通过玻璃板的差温加热形成曲面玻璃的方法和设备技术

本文提供了一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法和系统。所述方法和系统包括将玻璃板支撑在成型框架上并且然后在由所述成型框架支撑的同时加热所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的中心区域变形成弯曲框架的开放的中心空腔。所述方法和/或系统被配置成使得所述玻璃材料板的外部区域所经历的加热的方面小于所述玻璃材料板的所述中心区域所经历的加热的方面。所述加热的方面可以是申请人认为可以减少成型操作期间的某些缺陷的平均温度、最大温度和/或加热速率。

Method and equipment for forming curved glass by differential heating of glass plate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过玻璃板的差温加热形成曲面玻璃的方法和设备相关申请的交叉引用本申请根据专利法要求于2017年4月27日提交的美国临时申请序列号62/490,875的优先权利益，依赖所述美国临时申请的内容并且其以引用的方式整体并入本文中。
技术介绍
本公开总体上涉及形成曲面玻璃制品，且具体地涉及利用差温加热通过成型框架形成曲面玻璃制品的方法。曲面玻璃板或制品可以在许多应用中使用，尤其是用于运载工具或汽车窗户玻璃。通常来说，用于这种应用的曲面玻璃板由相对较厚的玻璃材料板形成。申请人已经发现，传统的成型过程可能在曲面玻璃板中产生多种不良特性(例如，边缘起皱、玻璃边缘处过度流挂等)，其严重性似乎随着玻璃板厚度的减小而增加。
技术实现思路
本公开的一个实施例涉及一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法。所述方法包括将玻璃材料板的外部区域放置成与成型框架的支撑表面接触，所述成型框架限定至少部分地由支撑表面包围的开放的中心空腔。所述方法包括通过玻璃材料板与支撑表面之间的接触用成型框架支撑玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域悬挂在成型框架的开放的中心空腔上方。所述方法包括在由成型框架支撑的同时加热玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域在远离成型框架的支撑表面的方向上变形进入开放的中心空腔。玻璃材料板的外部区域所经历的加热的方面小于玻璃材料板的中心区域所经历的加热的方面。所述方法包括在加热之后冷却玻璃材料板以由玻璃材料板形成曲面玻璃制品。本公开的一个额外实施例涉及一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的系统。所述系统包括支撑环。所述支撑环包括在径向上面向内的内表面，所述内表面限定开放的中心空腔；在径向上面向外的表面；上表面，所述上表面在支撑环的上端处包围开放的中心空腔；以及与所述上表面相对的底表面。从支撑环的上表面对玻璃材料板进行支撑，其中玻璃材料板的中心区域悬挂在支撑环的开放的中心空腔上方。所述系统包括具有加热室的加热台。支撑环位于加热室内，并且加热台被配置成加热支撑环和玻璃材料板，以使得玻璃材料板的中心区域在重力作用下向下流挂到开放的中心空腔中。支撑环被配置成通过在上表面处与玻璃材料板的接触将热量传导离开玻璃材料板，以使得玻璃材料板的与支撑环的上表面接触的部分所经历的加热的方面小于玻璃材料板的中心区域所经历的加热的方面。额外的特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且根据描述或者通过实践如书面描述以及其权利要求以及附图中所述的实施例所认识到的，所述额外的特征和优点的部分对于本领域技术人员而言将是显而易见的。应该理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，并且意在提供概述或框架以理解权利要求的性质和特征。包括附图以提供进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图显示了一个或多个实施例，并且与描述一起用于解释各种实施例的原理和操作。附图说明图1是显示根据示例性实施例的由高热质量弯曲环支撑的玻璃板的横截面视图。图2是显示根据示例性实施例的由高热弯曲环支撑在加热台内的玻璃板的横截面视图。图3是根据示例性实施例的在玻璃板与高热质量弯曲环之间的接触位置的详细视图。图4是根据示例性实施例的高热质量弯曲环的透视图。图5是根据示例性实施例的高热质量弯曲环的透视图。具体实施方式大体参看附图，显示并描述了用于使玻璃材料成型、弯曲或流挂的系统和方法的各种实施例。通常来说，本文讨论的系统和方法在玻璃板的中心与玻璃板的支撑的外部部分之间提供了差温加热。将在本文中详细讨论，申请人认为这种差温加热将改善成型的或弯曲的、曲面玻璃制品的品质。在一些玻璃成型方法中，将一个或多个玻璃板支撑在弯曲环上，并将玻璃板加热至接近其软化温度。当重力将软化玻璃的中心向下拉到弯曲环中，玻璃板中形成曲面形状。申请人已经发现，某些缺陷，例如玻璃板的边缘附近的边缘起皱和尖锐流挂(在行业中通常称为“浴缸缺陷”)，可能是大型薄玻璃板(例如，薄的化学强化玻璃，诸如来自ComingIncorporated公司的Gorilla玻璃，可用于多种应用，诸如运载工具或汽车窗户)的重力流挂期间的问题。申请人已经发现，可以通过减小玻璃板的外部部分而不是玻璃板的中心部分所经历的加热方面(例如，温度、加热速率等)来减少诸如边缘起皱和浴缸缺陷等缺陷。具体来说，申请人已经进行了与浴缸缺陷原因相关的研究，所述研究表明弯曲期间存在的膜应力在玻璃板的中心处最高，而在边缘处减小至零。这些膜应力使板材的中间变硬，从而导致在中心相对于边缘流挂不足。另一方面，玻璃板的边缘由于重力载荷下的低膜应力而过度流挂。通常来说，申请人已经发现，可以通过以下方式来解决浴缸缺陷：以较高的中心区域温度和较低的边缘区域温度对玻璃板进行差温加热，从而导致从中心到边缘的整体热梯度。边缘起皱(在行业中也称为屈曲)是一种机械不稳定性，表现为由于与结构稳定性损失相关联的分叉而导致的结构突变。压缩应力达到临界阈值以上会触发起皱，所述临界阈值主要取决于玻璃边缘的刚度，而玻璃的边缘刚度又取决于玻璃板的厚度以及该温度下玻璃的模量和粘度。申请人已经利用数值模型来显示可以通过在玻璃边缘附近确立局部热梯度来增加边缘刚度从而减轻起皱，其中与玻璃板的中心相比，玻璃边缘区域局部温度更低。玻璃边缘处的局部梯度有效地增加了玻璃在所述边缘处的玻璃粘度和模量，并且因此增加了其在边缘压缩应力下的弯曲刚度。反过来，这减少了形成边缘皱纹的可能性。虽然可以使用用于在玻璃板的边缘与中心之间生成不同温度的多种方法和过程，但是在本文讨论的特定实施例中，通过将玻璃板支撑在高热质量弯曲环上来生成温度梯度。与通常被有意地设计成具有低热质量(例如，小、轻便、由低导热率的材料制成、具有多种通孔等)的常见弯曲环相比，本文所讨论的弯曲环被设计成具有相对较大的热质量。由于与玻璃板边缘的接触，高热质量弯曲环将热量传导离开玻璃板边缘附近的区域，从而导致边缘处的玻璃温度低于中心处的玻璃温度。如上所述，认为该温度梯度减少了边缘起皱和浴缸缺陷二者。参看图1和图2，显示了根据示例性实施例的用于形成曲面玻璃制品的系统和方法。通常来说，系统10包括一个或多个玻璃材料板，如图所示为由成型框架支撑的一对玻璃板12和14，所述成型框架如图所示为弯曲环16。在一个实施例中，如图1所示，弯曲环16可以用于将玻璃板12和14成型为共同流挂布置，并且在这种实施例中，可以在玻璃板12与14之间利用隔离材料18，以防止它们粘结在一起。在其它实施例中，诸如玻璃板12等单个玻璃板可以由弯曲环16支撑，并且被成型为如本文所讨论的曲面形状。此外，应当理解，弯曲环16可以具有基于要支撑的玻璃板的形状而选定的多种形状，并且使用术语“环”不一定表示圆形。如图1中所示，弯曲环16包括：支撑壁，如图所示为侧壁20；以及底部壁22。侧壁20从底部壁22向上延伸并且延伸离开。侧壁20的在径向上面向内的表面24限定开放的中心区域或空腔26，而底部壁22的面向上的表面限定空腔26的下端。在径向上面向外的表面25与面向内的表面2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法，所述方法包括：/n将所述玻璃材料板的外部区域放置成与成型框架的支撑表面接触，所述成型框架限定至少部分地由所述支撑表面包围的开放的中心空腔；/n通过所述玻璃材料板与所述支撑表面之间的接触用所述成型框架支撑所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的中心区域悬挂在所述成型框架的所述开放的中心空腔上方；/n在由所述成型框架支撑的同时加热所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的所述中心区域在远离所述成型框架的所述支撑表面的方向上变形到所述开放的中心空腔中，其中所述玻璃材料板的所述外部区域所经历的加热的方面小于所述玻璃材料板的所述中心区域所经历的加热的方面；以及/n在加热之后冷却所述玻璃材料板以由所述玻璃材料板形成所述曲面玻璃制品。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170427 US 62/490,8751.一种用于由玻璃材料板形成曲面玻璃制品的方法，所述方法包括：
将所述玻璃材料板的外部区域放置成与成型框架的支撑表面接触，所述成型框架限定至少部分地由所述支撑表面包围的开放的中心空腔；
通过所述玻璃材料板与所述支撑表面之间的接触用所述成型框架支撑所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的中心区域悬挂在所述成型框架的所述开放的中心空腔上方；
在由所述成型框架支撑的同时加热所述玻璃材料板，以使得所述玻璃材料板的所述中心区域在远离所述成型框架的所述支撑表面的方向上变形到所述开放的中心空腔中，其中所述玻璃材料板的所述外部区域所经历的加热的方面小于所述玻璃材料板的所述中心区域所经历的加热的方面；以及
在加热之后冷却所述玻璃材料板以由所述玻璃材料板形成所述曲面玻璃制品。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述加热的方面是加热步骤期间的平均温度，并且所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述平均温度小于所述加热阶段期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述平均温度。


3.如权利要求2所述的方法，其中所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述平均温度至少比所述加热步骤期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述平均温度小30℃。


4.如权利要求2或3所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述玻璃材料板的所述外部区域与所述中心区域之间的不同平均温度是由于以下步骤而产生的：借助所述玻璃材料板的所述外部区域与所述支撑表面之间的所述接触从所述玻璃材料板的所述外部区域传导热量并且传导到所述成型框架中。


5.如权利要求1所述的方法，其中所述加热的方面是所述加热步骤期间的加热速率，并且所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述加热速率小于所述加热步骤期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述加热速率。


6.如权利要求1所述的方法，其中所述加热的方面是所述加热步骤期间的最大温度，并且所述玻璃材料板的所述外部区域的所述加热步骤期间的所述最大温度小于所述加热阶段期间所述玻璃材料板的所述中心区域的所述最大温度。


7.如权利要求1到6中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由具有低热扩散率的材料形成。


8.如权利要求7所述的方法，其中所述低热扩散率小于2×10-5m2/s。


9.如权利要求7所述的方法，其中所述低热扩散率小于4×10-6m2/s。


10.如权利要求1到9中的任一项所述的方法，其中所述成型框架由包围所述开放的中心空腔的壁形成，所述壁包括限定所述支撑表面的上表面，限定所述开放的中心空腔的内表面，与所述内表面相对的外表面，以及与所述支撑表面相对的底表面，其中在所述内表面与所述外表面之间测量的所述壁的平均宽度大于3mm，并且在所述支撑表面与所述底表面之间测量的所述壁的平均高度大于20mm。


11.如权利要求1到9中的任一项所述的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿努拉格·贾恩，尼古拉斯·潘泰利斯·克拉迪亚斯，郑哲明，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US