠低，則將玻璃預形成件浸入500℃的拉製爐中一般不成問題。然而，對於高CTE玻璃，或若玻璃為可離子交換的玻璃，則在將玻璃預形成件載入拉製爐時必須小心操作。為了防止對玻璃預形成件的熱衝擊，或對拉製爐部件的熱衝擊，在玻璃預形成件14進入拉製爐18之前可使用可選預熱爐22將玻璃預形成件預加熱至適合溫度。預熱爐22包含橫越預熱爐22之寬度排列的一或更多個加熱元件53，其中該等加熱元件可為電阻加熱元件。舉例而言，加熱元件53可為線加熱元件(諸如，線 圈式線加熱元件)。適合的加熱元件材料可包含鎢或鎳鉻合金。
設備10可包含可選熱調節爐20，該熱調節爐20可相對於拉製方向定位於拉製爐18下，該熱調節爐20之實施例圖示於第2圖與第5圖中。較佳地，熱調節爐20具有在方向L上沿調節爐垂直排列的多個加熱區，該多個加熱區包含沿調節爐之長度向下垂直排列的複數個加熱元件54。熱調節爐20與拉製爐18相比通常具有降低的承溫能力，且熱調節爐20可(例如)裝有電阻絲加熱元件54。亦即，與拉製爐加熱元件48及/或50相比，加熱元件54較佳地具有較低的載流量。熱調節爐20較佳地為矩形形狀，該熱調節爐20具有個別受控的側加熱元件與端加熱元件。應注意，熱調節爐20非退火爐，因為意欲使熱調節爐之上部加熱區的溫度高於玻璃帶之退火點。熱調節爐20用於控制玻璃帶之形狀以降低玻璃帶中的變形。另外，熱調節爐20幫助減少一些由淬火玻璃所引入到玻璃帶的內應力。熱調節爐20可直接耦接至拉製爐18，如第1圖中所圖示，或可將熱調節爐20與拉製爐18隔離或間隔開。
類似於拉製爐18，熱調節爐20較佳地包括散熱板39，該散熱板39沿熱調節爐之寬度定位於加熱元件與經拉製的玻璃帶之間。熱調節爐亦可包括散熱板41，該散熱板41定位在端加熱元件與玻璃帶之邊緣之間。散熱板19及散熱板23可由Hexoloy®或類似材料形成。
在再拉製爐下方添加熱調節爐20能夠進一步具有拉製平整的玻璃帶之能力。儘管調節爐中的頂部區處於剛好低於玻璃之軟化點但高於玻璃之退火點的溫度，但是該頂部區仍舊足夠熱以允許玻璃之黏彈性變形。在玻璃帶橫穿熱調節爐之上部區時，經拉製的玻璃帶之邊緣的冷卻快於中心區域。隨著拉製牽引機在玻璃帶之更多隆起部分處(不與上文提及的預形成件之下部黏性區域混淆)均勻施加拉伸張力，玻璃在邊緣淬火時變平整。調節爐之中心區處於大於玻璃帶之玻璃退火溫度的溫度下，且下部區處於大約為玻璃之應變點的溫度下。此情況允許降低或消除玻璃帶中的任何殘留應力，因為玻璃帶如此薄以致玻璃帶在此等區域內的時間係充足的。此情況又使玻璃能夠被捲繞而無破損且隨後被用於捲軸式製程中。
在拉製製程已經穩定後，較佳地將聚合物塗層56塗佈於拉製牽引機26上方的玻璃帶。塗層56保護玻璃帶不與下游的拉製元件接觸以維持表面之可接受的光學品質並防止對玻璃造成可降低玻璃帶強度的表面破壞。除塗佈塗層之外或替代塗佈塗層，可在拉製期間執行將鑲邊應用至玻璃帶邊緣的系統。藉由提供可輸送玻璃帶的位置，玻璃帶之經鑲邊的邊緣能夠自捲軸進行捲軸式處理。亦即，捲軸式輸送設備能夠利用機械傳送系統來夾緊鑲邊。或者，若在應用鑲邊之前移除聚合物塗層，則可線下執行邊緣鑲邊應用。因此，設備及製程能夠將全 部或部分寬度的保護塗層塗佈至玻璃帶表面，且塗層可永久地或暫時地接合至玻璃。
因此，第1圖圖示用於將保護聚合物塗層56塗佈至玻璃帶12的第一塗層塗佈器24。可自至少一個供應捲筒58供應保護聚合物塗層56並藉由塗佈器60將保護聚合物塗層56塗佈至玻璃帶12。舉例而言，塗佈器60可包含用於按壓塗層膜至玻璃帶的滾筒。較佳地，塗佈的保護聚合物塗層56塗佈於玻璃帶之兩個主表面。保護聚合物塗層56為玻璃帶12之品質區提供機械保護並防止玻璃帶與牽引機26的直接接觸。如本文所使用，術語品質區係指最終出售並用於製造的玻璃帶之部分，此部分與通常自玻璃帶移除並可用作進一步玻璃形成製程之碎玻璃的玻璃帶之邊緣部分形成直接對比。因此，品質區為玻璃帶之中心部分。
一旦拉製已開始，則以精確的饋送速率將玻璃預形成件降低至爐中，根據向下饋送馬達速度及形成在拉製爐18內的溫度分佈控制此操作。舉例而言，用於玻璃預形成件之典型的向下饋送速率約為10 mm/min至12 mm/min。如先前所闡述，一旦玻璃膏球已滴落且玻璃帶已嚙合牽引機26，則使拉製爐從起始的玻璃膏球化溫度(例如，約1075℃)降低至適合的拉製溫度。用於再拉製製程之主要參數驅動因數為：向下饋送速率、控制玻璃之黏度的爐溫度及亦稱為拉製速度的拖拉速率。拉製黏度一般在約106泊至約107泊之間的範圍內。由位於 向下饋送系統中的測力計量測適合的拉製張力，令人滿意的拉製張力可在約2磅至3磅的範圍內。自玻璃預形成件拉製片形玻璃帶的困難在於預形成件可能具有(例如)約0.70 mm的厚度與約300 mm的寬度，此厚度與寬度等同於大約1：400或更大的縱橫比。因此，為了維持拉製玻璃帶之適當的平整度，需要認真監測玻璃預形成件向下饋送速率、拉製爐溫度及由牽引機26施加的拉製速率。
在替代性實施例中，可(例如)藉由拉製玻璃帶穿過液態塗料槽來塗佈聚合性塗層。或者，可將液態塗料噴塗在玻璃表面上。可將液態塗料塗佈於玻璃之一或更多個表面。此後可藉由塗料類型要求的適合固化設備來固化液態塗料。舉例而言，固化設備可為藉由加熱固化塗層(熱固化)的烘爐，或固化設備可藉由將塗層曝露至紫外光來固化塗層(光固化)。塗層或塗佈於玻璃帶的塗層可永久地或暫時地接合至玻璃。
一旦玻璃膏球已滴落穿過熱調節爐20並位於熱調節爐20下方，則通常經由塗層塗佈器手工下拉玻璃膏球並將玻璃膏球置入拉製牽引機組件26。拉製牽引機26包含由複數個驅動輪64驅動的兩個反向旋轉輸送帶62以使此兩個反向旋轉輸送帶62之間的動作為向下的。反向旋轉輸送帶62可向內朝向玻璃帶或向外遠離玻璃帶移動。在將輸送帶集合在一起時，玻璃帶12夾捏在輸送帶之間。可藉由氣動致動器打開與閉合輸送帶，且可在輸 送帶閉合時調整由輸送帶施加的夾捏力。對於具有等於或小於約200 μm(諸如等於或小於約150 μm，等於或小於約100 μm及在有些情況下等於或小於約50 μm)之厚度(例如，平均厚度)之中心部分的薄玻璃帶，將夾捏力維持在最小量以免壓碎輸送帶之間的玻璃帶，但是該夾捏力足以允許輸送帶順利打開與閉合。牽引機單元速度為伺服控制的，並設定牽引機單元速度為足以維持玻璃帶上之輕微張力的速度。夾緊裝置(未圖示)上的測力計為控制器提供量測反饋以使得可控制施加至預形成件的拉製張力。典型的拉製速度或拖拉速率為約0.30 m/min。
輸送帶62自玻璃預形成件14向下拉製玻璃帶12。輸送帶62較佳地由耐高溫彈性材料形成。已發現，更軟、更具彈性的輸送帶效能優於堅硬的輸送帶表面。較佳地，輸送帶62延伸橫越玻璃帶之整個寬度，且輸送帶62可(例如)寬於玻璃帶。(諸如)藉由將塗層塗佈於玻璃帶可將如先前所描述的塗層定位於玻璃帶與輸送帶之間，以保護玻璃帶之主表面不與輸送帶直接接觸。
或者，牽引機26可包含可獨立地垂直定位的複數個狹輸送帶，且其中每一輸送帶可打開或閉合地行進。舉例而言，可使用六條輸送帶，其中三條輸送帶位於玻璃帶之一個側上且其他三條輸送帶位於玻璃帶之另一側上。此牽引機系統能夠僅由玻璃帶之邊緣或僅由玻璃帶之中心或此等邊緣與中心之組合拉製玻璃帶。牽引機輸送帶 之此配置允許將實質均勻拉製力施加至整個寬得多的玻璃帶(例如，具有高達500 mm之寬度的玻璃帶)。先前描述的「單個」牽引機局限於小於約150 mm的帶寬度。
在藉由牽引機26向下拉製玻璃帶12時，玻璃帶厚度減小直到玻璃帶之中心部分達到預定厚度。亦即，玻璃帶通常將包括中心部分與變厚的邊緣部分。可移除邊緣部分，其中可進一步處理中心部分。玻璃帶之厚度且特別是中心部分之厚度為(尤其)自預形成件拉製玻璃帶之速度、將預形成件饋送至拉製爐18內之速度(向下饋送速率)及拉製爐之溫度的因數。大體由預形成件之厚度決定可被拉製的玻璃帶之厚度上限。較佳地，拉製玻璃帶之最大厚度小於約1.5 mm，小於約1.0 mm，且更佳地小於約0.7 mm，但是通常大於200 μm。可拉製根據本發明之實施例拉製的玻璃帶以使玻璃帶之中心部分之厚度等於或小於約200 μm，等於或小於約150 μm，等於或小於約100 μm，或等於或小於約50 μm。亦可拉製玻璃帶之邊緣部分之厚度至小於200 μm。
可量測玻璃帶之厚度作為拉製製程之部分，且此量測之結果可用於控制(例如)預形成件之向下饋送速率及/或牽引機26之拉製速率。可藉由由第1圖中之元件符號66表示的適合的量測裝置(諸如，雷射測微計)量測玻璃帶厚度。此等裝置可容易地商購。由量測裝置66基於已輸入控制器的玻璃帶厚度之預定的設定點顯現誤差信號。將誤差信號中繼至控制器(未圖示)。控制器可為(例 如)電腦。控制器隨後可根據預定指令(諸如，電腦程式)調整向下饋送速率、邊緣滾筒轉速及/或扭矩或爐溫度，或以上之組合，以降低來自量測裝置66的誤差信號且因此修正玻璃帶厚度。
在一些實施例中，可使用可選第二塗層塗佈器28。如第1圖中所圖示，可包括用於將保護膜68塗佈至玻璃帶12的第二塗層塗佈器組件28。自至少一個供應捲筒70供應保護膜並藉由塗佈器捲筒72將保護膜塗佈至玻璃帶12。較佳地，塗佈的保護膜68塗佈於玻璃帶之兩個主表面。
最後步驟為捲繞經塗佈的玻璃帶。自拉製操作回收拉製玻璃帶之方式部分地取決於玻璃帶之厚度，且更特定而言取決於變厚的邊緣部分。舉例而言，若玻璃帶變厚的邊緣部分具有等於或小於約數百微米之厚度，則可使用裝有馬達的捲軸機將玻璃帶捲繞在圖示於第1圖之大捲軸31上。捲軸機具有允許以最小張力將玻璃安全地纏繞在捲軸上的張力控制。可長期儲存捲軸，且在玻璃帶上感應來自繞捲軸直徑彎曲玻璃的表面張力，因此在玻璃上具有降低的捲繞張力將減少破壞。大捲軸31隨後在後續捲軸式製程中可用作源捲軸，在該後續捲軸式製程中，自源捲軸移動玻璃帶至後續捲取捲軸且在玻璃帶從源捲軸行進到捲取捲軸時對該玻璃帶進行中間處理。中間處理可包括(例如)玻璃帶邊緣之修整(例如，移除)、一或更多個薄膜層之沉積，或可用於為玻璃帶附加在提 供最終產品之促進中的價值的任何其他製程。對於捲軸式處理，可將玻璃帶之若干捲軸拼接在一起以提供玻璃帶之較長長度。
或者，若需要，可在以後自玻璃帶切割預定尺寸之個別面板。必須在拉製製程期間將具有使玻璃帶在嘗試捲繞玻璃帶期間斷裂的厚度(例如，厚度大於約一毫米)之玻璃帶切割成預定尺寸或多個預定尺寸之個別面板。可藉由此項技術中任何習知的方法完成將玻璃帶切割成個別面板的操作，該等習知方法包括對玻璃帶之刻劃及切斷或雷射切割。
實例
如上所描述，需要對溫度分佈之細緻管理以克服在將玻璃預形成件拉製成玻璃帶時玻璃預形成件經歷的差異拉製張力。為此，將拉製爐及熱調節爐分割成多個區，其中可個別地控制區內溫度。參照(例如)第2圖及第3圖，可形成用於自玻璃片預形成件拉製玻璃帶的示例性溫度分佈，以根據表1加熱用於拉製爐及熱調節爐的區。
根據本發明實例之玻璃預形成件可具有在約280 mm至約325 mm之範圍內的寬度。玻璃片之長度符合意欲拉製的玻璃量以及拉製設備的實體能力。玻璃預形成件具有在約600℃至約1956℃(例如，約600℃至約1000℃，約600℃至約900℃或約600℃至約800℃)之範圍內的應變點。在其他實施例中，玻璃預形成件具有在約700℃至約1956℃，約800℃至約1956℃，約900℃至約1956℃或約1000℃至約1956℃之範圍內的應變點。預形成件之厚度可在(例如)約0.70 mm至約1.5 mm之範圍內。
較佳地，藉由向下饋送組件16以在自約10 mm/min至約12 mm/min之範圍內的饋送速率向下驅動玻璃預形成件。由牽引機組件26施加的拉製速度在約0.2公尺/分鐘至約0.4公尺/分鐘之範圍內。舉例而言，由牽引機26施加的拉製速度可為約0.3公尺/分鐘，從而得到玻璃帶之中心線處約2.8磅的拉製張力。
對於熟習此項技術者顯而易見，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下可對本發明進行各種其他修改及變 化。因此，本發明意欲涵蓋落入隨附申請專利範疇及其等效物之範疇內的本發明之修改及變化。
10‧‧‧設備
12‧‧‧玻璃帶
14‧‧‧玻璃預形成件
16‧‧‧向下饋送組件
18‧‧‧拉製爐
20‧‧‧熱調節爐
19‧‧‧散熱板
23‧‧‧散熱板
22‧‧‧預熱爐
24‧‧‧第一塗層塗佈器
26‧‧‧牽引機
28‧‧‧第二塗層塗佈器
30‧‧‧捲取捲軸裝置
31‧‧‧大捲軸
34‧‧‧Z軸
L‧‧‧縱向
32‧‧‧夾持件
36‧‧‧馬達
38‧‧‧螺桿
39‧‧‧散熱板
42‧‧‧側板
41‧‧‧散熱板
44‧‧‧端板
46‧‧‧內部空間
48‧‧‧加熱元件
52‧‧‧熱電偶
50‧‧‧加熱元件
53‧‧‧加熱元件
54‧‧‧加熱元件
56‧‧‧塗層
58‧‧‧供應捲筒
60‧‧‧塗佈器
62‧‧‧反向旋轉輸送帶
64‧‧‧驅動輪
66‧‧‧量測裝置
68‧‧‧保護膜
70‧‧‧供應捲筒
X‧‧‧軸
72‧‧‧塗佈器捲筒
Z‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
第1圖為用於將玻璃片再拉製成更薄的玻璃片之設備的側剖面視圖；第2圖為用於第1圖之設備的拉製爐之側向剖面視圖，該拉製爐包括可選預加熱爐與熱調節爐；第3圖為第2圖之拉製爐的俯視剖面視圖，該圖圖示包含獨立受控的加熱區域之水平排列的加熱元件；第4圖為用於第2圖之拉製爐之個別加熱元件的透視圖；第5圖為第2圖之熱調節爐的俯視剖面視圖，該熱調節爐包含垂直排列的加熱元件，該等加熱元件包含獨立受控的加熱區域。
10‧‧‧設備
12‧‧‧玻璃帶
14‧‧‧玻璃預形成件
16‧‧‧向下饋送組件
18‧‧‧拉製爐
20‧‧‧熱調節爐
22‧‧‧預熱爐
24‧‧‧第一塗層塗佈器
26‧‧‧牽引機
28‧‧‧第二塗層塗佈器
30‧‧‧捲取捲軸裝置
31‧‧‧大捲軸
32‧‧‧夾持件
36‧‧‧馬達
38‧‧‧螺桿
56‧‧‧塗層
58‧‧‧供應捲筒
60‧‧‧塗佈器
62‧‧‧反向旋轉輸送帶
64‧‧‧驅動輪
66‧‧‧量測裝置
68‧‧‧保護膜
70‧‧‧供應捲筒
72‧‧‧塗佈器捲筒
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸

Claims (10)

  1. 一種用於製造一玻璃帶的方法，該方法包含以下步驟：在一拉製爐中加熱一玻璃預形成件以形成一玻璃帶，該玻璃預形成件包含一中心部分、一對相對邊緣部分及大於200μm的一厚度，該加熱步驟包含以下步驟：加熱該玻璃預形成件，以使在該玻璃帶之一黏彈性區域內該玻璃帶之該等邊緣部分之一溫度大於該玻璃帶之該中心部分的一溫度；拉製該玻璃帶，以使該玻璃帶之一中心部分具有等於或小於200μm之一厚度；以大於該玻璃帶之一退火溫度但小於該玻璃帶之一軟化點的一溫度來熱處理在一熱調節爐中的該拉製玻璃帶；將一第一塗層塗佈至該玻璃帶；以及將該玻璃帶捲繞在一捲取捲軸上，其中該被捲繞的玻璃帶之一彎曲半徑係小於約10cm。
  2. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在該拉製爐之該加熱步驟之前，在一預熱爐中加熱該玻璃預形成件。
  3. 如請求項1所述之方法，其中加熱該玻璃預形成件之步驟包含以下步驟：將邊緣加熱元件定位為垂直於側加熱 元件。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該拉製步驟包含以下步驟：使該玻璃帶與一牽引機組件接觸，該牽引機組件在兩個反向旋轉的輸送帶之間向下拉製該玻璃帶。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該玻璃預形成件具有大於約600℃之一應變點。
  6. 如請求項4所述之方法，其中在該牽引機組件接觸該玻璃帶之前將第一塗層塗佈於該玻璃帶，以使該第一塗層位於該玻璃帶與該等反向旋轉的輸送帶之間。
  7. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含將該玻璃帶捲繞在一捲軸上之步驟。
  8. 一種用於拉製玻璃帶的設備，該設備包含：一拉製爐，該拉製爐經配置以加熱一固態玻璃預形成件，該拉製爐包含一第一複數個加熱元件與一第二複數個加熱元件，其中該第一複數個加熱元件沿該拉製爐之一寬度的一方向水平排列及該第二複數個加熱元件在垂直於該拉製爐之該寬度的一方向上水平排列；一熱調節爐，該熱調節爐包含沿該熱調節爐之一長度垂直排列的一第三複數個加熱元件； 相對的反向旋轉輸送帶，該等反向旋轉的輸送帶可旋轉地安裝在該拉製爐下方並經配置以分別朝向該玻璃帶延伸並縮回遠離該玻璃帶，其中該延伸步驟將該等輸送帶與該玻璃帶嚙合以將一向下的力施加至該玻璃帶；以及一第一塗層塗佈器，該第一塗層塗佈器用於在該玻璃帶與該等反向旋轉的輸送帶之間塗佈一薄膜材料。
  9. 如請求項8所述之設備，其中獨立地控制該第一複數個加熱元件之該等加熱元件。
  10. 如請求項8所述之設備，該設備進一步包含位於該拉製爐之上游的一預熱爐。
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