用于处理玻璃基材的设备和方法技术

公开了用于在高过气体层的位置非接触式处理基材(例如玻璃基材)的设备和方法。支承设备包括定位在压力箱上的多个气体轴承，所述压力箱供应有加压气体。一些实施方式涉及一种支承和运输软化玻璃的方法。所述方法包括将玻璃放置在具有支承表面的气体轴承装置附近，并且在所述支承表面中设置有多个出口端口。一些实施方式涉及玻璃处理设备，其包括被构造用于连续运输并支承玻璃流的空气台以及受支承结构支承并设置在空气台上方的多个模块化装置。一些实施方式涉及利用双侧气体轴承装置或单侧气体轴承装置来使粘性玻璃平坦化的方法。

Equipment and methods for treating glass substrates

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理玻璃基材的设备和方法本申请依据35U.S.C.§119要求2016年9月13日提交的系列号为62/393,918的美国临时申请；2016年11月22日提交的系列号为62/425,308的美国临时申请和2017年6月23日提交的系列号为62/524,191的美国临时申请的优先权权益，它们各自的内容作为本文的基础，并通过引用全文纳入本文。
本公开一般涉及用于处理基材的设备和方法，特别是涉及用于非接触式处理玻璃基材的设备和方法。
技术介绍
平板玻璃由玻璃带形成，并且被追捧用于用户界面、控制器、显示器、建筑装置、电器和电子装置。在许多应用中，能够以软化状态处理和形成玻璃是兴趣所在。
技术实现思路
本文描述了一种设备，所述设备包括非接触式支承设备，当玻璃基材在该支承设备上传送时，其适于支承玻璃基材。非接触式支承设备特别适于支承充分软化的玻璃基材，所述软化例如通过在初始成形期间或者在初始成形后加热来进行——导致玻璃基材的表面可能易被常规非接触式支承设备损毁、变形或以其他方式损坏。例如，常规支承设备可以利用离散的端口(例如点源)排出支承设备与玻璃基材之间的气体。这些离散的气体排出端口通常对直接邻近排出端口的软化玻璃基材产生强大压力，但在离散的排出端口周围具有较小的压力。这可导致在玻璃基材的表面上形成人为物(例如凹陷)而可能被视为光学畸变。根据本文所述的非接触式支承设备，各个气体轴承连接到共同的压力箱，所述压力箱向每个气体轴承提供一定量的加压气体。所述气体轴承在压力箱上布置成多排。气体轴承包括多个狭缝，所述狭缝从气体轴承表面开口并且垂直于玻璃基材的传送方向布置。狭缝通过一个或多个计量(阻抗)孔与气体轴承中的充气室流体连通，所述计量(阻抗)孔位于充气室与狭缝之间，并且相对于气体轴承表面上的每个狭缝的开口定位，使得气压沿着狭缝长度基本上是均匀的。例如，阻抗孔的出口孔隙和与阻抗孔流体连通的狭缝开口(在气体轴承的表面处)之间的气体最短路径长度是至少约5毫米，在一些实施方式中，最短路径长度可以等于或大于10毫米。该距离确保了当气体到达狭缝的出口时，由于阻抗孔的离散分布而导致的沿着狭缝的压力变化得以消除。在一些实施方式中，气体轴承可以包含大于1的长宽纵横比，以使气体轴承的长度大于气体轴承的宽度，气体轴承被布置成使长度方向正交于传送方向。因此，给定的气体轴承排中的各气体轴承是端部对端部布置的。另外，气体轴承的端部可以相对于传送方向成非正交角的角度，使得当传送玻璃基材时，可以从各气体轴承端部之间的间隙逸出的气体不平行于传送方向排成行，而是遍布在玻璃基材的表面区域上，这由相邻端部的角(例如它们之间的间隙)决定。因此，公开了用于支承在传送方向上移动的基材的设备，所述设备包括压力箱以及定位在压力箱上的气体轴承，所述压力箱包封有与加压气体源流体连通的腔室，所述气体轴承包括：充气室，其与所述腔室流体连通并且在气体轴承的长度方向上延伸；中间通道，其通过阻抗孔与充气室流体连通，所述阻抗孔的尺寸被调整成限制充气室与中间通道之间的气体流动；以及狭缝，其与中间通道流体连通并且沿着气体轴承的长度方向延伸，狭缝开口位于气体轴承的主表面处并被构造用于沿着狭缝的长度排出气体。狭缝的宽度沿着狭缝长度可以是均匀的。气体轴承还包括限定气体轴承主表面的多个边缘，所述多个边缘包括第一对相对的平行边缘，它们相对于传送方向成角α布置，其中，α在约20度至约60度的范围内。在一些实施方式中，所述设备包括定位在压力箱上的多个气体轴承，所述多个气体轴承被布置成正交于传送方向延伸的多个排。在一些实施方式中，阻抗孔的出口孔隙与狭缝开口之间的距离等于或大于约5毫米，例如在约5毫米至约10毫米的范围内，或者在约10毫米至约20毫米的范围内。在一些实施方式中，阻抗孔的中心纵轴正交于主表面。在一些实施方式中，阻抗孔的中心纵轴平行于主表面。压力箱可以包括与冷却流体源流体连通的冷却通道。在另一个实施方式中，描述了一种用于支承玻璃基材的设备，所述设备包括压力箱以及定位在压力箱表面上的多个气体轴承，所述压力箱包封有与加压气体源流体连通的腔室，所述多个气体轴承被布置成正交于玻璃基材的传送方向延伸的多个排。所述多个气体轴承中的每个气体轴承可包括：充气室，其与所述腔室流体连通并且在气体轴承的长度方向上延伸；中间通道，其通过阻抗孔与充气室流体连通，所述阻抗孔的尺寸调整为限制内部充气室与中间通道之间的气体流动；以及狭缝，其与中间通道流体连通并且沿着气体轴承的长度延伸，狭缝开口位于气体轴承的主表面处，使得可沿着狭缝的长度从狭缝开口排出气体。狭缝的宽度沿着狭缝长度可以是均匀的。气体轴承的主表面由多个边缘限定，所述多个边缘至少包括第一对平行边缘，它们相对于传送方向成角α布置，其中，α在等于或大于20度至等于或小于60度的范围内。在一些实施方式中，阻抗孔的出口孔隙与主表面处的狭缝开口之间的距离等于或大于约5毫米，例如在约5毫米至约10毫米的范围内，例如在约120毫米至约20毫米的范围内。在一些实施方式中，阻抗孔的纵轴正交于主表面。在一些实施方式中，阻抗孔的纵轴平行于主表面。在另一个实施方式中，公开了一种用于支承玻璃基材的方法，所述方法包括在传送方向上，在支承设备上方传送玻璃基材，非接触式支承设备包括压力箱，所述压力箱包封有与加压气体源流体连通的腔室，所述压力箱还包括定位在压力箱上的多个气体轴承，所述多个气体轴承被布置成正交于传送方向延伸的多个排，所述多个气体轴承中的每个气体轴承包括：在气体轴承的长度方向上延伸的流体连通的充气室；中间通道，其通过阻抗孔与充气室流体连通，所述阻抗孔的尺寸被调整成限制充气室与中间通道之间的气体流动；以及狭缝，其与中间通道流体连通并且沿着气体轴承的长度延伸，狭缝开口位于气体轴承的主表面处。狭缝的宽度沿着狭缝长度可以是均匀的。所述方法还包括：沿着狭缝长度从狭缝排出气体，由此在与气体轴承的主表面间隔开的位置中支承玻璃基材，并且其中，气体轴承的主表面由多个边缘限定，所述多个边缘至少包括第一对平行边缘，它们相对于传送方向成角α布置，其中，α在等于或大于20度至等于或小于60度的范围内。在一些实施方式中，通过阻抗孔的压降等于或大于气体轴承与玻璃基材之间的气体压力的50倍，例如，是气体轴承与玻璃基材之间的气体压力的约50倍至约100倍。所述方法还可以包括：当在支承设备上方传送玻璃基材时，将玻璃基材加热到高于玻璃基材的退火温度的温度。玻璃基材的宽度可以是至少1米，在支承设备上方传送玻璃基材后，玻璃基材的主表面相对于参比平面的最大变化不超过100微米。参比平面例如可以是玻璃基材的平面。在一些实施方式中，玻璃基材是玻璃带，所述方法还包括：在用支承设备支承玻璃带之前，先从成形主体拉制出玻璃带。在一些实施方式中，所述方法还可以包括：在用支承设备支承玻璃基材之前，先将玻璃带从第一方向重新定向到与第一方向不同的第二方向。在一些实施方式中，从邻近于玻璃基材边缘部分定位的气体轴承排出的气体压力可以大于从定位在玻璃基材中心部分下方的气体轴承排出的气体压力。一些实施方式涉及一种支承软化玻璃的方法。所述方法包括将玻璃放置在气体轴承装置附近。气体轴承装置具有支承表面，在该支承表面中设置有多个出口端口。出口端口的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于支承在传送方向上移动的基材的设备，所述设备包括：压力箱，其包封有与加压气体源流体连通的腔室；定位在压力箱上的气体轴承，所述气体轴承包括：充气室，其与所述腔室流体连通并且在气体轴承的长度方向上延伸，中间通道，其通过阻抗孔与充气室流体连通，所述阻抗孔的尺寸被调整成限制充气室与中间通道之间的气体流动，以及狭缝，其与中间通道流体连通并且沿着气体轴承的长度方向延伸，狭缝在气体轴承的主表面处开口并被构造用于沿着狭缝的长度排出气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.13 US 62/393,918;2016.11.22 US 62/425,308;1.一种用于支承在传送方向上移动的基材的设备，所述设备包括：压力箱，其包封有与加压气体源流体连通的腔室；定位在压力箱上的气体轴承，所述气体轴承包括：充气室，其与所述腔室流体连通并且在气体轴承的长度方向上延伸，中间通道，其通过阻抗孔与充气室流体连通，所述阻抗孔的尺寸被调整成限制充气室与中间通道之间的气体流动，以及狭缝，其与中间通道流体连通并且沿着气体轴承的长度方向延伸，狭缝在气体轴承的主表面处开口并被构造用于沿着狭缝的长度排出气体。2.根据权利要求1所述的设备，其中，气体轴承包括限定气体轴承主表面的多个边缘，所述多个边缘包括第一对相对的平行边缘，它们相对于传送方向成角α布置，其中，α在约20度至约60度的范围内。3.根据权利要求1所述的设备，其中，阻抗孔的出口孔隙与狭缝开口之间的距离等于或大于约5毫米。4.根据权利要求1所述的设备，其中，阻抗孔的出口孔隙与狭缝开口之间的距离在约5毫米至约10毫米的范围内。5.根据权利要求2所述的设备，其中，阻抗孔的中心纵轴正交于主表面。6.根据权利要求2所述的设备，其中，阻抗孔的中心纵轴平行于主表面。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括定位在压力箱上的多个气体轴承，所述多个气体轴承被布置成正交于传送方向延伸的多个排。8.根据权利要求1所述的设备，其中，压力箱包括与冷却流体源流体连通的冷却通道。9.根据权利要求1所述的设备，其中，狭缝的宽度沿着狭缝的长度是均匀的。10.一种用于支承玻璃基材的设备，所述设备包括：压力箱，其包封有与加压气体源流体连通的腔室；定位在压力箱表面上的多个气体轴承，所述多个气体轴承被布置成正交于玻璃基材的传送方向延伸的多个排，所述多个气体轴承中的每个气体轴承包括：充气室，其与所述腔室流体连通并且在气体轴承的长度方向上延伸，中间通道，其通过阻抗孔与充气室流体连通，所述阻抗孔的尺寸被调整成限制内部充气室与中间通道之间的气体流动，狭缝，其与中间通道流体连通并且沿着气体轴承的长度延伸，狭缝在气体轴承的主表面处开口，使得气体可沿着狭缝的长度从狭缝开口排出；并且其中，主表面由多个边缘限定，所述多个边缘至少包括第一对平行边缘，它们相对于传送方向成角α布置，其中，α在等于或大于20度至等于或小于60度的范围内。11.根据权利要求10所述的设备，其中，阻抗孔的出口孔隙与主表面处狭缝开口之间的距离d等于或大于约5毫米。12.根据权利要求11所述的设备，其中，距离d在约5毫米至约10毫米的范围内。13.根据权利要求10所述的设备，其中，阻抗孔的纵轴正交于主表面。14.根据权利要求10所述的设备，其中，阻抗孔的纵轴平行于主表面。15.根据权利要求10所述的设备，其中，狭缝的宽度沿着狭缝的长度是均匀的。16.一种用于支承玻璃基材的方法，所述方法包括：在传送方向上，在支承设备上方传送玻璃基材，非接触式支承设备包括压力箱，所述压力箱包封有与加压气体源流体连通的腔室，所述压力箱还包括定位在压力箱上的多个气体轴承，所述多个气体轴承被布置成正交于传送方向延伸的多个排，所述多个气体轴承中的每个气体轴承包括：在气体轴承的长度方向上延伸的充气室，中间通道，其通过阻抗孔与充气室流体连通，所述阻抗孔的尺寸被调整成限制充气室与中间通道之间的气体流动，狭缝，其与中间通道流体连通并且沿着气体轴承的长度延伸，狭缝在气体轴承的主表面处开口；沿着狭缝长度从狭缝排出气体，由此在与气体轴承的主表面间隔开的位置中支承玻璃基材；并且其中，气体轴承的主表面由多个边缘限定，所述多个边缘至少包括第一对平行边缘，它们相对于传送方向成角α布置，其中，α在等于或大于20度至等于或小于60度的范围内。17.根据权利要求16所述的方法，其中，通过阻抗孔的压降等于或大于气体轴承与玻璃基材之间的气体压力的50倍。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述压降是气体轴承与玻璃基材之间的气体压力的约50倍至约100倍。19.根据权利要求16所述的方法，其还包括：当在支承设备上方传送玻璃基材时，将玻璃基材加热到高于玻璃基材的退火温度的温度。20.根据权利要求19所述的方法，其中，玻璃基材的宽度是至少1米，在支承设备上方传送玻璃基材后，玻璃基材的主表面相对于与主表面平行的参比平面的最大变化不超过100微米。21.根据权利要求16所述的方法，其中，狭缝的宽度沿着狭缝的长度是均匀的。22.根据权利要求16所述的方法，其中，玻璃基材是玻璃带，所述方法还包括：先从成形主体拉制出玻璃带，再用支承设备支承玻璃带。23.根据权利要求22所述的方法，其还包括：在用支承设备支承玻璃基材之前，先将玻璃带从第一方向重新定向到与第一方向不同的第二方向。24.根据权利要求16所述的方法，其中，从邻近于玻璃基材边缘部分定位的气体轴承排出的气体压力大于从定位在玻璃基材中心部分下方的气体轴承所排出的气体压力。25.根据权利要求16所述的方法，其中，当在支承设备上方传送玻璃基材时，玻璃基材的温度高于玻璃基材的退火温度。26.根据权利要求16所述的方法，其中，当在支承设备上方传送玻璃基材时，玻璃基材的温度等于或大于约700℃。27.一种支承软化玻璃的方法，所述方法包括：将玻璃放置在具有支承表面的气体轴承装置附近，所述支承表面包含多个出口端口，其中，出口端口的密度为至少8,000个出口端口/m2；通过出口端口喷射出气流，以使玻璃由气体支承而不触碰支承表面。28.如权利要求27所述的方法，其中：放置玻璃包括：将连续的玻璃流从玻璃进料单元进料到气体轴承装置附近。29.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括：将玻璃保持在气体轴承装置附近一段时间，同时将玻璃的粘度保持在约500泊至约1013泊的范围内。30.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括：通过设置在支承表面中的多个通气端口释放支承玻璃的一部分气体。31.如权利要求30所述的方法，其中，通气端口形成了密度小于出口端口密度的阵列。32.如权利要求28所述的方法，其中，气体轴承装置是空气转向轴承，所述方法还包括：在将玻璃流进料到空气转向轴承附近之后：在空气转向轴承不接触玻璃的情况下，将玻璃流从第一方向重新定向到第二方向。33.如权利要求27所述的方法，其中：所述气体轴承是空气台；所述玻璃包括连续的玻璃流；所述方法还包括：在将连续的玻璃流进料到空气台附近之后：当连续的玻璃流行进过水平平面时，在空气台不接触玻璃的情况下支承连续的玻璃流。34.如权利要求33所述的方法，所述方法还包括：当连续的玻璃流行进过水平面时，保持整个玻璃流上的张力。35.如权利要求28所述的方法，其中，气体轴承装置是蓄积器，所述方法还包括：当将连续的玻璃流进料到蓄积器附近时，蓄积所需体积的玻璃，并且利用蓄积器对所述体积的玻璃的表面进行成形而不使蓄积器与成形的玻璃表面的至少一部分接触。36.如权利要求35所述的方法，所述方法还包括：利用蓄积器对所述体积的玻璃的表面进行成形而不使蓄积器与成形的玻璃表面之间接触。37.如权利要求27所述的方法，其中：气体轴承装置是空气模具；所述玻璃还包括玻璃片，将玻璃放置在气体轴承装置附近包括：将玻璃片放置在空气模具上；所述方法还包括：使玻璃下垂以将玻璃的表面成形为空气模具的形状而不使空气模具与成形的玻璃表面的至少一部分之间接触。38.如权利要求37所述的方法，所述方法还包括：使玻璃下垂以将玻璃的表面成形为空气模具的形状而不使空气模具与成形的玻璃表面之间接触。39.如权利要求27所述的方法，其中，气体轴承的最小面积是1cm2。40.如权利要求27所述的方法，其中，出口端口具有均匀的尺寸和间距。41.如权利要求27所述的方法，其中，出口端口的密度是至少10,000个出口端口/m2。42.如权利要求27所述的方法，其中，气体轴承装置还包含多个计量管，其中，每个计量管向至少两个出口端口供应气体。43.如权利要求27所述的方法，其还包括当玻璃在气体轴承装置附近时，对玻璃进行热成形。44.如权利要求27所述的方法，其还包括：通过使控制温度的热流体循环通过气体轴承中的温度控制通道，来控制气体轴承的温度。45.如权利要求44所述的方法，其中，控制温度的热流体的温度通过冷却回路来控制，所述冷却回路被构造用于冷却控制温度的流体。46.如权利要求44所述的方法，其中，控制温度的热流体的温度通过加热回路来控制，所述加热回路被构造用于加热控制温度的流体。47.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括：在通过出口端口喷射出气体之前，先将气体从气体源输送到气体轴承装置；以及在气体到达气体轴承装置之前，先预热气体。48.一种玻璃处理设备，其包括：气体轴承装置，其具有支承表面，所述支承表面包含多个出口端口；其中，出口端口的密度为至少8,000个出口端口/m2；其中，气体轴承装置被构造用于支承粘性玻璃。49.如权利要求48所述的设备，还包括玻璃进料单元，其被构造用于向气体轴承装置提供连续的玻璃流，其中，当玻璃进料单元提供玻璃时，所述玻璃是熔融的。50.如权利要求48所述的设备，还包括驱动传送器，其被构造用于接收来自气体轴承装置的连续的玻璃流，其中，所述驱动传送器被构造用于将张力施加于由气体轴承装置支承的玻璃流。51.如权利要求48所述的设备，还包括设置在支承表面上的多个通气端口，其中，所述通气端口的密度小于出口端口的密度。52.如权利要求51所述的设备，其中，出口端口形成节距为至多3毫米的阵列，并且其中，通气端口形成节距大于出口端口节距的阵列。53.如权利要求49所述的玻璃成形设备，其中，气体轴承装置是空气转向轴承，该空气转向轴承被构造成在不接触玻璃的情况下，将玻璃流从第一方向转向到与第一方向不同的第二方向。54.如权利要求49所述的玻璃成形设备，其中，气体轴承装置是空气台，该空气台被构造成在不接触玻璃的情况下支承玻璃流。55.如权利要求49所述的玻璃成形设备，其中，气体轴承装置是蓄积器，所述蓄积器被构造用于接收和蓄积一定体积的玻璃，并且对该体积的玻璃的表面进行成形而不使蓄积器与成形的玻璃表面的至少一部分之间接触。56.如权利要求55所述的玻璃成形设备，其中，所述蓄积器被构造用于接收和蓄积一定体积的玻璃，并且对该体积的玻璃的表面进行成形而不使蓄积器与成形的玻璃表面之间接触。57.如权利要求48所述的玻璃成形设备，其中，气体轴承装置是空气模具，该空气模具被构造成在不接触至少一部分玻璃的情况下，使玻璃片塌落。58.如权利要求57所述的玻璃成形设备，其中，气体轴承装置是空气模具，该空气模具被构造成在不接触玻璃的情况下，使玻璃片塌落。59.如权利要求48所述的玻璃成形设备，其中，出口端口的密度是至少10,000个出口端口/m2。60.如权利要求48所述的设备，其中，气体轴承装置还包括与多个出口端口流体连通的气体歧管。61.如权利要求48所述的玻璃成形设备，其还包括多个计量管，其中，每个计量管与歧管和至少四个出口端口流体连通。62.如权利要求48所述的玻璃成形设备，其中，出口端口形成节距最多为3毫米的阵列。63.如权利要求48所述的玻璃成形设备，其中，气体轴承的最小面积是1cm2。64.如权利要求48所述的玻璃成形设备，其中，出口端口具有均匀的尺寸和间距。65.如权利要求48所述的玻璃成形设备，还包括与气体轴承装置连接的热控制系统，所述热控制系统被构造成通过使控制温度的流体循环通过气体轴承中的温度控制通道，来控制气体轴承的温度。66.如权利要求65所述的玻璃成形设备，其中，所述热控制系统被构造用于将玻璃加热到某温度，所述温度足以将玻璃的粘度保持在约500泊至约1013泊的范围内。67.如权利要求65所述的玻璃成形设备，其中，热控制系统包括热交换器。68.如权利要求65所述的玻璃成形设备，其中，所述控制温度的流体是冷却流体。69.如权利要求65所述的玻璃成形设备，其中，所述控制温度的流体是经过预热的气体。70.如权利要求65所述的玻璃成形设备，其中，热控制系统包括至少一个电加热元件。71.一种玻璃成形设备，包括：玻璃进料单元，其被构造用于在第一方向上供应玻璃流，其中，当玻璃进料单元供应玻璃时，所述玻璃是熔融的；设置在玻璃进料单元下方的气体轴承，所述气体轴承被构造成在不接触玻璃流的情况下，将玻璃流重新定向到与第一方向不同的第二方向；空气台，其被构造用于连续运输及支承玻璃流；以及多个模块化装置，其由支承结构支承并且被设置在空气台上方；其中，所述多个模块化装置中的至少一个模块化装置是模块化热管理装置。72.如权利要求71所述的设备，其中：所述多个模块化装置能够移动地附接于支承结构，并且每个模块化装置能够独立移动。73.如权利要求71所述的设备，其中，所述支承结构包括：能够移动地附接于支承结构的臂构件，其中，所述多个模块化装置附接于臂构件。74.如权利要求71、72或73所述的设备，其中，所述至少一个模块化热管理装置可拆卸地附接于支承结构。75.如权利要求71、72、73或74所述的设备，其中，所述至少一个模块化热管理装置独立地选自平板加热器、被动反射器板、以及边缘加热器、空气刀组件、辊及其任意组合。76.如权利要求71所述的设备，其中，所述多个模块化装置包括辊定位组件、平坦化辊组件和驱动辊中的至少一种。77.如权利要求71所述的设备，其中，所述臂能够在垂直方向上移动。78.如权利要求73所述的设备，其中，支承结构包括动力升降机，该动力升降机被构造成使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·富尔内，A·M·弗雷德霍姆，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US