用于制备具有均匀模具温度的玻璃制品的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于制备具有均匀模具温度的玻璃制品的方法和系统
[0001] 相关申请夺叉参考
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119,要求2012年12月10日提交的美国临时申请系列第 61/735, 274号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
[0003] 领域
[0004] 本发明涉及用于热再成形玻璃的方法和系统。
[0005] 置量
[0006] 玻璃制品例如用于手持电子器件的盖板玻璃可通过热再成形来制造，这涉及把玻 璃板加热到玻璃可变形但不损坏的温度，随后将该加热的玻璃板成形为具有三维（"3D"） 形状的玻璃制品。
[0007] 概沭
[0008] 本发明描述一种制造玻璃制品的方法。在一方面中，所述方法包括在模具上将玻 璃板成形为具有三维形状的玻璃制品。所述方法还包括将模具上面有玻璃制品的模具设置 在辐射屏障的内部空间之内，从而模具在辐射屏障的前端阻挡物和后端阻挡物之间。传送 所述模具、玻璃制品和辐射屏障通过一系列冷却工位，同时保持所述模具在前端和后端阻 挡物之间，其中前端和后端阻挡物抑制在模具的前端和后端处的辐射传热。
[0009] 在所述方法的至少一种实施方式中，所述设置模具的步骤使得所述辐射屏障高于 所述模具顶端部延伸大于零的高度。
[0010] 在所述方法的至少一种实施方式中，所述设置模具的步骤使得所述辐射屏障低于 所述模具底端部延伸大于零的高度。
[0011] 在所述方法的至少一种实施方式中，所述设置模具的步骤使得所述模具的外部 周界边缘和朝向所述内部空间的所述辐射屏障的内表面之间存在空气间隙。
[0012] 在所述方法的至少一种实施方式中，所述成形玻璃制品的步骤包括使用真空来 牵拉玻璃板靠着所述模具的表面，所述模具具有限定所述玻璃制品的三维形状的三维表面 轮廓。
[0013] 在至少一种实施方式中，所述方法还包括在所述传送过程中保持冷却工位中的 温度，从而直到玻璃制品到达所述一系列达冷却工位的最后冷却工位尽头的之时，所述玻 璃制品的温度下降到所述玻璃制品的粘度大于1〇 13泊的温度。
[0014] 在所述方法的至少一种实施方式中，所述前端和后端阻挡物抑制传热，从而与所 述玻璃制品相邻的整个模具表面上的最大温差小于5°c。
[0015] 在所述方法的至少一种实施方式中，所述前端和后端阻挡物抑制传热，从而与所 述玻璃制品相邻的整个模具表面上的最大温差小于2°C。
[0016] 本发明还描述一种用来制造玻璃制品的设备。在一方面中，所述设备包括模具， 所述模具具有用于把玻璃板成形为具有三维形状的玻璃制品的模具表面。所述设备还包括 辐射屏障，其包括以相背、隔开关系设置的前端阻挡物和后端阻挡物，从而限定在其中接受 模具的内部空间。
[0017] 在至少一种实施方式中，所述设备还包括按照温度降低的顺序设置的一系列冷 却工位。
[0018] 在至少一种实施方式中，所述设备还包括传送机系统，用于沿着所述一系列冷却 工位传送所述辐射屏障和模具，从而在所述传送过程中所述模具仍然保持在所述内部空间 之内。
[0019] 在所述设备的至少一种实施方式中，使用辐射率为0. 1-0. 4的材料涂覆形成所述 前端和后端阻挡物的至少一部分的所述辐射屏障。
[0020] 在所述设备的至少一种实施方式中，所述辐射屏障由在500°C_900°C的温度范围 中耐氧化的材料制成。
[0021] 在所述设备的至少一种实施方式中，把反射材料施涂到形成所述前端和后端阻 挡物的至少一部分的辐射屏障上。
[0022] 在所述设备的至少一种实施方式中，所述辐射屏障高于模具顶部表面延伸大于 零的高度。
[0023] 在所述设备的至少一种实施方式中，所述辐射屏障低于模具底部表面延伸大于 零的高度。
[0024] 在所述设备的至少一种实施方式中，定制所述内部空间的尺寸使得所述模具的 外部周界边缘和朝向所述内部空间的所述辐射屏障的内表面之间存在空气间隙。
[0025] 在所述设备的至少一种实施方式中，至少一部分的所述辐射屏障设置成冷却板。
[0026] 在所述设备的至少一种实施方式中，至少一部分的所述辐射屏障包括等温传热 装置。
[0027] 在所述设备的至少一种实施方式中，所述辐射屏障的结构选自一对平行的壁、盒 子、管和穹顶。
[0028] 应理解，前面的概述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求 保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步理 解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本发明的各种实施 方式，并与描述一起用来解释本发明的原理和操作。
[0029] 附图简沐
[0030] 以下是结合附图进行的【附图说明】。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制， 附图的某些特征和某些视图可以按比例放大显示或示意性显示。
[0031] 图1显示制备玻璃制品时所用的一系列工位（station)。
[0032]图2a是辐射屏障的横截面视图，且模具设置在辐射屏障的内部空间中。
[0033] 图2b是辐射屏障的透视图，且模具设置在辐射屏障的内部空间中。
[0034] 图2c是图2b的辐射屏障和模具的俯视图。
[0035] 图2d是具有顶部盖子的辐射屏障的透视图。
[0036] 图2e是具有倾斜的壁的辐射屏障的透视图。
[0037]图2f是管状辐射屏障的透视图。
[0038] 图2g穹顶状辐射屏障的透视图。
[0039] 图3显示用于把玻璃板成形为玻璃制品的模具。
[0040]图4显示用于研究辐射屏障对模具温度均匀性有效性的模型。
[0041] 图5a是没有福射屏障的模具温度的图表。
[0042] 图5b是具有辐射屏障的模具温度的图表。
[0043] 图6是模具表面温差随着辐射屏障壁高度的变化而变化的关系的图表。
[0044] 具体描沐
[0045] 在以下详细描述中，为了提供对本发明实施方式的透彻理解，陈述了许多具体的 细节。但是，对本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细节中的一些细 节或全部细节的情况下实施。在其它情况中，为了不使本发明难理解，没有详细描述众所周 知的特征或工艺。此外，类似或相同的附图编号可用于标识共有或类似的零件。
[0046] 为了符合设计规格，用于手持装置的玻璃制品必须符合非常严格的形状精度，约 为±50ym。为了实现该形状精度，玻璃制品在成形之后，在其仍然保持在模具上的情况下 对其进行冷却和/或退火，直至玻璃达到低于玻璃转化温度的温度，在该温度下，可以安全 地从模具取下玻璃制品。冷却相通常涉及使得其上具有玻璃制品的模具沿着一连串的冷却 工位进行传送。为了防止玻璃制品的翘曲并且实现所需的形状精度，在冷却相期间，在玻璃 制品的整个表面上的温差应该非常小，例如不大于5°C，并且在玻璃制品的整个厚度上的温 差也应该非常小，例如不大于2°C。
[0047] 温度沿着一连串的冷却工位逐渐下降，这意味着任意下游的冷却工位的温度低于 相邻的上游冷却工位的温度。如果冷却工位之间没有物理阻挡物或者冷却工位没有物理分 离，则模具的前端会与较低的温度环境接触，而模具的后端会与较高的温度环境接触。这会 引起模具的前端和后端之间的温差。所引起的温差会影响模具上的玻璃制品的表面温差和 厚度温差，可能导致不可接受的表面温差和厚度温差。
[0048]在本发明中，当在模具上冷却玻璃制品时，在模具的前端和后端形成辐射阻挡物。 模拟结果表明使用该方法且无需主动管理整个模具的温差，并可实现整个玻璃制品的温差 小于2°C。该方法使得无需使用可能潜在地导致玻璃污染的隔热材料来物理分离冷却工位。 该方法还最大程度减小玻璃制品的翘曲，使得能制备形状精确性满足所需规格的玻璃制 品。
[0049] 图1显示工位100-108,可在其中制备具有3D形状的玻璃制品。第一工位100 是成形工位，其中使用模具112把玻璃板109成形为具有3D形状的玻璃制品。成形工位 100配备了加热装置111例如红外加热器、电阻加热器或电感加热器，用于把玻璃板加热 到该玻璃板可成形为玻璃制品的温度。其余工位102, 104, 106, 108是冷却工位，在这些工 位中，玻璃制品被冷却至能够从模具112安全地分离玻璃制品的温度。分别将冷却工位 102, 104, 106, 108控制在不同温度，且冷却工位的温度从最