制造異形管和套筒的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】制造異形管和套筒的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請交叉參考
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119，要求2012年8月30日提交的美國臨時申請系列第61/694，913號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及制造三維(3D)玻璃制品。
【背景技術(shù)】
[0004]玻璃被用作電子器件的前覆蓋。電子器件制造商現(xiàn)在希望電子器件的后覆蓋也由玻璃制造，并且后覆蓋符合與前覆蓋相同的高尺寸精確性和表面質(zhì)量?？梢苑珠_地制造具有所需的尺寸精確性和表面質(zhì)量的前覆蓋和后覆蓋，然后將它們組裝到一起。但是，這使得制造過程增加了額外的步驟，并且可能導(dǎo)致尺寸控制的損失。替代方案是制造整體式玻璃套筒，其中玻璃套筒的前側(cè)將作為前覆蓋，玻璃套筒的后側(cè)將作為后覆蓋。許多電子器件結(jié)合了平坦顯示器。因此，整體式玻璃套筒會需要具有可以容納平坦顯示器的截面輪廓。通常來說，該截面輪廓會具有能夠布置成與平坦顯示器平行的平坦側(cè)面。平坦側(cè)面的平坦度還必須符合電子器件制造商規(guī)定的嚴(yán)格要求。
[0005]制造玻璃管然后將玻璃管轉(zhuǎn)變成容器是已知的。因此，制造整體式玻璃套筒的一個實際方法會是制造具有所需截面輪廓的玻璃管，然后將玻璃管切割成玻璃套筒。從熔融玻璃形成玻璃管的方法是已知的。最常見的那些是Danner工藝、Vello工藝以及下拉工藝。這些工藝參見例如Heinz G.Pfaender的“斯考特玻璃指南(Schott Guide to Glass)”，第二版，Chapman&Hall，1996。這些工藝通常用于形成具有圓形截面形狀的玻璃管?？梢允褂脭D出來形成具有非圓形截面形狀(例如可具有平坦側(cè)面的截面形狀)的玻璃管。但是，擠出涉及與玻璃表面的工具接觸，這會降低玻璃的表面質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個方面，本發(fā)明涉及用于制造異形管(profiled tubing)的設(shè)備。設(shè)備包括適合于靠近管表面放置的心軸。心軸具有噴嘴區(qū)段，該噴嘴區(qū)段具有會限定管的最終截面輪廓的選擇的截面輪廓。噴嘴區(qū)段具有用于接收氣體的進(jìn)料室和多孔圓周表面，氣體可以通過所述多孔圓周表面排放到心軸的外部。當(dāng)氣體排放到心軸外部時，在多孔圓周表面和管之間形成加壓氣體的膜。
[0007]在一個實施方式中，設(shè)備還包括用于形成管的管形成設(shè)備，其中心軸布置成與管形成設(shè)備同軸。
[0008]在一個實施方式中，噴嘴區(qū)段是由孔隙率為10-20%且平均孔徑小于或等于10 μ m的多孔材料制造的。
[0009]在一個實施方式中，噴嘴區(qū)段是穿孔的。
[0010]在一個實施方式中，多孔圓周表面包括一對邊緣表面，它們是相對關(guān)系并且相對于工具軸傾斜，心軸沿著所述工具軸對準(zhǔn)。
[0011]在一個實施方式中，多孔圓周表面還包括一對側(cè)表面，它們是相對關(guān)系并且在所述邊緣表面對之間形成網(wǎng)。
[0012]在一個實施方式中，所述側(cè)表面對分別具有凹陷區(qū)域。
[0013]在一個實施方式中，設(shè)備還包括至少一對邊緣室，其形成在噴嘴區(qū)段中并且與進(jìn)料室相連。所述邊緣室對分別與所述邊緣表面對的一個相鄰并且與其基本平行。
[0014]在一個實施方式中，設(shè)備還包括形成在噴嘴區(qū)段中的一對室組(chambercluster) ο室組分別包括至少兩個與進(jìn)料室相連的邊緣室。室組分別與所述邊緣表面對的一個相鄰并且與其基本平行。
[0015]在一個實施方式中，各個室組的至少兩個邊緣室與相鄰邊緣表面是等距離的。
[0016]在一個實施方式中，各個室組的至少兩個邊緣室具有不同長度。
[0017]在另一個方面，本發(fā)明涉及形成由玻璃材料制造的異形管的方法。方法包括靠近管的表面布置心軸。心軸具有噴嘴區(qū)段，該噴嘴區(qū)段具有會限定管的最終截面輪廓的選擇的截面輪廓。方法包括從噴嘴區(qū)段的多孔圓周表面排放氣體，以在噴嘴區(qū)段和管表面之間產(chǎn)生加壓氣體的膜。加壓氣體的膜向管表面施加壓力，其足以使得管局部變形成與噴嘴區(qū)段一致。方法包括使得加壓氣體的膜沿著管的長度前進(jìn)。方法包括對管進(jìn)行加熱，從而在加壓氣體的膜施加壓力的管的任意局部區(qū)段中，所述管的局部區(qū)段的粘度是使得所述管的局部區(qū)段可以通過壓力發(fā)生變形。
[0018]在一個實施方式中，管在與噴嘴區(qū)段一致之前具有初始圓周，并且在與噴嘴區(qū)段一致之后具有最終圓周。方法包括對管進(jìn)行選擇，使得初始圓周與最終圓周的比例為0.7—0.95 ο
[0019]在一個實施方式中，管變形成與噴嘴區(qū)段一致包括管壁伸長5-30%。
[0020]在一個實施方式中，方法包括以1-1Oatm的壓力將氣體遞送到噴嘴區(qū)段中的進(jìn)料室。
[0021 ] 在一個實施方式中，加壓氣體的膜的厚度為60-70 μ mo
[0022]在一個實施方式中，方法還包括將心軸布置成與形成管的管形成設(shè)備同軸。
[0023]在一個實施方式中，選擇的截面形狀是橢圓形的。
[0024]在一個實施方式中，方法還包括從已經(jīng)變形成與噴嘴區(qū)段一致的管的區(qū)段切割至少一個套筒。
[0025]在一個實施方式中，排放氣體包括從多孔圓周表面排放氣體以及從多孔圓周表面的凹陷區(qū)域排出氣體的組合，從而使得在管和噴嘴區(qū)段之間局部地產(chǎn)生加壓氣體的膜。
[0026]在另一個方面，本發(fā)明涉及由玻璃材料制造的套筒。套筒具有無縫壁。壁的內(nèi)表面的表面粗糙度小于I μ m，外表面的表面粗糙度小于I μ m。壁還具有相對平坦區(qū)段。每個平坦區(qū)段的平坦度在70x 120mm2的區(qū)域上好于50 μm。
[0027]在一個實施方式中，套筒具有橢圓形的截面形狀。
[0028]應(yīng)理解，前面的綜述和以下的詳細(xì)描述都只是本發(fā)明的示例，用來提供理解要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖顯示了本發(fā)明的各種實施方式，并與
【發(fā)明內(nèi)容】
和【具體實施方式】一起用來解釋本發(fā)明的原理和操作。
【附圖說明】
[0029]以下是結(jié)合附圖進(jìn)行的【附圖說明】。為了清楚或簡明起見，附圖不一定按比例繪制，附圖的某些特征和某些視圖可以按比例放大顯示或示意性顯示。
[0030]圖1是一致化工具的透視圖。
[0031]圖2A是通過一致化工具形成的玻璃套筒的表面粗糙度曲線。
[0032]圖2B是通過現(xiàn)有技術(shù)方法形成的玻璃表面的表面粗糙度曲線。
[0033]圖3A-3G是橢圓形截面形狀。
[0034]圖4A顯示用作內(nèi)部成形工具的一致化工具。
[0035]圖4B顯示用作外部成形工具的一致化工具。
[0036]圖5是圖1沿工具軸的截面圖。
[0037]圖6是圖1的一致化工具的底部端視圖。
[0038]圖7是圖1的一致化工具的側(cè)視圖。
[0039]圖8是圖7沿線8-8的截面圖。
[0040]圖9A是另一種一致化工具的透視圖。
[0041]圖9B顯示圖9A的一致化工具的噴嘴。
[0042]圖10是采用圖1的一致化工具形成異形管的設(shè)定。
[0043]圖1IA-1IE顯示采用圖1的一致化工具對管進(jìn)行成形的過程。
[0044]圖12顯示在使用圖1的一致化工具過程中的氣體排放。
[0045]圖13是通過圖1的一致化工具形成的玻璃套筒的透視圖。
[0046]圖14顯示包括采用圖1的一致化工具連續(xù)玻璃管工藝。
【具體實施方式】
[0047]在以下詳細(xì)描述中，為了提供對本發(fā)明實施方式的透徹理解，陳述了許多具體的細(xì)節(jié)。但是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)或全部細(xì)節(jié)的情況下實施。在其它情況中，為了不使本發(fā)明難理解，可能沒有詳細(xì)描述眾所周知的特征或工藝。此外，類似或相同的附圖編號可用于標(biāo)識共有或類似的零件。
[0048]圖1顯示用于將玻璃材料制造的初始管非接觸成形為異形管的一致化工具100。玻璃材料通常會是玻璃。玻璃材料也可以是玻璃陶瓷，但是通常僅僅在成形條件下可以避免成核或結(jié)晶的玻璃陶瓷會是合適的。玻璃陶瓷的可能的例子是透明β鋰輝石，購自歐若克拉公司(Eurokera)的KERALITE。玻璃的選擇寬泛得多，并且所述選擇會是基于異形管或者由異形管制造的套筒的所需的性質(zhì)。一致化工具100可用于可離子交換的玻璃，其通常在韌性和抗破壞性是重要的應(yīng)用中是合乎希望的。可離子交換的玻璃的例子是堿性鋁硅酸鹽玻璃或者堿性鋁硼硅酸鹽玻璃。一致化工具100還可用于具有高熱膨脹系數(shù)的玻璃。
[0049]在一個實施方式中，一致化工具100配置成可插入管內(nèi)的心軸101。為了對管進(jìn)行成形，一致化工具100產(chǎn)生氣體軸承，其向管施加形成壓力，并且作為一致化工具100和管之間的阻隔。氣體阻隔會允許管的表面質(zhì)量在采用一致化工具100的成形過程中得到保留。氣體阻隔可防止成形過程中在管的內(nèi)表面上發(fā)展瑕疵，例如條紋。圖2Α顯示從通過一致化工具100成形的玻璃管切割的玻璃套筒的內(nèi)表面粗糙度曲線。該曲線顯示玻璃套筒的最大內(nèi)表面粗糙度為0.1Snmo采用Zygo