TWI651278B - 用於形成定型玻璃物品的模具組合件 - Google Patents

用於形成定型玻璃物品的模具組合件 Download PDF

Info

Publication number
TWI651278B
TWI651278B TW104115905A TW104115905A TWI651278B TW I651278 B TWI651278 B TW I651278B TW 104115905 A TW104115905 A TW 104115905A TW 104115905 A TW104115905 A TW 104115905A TW I651278 B TWI651278 B TW I651278B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
mold
mold cavity
inflatable
cavity
temperature
Prior art date
Application number
TW104115905A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201604149A (zh
Inventor
阿富札爾布希拉
蓋洛凱斯雷蒙
潘尼德斯依理亞斯
Original Assignee
美商康寧公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商康寧公司 filed Critical 美商康寧公司
Publication of TW201604149A publication Critical patent/TW201604149A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI651278B publication Critical patent/TWI651278B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/0235—Re-forming glass sheets by bending involving applying local or additional heating, cooling or insulating means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/122—Heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
    • C03B11/125—Cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/03—Re-forming glass sheets by bending by press-bending between shaping moulds
    • C03B23/0307—Press-bending involving applying local or additional heating, cooling or insulating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

本文揭示一種用於形成定型玻璃物品的模具組合件。根據一個實施例，模具組合件可包括包含模具腔體之模具主體、支撐基底及在該模具主體與該支撐基底之間延伸的充氣主體。當模具組合件藉由頂置式加熱源加熱至大於或等於約650℃之平均溫度時，該模具腔體之中心處的溫度可小於該模具腔體之周邊處的溫度。該模具腔體之該中心處的該溫度與該模具腔體之該周邊處的該溫度之間的差值可為至少約12℃。

Description

用於形成定型玻璃物品的模具組合件 相關申請案之交互參照
本申請案根據專利法主張2014年5月19日申請的美國臨時申請案序列號第62/000181號之優先權權益，該臨時申請案之內容為本文之基礎且係以全文引用方式併入本文中。
本說明書總體上係關於玻璃物品之製造，且更具體而言，係關於藉由二維(two-dimensional；2D)玻璃片之熱重組進行的三維(three-dimensional；3D)玻璃物品之製造。
對用於諸如膝上型電腦、平板及智慧型電話的可攜式電子裝置之3D玻璃蓋件存在很大需求。尤其合乎需要的3D玻璃蓋件具有2D表面及3D表面之組合，該2D表面用於與電子裝置之顯示器交互，且該3D表面用於包繞顯示器之邊緣。3D表面可為不可展表面，亦即，無法在無畸變之情況下展開或鋪展於平面上且可包括彎曲、轉角及曲面之任何組合的表面。彎曲可為緊密而陡峭的。曲面可為不規則的。此種3D玻璃蓋件複雜且難以使用諸如研磨與銑削的機械加工製程來精確地製得。
因此，對用於形成三維定型玻璃物品之替代方法及設備存在需要。
本文所述的實施例係關於用於形成定型玻璃物品的模具組合件。根據一個實施例，模具組合件可包含模具主體、支撐基底及充氣主體。模具主體可包含界定模具主體之下側的基底部分及自基底部分之頂部突出的成形部分。成形部分可包含模具腔體，該模具腔體具有對應於定型玻璃物品之形狀的三維輪廓。支撐基底可定位於模具主體下方。充氣主體可在模具主體與支撐基底之間延伸且可包含充氣壁，該充氣壁環繞藉由充氣主體、模具主體及支撐基底限界的充氣空間。當模具組合件藉由頂置式加熱源加熱至大於或等於約650℃的平均溫度時，模具腔體之中心處的溫度可小於模具腔體之周邊處的溫度。模具腔體之中心處的溫度與模具腔體之周邊處的溫度之間的差值可為至少約12℃。
在另一實施例中，模具組合件可包含模具主體、支撐基底及充氣主體。模具主體可包含界定模具主體之下側的基底部分及自基底部分之頂部突出的成形部分。成形部分可包含模具腔體，該模具腔體具有對應於定型玻璃物品之形狀的三維輪廓。支撐基底可定位於模具主體下方。充氣主體可在模具主體與支撐基底之間延伸且可包含充氣壁，該充氣壁環繞藉由充氣主體、模具主體及支 撐基底限界的充氣空間。模具主體之至少一部分可包含在約700℃下具有至少約0.9之發射率的熱塗層。
在另一實施例中，模具組合件可包含模具主體、支撐基底及充氣主體。模具主體可包含界定模具主體之下側的基底部分及自基底部分之頂部突出的成形部分。成形部分可包含模具腔體，該模具腔體具有對應於定型玻璃物品之形狀的三維輪廓。支撐基底可定位於模具主體下方。充氣主體可在模具主體與支撐基底之間延伸且可包含充氣壁，該充氣壁環繞藉由充氣主體、模具主體及支撐基底限界的充氣空間。充氣壁之外周邊可包含通道，其中充氣壁的於通道中之厚度小於充氣壁的於通道外側之厚度。通道可限制自模具腔體之邊緣穿過充氣主體至支撐基底的熱傳導。模具主體之下側可包含相鄰於模具腔體之凸起周邊的環形通道。環形通道可限制自模具主體的相鄰於模具腔體之邊緣處至模具腔體之中心區域的熱傳導。模具主體之成形部分可包含相鄰於模具腔體之轉角的凹口。凹口可有助於模具腔體之轉角中增加的溫度。模具主體之成形部分可包含相鄰於模具腔體之轉角的對角刻面。對角刻面可有助於模具腔體之轉角中增加的溫度。
本文所述的實施例之其他特徵及優勢將在以下詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下詳述描述各種實施例，且意欲提供用於理解所請求標的之性質及特徵的概述或框架。隨附圖式係納入來提供對各種實施例的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示本文所述的各種實施例，且與說明書一起用於解釋所請求標的之原理及操作。
100‧‧‧模具組合件
110‧‧‧邊緣/模具主體
111‧‧‧側面
112‧‧‧模具腔體
113‧‧‧成形表面
114‧‧‧邊緣/成形部分
116‧‧‧下側
117‧‧‧環形通道
118‧‧‧均勻水平表面/頂側
121‧‧‧頂部
122‧‧‧基底部分
123‧‧‧側面
125‧‧‧中心/中心部分/凸起中心
127‧‧‧模具腔體邊緣/周邊/凸起周邊
130‧‧‧外充氣壁/充氣壁/充氣主體
132‧‧‧充氣壁
133‧‧‧通道
134‧‧‧充氣空間
135‧‧‧頂側
136‧‧‧外側邊緣
137‧‧‧下側
138‧‧‧內側邊緣
150‧‧‧支撐基底
151‧‧‧外邊緣
152‧‧‧頂側
154‧‧‧下側
156‧‧‧支撐支腳
170‧‧‧冷卻設備
180‧‧‧加熱器
181‧‧‧外邊緣
182‧‧‧轉角
183‧‧‧對角刻面
184‧‧‧凹口
190‧‧‧熱塗層/高發射率熱塗層
192‧‧‧熱塗層/高發射率熱塗層
802‧‧‧線
804‧‧‧線
806‧‧‧線
808‧‧‧線
810‧‧‧線
812‧‧‧線
902‧‧‧線
904‧‧‧線
906‧‧‧線
908‧‧‧線
910‧‧‧線
912‧‧‧線
第1A圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的模具組合件之3D橫截面視圖；第1B圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的模具組合件之3D分解視圖；第1C圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的模具組合件之2D橫截面側視圖；在第1A至1C圖上應注意：基本模具設計係描繪為具有向內圍繞模具之上表面的階梯，從而使得邊緣114比邊緣110更近於模具腔體邊緣127。咸信真實基底組態不包括具有階梯，以使得邊緣114在與外充氣壁130相同的位置處與邊緣110重合。因而，模具將不具有如所描繪的「頂帽」外觀，而是在模具腔體外側具有均勻水平表面118。
第2A圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的具有塗層的模具主體之3D視圖；第2B圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的包含塗層的模具組合件之2D橫截面側視圖； 第3圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的模具主體之頂側的3D視圖，該模具主體包含在該模具主體中之頂側對角切割部；第4圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的模具主體之頂側的3D視圖，該模具主體包含該模具主體中之頂側凹口切割部；第5A圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的模具主體之下側的3D視圖，該模具主體包含該模具主體中之下側切割部；第5B圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的模具組合件之2D橫截面側視圖，該模具組合件包含該模具主體中之下側切割部；第6A圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的具有充氣切割部的模具組合件之3D視圖；第6B圖示意性地描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的具有充氣切割部的模具組合件之2D橫截面側視圖；第7圖用圖表描繪在用於具有各種特徵的各種模具組合件之加熱期間模具腔體之中心與周邊之間的模型化溫差；第8圖用圖表描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的針對模具腔體之中心處及模具腔體之周邊處的溫度之模型化與實驗結果；以及 第9圖用圖表描繪根據本文展示及描述的一或多個實施例的針對模具腔體之中心與模具腔體之周邊處之間的溫差之模型化與實驗結果。
現將詳細參考模具組合件之實施例，在隨附圖式中例示該等實施例之實例。在任何可能的情況下，整個圖式中將使用相同元件符號來指代相同或相似部件。第1圖示意性地描繪模具組合件之一個實施例。模具組合件總體上包括模具主體、支撐基底及充氣主體。模具主體包括模具腔體，其中當模具組合件經加熱至足以定型玻璃物品之溫度時，模具腔體之中心處的溫度小於模具腔體之周邊處的溫度。本文中將具體參考隨附圖式來描述用於形成3D玻璃物品的模具組合件之各種實施例。
總體而言，模具組合件可用於定型玻璃物品。例如，諸如玻璃片的2D玻璃物品可藉由使玻璃與模具組合件之模具腔體接觸而定型為3D玻璃物品。定型玻璃物品可需要諸如大於約600℃的相對高的溫度，該等相對高的溫度可對玻璃物品之表面造成美學缺陷。另外，暴露於較高溫度的模具組合件可由於重複暴露於相對高的溫度而更快速地變形。因而，相對低的成形溫度可合乎需要地避免定型玻璃物品中之美學缺陷，且防止模具組合件之劣化。然而，成形溫度必須足夠高以便充分地將3D形狀賦予模製腔體中之玻璃物品。
詳言之，當定型玻璃物品時，可為有利的是：將模具腔體之一些區域加熱至比模具腔體之其他區域高的溫度。例如，較高溫度可存在於其中發生2D玻璃物品之顯著變形以達成所要3D形狀之區域，該等區域諸如經設計來形成用於行動裝置之玻璃蓋件的模具腔體之周邊處。較低溫度可存在於模具腔體的不經受同樣多幾何成形之區域，該等區域諸如模具腔體之中心附近。此藉由在彼等區域中避免暴露於較高成形溫度而產生在模具腔體之中心附近處模製的具有較少美學缺陷之玻璃。因而，當較高溫度僅存在於模具腔體的將顯著變形賦予2D玻璃物品以達成所要3D之區域中，且降低的溫度存在於模具腔體的不顯著地使2D玻璃物品變形之區域中時，即可改良整體玻璃品質。
如本文所揭示的，模具可經設計以在暴露於高溫環境時，在模具腔體之某些區域處達成相較於模具腔體之其他區域而言更高的溫度。在一個實施例中，2D玻璃片可定型為3D玻璃物品，該等3D玻璃物品可用作用於可攜式電子裝置之玻璃蓋件。在此等玻璃物品中，顯著3D成形可發生在模具腔體之周邊處或附近，諸如在模具腔體之邊緣及轉角處。因而，模具腔體可在模具腔體之周邊處或附近且尤其在模具腔體之轉角處或附近處具有較高溫度，同時模具腔體之中心相較於周邊而言可為相對冷卻的。在利用此組態之情況下，藉由模具腔體之中心附近的低溫暴露，可減少諸如用於可攜式電子裝置之玻璃蓋件的 3D玻璃物品的中心附近處的美學缺陷，同時將模具腔體之周邊處的高溫區域充分加熱，以將所要3D形狀賦予玻璃物品之邊緣及轉角。如本文所述，模具組合件可經製造以展現模具腔體之中心與周邊之間的增加的溫差，進而減少成品3D定型玻璃物品中之缺陷且改良玻璃物品之整體品質。
詳言之，模具組合件之幾何組態可藉由局部地增加或降低模具組合件之特定區域中的熱傳導來影響模具組合件之溫度分佈。另外，塗覆於模具組合件之特定區域的塗層可增強模具組合件之此等區域中的熱輻射發射及吸收，進而輔助溫度控制。可有系統地利用對模具組合件之熱輸送性質的此等改質來改變模具組合件之溫度分佈，且進而減少所得玻璃物品中之缺陷數量。
現參考第1A及1B圖，示意性地描繪根據本文所述的一或多個實施例的模具組合件100。模具組合件可總體上包括包含模具腔體112之模具主體110、充氣主體130、支撐基底150及冷卻設備170。第1A及1B圖描繪用於定型玻璃之「基本狀況(base case)」模具組合件100。如將在本文所述，諸如基本狀況模具組合件100之部分上的塗層及/或基本狀況模具組合件100之幾何特徵的改質方法可併入模具組合件100中，以增加模具腔體112之中心125與模具腔體112之周邊127之間的溫差，且進而改良所得玻璃物品之品質。
在本文所述的實施例中，模具主體110總體上包含基底部分122及成形部分114。基底部分122界定模具主體110之下側116。成形部分114自基底部分122之頂部突出，且形成模具主體110之頂側118。模具腔體112係在模具主體110之頂側118中形成且包括成形表面113。
在本文所述的實施例中，模具腔體112可成形為模具主體110之頂側118中的凹陷部，且大體具有對應於所得定型玻璃物品(未圖示)之形狀的三維輪廓。模具腔體112包括周邊127，該周邊界定模具主體110之頂側118與模具腔體112之成形表面113之間的邊界。模具主體110可進一步包括埠(未圖示)，可經由該等埠將真空施加於模具腔體112來抵靠模具腔體112之成形表面113拉製正受定型的玻璃，進而輔助模製製程。該等埠可穿過成形表面113通向模具腔體112，且與諸如真空泵或類似物之真空裝置(未圖示)流體連通，從而將真空施加於模具主體110之模具腔體112。
在本文所述的實施例中，模具組合件100亦包括定位於模具主體110下方之充氣主體130。充氣主體130包括充氣壁132。充氣壁132環繞充氣空間134以使得充氣空間134至少部分地由充氣壁132限界。充氣壁132具有壁厚度，該壁厚度係自充氣壁132之外側邊緣136至充氣壁132的相鄰充氣空間134之內側邊緣138量 測。充氣壁132亦具有壁高度，該壁高度係自充氣壁132之頂側135至充氣壁132之下側137量測。
模具組合件100進一步包括支撐基底150。支撐基底150具有頂側152及下側154。支撐基底150係大體定位於充氣主體130及模具主體110下方。在實施例中，支撐基底150可安裝在支撐支腳156上。支撐基底150可充當模具組合件100之其他部分的支撐件。例如，支撐基底150之頂側152可為實質上平坦的，以便與充氣壁132之下側137對準。
如第1A及1B圖所示，充氣主體130係定位於模具主體110與支撐基底150之間，以使得充氣主體係與支撐基底150及模具主體110直接接觸。例如，模具主體110之下側116可與充氣壁132之頂側135直接接觸，且充氣壁132之下側137可與支撐基底150之頂側152直接接觸。在此組態中，充氣空間134係藉由充氣主體130、模具主體110及支撐基底150限界。在一個實施例中，充氣主體130係在模具主體110之基底部分122的外邊緣181處或附近與模具主體110之基底部分122直接接觸，且充氣空間134係在模具腔體112下方。充氣主體130之下側137可與支撐基底150之外邊緣151接觸。
在第1A及1B圖描繪的實施例中，模具主體110、充氣主體130及支撐基底150為三個相互緊固的分立部分。例如，模具主體110、充氣主體130及支撐基底150可螺栓接合在一起，或模具主體110、充氣主體130 及支撐基底150中之一或多者可在其頂部表面上具有諸如銷之特徵，該等特徵接合模具組合件100之該等部分中另一者之底部表面中的諸如孔之特徵。然而，在另一實施例(未圖示)中，模具主體110、充氣主體130及支撐基底150或模具主體組件中之任何兩者可成形為單一主體。
模具主體110、充氣主體130及支撐基底150可由適用於耐受與玻璃成形製程相關聯的高溫及熱循環而不降解之材料形成，該等材料諸如耐火金屬、耐火陶瓷或類似物。例如，模具主體110可由能夠耐受高溫的任何金屬或其他材料形成，該等材料諸如耐火金屬、耐火陶瓷或類似物。在實施例中，模具主體110可由具有高硬度之高溫合金形成，該高溫合金諸如但不限於鎳基合金，諸如Inconel®718或其他類似高溫合金。一些模具主體110可包含基底金屬，諸如例如Ni或Cr。充氣主體130及支撐基底150可包含諸如例如316不銹鋼之金屬。然而，涵蓋的是：多種材料可用作模具主體110、充氣主體130及/或支撐基底150。
藉由與成形表面113接觸而定型的玻璃一般可為適合用於3D成形之任何玻璃。本文亦涵蓋：陶瓷材料及/或玻璃-陶瓷材料可利用本文所述的模具組合件來定型。在一些實施例中，玻璃可為離子可交換鋁矽酸鹽玻璃。此種離子可交換鋁矽酸鹽玻璃之實例包括但不限於Gorilla玻璃®及Gorilla玻璃II®(可商購自康寧公 司)。此種玻璃尤其在3D模製之後可良好適合於許多用途，諸如，例如作為用於手持式消費者電子裝置之蓋玻璃。
為達成玻璃物品之所需3D形狀，模具組合件100可置於高溫環境中，且玻璃物品可與成形表面113接觸以定型玻璃物品。例如，模具組合件100可含於諸如烘箱之熱包殼內，該熱外殼能夠在高溫下產生受控環境。玻璃可在玻璃定型製程期間暴露於大於約400℃之溫度，諸如在約600℃與約1100℃之間的溫度。
在一個實施例中，一或多個加熱器180(第1C圖中所示)可安置於模具組合件100上方、處於頂置位置上。加熱器180可為輻射加熱器，該輻射加熱器藉由輻射能加熱模具組合件100且尤其加熱模具腔體112。適合加熱器之實例可包括微波加熱器、無線電波加熱器、可見光加熱器、紅外光加熱器及/或電加熱器。例如，在一個實施例中，加熱器180為紅外輻射加熱器。或者，加熱器180可為諸如電阻加熱器之電加熱器。在其他實施例中，加熱器180可包含可發射或吸收熱輻射之輻射發射體主體。
模具組合件100可進一步包含冷卻設備170。在一個實施例中，冷卻設備170可在充氣空間134中定位於模具主體110下方。例如，冷卻設備170可定位於充氣空間134中，接近模具主體110之下側116、鄰近成形表面113之中心部分。冷卻設備170可包括熱交換器，且在一些實施例中，可定型為板件。冷卻設備170可鄰近模具主體110但不與該模具主體實體接觸。此自模具 主體110至冷卻設備170之熱轉移主要藉由輻射來發生。更具體而言，為使輻射熱轉移發生，冷卻設備170與模具主體110之間應存在輻射之路徑。使冷卻設備170與模具主體110分離允許模具主體110之設計獨立於冷卻設備170之設計，或反之亦然。此可減少模具組合件100之製造成本。
總體而言，當加熱器180定位於模具主體110上方且冷卻設備170定位於模具主體110下方時，輻射熱藉由輻射吸收自加熱器180流入模具主體110中，且輻射熱自模具主體110之下側116流至冷卻設備170。此外，來自模具主體110之熱量傳導穿過模具主體110並穿過充氣主體130至支撐基底150。因而，在將玻璃預成形體加熱至適合狀態以供成形之同時，輻射加熱器之溫度可大於模具組合件100之溫度，模具組合件100之溫度可由於熱穿過模具組合件100之轉移而大於充氣空間134中處於冷卻設備170附近的溫度。熱量自模具組合件100且尤其來自模具主體110的處於模具腔體112之周邊127附近之損失可使模具有效地定型玻璃而無缺陷之能力降級。詳言之，當模具腔體112中負責用於3D成形製程中之最大變形的彼等區域太冷時，模具有效地模製玻璃之能力可受折衷。因此，在本文所述的實施例中，模具組合件可併入有一或多個特徵，諸如幾何特徵、熱塗層或類似物，以便更改熱量自模具及穿過模具之傳導及輻射，以使 得模具腔體112之中心部分125與模具腔體112之周邊127之間的溫差得以保持並增加。
現參考第2A及2B圖，在一個實施例中，模具主體110之至少一部分可包含一或多個熱塗層190、192，該或該等熱塗層增強自加熱器180至模具主體之經塗佈區域中並進入冷卻設備170中之輻射熱輸送。熱塗層190、192可為「高發射率」塗層，該等塗層具有比模具主體110之未塗佈表面高的發射率。如本文所使用的發射率係指在相同溫度及波長下且在相同檢視條件下自材料之表面輻射的能量與自理論黑體輻射的能量之比率。因此，發射率亦可隨溫度而變化。除非另外指定，否則本文所揭示的發射率值係指經塗佈模具主體於約700℃下之發射率。發射率為無因次單位，其理論上可在材料中在0至1之範圍變化，其中為1之發射率表示理論黑體。發射率亦取決於材料之表面光度。因而，如本文所使用，增加的發射率對應於相對於未塗佈或未處理表面(諸如模具主體110之未塗佈或未處理表面)之發射率的增加，該增加係相對於模具主體110之經處理或經塗佈表面之發射率而言。此外，如本文所使用，高發射率係指增加的發射熱輻射及輻射能之增加的熱吸收。雖然理論發射率如本文所述對應於與黑體發射之比較，但高發射率熱塗層190、192增強入射於熱塗層上的熱輻射之熱發射及熱吸收。
在一個實施例中，可藉由用高發射率熱塗層190、192塗佈模具組合件100之表面來達成模具組合件 100之一部分上的高發射率。此等高發射率熱塗層可增加表面(諸如模具主體110之表面)之發射率，進而增加模具組合件100的經塗佈區域中之溫度。高發射率熱塗層190、192之實例包括而不限於Aremco CP3015-BL(可商購自Aremco Products,Inc.,Valley Cottage,NY)。在一個實施例中，熱塗層190、192可包含高發射率塗料。例如，高發射率塗料可將模具主體110之經塗佈部分的發射率增加至在約700℃下大於或等於約0.9，在約700℃下大於或等於約0.95，或在約700℃下甚至大於或等於約0.97。未塗佈模具主體110可具有在約700℃下為0.7至約0.85之發射率。
在一個實施例中，熱塗層192可定位成相鄰於模具腔體112之周邊127。第2A及2B圖大體以剖面線展示模具主體110的可經塗佈的一或多個部分。在一個實施例中，熱塗層190可塗覆於模具主體110之成形部分114的頂側118。在另一實施例，模具主體110之成形部分114的側面111中之一或多者可包含熱塗層190。在另一實施例，模具主體110之基底部分122的頂部121可包含熱塗層190。在另一實施例，模具主體110之基底部分122的側面123中之一或多者可包含熱塗層190。在另一實施例中，充氣壁132之外側邊緣136的至少一部分可包含熱塗層190。熱塗層190可增強自周圍環境進入模具主體110中模具腔體112之周邊127附近的輻射熱輸送。增強的輻射吸收使模具主體110之成形部分114的處於模 具腔體112之周邊127附近的溫度相對於模具腔體112之中心125處之溫度增加。模具腔體112之周邊127處藉由熱塗層190所引起的增加的溫度允許足夠的3D成形，同時模具腔體112之中心125處的較低溫度防止對彼區域中之玻璃物品造成美學缺陷。
在另一實施例中，模具主體110之下側116的處於模具腔體112之下的至少一部分可包含增強經塗佈區域之發射率的熱塗層192。熱塗層192可增強自模具主體110之下側116至定位於充氣空間134中相鄰於模具主體110之下側116的冷卻設備170的輻射熱輸送。由於加熱器180及冷卻設備170之佈置，充氣空間134比模具主體110冷，且因此模具主體110之下側116將熱量輻射至充氣空間134中。熱塗層192可增強熱輻射自模具主體110之下側116於模具腔體112之下的發射，進而輔助使模具腔體112之中心125保持冷卻。模具腔體112之中心125處藉由熱塗層192所引起的降低的溫度防止對經塗佈區域之頂部上的玻璃物品造成美學缺陷，同時模具腔體112之周邊127處的增加的溫度允許足夠的3D成形。
現參考第3及4圖，在一個實施例中，模具腔體112之成形部分114可具有幾何組態，該幾何組態有助於模具腔體112之轉角182處的較高溫度。如第3圖所示，在一個實施例中，模具主體110之成形部分114可包含相鄰於模具腔體112之轉角182的對角刻面183。對角刻面183有助於模具腔體112之轉角182附近的增加的 溫度。在不受理論束縛的情況下，咸信將模具主體110之暴露邊緣184移動至鄰近於模具腔體112之轉角182可局部地增加在此區域中藉由模具腔體112獲得的熱量，該增加係藉由以下方式達成：減少待加熱的質量且將模具主體110暴露於熱輻射之區域184移動成更接近於模具腔體，從而有效地引起熱量更加快速地堆積於模具腔體112之轉角182中。
現參考第4圖，在另一實施例中，模具主體110之成形部分114可包含相鄰於模具腔體112之轉角182的凹口184。凹口184可有助於模具腔體112之轉角附近的增加的溫度，此類似於對角刻面183。本文中統稱為成形部分切口之對角刻面183及凹口184可用來增加模具腔體112之轉角182處的溫度，在該等轉角處發生複雜3D定型且較高溫度可為用於有效定型所必需的。模具腔體112之轉角182處藉由成形部分切口所引起的增加的溫度允許模具腔體112之轉角182處的足夠3D成形。
成形部分114之轉角在與模具組合件100之其他部分比較時可為相對熱的。在不受理論束縛的情況下，咸信成形部分114切口可增加模具腔體112之轉角處的溫度，該增加係藉由以下方式達成：使模具主體110之成形部分114的熱轉角更接近於模具腔體112之轉角182，在該等轉角處，玻璃可得以三維定型。
現參考第5A及5B圖，在另一實施例中，模具主體110之下側116可包含環形通道117，該環形通道相 鄰於模具腔體112之凸起周邊127或在該凸起周邊127外側。如本文所使用，模具腔體112之凸起周邊127為模具主體110之下側116上的近似區域，該區域定位於模具主體110之頂側118上的模具腔體112之周邊127下方。環形通道117可減小模具主體110的處於模具腔體112之周邊127附近的厚度。減小的厚度可限制自模具主體110的相鄰於模具腔體112之周邊127的區域至模具主體110的處於模具腔體之中心112附近的區域之熱傳導。受限熱傳導可在模具腔體112之周邊127處或附近產生高溫，以及在模具腔體112之中心125附近的降低的溫度。模具腔體112之周邊127處的增加的溫度允許允許足夠的3D成形，同時模具腔體112之中心125處的較冷溫度防止對彼區域中之玻璃物品造成美學缺陷。
模具主體110之總厚度可大於或等於約8mm且小於或等於約15mm，或約10mm且小於或等於約12mm。環形通道之深度可大於或等於約2mm至小於或等於約8mm，或甚至大於或等於約4mm至小於或等於約6mm。
在一個實施例中，環形通道117可包含階梯狀型式，如第5A及5B圖所示。在利用此種組態之情況下，環形通道之深度可在模具腔體112之凸起中心125附近比在模具主體110之成形部分114的側面111附近更大。階梯狀組態可為有利的，因為該組態延伸模具主體之較薄橫截面，進而減小模具主體110之成形部分114的側 面111與充氣壁130之間的傳導性。此將減少自模具腔體之邊緣127遠離朝向充氣壁130傳導之熱量。
現參考第6A及6B圖，在另一實施例中，充氣壁132的界定充氣壁132之外周邊之外側邊緣136可包含通道133，以使得充氣壁132的於通道133中之厚度小於充氣壁132的於通道外側之厚度。通道133可包繞充氣壁132之整個外側邊緣136。或者，通道133可僅延伸充氣壁132之總長度的一部分。在一個實施例中，通道133相對於充氣壁132之高度定位於充氣壁132之中心部分附近。充氣壁132的於通道133附近的減少的厚度限制自模具腔體112之周邊127穿過充氣主體130至支撐基底150的熱傳導。穿過充氣壁132之減少的傳導可在模具腔體112之周邊127處或附近產生高溫。模具腔體112之周邊127處的增加的溫度允許足夠的3D成形。
充氣壁132之總厚度可大於或等於約8mm且小於或等於約12mm。在一些實施例中，充氣壁132之厚度可為約10mm。通道之深度可大於或等於約6mm且小於或等於約10mm，或甚至大於或等於約7mm且小於或等於約9mm。在一些實施例中，通道之深度可為約8mm。
本文所述的模具組合件之特徵可單獨地利用或以各種組合加以利用，以升高模具主體110的處於模具腔體112之周邊127處或附近的溫度。因而，模具組合件100可包含此等特徵中之一或多者，該或該等特徵包括在 模具組合件100上添加高發射率熱塗層190、192、成形部分切口及充氣主體130及模具主體110之下側116的特定幾何特徵。該等特徵中之每一者可獨立地增強自模具腔體112之中心125至模具腔體112之周邊127的溫差。如本文所使用，「溫差(temperature difference)」或「溫差(temperature differential)」係定義為模具主體110的處於模具腔體112之中心125下方約0.5mm處之溫度與模具主體110的處於模具腔體112之周邊127下方約0.5mm處的溫度之差值。溫差可藉由任何單一特徵來增加，且可藉由該等特徵中之兩個或兩個以上者之組合而進一步增加。在不受理論束縛的情況下，咸信在一些實施例中，藉由每一特徵所引起的溫差增加可相加成藉由約等於該等特徵單獨之總和的特徵之組合所引起的總溫差增加。
總體而言，當模具腔體藉由頂置式加熱源加熱至大於或等於約650℃、大於或等於約700℃、大於或等於約750℃、大於或等於約800℃或大於或等於約850℃之平均溫度時，模具腔體之中心處的溫度小於模具腔體之周邊處的溫度。在一些實施例中，模具腔體之中心處的溫度與模具腔體之周邊處的溫度之間的差值可為至少約12℃。在其他實施例中，模具腔體之中心處的溫度與模具腔體之周邊處的溫度之間的差值可為至少約15℃、至少約18℃、至少約30℃或甚至至少約45℃。相比而言，對於基本狀況模具組合件而言，模具腔體之中心處的溫度與模 具腔體之周邊處的溫度之間的差值可為小於或等於約9℃。
本文所述的模具組合件可利用於製造3D玻璃物品，且可併入名為「Glass Molding Systems and Related Apparatus and Method」之美國專利公開案序列號第2012/0297828號中所述的系統及方法中，該公開案之教示內容以全文引用方式併入本文。
實例
藉由以下實例將進一步闡明各種實施例。
實例1
將模具組合件之有限元模型在可商購電腦軟體Ansys Fluent上模型化。以上所述的模具組合件特徵單個地及以組合形式併入基本模具中。針對模具組合件特徵分析自模具腔體之中心至模具腔體之周邊的溫差。第7圖展示計算模型之結果，其中水平軸表示受評估的熱循環，且垂直軸表示當模具腔體經加熱至約650℃時模具腔體之中心與周邊之間的溫差。每一熱循環由以下組成：藉由頂置式熱輻射加熱源將模具組合件加熱至約650℃，將玻璃與模具組合件接觸，以及隨後將模具組合件冷卻。模具組合件之最大溫度對應於第7圖之每一循環。
線802表示展示在第1A、1B及1C圖中之基本狀況模具。基本狀況模具具有約9℃之溫差，如線802所描繪。其他樣本表示模具組合件特徵。具體而言，線804表示一模具組合件，該模具組合件具有如第2B圖所 描繪的在模具主體之頂側及側面上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層190。藉由模具主體之頂側及側面上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層190所引起的溫差為約9℃，該溫差展示為線802與804之間的差值。線806表示一模具組合件，該模具組合件具有如第2B圖所描繪的在模具主體之下側上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層192，以及在模具主體之頂側及側面上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層190。藉由模具主體之下側上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層192所引起的溫差為約3℃，該溫差展示為線806與804之差值。線808表示第6A及6B圖所描繪的充氣壁通道，以及在模具主體之頂側及側面上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層190。藉由充氣壁通道所引起的溫差為約8℃，該溫差展示為線808與804之間的差值。線810表示第5A及5B圖所描繪的模具主體中之環形通道，以及在模具主體之頂側及側面上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層190。藉由模具主體中之環形通道所引起的溫差為約15℃，該溫差展示為線810與804之間的差值。
線812表示模具特徵(在模具主體之頂側及側面上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層190、在模具主體之下側上的具有在約700℃下0.97之發射率的高發射率熱塗層192、充氣壁通道以及模具主 體中之環形通道)之組合。藉由以上所列特徵之組合所引起的溫差為約35℃，該溫差展示為線810與802之間的差值。此差值等於藉由該等特徵獨立地引起的溫差(亦即，3℃+9℃+8℃+15℃=35℃)。因此，每一特徵獨立地增強模具組合件之溫差。
實例2
將實例1之電腦模型化與實驗資料相比較。第8圖展示針對模型化資料及實驗資料的在模具腔體之周邊處及在模具腔體之中心處的模具組合件溫度之比較。線902表示模具腔體之周邊處的模型化溫度，線904表示模具腔體之周邊處的實驗溫度，線906表示模具腔體之中心處的模型化溫度，且線908表示模具腔體之中心處的實驗溫度。如第8圖所示，電腦模型為實驗測試溫度之良好預測器。
第9圖展示針對模型化資料及實驗資料的模具腔體之中心與模具腔體之周邊之間的溫差之比較。線910表示針對溫差之模型化資料，且線212展示針對溫差之實驗資料。同樣，電腦模型為實驗測試溫度之良好的預測器。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離所請求標的之精神及範疇的情況下對本文所述的實施例做出各種修改及變化。因此，本說明書意欲涵蓋本文所述的各種實施例之修改及變化，前提是此等修改及變化在隨附發明申請專利範圍及其等效物之範疇內。

Claims (8)

  1. 一種用於形成定型玻璃物品的模具組合件，該模具組合件包含：一模具主體，包含界定該模具主體之一下側的一基底部分及自該基底部分之一頂部突出的一成形部分，其中該成形部分包含一模具腔體，該模具腔體具有對應於該定型玻璃物品之一形狀的一三維輪廓；一支撐基底，定位於該模具主體下方；一充氣主體，在該模具主體與該支撐基底之間延伸，該充氣主體包含一充氣壁，該充氣壁環繞藉由該充氣主體、該模具主體及該支撐基底限界的一充氣空間，其中：該模具主體之該下側包含相鄰於該模具腔體之一凸起周邊的一環形通道，該環形通道限制自該模具主體的相鄰於該模具腔體之該邊緣處至該模具腔體之一中心區域的熱傳導；及當該模具組合件藉由一頂置式加熱源加熱至大於或等於約650℃之一平均溫度時，該模具腔體之一中心處的一溫度小於該模具腔體之一周邊處的一溫度，且該模具腔體之該中心處的該溫度與該模具腔體之該周邊處的該溫度之間的一差值為至少約12℃。
  2. 如請求項1所述之模具組合件，其中該充氣壁之一外周邊包含一通道，其中該充氣壁的於該通道中之一厚度小於該充氣壁的於該通道外側之一厚度，以使得該通道限制自該模具腔體之該邊緣穿過該充氣主體至該支撐基底的熱傳導。
  3. 如請求項1所述之模具組合件，其中該環形通道之一深度在該模具腔體之一凸起中心附近比該模具主體之該成形部分的側面附近大。
  4. 如請求項1所述之模具組合件，其中該模具主體之該成形部分包含相鄰於該模具腔體之轉角的凹口，該等凹口有助於該模具腔體之該等轉角中的增加的溫度。
  5. 如請求項1所述之模具組合件，其中該模具主體之該成形部分包含相鄰於該模具腔體之該等轉角的對角刻面，該等對角刻面有助於該模具腔體之該等轉角中的增加的溫度。
  6. 如請求項1所述之模具組合件，其中該模具組合件進一步包含一冷卻設備，該冷卻設備定位於該充氣空間中相鄰於該模具主體之該下側、鄰近該模具腔體之一中心部分。
  7. 如請求項1所述之模具組合件，其中該充氣主體在該模具主體之該基底部分的該周邊處與該模具主體之該基底部分直接接觸，且該充氣空間在該模具腔體下方。
  8. 一種用於形成定型玻璃物品的模具組合件，該模具組合件包含：一模具主體，包含界定該模具主體之一下側的一基底部分及自該基底部分之一頂部突出的一成形部分，其中該成形部分包含一模具腔體，該模具腔體具有對應於該定型玻璃物品之一形狀的一三維輪廓；一支撐基底，定位於該模具主體下方；一充氣主體，在該模具主體與該支撐基底之間延伸，該充氣主體包含一充氣壁，該充氣壁環繞藉由該充氣主體、該模具主體及該支撐基底限界的一充氣空間，其中：該充氣壁之一外周邊包含一通道，其中該充氣壁的於該通道中之一厚度小於該充氣壁的於該通道外側之一厚度，以使得該通道限制自該模具腔體之該邊緣穿過該充氣主體至該支撐基底的熱傳導；該模具主體之該下側包含相鄰於該模具腔體之一凸起周邊的一環形通道，該環形通道限制自該模具主體的相鄰於該模具腔體之該邊緣處至該模具腔體之一中心區域的熱傳導；該模具主體之該成形部分包含相鄰於該模具腔體之轉角的凹口，該等凹口有助於該模具腔體之該等轉角中的增加的溫度；以及該模具主體之該成形部分包含相鄰於該模具腔體之該等轉角的對角刻面，該等對角刻面有助於該模具腔體之該等轉角中的增加的溫度。
TW104115905A 2014-05-19 2015-05-19 用於形成定型玻璃物品的模具組合件 TWI651278B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462000181P 2014-05-19 2014-05-19
US62/000,181 2014-05-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201604149A TW201604149A (zh) 2016-02-01
TWI651278B true TWI651278B (zh) 2019-02-21

Family

ID=53277102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104115905A TWI651278B (zh) 2014-05-19 2015-05-19 用於形成定型玻璃物品的模具組合件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9505648B2 (zh)
EP (1) EP3154914B1 (zh)
JP (1) JP6599366B2 (zh)
KR (1) KR20170010388A (zh)
CN (1) CN106536431B (zh)
TW (1) TWI651278B (zh)
WO (1) WO2015179327A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105793203B (zh) * 2013-02-20 2022-03-01 康宁股份有限公司 用于形成具有形状的玻璃制品的方法和设备
FR3034093B1 (fr) * 2015-03-24 2021-01-29 Roctool Dispositif et procede pour le formage du verre
KR102343108B1 (ko) * 2015-04-30 2021-12-27 삼성디스플레이 주식회사 유리 기판 성형 장치 및 유리 기판 성형 방법
US11097973B2 (en) * 2016-04-05 2021-08-24 Corning Incorporated Mold stack for forming 3D glass-based articles
TWM552030U (zh) * 2017-08-23 2017-11-21 盟立自動化股份有限公司 模具結構
CN109422446A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 秦文隆 模造立体玻璃模具及模造立体玻璃成型方法
KR102005919B1 (ko) * 2017-10-20 2019-07-31 다음네트웍스 주식회사 곡면글라스 성형지그 및 이를 포함하는 곡면글라스 제조장치
US11167375B2 (en) 2018-08-10 2021-11-09 The Research Foundation For The State University Of New York Additive manufacturing processes and additively manufactured products
KR102121216B1 (ko) * 2018-11-12 2020-06-10 (주)이노웍스 유리기판의 엣지성형용 금형
KR102159120B1 (ko) * 2019-02-22 2020-09-23 코세스지티 주식회사 곡면 글래스 성형틀 및 이를 이용한 곡면 글래스 성형방법
CN109970326B (zh) * 2019-03-22 2023-11-28 广东华中科技大学工业技术研究院 一种用于3c构件热弯的智能温控模具及其控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201247568A (en) * 2011-05-27 2012-12-01 Corning Inc Glass molding system and related apparatus and method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS557507A (en) 1978-06-26 1980-01-19 Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd Glass plate forming method and holding jig
BE1001883A5 (nl) 1987-11-06 1990-04-03 Nippon Sheet Glass Co Ltd Werkwijze voor het maken van een glazen voorwerp met glad oppervlak.
DE4208219C1 (zh) 1992-03-14 1993-05-06 Vegla Vereinigte Glaswerke Gmbh, 5100 Aachen, De
US9010153B2 (en) * 2008-07-02 2015-04-21 Corning Incorporated Method of making shaped glass articles
JP5350900B2 (ja) * 2009-06-12 2013-11-27 東洋ガラス株式会社 ガラスびん成形金型、その製造方法、及びガラスびん成形体の製造方法。
JP5605176B2 (ja) 2010-11-10 2014-10-15 旭硝子株式会社 フラットパネルディスプレイ用カバーガラス及びその製造方法
US20120186772A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Craig Shaber Thermal management system for a continuous casting molten metal mold
WO2012118612A1 (en) 2011-02-28 2012-09-07 Corning Incorporated Method of forming a 3d glass article from a 2d glass sheet
CN103030262A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 富泰华工业（深圳）有限公司 曲面玻璃板的成型方法与其采用的成型设备
US8776550B2 (en) 2011-11-23 2014-07-15 Corning Incorporated Method and system for making glass articles
KR20140010504A (ko) 2012-07-12 2014-01-27 삼성디스플레이 주식회사 윈도우 성형 장치 및 그를 이용한 윈도우 성형 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201247568A (en) * 2011-05-27 2012-12-01 Corning Inc Glass molding system and related apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
EP3154914A1 (en) 2017-04-19
CN106536431A (zh) 2017-03-22
WO2015179327A1 (en) 2015-11-26
KR20170010388A (ko) 2017-01-31
EP3154914B1 (en) 2018-12-05
US9505648B2 (en) 2016-11-29
JP6599366B2 (ja) 2019-10-30
TW201604149A (zh) 2016-02-01
US20150329402A1 (en) 2015-11-19
CN106536431B (zh) 2020-03-20
JP2017520501A (ja) 2017-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI651278B (zh) 用於形成定型玻璃物品的模具組合件
US10611661B2 (en) Methods of manufacturing glass articles using anisothermal temperature profiles
TWI625310B (zh) 形成成型玻璃物件之方法以及系統
US10683228B2 (en) Apparatus for molding glass substrate
TWI447080B (zh) 曲面玻璃板之成型方法與其採用之成型設備
KR20180074780A (ko) 3d 성형된 유리-기반 제품과, 그를 성형하기 위한 방법 및 장치
TWI601698B (zh) 具曲面形狀之玻璃板之製造方法及具曲面形狀之玻璃板
WO2017091990A1 (en) Vacuum-molding apparatus for bend molding glass and methods for the use thereof
CN105712612A (zh) 一种3d玻璃盖板的制作方法
TW201636308A (zh) 玻璃板的彎曲成形裝置及彎曲成形方法
CN207330729U (zh) 模造立体玻璃模具
JP3135098B2 (ja) 光学素子の成形装置
KR100778798B1 (ko) 무금형 점진 판재 성형용 가열장치
TWI634084B (zh) 層疊式模具結構及玻璃成型設備
JP2015205483A (ja) 射出成形用金型
JP5953906B2 (ja) 光学素子の成形装置及び成形方法
JP2019108240A (ja) 金型装置及びガラス物品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees