專利名稱：加工單塊玻璃片的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工單塊玻璃片，尤其是用于電裝置的單塊玻璃片的方法，該方法包括垂直向下拉伸玻璃帶、對該玻璃帶涂覆保護層、干燥和/或交聯(lián)該保護層、轉(zhuǎn)向該玻璃帶和裁切該玻璃帶。此外本發(fā)明還涉及用于加工單塊玻璃片，尤其是用于電裝置的單塊玻璃片的垂直向下拉伸玻璃帶的裝置。
通過此類方法加工的單塊玻璃片用作為電裝置的襯底玻璃，如用于移動電話的顯示器，用于平面屏幕或用于計算器的后臺存儲器。此外單塊玻璃片也可以作為玻璃鍵盤的襯底玻璃或作為玻璃-金屬-層壓塑料或玻璃-塑料-層壓塑料的襯底玻璃。
在這種產(chǎn)品中，對表面的幾何質(zhì)量、即特別是對厚度穩(wěn)定性和厚度分布、細波紋性以及拉伸強度提出了極高的要求。對表面的潔凈度、表面的完全性和例如與氣泡和夾雜物有關(guān)的玻璃內(nèi)部質(zhì)量也提出了很高的要求。此外對于微小重量的玻璃襯底要保證高斷裂強度。玻璃襯底的厚度在20μm至3000μm之間。必要時也使用含有增加結(jié)晶傾向的、異常粘度特性的和高加工溫度的特種玻璃或玻璃陶瓷。
因為對于這種應用涉及到批量生產(chǎn)，所以必須盡可能地廉價加工玻璃片，即在大通過量和少邊角料情況下致力于工序穩(wěn)定性。大通過量通過高拉伸速度和大帶寬來實現(xiàn)而少邊角料則通過窄側(cè)邊和對應于事先已知玻璃缺陷的最佳裁切來實現(xiàn)。此外放棄或減少成本昂貴的諸如尤其是研磨和拋光的后加工步驟可以使單塊玻璃片的加工進一步最佳化。
只有當玻璃帶在生產(chǎn)過程期間不中斷才能夠?qū)崿F(xiàn)高的工序穩(wěn)定性。當玻璃帶破碎時，生產(chǎn)設(shè)備便被玻璃顆粒污染，由此不再能夠滿足對表面潔凈度的要求。此外玻璃顆?？赡軗p傷玻璃帶表面，從而由此產(chǎn)生的斷裂強度降低會進一步促使玻璃帶破裂。因此在玻璃帶破裂時必須清潔全部生產(chǎn)設(shè)備。這意味著必須中斷生產(chǎn)幾個小時。
由公開文獻DE 36 15 277 A1已知一種方法，通過該方法使平面玻璃配有碎片抗劃覆層。在按照浮選法或澆注法加工之后，緊接著在冷卻段內(nèi)部在玻璃帶上涂覆塑料粉末，該塑料粉末熔化在玻璃帶上。為了提高機械穩(wěn)定性，涂覆一基層和一抗劃的覆蓋層。當涂覆后的玻璃帶冷卻到室溫之后，將其細分成單塊玻璃片。但是DE 36 15 277 A1的方法不能輕易地用于加工用于電裝置的單塊玻璃片，因為這種玻璃片具有其它的物理特性并必須滿足其它的質(zhì)量要求。
由于這個原因本發(fā)明的目的是，提供一種用于加工用于電裝置的單塊玻璃片的方法以及裝置，通過這種方法和裝置能夠在最少廢品和較高工序穩(wěn)定性的情況下生產(chǎn)具有足夠質(zhì)量的單塊玻璃片。
這個目的通過如權(quán)利要求1該的方法以及如權(quán)利要求12該的裝置而實現(xiàn)。
在玻璃帶拉伸和其充分冷卻之后緊接著將玻璃帶在垂直位置涂覆用于保護其表面的保護層。這個保護層能夠防止顆粒污染以及表面損傷。已有的損傷可以通過該覆層愈合。此外覆層用來作為碎片保護并提高玻璃帶的斷裂強度。
覆層材料根據(jù)粘度通過滾壓、通過噴灑或其它適當?shù)姆椒ㄍ扛?。根?jù)覆層材料接著進行保護層的干燥和/或交聯(lián)。這一點可以通過紅外輻射器、熱空氣干燥器或UV輻射器而實現(xiàn)。
這樣干燥和/或交聯(lián)該保護層，例如通過附加的熱效應或輻射，使其收縮到玻璃帶上。由此在玻璃帶表面形成一種壓應力。這種壓應力附加地提高了玻璃帶的斷裂強度。也可以通過適當?shù)剡x擇覆層材料對該收縮施加影響。尤其是塑料具有不同的收縮特性。具有優(yōu)點的是通過收縮產(chǎn)生的壓應力應該補償在轉(zhuǎn)向時出現(xiàn)的拉應力。通過最佳化收縮有效地減少尤其在轉(zhuǎn)向時的破碎可能性。這一點提高了工序穩(wěn)定性和成本效率。
通過保護層所達到的玻璃帶斷裂強度不僅提高工序穩(wěn)定性。而且與未覆層的玻璃帶相比可以調(diào)整到更小的轉(zhuǎn)向半徑。由此可以在總體上以更小的占用空間設(shè)計設(shè)備。
按照本發(fā)明玻璃帶在覆層和干燥和/或交聯(lián)以后由垂直位置轉(zhuǎn)向水平位置。玻璃帶的轉(zhuǎn)向是必須的，由此在裁切時、尤其是切斷時能夠保證給定的加工誤差。
裁切可以通過傳統(tǒng)的滾刀和折刀或通過激光切刀實現(xiàn)。
已經(jīng)證實，當玻璃帶厚度＜0.7mm時轉(zhuǎn)向半徑＜1m是足夠的。當玻璃帶厚度在0.7mm至2mm之間時轉(zhuǎn)向半徑可以選擇在1m至2.5m之間，而不會導致更多的玻璃破碎。
最好使用塑料作為覆層材料。已經(jīng)證實，使用那種在將單塊玻璃片安裝到相應使用位置之前可以再去除的塑料是有利的。
在此已經(jīng)證實，平均分子質(zhì)量＞55000g/Mol且水解率＞95％的聚乙烯醇特別適合作為該覆層。該覆層可以通過50℃或更高溫度的水洗而去除。通過水洗去除聚乙烯醇覆層一方面是非常輕柔的，因此對于非常薄的玻璃而言，玻璃破碎也降至為非常微少，另一方面是非常徹底的，因為覆層完全被去除。因為在玻璃帶拉伸和冷卻之后馬上得到的表面品質(zhì)被以這種質(zhì)量保存，因此對于這樣保護的單塊玻璃片省去了最終裝配前的再拋光。這一點對于用于顯示器的單塊玻璃片尤其具有意義。
通過轉(zhuǎn)向前覆層可以使玻璃帶在轉(zhuǎn)向期間如傳統(tǒng)那樣，不但在側(cè)邊而且在側(cè)邊的中間范圍、即所謂的有效區(qū)被支承，而不會對表面質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。工序穩(wěn)定性由此得到提高而且也能夠在水平位置可靠地處理較寬的尤其是＞1m的玻璃片。
通過玻璃帶覆層在裁切側(cè)邊時和/或在細分成塊、必要時在裁切成最終尺寸時，玻璃帶也可以在有效區(qū)被支承，而不會對表面質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
在一個優(yōu)選的實施例中，在裁切時緊接著裁切到最終尺寸。
在一個優(yōu)選的實施例中，在玻璃帶冷卻到下冷卻點以下的溫度、最好是200℃以下之后緊接著在線檢測質(zhì)量。在此可以檢測例如厚度、橫交于玻璃帶的厚度分布、作為細波紋尺度的拉伸強度以及玻璃的內(nèi)部質(zhì)量(例如氣泡和夾雜物)。這些信息例如用于控制熱成型工序。
此外按照本發(fā)明通過在裁切時考慮到在線檢測的結(jié)果而實現(xiàn)裁切最佳化。在線檢測時識別有缺陷的玻璃段。最好對其作出標記并且使用該標記控制裁切工序。通過這種裁切最佳化明顯地提高產(chǎn)量。
如果所有工藝步驟都緊接著前后銜接，則按照本發(fā)明方法的優(yōu)點便尤其發(fā)揮作用。
按照本發(fā)明的裝置由此而與眾不同，即涂覆裝置和干燥裝置和/或交聯(lián)裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向裝置前面。涂覆裝置可以具有例如噴灑覆層的噴嘴或滾壓覆層的壓輥。干燥和/或交聯(lián)裝置可以具有用于干燥的紅外輻射器或熱空氣干燥器而為了交聯(lián)可以具有UV輻射器。在此不同的設(shè)備可以相互組合。
在優(yōu)選的實施例中，本裝置在其轉(zhuǎn)向裝置中具有在側(cè)邊和尤其是對于大帶寬時也在側(cè)邊之間支承玻璃帶的機構(gòu)。有利的是，該機構(gòu)為輥道結(jié)構(gòu)。這在玻璃帶轉(zhuǎn)向時提高了工序穩(wěn)定性并且也能夠可靠地處理較大在帶寬。
尤其有利的是，該至少一個輥道可轉(zhuǎn)向地構(gòu)成。在此該輥道應該這樣構(gòu)成，以使其在一個位置使玻璃帶轉(zhuǎn)向而在另一位置使轉(zhuǎn)向裝置與裁切裝置分開。這一點可以證實對于例如在起動過程是有利的。在拉伸第一米玻璃帶期間，第一輥道位于使轉(zhuǎn)向裝置與裁切裝置分開的位置。因此玻璃帶不轉(zhuǎn)向，而是在垂直位置例如輸送到碎片破碎器并破碎。通過輥道將裁切裝置與轉(zhuǎn)向裝置分開防止源于破碎玻璃帶的玻璃顆粒污染裁切裝置。只有在起動過程結(jié)束之后，即玻璃帶滿足所需質(zhì)量之后，該至少一個輥道才轉(zhuǎn)向到另一位置，在這個位置轉(zhuǎn)向裝置使玻璃帶從垂直轉(zhuǎn)向水平并送入裁切裝置。
在至少一個裁切裝置中具有在側(cè)邊和有效區(qū)支承玻璃帶的機構(gòu)，已經(jīng)證實是同樣有利的。尤其是在細分成塊和最終加工時可以由此提高工序穩(wěn)定性。這種支承機構(gòu)最好為輥或一起移動的輥道結(jié)構(gòu)。也可以設(shè)想空氣噴嘴，以使玻璃帶在懸浮在氣墊上。
在一個優(yōu)選的實施例中，經(jīng)過拉伸并充分冷卻的玻璃帶首先通過檢測裝置。檢測裝置用于檢測玻璃質(zhì)量。檢測裝置可以具有多個檢測單元，它們分別檢測不同的特性。例如可以通過一個檢測單元檢測厚度和橫交于玻璃帶的厚度分布，通過另一單元可以進行玻璃內(nèi)部質(zhì)量的氣泡和夾雜物的檢測并且還可以通過又一單元檢測作為細波紋尺度的拉伸強度。
最好使在線檢測裝置與裁切裝置相耦聯(lián)，以使用檢測信息控制裁切裝置。為此在線檢測裝置例如這樣構(gòu)成，從而該檢測裝置在玻璃帶上對應于玻璃缺陷作出標記。在這種情況下裁切裝置具有一個用于讀出該標記的檢測單元。根據(jù)該標記信息控制裁切裝置。
在另一實施例中，在線檢測裝置與裁切裝置通過計算和/或控制裝置相互連接。在此，該計算和/或控制裝置組合在在線檢測裝置和/或裁切裝置中。由此在必要時可以完全放棄玻璃帶的外部標記。但是仍然進行標記并將附加的信息從在線檢測裝置通過計算和/或控制裝置傳遞給裁切裝置以用于實現(xiàn)裁切工序的最佳化。
下面要借助于附圖詳細描述本發(fā)明。附圖所示為

圖1為本裝置實施例的截面簡圖。
在圖1中示出按照本發(fā)明裝置的截面簡圖。該裝置按照尺寸延伸超過三層樓具有冷卻井21的第二樓層93，具有拉伸機22、檢測裝置3、涂覆裝置41和干燥裝置42的第一樓層92和具有導向裝置5、裁切裝置6和輸送帶7的底層91。碎片地下室82設(shè)置在這三個樓層的下面。
在第二樓層93上面設(shè)置在這里未示出的玻璃熔槽，拉伸裝置2連接到該玻璃熔槽上。在所示附圖中對于拉伸裝置2只示出冷卻井21以及已經(jīng)位于第一樓層的拉伸機22。垂直向下拉伸的玻璃帶1通過冷卻井21輸送，在冷卻井中玻璃帶被冷卻到200℃。在離開冷卻井21時玻璃帶1穿過最下面的拉伸機22。
在拉伸機22之后緊接著通過檢測裝置3確定玻璃質(zhì)量。為此確定橫交于玻璃帶方向的厚度分布，檢測氣泡和夾雜物并檢測作為細波紋尺度的拉伸強度。對有缺陷的玻璃帶段配上標記，該標記被設(shè)置在裁切裝置62上的用于控制切刀的檢測單元讀取。此外檢測數(shù)據(jù)無延遲地被在這里未示出的計算和控制裝置進行計算并用于控制裁切裝置62。在檢驗完玻璃帶1的質(zhì)量之后，玻璃帶1在涂覆裝置41中被雙面噴灑聚乙烯醇。
在此采用分子質(zhì)量為150000g/mol和水解率為99％的聚乙烯醇。這種聚乙烯醇在含水4％的溶液中在20℃時的粘度為28±0.5mPas。對于該加工采用5％的溶液。這種溶液按照下列比例制成。將1重量份額的聚合物粉末摻入到19份額的冷去離子水中。將懸浮液在水池中攪拌加熱到90℃直到完全溶解。在完全溶解后在攪拌下冷卻到室溫。按照大體積低壓力工藝在拉伸速度為1.5m/min時與70℃的熱空氣一起噴灑加熱到70℃的溶液而實現(xiàn)上述兩面覆層。噴嘴直徑為0.9mm而霧化空氣的壓力為5.5bar。聚合物溶液以0.4bar的壓力輸送到噴嘴，其中在被噴灑的玻璃帶的寬度為1.5m時流量為16ml/min。覆層的干燥在干燥單元42中通過加速干燥工序的氣體紅外輻射而實現(xiàn)。實現(xiàn)干燥時間小于60秒。已經(jīng)證實射線波長范圍在3至10μm之間、例如由氣體紅外輻射所產(chǎn)生的射線是特別適合的。也可以選擇電輻射。在干燥工序之后覆層的厚度約為5μm。玻璃帶本身厚度為0.7mm。
在干燥工序之后玻璃帶1通過導向裝置5由垂直位置轉(zhuǎn)向水平位置。在此轉(zhuǎn)向半徑為1m。為了提高工序穩(wěn)定性配有多個輥，這些輥構(gòu)成可轉(zhuǎn)向的輥道51，玻璃帶1以其整個寬度，即兩個側(cè)邊之間的有效范圍頂靠在該輥道上。
在起動過程期間導向裝置5的輥道51轉(zhuǎn)動。玻璃帶1被輸送到碎片地下室82并在那里通過碎片器83破碎。通過輥道51的轉(zhuǎn)向使切斷區(qū)與拉伸區(qū)分開。由此防止在起動期間具有玻璃顆粒的切斷區(qū)被污染。與傳統(tǒng)的方法和裝置相反，它們是在玻璃帶轉(zhuǎn)向之后才進行質(zhì)量控制；而按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置則允許縮短起動工序，因為已經(jīng)可以在更早的時刻確定用于執(zhí)行加工工序的足夠的玻璃質(zhì)量，并且能夠使加工工序的熱成型穩(wěn)定。
在玻璃帶1過渡到水平區(qū)之后玻璃帶1通過輥72支承地穿過具有常規(guī)切斷輪63的常規(guī)切斷機61。常規(guī)的切斷機61只用于起動工序。此后玻璃帶1被輸送到激光切斷機62。激光切斷機62用第一激光單元64分開兩個側(cè)邊并通過第二激光單元65將玻璃帶1細分成最終尺寸。在此玻璃帶1和細分的玻璃片在有效區(qū)也通過一起移動的傳送帶支承。細分的玻璃片通過輸送帶7輸送到包裝區(qū)。
權(quán)利要求
1.用于制造單塊玻璃片，尤其是用于電裝置的單塊玻璃片的方法包括下列步驟—垂直向下拉伸玻璃帶；—在該玻璃帶達到下冷卻點以下的溫度之后，對玻璃帶涂覆保護層；—對該保護層進行干燥和/或交聯(lián)，使保護層收縮到玻璃帶上；—轉(zhuǎn)向該玻璃帶；—裁切該玻璃帶。
2.如權(quán)利要求1該的方法，其特征在于，當玻璃帶厚度＜0.7mm時轉(zhuǎn)向半徑＜1m。
3.如權(quán)利要求1該的方法，其特征在于，當玻璃帶厚度為0.7mm至2mm之間時轉(zhuǎn)向半徑在1m至2.5m之間。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項該的方法，其特征在于，對該玻璃帶涂覆塑料層。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項該的方法，其特征在于，為了涂覆采用平均分子質(zhì)量≥55000g/Mol且水解率≥95％的聚乙烯醇。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項該的方法，其特征在于，該玻璃帶在轉(zhuǎn)向期間不僅在側(cè)邊而且在其中間都被支承。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項該的方法，其特征在于，該玻璃帶在裁切期間不僅在側(cè)邊而且在其中間都被支承。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項該的方法，其特征在于，該裁切包括裁切到最終尺寸。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項該的方法，其特征在于，在玻璃帶達到下冷卻點以下的溫度之后并在涂覆之前對玻璃質(zhì)量進行在線檢測。
10.如權(quán)利要求9該的方法，其特征在于，在考慮到在線檢測的條件下進行該裁切。
11.如權(quán)利要求9或10該的方法，其特征在于，該玻璃帶在在線檢測時作出標記并且根據(jù)標記進行裁切。
12.用于通過垂直向下拉伸玻璃帶(1)加工單塊玻璃片，尤其是用于電裝置的單塊玻璃片的裝置包括涂覆裝置(41)、干燥和/或交聯(lián)裝置(42)、轉(zhuǎn)向裝置(5)和裁切裝置(6)，其中涂覆裝置(41)和干燥和/或交聯(lián)裝置(42)設(shè)置在轉(zhuǎn)向裝置(5)的前面。
13.如權(quán)利要求12該的裝置，其特征在于，在轉(zhuǎn)向裝置(5)上配有用于支承玻璃帶(1)側(cè)邊和其中間的機構(gòu)(72)。
14.如權(quán)利要求13該的裝置，其特征在于，該機構(gòu)(72)為至少一個輥道(51)結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求14該的裝置，其特征在于，該輥道(51)這樣可轉(zhuǎn)向地構(gòu)成，使其在一個位置上使玻璃帶(1)轉(zhuǎn)向并在另一位置上使轉(zhuǎn)向裝置(5)與裁切裝置(6)分開。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項該的裝置，其特征在于，在裁切裝置(6)上配有用于支承玻璃帶(1)側(cè)邊和其中間的機構(gòu)(71)。
17.如權(quán)利要求16該的裝置，其特征在于，該機構(gòu)為輥(72)、一起移動的傳送帶(71)或空氣噴嘴結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求12至17中任一項該的裝置，其特征在于，在涂覆裝置(41)的前面設(shè)置在線檢測裝置(3)。
19.如權(quán)利要求18該的裝置，其特征在于，該在線檢測裝置(3)為了進行控制與裁切裝置(6)耦聯(lián)。
20.如權(quán)利要求18或19該的裝置，其特征在于，該裁切裝置(6)具有檢測單元。
21.如權(quán)利要求18至20中任一項該的裝置，其特征在于，具有計算和控制裝置，該裝置使在線檢測裝置(3)與裁切裝置(6)相連接。
22.如權(quán)利要求12至21中任一項該的裝置，其特征在于，該裁切裝置(6)為了進行裁切具有至少一個激光單元(64，65)。
全文摘要
在電裝置、如移動電話或平面屏幕的應用中需要單塊玻璃片，該玻璃片在微薄厚度(100μm范圍內(nèi))情況下必需具有非常高的表面質(zhì)量。為了能夠以足夠的質(zhì)量經(jīng)濟地、即以最少廢品和較高工序穩(wěn)定性加工這類單塊玻璃片，按照本發(fā)明建議，在玻璃帶(1)拉伸之后緊接著將該玻璃帶在涂覆裝置(41)中配置保護層，以便在轉(zhuǎn)向裝置(5)中轉(zhuǎn)向之前對玻璃帶(1)賦予附加的機械穩(wěn)定性并保護其表面。在轉(zhuǎn)向后，該玻璃帶在裁切裝置(6)中細分成塊。
文檔編號C03C17/32GK1447778SQ01814254
公開日2003年10月8日 申請日期2001年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月16日
發(fā)明者R·米勒, C·奧特爾曼, D·施拉特貝克, A·布羅姆斯特魯普 申請人:肖特玻璃制造廠