专利名称：制造玻璃片的方法和装置的制作方法
背景技术：
发明领域本发明一般涉及形成玻璃片的方法和设备，更具体涉及由玻璃预成形体拉制玻璃片的方法和设备。
背景技术：
人们对特种玻璃或玻璃-陶瓷之类的玻璃基材料制成的平坦玻璃片、特别是精密平坦玻璃片(即具有高表面质量和均匀厚度的玻璃片)的需要在日益提高。近来使用这种平坦玻璃片的平板显示器受到了极大的关注。这些关注当中的很大一部分集中在小型部件上，例如用于便携式计算机的小型部件。然而，目前人们在考虑更大的用于信息和娱乐用途的部件，使得显示器工业中具有高应变点的玻璃相应地急剧发展。人们需要这些玻璃来制造用于下一代液晶显示器(LCD)(例如有源矩阵LCD(AMLCD))和其它高级显示器(例如等离子显示器)的显示器平板。一般来说，需要应变点至少为700℃。较佳的是，应变点高于800℃。对于AMLCD，这种高应变点对于将硅芯片或阵列直接结合在玻璃基片上是很重要的。等于或高于900℃的处理温度可以进一步促进在玻璃基片上制造多晶硅。为达成该目标，玻璃的热膨胀性能需要与硅非常接近，玻璃的应变点应足够高，使得在将硅芯片结合到玻璃上之后，以及在随后的处理步骤中对玻璃进行加热的时候，玻璃不会发生压缩(也被称为收缩或致密化)和/或翘曲。
液晶显示器(LCD)可以为两种基本矩阵类型的形式，本征矩阵寻址或非本征矩阵寻址。本征矩阵类型依赖于液晶材料的阈性质。非本征或有源矩阵(AM)类型具有二极管、金属-绝缘体-金属(MIM)器件或薄膜晶体管(TFT)的阵列，该阵列为各个像素提供电子开关。
在这两种情况下，两片玻璃形成所述显示器的结构。这两个玻璃片之间的间隔是临界间隙尺寸，约为5-10微米。所述玻璃片必需是透明的，必须能够耐受它们在显示处理过程中所暴露于的化学条件。另外，这两个矩阵种类的需要不同。
本征寻址LCD是在≤350℃的条件下，进行薄膜沉积、然后光刻形成图案而制造的。因此，基片的要求经常与段节显示器的要求相同。已经证明，具有阻挡层的钠钙玻璃足以应付大多数的需要。
高性能本征寻址LCD(超扭转相列(STN)类)出于保持间隙尺寸均匀的目的，增添了对极为精密的平整度的要求。由于这种需求，必须对用于这种显示器的钠钙玻璃进行抛光。或者可以在不经抛光的条件下，使用精密成形的购自Corning Incorporated，Corning，N.Y.的Code 1737硼硅铝酸钡玻璃。
非本征寻址LCD还可进一步分为两个种类；即一种是基于MIM或无定形硅(a-Si)器件，另一种基于多晶硅(多-Si)器件。MIM或a-Si类的基片要求与STN用途类似。
但是由多-Si形成的器件的处理温度高于a-Si TFT所用的温度。人们需要应用温度(比玻璃的应变点低25℃的温度)为600-800℃的基片，但是实际所需的温度由制造TFT时所用的具体方法所决定。这些具有沉积的门电介质的TFT需要的温度为600℃-650℃，而具有热氧化物的TFT需要的温度约为800℃。
a-Si和多-Si法都需要精确排列连续的光刻图案，因此基片必须保持低的热收缩。由于多-Si需要较高的温度，因此需要使用应变点高于钠钙玻璃的玻璃，以免玻璃片在处理过程中发生热变形(压缩，即收缩)。可以理解，应变点越低，这种尺寸变化越大。因此，人们进行了大量的研究，开发具有高应变点的玻璃，以便将在高于600℃的温度下进行器件处理的过程中的压缩最小化。
美国专利第4,824,808号(Dumbaugh，Jr.)列出了被视为玻璃完全满足LCD基片的需要必须满足的四个性质首先，玻璃必须基本不含有意加入的碱金属氧化物，以避免碱金属从基片迁移入晶体管矩阵的可能性；其次，玻璃基片必须具有足够的化学耐久性，以耐受在TFT矩阵沉积过程中所用的试剂；第三，(即使在晶片处理温度升高的情况下，)必须将TFT中所含的玻璃和硅之间膨胀的不匹配保持在较低的水平；第四，所述玻璃必须能够以低成本制成高质量薄片形式；也即是说，必须无需进行大量的研磨和抛光来确保所必需的表面平整度。
最后一个要求是最难达到的，这是由于这需要能够生产基本已经精整过的玻璃片的片状玻璃生产工艺。
用来生产LCD基片的两种常用方法是浮法和熔化法。这两种方法都需要用耐火玻璃熔炉将玻璃料流输送到片材成形装置。对于高应变点玻璃组合物，需要较大的高温玻璃熔炉将高质量的玻璃流输送到片材成形装置。这是由于高应变点玻璃具有高熔化温度，该温度通常高于1700℃。
在浮法中，熔融玻璃料流从熔炉流出，流入包含液态金属介质的浮法熔窑(float furnace)中。通常所述金属是锡。对浮法熔窑中的气氛进行控制，以防锡被氧化。熔融的玻璃在液态锡之上以平坦连续的带状形式浮动和铺展。该玻璃带被输送入退火炉或冷却隧道内，在此处以控制的速率将玻璃带冷却至室温。冷却得玻璃具有平坦光滑的表面，该表面只需最小程度的通过例如研磨和抛光之类的方法进行的进一步精整化。
但是很难在包含熔融锡的场所形成具有高应变点的玻璃。这是由于锡在超过1050-1100℃的温度下具有高蒸气压。在高应变点玻璃所需的高成形温度下，熔融的锡会在浮法熔窑内蒸发，最后在浮法熔窑内较冷的位置冷凝。在一些情况下，这种冷凝将足以产生被称为“锡雨”的现象，在此情况下，锡大量地落在玻璃上，结合在玻璃表面上。
在熔化法中，形成玻璃的熔体流入耐火凹槽中，然后以控制的方式从凹槽的任意侧溢流。这种方法的一个主要优点是最终形成的玻璃片的表面不与任何耐火材料或者其它成形设备相接触。该方法的另一个优点是制得非常平坦、厚度非常均匀的玻璃片。因此不需要通过二次加工来获得用于显示器应用的光滑、平坦而均匀的玻璃片。但是该方法的缺陷是无法处理具有高应变点的玻璃，这是由于这需要高温，而高温会显著加快玻璃成形部件的损耗，会增大玻璃熔体受到污染的可能性。通常需要在玻璃粘度为105-106泊的条件下对其进行成形，以获得最佳的平坦度和均匀的厚度。
在D.C.Boyd和D.A.Thompson名为“Glass”的稿本，Encyclopedia ofChemical Technology，第11卷，第三版，第807-880页中给出了关于熔化拉延法和浮法的简短描述(见第860-863页)。在授予Dockerty的美国专利第3,338,696号和第3,682,609号中也描述了熔化拉制法。不幸的是，熔化拉制法和浮法都无法有效地由具有高应变点的玻璃组合物(其应变点可例如高于900℃)制备平坦玻璃片。
概述在一宽泛的方面中，本发明包括提供玻璃预成形体，在加热炉内对该玻璃预成形体进行加热，形成凝块和预制片材，将所述凝块与预制片材分离，将所述预制片材拉伸至预定的宽度，将该预制片材拉制成具有预定厚度的玻璃片材。所述玻璃预成形体的应变点优选约高于700℃，更优选约高于900℃。
在本发明一个实施方式中，在拉伸预制片材的时候，首先使拉伸臂朝预制片材向内移动至与预制片材接触，然后向外移动，将所述预制片材拉伸成玻璃片。所述拉伸臂还可用来将玻璃片向下拉伸，使其与辊式拉边机相接。
与玻璃片相接的辊式拉边机在玻璃片上施加向下的拉力，从而减小玻璃片的厚度。根据本发明，可将玻璃片的厚度拉伸至小于4毫米，优选小于1毫米，更优选小于100微米。可以在拉制过程中或之后将玻璃片切割成单独的玻璃小片，或者如果玻璃片足够薄，能够提供所需的挠性，可以将其卷起来用于储存。
根据本发明，可以对应变点约高于600℃、优选约高于700℃的玻璃进行拉制。可以有益地将应变点约高于900℃的玻璃拉制成玻璃片。
本发明的方法还可包括对玻璃片施加保护涂层。所述保护涂层可以以液体或固体膜的形式施加。如果以液体形式施加，该方法还包括通过合适的方法(例如热固化或光固化)使涂层固化。
在另一宽泛的范围内，本发明提供了一种用来拉制玻璃片的设备，该设备包括回火炉；拉伸臂，该拉伸臂可移动地安装在所述回火炉下方，用来与预制片材接触，进行拉伸，将预制片材拉制成玻璃片；以及辊式拉边机，该辊式拉边机可旋转地安装在所述拉伸臂下方，用来与玻璃片相接，对该玻璃片施加向下的作用力。
在一优选的实施方式中，所述回火炉包含多个加热元件，这些加热元件的温度可单独控制。这种设计使得可以沿垂直和/或水平方向对回火炉内的温度曲线进行调节，使玻璃片的翘曲最小。
本发明的设备可包含安装在所述回火炉下方(下游)的退火炉。该退火炉可安装在回火炉上，或者与回火炉相连。
根据本发明的设备还可包括用来对所述拉制的玻璃片进行涂敷的系统(例如液体浴涂敷系统)或者用来施加塑料膜的系统。对于液体浴结构，将所述玻璃片拉过合适的涂敷模头，在玻璃片的至少一个或多个途经面上施涂具有基本均匀的厚度的液体涂层。该涂层可以包围玻璃片的边缘。可以使用一个或多个辊，在所述玻璃片的一个或两个面上施涂聚合物涂层。
结合附图，通过以下解释性而非限制性的说明可以更容易地理解本发明，而本发明的其它目的、特征、细节和优点也会更加显而易见。
附图简述
图1是拉制塔的图，该拉制塔包括单独的可用来由预成形体拉制玻璃片的部件。
图2是根据本发明实施方式的预成形体支承组件的近视图，图中显示该组件固定着一个玻璃预成形体。
图3显示了玻璃预成形体、曳尾玻璃(预制片材)和凝块。
图4是预成形体、曳尾玻璃(预制片材)和凝块的截面侧视图。
图5是将所述凝块与玻璃预成形体相连的预制片材的轴向截面图。
图6是根据本发明的拉伸臂组件的近视图。
图7是一套辊式拉边机的透视图，图中显示了两对相对的辊式拉边机，它们在玻璃片上施加向下的拉力。
图8显示了在对玻璃片进行拉制的时候，在玻璃片上施加固体塑料片的侧视图。
图9是根据本发明一实施方式的回火炉的前视图，图中显示了可单独独立控制的加热元件。
图10是根据本发明实施方式的回火炉的水平截面图。
详述从图1可以看出，本发明包括提供玻璃预成形体，在加热炉内加热该玻璃预成形体，形成凝块，将该预成形体拉制成玻璃片。形成凝块表示至少将玻璃预成形体加热至其软化点，从该预成形体的主体上拉出其一部分(凝块)，用这一部分拉制宽阔的玻璃料流(预制片材)。软化点通常视为玻璃在其自身重力作用下发生变形、粘度约为107.6泊时的温度。
在本发明一实施方式中，通过常规的玻璃成形技术形成玻璃预成形体。这些技术包括化学蒸气沉积和浇铸法，这些方法包括使用溶胶凝胶。化学蒸气沉积(CVD)技术是光学领域众所周知的，包括外部蒸气沉积(OVD)，气相沉积(VAD)，改良的化学蒸气沉积(MCVD)等。OVD和VAD都需要使玻璃前体化合物在火焰中水解形成烟炱(soot)，将该烟炱沉积在目标物上形成多孔的玻璃烟炱预成形体。然后可通过以下操作对该多孔烟炱预成形体进行清洁、脱水和固结首先在含氯气体之类的清洁气体的存在下加热该预成形体，然后将该预成形体进一步加热至足以使得烟炱颗粒固结形成透明的固体玻璃预成形体的温度。但是应当注意，可采用的玻璃沉积法不仅限于上述的例子。
与OVD或VAD相比，玻璃预成形体的浇注可包括将有机玻璃前体混合起来，形成生坯预成形体，通过对该生坯预成形体进行加热和/或使其暴露于含氯气体之类的合适的清洁气体，使其干燥，然后对该生坯预成形体进行加热，使其固结形成透明的固体玻璃预成形体。另外的浇注玻璃预成形体的方法包括在合适的坩埚内使玻璃(例如碎玻璃或玻璃烟炱)熔融，然后将熔融的玻璃倾倒入合适的模具中，形成所需的预成形体形状。这两种浇铸法都是本领域众所周知的，在此不再详述。关于上述沉积玻璃的方法，应注意浇铸法并不限于本文所列的例子。
图1显示了根据本发明一实施方式，用来由预成形体拉制玻璃片的设备，该设备通常用数字10表示。所示的设备包括拉制塔12，该拉制塔用来安装各种玻璃片拉制部件。该拉制塔牢固地固定在实心底座上，以防源自拉制塔外部源头的振动影响所拉制的玻璃片的几何形状。该拉制塔可以与用来制造光纤的拉制塔相类似。这些拉制塔可安装在位于地面以下数十英尺深的混凝土基座上，以防发生振动。根据本发明实施方式的设备还包括用来固定和支承玻璃预成形体的预成形体支承组件14、回火炉16、拉伸臂组件18以及辊式拉边机20。
设备10可任选地包括玻璃厚度测量装置22，一个或多个涂层施涂装置24，一个或多个涂层固化装置26，以及卷带轴28。
根据本发明，通过任意上述技术、或任意的其它已知玻璃制造技术提供了透明固体玻璃预成形体30。较佳的是，预成形体30的形状为矩形，具有大体平行的相对面，其宽度大于厚度。对于可能形成为其它形状(例如圆柱形的预成形体)，可通过例如研磨之类的方法对该预成形体进行成形，将其制成基本为矩形的形状。尽管本发明能够用应变点与浮法或熔化法中所用的常规玻璃类似的(例如约为600-700℃)预成形体拉制玻璃片，但是也可对具有更高应变点(例如应变点约高于700℃、800℃、甚至约高于900℃)的玻璃进行拉制。例如，可采用本发明的设备和方法有益地将应变点约为1956℃的纯熔凝石英拉制成玻璃片。
为提供处理玻璃预成形体的方法，通常将玻璃预成形体悬挂于预成形体支承组件14，如图2更详细地显示，该组件14包括夹杆32，夹杆32用来夹在预成形体30上，牢固地固定预成形体30。夹杆32可通过一个或多个与之相连的夹具34与预成形体30的上部边缘相连。但是其它的支承玻璃预成形体的方式，例如熔合在预成形体上的一体化柄，也包括在本发明范围之内。预成形体支承组件14能够通过马达36使预成形体沿平行垂直方向向上或向下(沿z轴35)移动。还希望预成形体支承组件14能够使预成形体沿与z轴正交的方向(即在x-y平面内)移动，使得预成形体能够适当地置于加热炉16中合适的位置。例如，通常需要将预成形体置于加热炉的中心，以确保预成形体均匀加热。
将预成形体30悬挂起来之后，通过预成形体支承组件14使预成形体30下降进入回火炉16的加热区，将一部分预成形体30至少加热至其软化点。回火炉16可以是电阻炉，其中电流流经电阻加热元件而产生热量；感应炉，其中通过在微波感受器中诱导产生电流，而产生热量；或者是任意其它的能够将回火炉加热至至少达到玻璃预成形体的软化点的温度。例如，所述回火炉可以是燃气炉，其中气体燃烧形成火焰。较佳的是，该回火炉能够将玻璃加热至至少约900℃；更优选至少约1500℃；最优选至少约2200℃。
如图3所示，当预成形体30的一部分，通常是由假想线31所表示的预成形体的底部边缘部分，被加热至至少达到玻璃软化点时，会形成凝块38，该凝块在重力的作用下从预成形体脱离，牵拉出将所述凝块与预成形体相连的曳尾玻璃(trailing glass)40。图4显示了预成形体30，凝块38和曳尾玻璃40的纵向截面图。凝块的形成以及凝块被拉离预成形体30通常被称为“凝块落下”。作为比较，光纤形成过程中的曳尾玻璃通常是具有圆形截面的纤丝。对于片材拉制法(例如本文所揭示的拉制法)，起始预成形体的形状通常是矩形的，而不是像管线预成形体那样是圆柱形的。根据本发明，曳尾玻璃40(下文中称为预制片材40)，是宽阔的而非圆形的。图5显示了预制片材40的轴向截面。预制片材40可如图5所示，具有凸形截面，大体上为椭圆形，或者预制片材40可具有凹形截面，或者其截面同时具有凸形和凹形外形。较佳的是，预制片材40的截面基本为矩形。因此在进行任何水平拉伸处理之前，预制片材是将凝块与玻璃主体(预成形体)相连的宽而厚(相对于最终玻璃片的厚度)的玻璃料流。预制片材40在沿从预成形体底部(根部)到凝块38的方向上，其宽度通常会非常快地减小，因此通常不能用作最终的玻璃片。另外，预制片材还可以具有无法接受的厚度，沿此预制片材的宽度，其厚度无法控制，而且在变化。
当凝块38和相连的预制片材40从提供通向该凝块的回火炉16的出口下降足够的距离之后，可通过以下方法除去凝块38，例如在玻璃料流的整个宽度上对预制片材进行刻划，将凝块38从预制片材上折断除去。图6所示的拉伸臂42朝预制片材40向内移动，沿预制片材各边的长度与预制片材相接触。拉伸臂42可通过任意合适的方法向内移动。例如，拉伸臂42可以通过压缩空气操作，或者通过液压操作。拉伸臂42可通过马达操作，例如将螺杆的一端与拉伸臂相连，所述螺杆的另一端与马达相连，并锚定在固定螺母内。拉伸臂向内移动至拉伸臂接触预制片材的位置，使得预制片材与各拉伸臂相连接。然后拉伸臂向外移动，优选同时对称地(以相同的速率)向外移动，将预制片材拉伸成具有预定厚度的玻璃片。然后拉伸臂42向下移动，向下拉制玻璃片，直至玻璃片与辊式拉边机20相接。
该实施方式的各拉伸臂具有气动或液压传动的制动装置44，以及与所述制动装置相连的接触杆46。制动装置44在操作时，通过使所述接触杆46朝预制片材40向内移动，使接触杆接触预制片材。图中显示拉伸臂安装在滑架组件48上，该滑架能够通过马达50使得拉伸臂沿离开回火炉的玻璃料流的长度上下移动。
当预制片材40已被拉伸臂拉宽形成玻璃片52，且玻璃片52与辊式拉边机20相接之后，可以使拉伸臂与玻璃片的边缘分离。可通过以下的方式将拉伸臂与玻璃片的边缘分离，例如使拉伸臂旋转离开玻璃片的平面，从而对拉伸臂的接触杆部分与玻璃之间的连接施加足够的扭矩，以破坏它们之间的连接，从而释放接触杆46。较佳的是，各接触杆由能够与玻璃相结合，但是也可很容易地从玻璃上脱离的材料制成。所述接触杆优选由铂组成。
如图7所示，辊式拉边机20设置成一组至少两对相对的辊，相对的辊式拉边机的每对辊位于玻璃片的相对一侧，由马达(图中未显示)所驱动。因此一套辊式拉边机包括至少四个辊，玻璃片的每一侧有两个相对的辊。辊式拉边机20沿玻璃片52的每一侧的一部分54与玻璃片52相接，对玻璃片施加向下的作用力，从加热的预成形体拉制玻璃片。辊式拉边机20还可冷却玻璃片的边缘，使玻璃片的边缘变硬。可通过例如使冷却介质从各辊内部的一个或多个通道(未显示)通过，对辊式拉边机20进行冷却。所述冷却介质可以是例如空气或水。为了提高辊式拉边机20对玻璃片的夹持，辊式拉边机20可以如图7所示为齿状或脊状的，或者具有其它能够促进提高施加在玻璃片上的扭矩的表面特征。
本发明特别宜用于CVD法形成的预成形体，CVD法形成预成形体的时候，从预成形体形成(例如玻璃烟炱沉积)至凝块下落为止，玻璃的外表面都不需与另一面相接触。也即是说，将会成为玻璃片的玻璃的表面大体上保持未被接触。因此，拉制的玻璃片的两个宽阔的表面(面)都保持初始状态。玻璃片沿其边缘的与拉伸臂和/或辊式拉边机接触的部分54(被称为凸缘(bead))以后要从玻璃片上除去。
当玻璃片52被下拉的时候，玻璃片的厚度减小，直至玻璃片达到预定的厚度。玻璃片的厚度会与以下因素有关从预成形体拉制玻璃片的速率(即在辊式拉边机与玻璃片之间的接触点处，辊式拉边机的线速度)，将预成形体送入回火炉的速度(向下进料速度)，以及回火炉的温度。在玻璃片和第一套辊式拉边机之间的接触点，玻璃片不一定完全形成(例如达到预定的厚度)。本发明还包括玻璃片在与第一套辊式拉边机接触之后，玻璃片的粘度使得其厚度可以进一步减小。在需要极薄的玻璃片(例如厚度约小于1毫米的玻璃片)的时候尤其需要这种情况。因此，可以根据需要沿玻璃片的路径使用另外的几套辊式拉边机，将玻璃片的厚度减小到所需的厚度。尽管根据本发明能够拉制得到的玻璃片的厚度的上限通常是由预成形体的厚度决定的，但是优选的是，根据本发明拉制的玻璃片的厚度约小于4毫米，更优选约小于1毫米，最优选约小于0.7毫米。根据本发明拉制的玻璃片甚至可拉制到厚度约小于100微米。
可以任选地测量玻璃片的厚度，将此操作作为拉制工艺的一部分，测量结果用来控制例如预成形体的向下进料速度，或者辊式拉边机的转速。玻璃片的厚度可以用合适的测量装置测量，例如激光测微计，图1中用数字22表示。这些装置可以在市场上购得。测量装置22根据输入控制器的玻璃片厚度预定值产生误差信号。误差信号经由控制线58输送到控制器56。控制器56可以是例如计算机。然后控制器56可根据预先设定的指令(例如计算机程序)调节向下进料速度，辊式拉边机转速和/或扭矩，或者炉温，或者它们的组合，减小来自测量装置22的误差信号，从而校正玻璃片的厚度。
回收玻璃片的方式部分取决于玻璃片的厚度。例如，如果玻璃片的厚度约为数十微米，玻璃片可以如图1所示适宜地卷在整批卷轴(bulk spool)28上，以后可以从该卷轴上切割下单独的预定尺寸的片材。或者可以改变玻璃料流的方向，使得玻璃的延伸距离长于回火炉和支承结构(例如地面)之间的距离，例如可以在玻璃料流的底部将玻璃料流的方向从垂直改为水平，沿水平方向，例如在辊上传输玻璃料流，直至可以从该玻璃料流上切割下玻璃片的单独小片。
另一方面，对于其厚度会使得玻璃片在卷起的时候发生断裂的玻璃片，例如厚度约大于1毫米的玻璃片，必须在拉制过程中将其切割成具有一种或多种预定尺寸的玻璃小片。可通过本领域已知的任意常规技术将玻璃片切割成单独的小片，这些技术包括对玻璃片进行刻划和切断，或者进行激光切割。
为了保护玻璃片的表面，可以在拉制过程中对玻璃片进行涂敷，例如施涂丙烯酸酯涂层。可通过牵拉着玻璃片使其通过包含在涂料模头24中的液体涂料浴，从而施涂这种涂层。可以对模头24加压。或者可以将液体涂料喷涂在玻璃的表面上。可以将液体涂层施涂在玻璃的一个或多个表面上。然后可以根据涂料种类的要求，采用固化设备26对所述液体涂层进行固化。例如，对于加热固化(热固化)的涂层，固化设备26可以使烘箱，或者固化设备26可通过使涂层曝光于紫外光而固化(光致固化)。
再或者，可以通过在玻璃片的宽阔表面上施加固体保护层，例如如图8所示，在拉制玻璃片的时候，将塑料膜压制在玻璃片上，从而提供保护涂层。图8显示了正在根据本发明拉制的玻璃片52的侧视图。例如，如图8所示，可以从整批卷轴(bulk roll)62加入合适的塑料膜60，用第一施加辊64将其压向玻璃片。图8显示了正被施加在玻璃片的一个面上的塑料膜。但是可以很容易地同时利用第二整批卷轴66和第二施加辊68将塑料膜60施加在玻璃片的两个面上。但是当仅在玻璃片52上施加单个固体塑料膜的时候，可能仍然需要在不施加第二塑料膜的条件下使用第二施加辊68，所述第二施加辊作为背衬作用力，以防玻璃片52因第一施加辊64的作用而移动。
在一优选的实施方式中，如图9所示，回火炉16可包括多个单独的加热元件70。图9显示了大量的加热元件，但是可以根据需要适当地使用较少行或较少列的加热元件。图9是回火炉的前(或侧)视图。图10显示了根据本发明的回火炉从炉顶观察的水平截面图，图中显示回火炉具有矩形空心的截面。可根据需要使用其它的截面形状，但是优选矩形。图中显示了加热元件70。单独的加热元件70可以在回火炉的宽度上线型排列，即单行或单列排列，或者单独的加热元件可以以具有多行和/或多列单独的元件的网格或矩阵形式排列。较佳的是，单独的加热元件是分别控制的，例如由控制器56所控制，使得可以对它们的温度进行独立调节。通过使用其温度可以分别控制的单独的加热元件，有利于对玻璃片施加特定的空间温度曲线，为拉制过程提供了更大的灵活性，从而减小了与温度相关的缺陷，例如由于在玻璃片宽度上温度曲线的不均匀造成的玻璃片翘曲。沿箭头71所示的方向对玻璃进行拉制。当使用多个独立地加热元件的时候，控制器56可以控制单个加热元件的温度，以调节施加于玻璃预成形体的温度曲线。
所述回火炉温度的垂直变化一定程度上有助于对玻璃片进行受控冷却，因此可以在拉制过程中对玻璃片进行限制的退火。另外，可以任选地提供退火炉72，以便进一步对玻璃片进行退火。可以如图1所示将退火炉27与回火炉16相连，或者退火炉72可与回火炉16相分离。
实施例1根据本文所述的本发明拉制了由应变点为665℃的玻璃组成的预成形体。所述玻璃预成形体具有宽59毫米×厚3毫米的矩形横截面。所述预成形体以15毫米/分钟的速率(向下进料速率)下降通过电阻加热回火炉的加热区，将所述预成形体的底边加热至1225℃。形成了凝块，并且该凝块下落，然后通过刻划和切断将其与预制片材分离。在起初使用铂拉伸臂拉伸该预制片材之后，使用单独的一套辊式拉边机，在玻璃片的每一侧具有一对相对的辊式拉边机拉制玻璃片。所述辊式拉边机以150毫米/分钟的速率拉制玻璃片。拉制的玻璃片的最终厚度为1毫米，宽度为25毫米。最终的玻璃片在600℃退火4小时。退火之后，玻璃片收缩了53ppm。
实施例2根据本文所述的本发明拉制了由应变点为800℃的玻璃组成的预成形体。所述玻璃预成形体具有宽59毫米×厚3毫米的矩形横截面。所述预成形体以15毫米/分钟的速率(向下进料速率)下降通过电阻加热回火炉的加热区，将所述预成形体的底边加热至1300℃。形成了凝块，并且该凝块下落，然后通过刻划和切断将其与预制片材分离。在起初使用铂拉伸臂拉伸该预制片材之后，使用单独的一套辊式拉边机，在玻璃片的每一侧具有一对相对的辊式拉边机拉制玻璃片。所述辊式拉边机以150毫米/分钟的速率拉制玻璃片。拉制的玻璃片的最终厚度为1毫米，宽度为25毫米。最终的玻璃片在600℃退火4小时。退火之后，玻璃片收缩了3ppm。
本领域技术人员可以很清楚地看出，可以在不背离本发明精神和范围的前提下对其进行各种其它的改变和修改。因此本发明应包括这些改变和修改，只要它们包括在所附权利要求书及其等价内容的范围内即可。
权利要求
1.一种制备玻璃片的方法，该方法包括提供玻璃预成形体；在炉内加热该玻璃预成形体，形成凝块和预制片材；使所述凝块从所述预制片材分离；将所述预制片材拉伸至预定的厚度；并将所述预制片材拉制成具有预定厚度的玻璃片。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供玻璃预成形体的步骤包括浇铸预成形体。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提供玻璃预成形体的步骤包括化学蒸气沉积。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉制步骤包括使所述预制片材与拉伸臂接触，使所述拉伸臂沿垂直于玻璃片流动方向的方向移动。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述拉制步骤还包括使得所述拉伸臂沿平行于预制片材流动方向的方向移动，同时拉伸臂与预制片材相接触，以拉长预制片材。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃片的厚度约小于4毫米。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃片的厚度约小于1毫米。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃片的厚度约小于100微米。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃预成形体的应变点约高于600℃。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃预成形体的应变点约高于700℃。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃预成形体的应变点约高于900℃。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述拉制过程中，在所述玻璃片上施加保护涂层。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述保护涂层以液体形式施加。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述保护涂层以固体膜的形式施加。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括将所述玻璃片卷到卷轴上的步骤。
16.一种用来拉制玻璃片的设备，该设备包括回火炉；拉伸臂，该拉伸臂可移动地安装在所述回火炉下方，用来与预制片材接触，并拉伸预制片材；相对的辊式拉边机，所述辊式拉边机可旋转地安装在拉伸臂下方，用来与玻璃片相接，并对该玻璃片施加向下的作用力。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述回火炉包括多个单独的加热元件。
18.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述单独的加热元件的温度可以单独控制。
19.如权利要求15所述的设备，其特征在于，该设备还包括位于所述回火炉下游的退火炉。
20.如权利要求15所述的设备，其特征在于，该设备还包括相对于玻璃片流动方向、位于回火炉下游的装置，该装置用来对玻璃片施加保护涂层。
全文摘要
本发明涉及一种制备玻璃基材料的平坦片材的方法，以及用于该方法的设备。所述方法包括提供玻璃预成形体，在炉内加热该玻璃预成形体，形成凝块和预制片材，除去凝块，以及将所述玻璃预制片材拉制成平坦玻璃片。还提供了一种用来将玻璃预成形体拉制成玻璃片的设备，该设备包括回火炉，用来对所述预制片材进行拉伸以及将其拉制成玻璃片的拉伸臂，以及用来在玻璃片上施加向下作用力的相对的辊式拉边机。所述回火炉可包括多个单独的加热元件，每个加热元件的温度能够单独控制。所述设备还包括用来对所述玻璃片进行退火的退火炉。
文档编号C03B23/02GK101031516SQ200580025715
公开日2007年9月5日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年7月29日
发明者P·J·奇莫, M·L·波利, M·T·穆塔格 申请人:康宁股份有限公司