CN103347826A

CN103347826A - 从基材去除玻璃灰粒板的方法和设备

Info

Publication number: CN103347826A
Application number: CN2011800166514A
Authority: CN
Inventors: D·M·小诺尼
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2013-10-09
Also published as: WO2011126637A3; JP2013539447A; EP2552842A2; US20110232330A1; TW201202154A; WO2011126637A2; US8438876B2

Abstract

作为形成玻璃板的前体，使用卷到卷玻璃灰粒沉积工艺在沉积表面上形成灰粒层。灰粒层分离装置构造成使气体流与灰粒层的自由表面的至少一部分接触。撞击的气流影响灰粒层/沉积表面界面处的局部热膨胀应力，这将灰粒层从沉积表面分离。

Description

从基材去除玻璃灰粒板的方法和设备

要求在先提交申请的权益

本申请要求2010年3月29日提交的美国专利申请No.12/748,479的权益。该文献的内容和本文提到的公开物、专利和专利文献的全部内容以参见的方式纳入本文。

背景和发明内容

本公开总体涉及玻璃灰粒（soot）板，且更具体地涉及用于从基材分离诸如二氧化硅玻璃灰粒板之类的玻璃灰粒板的去除方法和设备。

玻璃板材料可使用各种不同方法形成。在浮法玻璃工艺中，例如通过在熔融金属床上漂浮熔融玻璃来制造实心玻璃板。该工艺可用于形成具有均匀厚度和非常平坦表面的玻璃板。但是，浮法玻璃工艺必然包含玻璃熔融体与熔融金属之间的直接接触，这会导致界面处不想要的污染和较差的初始表面质量。为了生产在两个主要表面具有初始表面特性的高质量浮法玻璃板，浮法玻璃通常经受表面抛光步骤，这增加附加费用。此外，认为浮法工艺尚未用于制造超薄、可卷玻璃板。

用于形成玻璃板材料的另一方法是熔融拉制工艺。在该工艺中，将熔融玻璃馈送到称为“隔离管”，其溢出直到熔融玻璃在两侧上均匀流动为止。熔融玻璃然后在槽的底部重新会聚或熔融，在槽的底部熔融玻璃被拉制以形成连续的平坦玻璃板。由于在形成工艺期间玻璃板的两个主要表面不直接接触任何支承材料，所以可实现两个主要表面的高表面质量。

由于熔融拉制工艺的动态特性，适于熔融拉制工艺的玻璃成分的数量限于在熔融状态具有必需特性（例如液态粘度、应力点等）的那些。此外，尽管可经由熔融拉制制造相对薄的玻璃板，但该工艺不能用于形成超薄可卷高二氧化硅玻璃板。最后，用在熔融拉制工艺中的设备会较昂贵。

除了关于超薄玻璃板材料的其限制之外，由于二氧化硅的高软化点（~1600°C），浮法和熔融拉制工艺对于高二氧化硅玻璃板是非常不切实际的板形成方法。此外，二氧化硅玻璃基材通常通过切割、研磨和抛光批量燃烧-水解熔炉内形成的二氧化硅锭而形成。这种批量方法极为昂贵和浪费。实际上，经由燃烧-水解形成均匀、薄、可挠曲二氧化硅玻璃板所需的必须切片和抛光会致使工艺惊人地昂贵。使用已知方法，申请人相信形成和抛光厚度小于150微米的高二氧化硅玻璃板的两侧目前是不可行的。

考虑到上述内容，迫切需要具有高表面质量的均匀、超薄、可挠曲、可卷玻璃板。这些玻璃板可包括一个或多个层、成分或相。这些玻璃板可用作例如光掩膜基材、LCD图像掩膜基材等。

用于形成玻璃板的方法涉及玻璃灰粒沉积和烧结工艺。根据各实施例，玻璃灰粒层可形成在基材上、与基材分离以形成玻璃灰粒板，玻璃灰粒板可烧结以形成烧结的玻璃板。使用前述沉积和烧结方法制造的高二氧化硅玻璃板可具有150微米或更薄的平均厚度，且两个主要相反表面中的至少一个上的平均表面粗糙度为1nm或更小。

在一实施例中，玻璃灰粒层形成在基材上，使得玻璃灰粒层具有与基材直接物理接触的第一主表面和与第一主表面相反的第二主表面。根据一种用于将玻璃灰粒层从基材分离的方法，玻璃灰粒层的第二主表面的至少一部分与气体流接触，从而引起第一主表面的相应部分从基材分离。

在下面的详细描述中将阐述本发明的其它特征和优点，它们对本领域的技术人员来说部分地可从该说明书中变得显而易见，或可通过如本文（包括下面的详细描述、权利要求书以及附图）所述那样来实践本发明认识到。

应予理解的是，上面的总体说明和下面的详细说明都提供了本发明的实施例，并意在提供概况或框架以便理解如所要求保护的本发明的性质和特征。包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图包括在说明书中并构成说明书的一部分。附图示出本发明的各个实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理和操作。

附图说明

图1是用于形成超薄玻璃板的设备的示意性图示；

图2是根据一实施例的灰粒层分离装置的示例构造；

图3A-3D示出根据各实施例的示例气体流构造；

图4是不使用灰粒层分离装置的玻璃灰粒板的热成像数据；以及

图5是使用灰粒层分离装置时玻璃灰粒板的热成像数据。

具体实施方式

图1中示意性地示出用于形成玻璃板的示例设备。设备100包括灰粒提供装置110、灰粒接收装置120、灰粒层分离装置160、灰粒板引导装置130以及灰粒板烧结装置140。

通过灰粒提供装置110形成的玻璃灰粒颗粒沉积在灰粒接收装置120的沉积表面122上。灰粒接收装置120是可转动滚筒或带的形式并可包括连续沉积表面122。沉积的灰粒颗粒150在沉积表面122上形成灰粒层152。灰粒层152一旦形成可作为独立的连续灰粒板154从沉积表面122分离。将灰粒层152从沉积表面122分离的动作可由灰粒层分离装置160辅助完成。在灰粒板154从灰粒接收装置120分离之后，灰粒板引导装置130可引导灰粒板154穿过灰粒板烧结装置140的运动，该灰粒板烧结装置140将灰粒板154烧结和固化以形成超薄玻璃板156。

形成超薄玻璃板的工艺包括：提供多个玻璃灰粒颗粒、将玻璃灰粒颗粒沉积在灰粒接收装置的沉积表面上以形成灰粒层、将灰粒层与灰粒接收表面分离以形成灰粒板、以及将灰粒板烧结以形成玻璃板。本文以下详细披露该工艺和设备的其它方面。

尽管可使用各种装置来形成玻璃灰粒颗粒，例如灰粒提供装置110可包括一个或多个火焰水解燃烧器，诸如用在外部气相沉积（OVD）、气相轴向沉积（VAD）和平面沉积工艺中的火焰水解燃烧器。美国专利6,606,883、5,922,100、6,837,076、6,743,011和6,736,633揭示了适当的燃烧器构造，其内容全部以参见的方式纳入本文。

灰粒提供装置110可包括单个燃烧器或多个燃烧器。示例燃烧器具有长度l且宽度w的输出表面。输出表面包括M行和N列气体孔口，其中M和N可独立地范围为从1至20或更多。在一实施例中，每个孔口包括0.076cm直径的孔。各孔口可布置成孔口之间具有0.076cm间距的方形阵列。输出表面的长度l范围可从约2.5至30.5cm或更大，且宽度范围可从0.1至7.5cm。可选地，多个燃烧器可构造成燃烧器阵列，该燃烧器阵列可在阵列的长度和宽度上产生大致连续的灰粒颗粒流。

燃烧器阵列例如可包括构造成形成或沉积时间和空间上均匀的玻璃灰粒层的多个单独的燃烧器（例如首尾相接放置）。因此，灰粒提供装置110可用于形成灰粒层152，灰粒层152具有大致均匀的化学成分和大致一致的厚度。“一致成分”和“一致厚度”意味着给定面积上的成分和厚度变化小于或等于平均成分或厚度的20%。在某些实施例中，灰粒板的成分和厚度变化中的一种或两种可小于或等于灰粒板上其相应平均值的10%。

示例燃烧器包括9列气体孔口。使用期间，根据一实施例，中心线列（例如第5列）提供二氧化硅气体前体/载体气体混合物。直接相邻的列（例如第4列和第6列）提供氧气进行二氧化硅气体前体的化学计量控制。中心线两侧上挨着的两列（例如第2、3、7和8列）提供另外的氧气，其流率可用于控制化学计量和灰粒密度，并提供用于点火火焰的氧化剂。最外列的孔口（例如第1和9列）可提供例如CH₄/O₂或H₂/O₂的点火火焰混合物。表1中披露了9列线性燃烧器的示例气体流率范围。

表1用于9列线性燃烧器的示例气体流率

气体	燃烧器列数	示例流率
			OMCTS	5	15g／min
N₂	5	40SLPM
			O₂	4,6	18SLPM
O₂	2,3,7,8	36SLPM
			CH₄	1,9	36SLPM
O₂	1,9	30SLPM

灰粒提供装置可在灰粒颗粒形成和沉积期间保持固定，或者替代地，灰粒提供装置可相对于沉积表面移动（例如摆动）。从燃烧器输出表面到沉积表面的距离范围可从约20mm至100mm（例如20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100mm）。

灰粒提供装置的操作通常涉及前体化学品（例如气态复合物）之间的化学反应以形成玻璃灰粒颗粒。可选地，化学反应还可由诸如等离子或补充加热装置之类的补充能量源来辅助。

含硅的前体复合物例如可用于形成包含二氧化硅灰粒颗粒的灰粒板，二氧化硅灰粒颗粒可烧结以形成二氧化硅玻璃板。示例二氧化硅玻璃气体前体是八甲基环四硅氧烷（OMCTS）。可将OMCTS与H₂、O₂、CH₄或其它燃料一起引入燃烧器或燃烧器阵列，OMCTS在其中被氧化和水解以形成二氧化硅灰粒颗粒。尽管形成玻璃板的工艺通常包括形成高二氧化硅玻璃板，但该工艺和设备也可用于形成其它玻璃板材料。

如形成的或如沉积的，灰粒颗粒可能主要由单相（例如单氧化物）、诸如在该实例中由未掺杂高纯二氧化硅玻璃组成。替代地，灰粒颗粒可包括两种或多种成分或两个或多个相，诸如在该实例中是掺杂的二氧化硅玻璃。例如，多相高二氧化硅玻璃板可通过将氧化钛前体或氧化磷前体包含到OMCTS气体流中而制成。示例氧化钛和氧化磷前体包括各种可溶金属盐和诸如异丙氧基磷和钛（IV）的卤化物之类的金属醇盐。

在火焰水解燃烧器的实例中，可通过将掺杂剂前体引入火焰而在火焰水解工艺期间原位进行掺杂。在另一实例中，诸如在等离子加热灰粒喷洒器的情况下，从灰粒提供装置喷洒的灰粒颗粒可以是预先掺杂的，或者替代地，喷洒的灰粒颗粒可经受包含掺杂剂的等离子气氛，使得灰粒颗粒在等离子中进行掺杂。在又一实例中，可在灰粒板烧结之前或期间将掺杂剂包含在灰粒板内。示例掺杂剂包括来自IA、IB、IIA、IIB、IIIA、IIIB、IVA、IVB、VA、VB族的元素和元素周期表的稀土系列。

灰粒颗粒可具有大致均一的成分、大小和/或形状。或者，灰粒颗粒的成分、大小和形状中的一个或多个可变化。例如，主要玻璃成分的灰粒颗粒可通过第一灰粒提供装置提供，而掺杂剂成分的灰粒颗粒可通过第二灰粒提供装置提供。在某些实施例中，在形成和沉积灰粒颗粒以形成复合物颗粒的作用期间，灰粒颗粒可彼此混合和/或粘结。还可能基本上防止灰粒颗粒彼此粘结以在沉积在沉积表面上之前或同时形成混合颗粒。

仍参照图1，沉积表面122包括灰粒接收装置120的周向部分并可由耐火材料形成。在一实施例中，沉积表面122由与灰粒颗粒150和沉积的灰粒层152化学和热力相容的材料形成，且灰粒层可从其去除。示例灰粒接收装置120包括形成在例如钢、铝或金属合金的芯部材料上的耐火材料（例如二氧化硅、碳化硅、石墨、氧化锆等）的涂层或包层。其它灰粒接收装置可包括主要由诸如石英的适当耐火材料组成的一体部分。

灰粒接收装置120，且具体是沉积表面122可用各种不同方式构造并具有各种形状和/或尺寸。例如，沉积表面的宽度范围可从约2cm至2m，但也可能是更小或更大的尺寸。灰粒接收装置120的横截面形状可以是圆形、卵形、椭圆形、三角形、方形、六角形等，且灰粒接收装置120的相应横截面尺寸（例如直径或长度）也可变化。例如，具有圆形横截面的灰粒接收装置的直径范围可从约2cm至50cm。示例灰粒接收装置120包括具有250mm内径、260mm外径以及24cm宽沉积表面的石英柱。

在圆形或卵形横截面的实例中，沉积表面122可包括封闭的连续表面，但在椭圆、三角形、方形或六角形横截面的实例中，沉积表面可包括分段表面。通过适当地选择灰粒接收装置120的大小和尺寸，可形成连续或半连续的灰粒板。

沉积表面122可包括跨越长度尺寸范围的突出或下降突起形式的规则或不规则图案。该图案范围可从一个或多个离散小平面至大致粗糙的表面。沉积的灰粒层可符合沉积表面上的该图案。形成在灰粒表面上的图案在其与沉积表面分离时可保持在灰粒板的沉积表面内，且又保存在形成浮凸玻璃板的成形玻璃板的烧结表面内。在上述沉积表面得出的浮凸的变型中，灰粒板的沉积表面和自由表面中的一个或两个可在从沉积表面去除之后烧结之前形成图案。例如，申请人用指印形成灰粒板表面的图案。在灰粒板烧结时，指印图案保持在形成的玻璃板内。

在某些实施例中，在沉积灰粒颗粒150以在其上形成灰粒层152的作用期间灰粒接收装置120转动。该转动可以是单向的，例如顺时针或逆时针。根据一实施例的转动方向由图1中箭头A指示。可选地，灰粒接收装置可在灰粒沉积工艺期间摆动，即转动方向可间歇改变。灰粒接收装置120的沉积表面122的线性速度范围可从0.1mm/sec至10mm/sec（例如0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5或10mm/sec）。比例增大时，认为沉积表面的线性速度可增加到1m/sec或更高。

灰粒颗粒150仅沉积在沉积表面122的一部分上（即在沉积区域内），且沉积的灰粒层152可分离以形成独立连续或半连续的长度L的灰粒板154。如图1所示，沉积层152（且通常是灰粒板154）的宽度为W。灰粒接收装置120的沉积表面122的宽度可大于、约等于或小于燃烧器的输出表面的相应长度。

在某些实施例中，灰粒层可连续形成在沉积表面上并从沉积表面连续分离。在形成灰粒层期间，灰粒颗粒一定程度上彼此粘结并与沉积表面粘结。灰粒颗粒在沉积时的平均温度越高，它们越可能彼此粘结并形成致密且机械稳固的灰粒板。但是，较高的沉积温度还改进灰粒颗粒与沉积表面之间的粘结，这可与灰粒板的松开干涉。为了获得跨越沉积表面的大致均匀的温度，灰粒接收装置可从内部、外部或两者被加热或冷却。

灰粒颗粒与沉积表面之间的粘结可通过控制灰粒颗粒沉积的位置与灰粒层从其释放以形成灰粒板的位置之间的温度梯度来控制。例如，如果灰粒层和沉积表面具有足够不同的热膨胀系数（CTE），则该松开可由于温度梯度产生的应力而自发进行。在某些实施例中，可通过形成宽度W小于沉积表面122的宽度的灰粒层而更容易地进行沉积灰粒层从沉积表面的去除。

在将灰粒层从沉积表面分离的作用期间，分离的灰粒板的运动方向可与沉积表面上的松开点大致相切。“大致相切”意味着灰粒板相对于沉积表面上的松开点的运动方向从在松开点与沉积表面相切的方向偏离小于约10度（例如小于10、5、2或1度）。保持大致相切的松开角度可降低在松开点施加在灰粒板上的应力。

对于具有圆形或卵形横截面的灰粒接收装置，沉积表面的曲率是灰粒接收装置的横截面直径的函数。随着直径增加，曲率半径增加，且随着沉积的灰粒板的形状接***坦平面板的形状，沉积的灰粒内的应力减小。

在这些实施例中，灰粒板具有足够的机械整体性以支承其自身质量（即，在从沉积表面去除、搬运和烧结作用期间）而不会破裂。其中会影响灰粒板的物理和机械特性的工艺变量包括：形成期间灰粒板的厚度和密度、沉积表面的曲率以及灰粒板的温度。

灰粒板154包括两个主要表面，在灰粒层152形成期间仅一个主要表面与沉积表面122接触。因此，灰粒板的两个主要表面和从其得到的烧结的玻璃板可表征并区分为“沉积表面”和相反的“自由表面”。

灰粒层分离装置160可用于将灰粒层从沉积表面分离。灰粒层分离装置构造成使气体流与灰粒层的自由表面的至少一部分接触。不希望受限于理论，认为碰撞的气体流影响灰粒层/沉积表面界面处的局部热膨胀应力，且在气体流指向的灰粒层的区域，灰粒层可方便地从下方的沉积表面分离。

不像将气体射流引导到灰粒的沉积表面以强制灰粒层远离沉积表面的常规空气刀，灰粒层分离装置将气体流引导到沉积的灰粒层的自由表面内。引导到灰粒的沉积表面的空气刀会不能在其从沉积表面分离之前撞击灰粒层。此外，与所揭示的方法相反，且尤其对于非常薄的灰粒板，气体流在灰粒板的沉积表面上的撞击会使灰粒撕裂或破裂。

灰粒层分离装置可包括单个气体输出或多个气体输出。一个示例灰粒层分离装置包括具有构造成提供穿过其中的气体流的开口端的管。灰粒层分离装置的另一实例包括具有多个开口的喷淋头，气体可通过多个开口流动。

图2中示出灰粒层分离装置的示例构造，其示出靠近沉积表面122和沉积的灰粒层152定位的灰粒层分离装置160的横截面示意图。灰粒层分离装置160包括具有气体喷嘴164的气体导管162。气体导管可包括具有任何合适尺寸的诸如不锈钢管的管。示例管可具有范围从约0.125至1英寸的横截面直径。以英寸为单位示出示例尺寸。

如图2所示，具有气体出口166的喷嘴164相对于沉积表面法线以角度Φ定向。喷嘴164和气体出口166可定向成使得气体流在灰粒上的入射角范围从0°（即法向入射）到接近90°。示例入射角Φ包括0、10、20、30、40、50、60、70和80°±5°。

气体流的分布轮廓可以是对称的或不对称的，并可以灰粒层的中心区域或一个或多个边缘区域的任何适当组合来引导。因此，气体流的撞击可相对于灰粒层的宽度以及长度局部定位。局部定位意味着气体流撞击在灰粒层的排除其它区域的一区域。图3A-3D示出示例性气体流分布轮廓，并示出相对于灰粒层152和灰粒板154的气体流撞击区域170。

在图3A中，气体流仅引导到灰粒层的左边缘。尽管未示出，应当理解气体流可替代地引导到灰粒层的中心或右边缘。

在图3B中，气体流仅引导到灰粒层的左边缘和中心区域。根据未示出实施例，气体流可同时引导到灰粒层的中心区域和右边缘、左边缘和右边缘、或跨越整个宽度。

在图3C中，气体流跨越灰粒层的整个宽度引导。但是，在所示实施例中，边缘的气体流率大于中心区域的气体流率。气体流撞击区域170的虚线用于指示中心区域的较低流率。

最后，在图3D中，脉冲气体流被引导到灰粒层的边缘。气体流撞击区域170内的代字号（~）用于指示图3D内边缘处的可变流率。如图3A-3D所示的气体流分布所表明的，应当理解，可选择各种气体流率的排列和组合以促进灰粒层从沉积表面的分离。

适当灰粒层分离装置的其它方面，包括装置的特定尺寸、其相对于所要分离的灰粒层的定向或定位、以及气体流的成分和特性可方便地由技术人员选择。本文揭示了各特定特征，但不意味着限制。

气体流可在时间或空间上连续或不连续。例如，具有恒定流率的气体流可撞击灰粒层的自由表面的一部分，诸如灰粒层的边缘部分。在一实施例中，灰粒层分离装置构造成将气体流递送到沉积的灰粒层的沉积区域下游的区域。又例如，气体流可具有可变气体流率，例如脉冲流。可使用诸如针阀、旋转流量计或质量流量计之类的适当控制器控制气体流的流率。在示例性实施例中，气体流流率范围可从0.1至10m/sec。

撞击灰粒表面的气体可以是单一气体成分或气体混合物并可包括诸如氦气、氮气、氧气、氩气、合成气体、一氧化碳和二氧化碳。此外，在气体流内可夹带固体或液体颗粒，使得气体流包括固态和/或液态颗粒的气态悬浮物（例如浮质）。认为，气体流在灰粒自由表面上的撞击降低灰粒的温度，这可促进灰粒层从沉积表面的分离。可控制气体流的温度。可在撞击灰粒的表面之前加热或冷却气体流。气体流的示例温度范围从0℃至200℃（例如0、10、20、50、100、150或200℃）。***道格确认气体温度***

在一系列实验中，使用FLIR S65热成像摄像机来测量沉积区域处和下游的玻璃灰粒的温度分布。使用软件包ThermaCAM Researcher Professional 2.8SR-1来分析热成像数据。图4和5所示的热成像数据示出灰粒层形成和灰粒层从沉积表面分离期间与设备和沉积的灰粒相关的各种等温区域。图4示出未使用灰粒层分离装置的热成像数据，而图5示出根据灰粒层分离装置用于将气体流引导到沉积的灰粒层的自由表面的一部分上的一实施例的热成像数据。

在图4和5中，矩形灰粒提供装置110（例如9列燃烧器）位于每个图像顶部附近。灰粒提供装置110的背面处于约300℃的温度下，且与背景一起呈现最亮。

在图4和5的平面图中，灰粒接收装置120和相应的沉积表面122位于灰粒提供装置110后面和下面。沉积区域位于灰粒提供装置110下面并与最高温度相关联。灰粒接收装置120的左边缘和右边缘120A、120B延伸超过灰粒提供装置110，而所附连的灰粒层152和松开的灰粒板154示出在灰粒提供装置110下方延伸到每个图像的下部内。

在对应于图4的沉积条件下（没有气体流），灰粒层会粘连到沉积表面，致使灰粒板突变撕裂。尤其在沉积区域的左边缘120A附近观察到粘连。参照图4，从热成像很清楚看到在板的左侧而非右侧上有范围400℃-1200℃温度的较大面积灰粒。通过在较高温度区域采用灰粒层分离装置，消除粘连并产生初始灰粒板。

通过比较图4和图5的热成像数据显然可见气体流对灰粒板的温度分布的贡献。参照每个板的左边缘和右边缘，箭头A和B指示跨越具有800℃至1200℃温度带内温度的区域的尺寸。气体流的撞击降低灰粒在施加气体流的区域的温度，这便于灰粒层从沉积表面分离。

除了示出跨越灰粒层152和灰粒板154的温度分布的热成像数据之外，在点SP-A和SP-B处左边缘和右边缘120A、120B附近形成局部温度度量，点SP-A和SP-B位于沉积区域稍微下方并在图4和5中用十字（+）划分。表2中总结出对于连续沉积行程的来自点SP-A和SP-B的温度数据。示出对应于没有灰粒层分离装置（图4）和灰粒接收装置120的左边缘120A处集中的灰粒层分离装置（图5）的沉积条件的三组温度数据。

表2沉积期间左边缘和右边缘的灰粒层温度

如参照表2可以看出的，通过使用灰粒层分离装置来在左边缘附近引导集中气体流，灰粒板左边缘处的平均温度降低137℃，而灰粒板左边缘处的平均温度降低53℃。换言之，沉积表面的左边缘与右边缘之间的温度梯度降低。在使用灰粒层分离装置之前，左边缘与右边缘之间的平均温差为150℃，与当气体流集中在点SP-A附近时仅66℃形成对比。

在包括至少90摩尔%二氧化硅的灰粒板的实例中，灰粒板的平均灰粒密度范围可从约0.2至1.5g/cm³，例如从约0.4至0.7g/cm³，或者从约0.8至1.25g/cm³，且灰粒板的平均厚度范围可从10至600μm，例如20至200μm、50至100μm或300至500μm。

在某些实施例中，尤其是那些涉及连续灰粒板和/或烧结的玻璃板生产的实施例，灰粒板154在其松开之后远离沉积表面的连续运动由灰粒板引导装置130辅助。灰粒板引导装置130可与灰粒板154的至少一部分直接接触，从而辅助运动并为灰粒板提供机械支承。

为了保持灰粒板的高表面质量，灰粒板引导装置130可仅与灰粒板154的部分（例如边缘部分）接触。具体来说，灰粒板引导装置可与灰粒板的相对边缘部分接触并在灰粒板进入灰粒板烧结设备的烧结区域之前跨越灰粒板施加拉应力。

当灰粒板穿过烧结区域时，灰粒板引导装置可保持跨越灰粒板的拉应力。例如，烧结区域可具有长度L’（即沿灰粒板的长度L方向），且灰粒板引导装置可在烧结区域的整个长度L’上以及在灰粒板进入和离开烧结区域之前和之后跨越灰粒板的宽度W施加拉力。

使用灰粒板引导装置，可将连续的灰粒板馈送到灰粒板烧结装置140的烧结/退火区域，在该区域灰粒板的至少一部分在一定温度下被加热足以将被加热部分转化成致密玻璃的时长。例如，高纯二氧化硅的灰粒板可在范围从约1000℃至1900℃的温度范围、例如从约1400℃至1600℃下烧结以形成二氧化硅玻璃板156。根据另一实施例，玻璃灰粒板跨越其宽度的至少90%（例如跨越其整个宽度）被加热和烧结。可控制烧结温度和烧结时间以形成基本上没有孔隙和玻璃气泡的烧结玻璃板。在玻璃板从烧结区域排出时，玻璃板引导装置可用于引导玻璃板。

本文所使用的烧结是指玻璃灰粒颗粒在低于其熔点下被加热（固态烧结）直到它们彼此粘结为止的工艺。退火是在玻璃形成后加热并冷却玻璃以释放内部应力的工艺。可使用相同或不同设备相继进行烧结和退火。

可控制玻璃板形成工艺以使灰粒板和形成的玻璃板的应变（例如下垂）最小。使应变最小的一种方式是在烧结期间使灰粒板大致垂向定向。根据各实施例，灰粒板相对于垂向的定向角度可小于15度（例如小于10或5度）。

可使用诸如电阻加热和电感加热装置之类的各种不同灰粒板烧结装置来烧结灰粒板。灰粒板和玻璃板的热历史会影响最终厚度、成分、成分均一性以及玻璃板的其它化学和物理特性。玻璃板可通过对灰粒板的一个或两个主要表面施加热量而形成。烧结期间，可控制包括温度和温度分布、时间和气氛在内的各种参数。

虽然烧结温度可由技术人员基于例如所要烧结的灰粒板的成分来选择，但烧结温度范围可从约1000℃至1900℃。此外，用电阻和电感热源可实现的均一烧结温度分布可用于形成最终玻璃板内的均一性。“均一烧结温度分布”意思是在预定样品区域或样品体积上烧结温度变化小于20%（例如小于10或5%）。

在灰粒板的边缘部分由灰粒板引导装置保持和引导的实施例中，该边缘部分通常不被烧结装置烧结。例如，在一实施例中，平均厚度约400微米且总宽度为24cm的灰粒板的中心10cm被加热以形成宽度约10cm且平均厚度约100微米的烧结玻璃板。烧结之前，灰粒板的平均密度约0.5g/cm³。

除了在烧结期间控制温度和温度分布，围绕灰粒板/玻璃板的气体环境也可受到控制。具体来说，适当烧结气体的总压力以及分压力可选择成控制烧结过程。在某些实施例中，受控的气体混合物可包括一种或多种活性或惰性气体，诸如He、O₂、CO、N₂、Ar或其混合物。

在烧结作用期间，灰粒板可保持静止，或在烧结区域内持续或半持续移动。例如，在连续玻璃板形成过程中，灰粒板在其从灰粒沉积表面松开时的灰粒板生产率可大致等于灰粒板通过烧结区域的平移速率。烧结可使用相同或不同的烧结条件一次或多次穿过烧结区域进行。灰粒板（或玻璃板）穿过烧结区域的线性速率范围可从0.1mm/sec至10mm/sec（例如0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5或10mm/sec）。比例增大时，认为沉积表面的线性速度可增加到1m/sec或更高。从灰粒板烧结装置至灰粒板表面的距离范围可从约1mm至10mm（例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10mm）。

一旦形成，可通过适当的切割装置将玻璃板分成离散片。例如，可使用激光将玻璃板切割成更小的片。此外，在切割之前或之后，烧结的玻璃可经受一个或多个后烧结过程，诸如退火、边缘移除、涂敷、抛光等。烧结的玻璃板长带可用卷绕装置卷成卷。可选地，诸如纸板、布、涂敷材料等的间隔材料可***在卷的相邻玻璃表面之间以避免它们之间的直接接触。

本文所揭示的工艺和设备适用于制造灰粒板和包含高百分比二氧化硅的玻璃板，例如“高二氧化硅”玻璃板。“高二氧化硅”意思是玻璃成分包括至少50摩尔%的二氧化硅玻璃，例如大于50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、98、99、99.5或99.9摩尔%二氧化硅。

可形成可挠曲烧结玻璃板，包括长玻璃带。诸如高二氧化硅玻璃板之类的烧结玻璃板可具有150微米或更小的平均厚度（例如小于150、100、50或25微米）。示例性薄板具有10、30、50或100μm的厚度。通过控制沉积的灰粒层的宽度、烧结区域的宽度以及沉积时间量，能够独立地控制烧结玻璃板的宽度和长度。玻璃板的长度范围可从约2.5cm至10km。玻璃板的宽度范围可从约2.5cm至2m。

该工艺可用于形成高表面质量玻璃板（例如具有低表面波度、低表面粗糙度且基本上没有刮擦的玻璃板）。可包括在轧辊上形成灰粒板的初始步骤以及将烧结的、可挠曲玻璃板卷到轧辊上的最终步骤的上述工艺可称为“卷到卷”工艺。形成的包括高二氧化硅玻璃板在内的玻璃板的特征可有多个特性，包括成分、厚度、表面粗糙度、表面均一性和平坦度。

本文使用的“灰粒层”或“灰粒的层”是指可选地彼此粘结的大致均匀分布的玻璃颗粒的层。该层通常具有大于或等于各个颗粒的平均直径的平均总厚度。此外，灰粒层可包括具有基本均匀成分的单个灰粒层或各具有基本均匀成分的多个灰粒层。在各实施例中，诸如气体的化学成分、气体流率、气体温度以及撞击位置的描述气流的参数可根据诸如灰粒成分、灰粒厚度和局部或平均灰粒温度之类的描述灰粒板的参数进行选择和优化。

在灰粒层包括多层的实施例中，一种玻璃颗粒可形成第一灰粒层，而第二种玻璃颗粒可形成与第一灰粒层相邻的第二灰粒层。因此，相应的灰粒层可具有不同的成分和/或其它特性。此外，在第一层与第二层之间的界面区域，会发生两种颗粒的混合，使得邻接层界面处的成分和/或特性可能与每个相应层关联的大量值不同。

这里所称的“玻璃板”包括包括多种玻璃灰粒颗粒的板材料（即灰粒板）和由烧结玻璃制成的板材料。如本领域通常所理解的，板具有通常彼此大致平行的两个主要相反表面，每个具有比其他表面大的面积。特定位置处两个主要表面之间的距离是该特定位置的板厚度。板可具有两主表面之间的大致均匀厚度，或厚度可在空间上均匀地或不均匀地变化。在某些其它实施例中，两个主要表面可以是不平行的，且一个或两个主要表面可以是平坦的或弯曲的。

本文所使用的“烧结玻璃”是指玻璃材料的密度是在标准温度和压力（STP）（273K和101.325kPa）的条件下具有相同化学成分和微结构的玻璃材料的理论密度（D_最大）的至少95%。在某些实施例中，理想的是烧结玻璃的密度为STP下D_最大的至少98%、99%或99.9%。

在共同拥有的分别于2007年5月7日和2009年5月15日提交的美国申请序列号第11/800,585和12/466,939号中揭示了使用玻璃灰粒沉积和烧结过程的玻璃板形成的其它方面，其内容全部以参见的方式纳入本文。

如本文中所用，单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括复数指代物，除非上下文明确地另作规定。因此，例如，对“金属”的引用包括具有两个或多个这样的“金属”的实例，除非上下文明确地另作规定。

范围在本文中可表达为从“约”一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表示这样一个范围的时候，实例包括从一个特定值和/或到另一特定值。类似地，当使用前缀“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个方面。还应理解，每个范围的端值无论是与另一个端值联系起来还是独立于另一个端值，都是有意义的。

除非另有表述，绝不意味着本文所述的任何方法诠释为要求其步骤按特定顺序进行。因而，方法权利要求并不实际上记载其步骤所要遵循的顺序，或者权利要求书或说明书中未以其它方式具体陈述各步骤限于特定顺序，则绝不意味着指任何特定顺序。

还应指出，本文的陈述是指本发明的部件以特定方式“构造”。在这方面，在记载是结构记载而非用途记载的情况下，这种部件“构造成”实施特定特性，或以特定方式作用。更具体地，本文所提到的部件被“配置”的方式表示该部件的现有物理状态，因此，它应被理解为对部件的结构特性的明确陈述。

对本领域技术人员显而易见的是，可对本发明做出各种修改和变化而不偏离本发明的精神和范围。由于本领域技术人员可进行包含本发明精神和实质的本文所揭示实施例的改型组合、子组合或变化，所以本发明应诠释为包括所附权利要求书和其等同物范围内的任何东西。

Claims

1.一种将玻璃灰粒层从基材分离的方法，所述方法包括：

在基材上形成玻璃灰粒层，所述玻璃灰粒层具有与所述基材直接物理接触的第一主表面和与所述第一主表面相反的第二主表面；以及

使所述第二主表面的至少一部分与气流接触，从而将所述第一主表面的相应部分从所述基材分离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接触包括局部接触所述玻璃灰粒层的一个或多个边缘区域。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接触包括在沉积区域下游的一个或多个区域局部接触所述玻璃灰粒层。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气流具有大致恒定的气体流速。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气流的气体流速随时间变化。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气流包括选自氦气、氮气、氧气、氩气、合成气体、一氧化碳、二氧化碳和其混合物的气体。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气流包括浮质。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，气流在所述玻璃灰粒层上相对于法向入射的撞击角小于45°。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，气流在所述玻璃灰粒层上相对于法向入射的撞击角小于10°。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基材转动期间发生所述接触。

11.一种用于制造玻璃板的设备，包括：

灰粒提供装置，用于提供玻璃灰粒颗粒；

灰粒接收装置，所述灰粒接收装置具有沉积表面，所述玻璃灰粒颗粒可沉积在所述沉积表面上以形成玻璃灰粒层；以及

灰粒层分离装置，用于将气流引导到所述玻璃灰粒层的自由表面上以将所述灰粒层从所述沉积表面分离。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述灰粒层分离装置构造成将气流提供到所述玻璃灰粒层的一个或多个边缘区域。

13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述灰粒层分离装置构造成将气流提供到所述玻璃灰粒层的沉积区域下游的一个或多个区域。

14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述灰粒层分离装置构造成提供以相对于法向入射的小于45°的撞击角撞击所述玻璃灰粒层的气流。

15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述灰粒层分离装置构造成提供以相对于法向入射的小于10°的撞击角撞击所述玻璃灰粒层的气流。