使用来自流动的流体层例如空气层的力在接近热塑性材料的软化温度来成形玻璃或者热塑性材料薄片的方法和设备，所述的流体层处于该薄片和夹具之间。通过冷却来保持所述形状。空气承载物夹具的形状和夹层流体的压力分布决定了最终的形状。可以在一个或两个表面上进行加工，目的是来自空气层的力作用在薄片的一个或两个表面上。如果在连续的制造加工过程例如熔融或狭缝拉伸中使用双面方法，则其提高薄片的平坦度。薄片和夹具之间的间隙尺寸决定了间隙中的压力分布，其同样决定了最终的薄片形状。通常，越小的间隙导致通过流体赋予的越大的粘性力。压力分布取决于夹具的形状、夹具和薄片之间的流体间隙尺寸和流体提供的压力。
Method of forming a thermoplastic sheet and the like
The use of fluid flow from the layer such as air layer force in the softening temperature of the thermoplastic material close to a method and apparatus for forming glass or thermoplastic sheet material, wherein the fluid layer between the sheet and the fixture. The shape is maintained by cooling. The shape of the air bearing fixture and the pressure distribution of the sandwich fluid determine the final shape. It can be machined on one or two surfaces with the force from the air layer acting on one or two surfaces of the sheet. If the double-sided process is used in continuous manufacturing processes such as melting or slit drawing, the flatness of the wafer is increased. The size of the gap between the wafer and the fixture determines the pressure distribution in the gap, which also determines the final shape of the sheet. Generally, the smaller clearance leads to the greater viscous force that is given by fluid. The pressure distribution depends on the shape of the clamp, the fluid gap size between the jig and the sheet, and the fluid supply pressure.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关的文献在此要求美国临时申请No.60/808475(申请日2006年5月25曰， 专利技术名称THERMAL SHAPING OF THIN GLASS SUBSTRATES USING POROUS MEDIA)的权益，该文献整个在此引入作为参考。
技术介绍
本专利技术涉及到玻璃薄片和热塑性材料薄片的成形，其使用热来软 化该薄片，并使用流体或者气体来对它进行成形。作为此处使用的， 术语热塑性材料指的是其粘度作为温度的函数而变化的任何材料，包 括硅酸盐玻璃例如硼硅酸盐玻璃和熔融石英，和聚合物材料例如聚甲 基丙烯酸曱酯(PMMA)。玻璃薄片被用于广泛的应用范围中，例如平板显示器、硬盘驱动 器、汽车挡风玻璃、装饰品和x射线望远镜的光学元件。不同的应用 需要不同的薄片最终形状公差。平板显示器和空间望远镜工业需要很 薄的片来使重量最小，而用于这样的应用中的基材需要在它们的厚度 均匀性和表面平坦度方面严格的公差，目的是满足每个领域所需的规 格。在液晶平板显示器的例子中，两个玻璃薄片被小于10pm厚度的 小间隙隔开，在此将该间隙用液晶填充。为了防止显示器的不均匀 (mura)例如颜色不均匀或者对比度不均匀以及为了赋予彩色液晶显示 器良好的显示性能例如均匀显示、高对比率和宽的视角，人们必须保 持两个玻璃薄片之间的间隙的恒定和均 一 。当所用的玻璃薄片具有波 状表面时(其导致了间隙尺寸的变化)，这变成了一种挑战。通过加热和使材料重力垂流(sag)到模具或者夹具(mandrel)中来成 形玻璃和热塑性材料是公知的。这种方法也^t称作塌落(slumping)。将 工件温度升高到接近它的软化点，并通过重力作用将加热薄片垂流来 共形于模具的形状，其可以是任何通常的形状。 一些方法使用重力之 外的力，例如真空或者可移动的在热塑性薄片表面上的活塞(plunger) 来便于和加快成形加工。在这种方法中重要的是模具由这样的材料制5成该材料能够经受高于薄片软化温度的温度而没有损坏或明显的变 形。在达到期望的形状之后，将薄片和模具緩慢的冷却到薄片的软化 温度以下，产生凝固成期望形状的热塑性材料。在任何形状的并且它的表面已经研磨和抛光成为期望公差的夹具(mandrel)上的塌落可以用作 一 种提高热塑性薄片的表面平坦度的 方法。使用不同的方法(例如浮法、熔融法和狭缝拉伸(slot-draw)方法) 制造的玻璃薄片通常被用作平板显示器和空间望远镜的基材。当形成 玻璃时，狭缝拉伸和熔融方法具有在玻璃薄片和任何的工具之间的最 小的接触或者没有接触。这对于平板显示器工业来说是特别重要的， 因为它消除了杂质的引入或者玻璃薄片的损坏，使其产生纯净和光滑 的和烧边(fire-polished)质量的表面。塌落这样的玻璃或者热塑性薄片到夹具上来改变薄片的形状或 者来提高它的平坦度会危及该薄片的表面质量。与塌落加工所需的高 温夹具的接触会损伤薄片的表面。夹在薄片和夹具之间的灰尘粒子和 其他颗粒杂质或者细小的污染物材料的存在会导致在塌落之后在薄 片最终表面中的波紋。在生产环境中从夹具和热塑性薄片的表面上除 去全部的灰尘粒子和污染物可能是困难的。在某些例子中，灰尘粒子的完全除去，例如通过彻底的清洁和使 用洁净室环境，会产生夹具与所形成的工件的熔接。例如，参见Ralf K.Heilmann等人，Novel Methods for Shaping thin-foil optics for x-ray astronomy, Proc.SPIE,第4496巻(2001)。夹具与工件的炫4矣还会由 过长的或者在过高的温度进行的塌落过程而产生。这种问题对于玻璃 和热塑性塑料模塑领域的技术人员来说是公知的。例如，玻璃领域技 术人员通常将一种薄涂层施涂到由细小的难熔粒子的浆料制成的模 具上来防止在塌落过程中的粘连。对于另外一种例子，有机脱模剂的 薄涂层通常在热塑性聚合物的形成过程中被施用到模具上来防止粘 连。对于另外一种例子，石墨脱模剂通常被用于在汽车挡风玻璃形成 过程中所用的模具上。但是，在全部的这些例子中，涂层的粗糙度和 上述的粒子以及其他表面污染物的作用会危及最终的产品的形状和 表面质量。本专利技术通过在薄片和夹具之间引入移动的流体例如空气的薄膜 来消除工件与夹具接触的不良后果。该夹具因此充当了一种流体承载物(bearing),所承载(bearing)的流体是液体或者气体。重要的是选择能 够经受所述加工所需高温的流体，该温度必须超过热塑'性材料的软化 温度。例如，对于聚合物材料来说，该流体可以是水或者油。对于硼 硅酸盐玻璃来说，该流体可以是气体例如空气或者氮气。同样重要的是将夹具和薄片之间的间隙控制到大于通常在生产 环境中的颗粒杂质的最大尺寸的尺寸。这种条件使得流体薄层能够包 裹或者吸收杂质粒子，因此防止了这样的粒子或者表面污染物传递到 夹具和工件之间的力。该流体层还提供了玻璃或者热塑性材料表面成 形所需的力。本专利技术一个主要的目标是克服用于成形玻璃薄片或者热塑性材 料薄片的已知方法的上述缺点。本专利技术另外 一个目标是通过使用来自在薄片和参比夹具之间所 夹的流体例如空气的移动层的力来在流体承载物上成形玻璃薄片或 者热塑性材料薄片。该流体承载物可以由多孔材料或者由机器制造的 或者加工的材料来制成。专利技术概述本专利技术涉及通过使用来自夹在薄片和夹具之间的流体例如空气 的层的力来成形玻璃或者热塑性材料薄片的方法和设备。当所述体系 处于热平衡时，该成形方法是在接近热塑性薄片软化点的温度进行。 因此通过这种方法而实现的形状通过緩慢冷却通过材料软化点而保 持在薄片中。空气承载物夹具的形状对于热塑性材料最终形状的控制 是非常重要的；但是它不是唯一的控制因素。在薄片和夹具之间所夹 的流体的压力分布(pressure profile)是控制薄片最终形状的另外 一种 重要因素。本专利技术的一种方法可以在薄片的一个表面上进行，目的是使来自 空气层的力作用到薄片的一个表面上。本专利技术的一种方法还可以在薄 片的两个表面上进行，目的是使得来自空气层的力作用到薄片的两个 表面上。该双构造提供了不同的所形成的玻璃或者热塑性薄片的结 果。如果当薄片在连续的加工例如熔融和狭缝拉伸方法(其用来制造平 板显示器工业所用的薄片)中制造时使用，则在薄片的两个表面上使用 这样的方法对于提高薄片的平坦度是特别有用的。流体的压力分布是重要的。在薄片和夹具之间所夹的流体的压力分布是另外一 种决定所形成的薄片最终形状的因素。通常，越小的间隙导致通过间 隙中的流体赋予越大的粘性力到玻璃或者热塑性材料薄片上。压力分 布取决于夹具的形状、夹具和薄片之间的空气间隙尺寸和在夹具和薄 片之间挤压的流体所提供的压力。这些原则将从下面的优选的实施方 案以及相结合的附图描述中而变得更加显而易见。附图说明图1是一种垂直构造的透视图，其代表本专利技术的第一实施方案， 在这里热塑性薄片被在两个夹具之间挤压，同时吹过两个夹具的加热的空气成形薄片的表面；图2是图1中同样的实施方案的侧截面图，在没有夹具滑动机构 的情况下表示；图3是一种具有机加工凹槽的夹具的透视图4是一种垂直构造的侧视图，其代表本专利技术的第二实施方案， 在这里两个夹具被放置在波形热塑性薄片例如玻璃的两本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种将具有软化点和至少一个表面的热塑性材料工件成形为特定形状的方法，该方法包含： 支撑热塑性材料工件，目的是将所述的至少一个表面与具有已成形表面的夹具隔开； 使流体沿着该工件表面流动，沿着工件表面形成压力分布； 加热该工件 到接近软化点的温度； 等待直到该工件符合特定的形状；和 冷却工件到软化点以下使得其保持该特定的形状。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：MK阿基利安，ML沙滕伯格，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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