TW201041815A - Glass sheet with protected edge, edge protector and method for making glass sheet using same - Google Patents

Description

201041815 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致是關於玻璃片形成的後續運作。更明確地 說，本發明是關於保護玻璃片邊緣的方法和設備。本發明 尤其是關於改善玻璃片切割邊緣強度，取代傳統耗費成本 - 的邊緣加工處理過程和設備。例如，本發明在改善LCD破螭 基板的玻璃邊緣品質是很有用的。 【先前技術】 ❹ 各式應用需要高品質大型的玻璃片。範例包括液晶顯 示器⑽)，和其他㈣的平板顯示器，像是錢顯示器，電 場發射顯示器和有機發光高分子顯示器以及光伏打面板 。炼融抽拉處理是少數可以不需耗費成本的表面形成後續 加工運作，譬如重疊和縣。熔融錄處觀明於美國專 利第3, 682, 609號(以下稱為"609專利，I)和3,咖，咖號(以 下稱為"696專利"）。-般而言，溶融抽拉處理是關於輸送 ❹溶融__’並啸财式紐_玻璃，從槽的兩邊向 下。炫融玻璃分開的流從槽的兩邊向下，在槽底部匯聚成 一股熔融玻璃流，再抽拉成連續的玻璃片。連續的玻璃片 在熔融抽拉機ϋ底部分触數片。這種處理肚要優點是 玻璃片表面並沒有接觸槽或其他形成設備的邊緣，因此是 原始的（請見696專利的45-50行的攔υ。這種處理的另一 種優點是抽拉玻制可財均勻的厚度(請見_專利）。 形成後續運作包括切割玻璃片成所需的形狀和尺寸。 —般是藉由機械劃線切割。切割的方形玻璃片邊緣很容易 201041815 碎裂，撞擊強度為报低的。由於玻璃的性質，玻璃片邊緣上 的微小裂隙在整個玻璃片傳播，使得破璃片作廢。避免傷 害切割玻璃片的傳統方式是以研磨和/或磨光，加工切割玻 璃片邊緣。除了費用之外，這種方式常會產生微米大小的 玻雜子可能污則的品質表面。品f表面需要有高 —潔淨度避制痕。在加卫處理的最後階段需要再加以沖洗 和洪乾以清潔並洗掉產生的粒子。在一些範例中，有些^ ❹子可能不可逆的附著在玻璃表面，使得报多應用的玻璃片 作廢。 雷射劃線可能會產生比機械劃線較佳的切割邊緣。然 而在向下__痕和驗步驟，即使岭賴線產生、、 的方形切割邊緣，-般也沒有所需的撞擊強度以避免傷害 玻璃片。主要的挑戰是提供高強度邊緣不需要後續譬如 研磨，磨光，和清洗的加从理。美_us獅删麵 號公告案(Brown等人)說明一種可移除式研磨護罩可用來 〇保護玻璃片表面，避免在玻璃片切割邊緣研磨期間產生的 ;、子—研磨處理元成，就將玻璃片和研磨護罩分開，磨 光玻璃片邊緣時不必使用。邊緣加工處理是很耗費的，而 且即使用縣技術，也_在加I錢片日林在玻璃表面 沈積粒子。 【發明内容】 攻理說明本發日獨數轉性。麟魏解的是，這些 特„不可以互相重疊。因此，一項項特性的二齡 可能會落在另一項特性的範圍，反之亦然。除非在文中指 4 201041815 明為相反，不同的特性應該要被視為在範圍内互相重疊。 多個實施例所說明的每項特性可包括一個或以上的 特定實施例。應該要暸解的是，這些實施例可以或不可以 互相重疊。因此，一個或一些實施例的一部分可以或不可 以落在另一個或另一些實施例的範圍，反之亦然。除非在 文中指明為相反’不同的實施例應該要被視為在範圍内互 相重疊。 在第一特性方面，本發明是關於玻璃片組件。破璃片 ° 組件包括具有邊緣表面的玻璃片。玻璃片組件進一步包括 成形纖維，具有黏接到玻璃片邊緣表面的第一表面，和用來 承受負載沒有黏接到邊緣表面的凸面第二表面。 在第一項之第一實施例中，第一表面和邊緣表面實質 上是扁平的<5 在第-項之第二實關中，成形纖維寬度和邊緣表面 寬度的比例範圍從0.8到丨.2。 〇成。在第一項之第三實施例中，成形纖維是由玻璃材料製 在第-項之第四實施例中，當沒有黏接 =，邊_*料—撞耗度1S1;_片組；^ 才里擊強度IS2;IS1最多是IS2的一半。 進 在第-項之第五實施例中，邊緣表面的切割不 一步研磨和磨光。 而要 ，第-項之第六實補中，假使是卿化和研 、、表面，有第-靜定鋪強度SC1;_片組件有第二靜 201041815 SC2’·而且職幻。在-些特找施例中，邊 緣表面的切狀不需進-步研磨和磨光。 在第項之第七實施例中，成形纖維和玻璃片在溫度 0-300 C範_具有·相同的熱膨脹係數。 在第項之第八實施例中，黏接成形纖維到邊緣表面 的黏接材料選自⑴玻璃料材料，（⑴有機黏賴，和(出） 組合（i)和（ii)。

在第-項之第九實侧巾，絲齡實質上圍住玻璃 片所有的邊緣表面。 在第-項之第十實施例中，玻璃片有藉由成形纖維保 護的圓角。 在第-項之第十-實施例中，成形纖維是玻璃纖維，玻 璃纖維表面以鈦摻雜。 在第一項之第十二實施例中，成形纖維是離子交換表 面。 在第一項之第十二實施例中，成形纖維包括有機聚合 物，在一些特定實施例中，實質上是由有機聚合物組成，在 一些其他特定實施範例中，是由有機聚合物組成。 在弟二特性方面，本發明的方法是關於用來保護具有 需要保護邊緣表面的玻璃片。此方法包括（I)提供成形纖 維，具有黏接到邊緣表面的第一表面和凸面的第二表面， (II)以和玻璃片邊緣表面相反的關係，定位成形纖維的第 一表面，和（III)黏接成形纖維的第一表面到玻璃片邊緣表 201041815 在第二項之第一實施例中，在步驟（1)中纖維的第一表 面實質上是平面的。 在第二項之第二實施财，在倾⑴巾成形纖維的第 -表面包含倾性塗層，而在步驟(丨丨丨)之前，移除保護性 塗層。步驟⑴包括（la)提供具有d型斷面的預型件，和 (Ic)抽拉D型預型件成為具有d型斷面的纖維。在步驟 (la)中，預型件是由無機玻璃材料製成。在步驟⑽之後， 〇步驟⑴進-步包括將D型纖維進行離子交換。在步驟㈤ 和步驟（Ic)之間，步驟⑴進一步包括將D型纖維預型件進 行Ti摻雜。 〜本發明的其他特性從實施例和聲明中的說明可以很明 顯得知。本發明-麵社難的—個或以上實施範例具 有下列一個或以上的優點： 首先，黏接到玻璃片邊緣表面的纖維可提供玻璃片邊 緣表面絕佳的保護。理論上賴擬指出—些玻璃片邊緣保 ❽_提供和完錢形化邊類似的邊緣強度效能，比目前研 磨的圓形化邊更高。 、第-，在玻翻邊緣表面制成形纖維可能比其他傳 統邊緣加工技術更節省成本:可減少或去除額外的邊緣準 備處理，譬㈣磨和磨光。成形纖維如果是由玻璃材料製 成，可利用财的纖維生產設独姆_ 生產。 心叫八置 第-’減>、和/或去除邊緣研磨和/或磨光可解決玻璃 粒子產生，以及由於研磨和磨光黏著到玻璃片表面的問題 7 201041815 。研磨產生的玻璃粒子可能刮傷玻璃表面，導致沈積在表 面薄膜的缺陷，因而需要嚴格和徹底的清洗。 最後，但不是不重要，可以非常方便執行纖維邊緣保護 。成形纖維可藉由黏接材料固定到玻璃片邊緣。黏接成形 纖維到玻璃片邊緣可以相當簡單的設置達成，因而不需要 '另外投資昂貴的資本在設備上。 纖維提供的保護可減輕玻璃片邊緣品質需求。為了從 0玻璃片邊緣保護器得到好處，玻璃片不需要有完美的加工 邊緣。成形纖維和玻璃片邊緣之間的黏接材料可填滿玻璃 片邊緣内不規則的間隙，在成形纖維和玻璃片邊緣之間形 成強力黏接的薄層。 本發明其他特性及優點揭示於下列說明，以及部份可 由說明清楚瞭解，或藉由實施下列綱以及申請專利範圍 以及附圖而明瞭。 人們瞭解先前-般說明及下列詳細朗只作為範例性 〇及制性，以及麵提供概要或__解申料利範圍 界定出本發明原理及特性。 所包含關將S進-步提供了解本發明以及在此加入 以及構成說明書之一部份。 【實施方式】 除非特別說明，否則在此說明書和申請專利範圍所使 用的所有數字當使用”大約”一詞時都應該視為是可以修改 的，不管是否這樣說明。還要瞭解的是，在此說明書和申請 專利範圍中所使用的精準數字形成本發明的額外實施例。 8 201041815 我們已經努力來確定這裡所提出之數值的準確性。然而， 任何測量的數值，都可能由於各別測量技術的標準差，而固 有地含有某些誤差。 要注思的是，在此說明書和申請專利範圍中所使用的 單數形式a和”an”係指”至少一個”以及不應該受限於”只 有一個，除非另有說明表示相反意思。因此，舉例來說，，， 一個纖維"包含具有兩個或多個該纖維之實施例，除非另有 說明清楚地表示相反意思。 ^ 玻璃片的切割邊緣可包括幾何狀的不連續，譬如裂隙， 尖角，斷面面積的改變，都可以當作沿著玻璃片邊緣的應 力集中點。也就是說，施加到玻璃片邊緣的力會集中在這 些不連續處，局部增加這些不連續處的應力。當這些幾何 狀不連續處的應力超過玻璃理論上的凝聚強度時,玻璃片 可能會損傷。發生損傷的—侧子是㈣在整個玻璃片傳 播。除此之外，以傳統機械劃線或雷射劃線，一般是方形的 切财緣錄低的轉強度。邊雜擊· 〇搬運_玻璃破裂的另-個主要原因。為了防 可旎的傷害，在玻璃片邊緣安裝邊緣保護器。邊緣保護器 會搁戴引向玻璃片的任何力量，將這個力量分佈到和幾何 狀不連續處區域比起來較大的區域。於是，就會減少幾何 狀不連續處承受的力量以及產生的應力。❹卜，由於圓形 化（凸面）和最小化的表面缺陷，設計的邊緣保護纖維可提 供明顯較高的撞擊強度。 當測量要保護的玻璃以及玻璃片組件的撞擊強度時， 201041815 施加預定的撞擊力矩(量和方向兩者)到邊緣表面。可使用 測試物件撞擊後沒有破裂殘存的百分比，作為撞擊強度IS 的指標。玻璃片和保護纖維黏接之前的撞擊強度是IS1，在 纖維和玻璃片之間黏接的玻璃片組件撞擊強度是IS2。依 據本發明-些實施例中，1说2 •⑻。因此，IS2d · IS1 是指當承受相同的撞擊力矩時，假使未保護玻璃片的殘存 百分比是X，受保護玻璃片的殘存百分比至少是2χ。在一些 〇其他實施例中，IS222. 5 · IS1，在一些其他實施例中，IS2 S3. 0 · IS1，在一些其他實施例中，IS2^4 ·⑸。 通苇使用四點彎曲測試來測量玻璃片和受保護玻璃片 的靜定接觸強度。假使邊緣表面是研磨成圓形，但沒有和 保護纖維黏接，玻璃片的靜定接觸強度是SC1。邊緣表面和 保濩纖維黏接的受保護玻璃片組件，靜定接觸強度是SC2。 即使在本發明的實施例中，受保護玻璃片組件包括具有保 濩的切割邊緣表面的玻璃片（即沒有進一步研磨成圓形)， 〇 SC2^SC1。因此，黏接的保護纖維可提供至少和邊緣研磨 成圓形化一樣好的靜定接觸強度提升。 本發明的一些實施例將參考附圖作詳細的說明。圖中 的參考編號具有下列的意義：100:玻璃片組件;102:邊緣保 護器，成形纖維;103:玻璃片頂部表面；1〇4:玻璃片邊緣表 面，105:玻璃片底部表面；1〇6:玻璃片；1〇8:保護纖維黏接 表面’ 保護纖維凸面表面；112:纖維斷面的角；114: 纖維斷面的角；116:黏接材料;120:保護塗層；122,124: 機械移除器；127:彈簧；128:喷嘴；130:UV光源；132:對齊固 201041815 定器；134:V型槽；i36:管道;138:壁板;14〇:加熱元件；15〇: 圓邊玻璃片模型；152:保護的玻璃片模型。 圖1顯示具有多個邊緣保護器102的玻璃片組件1〇〇連 結到玻璃片106的邊緣表面1〇4以改善邊緣表面1〇4的接觸 和撞擊強度。圖2顯示的玻璃片1〇6邊緣表面1〇4,是玻璃片 106垂直於玻璃片106的頂部和底部表面103,105的侧面具 有和玻璃片106厚度τ 一樣的寬度。邊緣表面104可以是切 ^ 割表面’也就是玻璃片106切割後尚未加工的表面通常是扁 平和方形的。或者，邊緣表面104可以是已進行加工處理。 然而，利用邊緣保護器1〇2可以跳過邊緣表面1〇4的加工處 理’而仍然可達到改善的撞擊強度。在圖1顯示的例子中， 有4個邊緣保護器102黏接到玻璃片1〇6的4個邊緣表面1〇4 。每一個邊緣保護器1〇2增加所黏接到的邊緣表面1〇4的撞 擊強度(在這裡切割邊緣表面104的撞擊強度可用來作為標 竿）。也可以使用另外或較少的邊緣保護器1〇2來保護破填 q 片1〇6的邊緣表面104。圖3顯示的例子是一個邊緣保護器 102黏接到玻璃片1〇6的一個邊緣表面1〇4以增加破壤片jog 邊緣表面104的撞擊強度。圖3顯示的例子中，邊緣表面1〇4 是連續的表面，有可能使用一個邊緣保護器1〇2。邊緣保護 器102的使用不限定於如圖丨所示的長方形玻璃片或如圖3 所示的圓角長方形玻璃片。每一個邊緣保護器1〇2可以製 造成很有彈性，足以黏接到具有線性外形，曲線外形，或線 性和曲線外形組合的邊緣表面。 參考圖1，不一定要黏接邊緣保護器102到玻璃片1〇6的 201041815 所有邊緣表面104。例如，可以黏接邊緣保護器102到玻璃 片106選定個數的邊緣表面1〇4,而一方面讓剩下的邊緣表 面104進行加工運作或保持切割狀態。然而，為了得到本發 明最完整的利益，破璃片106的所有邊緣表面1〇4最好以一 個或以上的邊緣保護器1〇2來保護。邊緣保護器1〇2可以保 持黏接到玻璃片106的邊緣表面104, 一方面讓玻璃片ι〇6進 行更進一步的製造步驟譬如製造LCD面板時，在玻璃表面沈 ^ 積薄膜，或更進一步的搬運步驟。當不再需要邊緣保護器 102時，可利用適當方法將邊緣保護器1〇2從玻璃片1〇6移除 。例如，可修整玻璃片1〇6到很接近邊緣表面1〇4以截掉邊 緣保護器102。也可以移除邊緣保護器1〇2和玻璃片1〇6之 間的黏接材料。然而，必須小心不要傷害到玻璃片1〇6。或 者’假使邊緣保護器102不會干擾到玻璃產物最後的外 甚至不再轉祕俩時，奴料緣倾原 處。 〇 每一個邊緣保護器102是成形纖維。成形纖維包括但 不限定是傳統具有喊的纖維。細在—些實施例中最 好是使用沒有心蕊的固形纖維。如圖2較清楚的顯示，成形 纖維102具有-個黏接表面⑽时黏接到玻翻⑽的邊 緣表面1〇4,以及-個負載表面11〇用來接收和擴散指向到 玻璃片106邊緣表面1〇4的撞擊負載。在黏接的位置黏接 表面108位於沿著玻璃片⑽的邊緣表面104,而負载表面 110從黏接表面108和從玻璃# 1〇6邊緣表面1〇㈣方向延伸 出去。在這種輯中，負絲面11G會峨任何指向到玻璃 12 201041815 片106邊緣表面l〇4的撞擊負載。可選擇黏接表面1〇8的步 狀以匹配成形纖維102附著的玻璃片106邊緣表面1〇4的^ 狀。-般而言，黏接表面1〇8是扁平表面，因為邊緣表面^ 通常是扁平的。黏接表面1〇8可以是平滑或是有紋理的。 負載表面110可以描述成凸面表面。"凸面表面"一詞是用 ' 來描述從黏接表面丨08方向延伸出去的任何表面。如以下 參考圖4A-4F所示的，"凸面表面"可以或不可以是圓形(其 中所用圓开>化的意義是指凸面表面是球型表面，橢圓表 ^面，拋物線表面，或其他類似形狀的表面）。如同黏接表面 108的例子，負載表面11〇可以是平滑或是有紋理的。成形 纖維102的斷面形狀可進一步被描述成近似D型或更一般的 說法是非對稱的。—般而言，成形纖維1G2的斷©形狀是使 負載表面110的表面積大於黏接表面1〇8的表面積。 圖4A-4F所示是遵從以上敘述的成形纖維1〇2斷面形狀 的，限定例子。如同圖4A_4F所示負載或凸面表面11〇可 ❹由單-表面構成如圖4F所示，或是黏接在一起的表面組合 如圖4A-4E所示。表面組合可包括平面和/或曲面表面黏接 在起時形成如上定義的凸面表面。在負載或凸面表面 uo包括黏接在一起的表面組合的情況（圖4A 4E)，毗鄰表 面之間的角112是_以聽g載或凸面表面⑽的應力集 中點。負載或凸面表面110和黏接表面108之間的角114可 以是圓的（圖4E和4F)，或可以是有角的（圖4A_4D)。 參考圖4A來解釋選擇成形纖維1〇2高度和寬度的考量 。在圖4A中，指出成形纖維102的高度Η和寬度W。寬度W是 13 201041815 沿著黏接表面108測量，而高度H是_直於雜表面1〇8的 方向測量。見度W設定為w = f X T，其中f是範圍從0.8到 1.2的因子，T(圖2)是玻璃片的厚度(譬如圖2的觸，也是 邊緣表面的寬度（譬如圖2的1〇4)。高度η大於〇 3xW但小於 3xW。在一些例子中，成形纖維丨〇2相當有彈性可捲繞在一 • 個線軸上’藉由使成形纖維102的高度Η非常小可以達到這 種彈性。在一些其他例子中，可捲繞成形纖維的高度Η小於 ^ 400微米。在一些例子中，可捲繞成形纖維的高度Η小於300 微米。一般而言，高度U越小，成形纖維1〇2越彈性。然而， 成形纖維102的彈性應該要和成形纖維1〇2的強度平衡。可 捲繞成形纖維102可減輕黏接成形纖維1〇2到玻璃片邊緣（ 圖2的106)的任務，並節省健存空間。 參考圖2,成形纖維1〇2可以由具有某種機械性質的材 料製成，譬如類似於玻璃片的熱膨脹係數和高溫強度。 成形纖維102可以由有機或無機材料製成。在一些例子中， Q成形纖維1〇2的材料可以選自玻璃，高強度聚合物，塑膠，金 屬，和複合材料。在一些例子中，成形纖維1〇2和玻璃片1〇6 在0-300°C的溫度範圍具有大約相同的熱膨脹係數(CTE)。 "大約相同的熱膨脹係數"是指在〇_3〇〇。〇的溫度範圍，成形 纖維102材料和玻璃片1〇6之間的CTE差異小於玻璃片的20〇/〇 。在一些實施範例中，在0-300¾的溫度範圍，成形纖維102 材料和玻璃片106之間的CTE差異小於玻璃片CTE的10%。在 一些實施例中，在0-300°C的溫度範圍，成形纖維1〇2材料和 玻璃片106之間的CTE差異小於玻璃片CTE的5%。在一些實 201041815 ο 施例1Κ在0-30(TC的溫度範圍，成形纖維1〇2材料和玻璃片 ⑽之間的CTE ϋ異小於玻璃片CTE的2%。每個成形纖維1〇2 藉由黏接材料116牢固在玻璃片106的邊緣表面1〇4。可使 用不同型態的黏接材料，形成成形纖維1〇2和玻璃片1〇6之 間的強力黏接，而且所使用的黏接材料型態一般是根據塑 型纖維102的材料和玻璃片1〇6而定。在一些例子中有用 的黏接材料是快速定形的。在—些例子中，有㈣黏接材 料在譬如40(TC以上的高溫是可以持久的。在一些例子中， 有用的黏接材料是在固化前具有絲雜數，譬如低於 厘/白在些例子中，低黏滞係數是小於500厘泊。在 一些例子中，低歸係數是小於1G㈣。在—些例子中， ❹ 數是小於5厘泊。黏接材料116可以選自玻璃料材 厂，黏劑’或玻璃料材料和有機黏著劑的組合。在一些 中，黏接材料116是可以耐得住玻璃片⑽後續的處理 合適的黏接材料範例是紫外線㈣可固化環氧樹脂 雜加任何溶劑。當暴露於uv紫外線時,可固化 中古、膠可在數秒内固化產生堅動的彈性黏接。業界 94ΓΓ、Γ才料的例子包括可在650ΐ下運作的 氧樹㈣It黏者劑和DurabondTM金屬複合材料。這些環 短固^時問，可以在室溫或提升的溫度下固化。為了縮 产篇Pi :，可加熱黏接材料譬如從約8(rc到約20(rc的溫 減低黏㈣i 功率雷射束。加熱黏接材料也會 ;斗的黏滞係數。低黏滞係數的黏接材料可以達 15 201041815 到在成形纖維102和玻璃片106邊緣表面1〇4之間的一層連 結材料116 f層。假使成形纖維1〇2是由玻璃材料製成，就 可使用玻璃料材料的薄層作為黏接材料116。玻璃料材料 可設計成在數百度的高溫下運作而不會降低效能。在一些 例子中，玻璃料材料包含一種以上的吸收離子，選自包括鐵 ，銅，釩和鈦族群。玻璃料材料也可以填充料塗層，譬如反 轉填充料或添加劑填充料，降低玻璃料材料的熱膨脹係數 ❹以匹配或實質匹配玻璃片⑽和成形纖維⑽的熱賴係數 數種玻璃料組成份說明於Aitken等人之美國第 6及7, 407, 423號專利中。 以各種處理方式製成的成形纖維可切割成各種長度， 〇 用來作為邊緣保護器丨02。在一些例子中，成形纖維是以纖 維抽拉處理製成的玻璃纖維。在這種處辦，將玻璃獅 件或桿研磨成成形預形件，預形件的形狀是如上所述的塑 ，纖維。成形獅件斷面的特定範例顯示於圖4A—4F。接 者使用傳統的纖維抽拉處理將成形預形件抽拉成纖維。在 抽拉_，雜椒度何峰速私最小化表鎌力，使得 纖維形狀鱗-樣，歧和開始的成形獅件雜類似。 層保護性塗層塗到成形纖維以保護其免於環境汗染 機械性疲勞。為了說明的目的，圖4G顯示圖4F的成形纖 ^加上保護性塗層12Q。塗層的厚度可以在2q刪微米的 塗層材料可以選自聚合物，郷，和其他可在爪照射 '、速固化的材料。塗層可以選擇是藉域械移除 學溶劑很容易移除的塗層。 201041815 也可使用擠壓成形的方法製造成形纖維。用來擠壓成 形纖維的機器類似射出模具機器。熔化原始材料，然後經 由一個模具加以施力形成長形的纖維。模具的形狀決定纖 維的形狀。一旦纖維從模具中擠出，就會快速冷卻成固體 形狀。長纖維可以捲繞在一個線軸上以便儲存，或者切成 數塊堆放在一起。不像上述的處理，擠壓成形處理不必先 製成成形預形件，因而也減少纖維製造的成本。以此種方 ❹法形成的纖維也可以如上所述(如圖4G所示），塗上一層保 濩性塗層。也可以使用坩堝方法製造成形纖維。在坩堝方 去中’將原始材料載入底部有一個喷嘴，可加熱的坩堝内。 以高溫熔化原始材料，在其變成液體流經喷嘴的地方，就會 快速冷卻在離開喷嘴時形成一條纖維。喷嘴的斷面形狀決 疋纖維的形狀。以此種方法形成的纖維也可以如上所述（ 如圖4G所示），塗上一層保護性塗層。 可藉由各種強化技術加強如上所述成形纖維的強度。 〇 例如可在成形纖維（或以鈦摻雜的成形纖維)表面沉積氧化 欽塗料薄層的氧化矽玻璃以提供絕佳的疲乏抵抗性。譬如 美國專利第6,487, 879(Blackwell等人，2002)號說明了在 表面上沉積摻雜氧化鈦之氧化矽玻璃的方法可作為支撐物 在化成成形纖維的纖維抽拉方法中可以摻雜鈦預形件或 抽拉的纖維。 成形破璃纖維可藉由離子交換化學強化。例如，美國 專利第5, 674, 790 (Araujo, 1997)號說明了離子交換的化 學強化。—般而言，玻璃纖維結構内呈現的小型鹼金屬離 17 201041815 子譬如Li+和Na+，可以和譬如K+的大型鹼金屬離子交換，使 得玻璃纖維成分適合藉由離子交換的化學強化。離子交換 處理通常發生在提升的溫度範圍，但不會超過玻璃的轉換 溫度。將玻璃纖維浸潰到包含鹼金屬鹽的浴池中，其鹼金 屬鹽的離子半徑大於包含在玻璃内的驗金屬鹽離子半徑。 玻璃内的小型驗金屬鹽離子和大型驗金屬鹽離子交換。例 如，含Na+的玻璃片可以浸潰在融態硝酸鉀⑽〇3)浴池中。 融態浴池中呈現的大型K+取代玻璃内小型的Na+。在原先 〇 由Na+佔據的部位所呈現的大型鉀離子會在或接近玻璃表 面的地方產生壓縮應力。離子交換後接著冷卻玻璃。玻璃 内離子交換的深度可藉由玻璃纖維成分來控制。當適當執 行強化技術時，可形成抗到痕纖維或纖維表面。 另-錄升成職維強賴方式是如场述，在纖維 塗上保護材料。保護材料在纖維_送或捲繞時可以保護 纖維。-旦纖維附加到玻璃片邊緣，塗層就算完成其任務 ❹除。為了這個原因，塗層可以傳統的機械方法， 、，維移除，譬如燃燒或機械工具，或以化學溶劑溶解 以將纖維施加到玻璃片邊緣之前或當時移除塗層。 形=說明從頂端在破璃片106的邊緣表‘上定位成 個例子中柄侧_(械示_。在這 ，成形纖維102有一層保護層12〇。 女裝在麵)nG6 _緣表面綱時 H維102 圖5B巾，_料116峨麵邊緣表面 201041815 1〇6厚度概小的開口_28沿著玻 璃片106的邊緣表面親移動。成形 層移除器122扮演著位詈俾肋維102上方的機械塗 μ ^ ^、寺器，保持成形纖維102和玻璃 ==Γ ?’並對成形纖維102施加力，㈤ 似的程:=面104良好的接觸。也可使用類 ^的程式攸底端在玻璃片⑽的邊緣表面 Ο 在㈣和_方法中，黏接材料116 二=纖維102上，而不是玻璃片1〇6的邊緣表面1〇4上。接 接材料116的纖維⑽和玻璃片⑽的邊緣表面1〇4 接觸。 一旦成形纖維102,黏接材料116，和邊緣表面1〇4被適 當定位，就可執行另外的處理以確保在成形纖維1〇2和玻璃 片1〇6邊緣表面1〇4之間形成強力的黏接。例如假使黏接 材料116疋UV可固化環氧樹脂就可使用uv光源13〇(圖5B^ 5D)來固化黏接材料。或者，假使黏接材料116是熱活性化 〇黏接材料就可以適當的加熱源取代UV光源130施加所需的 熱量以活性化黏接材料。假使黏接材料是玻璃料材料，就 要以像是雷射或紅外線燈的輻射源熔化玻璃料材料，以此 方式使得玻璃料材料在玻璃片1〇6邊緣表面1〇4和成形纖維 102之間形成強力的密封層。這些額外的黏接處理可以發 生在將成形纖維102段和黏接材料116定位在玻璃片1〇6邊 緣表面104時。喷嘴128,機械移除器（圖5的122,124)，和UV 光源130(依情況也可能是加熱源或輻射源）可以安裝在平 台（未顯示出）上，沿著玻璃片106邊緣表面104移動以使成 19 201041815 形纖維102黏接到玻璃片i〇6邊緣表面1〇4是一個連續的處 理過程。 圖6A顯示的是將成形纖維1〇2附加到玻璃片1〇6邊緣表 面104的另一種方法。在這個例子中，成形纖維1〇2沒包括 在成形纖維102附加到玻璃片106邊緣表面1〇4之前需要事 . 先移除的保護塗層。在這個方法中，提供具有V型槽134的 對齊固定器132,以及V型槽上方的管道136。將成形纖維 102定位在V型槽134,扁平的表面⑽向上。施加黏接材料 116到黏接表面108。然後將玻璃片1〇6載入到管道，讓 玻璃片106邊緣表面104和成職維1〇2的黏接表面1〇8接 觸。管道136的彈簧元件127集中管道136内的玻璃片1〇6, 讓玻璃片106和成形纖維102對齊。一旦玻璃片1〇6邊緣表 面104經由黏接材料116接觸成形纖維102的黏接表面！ 08就 可以執行另外的處理，在邊緣表面104和成形纖維之間形成’ 強力的黏接，根據上述的黏接材料116性質而定。例如，假 黏接材料116是W可固化環氧樹脂或黏接材料，對齊固定 器132的至少-個壁板譬如壁板138就可以是透明的使來 自一W光源130的ϋν光線可固化黏接材料116。或者，如圖6B 所不，假使雜材料116是可顯⑽雜轉，對齊固定 器132就可以包括—個或以上的加熱元件⑽來加熱成形纖 維102或玻璃片106，使得黏接材料1]6可以在短時間固化。 假使黏接材料是破璃料材料，就可以使用適當的方法 接材料116暴露於輜射線。 圖6B t，可以在破瑪片⑽以對齊固定器i32接觸成形 20 201041815 纖維102之前，施加黏接材料丨丨6到玻璃片1〇6邊 。可利用相當快速的技術施加黏接材料116。例如、1〇4 結材料填滿比_>{⑽長度還長的容n(麵示出m 平。接著，玻璃片106可以和容器内的黏接材料表面對舂 使得當玻璃片1G6邊緣表面1()4接_容_的黏接材料 ，整個邊緣表面104是以均勻的一層黏接材料潤濕。或者、 可使用麼印技術施加黏接材料到玻璃片1〇6邊緣表面取’ 這種技鱗涉職人雜材制譬如海㈣孔_材料（° 未顯示出）以孔隙性材料接觸玻璃片1〇6邊緣表面。者 孔隙性材料被擠壓或在壓力下，即使在孔隙性材料離開表* 面時，黏接材料會流出並保持在玻璃片1〇6邊緣表面舰上 。有黏接材料的玻璃片106接著被載入到對齊固定器脱以 接觸塑型纖維102。也可使用任何額外的處理來職以上 §兒明的黏接材料。 當成形纖維藉由黏滯係數材料黏接到玻璃片邊緣時可 〇利用有限元素分析(FEA)來評估成形纖維保護玻璃片避免 傷害的有效性。 圖7A和7B顯示用在FEA的模型。目7續示的模型是有 圓角的玻璃>{ 15G。由於ju邊在減低應力方面可提供最佳 的效能，這個模型可用來作為標竿。圖冗顯示的模型是如 上所述保遵的玻璃片152以環氧樹脂將保護的玻璃纖維連 、”。到玻璃片邊緣。如圖和7B所示，顺使用的是半對稱。 假定平面應變條件。界定出兩個翻祕觸介面。施加 〇. 001mm的移位負載到每個接觸介面的目標表面加諸壓縮 21 201041815 於玻璃片邊緣的每個玻璃片上。 FEA發現最大的第一次主應力在圓邊玻璃片（圖8A)是 99_ 7MPa，而在以成形纖維圓邊保護的玻璃片（圖8B)是96 1 Ο MPa。最大的第一次主應力的差是小於5%，實質上是和邊緣 保護相同。在以成形纖維保護的玻璃片中，靠近玻璃片的 角（圖9A)最大的第-次主應力只有4 33 Μρ&。使用成形纖 維減少角的最大應力2G倍以上。圖9A顯示在玻璃片和成形 纖維之間環氧樹脂薄層上分佈的應力，最大的第一次主應 力疋7. 63MPa _低於纖絲面。⑽上報告倾的玻璃片 最大的第-次主應力96.1MPa發生在纖維表面）。結果很清 楚地顯示使用附加在玻璃片的成形纖維可明顯減少邊緣上 產生的職或損害，因而提供玻璃片最佳的保護。 熟知此技術者瞭解本發明能夠作許多變化及改變而並 之_及_。職本發日膀蓋本發明各 内。錢，其屬於下列申請專利範圍以及同等物範圍 【附圖簡單說明】 圖1為保護破璃片第—範例之示意圖。 =玻璃片沿著線2-2之斷面圖。 圖3為保4破翻第二範例之示意圖。 顯抑保護纖轉__之斷面圖。 =_保護纖轉二_之斷面圖。 =示!保護纖維第三範例之斷面圖。 圖顯^偏_第四_之斷面圖。 22 201041815 圖4JE龜—， 圖出保護纖維第五範例之斷面圖。 圖4G^不出保麵維第六範例之斷面圖。 圖。〜㈣具有㈣塗膜的保護纖維第七範例之斷面 〇 護纖維與破璃片 邊緣之間的黏接劑 範例圖、出在玻璃織上按裝保護纖維方法之第— 邊緣細5A第—酬鄉鱗_與_片 範例圖蝴蝴场她_方法之第二 示出依據®5c第二範例位於保 範例。 〇 範例 圖6A _ 4在玻翻雜上按裝保 圖6β顯*丨在玻翻雜上按裝保 護纖維方法之第 護纖維方法之第 四 圖7Α 圖4示ΐ圓形化邊緣玻璃細乍為應力分析。 圖_ =物她料應力分析。 =顯不出圖7Α模型之應力分佈。 顯和㈣_之應力分佈。 =:示出接近圖73模型中央之應力分佈。 【主要元件魏樹騎之應力分佈。 玻璃片畴刚;细彡_ 1G2;卿表Φ 103;邊i 23 201041815 表面104;底部表面105;玻璃片106;黏接表面108;凸面 表面110;角112,114;黏接材料116;保護性塗層120;機 械移除器122,124;彈簧元件127;喷嘴128;UV光源130; 對齊固定器132;V型槽134;管道136;壁板138;加熱元 件140;圓角的玻璃片150;保護的玻璃片152。

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Claims (1)

1. 201041815 七、申請專利範圍 1. 一種玻璃片組件，其包含： 具有邊緣表面的玻璃片； 成形纖維，具有黏接到玻璃片邊緣表面的第一表面，和用 來承受負载之沒有黏接到邊緣表面的凸面第二表面。 2. 依據申請專利範圍第1項之玻璃片組件，其中第一表面 邊緣表面實質上為平坦的。 3·依據申請專利範圍第1或2項之玻璃片組件，其中成形纖 維之寬度與邊緣表面之寬度的比值在〇. 8至h 2範圍内。 4·依據申請專利範圍帛卜3項任何一項之玻璃片最佳，其中 成形纖維由玻璃材料製造出。 5. 依據申請專職㈣卜4項任何-項之玻璃片組件，其中 玻璃片之邊緣表面當並未黏接至成形纖維時具有第一 度 IS1; 玻璃片組件具有第二衝擊邊緣強度IS2;以及 ❹ IS1最多為IS2 一半。 6. 依據申請專利範圍帛卜5 何一項之玻璃片組件，其中 邊緣表面被切割以及並未作更進一步研磨及拋光。 、 7. 依據申請專利範圍第卜6項任何一項之玻璃片組件，其中 邊緣表面假如加以卿似及研酬具有較接觸強 度； 玻璃片組件具有第二靜定接觸強度SC2;以及 SC2SSC1 〇 8. 依據申請專利範圍第1-7項任何一項之玻璃片組件，其中 25 201041815 在0-30(TC溫度範圍内成形纖維熱膨脹係數與玻璃片熱膨 脹係數間之差值為小於10% ° 9. 依據申請專利範圍第卜8項任何一項之玻璃片組件，其中 將成形纖維黏接至邊緣表面的黏接材料選自於(i)玻璃料 材料,（ii)有機黏著劑，和（iii)組合(i)和（ii)。 10. 依據申請專利範圍第1-9項任何一項之玻璃片組件其 中成形纖維實質上圍住玻璃片所有的邊緣表面。 11. 依據申請專利範圍第卜10項任何一項之玻璃片組件，其 ® 中玻璃片具有藉由成形纖維保護的圓角。 12. 依據申請專利範圍第1-11項任何一項之玻璃片組件，其 中成形纖維是玻璃纖維，以及其中玻璃纖維表面摻雜鈦。 13. 依據申請專利範圍第1-12項任何一項之玻璃片組件其 中成形纖維具有離子交換表面。 ~ 14 一種用來保護具有需要保護邊緣表面的玻璃片之方法此 方法包括： (I) k供成形纖維，其具有黏接到邊緣表面的第一表面和 凸面的第二表面； (II) 以和玻璃片邊緣表面相反的關係放置成形纖維的第 一表面，和 (III) 黏接成形纖維的第一表面到玻璃片邊緣表面。 15. 依據申請專利範圍第14項之方法，其中在在步驟（1)中 纖維的第一表面實質上是平面的。 16. 依據申請專利範圍第14或15項之方法其中： 在在步驟（I)中，成形纖維的第一表面包含保護性塗層· 26 201041815 以及 在步驟（III)之前，移除保護性塗層。 17·依據申請專利範圍第14-16項之任何一項方法其中步 驟（I)包括： ' (la) 提供具有D型斷面的預型件；以及 (Ic)抽拉D型預型件成為具有D型斷面的纖維。 18.依據申請專利範圍第17項之方法，其中在步驟（ia)中， 預型件是由無機玻璃材料製成。 〇 19.依據申請專利範圍第Π項之方法，其中在步驟（Ic)之後 ，步驟（I)更進一步包含將D型纖維作離子交換。 20.依據申請專利範圍第17項之方法，其中在步驟（la)及 (1〇)之間步驟（1)更進一步包含： (lb) 將D塑纖雉預型件作Ti掺雜。

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