通过绷紧夹层材料卷绕玻璃带的制作方法
【专利说明】通过绷紧夹层材料卷绕玻璃带
[0001 ] 本发明专利申请是国际申请号为PCT//US2011/062349，国际申请日为2011年11月29日，进入中国国家阶段的申请号为201180065894.7，发明名称为“通过绷紧夹层材料卷绕玻璃带”的发明专利申请的分案申请。
[0002]背景
[0003 ]本申请要求2010年11月30日提交的美国临时申请系列第61 /417，908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。
技术领域
[0004]本发明涉及用于卷绕玻璃带的方法和设备。更具体地，本发明涉及将玻璃带与夹层材料卷绕在一起以形成卷的方法和设备。
技术背景
[0005]虽然玻璃成形为连续带的形式，但是玻璃刚冷却并固化，通常就被分割成片材。近来的产品趋势(例如在电子纸前部平面基板，在光伏模块中的保护盖板，接触式传感器，固态照明和电子器件的方面)导致人们需要越来越薄的玻璃。但是，随着玻璃的厚度不断减小，玻璃片变得挠性越来越大。这对于加工带来了困难，特别是对于厚度等于或小于0.3mm的玻璃来说。因此，人们尝试以便于加工的方式将薄玻璃卷绕成卷。但是，玻璃的一些独特的特征对于成功实施卷绕工艺带来了一些难题。
[0006]首先是玻璃成形后的边缘的“凸缘”，该凸缘的厚度显著大于该凸缘之间区域的恒定厚度。其次，玻璃对表面缺陷极为敏感。这些缺陷形成应力点，会产生裂纹并导致破碎。因此使玻璃对其自身的表面与表面直接接触(材料卷绕在卷轴上通常就是此种情况)是不可取的。人们通过在卷绕时在玻璃带的层之间使用各种夹层材料，解决了前两种特征带来的问题。
[0007]第三，本发明的发明人注意到，一个尚未解决的问题(关于对于卷绕薄玻璃带的影响的方面，即0.3mm或更薄)，该问题是所述成形工艺可能会在玻璃带的宽度上带来不同的厚度和/或弯度(由于两个边缘凸缘之间不同程度的冷却带来的在一个方向上的连续弯曲)。当对具有不同的横向带厚度和/或弯度的玻璃带进行卷绕时，在卷绕的卷内产生横向作用力，由此使得在卷绕的卷上产生具有一定角度的而非直的侧壁。在一些情况下，所述侧壁的角度可能会导致玻璃带与用来卷绕玻璃带的卷轴的翼缘接触，从而有使玻璃带遭受破坏的风险。另外，所述卷的有角度的侧壁导致在将该卷展开、将该玻璃带用于连续制造工艺时，难以进行加工。因此，存在一种将玻璃带和夹层材料卷绕在一起，从而使得卷具有较直的侧壁的方法和设备的需求。
【发明内容】
[0008]为了形成具有直的侧壁的卷绕玻璃带的卷，本发明的发明人发现，可以通过适当地选择卷绕条件，来抵消不同的横向带厚度和/或弯度等的影响。一些相关的卷绕条件是卷形成时的卷材张力和卷中层间压力，以及在卷绕夹层材料和玻璃带以形成卷的过程中如何施加张力。
[0009]更具体来说，本发明的发明人发现，当使用制造的卷中具有角度的侧壁的薄玻璃带和夹层材料时，通常卷材卷绕工艺参数为1-2镑/线性英寸的卷材张力以及15-50镑/平方英寸的层间压力。此外，与普通的知识(规定采用高张力和层间压力以实现更好的处理、更好的储藏以及更好的卷产品密度)相反，本发明的发明人发现，增加玻璃带和夹层材料的卷材张力和层间压力，实际上使得侧壁特性更差。令人惊讶的是，本发明的发明人发现在层之间采用较低的卷材张力和较低的压力，在卷中形成更直的侧壁。更具体地，大于0镑/线性英寸但小于或等于0.25镑/线性英寸(小于或等于0.3kg/cm)的卷材张力，以及大于0镑/平方英寸但小于或等于10镑/平方英寸(小于或等于0.07MPa)的卷的层间压力，在卷绕的薄玻璃上产生直的侧壁。在另一个实施方式中，大于0镑/平方英寸但小于或等于7镑/平方英寸(小于或等于0.05MPa)卷中的层间压力，也在卷上产生了直的侧壁。此外，还希望在整个卷中，卷中的层间压力保持基本均匀。
[0010]此外，本发明的发明人发现，在卷绕夹层材料和玻璃带的过程中，如何施加张力对于所得到卷的侧壁的直度也有影响。更具体来说，应该向夹层材料而非玻璃带施加张力。也就是说，应该几乎不向玻璃带施加张力。更具体来说，仅有的向玻璃带施加的张力应该来自用于分离上游和卷绕过程中的自由活套中的带自身的重量。如果向玻璃带自身施加任意明显的张力(即，除了形成自由活套的卷内的摩擦阻力以及除了自由活套中玻璃带自身的重量之外)，则放大了弯度和/或厚度变化的作用，导致所得到的卷中不合乎希望的成角度、凹陷和/或伸缩。如上所述，施加到夹层材料的张力应该< 0.25镑/线性英寸(宽度)(< 0.3kg/cm)。此外，随着卷(即包括玻璃带和夹层材料的卷)直径的增加，张力应该随之减小，和/或随着夹层材料供给卷的直径减小，张力应力随之减小。如果张力不随着卷直径而减小，则卷中的层间压力会增加，逐渐施加越来越多的压力。如果建立起了过多的压力，则会使得卷侧壁特性劣化。
[0011]同样，优选可对夹层材料自身的类型进行选择，以降低玻璃带中厚度变化的影响。更具体来说，如果夹层材料是厚度柔顺性的，或者当压缩时具有部分厚度柔顺性，则它可以吸收玻璃带中可能存在的厚度差。发现所述夹层材料的合适的刚度小于或等于约28.14N/mm，或者小于或等于约27.12N/mm，或者小于或等于约26.lN/mm，其中所有的范围的下限均大于零。为了实现上述刚度，所述夹层材料可以由以下材料形成，例如聚乙烯泡沫材料(开孔或闭孔)，瓦楞纸材料，或者具有压花表面或纹理表面的软聚乙烯基材料的片材。
[0012]同样地，揭示了一种将玻璃带和夹层材料一起卷绕成卷的设备。该设备包括夹层材料供给路径、玻璃带供给路径、绕卷机制，以及当将夹层材料卷绕成卷时，向沿着夹层材料供给路径移动的夹层材料施加张力的装置，从而在卷的层间产生压力。通过向夹层材料施加合适的张力，在卷中的玻璃带和夹层材料的层间建立了合适的压力，从而可以产生具有直的侧壁的卷。用于施加张力的装置可以是例如空气制动器、机械摩擦制动器、磁粉制动器、电动制动器或者伺服电动机。此外，用于施加张力的装置可以与供给夹层材料的卷相连，或者当夹层材料经过其供给路径时，所述用于施加张力的装置可以直接与其相连或者通过辊或辊系统与其相连。可以将用于施加张力的装置与合适的控制器相连，从而根据接收自传感器的输入来控制该装置施加压力，所述传感器测量了夹层材料供给卷上的夹层材料的量和/或要卷绕成卷的玻璃带和夹层材料的量。
[0013]在以下的详细描述中提出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述以及附图中举例实施本发明而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是对本发明的示例，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。
[0014]包括的附图提供了对本发明原理的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图图示说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来说明例如本发明的原理和操作。应理解，在本说明书和附图中揭示的本发明的各种特征可以以任意和所有的组合使用。作为非限制性例子，本发明的各种特征可相互组合如下:
[0015]根据第1个方面，提供了卷绕玻璃带的方法，该方法包括:
[0016]将夹层材料和玻璃带卷绕在一起成卷；以及
[0017]当卷绕夹层材料和玻璃带时，绷紧夹层材料从而控制卷的层间压力。
[0018]根据第2个方面，提供了卷绕玻璃带的方法，该方法包括:
[0019]将夹层材料和玻璃带卷绕在一起，以产生具有基本恒定层间卷压力的卷。
[0020]根据第3个方面，提供了第2个方面的方法，其中，通过绷紧夹层材料来控制卷的层间压力。
[0021]根据第4个方面，提供了第1-3个方面中任一项的方法，其中，卷绕还包括将夹层材料在芯上卷绕至少一圈，以形成夹层材料的夹隙(nip)，并将玻璃带插入夹隙内。
[0022]根据第5个方面，提供了第1或第3方面的方法，其中，对绷紧进行控制，从而随着卷直径的增加而降低张力。
[0023]根据第6个方面，提供了第1或第3方面的方法，其还包括从夹层卷解绕夹层材料，并对张力进行控制，从而随着夹层卷直径的减小而减小张力。
[0024]根据第7个方面，提供了第6方面的方法，其还包括测量夹层卷的直径。
[0025]根据第8个方面，提供了第1、5或6方面中任一项的方法，其中，对绷紧进行控制，从而在夹层材料和玻璃带之间产生近似恒定的卷层间压力。
[0026]根据第9个方面，提供了第2或第8方面的方法，其中，卷层间压力<10镑/平方英寸(<0.07MPa)，并大于0镑/平方英寸。
[0027]根据第10个方面，提供了第2或第8方面的方法，其中，卷层间压力<7镑/平方英寸(< 0.05MPa)，并大于0镑/平方英寸。