CN114401929A - 采用加热装置形成玻璃带的***和方法 - Google Patents
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Abstract
形成玻璃带的方法包括使得熔融玻璃流入片成形装置以形成成形玻璃。成形玻璃具有第一部分和第二部分,所述第一部分的厚度大于所述第二部分。方法还包括采用电磁加热装置对成形玻璃进行体积加热,使得第一部分的平均粘度低于第二部分,以及将成形玻璃拉制成玻璃带,使得第一部分的拉制的伸长率高于第二部分。
Description
本申请根据U.S.C.§119,要求2019年9月13日提交的美国临时申请系列第62/900039号以及2020年4月24日提交的临时申请系列第63/014847号的优先权,本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本公开内容大体上涉及制造玻璃带的***和方法,更具体来说,涉及采用加热装置制造具有均匀厚度的玻璃带的***和方法。
背景技术
近十年来,在不断增长的增强现实和虚拟现实装置市场中,对于具有高折射率的光学玻璃的需求是增长的。从具有高折射率和低液相线粘度的玻璃组合物制造光学组件的常规方法是非常昂贵的。此外,此类常规方法对于从这些方法产生的熔融玻璃具有低的利用率。通常来说,这些方法包括将组合物浇注成长条状,所具有的厚度明显大于最终终端产品的厚度。也就是说,这些成形方法产生的浇注条需要额外加工来获得最终产品形式和尺寸。
这些浇注条的额外加工通常是麻烦的。具体来说,将浇注条锯切成碟片状。接着,对碟片进行研磨从而将它们的外直径抛光至终端产品的最终外尺寸。然后,对碟片进行丝线锯切并经过研磨和抛光步骤以实现终端产品所需的翘曲和尺寸均匀性。
发明内容
本文公开的实施方式提供了具有增加的均匀性的玻璃带的生产方法和***,同时降低了成本和浪费。具体来说,本文公开的方法和***所提供的成形玻璃在拉制步骤期间进行体积加热(volumetrically heat)。成形玻璃的体积加热导致要进行拉制的成形玻璃的较厚部分的伸长率高于成形玻璃的较薄部分。因此,将较厚部分和较薄部分拉制成均匀的玻璃带。拉制得到的玻璃带不仅具有比采用常规方法更高的均匀度,而且还实现了将更多的玻璃用于最终终端产品,从而减少了浪费。
根据本公开内容的方面,形成玻璃带的方法包括:使得熔融玻璃流入片成形装置中以形成成形玻璃,所述成形玻璃具有第一部分和第二部分,所述第一部分的厚度大于所述第二部分。方法还包括采用电磁加热装置对成形玻璃进行体积加热从而使得第一部分具有低于第二部分的平均粘度。此外,方法包括将成形玻璃拉制成玻璃带,从而使得第一部分拉制的伸长率高于第二部分。
根据本公开内容的方面,玻璃成形***包括:片成形装置,其构造成从熔化设备接收熔融玻璃并形成成形玻璃,所述成形玻璃具有第一部分和第二部分,所述第一部分的厚度大于所述第二部分。***还包括沿着拉制路径布置在片成形装置下游的电磁加热装置,所述电磁加热装置构造成对成形玻璃进行体积加热,从而使得成形玻璃的第一部分具有低于成形玻璃的第二部分的平均粘度。此外,***还包括构造成将成形玻璃拉制成玻璃带的多个边缘辊,从而使得在玻璃带中,成形玻璃的第一部分的厚度基本等于成形玻璃的第二部分的厚度。
在以下的详细描述中提出了本文的其他特征和优点,其中的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详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
要理解的是,前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。
包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解,附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式,且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图说明
当结合以下附图阅读下面对本公开内容的具体实施方式的详细描述时,可对其形成最好的理解,附图中相同的结构用相同的附图标记表示,其中:
图1的流程图显示根据本公开内容实施方式的玻璃带的制造方法;
图2是根据本公开内容实施方式的玻璃成形***的实施方式的示意性侧视图;
图3是根据本公开内容实施方式的图2的玻璃成形***的示意性正视图;
图4是根据本文公开内容的一个或多个实施方式的沿图3的线A-A截取的图3的玻璃成形***的横截面图;
图5是根据本公开内容实施方式的进行加热过程的成形玻璃的部分视图;
图6图示性显示根据本公开内容实施方式的在对成形玻璃进行体积加热的时候的温度分布与时间的函数关系;以及
图7-9图示性显示根据本公开内容实施方式的成形玻璃的厚度上的体积损失密度分布。
具体实施方式
在本文所述的实施方式中,公开了用于形成具有降低的厚度变化情况的玻璃带的连续浇注和拉制方法。采用本文所述实施方式形成的玻璃带可以被用于形成低粘度玻璃组合物,例如可用于增强现实和/或虚拟显示显示屏的那些。本文所述的连续浇注和拉制方法包括:使得熔融玻璃流入片成形装置中以形成成形玻璃,使得成形玻璃在片成形装置中冷却,从片成形装置运输成形玻璃,以及将成形玻璃加热和拉制成薄的玻璃带。本文所述的连续浇注和拉制方法能够以较低成本实现用于增强现实和/或虚拟现实应用的显示屏玻璃的大规模生产。生产得到的玻璃带具有高的均匀性、高的尺寸稳定性以及低翘曲。因此,生产得到的玻璃带需要有限的后加工,从而降低了制造成本和减少了浪费。本文将具体参考附图,对用于形成玻璃带的工艺和***的各种实施方式进行描述。
如本文所用,术语“上限液相线粘度”指的是用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的粘度,在所述粘度,玻璃以没有晶体的方式形成均质熔体。此外,如本文所用,术语“下限液相线粘度”指的是用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的粘度,在所述粘度,玻璃会易于发生一个或多个晶相的生长。
如本文所用,用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的“失透区”是由从上限液相线温度到下限液相线温度给定的温度范围,例如,在该温度范围中,玻璃经受高于0.01μm/分钟的一个或多个晶相的晶体生长。
如本文所用,用于本公开内容的制品和方法中的玻璃的“平均粘度”指的是本公开内容的玻璃、玻璃带、玻璃片或者其他制品的如下粘度,其是在所涉及的工艺或方法步骤(例如,拉制)期间,在制品的一个区域上并且在足以根据本公开内容领域的技术人员所理解的分析和测量方法确定平均粘度值的持续时间上测得的。如本文所用,通过如下方式确定粘度和平均粘度:首先采用ASTM标准(C-695)实验室测量,采用含熔融玻璃的旋转坩埚和带有浸入玻璃中的热电偶的心轴。ASTM标准(C-695)实验室测量测量了不同玻璃温度下的玻璃粘度。然后,在本文所述方法的浇注步骤期间(即,当其流动通过浇注机时,熔融玻璃冷却的步骤),采用位于玻璃和浇注机这两者中的热电偶(例如,总计50个热电偶)来测量玻璃温度。然后,可以采用来自ASTM标准(C-695)实验室测量的实验室测量数据,将测得的温度用于确定对应的粘度(例如,平均粘度)。此外,由于浇注机和玻璃这两者中都具有热电偶,这些热电偶可以用于测量玻璃主表面处以及玻璃厚度上的玻璃温度(例如,玻璃中心区域的温度)。
如本文所用,术语“连续”指的是本公开内容的方法和工艺被构造成形成玻璃片、带、和其他制品,而不需要任何中间和/或冷却后热加工(例如,退火或再拉制)。换言之,本公开内容的工艺和方法构造成形成玻璃片、玻璃带和其他制品,在其拉制步骤之前没有切割或进行分段。
如本文所用,本公开内容的玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或者其他制品的“厚度变化情况”是通过如下方式进行测量的:通过机械接触卡尺或千分尺或者非接触式激光测量仪(对于厚度为1mm或更厚的制品而言)确定玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或者其他制品的最小厚度与最大厚度之差。
如本文所用,本公开内容的玻璃晶片、玻璃带、玻璃片或者其他制品的“翘曲”是根据容纳了该制品的两个平面之间的距离减去制品的平均厚度测量得到的。除非另有明确说明,否则采用3D测量***(例如,购自康宁特罗佩尔公司(Corning Tropel Corporation)的MSP-300晶片分析***)来测量本文所讨论的翘曲。对于具有基本矩形形状的本公开内容的玻璃带、玻璃片和其他玻璃制品,根据本公开内容领域的技术人员所理解的原理测量翘曲。具体来说,从正方形测量区域评估翘曲,其长度由制品的凸珠减去距离每个凸珠的内边缘五(5)mm之间的质量区域所定义。类似地,对于具有基本圆形碟状形状的本公开内容的晶片,同样根据本公开内容领域的技术人员所理解的原理测量翘曲。具体来说,从圆形测量区域评估翘曲,其半径由晶片的外半径减去五(5)mm所定义。
如本文所用,通过如下方式确定本公开内容的玻璃、玻璃带、玻璃片或者其他制品的“临界冷却速率”:以各种选定冷却速率使得玻璃、玻璃片或其他制品熔化下探至其玻璃化转化温度。然后,根据标准切片和抛光技术对样品进行切片处理,并以100倍放大倍数的光学显微镜进行评估,以确定在块体和在其自由表面(即,顶部暴露表面以及与坩埚等界面处的底表面)处是否存在晶体。临界冷却速率对应于样品在其表面和块体处不展现出晶体的最低冷却速率。
如本文所用,“上游”和“下游”指的是两个位置或者组件沿着拉制路径相对于熔化设备的相对位置。例如,如果沿着激光束横穿路径,第一组件比第二组件更靠近激光光学件,则第一组件位于第二组件的上游。
现参见图1-4,示意性显示用于形成玻璃带30c的方法100(图1)和玻璃成形***10(图2和3)。形成玻璃带30c的方法100首先包括步骤110,使得熔融玻璃30a从熔化设备15流入片成形装置20中以形成成形玻璃30b,使得熔融玻璃30a具有宽度22和厚度24。接着,在步骤120,在片成形装置20中使得成形玻璃30b冷却,从而增加了成形玻璃30b的粘度。在步骤130,采用一个或多个牵拉器62a、62b从片成形装置20运输成形玻璃30b。在步骤140,采用加热装置50对成形玻璃30b进行体积加热,如下文进一步讨论的那样。此外,在步骤150,将经过再加热的成形玻璃30b拉制成具有宽度32和厚度34的玻璃带30c,所述宽度32小于成形玻璃30b的宽度22。此外,在步骤160,将玻璃带30c冷却至环境温度。如本文所用,在冷却之后测量玻璃带30c的宽度32和厚度34。因此,在玻璃带30c冷却之后,玻璃带30c的宽度32小于成形玻璃30b的宽度22。
玻璃30(即,熔融玻璃30a、成形玻璃30b和玻璃带30c)可以包括:硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、或者钛掺杂的二氧化硅玻璃等。此外,玻璃30包括适用于光学组件(例如,增强现实应用的显示玻璃)的光学性质(例如,透射率、折射率、热膨胀系数等)。作为一个例子,玻璃30的组成可以包含:40.2摩尔%SiO2,2.4摩尔%B2O3,11.3摩尔%Li2O,22.9摩尔%CaO,5.4摩尔%La2O3,3.8摩尔%ZrO2,4.8摩尔%Nb2O5,以及9.3摩尔%TiO2。作为另一个例子,玻璃30的组成可以包含:42.7摩尔%SiO2,3.9摩尔%B2O3,4.7摩尔%BaO,26.6摩尔%CaO,4.5摩尔%La2O3,2.2摩尔%ZrO2,6.1摩尔%Nb2O5,以及9.3摩尔%TiO2。
玻璃30可以源自折射率为1.5至2.1的玻璃组合物,例如:1.6至2.0,1.6至1.9,1.65至1.9,1.7至1.85,或者1.6至1.8,例如:1.5、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、2、2.1,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。玻璃30可以包括50000泊或更小的上限液相线粘度,例如:50000泊至1泊,5x105泊或更小,1x105泊或更小,5x104泊或更小,1x104泊或更小,5x103泊或更小,1x103泊或更小,5x102泊或更小,100泊或更小,50泊或更小,40泊或更小,30泊或更小,20泊或更小,10泊或更小,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。
现参见图2-5,如上文所讨论的那样,玻璃成形***10包括:熔化设备15,片成形装置20(其横截面如图4所示),牵拉器62a、62b,以及加热装置50。玻璃成形***10还包括边缘辊60a、60b,其在拉制过程期间向成形玻璃30b施加牵拉作用力。玻璃30沿着拉制路径11在玻璃成形***10内移动。拉制路径11包括:与第二侧11b相反的第一侧11a(分别如图2所示),以及与第二边缘11d相反的第一边缘11c(分别如图3所示)。当玻璃30沿着拉制路径11移动时,拉制路径11的第一侧11a面朝玻璃30的第一主表面36a(第一外表面),拉制路径11的第二侧11b面朝玻璃30的第二主表面36b(第二外表面),拉制路径11的第一边缘11c面朝玻璃30的第一边缘表面38a(第三外表面),以及拉制路径11的第二边缘11d面朝玻璃30的第二边缘表面38b(第四外表面)。
如图2和3所示,片成形装置20布置在熔化设备15的下游,使得当运行时,熔融玻璃30a沿着拉制路径11从熔化设备15流动并进入片成形装置20中。考虑片成形装置20可以是例如具有或不具有额外冷却能力的各种材料的不同构造,这是本公开内容领域的技术人员所理解的,前提是片成形装置20能够使得(变成成形玻璃30b的)熔融玻璃30a冷却通过其失透区。在一些实施方式中,片成形装置20的宽度是100mm至5m,例如:200mm至5m,250mm至5m,300mm至5m,350mm至5m,400mm至5m,450mm至5m,500mm至5m,100mm至4m,100mm至3m,100mm至2m,100mm至1m,100mm至0.9m,100mm至0.8m,100mm至0.7m,100mm至0.6m,100mm至0.5m,例如:100mm、250mm、500mm、750mm、1m、2m、5m,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。在一些实施方式中,片成形装置20的厚度是1mm至500mm,例如:2mm至250mm,5mm至100mm,或者10mm至50mm等,例如:1mm或更大,2mm或更大,3mm或更大,4mm或更大,5mm或更大,7mm或更大,8mm或更大,9mm或更大,10mm或更大,15mm或更大,20mm或更大,25mm或更大,30mm或更大,35mm或更大,40mm或更大,45mm或更大,50mm或更大,最高至500mm的任何厚度,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。此外,成形玻璃30b的宽度22可以是片成形装置20的宽度,以及成形玻璃30b的厚度24可以是片成形装置20的厚度。
图2和3示意性显示了片成形装置20以显示位于片成形装置20中的成形玻璃30b,但是应理解的是,虽然片成形装置20具有开放端部从而使得成形玻璃30b可以移动通过片成形装置20,但是片成形装置20的侧边形成连续结构,如图4所示。
在一些实施方式中,片成形装置20包括浇注机。但是,也考虑片成形装置20可以被替换为例如熔合拉制装置或者辊制装置。因此,如下文进一步讨论的加热装置50不限于用于片成形装置20,并且可以用于其他已知的玻璃拉制装置和***。
再次参见图2和3,加热装置50包括沿着拉制路径11布置在片成形装置20下游的束出口52。束出口52构造成通过电磁辐射对沿着拉制路径11运输的玻璃进行体积加热。如本文所用,“体积加热”指的是对材料(例如,玻璃30)的体积进行加热,从而使得电磁辐射均匀地渗透整个材料体积。因此,体积加热将能量均匀地传递到材料体中。相反地,传统的传导热和对流热加热依赖于材料的表面温度加热。因此,对于传统的传导和对流加热,材料(例如,玻璃30)的表面温度的提升要比材料内部快得多。
如上文所讨论的那样,加热装置50是采用电磁辐射对成形玻璃30b进行体积加热的电磁加热装置。在一些实施方式中,电磁辐射可以是微波,从而加热装置50是回旋管微波加热装置。在其他实施方式中,电磁辐射可以是红外波,从而加热装置50是红外加热装置。还考虑电磁辐射是可见光、紫外光或者构造成对玻璃30的体积进行加热的任何其他辐射。
在一些实施方式中,加热装置50包括高功率线性束真空管,其通过强磁场中的电子的回旋共振产生毫米波电磁波。在一些实施方式中,通过加热装置50产生的电磁辐射包括微波束54,并且加热装置50引导微波束54向外离开束出口52朝向成形玻璃30b的主表面(例如,玻璃30的第一主表面36a或第二主表面36b)。如图2所示,束出口52布置在拉制路径11的第二侧11b上,使得束出口52朝向第二主表面36b引导微波束54,但是应理解的是,束出口52可以布置在拉制路径11的第一侧11a上。此外,如图5所示,可以通过加热装置50将微波束54聚焦成条纹状。在一些例子中,微波束54的横截面所包括的宽度大于或等于片成形装置20的宽度,从而有助于短加热时间和快速加热速率。
通过加热装置50产生的电磁辐射可以包括如下功率强度:约1x105 W/m2或更高,约1x106 W/m2或更高,约2x106 W/m2或更高,约3x106 W/m2或更高,约4x106 W/m2或更高,约5x106 W/m2或更高,约6x106 W/m2或更高,约7x106 W/m2或更高,约8x106 W/m2或更高,约9x106 W/m2或更高,约1x107 W/m2或更高,约1x108 W/m2或更高,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,例如如下功率强度范围:约1x105 W/m2至约1x108 W/m2,约2x106 W/m2至约9x106 W/m2,或者约6x106 W/m2至约8x106 W/m2。此外,通过加热装置50产生的电磁辐射可以包括如下频率:约5GHz至约500GHz,约5GHz至约400GHz,约5GHz至约300GHz,约10GHz至约300GHz,约10GHz至约200GHz,约25GHz至约200GHz,约28GHz至约300GHz,约50GHz至约200GHz,例如:约5GHz、约25GHz、约50GHz、约75GHz、约100GHz、约150GHz、约200GHz、约300GHz、约400GHz、约500GHz,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。
虽然如图2所示是单个加热装置50,但是也考虑可以使用不止一个加热装置。例如,玻璃成形***10可以包括具有布置在拉制路径11的第一侧11a上的束出口的第一加热装置,以及具有布置在拉制路径11的第二侧11b上的束出口的第二加热装置。在这个实施方式中,可以将电磁辐射(例如,微波束54)引导朝向浇注玻璃30b的第一主表面36a和第二主表面36b这两者。
再次参见图2和3,玻璃成形***10还可以包括控制结构56,其包括吸收装置57、屏蔽装置58,或者它们两者。例如,在图2和3所示的实施方式中,控制结构56包括被屏蔽装置58围绕的吸收装置57。在一些实施方式中,屏蔽装置58包括金属材料(例如,不锈钢)来减少和/或防止任何电磁泄漏(例如,微波泄漏)。吸收装置57可以包括例如碳基泡沫吸收器、水套或其组合来吸收电磁辐射,从而减少和/或防止任何的电磁泄漏(例如微波泄漏)。此外,加热装置50的束出口52可以延伸进入到控制结构56中,从而例如使得微波束54被含在控制结构56中,这有助于朝向拉制路径11引导微波束54并且使得偏移拉制路径11和离开控制结构56电磁传播最小化。例如,控制结构56可以包括孔,束出口52延伸进入(或者穿过)所述孔或者以任意其他方式连接到所述孔。
图2和3示意性显示控制结构56从而显示位于控制结构56中的成形玻璃30b。但是,应理解的是,虽然控制结构56具有开放端部使得成形玻璃30b可以流动穿过控制结构56,但是控制结构56的侧边可以形成连续结构。
如图2和3所示,玻璃成形***10的一些实施方式包括一个或多个二级加热装置55,这可以有助于加热步骤140。二级加热装置55可以沿着拉制路径11布置在束出口55的上游。例如,二级加热装置55可以沿着拉制路径11的第一侧11a和第二侧11b布置。这种多个二级加热装置55可以包括一个或多个传导加热器、对流加热器、红外加热器、电阻加热器、感应加热器、或者火焰加热器等。二级加热装置55构造成在通过加热装置50进行体积加热期间同时对成形玻璃30b进行加热。
此外,边缘辊60a、60b布置在加热装置50的束出口52的下游。边缘辊60a布置在拉制路径11的第一侧11a上,以及边缘辊60b布置在拉制路径11的第二侧11b上。在运行时,边缘辊60a啮合成形玻璃30b的第一主表面36a,边缘辊60b啮合成形浇注玻璃30b的第二主表面36b,并且边缘辊60a、60b一起转动以向成形玻璃30b施加牵拉作用力,从而将成形玻璃30b拉制成玻璃带30c。
牵拉器62a、62b布置在片成形装置20与束出口52之间。如图2所示,牵拉器62a、62b包括辊,其用于当成形玻璃30b移动通过和离开片成形装置20时控制速度。
现参见图2和3,在一些实施方式中,熔化设备15包括熔化器,使得熔化设备的出口4是孔口4a,当熔融玻璃30a离开熔化设备15时,所述孔口4a对其进行分布。孔口4a包括最大尺寸12,这可以是5m或更小。孔口4a的最大尺寸12可以小于或等于片成形装置20的宽度。取决于从熔化设备15流出的熔融玻璃30a的速度,片成形装置20的宽度所具有的宽度可以等于或者小于孔口4a的最大尺寸12。由此,孔口4a的最大尺寸12可以小于或等于片成形装置20的宽度。在其他实施方式中,孔口4a的最大尺寸12可以大于片成形装置20的宽度,例如对于具有较低的上限液相线粘度(例如5泊至50000泊)的熔融玻璃30a的组成而言。具体来说,这些玻璃在熔化之后(即,熔融玻璃30a),当它们离开熔化设备15的孔口4a时,会发生‘粘颈(neck)’,允许它们流入具有宽度的片成形装置,所述的尺寸小于熔化设备15的孔口4a的最大尺寸12。在其他实施方式中,片成形装置20的宽度可以大于或等于出口4的最大尺寸12。
现参见图1-5,现将更详细描述方法100。在步骤110,熔化设备15经由出口4将熔融玻璃30a传递到片成形装置20。在步骤110期间,熔融玻璃30a可以以约1000℃或更高的温度从熔化设备15流出,例如约1000℃至约1500℃的温度,例如:约1000℃至约1400℃,约1000℃至约1300℃,约1000℃至约1250℃,约1000℃至约1200℃,约1000℃至约1150℃,例如:1000℃、约1050℃、约1100℃、约1150℃、约1200℃、约1300℃、约1400℃、约1500℃,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。此外,当其从熔化设备15流出时,熔融玻璃30a可以包括约10泊至约100,000泊的粘度,例如约10泊至约50,000泊,例如:约5x104泊或更小,约1x104泊或更小,约5x103泊或更小,约1x103泊或更小,约5x102泊或更小,约100泊或更小,约50泊或更小,约40泊或更小,约30泊或更小,约20泊或更小,约10泊或更小,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。
接着,步骤120包括在片成形装置20中将融融玻璃30a冷却至形成成形玻璃30b。不旨在受限于理论,将熔融玻璃30a冷却成成形玻璃30b使得成形玻璃30b以及所得到的玻璃带30c中形成晶体最小化。片成形装置20将熔融玻璃30a冷却至粘度约为108泊或更高的成形玻璃30b,例如:约5x108泊或更高,约109泊或更高,约5x109泊或更高,约1010泊或更高,约5x1010泊,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。此外,片成形装置20将熔融玻璃30a冷却成为成形玻璃30b,其所处的温度是约50℃或更高,或者约100℃或更高,或者约150℃或更高,或者约200℃或更高,或者约250℃或更高,或者约300℃或更高,或者约350℃或更高,或者约400℃或更高,或者约450℃或更高,或者约500℃或更高,或者约550℃或更高,或者约600℃或更高,或者约650℃或更高,或者约700℃或更高,以及这些最小阈值水平之间的所有温度值,例如:约50℃至约1500℃,约200℃至约1400℃,约400℃至约1200℃,约600℃至约1150℃,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限的任何开放式范围。以确保成形玻璃30b不跌落到低于50℃的方式来进行冷却步骤120,从而确保方法100可以分别对于后续传输步骤130、加热步骤140和拉制步骤150期间发生的额外加热而言是保持连续的。此外,片成形装置20将熔融玻璃30a冷却至成形玻璃30b,其所具有的温度处于或高于成形玻璃30b的临界冷却速率(且不低于50℃)。
当在片成形装置20中对成形玻璃30b进行冷却时,从玻璃30的上限液相线粘度到下限液相线粘度(本文也称作“失透区”)的任何晶相的最大生长速率是10μm/分钟或更小,例如:9μm/分钟或更小,8μm/分钟或更小,7μm/分钟或更小,6μm/分钟或更小,5μm/分钟或更小,4μm/分钟或更小,3μm/分钟或更小,2μm/分钟或更小,1μm/分钟或更小,0.5μm/分钟或更小,0.1μm/分钟或更小,0.01μm/分钟或更小,例如:0.01μm/分钟至10μm/分钟,0.01μm/分钟至5μm/分钟,0.01μm/分钟至2μm/分钟,0.01μm/分钟至1μm/分钟,0.1μm/分钟至1μm/分钟,0.01μm/分钟至0.5μm/分钟,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。
仍然参见图1-5,在传输步骤130期间,采用牵拉器62a、62b从片成形装置20传输成形玻璃30b。在运行时,在步骤130期间,可以通过牵拉器62a、62b使得成形玻璃30b从片成形装置20的端部移动或者任意其他方式传输朝向加热装置50和边缘辊60a、60b。在运行时,牵拉器62a、62b可以控制成形玻璃30b的速度,从而使得成形玻璃30b的流速变化为1%或更小。在一些实施方式中,当从片成形装置20传输时,成形玻璃30b包括如下厚度:约1mm或更大,约1.5mm或更大,约2mm或更大,约3mm或更大,约4mm或更大,约8mm或更大,约10mm或更大,约12mm或更大,约15mm或更大,约20mm或更大,约25mm或更大等,例如:约1mm至约30mm,约2mm至约25mm,约5mm至约20mm,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限的任何开放式范围。
仍然参见图1-5,加热步骤140包括采用加热装置50对成形玻璃30b进行体积加热。在一些实施方式中,加热步骤140包括采用加热装置50对成形玻璃30b进行体积加热,以及采用一个或多个二级加热器55对成形玻璃进行加热。如下文所讨论的那样,还考虑加热步骤140包括在用加热装置50和/或二级加热器55对成形玻璃进行加热的同时对成形玻璃30b的一个或多个部分进行冷却。
图5显示经受体积加热的一部分的成形玻璃30b。如上文所讨论的那样,成形玻璃30b包括第一主表面36a和第二主表面36b。第一主表面36a与第二主表面36b相反,使得玻璃主体35从第一主表面36a延伸到第二主表面36b。此外,中心区域37以相对于第一主表面36a和第二主表面36b等间距的方式布置在玻璃主体35中。由于加热步骤140依赖于体积加热,所以浇注玻璃30b的中心区域37的加热与成形玻璃30b的第一主表面36a和第二主表面36b是均匀地或者比它们更快。因此,同样如下文进一步讨论的那样,成形玻璃30b的中心区域37的温度等于或大于成形玻璃30b的第一主表面36a的温度以及成形玻璃30b的第二主表面36b的温度。
如图5所示,玻璃主体35包括具有较大厚度(厚度A)的第一部分35a以及具有较小厚度(厚度B)的第二部分35b。因此,第一部分35a的厚度大于第二部分35b(即,A>B)。第一部分35a和第二部分35b可以具有相同宽度。还要注意的是,玻璃主体35可以沿其宽度包括一个或多个第一部分35a和/或第二部分36b。所述一个或多个第一部分35a可以具有相对于彼此不同的厚度,以及所述一个或多个第二部分35b可以具有相对于彼此不同的厚度。
在一些实施方式中,第一部分35a和第二部分35b的平均厚度分别是如下范围:约1.0mm至约35.0mm,或者约10.0mm至约28.0mm,或者约12.0mm至约26.0mm,使得第一部分35a的平均厚度大于第二部分35b。例如,第一部分35a的平均厚度是12.5mm,而第二部分35b的平均厚度是12.0mm。在另一个例子中,第一部分35a的平均厚度是25.1mm,而第二部分35b的平均厚度是25.0mm。
不旨在受限于理论,用加热装置50对玻璃主体50进行体积加热导致较厚的第一部分35a相比于较薄的第二部分35b吸收和保留更多的电磁辐射,这是由于其较大的尺寸所导致的。因此,玻璃主体30的体积加热导致玻璃主体35的内部温度(例如,沿着中心区域37的温度)使得第一部分35a中的情况高于第二部分35b中的情况。因此,第一部分35a中的中心区域37的温度高于第二部分35b中的中心区域37的温度。第一部分35a中的内部温度的增加降低了第一部分35a中的玻璃的平均粘度(这是相比于第二部分35b中的玻璃而言),从而使得第一部分35a的拉制具有相比于第二部分35b更高的伸长率。更具体来说,并且如下文进一步讨论的那样,由于第一部分35a的平均粘度低于第二部分35b,所以当用边缘辊60a、60b进行拉制时,第一部分35a的拉制的伸长率高于第二部分30b。因此,第一部分35a能够被拉伸至与第二部分35b相同的所需厚度,以产生均匀的玻璃厚度。
例如,在体积加热期间,第一部分35a中的中心区域37的温度比第二部分35b中的中心区域37的温度高了约2%或更多,约5%或更多,约10%或更多,约15%或更多,约20%或更多,约25%或更多,或者约30%或更多。在一些实施方式中,在体积加热期间,第一部分35a中的中心区域37的温度是:约670℃或更高,约680℃或更高,约690℃或更高,约700℃或更高,约710℃或更高,约720℃或更高,约730℃或更高,约740℃或更高,约750℃或更高,约760℃或更高,约770℃或更高,约780℃或更高,约790℃或更高,约800℃或更高,约810℃或更高,约820℃,约830℃或更高,约840℃或更高,约850℃或更高,约860℃或更高,约870℃或更高,约880℃或更高,约890℃或更高,或者约900℃或更高,例如:约670℃至约900℃,约700℃至约900°,约700℃至约875℃,约700℃至约850℃,约720℃至约820℃,约720℃至约800℃,约720℃至约775℃,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限的任何开放式范围。作为补充或替代,在体积加热期间,第二部分中的中心区域37的温度是:约760℃或更低,约750℃或更低,约740℃或更低,约720℃或更低,约710℃或更低,约700℃或更低,约690℃或更低,约680℃或更低,约670℃或更低,约660℃或更低,或者约650℃或更低,例如:约680℃至约740℃,约690℃至约720℃,或者约700℃至约720℃。
如上文所讨论的那样,成形玻璃30b的体积加热导致第一部分35a的中心区域37的温度高于第二部分35b的中心区域37。但是,在一些实施方式中,也考虑体积加热可能导致例如第一主表面36a或第二主表面36b在第一部分35a中的温度高于第二部分35b中。因此,第一和第二部分35a、35b中的最高温度不需要一定是沿着中心区域37。
此外,在体积加热期间,将成形玻璃30b加热成使得第一部分35a相比于第二部分35b的平均粘度之比是约0.1至约0.8,约0.2至约0.7,约0.3至约0.6,约0.4至约0.5。在一些实施方式中,将第一部分35a加热成具有如下平均粘度:约107泊或更低,约106泊或更低,约5x105泊或更低,约104泊或更低,约5x103泊或更低,约103泊或更低,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。在一些实施方式中,第一部分35a中的中心区域37的平均粘度范围是约50k泊至约107泊。
在体积加热期间,成形玻璃30b的第二部分35b被加热至如下平均粘度:约108泊或更低,约107泊或更低,约106泊或更低,约5x105泊或更低,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。
如上文所讨论的那样,加热装置50对成形玻璃30b进行体积加热使得第一部分35a呈现比第二部分35b更高的温度,导致第一部分35a的拉制具有比第二部分35b更高的伸长率。在一些实施方式中,第一部分35a的伸长率约为第二部分35a的伸长率的2倍或更高,约为3倍或更高,约为4倍或更高,或者约为5倍或更高。
还考虑如下情况:除了来自加热装置50的体积加热之外,还可以对成形玻璃30b进行冷却从而提供经过拉制的玻璃带30c的均匀厚度。例如,可以对成形玻璃30b的第二部分35b进行冷却从而增加其平均粘度。可以通过辐射或传导冷却来提供此类冷却。在一些实施方式中,可以在没有任何体积加热的情况下对成形玻璃30b进行冷却,从而增加成形玻璃30b的一个或多个部分(例如,第二部分35b)的平均粘度。因此,这些部分的拉制会具有比成形玻璃30b的余下部分更低的伸长率,从而提供均匀拉制的玻璃带30c。
图6显示在示例性的成形玻璃的厚度上的温度分布与时间的函数关系。示例性的成形玻璃具有25mm的平均厚度并且采用功率强度为1x105 W/m2的加热装置50进行总时间为600秒的体积加热。在体积加热期间,还在600℃的炉中对示例性的成形玻璃进行加热。虽然热电偶可以用于确定玻璃的主表面处以及整个厚度上的玻璃温度(即确定玻璃体积温度分布),但是图6所示的温度分布是由数学建模结果所确定的。图6的示例性的成形玻璃包括较厚部分和较薄部分,如上文所讨论的那样。
图6显示在体积加热期间,玻璃的较厚部分的中心芯区域达到了比玻璃的较厚部分的外表面区域更高的温度。类似地,图6显示在体积加热期间,玻璃的较薄部分的中心芯区域达到了比玻璃的较薄部分的外表面区域更高的温度。因此,体积加热导致较厚和较薄部分的中心芯区域分别达到了比外表面区域更高的温度。此外,同样如图6所示,这些中心芯区域的加热速率比外表面区域快。
图6还显示,由于体积加热,较厚部分的中心芯区域和外表面区域分别达到了比较薄部分的中心芯区域或外表面区域更高的温度。因此,较厚部分的粘度小于较薄部分的粘度,这有助于提供如上文所讨论的均匀拉制的玻璃。
虽然不旨在受限于理论,在将成形玻璃30b加热到足够高的温度以达到足够低的粘度(从而有助于将成形玻璃30b拉制成玻璃带30c)的时候,使得加热时间段最小化来最小化和/或防止结晶可能是有利的。因此,体积加热对于玻璃温度的增加速率比常规传导和对流加热技术更快,如本文所公开的体积加热可以需要减少的加热时间段来实现所需的温度和粘度。例如,在使用加热装置50的体积加热期间,成形玻璃30b在第一部分35a中的温度以如下平均加热速率增加:约5℃/秒或更高,约10℃/秒或更高,约15℃/秒或更高,约20℃/秒或更高,约30℃/秒或更高,约40℃/秒或更高,约50℃/秒或更高,约60℃/秒或更高,约70℃/秒或更高,约80℃/秒或更高,约90℃/秒或更高,约100℃/秒或更高,例如:约5℃/秒至约100℃/秒,约10℃/秒至约90℃/秒,约20℃/秒至约80℃/秒,约30℃/秒至约80℃/秒,约40℃/秒至约80℃/秒,约50℃/秒至约80℃/秒,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围。在体积加热期间,成形玻璃30b在第二部分35b中的温度的增加的平均加热速率小于第一部分35a的加热速率。例如,该平均加热速率可以比第一部分35a的平均加热速率低,约为0.3倍、或者约为0.4倍、或者约为0.5倍、或者约为0.6倍、或者约为0.7倍、或者约为0.8倍、或者约为0.9倍。
可以在如下加热时间段内将成形玻璃30b在第一和第二部分35a、35b这两个部分中的中心区域37加热到上文所公开的温度:约0.1秒至约30秒,约0.1秒至约20秒,约0.1秒至约10秒,约0.1秒至约7.5秒,约0.5秒至约7.5秒,约1秒至约7.5秒,约1.5秒至约6秒,约1.5秒至约5秒,约0.5秒至约5秒,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。
如上文所讨论的那样,方法100包括加热成形玻璃30b,从而将较厚部分(即,第一部分35a)加热到比玻璃的较薄部分(即,第二部分35b)更高的温度,并且因此具有更低的平均粘度。由于其较低的粘度,第一部分35a的拉制具有比第二部分35b相对更高的伸长率。因此,当如图2所示通过边缘辊60a、60b对成形玻璃30b进行向下牵拉时,将第一部分35a拉制成玻璃带30c具有比第二部分35b相对更高的伸长率。如图5所示,第一部分35a起始包括比第二部分35b更大的厚度。但是,第一部分35a的拉制具有比第二部分35b更高的伸长率,从而将第一和第二部分35a、35b这两者拉制成具有相同厚度的玻璃带30c,从而产生的均匀的带材。换言之,通过体积加热对成形玻璃30b进行加热,这降低了第一部分35a的粘度(相比于第二部分35b而言),这增加了它的温度和伸长率。因此,第一部分35a的拉制具有比第二部分35b更高的伸长率,从而在拉制的玻璃带30c中消除了成形玻璃30b的任何厚度差异。
采用方法100形成的玻璃带30c的厚度变化情况如下:约200μm或更小,约150μm或更小,约100μm或更小,约75μm或更小,约50μm或更小,约40μm或更小,约30μm或更小,约20μm或更小,约10μm或更小,约5μm或更小,约4μm或更小,约3μm或更小,约2μm或更小,约1μm或更小,或者约0.5μm或更小等,例如:约0.01μm至约50μm,约0.01μm至约25μm,约0.01μm至约10μm,约0.01μm至约5μm,约0.01μm至约1μm,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。此外,采用方法100形成的玻璃带30c具有如下翘曲:约500μm或更小,约400μm或更小,约300μm或更小,约200μm或更小,约150μm或更小,约100μm或更小,约50μm或更小,约40μm或更小,约30μm或更小,约20μm或更小,约10μm或更小,约5μm或更小,约0.1μm或更小,或者约0.05μm或更小等,例如:约0.01μm至约500μm,约0.01μm至约250μm,约0.01μm至约100μm,约0.1μm至约100μm,约0.1μm至约50μm,约0.1μm至约25μm,约0.01μm至约25μm,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。除此之外,玻璃带30c具有约5μm或更小的表面粗糙度(Ra)(在任何后加工之前测量),例如:约4μm或更小,约3μm或更小,约2μm或更小,约1μm或更小,约0.75μm或更小,约0.5μm或更小,约0.25μm或更小,约0.1μm或更小,约50nm或更小,约10nm或更小,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为上限的任何开放式范围。
如上文所讨论的那样,采用方法100形成的成形玻璃30b在第一部分35a中的伸长率高于第二部分35b中。在一些实施方式中,第一部分35a可以比第二部分35b厚,是预定值X倍,并且第一部分35a的伸长率可以大于第二部分35b的伸长率,是同样的预定值X倍。例如,预定值X可以约为1%,从而第一部分35a比第二部分35b厚了1%,以及第一部分35a的伸长率比第二部分35b的伸长率大了1%。在其他实施方式中,预定值X可以是如下范围:约0.5%至约50%,或者约0.75%至约45%,或者约1.01%至约30%,或者约1.5%至约15%。
还考虑由加热装置50产生的电磁辐射的频率与成形玻璃30b的厚度相关,从而提供优化的成形玻璃30b能量吸收。更具体来说,对电磁辐射的频率进行选择,使得与玻璃的选定部分(例如,玻璃的较厚部分)的厚度基本匹配和相同。当频率与玻璃的选定部分的厚度相匹配时,玻璃以优化吸收的方式吸收电磁辐射。当电磁辐射的频率高于或者低于玻璃的选定部分的厚度时,玻璃对于电磁辐射的吸收率低于优化吸收。
例如,在一个实施方式中,玻璃的选定部分的厚度约为2mm,以及选择电磁辐射的频率约为2mm或更低(这约等于56GHz或更高),从而为玻璃提供优化的能量吸收。
此外,可以取决于玻璃的应用对成形玻璃30b的加热曲线进行调节。例如,可以对加热曲线进行调节从而使得玻璃的内部中心区域或者外表面达到最高温度。取决于成形玻璃30b的加热曲线,可以将玻璃拉制成具有不同形状的带材。现参见图7-9,显示了图示70(图7)、图示80(图8)和图示90(图9),分别显示采用加热装置50进行体积加热的示例性的成形玻璃的体积损失密度分布,所述加热装置50朝向示例性的成形玻璃的至少一个主表面引导电磁辐射。图示70、80和90的x轴分别显示成形玻璃的2mm厚部分上的玻璃位置,而这些图示的y轴分别显示体积损失密度。在其厚度上的具体玻璃位置处的体积损失密度越高,则玻璃在该位置的温度越高,这也对应于更低的粘度。如上文所讨论的那样,改变玻璃的粘度影响拉制玻璃的伸长率,这会改变拉制玻璃的形状(例如厚度)。因此,可以基于玻璃的厚度调节电磁辐射的频率,从而在拉制玻璃中实现所需的形状。
例如,图7显示当希望不对称体积损失密度分布时的例子。因此,在图7的图示中,对电磁辐射的波长进行选择,从而使其是玻璃的选定部分的厚度的4倍。例如,当玻璃的选定部分的厚度为2mm时,则电磁辐射的频率λ=4d=8mm,这对应于14GHz的频率。在图7的图示70中,成形玻璃在其外表面区域达到最高温度(图示的右侧)。
图8显示当选择抛物线形体积损失密度分布时的例子。因此,在图8的图示中,对电磁辐射的波长进行选择,从而使其是玻璃的选定部分的厚度的2倍。例如,当玻璃的选定部分的厚度为2mm时,则电磁辐射的频率λ=2d=4mm,这对应于28GHz的频率。在图8的图示80中,成形玻璃在其两个外表面区域达到最高温度(图示的右侧和左侧)。
图9显示当选择正弦体积损失密度分布时的例子。因此,在图9的图示中,对电磁辐射的波长进行选择,从而使其是玻璃的选定部分的厚度。例如,当玻璃的选定部分的厚度为2mm时,则电磁辐射的频率λ=d=2mm,这对应于56GHz的频率。正弦体积损失密度分布(例如如图9所示的那样),实现了在成形玻璃的厚度上施加连续能量,这在成形玻璃的内部产生加热效应。不旨在受限于理论,这种正弦式样产生了均匀的温度分布,并且在体积加热过程中是有利的,特别是对于厚的成形玻璃而言。
再次参见图1-5,拉制步骤150包括将成形玻璃30b拉制成玻璃带30c,例如,这是与采用加热装置50对成形玻璃30b进行体积加热的同时进行的,在采用装置50对成形玻璃30b进行体积加热之后进行的,或者这两种情况。可以采用边缘辊60a、60b将成形玻璃30b拉制成玻璃带30c。在一些实施方式中,将成形玻璃30b拉制成玻璃带30c,所述玻璃带30c的宽度32小于或等于片成形装置20的宽度且厚度34小于片成形装置20的厚度。方法100还包括将玻璃带30c冷却至环境温度的冷却步骤160。可以在具有或不具有外部冷却的情况下进行玻璃带30c的冷却步骤160。在一些实施方式中,边缘辊60a、60b可以包括冷却能力从而执行冷却步骤160中的部分或全部冷却。
在一些实施方式中,玻璃带30c的宽度32是:约10mm至约5mm,约20mm至约5mm,约30mm至约5mm,约40mm至约5mm,约50mm至约5mm,约100mm至约5mm,约200mm至约5mm,约250mm至约5mm,约300mm至约5mm,约350mm至约5mm,约400mm至约5mm,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限或上限水平的任何开放式范围。在一些实施方式中,厚度34是约0.1mm至约2mm,例如:约0.2mm至约1.5mm,约0.3mm至约1mm,约0.3至约0.9mm,约0.3至约0.8mm,约0.3至约0.7mm,或者具有这些值中的任意两个作为端点的任意范围,或者具有任意这些值作为下限或上限的任何开放式范围。
再次参见图3,可以在玻璃带30c的冷却之后,将玻璃带30c分段成为晶片(wafer)40。晶片40所包括的最大尺寸(例如,直径、宽度或者其他最大尺寸)范围是等同于玻璃带30c的宽度32至玻璃带30c的50%的宽度32。例如,晶片40可以具有约2mm或更小的厚度以及约100mm至约500mm的最大尺寸。在一些实施方式中,晶片40具有约1mm或更小的厚度以及约150mm至约300mm的最大尺寸。晶片40也可以具有约1mm至约50mm或者约1mm至约25mm的厚度范围。晶片40也可以具有约25mm至约300mm、约50mm至约250mm、约50mm至约200mm、或者约100mm至约200mm的最大尺寸范围。根据方法100形成的晶片40在没有任何额外表面抛光的情况下,可以展现出与上文关于玻璃带30c所列出的相同的厚度变化水平、表面粗糙度和/或翘曲水平。在一些实施方式中,晶片40可以经过研磨和抛光以获得终端产品(例如,用于增强现实应用的显示玻璃)的最终尺度。虽然晶片40在图3中显示为碟片状,但是应理解的是,晶片40可以包括任意各种形状,包括但不限于:正方形、矩形、圆形、椭圆形以及其他形状。
基于上文所述,应理解的是,本文所述的连续浇注和拉制方法可以用于从低粘度玻璃组合物(例如,可用于增强现实显示的那些)形成玻璃带。本文所述的连续浇注和拉制方法包括:使得熔融玻璃流入片成形装置中以形成成形玻璃,使得成形玻璃在片成形装置中冷却,从片成形装置运输成形玻璃,以及将成形玻璃加热和拉制成薄的玻璃带。具体来说,本文方法在成形玻璃离开片成形装置之后且将其拉制成薄玻璃带之前,采用加热装置以快速率对成形玻璃进行体积加热,从而最小化了玻璃中的缺陷形成。相比于先前的玻璃成形方法,本文所述的连续浇注和拉制方法以低成本实现了由低粘度玻璃(例如,用于增强显示应用的显示玻璃)制造光学组件的大规模生产,具有增加的均匀性和最小化的缺陷。
如本文所用,术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的,而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的,反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等,以及本领域技术人员已知的其他因素。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时,包括了所参考的具体值或者端点。无论说明书中的数值或者范围的端点是否陈述了“约”,包括了两种实施方式:一种用“约”进行修饰,以及一种没有用“约”进行修饰。还会理解的是,每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
本文所用的方向术语,例如上、下、右、左、前、后、顶、底,仅仅是参照绘制的附图而言,并不用来暗示绝对的取向。
除非另有明确说明,否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行,或者要求使任何设备具有特定取向。因此,如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序,或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向,或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序,或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向,那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据,包括:关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑;由语法结构或标点获得的一般含义;以及说明书所述的实施方式的数量或种类。
除非上下文另外清楚地说明,否则,本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数指代。因此,例如,提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面,除非文本中有另外的明确表示。
对本领域的技术人员显而易见的是,可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此,本说明书旨在涵盖本文所述的各个实施方式的修改和变化形式,条件是这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。
Claims (28)
1.一种形成玻璃带的方法,该方法包括:
使得熔融玻璃流入片成形装置以形成成形玻璃,所述成形玻璃具有第一部分和第二部分,所述第一部分的厚度大于所述第二部分;
采用电磁加热装置对成形玻璃进行体积加热从而使得第一部分具有低于第二部分的平均粘度;以及
将成形玻璃拉制成玻璃带,从而使得第一部分拉制的伸长率高于第二部分。
2.如权利要求1所述的方法,其还包括采用电磁加热装置对成形玻璃进行体积加热,从而使得所述第一部分的平均粘度与所述第二部分的平均粘度之比是约0.1至约0.8。
3.如权利要求1和2中任一项所述的方法,其还包括采用电磁加热装置对成形玻璃进行体积加热从而使得所述第一部分的平均粘度是50k泊至107泊。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法,其中:
所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度,大了预定值,以及
所述第一部分的伸长率高于所述第二部分的伸长率,高了同样的预定值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法,其中:
成形玻璃包括第一外表面、第二外表面、以及相对于第一外表面和第二外表面等间距布置的中心区域,以及
在成形玻璃的体积加热期间,成形玻璃的所述第一部分中的中心区域的温度大于成形玻璃的所述第一部分中的所述第一外表面的温度且大于成形玻璃的所述第一部分中的所述第二外表面的温度。
6.如权利要求5所述的方法,其还包括:在成形玻璃的体积加热期间,将成形玻璃的所述第一部分中的中心区域加热至约720℃至约820℃的温度范围。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法,其还包括:在成形玻璃的体积加热期间,对成形玻璃进行加热从而使得所述第一部分的平均温度以约15℃/秒或更大的加热速率增加。
8.如权利要求7所述的方法,其还包括:在成形玻璃的体积加热期间,对成形玻璃进行加热从而使得所述第二部分的平均温度的增加的加热速率小于所述第一部分的加热速率。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法,其还包括:在成形玻璃的体积加热期间,加热成形玻璃持续约0.1秒至约30秒的时间段。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法,其中,熔融玻璃包括:硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、氟硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃、氟磷酸盐玻璃、硫磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、钒酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃或者钛掺杂的二氧化硅玻璃。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法,其中,在成形玻璃的体积加热期间,电磁加热装置产生功率强度是约1x105 W/m2至约1x108 W/m2的电磁辐射。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法,其中,在成形玻璃的体积加热期间,电磁加热装置产生频率是约5GHz至约500GHz的电磁辐射。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,电磁加热装置是回旋管微波加热装置。
14.如权利要求13所述的方法,其中,在成形玻璃的体积加热期间,回旋管微波加热装置产生频率是约28GHz至约300GHz的电磁辐射。
15.如权利要求1至12中任一项所述的方法,其中,电磁加热装置是红外加热装置。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法,其中,成形玻璃的所述第一部分的厚度基本等于由电磁加热装置产生的电磁辐射的频率。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法,其中,将成形玻璃拉制成玻璃带,具有约50μm或更小的厚度变化情况。
18.如权利要求17所述的方法,其中,将成形玻璃拉制成玻璃带,具有约10μm或更小的厚度变化情况。
19.如权利要求18所述的方法,其中,将成形玻璃拉制成玻璃带,具有约1μm或更小的厚度变化情况。
20.如权利要求1至19中任一项所述的方法,其中,在成形玻璃的体积加热期间,用二级加热装置对成形玻璃进行加热,所述二级加热装置包括以下至少一种:传导加热器、对流加热器、红外加热器、电阻加热器、感应加热器以及火焰加热器。
21.一种玻璃成形***,其包括:
片成形装置,其构造成从熔化设备接收熔融玻璃和形成成形玻璃,所述成形玻璃具有第一部分和第二部分,所述第一部分的厚度大于所述第二部分;
沿着拉制路径布置在片成形装置下游的电磁加热装置,所述电磁加热装置构造成对成形玻璃进行体积加热,从而使得成形玻璃的所述第一部分具有低于成形玻璃的所述第二部分的平均粘度;以及
多个边缘辊,其构造成将成形玻璃拉制成玻璃带,从而使得在玻璃带中,成形玻璃的所述第一部分的厚度基本等于成形玻璃的所述第二部分的厚度。
22.如权利要求21所述的***,其还包括一个或多个二级加热装置,所述二级加热装置构造成与电磁加热装置同时对成形玻璃进行加热。
23.如权利要求22所述的***,其中,所述一个或多个二级加热装置包括以下至少一种:传导加热器、对流加热器、红外加热器、电阻加热器、感应加热器以及火焰加热器。
24.如权利要求21至23中任一项所述的***,其中,电磁加热装置构造成产生功率强度是约1x105 W/m2至约1x108 W/m2的电磁辐射。
25.如权利要求21至24中任一项所述的***,其中,电磁加热装置构造成产生频率是约5GHz至约500GHz的电磁辐射。
26.如权利要求21至25中任一项所述的***,其中,电磁加热装置是回旋管微波加热装置。
27.如权利要求26所述的***,其中,回旋管微波加热装置构造成产生频率是约28GHz至约300GHz的电磁辐射。
28.如权利要求21至25中任一项所述的***,其中,电磁加热装置是红外加热装置。
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