用于清洁玻璃片的方法、设备及组件与流程

本申请根据35u.s.c.§119要求于2016年11月8日提交的系列事情为62/418,830的美国临时申请的优先权权益，本申请以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。

背景

本公开涉及玻璃片的制造，更具体地，涉及用于清洁玻璃片的方法及设备。

现今，玻璃基材(例如玻璃片或玻璃板)被应用于许多高科技装置，例如电视的显示面板、计算机显示器、手持式装置和手机的显示器。这些装置的制造商要求品质更高的玻璃以能够展现出更佳的分辨率。已发现影响玻璃品质的问题之一是玻璃表面上的“颗粒计数”(颗粒的数目)。

不期望的颗粒可能来自周围的污染，或甚至在玻璃片的制造过程期间产生，该制造过程例如将玻璃片刻划(或切割)成所需尺寸，边缘研磨及/或抛光。后续过程(例如清洗玻璃片)被用于从玻璃片表面移除颗粒。然而，已知方法似乎无法轻易地将颗粒计数降低到可接受的质量，或者这些方法有时需要昂贵的仪器或重复的过程以从玻璃片表面移除颗粒。已知在玻璃片上的残留颗粒将不只在玻璃片的两个主表面(顶表面及底表面)形成所谓的“颗粒雾”(即小颗粒薄层)，还会在玻璃片的边缘[即，在玻璃片的两个主表面(顶表面及底表面)之间的连接表面]上形成颗粒雾。

已发现颗粒雾往往在运送玻璃片期间迁移。因此，即使玻璃片的两个主表面已被清洁，来自玻璃片边缘的颗粒雾仍将在运送期间污染主表面。另外，在制造玻璃片期间，主表面的颗粒计数也与边缘表面的颗粒计数有强相关性。根据一些实验，若玻璃片边缘上的颗粒较少，则玻璃片主表面上的颗粒密度也将减少。

至少鉴于以上，需要玻璃片的边缘清洁进行开发，以在不提高制造过程的大量成本的情况下改善玻璃片的品质。

技术实现要素：

提供了一种用于清洁玻璃片的设备，该设备包含刷擦装置，该刷擦装置包括头部及从该头部延伸的多个刷毛，所述多个刷毛中的至少一个刷毛包含研磨材料且包括附接至该头部的第一端及与该第一端相对的第二端。该研磨材料可包含al2o3或sic或其组合。

该设备进一步包含发动机，该发动机连接至该头部以围绕该头部的中心轴旋转该头部，其中，所述第二端的至少一部分在清洁玻璃片期间接触玻璃片的边缘。在一些实施方式中，头部可拆卸地连接至发动机。

在一些实施例中，所述多个刷毛可在基本上与头部的中心轴相同的方向上，彼此平行地从头部延伸。例如，所述多个刷毛可布置成由最大直径限定的圆形图案，且其中，该最大直径大于玻璃片的厚度。可将挡板定位在所述多个刷毛的附近。

在一些实施方式中，发动机通过轴杆连接至头部，且头部的中心轴与轴杆的纵轴平行。发动机可使头部围绕轴杆的纵轴往复运动。

在其他实施方式中，发动机通过轴杆连接至头部，且头部的中心轴与轴杆的纵轴垂直。

在一些实施方式中，所述多个刷毛可从头部径向地并垂直于该中心轴延伸。

该设备可进一步包含冷却剂递送装置以将冷却剂朝向所述多个刷毛的第二端引导。该设备可进一步包含喷洒装置以朝向玻璃片的边缘引导移除颗粒用流体的射流。

在一些实施方式中描述了一种用于清洁玻璃片的方法，该方法包含：在玻璃片的边缘与刷擦装置之间产生相对运动，该刷擦装置包含头部，该头部包括中心轴及从该头部延伸的多个刷毛，该多个刷毛中的至少一个刷毛包含研磨材料，并且包括附接至头部的第一端及与该第一端相对的第二端。该方法可进一步包含围绕中心轴旋转头部，以及在该旋转期间，使刷毛接触玻璃片的边缘。在一些实施方式中，该头部的旋转速度可以在约3600转/分钟至约10,000转/分钟的范围中。所述多个刷毛中的至少一部分被设置成使第二端延伸超过玻璃片的边缘的距离为约1.5～2.5mm。

在一些实施方式中，该方法可进一步包含朝向所述多个刷毛的第二端引导冷却剂。

在一些实施方式中，在玻璃片的边缘与刷擦装置之间产生相对运动可包含：在传送方向上移动玻璃片，且其中在与该传送方向相对的方向上引导冷却剂。

该方法可进一步包含朝向玻璃片的边缘引导移除颗粒用流体。

在一些实施方式中，该方法可包含对该头部赋予往复运动，使得中心轴在平行于玻璃片主表面的平面中画出弧形。

在一些实施方式中，中心轴平行于边缘。

在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。

附图说明

图1a是经历不同过程的玻璃片的俯视示意图，同时，图1b是该玻璃片的侧视示意图而图1c是该玻璃片的透视示意图；

图2a是根据本公开的一些实施方式所述的示例性边缘清洁设备的透视示意图；而图2b和2c是处于清洁中的玻璃片的侧视图；

图3和4是根据本公开的替代性实施方式所述的示例性边缘清洁设备的透视示意图；

图5a是根据本公开的一些实施方式所述的示例性边缘清洁设备的俯视示意图；

图5b是根据本公开的一些实施方式所述的另一示例性边缘清洁设备的透视示意图；

图6是根据本公开的一些实施方式所述的示例性玻璃片制造过程的流程图；以及

图7a和7b是示出了使玻璃片经受本公开的清洁方法后该玻璃片的品质改善的图。

具体实施方式

下面详细说明本发明的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。

以下内容提供了关于处于由本公开的设备及/或方法处理(更具体地说，清洁)之下的玻璃片的描述。

图1a～1c是如本文所述的玻璃片10的示意性视图。玻璃片10包含第一主表面(例如顶表面20)、基本平行于顶表面20的第二主表面(例如底表面40)，以及连接顶表面20及底表面40的边缘60。顶表面20与底表面40之间的距离限定了玻璃片10的厚度t，其也是边缘60的高度。在制造过程期间，玻璃片10可在方向30上传送。尽管边缘表面60在图1a～1c中被显示成平面表面，但应注意在另外的实施方式中边缘表面60可包含其他形状。例如，在一些实施方式中，边缘表面60可包含倒角(chamfered)表面或圆化表面，例如因为研磨及/或抛光操作过程所得到的。

如本文中所用的，术语“顶部”及“底部”按照玻璃片(如图中显示)放置的取向来决定。应理解，玻璃片可被放置成不同取向，且传送方向可基于不同过程的构造而变化。另外，尽管本文所述的实施方式针对的是具有矩形的玻璃片，但应理解，玻璃片可以许多不同形状来成形。

图2a～2c是根据本公开的一些实施方式所述的示例性边缘清洁设备的示意图。参考图2a，该边缘清洁设备包括刷擦装置100，该刷擦装置100包含头部102及从该头部延伸的多个刷毛104。

所述多个刷毛104在一端附接于头部102，并在基本相同的方向上朝向待清洁的玻璃片10的边缘60延伸。如图2a～2c所示，可将刷毛104分组成束并保留在头部102上形成的孔中。另外，刷毛104可彼此平行地并在基本与头部102的中心轴80相同的方向上延伸。对刷毛104的长度进行设计，使得刷毛104可基本维持其原始构造以在清洁过程期间均匀地接触玻璃片10的边缘60。在图2a～2c中，刷毛104具有基本相同的长度。然而，应理解刷毛104可具有不同的长度，例如围绕头部102的周界设置较长或较短的刷毛104(若需要的话)。

刷毛104可由尼龙或任何其他适合用于刷擦或清洁目的的天然或合成材料制成。在一些实施方式中，刷毛104可包含研磨材料，例如氧化铝(al2o3)及/或碳化硅(sic)，以增加清洁效率及刷毛104的耐久性。应理解，可设想出其他研磨材料。

头部102可连接至发动机700以使头部102围绕头部102的中心轴80旋转。在清洁之前，可将刷擦装置100定位于玻璃片10的边缘60旁，且至少一些刷毛104的尖端触碰边缘60。如图2b和2c中显示，头部102可定位成使中心轴80基本平行于玻璃片10的顶表面20及底表面40，使得刷毛104的尖端均匀地接触边缘60。

接着，将头部102向前推动短的距离以使其更靠近边缘60移动，使得至少一些刷毛104延伸超过玻璃片10的边缘60，从而与顶表面20及底表面40的一部分重叠。如此，隐藏在边缘60的任何腔体中的颗粒、碎屑或其他残留物可在清洁期间被移除。在一些实施方式中，刷毛104被推动超过边缘60的短距离不超过约3毫米(mm)，以确保玻璃片10的边缘60不被过度擦洗及刮擦。在一些实施方式中，该短距离在约1.5mm至约2.5mm的范围中。

在图2a～2c中，头部102围绕中心轴80旋转，使得刷毛104的尖端在旋转运动中轮流接触并扫过玻璃片10的边缘60。同时，可以类似于其他制造过程的方式在方向30上传送玻璃片10。应理解，尽管图2a～2c示出的是玻璃片10在方向30上传送，但根据需要，也可设想出通过使头部102运动或者使头部102和玻璃片10均运动来进行刷擦装置100与玻璃片10之间的相对运动。

在一些实施方式中，被多个刷毛104的尖端覆盖的范围稍微大于玻璃片10的厚度t。另外，在清洁之前，可将头部102的中心轴80与沿平行于顶表面20及底表面40的方向的边缘60的中平面等分线对齐，使得边缘60完全被刷毛104覆盖。如此，一旦玻璃片10相对于边缘清洁设备100移动，则通过移动玻璃片10或刷擦装置100中的一者，或是同时移动玻璃片10和刷擦装置100，玻璃片10的边缘60可在一轮中得到清洁而无需在另外方向上移动。然而，若刷毛104被设计成没有完全覆盖边缘60，则当然可采取多轮清洁。还应理解，尽管头部102显示为圆形，但也可设想出其他形状，例如矩形或椭圆形等。

如之前提到的，刷擦装置100的头部102可由发动机700驱动(图2a)以在清洁玻璃片10的期间围绕中心轴80旋转。设想了顺时针或逆时针两种旋转方向。对旋转速度进行控制，使得周界的刷毛104能够在清洁期间接触玻璃片10的边缘60。在一些实施方式中，头部的旋转速度可为至少约3600转/分钟(rpm)，以有效地从边缘60移除颗粒、碎屑或其他残留物。在一些实施例中，取决于头部102的直径，头部的旋转速度可最高达约7200rpm或甚至最高达约10000rpm。

在一些实施方式中，发动机700也可以是防水的以防止受潮损坏。例如，在一些实施方式中，可进一步提供外壳以部分地或完全地封装发动机700。在一些实施方式中，发动机700可直接连接到刷擦装置100的头部102。在其他实施方式中，发动机700可经由轴杆操作性地连接至头部102，使得可轻易地经移除或替换刷擦装置100。图3因此显示了根据本公开的一些实施方式所述的另一示例性刷擦装置200的透视示意图，其中刷擦装置200包含头部202、多个刷毛204及连接至头部202的轴杆206。

与参照图2a～2c所述的刷擦装置100类似，头部202面向玻璃片10的边缘60并与玻璃片10的边缘60对齐。头部202可经由轴杆206连接至发动机700，以围绕轴杆206的中心轴82往复地旋转，使得一旦发动机700驱动轴杆206旋转或震动，则刷毛204以振荡运动的方式清洁边缘60。也就是说，随着头部202围绕轴80旋转，该头部也可同时围绕轴82往复地旋转。在一些实施方式中，头部202的来回振荡可最高达且包括约7200次/分钟，以有效地从边缘60移除颗粒、碎屑或其他残留物。尽管头部202在图3中描绘为具有大致圆盘形，但应理解，头部202可具有其他形状。再一次，由刷毛204的尖端覆盖的范围优选足够地大，以在清洁过程期间覆盖玻璃片10的整个厚度t。

图4示出了根据本公开的一些实施方式所述的另一示例性边缘清洁设备的透视示意图。在图4中，边缘清洁设备包含刷擦装置300，该刷擦装置包括轴杆302及头部306，该头部306可连接至轴杆302，不过在另外的实施方式中，头部306可以是轴杆302的延伸。多个刷毛304附接至轴杆302的至少一部分(即头部306)并从该至少一部分径向地延伸。在清洁之前，对刷擦装置300进行定位，使得轴杆302(及头部306)的中心轴84基本平行于玻璃片10的边缘60，且刷擦装置300离边缘60的距离使得刷毛304的尖端接触边缘60，或是稍微延伸超出边缘60。

刷擦装置300可在顺时针或逆时针方向上围绕中心轴84旋转。由于轴84平行于边缘60，因此刷毛304可在单一旋转方向期间扫过顶表面20或底表面40中任一者。因此，为了得到玻璃片10的边缘60的均匀清洁效果，刷擦装置300可围绕中心轴84往复地转动(例如，如在轨道中转动)。

如先前在前面的实施方式中所述，在清洁期间刷毛104、204、304的尖端与玻璃片10的边缘60形成持续接触，因此产生了摩擦热，其可能损坏玻璃片10或不利地影响刷毛104、204、304的寿命。因此，图5a通过改变图2a至2c所示的构造而描绘了根据本公开的一些实施方式所述的示例性边缘清洁组件400。如图5a所示，任选的冷却剂递送装置510位于邻近刷擦装置100处。冷却剂递送装置510包含连接至冷却剂源(未显示)的管道514及用于朝刷毛104的尖端分配冷却剂800的出口512。因此，冷却剂递送装置510可协助从刷毛104的尖端移除摩擦热。

在一些实施方式中，冷却剂递送装置510所分配的冷却剂800可以为水，不过应理解，也可根据需要设想出其他类型的冷却剂。冷却剂递送装置510的出口512可以成角度，以面向刷毛104的尖端，并且以与玻璃片10的传送方向相反的方向来分配冷却剂流。如此，除了散热，冷却剂递送装置510也可以有助于从玻璃片10的边缘60移除颗粒或碎屑。在一些实施方式中，边缘60的表面与出口512之间的角度可在约20度至约25度的范围中，以提供足够的移除力但不造成反斥性飞溅。

图5b是根据本公开的一些实施方式所述的示例性边缘清洁组件500的透视示意图。在此图中，组件500进一步包含任选的喷洒装置520及任选的挡板560。喷洒装置520包含用于递送移除颗粒用流体810的管道524及用于朝玻璃片10的边缘60分配流体810的喷嘴522。喷嘴522可形成射流，该射流有助于从边缘60移除掉颗粒、碎屑及/或冷却剂。在一些实施方式中，可将喷嘴522定位成面向边缘清洁设备100且喷嘴522与中心轴80之间的角度在约45度至约50度的范围中，以减轻反斥性飞溅(若有的话)。

如图5b所示，挡板560可位于接近刷毛104的上部处，由此防止不期望的物体(即，射流、冷却剂及/或被移除的颗粒/碎屑)反斥回到玻璃片10的表面20、40。挡板560可具有能够引导射流、冷却剂及/或不想要的颗粒/碎屑离开玻璃片10的表面20、40的任何形状。

显然，在本公开的范围内，也可在其他边缘清洁设备中(例如上述的刷擦装置200、300)实施图5a及5b中的替代性改变。

图6是根据本公开的一些实施方式所述的示例性玻璃片制造方法600的流程图。在形成玻璃片10之后，可在步骤602中研磨顶表面20和底表面40以及边缘60，以达成所需的边缘轮廓及/或表面粗糙度。在一些实施方式中，研磨步骤602可包含对玻璃片10的边缘表面进行粗研磨和细抛光中的至少一种。

常规地，在对玻璃片10进行研磨步骤602之后，所述方法将进行到步骤606，所述步骤606用于清洗玻璃片10的顶表面20和底表面40。接着，玻璃片10的最终产品将被运送走，同时颗粒雾仍残留在边缘60上且在运送期间迁移而污染表面20、40。另外，已知残留在玻璃片10的表面上的玻璃颗粒在短时间内可变成化学键合至表面20、40。据此，需要在研磨或抛光步骤之后很快移除颗粒雾以防止颗粒沉积回到玻璃片表面(或粘附于玻璃片表面)。在图6中，可在步骤602研磨玻璃片之后进行边缘清洁步骤604。根据图6，在边缘清洁步骤604期间，可利用上述设备、装置及组件100、200、300、400、500从玻璃片10的边缘60上移除掉颗粒雾或其他化学残留物。已发现边缘清洁步骤604将有利地降低总颗粒计数并改善被运送的玻璃片的品质。

然而，如果需要，可同时与玻璃制造期间的任何其他步骤一起(或在其之后)进行边缘清洁步骤604。本公开的范围设想了边缘清洁步骤的所有不同顺序。

本公开中采取的用于清洁玻璃片边缘的方法降低了顶表面和底表面上的颗粒计数，也有利地降低了边缘的颗粒计数。图7a和7b是示出了在应用本公开中所述的用于清洁玻璃片边缘的技术之后的测量情况图。如图7a所示，玻璃片的边缘处在研磨之后即刻的颗粒计数通常平均为200.645/0.1平方毫米；而经过边缘清洁过程的玻璃片能使边缘处的平均颗粒计数减少到约97.463/0.1平方毫米。换言之，边缘清洁过程可从玻璃片边缘减少约51％的颗粒。此外，如图7b所示，玻璃片的顶表面在研磨之后即刻的颗粒计数通常平均为28,240/0.1平方毫米；而经过边缘清洁过程的玻璃片的平均颗粒计数为约18,567.5/0.1平方毫米。也就是说，边缘清洁过程还从玻璃片的顶表面减少约34％的颗粒。鉴于以上，本公开的边缘清洁过程不仅从玻璃片边缘移除了颗粒雾，还有助于清洁玻璃片的顶表面和底表面。因此，本公开的设备及方法有利地改善了玻璃片的整体品质。

本公开提供了用于清洁玻璃片的技术，以减少玻璃片的残留物及/或颗粒。应理解，本公开的技术可用于从玻璃片移除其他物体(例如污染物的混合物或组分)。对本领域技术人员也显而易见的是，参照一个实施方式所述的特征可以有利地应用于其他实施方式，且可以进行各种修改和变动而不偏离本公开的精神或范围。