用于急弯玻璃板的设备和方法

用于急弯玻璃板的设备和方法
【专利摘要】公开了用于弯曲玻璃板的设备和方法。本发明通过提供阻止玻璃板不利扭曲的设备和方法，改善了本领域当前技术。所述设备和方法在弯曲处使用局部加热从而允许降低玻璃板的整体温度，任选的同时使用用于改善弯曲质量的机械装置。
【专利说明】用于急弯玻璃板的设备和方法
[0001]本申请根据35U.S.C.§119要求2011年10月10日提交的美国临时申请登记N0.61/545，332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。
[0002]领域
[0003]本发明总体涉及在薄玻璃板中形成急弯和形状的设备和方法。所述设备和方法提供下述能力:把薄玻璃板再成形成具有极小扭曲的复杂几何形貌并保留玻璃表面质量。其它益处包括可使用大的玻璃板尺寸、更低的预热温度和更短的循环时间，所有这些都节省了成本。
技术背景
[0004]化学强化玻璃特别是能通过熔合成形以大的薄板尺寸制造的玻璃的兴起，开启了在各种消费者领域的细分市场。这些新的市场包括在用于显示器、电器和汽车组件的电子器件中使用薄玻璃板。潜在应用的示例包括液晶显示器(LCD)、电泳显示器(Ero)、有机发光二极管(OLED)、等离子体显示器面板(rop)等。具体来说，可离子交换薄玻璃板在这些市场中扩大的应用促进了对成形三维玻璃板的需求，且侧重把平坦的部分和高度弯曲、局部的形状的结合。
[0005]目前，一般通过下述来制造玻璃板:使熔融玻璃流入成形体中，其中可以通过各种带成形工艺技术例如狭缝拉制、浮法、下拉法、熔合下拉法或者上拉法来形成玻璃带。然后可以对玻璃带进行后续分割，以提供适用于进一步加工成所需的应用的板材玻璃。期望允许改变玻璃板形状的后续制造技术扩展可使用平面玻璃的应用数目。一个好的示例是汽车挡风玻璃的情况，其中目前的设计远不是简单的平坦形状。
[0006]但是，改变薄的平坦玻璃板的形状存在巨大的挑战。对于显示器应用，玻璃板的光学清晰是极端重要的，且保持熔合形成表面的“原始”性质是至关重要的。用于弯曲和再成形玻璃板的标准模塑技术趋于把模具工具可能具有的任何不规则形状印制到玻璃表面上，因此限制工具与玻璃的显示区域接触次数的成形技术是优选的。此外，对更急的受控变形(如弯曲)和厚度通常小于或等于I毫米的更薄玻璃板的需求，意味着用于弯曲玻璃板的传统工艺是不合适的，因为它们不能干净地构建所必须的结构。
[0007]因此，需要方法，所述方法允许:在所需区域通常是成品的最大区域，保留高水平的平坦性；保留玻璃板的原始方面；在感兴趣的区域有所需量的变形；高水平的尺寸控制。实施方式通过下述解决了这些需求:允许使用靶向加热来弯曲和成形玻璃板，任选的借助夹持和/或机械装置，从而避免在玻璃板中不利的扭曲，同时避免或最小化与玻璃的接触。此类方法可适用于再成形宽范围的含玻璃板的应用如电器(如，显示器应用)、汽车、可携带电子器件或包括再成形玻璃板的其它装置中的玻璃板。
[0008]概述
[0009] 本发明的一方面是提供用于再成形玻璃板的设备和方法。具体来说，本发明的目的是提供用于弯曲玻璃板的设备和方法，且该玻璃板在该弯曲以外的点处有少量或没有不利的扭曲。[0010]第一实施方式是弯曲玻璃板的设备，其包括支撑所述玻璃板主体的支撑元件、整体加热装置、把所述玻璃板的部分加热至高到足以允许所述玻璃板的所述部分弯曲的温度的局部加热装置、以及在弯曲区域以外且在与所述支撑元件相对的弯曲区域侧接触所述玻璃板的弯曲辅助装置。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括通过含传导、对流或辐射的方法来加热所述玻璃板的装置。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括传导元件。在一些实施方式中，所述传导元件包括金属、金属氧化物、碳化合物、金属间化合物、陶瓷或玻璃陶瓷。在一些实施方式中，所述传导元件包括钼、镍铬合金、铬招钴耐热、白铜、掺杂或不掺杂的二硅化钥、金属陶瓷、卡罗德(Calrod)、正温度系数陶瓷、钛酸钡、钛酸铅、钥或碳化硅。在一些实施方式中，所述弯曲辅助装置包括在整个弯曲加工中与所述玻璃板接触的可机械移动的装置。在一些实施方式中，所述弯曲辅助装置包括陶瓷、玻璃陶瓷、金属或金属氧化物。
[0011]另一实施方式是弯曲玻璃板的设备，其包括支撑所述玻璃板主体的支撑元件、整体加热装置、把所述玻璃板的部分加热至高到足以允许所述玻璃板的所述部分弯曲的温度局部加热装置、以及在弯曲区域以外接触所述玻璃板的约束装置。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括通过含传导、对流或辐射的方法来加热所述玻璃板的装置。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括通过含辐射的方法来加热所述玻璃板的装置。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括红外加热器。在一些实施方式中，所述约束装置包括只有在弯曲所述玻璃板时与所述玻璃板接触的可机械移动的装置。在一些实施方式中，所述约束装置包括固定装置，该固定装置只有当所述玻璃板在弯曲区域以外不利变形时才在包括不利变形的点处与所述玻璃板接触。在一些实施方式中，所述约束装置包括陶瓷、玻璃陶瓷、金属或金属氧化物。在一些实施方式中，所述整体加热装置把所述玻璃板加热到低于所述玻璃板的玻璃化转变温度的温度。在一些实施方式中，所述约束装置还包括真空或大气压力装置。
[0012]另一实施方式是弯曲玻璃板的设备，其包括支撑所述玻璃板主体的支撑元件、整体加热装置、把所述玻璃板的部分加热至高到足以允许所述玻璃板的所述部分弯曲的温度局部加热装置、以及在弯曲区域以外且在与所述支撑元件相对的弯曲区域侧接触所述玻璃板的弯曲辅助装置。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括通过含传导、对流或辐射的方法来加热所述玻璃板的装置。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括红外加热器。在一些实施方式中，所述局部加热装置包括传导兀件。在一些实施方式中，所述传导兀件包括金属、金属氧化物、碳化合物、金属间化合物、陶瓷或玻璃陶瓷。在一些实施方式中，所述传导元件包括钼、镍铬合金、铬铝钴耐热、白铜、掺杂或不掺杂的二硅化钥、金属陶瓷、卡罗德(calrod)、正温度系数陶瓷、钛酸钡、钛酸铅、钥或碳化硅。在一些实施方式中，所述弯曲辅助装置包括在整个弯曲加工中与所述玻璃板接触的可机械移动的装置。在一些实施方式中，所述弯曲辅助装置包括陶瓷、玻璃陶瓷、金属或金属氧化物。在一些实施方式中，所述约束装置包括只有在弯曲所述玻璃板时与所述玻璃板接触的可机械移动的装置。在一些实施方式中，所述约束装置包括固定装置，该固体装置只有当所述玻璃板在弯曲区域以外不利变形时才在包括不利变形的点处与所述玻璃板接触。在一些实施方式中，所述约束装置包括陶瓷、玻璃陶瓷、金属或金属氧化物。在一些实施方式中，所述整体加热装置把所述玻璃板加热到低于所述玻璃板的玻璃化转变温度的温度。在一些实施方式中，所述约束装置还包括真空或大气压力装置。
[0013]另一实施方式是弯曲玻璃板的方法，所述方法包括提供设备的实施方式、提供初始玻璃板、把所述初始玻璃板放入所述设备、将弯曲辅助装置应用到所述初始玻璃板、整体加热所述初始玻璃板、局部加热所述初始玻璃板的一部分、并弯曲所述初始玻璃板的至少一部分。在一些实施方式中，所述将弯曲辅助装置应用到所述初始玻璃板包括在整个弯曲加工中应用所述弯曲辅助装置。在一些实施方式中，所述初始玻璃板包括可离子交换玻璃板、钠钙硅酸盐玻璃板、EAGLE XGs玻璃板、0211-型玻璃板、或碱金属硼硅酸盐玻璃板。在一些实施方式中，所述整体加热包括把所述初始玻璃板加热到低于所述玻璃板的玻璃化转变温度的温度 。在一些实施方式中，所述局部加热包括把所述初始玻璃板的所述部分加热至约为所述初始玻璃板的玻璃化转变温度。在一些实施方式中，所述方法还包括退火所述玻璃板。
[0014]另一实施方式是弯曲玻璃板的方法，所述方法包括提供设备的实施方式、提供初始玻璃板、把所述初始玻璃板放入所述设备、整体加热所述初始玻璃板、局部加热所述初始玻璃板的一部分、将约束装置应用到所述初始玻璃板、并弯曲所述初始玻璃板的至少一部分。在一些实施方式中，所述将约束装置应用到所述初始玻璃板包括只在弯曲玻璃时应用所述约束装置。在一些实施方式中，所述初始玻璃板包括可离子交换玻璃板、钠钙硅酸盐玻璃板、EAGLE XG5玻璃板、0211-型玻璃板、或碱金属硼硅酸盐玻璃板。在一些实施方式中，所述整体加热包括把所述初始玻璃板加热到低于所述玻璃板的玻璃化转变温度的温度。在一些实施方式中，所述局部加热包括把所述初始玻璃板的所述部分加热至约为所述初始玻璃板的玻璃化转变温度。在一些实施方式中，所述方法还包括退火所述玻璃板。
[0015]另一实施方式是弯曲玻璃板的方法，所述方法包括提供设备的实施方式、提供初始玻璃板、把所述初始玻璃板放入所述设备、将弯曲辅助装置应用到所述初始玻璃板、整体加热所述初始玻璃板、局部加热所述初始玻璃板的一部分、将约束装置应用到所述初始玻璃板、并弯曲所述初始玻璃板的至少一部分。在一些实施方式中，所述将弯曲辅助装置应用到所述初始玻璃板包括在整个弯曲加工中应用所述弯曲辅助装置。在一些实施方式中，所述将约束装置应用到所述初始玻璃板包括只在弯曲玻璃时应用所述约束装置。在一些实施方式中，所述初始玻璃板包括可离子交换玻璃板、钠钙硅酸盐玻璃板、EAGLE XG玻璃板、0211-型玻璃板、或碱金属硼硅酸盐玻璃板。在一些实施方式中，所述整体加热包括把所述初始玻璃板加热到低于所述玻璃板的玻璃化转变温度的温度。在一些实施方式中，所述局部加热包括把所述初始玻璃板的所述部分加热至约为所述初始玻璃板的玻璃化转变温度。在一些实施方式中，所述方法还包括退火所述玻璃板。
[0016]在一些实施方式中,所述方法还包括弯曲后处理加工。在一些实施方式中，所述弯曲后处理加工包括冷却步骤，其中允许弯曲的玻璃板在整体加热装置中冷却到整体加热温度，然后移除。在一些实施方式中，所述方法还包括把所述弯曲的玻璃板留在整体加热装置或者把弯曲的玻璃板放入独立的加热装置中，以允许弯曲后处理。在一些实施方式中，所述弯曲后处理包括退火。
[0017]在另一种实施方式中，所述方法包括在第一整体加热装置中整体加热所述玻璃板，把玻璃板移动到设备的实施方式，该设备任选的可在第二整体加热装置中，弯曲所述初始玻璃板，并随后任选的把所述弯曲的玻璃板移动到第一整体加热装置或第三整体加热装置进行弯曲后处理。
[0018]实施方式的优点包括:能以最小扭曲和良好的几何形貌控制来再成形薄玻璃板；再成形方法可保留熔合形成的玻璃板的表面质量；成形方法灵活的用于沿着可变曲率和角度再成形复杂的几何形貌；板尺寸(成品尺寸)不受方法限制，只取决于炉子和/或装置尺寸；无模具方法，没有来自模具接触的玻璃表面不规则形状；边缘弯曲玻璃板，曲率半径可< 2毫米。
[0019]应理解，前面的概述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附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。【专利附图】

【附图说明】了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
[0020]附图简述
[0021]图1.显示90°弯曲的薄玻璃的图形显示，以及把通过圆圈突出显示的剖线之间的区域确定为弯曲区域。
[0022]图2.直接加热钼管加工装置的实施方式:本图显示了一实施方式，其中玻璃板放置在耐火框架上，两钼管相互平行的放置在玻璃板的各端，弯曲辅助装置的实施方式放置在玻璃板端部顶部。
[0023]图3.弯曲前弯曲装置实施方式的示意图:本图显示了在弯曲玻璃板之前，陶瓷管和支撑托架的位置。
[0024]图4.弯曲后弯曲装置实施方式的示意图:本图显示了在弯曲玻璃板之后，陶瓷管和支撑托架的位置。
[0025]图5.用于在平坦的玻璃零件上制造两线性弯曲的情况的方法布局的示意图(图5A)。附图标记4指玻璃板、附图标记2指支撑元件的实施方式、附图标记3描述了弯曲区域、附图标记6是局部加热至变形的区域、7是从边缘到弯曲区域的玻璃区域、且附图标记8指玻璃板的厚度。图5B是样品表面形貌的图像，显示在弯曲区域的附近有凸起。
[0026]图6.图5A中描述的方法的示意图(图6A)，并在待弯曲区域附近，把附图标记I的约束装置的实施方式添加到玻璃上。附图标记3描述了弯曲区域、6是局部加热的区域、附图标记7是从边缘到弯曲区域的玻璃区域、且附图标记8指玻璃板的厚度。只有在需要时，启动载荷以接触玻璃。图6B是样品表面形貌的图像，显示了当应用约束装置时样品的稳定性。
[0027]图7.关于玻璃板的平坦部分的稳定性的加工窗口的示意显示。预热温度和局部加热速率之间的关系限定了稳定和不稳定的结构域。为了减少循环时间和曲率半径，高的局部加热速率是所需的，但是为了维持光学表面质量和形状，更低的预热温度是所需的。曲线位置与弯曲长度相关，其中更长的弯曲使曲线下移。
[0028] 图8.图8A-D显示了约束装置的实施方式和它们相对于支撑元件和玻璃板的位置。所有的图像都是在X-Z平面上绘制的。图8A显示了约束装置I在支撑元件2的顶部施加力，弯曲区域标注为3。图SB显示了约束装置I在支撑元件2以外通过真空压力施加力，弯曲区域标注为3。图SC显示了约束装置I在支撑元件2上通过真空压力施加力，弯曲区域标注为3。图8D显示了约束装置I在支撑元件2以内或以外通过真空压力从下方施加力，弯曲区域标注为3。[0029]图9.图9A-B显示了约束装置的实施方式，其中只有弯曲区域以外的区域的玻璃板发生不利变形时，约束装置才与玻璃板接触。图9A是装置在X-Z平面上的示意图，其中约束装置I距离玻璃板几百微米内设置，但不接触玻璃板。玻璃支撑在支撑元件2上，且通过加热弯曲区域3来弯曲。图9B显示了图9A的装置的Y-Z平面，其中I同样表示刚性的约束装置，其稍微与玻璃板4有间隔，且只有在玻璃不利变形时才接触玻璃。此外，通过2标注支撑元件。
[0030]图10.从端部边缘角度显示具有2、3和5毫米的不同弯曲半径的玻璃板的图片。
[0031]图11.沿着测试点的5毫米弯曲半径的图片。
[0032]图12.沿着测试点的3毫米弯曲半径的图片。
[0033]图13.沿着测试点的2毫米弯曲半径的图片。
[0034]详细描述
[0035]参考以下详细描述、附图、实施例、权利要求以及之前和以下的描述，可以更容易地理解本发明。但是，在揭示和描述本发明的组合物、制品、装置和方法之前，应理解，本发明不限于所揭示的具体组合物、制品、装置和方法，除非另有说明，因为它们当然是可以改变的。还应当理解，本文所使用的术语仅仅是为了描述特定的方面而不是起限制作用。
[0036]以下描述是作为启用教导来提供的。为此，本领域技术人员应当意识和体会到，可以对本文所述的各个方面进行各种改变，同时仍然能够达到所述有益的结果。还显而易见的是，本发明所需的有益结果中的一部分可以通过选择公开的一些特征而不利用其他的特征来获得。因此，本领域技术人员会认识到，许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至是希望的，并且是本发明的一部分。因此，提供的下述描述只是说明性的，并不是限制性的。
[0037]揭示了材料、化合物、组合物以及组分，它们可用于所揭示的方法和组合物，可结合所揭示的方法和组合物使用，可用于制备所揭示的组合物，或者是所揭示的方法和组合物的实施方式。在本文中公开了这些和其他的材料，应理解当公开了这些材料的组合、子集、相互作用、组等等而未明确地具体揭示这些材料的每个不同的单独和共同组合以及排列时，在本文中具体设想和描述了它们中的每一种情况。因此，如果公开了一类取代物A、B、和C并且还公开了一类取代物D、E、和F和组合的实施方式A-D的实例，则可单独地和共同地设想每一个。因此，在本例中，具体设想了以下组合A-E、A-F、B-D、B-E、B_F、C_D、C-E和C-F中的每一个，应认为以上这些都是从A、B和C ;D、E和F ;以及实例组合A-D的内容揭示的。同样，也具体设想并揭示了上述的任何子集或这些子集的组合。因此，例如，具体设想了 A-E、B-F和C-E的亚组，并应认为它们是从A、B和C ;D、E和F ;以及实例组合A-D的内容揭示的。这种概念应用于本内容的所有方面，包括但不限于组合物的任何组分以及所揭示组合物的制备方法和使用方法中的各步骤。因此，如果存在可进行的多个附加步骤，应当理解可通过所公开方法的任一特定实施方式或实施方式的组合来进行这些附加步骤中的每一个，而且可具体设想每一个这样的组合且应当认为它是公开的。
[0038]在本说明书和下面的权利要求书中提到许多术语，这些术语具有以下含义:
[0039]“包括”、“包含”或类似术语意为包括但不限于，即内含而非排它。
[0040]术语“约”表示所有范围内的术语，除非另有说明。例如，约1、2或3相当于约1、约2或约3，并且还包括约1-3，约1-2以及约2-3。组合物、组分、成分、添加剂和类似方面的公开的具体和优选数值及其范围仅用于说明，它们不排除其它定义数值或定义范围内的其它数值。本发明的组合物和方法包括具有本文所述的任何数值或数值的任何组合、具体数值、更具体的数值和优选数值的组合物和方法。
[0041]除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“一种”及其相应的定冠词“该”表示至少一(个/种)，或者一(个/种)或多(个/种)。
[0042]术语“支撑元件”指用来在设备内支撑玻璃板的物体。支撑元件可包括允许在设备中放置玻璃板、支撑该玻璃板并允许弯曲该玻璃板的任意形状。支撑元件通常支撑主要部分，或玻璃板的“主体”。支撑元件可在一个或两个面上与玻璃板接触，或者当加工玻璃时可改变接触点。可把支撑元件设计成允许进行多个弯曲而不移动玻璃板，或者允许同时进行多个弯曲。此外，支撑元件可允许在玻璃板中制备复杂的形状或弯曲，例如通过包括柔性的或可改变形状的支架。支撑元件的示例包括，但不限于:固体或蜂窝状板或表面、外部支撑框架、支撑柱、辊或传送带、或者产生大气压力或真空压力的元件。对于产生大气压力或真空压力的元件的情况，可能是这样的情况:这种元件允许玻璃板避免与固体支架的物理接触。
[0043]术语“整体加热装置”指可用来同时加热整体玻璃板的加热装置，且可任选地加热支撑元件、约束装置和/或弯曲辅助装置。整体加热装置可通过任意已知的加热方法来加热玻璃板，并可通过但不限于下述来工作:电阻加热、燃烧加热、感应加热或电磁加热。可通过对流、传导或辐射来发生从整体加热装置到玻璃板的传热。整体加热装置实施方式的示例包括，但不限于:窑，如退火炉(Iehr)或隧道窑，或静止炉，可是底部加载的或者顶帽型的。此外，整体加热装置可 包括多个加热装置，任选地它们可在不同的加工步骤中独立使用。
[0044]术语“局部加热装置”指只加热玻璃板的一部分的加热装置。局部加热装置可通过任意已知的加热方法来加热玻璃板，并可通过但不限于下述来工作:电阻加热、燃烧加热、感应加热或电磁加热，如红外、激光或微波加热。可通过对流、传导或辐射来发生从整体加热装置到玻璃板的传热。局部加热装置实施方式的示例包括，但不限于:红外加热器、激光器、燃烧器、或成形金属接触件，如钼、碳化硅、或二硅化钥杆，它们把热量传导至玻璃板。在一些实施方式中，局部加热装置可与整体加热装置同时使用，但局部加热装置也可在整体加热装置后面使用。
[0045]术语“弯曲辅助装置”指在局部加热区域以外的点处与玻璃基材的未弯曲部分接触或者把力施加到该未弯曲部分的、以及能为弯曲加工提供附加控制的元件。弯曲辅助装置可包括任意形状或结构，该任意形状或结构允许弯曲辅助装置接触或施加力至玻璃板并帮助玻璃的弯曲，和/或允许弯曲辅助装置执行改善弯曲性质和/或弯曲特征的功能，允许在更低的温度下弯曲玻璃板，和/或减少弯曲玻璃板所需的时间。弯曲辅助装置实施方式的示例包括，但不限于:连接至支撑元件的旋转托架上的辊或轮，该辊或轮与玻璃板接触并允许弯曲辅助装置和玻璃板之间的接触点随玻璃板的弯曲而移动。
[0046]术语“约束装置”指在与支撑元件相同侧的点处与玻璃基材的未弯曲部分接触或者把力施加到该未弯曲部分的、以及能限制因弯曲加工而导致的玻璃板的不利扭曲或变形的元件。约束装置可包括任意形状或结构，该任意形状或结构允许约束装置接触或施加力至玻璃板并防止玻璃板中的不利变形。约束装置的示例包括，但不限于:固体或蜂窝状板或表面、外部支撑框架、支撑柱或辊、或者产生大气压力或真空压力的元件。对于产生大气压力或真空压力的元件的情况，可能是这样的情况:这种元件允许玻璃板避免与约束装置的物理接触。
[0047]当再成形许多玻璃时，例如目前的可熔合成形的可离子交换玻璃，必须加热整个玻璃板以避免断裂。这要求例如在炉子中加热整块玻璃板，并随后在它冷却之前再成形。但是，为了保持无需再成形的板区域部分的平坦性，即弯曲区域(见图1)以外的地方，优选地整体加热板的温度可以是最小的。更低的整体温度改善了玻璃板平坦部分的表面质量，因为该板更不可能在与任何固体元件(如支撑元件、弯曲辅助装置和/或约束装置)接触的地方显示痕迹或损坏。此外，升高的整体温度可在板的平坦区域创建扭曲，或者创建不均匀的弯曲几何形貌。
[0048]一方面是允许在弯曲加工中降低玻璃板的整体温度。和其它玻璃板弯曲装置和方法相比，实施方式可使用更薄的玻璃和/或具有更高热膨胀的玻璃组合物(如具有高CTE的可离子交换玻璃)，且发生的不稳定性更少。
[0049]一些实施方式使得能使用低于玻璃化转变温度的整体加热和在弯曲区域中形成选定弯曲区域的局部加热来弯曲和成形平坦的玻璃板。在一些实施方式中，使用低于软化点的整体加热和在弯曲区域中形成选定弯曲区域的局部加热来弯曲和成形平坦的玻璃板。
[0050]在一些实施方式中，所述玻璃板包括多层玻璃，它们可以是层叠的。在一些实施方式中，玻璃各层包括不 同的玻璃组合物。
[0051]其它实施方式使得能使用整体加热和在弯曲区域中形成选定弯曲区域的局部加热来弯曲和成形平坦的玻璃板。实施方式可使用任意类型的玻璃板。在一些方面，实施方式可用于可离子交换玻璃板、钠钙硅酸盐玻璃板、EAGLE XG玻璃板、0211-型玻璃板、或碱金属硼硅酸盐玻璃板。在一些实施方式中，玻璃板的厚度为约100微米，200微米，300微米，400微米，500微米，600微米，700微米，800微米，900微米，I毫米，1.1毫米，1.2毫米，1.3毫米，1.4毫米，1.5毫米，1.6毫米，1.7毫米，1.8毫米，1.9毫米，2.0毫米，2.1毫米，2.2毫米,2.3晕米，2.4晕米，2.5晕米，2.6晕米，2.7晕米，2.8晕米，2.9晕米，3.0晕米，3.1晕米,3.2晕米，3.3晕米,3.4晕米，3.5晕米,3.6晕米，3.7晕米，3.8晕米,3.9晕米，4.0晕米，4.1毫米，4.2毫米，4.3毫米，4.4毫米，4.5毫米，4.6毫米，4.7毫米，4.8毫米，4.9毫米，或5.0毫米。在一些实施方式中，玻璃板中弯曲的半径包括100微米，200微米，300微米，400微米，500微米，600微米，700微米，800微米，900微米，I毫米，1.1毫米，1.2毫米，
1.3毫米，1.4毫米，1.5毫米，1.6毫米，1.7毫米，1.8毫米，1.9毫米，2.0毫米，2.1毫米，
2.2晕米，2.3晕米，2.4晕米，2.5晕米，2.6晕米，2.7晕米，2.8晕米，2.9晕米，3.0晕米，
3.1晕米，3.2晕米，3.3晕米，3.4晕米，3.5晕米，3.6晕米，3.7晕米，3.8晕米，3.9晕米，
4.0毫米，4.1毫米，4.2毫米，4.3毫米，4.4毫米，4.5毫米，4.6毫米，4.7毫米，4.8毫米，4.9晕米,5.0晕米,5.5晕米,6.0晕米,6.5晕米,7.0晕米,7.5晕米,8.0晕米,8.5晕米，
9.0毫米，9.5毫米，10.0毫米，15毫米，20毫米，25毫米，30毫米，35毫米，40毫米，50毫米，60毫米，70毫米，80毫米，90毫米，100毫米，125毫米，150毫米，或200毫米。在一些实施方式中，弯曲包括半径大于200毫米的曲线。在一些实施方式中，玻璃板中弯曲的半径包括约200微米-约5毫米，约200微米-约3毫米，约200微米-约2毫米，约200微米-约I毫米，约300微米-约5毫米，约300微米-约3毫米，约300微米-约2毫米，约300微米-约I毫米，约400微米-约5毫米，约400微米-约3毫米，约400微米-约2毫米，约400微米-约I毫米，约500微米-约5毫米，约500微米-约3毫米，约500微米-约2毫米，或约500微米-约I毫米。在一些实施方式中，弯曲包括复杂的曲线，如花键(spline)、或不同半径曲线的组合。
[0052]在一些实施方式中，通过整体加热装置的加热包括电阻加热、燃烧加热、感应加热或电磁加热。在一些实施方式中，整体加热装置包括窑炉。在一些实施方式中，整体加热装置包括炉子。在一些实施方式中，整体加热装置包括多个加热装置，任选地它们可在不同的加工步骤中独立使用。在一些实施方式中，整体加热装置有助于防止板弯曲后在玻璃板中的应力。在一些实施方式中，在板弯曲后使用整体加热装置来退火该玻璃板。
[0053]在一些实施方式中，整体加热包括在低于下述的温度下加热玻璃:玻璃化转变温度、退火温度、变形点或软化点。在一些实施方式中，整体加热包括在约为下述的温度下加热玻璃:玻璃化转变温度、退火温度、变形点或软化点。在一些实施方式中，整体加热包括在高于下述的温度下加热玻璃:玻璃化转变温度、退火温度、变形点或软化点。在一些实施方式中，玻璃板的整体加热包括加热至一温度，其中该玻璃的粘度是约101° -约IO21泊(Poise)、约IO11-约IO18泊、约IO13-约IO15泊。在一些实施方式中，玻璃板的整体加热包括加热至一温度，其中该玻璃的粘度是约IO7, IO8, IO9, IO10, IO11, IO12, IO13, IO14, IO15, IO16,1017，1018，1019，102°，或1021。在一些实施方式中，整体加热包括在约为下述温度范围中加热玻璃:约 350 O，400 O，450 O，500 O，550 O，580 O，600 O，620 O，650 O，700 O，或 750 O。
[0054]在一些实施方式中，整体加热包括在约等于玻璃板玻璃化转变温度的温度下加热玻璃。在一些实施方式中，玻璃化转变温度(Tg)包括玻璃粘度为约IO13泊的点。在一些实施方式中，整体加热温度范围为相对于玻璃板玻璃化转变温度的约-70°c至+70°C。在一些实施方式中，玻璃化转变温度是约500°C，550°C，580°C，600°C，620°C，650°C，700°C，或750。。。
[0055]另一方面包括使用局部加热玻璃板来提供对弯曲加工的控制。局部加热过程是优化弯曲曲率的关键因素。必须以窄带加热玻璃板，从而使变形局部化。允许取得窄带的参数包括:加热元件的几何形貌和位置(影响热流)、整体温度(如果整体温度较低，弯曲区域以外的玻璃不会因为来自加热区域的热传导而快速变形)、以及加热功率(高功率允许温度快速升高，允许弯曲区域以外保持相对低的温度)。能应用更高的局部加热功率直接影响了弯曲玻璃零件所需的时间。在弯曲步骤是工艺(其它步骤是递增的加热和冷却)的瓶颈的情况下，这可以是优势。
[0056] 在一些实施方式中，局部加热包括在低于下述的温度下加热玻璃:退火温度、变形点、软化点或熔点。在一些实施方式中，局部加热包括在约为下述的温度下加热玻璃:玻璃化转变温度、退火温度、变形点或软化点。在一些实施方式中，局部加热包括在高于下述的温度下加热玻璃:玻璃化转变温度、退火温度、变形点或软化点。在一些实施方式中，玻璃板的整体加热包括加热至一温度，其中该玻璃的粘度是约IO7 -约IO14泊、约IO8-约IO13泊、约IO9-约IO12泊。在一些实施方式中，玻璃板的整体加热包括加热至一温度，其中该玻璃的粘度是约IO7, IO8, IO9,101°, IO11, IO12, IO13,或IO14O在一些实施方式中，局部加热包括在约为下述温度范围中加热玻璃:约 500°c，550 V，580 V，600 V，620 V，650 V，700 V，750 V，800°C,850°C,900°C,950°C, 10000C, 10500C,^ 1100。。。[0057]在一些实施方式中，局部加热包括在约等于玻璃板软化点的温度下加热玻璃。在一些实施方式中，软化点包括立特勒顿(Littleton)软化点，并包括玻璃粘度为约IO7.6泊的点。在一些实施方式中，软化点包括膨胀软化点，并包括玻璃粘度为约IO9泊-1O11泊的点。在一些实施方式中，软化点是通过下述方法来测定的:维卡特(Vicat方法(ASTM-D1525或IS0306)、热挠曲测试(ASTM-D648)、纤维拉长方法(ASTM-C338)和/或环和球方法(ASTME28-67)。在一些实施方式中，局部加热温度范围为相对于玻璃板软化点的约-70°C至+70 V。在一些实施方式中，软化点是约 620 V，650 V，700 V，726 V，750 V，800 V，850 V，900。。，950。。，或 10000Co
[0058]一些实施方式允许局部加热源接触或非常接近玻璃板以实现精确的局部加热、最小化整体玻璃温度、和/或防止玻璃板中的扭曲，从而为所得形状和/或几何形貌提供良好控制。局部加热可包括任意数目的机理,如通过辐射、传导或对流。可通过本领域普通技术人员已知的红外加热器、火焰焊炬或燃烧器、元件的电阻加热或其它方式来进行局部加热。在一些实施方式中，局部加热包括使用辐射加热。在一些实施方式中，局部加热包括使用IR加热器。如本实施方式所使用，IR加热器可与任意数目的镜面或其它光学器件联用，以制备玻璃上的窄的聚焦束。
[0059]在其他实施方式中，所述局部加热装置包括传导元件，如但不限于电阻加热金属杆。在一些实施方式中，该传导元件包括金属、金属氧化物、碳化合物、金属间化合物、陶瓷或玻璃陶瓷。在一些实施方式中，所述传导元件包括钼，镍铬合金，铬招钴耐热，白铜，掺杂或不掺杂的二硅化钥，金属陶瓷，卡罗德(called)，正温度系数陶瓷，钛酸钡，钛酸铅，钥，或碳化硅。例如，图2的实施方式包括在陶瓷支撑底座上的直接加热的钼杆。钼杆导电的加热玻璃板，允许局部加热最小面积的玻璃板。虽然实施例中显示的是钼传导元件，对可实施用作传导元件材料的唯一要求是该元件必须能达到被再成形玻璃的软化点范围的温度。可使用接近玻璃的膨胀软化点的温度，来保持板平坦性同时仍然允许再成形。例如，为了再成形康宁(Corning)编号2318碱金属铝硅酸盐玻璃，须要约3.5xl09泊范围的温度。
[0060]在一些实施方式中，传导元件包括反映玻璃中弯曲的所需形状的形状。在一些实施方式中，存在多个传导元件来制备更复杂的形状。在一些实施方式中，传导元件包括圆形，椭圆形，方形，多面体状，花键状，或纹饰横截面。在一些实施方式中，传导元件的横截面包括圆形。在一些实施方式中，传导元件的圆形横截面的半径是约100微米，200微米，300微米，400微米，500微米，600微米，700微米，800微米，900微米，I毫米，2毫米，3毫米，4毫米，5毫米，6毫米，7毫米，8毫米，9毫米，或10毫米。
[0061]在一些实施方式中，传导元件还包括机械支撑。在一些实施方式中，机械支撑有助于维持有负载时传导元件的结构完整性和线性，且还可用作散热器来允许传导元件的改善的冷却。在一些实施方式中，该机械支撑包括金属氧化物、碳化合物、金属间化合物、陶瓷或玻璃陶瓷。在一些实施方式中，机械支撑包括陶瓷或玻璃陶瓷。
[0062]在一些实施方式中，任选的可用脱模剂涂覆传导元件。脱模剂可包括已知的用于减少或防止玻璃板粘附至传导元件的任意化合物或化合物的组合。在一些实施方式中，用化合物涂覆玻璃板以防止粘附至传导元件。在一些实施方式中，脱模剂包括氮化硼、石墨或其它碳形式或矿物油。
[0063]另一方面包括设备和方法，其包括弯曲辅助装置，该弯曲辅助装置用于减少弯曲循环时间、减小曲率半径，以及降低弯曲加工时玻璃板的整体温度。在一些实施方式中，设备包括弯曲辅助装置。在一些实施方式中，弯曲辅助装置有助于玻璃弯曲加工。在一些实施方式中，弯曲辅助装置在局部加热区域以外且在与所述支撑元件相对的弯曲区域侧，接触玻璃板。图3显示了实施方式的简化示意图，其中弯曲辅助装置存在于玻璃板的两端。在本实施方式中，局部加热元件是位于玻璃板下面的金属管。当激活局部加热元件且当玻璃达到弯曲温度时，弯曲辅助装置可手动应用、自动应用或帮助弯曲玻璃板的重力。图4是一实施方式的图片，该实施方式包括在陶瓷支架上的钼管和弯曲辅助装置的实施方式，其中该图显示弯曲加工后的玻璃板。
[0064]在一些实施方式中，该弯曲辅助装置包括金属、金属氧化物、碳化合物、金属间化合物、陶瓷或玻璃陶瓷。如上所述，弯曲辅助装置可包括任意形状或结构，该任意形状或结构允许弯曲辅助装置接触或施加力至玻璃板并帮助玻璃的弯曲，和/或允许弯曲辅助装置执行改善弯曲性质和/或弯曲特征的功能，有助于在更低的温度下弯曲玻璃板，和/或减少弯曲玻璃板所需的时间。在一些实施方式中，弯曲辅助装置包括辊、轮、管、杆或具有圆形横截面的其它元件。在这种实施方式中，当板弯曲时，弯曲辅助装置可改变玻璃板上的相对位置，又不损坏板的表面。在一些实施方式中，弯曲辅助装置包括板或具有非圆形横截面的其它元件，它们可最大化与玻璃板的接触，从而最小化玻璃板表面变形的可能性。
[0065]此外，在一些实施方式中，弯曲辅助装置可包括一或更多托架，该托架定位弯曲辅助装置并在玻璃弯曲时允许该弯曲辅助装置旋转和/或移动，从而保持玻璃板上的接触和/或压力。弯曲辅助装置可包括在要求保护的方法的实施方式中的温度下保留结构完整性的任意材料。虽然图3显示的是制造90°弯曲，弯曲辅助装置可用来制造任意角度的弯曲。弯曲辅助装置可帮助制备具有下述角度的弯曲:大于0° -约170°，大于0° -约160°，大于0° -约150°，大于0° -约140°，大于0° -约130°，大于0° -约120°，大于0° -约110°，大于0° -约100°，大于0° -约90。，大于0° -约80。，大于0° -约70°，大于0° -约60°，大于0° -约50°，大于0° -约40°，大于0° -约30°，大于0° -约20。，或大于0° -约10。。
[0066]另一方面包括设备和方法，其包括约束装置，该约束装置用于防止玻璃板的不利扭曲，并允许降低弯曲加工时玻璃板所需的整体温度。在一些实施方式中，设备包括约束装置。在一些实施方式中，约束装置防止弯曲区域以外的玻璃板弯曲或卷绕。在一些实施方式中，约束装置包括可移动并且只有在弯曲加工时才与玻璃板接触的元件。在一些实施方式中，约束装置包括可移动并且只有在弯曲加工中玻璃板变形时才与玻璃板接触的元件。在一些实施方式中，同时存在弯曲辅助装置和约束装置。
[0067]图5A显不了把未受约束的玻璃板暴露于在高于允许玻璃变形所需温度下的局部辐射加热。如所预期，玻璃弯曲，但所得弯曲导致弯曲区域以外的玻璃表面变形(图5B)。在一种实施方式中，避免弯曲区域以外的不利变形的方法是使用约束装置，该约束装置用来把压力施加到弯曲区域以外的玻璃板，主要是把玻璃板压向支撑元件(图6A)。图6B显示了当使用约束装置实施方式时，弯曲后玻璃板的所得结构。由图可知，接近弯曲的玻璃板更均匀得多，并具有显著更少的扭曲。 [0068]无意受限于任何理论，据信约束元件阻止弯曲区域以外的玻璃板的移动，并因此基本上把该板“锁”成它的平坦的构型，消除了局部加热循环中变形的可能性。具体来说，在弹性板理论中，有对压缩板稳定性的描述(参见如，D.Z.罗纳尔多(Ronald D.Ziemian)，金属结构稳定性设计标准指南(⑶IDE TO STABILITY DESIGN CRITERIA FOR METALSTRUCTURES)，第1078页，(威力(Wiley)，2010)，通过引用结合于此。)
【权利要求】
1.一种用于弯曲玻璃板的设备，其包括: a.支撑元件； b.整体加热装置； c.局部加热装置；以及 d.在该弯曲区域以外接触所述玻璃板的约束装置。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述局部加热装置包括通过含传导或辐射的方法来加热所述玻璃板的装置。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述局部加热装置包括通过含辐射的方法来加热所述玻璃板的装置。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述局部加热装置包括红外加热器。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述局部加热装置包括通过含传导的方法来加热所述玻璃板的装置。
6.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述局部加热装置包括传导元件。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述传导元件包括金属、金属氧化物、碳化合物、金属间化合物或陶瓷。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述约束装置包括只有在弯曲所述玻璃板时才与所述玻璃板接触的可机械移动的装置。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述约束装置包括固定装置，该固定装置只有当所述玻璃板在弯曲区域以外不利变形时才在包括不利变形的点处与所述玻璃板接触。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述约束装置包括陶瓷、玻璃陶瓷、金属或金属氧化物。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述约束装置还包括散热器。
12.—种弯曲玻璃板的方法，其包括: a.提供如权利要求1所述的设备； b.提供初始玻璃板； c.把所述初始玻璃板放入所述设备； d.整体加热所述初始玻璃板； e.局部加热所述初始玻璃板的一部分； f.将约束装置应用到所述初始玻璃板；以及 g.弯曲或允许弯曲所述初始玻璃板的至少一部分。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述将约束装置应用到所述初始玻璃板包括只在弯曲所述初始玻璃板时应用所述约束装置。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述将约束装置应用到所述初始玻璃板包括应用固定装置，该固定装置只有当所述玻璃板在弯曲区域以外不利变形时才在包括不利变形的点处与所述玻璃板接触。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述初始玻璃板包括可离子交换的钠钙硅酸盐玻璃板、碱性铝硅酸盐玻璃板或铝硼硅酸盐玻璃板。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述整体加热包括把所述初始玻璃板加热至玻璃板粘度是从约101°到约IO21泊的温度。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述局部加热包括把所述初始玻璃板的所述部分加热 至玻璃板粘度是从约IO7到约IO14泊的温度。
【文档编号】C03B23/025GK103930382SQ201280049799
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2012年10月5日 优先权日:2011年10月10日
【发明者】A·G·D·比森, C·R·考勒斯, L·茹鲍德, D·J·麦肯罗, A·M·帕伦博 申请人:康宁股份有限公司