CN115803300A - 具有高纵横比粘合剂珠粒的玻璃制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃制品，包括：具有框架支撑表面的框架；具有第一主表面和第二主表面的玻璃片材，在其中所述第二主表面与所述第一主表面相对；和设置在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间的粘合剂珠粒。所述粘合剂珠粒限定珠粒路径。所述粘合剂珠粒具有垂直于所述珠粒路径的横截面，并且所述横截面包括宽度和高度。所述高度是垂直于所述玻璃片材的第二主表面的最大尺寸，且所述宽度是平行于所述玻璃片材的第二主表面的最大尺寸。所述高度相对于所述宽度的纵横比为至少0.6，并且所述宽度为2mm或更小。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张于2020年6月11日提交的美国临时申请序列号63/037,864的优先权权益，依靠其内容并通过引用将其内容作为整体并入本文。
背景技术
本公开内容涉及用于车辆内饰系统的玻璃制品，特别是涉及具有至少0.6的高度相对于宽度的高纵横比的粘合剂珠粒的玻璃制品，及生产其的方法。
车辆内饰可作为车辆的美学和功能设计的一部分而并入玻璃表面。这些玻璃表面可结合至将玻璃表面附接至车辆内饰的框架系统。典型地，框架和玻璃表面由具有不同热膨胀性质的不同材料制成。因此，在极端热温度和极端冷温度之间的热循环期间可能产生热应力。这些热应力可能很大以至于导致将玻璃表面保持至框架系统的结合发生故障，尤其是在玻璃表面进行冷成型并结合至框架系统时。
发明内容
根据一个方面，本公开内容的实施方式涉及一种玻璃制品，包括：具有框架支撑表面的框架；具有第一主表面和第二主表面的玻璃片材，在其中所述第二主表面与所述第一主表面相对；和设置在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间的粘合剂珠粒。所述粘合剂珠粒限定珠粒路径。所述粘合剂珠粒具有垂直于所述珠粒路径的横截面，并且所述横截面包括宽度和高度。所述高度是垂直于所述玻璃片材的第二主表面的最大尺寸，且所述宽度是平行于所述玻璃片材的第二主表面的最大尺寸。所述高度相对于所述宽度的纵横比为至少0.6，并且所述宽度为2mm或更小。
根据另一方面，本公开内容的实施方式涉及一种使玻璃成型的方法。所述玻璃制品包括具有第一主表面和第二主表面的玻璃片材，在其中所述第二主表面与所述第一主表面相对。所述玻璃制品也包括粘附至所述玻璃片材的框架。在所述方法中，在珠粒路径中将粘合剂珠粒施加至玻璃片材的第二主表面上或至所述框架的框架支撑表面上。所述粘合剂珠粒具有第一高度和第一宽度，所述第一高度垂直于施加有所述粘合剂珠粒的所述第二主表面或所述框架支撑表面，在其中所述第一宽度和所述第一高度垂直于所述珠粒路径。所述粘合剂珠粒在所述玻璃片材的第二主表面和所述框架支撑表面之间受压缩至第二高度和第二宽度。所述粘合剂珠粒膨胀至第三高度和第三宽度。所述第三高度大于所述第二高度，并且所述第三高度相对于所述第三宽度的纵横比为至少0.6。
根据又一方面，本公开内容的实施方式涉及一种用于使玻璃制品成型的系统。所述玻璃制品包括通过粘合剂珠粒粘附至框架的玻璃片材。所述系统包括具有弯曲成型表面的卡盘，所述玻璃片材在所述弯曲成型表面上方进行弯曲。所述系统也包括被配置为将所述框架定位在所述玻璃片材上方的压力机。进一步地，所述系统包括被配置为将所述粘合剂珠粒分配在所述玻璃片材上的喷嘴。所述压力机被配置为将所述框架定位在所述玻璃片材上方的第一高度处以压缩所述粘合剂珠粒，并且所述压力机被配置为将所述框架再次定位在所述玻璃片材上方的第二高度处，所述第二高度大于所述第一高度。
另外的特征和优点将在随后的详细描述中进行阐述，其通过该描述而对本领域技术人员而言将显而易见、或者通过实践如本文所描述的包括随后的详细描述、权利要求书、以及随附的附图在内的实施方式而将认识到。
要理解的是，前述的一般描述和下述的详细描述均仅为示例性的，且意图提供概述或框架以理解权利要求书的本质和特征。包括随附的附图以提供进一步的理解，这些随附的附图被并入并构成本说明书的一部分。
附图说明
并入并构成本说明书的一部分的随附的附图图解了本实用新型的多个方面，并且与该描述一起用以解释本实用新型的原理。在附图中：
图1是根据示例性实施方式的具有弯曲玻璃表面的车辆内饰的透视图；
图2A和图2B描绘了根据示例性实施方式的可用于图1的车辆内饰中的弯曲玻璃制品的实施方式的侧视图；
图3描绘了根据示例性实施方式的用于生产玻璃制品的冷成型布置的实施方式；
图4A至图4D示意性地描绘了根据示例性实施方式的用于在冷成型期间压缩粘合剂珠粒并将框架定位在玻璃片材上方的工艺的步骤；和
图5A和图5B分别描绘了根据示例性实施方式的未压缩和受压缩的粘合剂珠粒。
具体实施方式
现在将详细参照其示例被图解在随附的附图中的各种实施方式。本文中公开了用于车辆内饰系统的玻璃制品，在其中框架利用具有高纵横比的粘合剂珠粒接合至玻璃片材。特别是，粘合剂珠粒垂直于玻璃表面的高度是粘合剂珠粒平行于玻璃表面的宽度的至少0.6倍。有利地，这种高纵横比的粘合剂珠粒能够更好地处理由热循环导致的应力，同时仍然提供将显示面积最大化的最小化占地面积。
还公开了用于制造具有高纵横比粘合剂珠粒的玻璃制品的方法的实施方式。在所述方法中，框架在期望的最终高度上压缩粘合剂珠粒，然后收回所述框架以将所述粘合剂珠粒拉回至期望的高度。以这种方式，提供了高纵横比，并且增加了粘合剂和玻璃之间以及粘合剂和框架之间的表面接触。结合以下提供且附图中描绘的示例性实施方式，公开了具有高纵横比粘合剂珠粒的玻璃制品及其制造方法的各种实施方式。通过图解的方式而非通过限制的方式来提供这些实施方式。
图1示出了包括车辆内饰系统三种不同实施方式20、30、40的车辆的示例性内饰10。车辆内饰系统20包括具有包括显示器26的弯曲表面24的基座，其被示出为中控台基座22。车辆内饰系统30包括具有包括显示器36的弯曲表面34的基座，其被示出为仪表盘基座32。仪表盘基座32典型地包括也可包括显示器的仪表面板38。车辆内饰系统40包括具有显示器46和弯曲表面40的基座，其被示出为方向盘基座42。在一个或多个实施方式中，车辆内饰系统包括基座，该基座是扶手、支柱、座椅靠背、地板、头枕、门板、或车辆内饰中包含弯曲表面的任何部分。在其他实施方式中，基座是用于独立式显示器(即，未永久性连接至车辆的一部分的显示器)的壳体的一部分。
本文中描述的弯曲玻璃制品的实施方式尤其可用于每一车辆内饰系统20、30、40中。在一些这类实施方式中，本文中讨论的玻璃制品可包括罩盖玻璃片材，该罩盖玻璃片材也覆盖仪表盘、中控台、方向盘、门板等的非显示表面。在此类实施方式中，玻璃材料可以基于其重量、美学外观等来选择，并且可以配备具有图案(例如，拉丝金属外观、木纹外观、皮革外观、彩色外观等等)的涂层(例如，油墨或颜料涂层)，以便在视觉上使玻璃部件与相邻的非玻璃部件相匹配。在具体实施方式中，此类墨水和颜料涂层可以具有在显示器26、36、38、46无活动时提供无载安全面或颜色匹配功能性的透明度等级。进一步地，尽管图1的车辆内饰描绘了汽车(例如，小汽车、货车、公交车等)形式的车辆，但本文中公开的玻璃制品也可并入诸如火车、海用船舶(小艇、轮船、潜水艇等)、和飞行器(例如，无人机、飞机、喷气式飞机、直升机等)之类的其他运载工具中。
在实施方式中，弯曲表面24、34、44可以是各种弯曲形状中的任一者，诸如图2A和图2B中分别示出的V形或C形。首先参照图2A，示出了V形玻璃制品50的实施方式的侧视图。玻璃制品50包括玻璃片材52，该玻璃片材具有第一主表面54、与第一主表面54相对的第二主表面56、和将第一主表面54接合至第二主表面56的次表面58。第一主表面54和第二主表面56限定玻璃片材52的厚度T。在实施方式中，玻璃片材52的厚度T为0.3mm至2mm、特别是0.5mm至1.1mm。在车辆中，第一主表面54面向车辆的占用者。
在实施方式中，第一主表面54和/或第二主表面56包括一个或多个表面处理。可施加于第一主表面54和第二主表面56中的一者或两者的表面处理的示例包括防眩光涂层、抗反射涂层、提供触摸功能性的涂层、装饰性(例如，油墨或颜料)涂层、以及易清洁涂层。
在图2A中可以看出，玻璃片材52具有设置在第一平坦区段62a与第二平坦区段62b之间的弯曲区域60。在实施方式中，弯曲区域60的曲率半径R是从75mm至小于实质上平坦或平面的曲率半径(例如，R＝10m)。特别是，弯曲区域60具有150mm至3000mm的曲率半径R。进一步地，如图2A中所示，弯曲区域60相对于第一主表面54限定凹曲面，但在其他实施方式中，弯曲区域60反而相对于第一主表面54限定凸曲面。
在图2A的玻璃制品50中，框架64利用粘合剂珠粒66粘附至玻璃片材52的第二主表面56。在实施方式中，粘合剂珠粒66是结构粘合剂，诸如聚氨酯粘合剂。其他材料也是可行的。在实施方式中，粘合剂珠粒66的材料包括0.1MPa至300MPa的弹性模量。进一步地，在实施方式中，粘合剂珠粒66的材料包括1kcps至500kcps的粘度。
部分地，框架64便于将玻璃制品50安装至车辆内饰基座(诸如图1中示出的中控台基座22、仪表盘基座32、和/或方向盘基座42)。此外，框架64具有将玻璃片材52保持其弯曲形状(至少在弯曲区域60中)的弯曲框架支撑表面65。在实施方式中，玻璃片材52以弯曲区域60并非永久性的方式进行成型。即，如果玻璃片材52未利用粘合剂珠粒66粘附至框架64，则玻璃片材52会弹回至平面、非弯曲的配置。因此，玻璃片材52受力以产生曲面，并在玻璃制品50的寿命期间仍然受力。
玻璃片材52中的应力倾向于导致玻璃片材52从框架64拉离，这意味着粘合剂珠粒66也是受力的。这种应力可被由热循环导致的应力进一步加剧。特别是，玻璃片材52具有与典型地是金属、复合材料、或塑料部件的框架64不同的热膨胀系数。热膨胀系数的差异意味着玻璃片材52和框架在温度极端(例如，低至-40℃和高至80℃)之间的热循环期间膨胀或收缩不同量，在粘合剂珠粒66中导致额外的应力。为了避免由增加至与弯曲相关的正常机械应力的热应力导致的故障，粘合剂珠粒66设有至少0.6的高度相对于宽度的高纵横比。在常规玻璃制品中，粘合剂珠粒的纵横比为0.5或更小。提供更厚的粘合剂珠粒66(即，具有相对高纵横比的粘合剂珠粒)减少了热循环期间在粘合剂珠粒66中产生的应力，因为与不均匀热膨胀相关的剪切应力分散在更厚的粘合剂珠粒66上方。有利地，粘合剂珠粒66所经历的应力减少允许更宽范围的材料被用于制造和更大的零件设计。
尽管机械应力和热应力可由提供的更大的粘合剂珠粒来解决，但美学考虑限制了粘合剂珠粒可以多宽。特别是，将粘合剂珠粒66与玻璃片材52接触的面积最小化以便将玻璃制品50的显示面积最大化是期望的。
图2B描绘了玻璃制品50、特别是C形玻璃制品50的另一实施方式。与图2A的V形玻璃制品50相比，图2B的C形玻璃制品50具有更大的弯曲区域60和更短的平坦区段62a、62b。但V形和C形是可根据本公开内容建立的弯曲玻璃制品50的两个示例。在其他实施方式中，玻璃制品50尤其可包括具有相对的曲率以建立S形的弯曲区域60、与平坦区段62a相随以建立J形的弯曲区域60、和由平坦区段62a分离以建立U形的弯曲区域60。
根据本公开内容的玻璃制品50通过冷成型技术来成型。一般而言，冷成型的工艺涉及如图3中所示的在玻璃片材52位于卡盘68上的同时向玻璃片材52施加弯曲力。由此可见，卡盘68具有弯曲成型表面70，并且玻璃片材52弯曲成与弯曲成型表面70一致。有利地，在于玻璃片材52中建立曲面之前更加容易地将表面处理施加至平坦玻璃片材52，并且冷成型允许处理的玻璃片材52在没有破坏表面处理(与和热成型技术相关的高温破坏表面处理的趋势相比，这需要将表面处理在更加复杂的工艺中施加至弯曲制品)的情况下进行弯曲。在实施方式中，冷成型工艺在低于玻璃片材52的玻璃化转变温度的温度下来执行。特别是，冷成型工艺可在室温(例如，约20℃)或稍微升高的温度下、例如在200℃或更低、150℃或更低、100℃或更低下、或在50℃下来执行。
在实施方式中，施加至玻璃片材52的弯曲力可以是通过卡盘68抽取的真空压力的形式。在实施方式中，卡盘68包括在卡盘68的成型表面70上具有端口的内部通道。当玻璃片材52位于成型表面70上时，通过该通道来抽取真空以保持玻璃产品52抵靠该卡盘并与成型表面70的曲面一致。在其他实施方式中，成型表面70可利用其它技术将玻璃片材52保持成符合该曲面。例如，成型表面70可以是自粘材料，该自粘材料被配置成提供足够的粘附性以在冷成型期间将玻璃片材52保持成弯曲配置，或者卡盘68可与在冷成型期间将玻璃片材52保持成与成型表面70一致的压力机或夹具共同操作。
在图3中示出的实施方式中，粘合剂珠粒66被施加至玻璃片材52的第二主表面56，并且框架64被降低至玻璃片材52上。然而，在其他实施方式中，粘合剂珠粒66反而可被施加至框架64的框架支撑表面65。在任一种情况下，框架64将在框架支撑表面65和玻璃片材52的第二主表面56之间将粘合剂珠粒66压缩至期望的纵横比。在图3中可以看出，粘合剂珠粒66正在以如下方式被施加至玻璃片材52：由粘合剂珠粒66所勾勒的形状，即“珠粒路径”，实质上与框架64的形状匹配。在实施方式中，粘合剂珠粒66限定封闭珠粒路径，使得粘合剂珠粒66在玻璃片材52上是连续的。在其他实施方式中，粘合剂珠粒66可具有断续的珠粒路径，例如在粘合剂珠粒66的截面之间具有断裂。
在实施方式中，经由如图3中所示的具有圆形端口73的喷嘴71施加粘合剂珠粒66。有利地，这类喷嘴可容易地制造，因为与例如具有三角形端口的特定喷嘴相比，喷嘴相对于玻璃片材52的取向并未受限，这很大程度上与相对于玻璃片材的具体取向对齐，以便将塑形的粘合剂珠粒施加在合适的位置中。
进一步地，尽管图3描绘了当玻璃片材52处于卡盘68上方的弯曲配置中时粘合剂珠粒66正在被施加至玻璃片材52，但粘合剂珠粒66反而可在玻璃片材52处于平坦配置中时被施加至玻璃片材52，使得施加有粘合剂珠粒66的玻璃片材52随后在卡盘68的成型表面70上方弯曲。
图4A至图4D描绘了在将框架64结合至玻璃片材52时实现粘合剂珠粒66的期望纵横比的工艺中的步骤。在图4A至图4D中，示出了仅有玻璃片材52和框架64的一部分，特别是仅有玻璃片材52和框架64的粘合剂珠粒66沿着珠粒路径的一个具体横截面粘附至玻璃片材52和框架64的那一部分。参照图4A，粘合剂珠粒66具有垂直于珠粒路径的横截面。在实施方式中，粘合剂珠粒66的横截面是实质上圆形的。在实践中，粘合剂珠粒66与玻璃片材52接触的部分将有可能被平坦化，但粘合剂珠粒66的整体横截面形状另外是实质上圆形的。
如图4A中所示，粘合剂珠粒66具有作为粘合剂珠粒66垂直于玻璃片材52的横截面的尺寸的第一高度H1。进一步地，粘合剂珠粒66具有作为粘合剂珠粒平行于玻璃片材52的横截面的尺寸的第一宽度W1。
如图4B中所示，框架64被压力机72朝向玻璃片材52降低，由此压缩粘合剂珠粒66。在如此做的过程中，粘合剂珠粒66的横截面开始从圆形变成圆角矩形或胀形矩形。根据本公开内容，粘合剂珠粒66受压缩超过期望高度10％至50％，然后收回框架64以将粘合剂珠粒66拉回直至期望的高度。因此，如图4C中所示，框架64朝向玻璃片材52移动，直至粘合剂珠粒达到第二高度H2和第二宽度W2。在实施方式中，第二高度H2为第一高度H1的一半或更小(即，H2≤0.5×H1)。在实施方式中，允许粘合剂珠粒66在第二高度H2处时部分地固化。
如图4D中所示，然后压力机72收回框架64，直至粘合剂珠粒66达到第三高度H3和第三宽度W3。在实施方式中，第三高度H3大于第二高度H2(即，H3＞H2)。在具体的实施方式中，第二高度H2为第三高度H3的50％至90％(即，0.5×H3≤H2≤0.9×H3)。进一步地，第三高度H3和第三宽度W3旨在是粘合剂珠粒66的最终固化尺寸。第三高度H3相对于第三宽度W3的纵横比为至少0.6(即，H3/W3≥0.6)。在实施方式中，第三高度H3相对于第三宽度W3的纵横比可以是1.0或更大、特别是直至1.2。因此，在实施方式中，高度H3相对于宽度W3的纵横比在0.6至1.2的范围内(即，0.6≤H3/W3≤1.2)。
框架64以各种适当的方式精确地压缩和收回粘合剂珠粒66。根据第一实施方式，框架64利用压力机72被定位在第二高度H2和第三高度H3处。即，压力机72具有足够的精确度来定位框架64以便将粘合剂珠粒66压缩至期望的第二高度H2并将框架64收回以将粘合剂珠粒66拉伸至期望的第三高度H3。在另一实施方式中，压力机72接触柔顺止动件74。施加至压力机72的压力将柔顺止动件74压缩至对应于粘合剂珠粒66的第二高度H2的最大压缩度。在此之后，从压力机72释放压力，并且柔顺止动件74恢复至对应粘合剂珠粒66的第三高度H3的水平。这后一种实施方式具有压力机72在定位框架64时无需那么精确的优点。在这些或其他可行的实施方式中，框架64优选能够相对于玻璃片材52进行定位以便以100μm的精确度生产粘合剂珠粒66的期望高度H2、H3。
在实施方式中，第三高度H3在0.5mm至2.0mm的范围内，并且第三宽度W3为2.0mm或更小。如上所述，粘合剂珠粒66的第三高度H3涉及在热循环期间由框架64和玻璃片材52之间的不均匀热膨胀产生的剪切应力的分布。进一步地，珠粒的整体尺寸确保了与框架和玻璃片材52的充足接触，以便在没有污染相邻部件或挤占玻璃制品50侧面的情况下提供可靠的粘附性。
在图4D中可以看出，粘合剂珠粒66的最终横截面形状可呈现粘合剂珠粒66的中心处或附近的宽度小于粘合剂珠粒66与玻璃片材52和框架64接触的宽度的沙漏形。根据本公开内容，相对于粘合剂珠粒66的横截面的最宽的宽度来测定粘合剂珠粒66的纵横比。在其他实施方式中，粘合剂珠粒66的最终横截面形状是矩形或胀形矩形。
图5A至图5B描绘了处于未压缩状态中和处于最终形状中的粘合剂珠粒66的截面图。在图5A中，示出了通过圆形喷嘴沉积的未压缩的粘合剂珠粒66。粘合剂珠粒66具有1.18mm的第一高度H1和1.36mm的第一宽度W1。如上所述，粘合剂珠粒66和玻璃片材52之间的接触区域产生了平坦区段，这解决了第一高度H1和第一宽度W1之间的差异，但粘合剂珠粒66另外是实质上圆形的。图5B描绘了从如图5A中所示约1.18mm的第一高度H1受压缩至约0.8mm的第二高度H2、然后收回框架64以提供约0.93mm的第三高度H3的粘合剂珠粒66。第三宽度W3为约1.2mm，其提供了约0.78的纵横比。
有利地，根据本公开内容的更高纵横比的粘合剂珠粒66将玻璃上粘合剂所需的面积最小化(由此将显示尺寸最大化)，同时维持可接受的珠粒厚度以分散由热循环造成的剪切应力。所公开的方法也确保了玻璃片材52和框架64之间可靠的粘附性接触。
已描述了具有高纵横比的粘合剂珠粒66的玻璃制品50，以下提供玻璃片材52的实施方式的性质的讨论。因此，在下述段落中，提供了玻璃片材52的各种几何性质、机械性质、和强化性质以及玻璃片材52的组成。
在各种实施方式中，第一主表面54和第二主表面56之间的玻璃片材52的平均厚度T在0.3mm至2mm的范围内。在各种实施方式中，玻璃片材52的宽度在5cm至250cm的范围内。进一步地，在各种实施方式中，玻璃片材52的长度在5cm至1500cm的范围内。该长度是玻璃片材52垂直于厚度T的最大尺寸。该宽度是玻璃片材52垂直于厚度T和该长度的最大尺寸。在各种实施方式中，玻璃片材52的一个或多个曲率半径(例如，图2A至图2B中示出的R)为75mm至10,000mm。
在一个或多个实施方式中，玻璃片材52可进行强化以包括从表面延伸到压缩深度(DOC)的压缩应力。压缩应力区域由表现出拉伸应力的中心部分来平衡。在DOC处，应力从正(压缩)应力跨越到负(拉伸)应力。在各种实施方式中，玻璃片材52可通过利用制品的各部分之间的热膨胀系数的失配来进行机械强化，以建立压缩应力区域和表现出拉伸应力的中心区域。在一些实施方式中，玻璃片材可通过将玻璃加热至高于玻璃化转变点的温度、然后快速淬火来进行热强化。
在其他实施方式中，玻璃片材52可通过离子交换工艺来进行化学强化。在离子交换工艺中，在玻璃片材表面处或附近的离子被具有相同价态或氧化态的更大离子替换、或与其交换。在其中玻璃片材包括碱硅铝酸盐玻璃的那些实施方式中，制品的表面层中的离子和更大离子是一价碱金属阳离子，诸如Li+、Na+、K+、Rb+、和Cs+。或者，表面层中的一价阳离子可被诸如Ag+等之类的碱金属阳离子之外的一价阳离子替换。在这些实施方式中，交换到玻璃片材中的一价离子(或阳离子)产生应力。
离子交换工艺通常通过将玻璃片材浸入含有待与玻璃片材中的更小离子交换的更大离子的熔融盐浴(或者两个或更多个熔融盐浴)中来实施。应当注意的是，也可以使用盐水浴。除此之外，浴的组成可包括多于一种类型的更大离子(例如，Na+和K+)或单种更大离子。本领域技术人员将理解，离子交换工艺的参数(包括但不限于浴的组成和温度、浸入时间、玻璃片材在一个或多个盐浴中的浸入次数、多个盐浴的使用、诸如退火、洗涤等之类的另外步骤)通常由玻璃片材的组成(包括制品的结构和存在的任何结晶相)以及由强化产生的玻璃片材的期望DOC和压缩应力(CS)来确定。示例性熔浴组成可包括更大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐、和氯化物。典型的硝酸盐包括KNO3、NaNO3、LiNO3、NaSO4及其组合。熔融盐浴的温度通常在从约380℃直至约450℃的范围内，而浸入时间在从约15分钟直至约100小时的范围内，这取决于玻璃片材厚度、浴温和玻璃(或单价离子)扩散率。然而，也可以使用与上述的那些不同的温度和浸入时间。
在一个或多个实施方式中，玻璃片材可浸入温度为从约370℃至约480℃的100％NaNO3、100％ KNO3、或NaNO3和KNO3的组合的熔融盐浴中。在一些实施方式中，玻璃片材可浸入包括从约5％至约90％ KNO3和从约10％至约95％ NaNO3的熔融混合盐浴中。在一个或多个实施方式中，玻璃片材可在浸入第一浴中之后浸入第二浴中。第一浴和第二浴可具有彼此不同的组成和/或温度。在第一浴和第二浴中的浸入时间可变化。例如，在第一浴中的浸入可长于在第二浴中的浸入。
在一个或多个实施方式中，玻璃片材可浸入温度低于约420℃(例如，约400℃或约380℃)的包括NaNO3和KNO3(例如，49％/51％、50％/50％、51％/49％)的熔融混合盐浴中达少于约5小时、或甚至约4小时或更少。
离子交换条件可进行定制以提供“尖峰(spike)”或增加所得玻璃片材的表面处或附近的应力分布(stress profile)的斜率。该尖峰可产生更大的表面CS值。由于本文中描述的玻璃片材中使用的玻璃组成的独特性质，因此该尖峰可通过单个浴或多个浴来实现，其中该单个浴或多个浴具有单一组成或混合组成。
在一个或多个实施方式中，在多于一种单价离子被交换至玻璃片材中的情况下，不同的单价离子可被交换至玻璃片材内的不同深度(并在玻璃片材内、不同深度处产生不同量级的应力)。所得的应力产生离子的相对深度可进行测定，并导致应力分布的不同特性。
CS可利用诸如通过使用商品可得的仪器(诸如由日本Orihara Industrial Co.,Ltd.制造的FSM-6000)的表面应力计(FSM)之类的本领域中已知的那些手段来测量。表面应力测量依赖于与玻璃的双折射相关的应力光学系数(SOC)的精确测量。SOC继而通过诸如纤维弯曲和四点弯曲方法(这两者在名称为“Standard Test Method for Measurement ofGlass Stress-Optical Coefficient”的ASTM标准C770-98(2013)中有所描述，通过引用将其内容作为整体并入本文)、以及集装罐方法(bulk cylinder method)之类的本领域已知的那些方法来测量。
DOC可通过FSM或通过散射光偏光镜(SCALP)(诸如可从位于爱沙尼亚塔林的Glasstress Ltd.购入的SCALP-04散射光偏光镜)来测量，这取决于强化方法和条件。当玻璃片材通过离子交换处理进行化学强化时，取决于何种离子被交换至玻璃片材中而可使用FSM或SCALP。在通过将钾离子交换至玻璃片材中来产生玻璃片材中的应力的情况下，使用FSM来测量DOC。在通过将钠离子交换至玻璃片材中来产生应力的情况下，使用SCALP来测量DOC。在通过将钾离子和钠离子两者交换至玻璃中来产生玻璃片材中的应力的情况下，通过SCALP来测量DOC，因为据信钠的交换深度指示DOC，并且钾离子的交换深度指示压缩应力的量级变化(但不是从压缩应力到拉伸应力的变化)；这些玻璃片材中钾离子的交换深度通过FSM来测量。CT是最大拉伸应力，并且通过SCALP来测量。
用于玻璃片材52的合适的玻璃组合物包括钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼铝硅酸盐玻璃、含碱铝硅酸盐玻璃、含碱硼硅酸盐玻璃、以及含碱硼铝硅酸盐玻璃。
在一个或多个实施方式中，所述玻璃组合物可包括在从约66mol％至约80mol％的范围内的量的SiO2、在从约4mol％至约15mol％的范围内的量的Al2O3、在从约0mol％至约5mol％的范围内的量的B2O3、在从约0mol％至约2mol％的范围内的量的P2O5、在从约8mol％至约20mol％的范围内的量的R2O、在从约0mol％至约2mol％范围内的量的RO、在从约0mol％至约0.2mol％的范围内的量的ZrO2、和在从约0mol％至约0.2mol％的范围内的量的SnO2。在前述的组合物中，R2O指诸如Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O之类的碱金属氧化物的总量。特别是，Na2O可以以在从约8mol％至约20mol％的范围内的量存在，而K2O可以以在从约0mol％至约4mol％的范围内的量存在。进一步地，在前述的组合物中，RO指诸如CaO、MgO、BaO、ZnO和SrO之类的碱土金属氧化物的总量。特别是，CaO可以以在从约0mol％至约1mol％的范围内的量存在，而MgO可以以在从约0mol％至约7mol％的范围内的量存在。
在实施方式中，所述玻璃组合物可包括其他诸如Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、W、和Mo之类的金属的氧化物。特别是，以Fe2O3的形式的Fe可以以在从约0mol％至约1mol％的范围内的量存在，而TiO2可以以在约0mol％至约5mol％的范围内的量存在。
示例性玻璃组合物包括在从约65mol％至约75mol％的范围内的量的SiO2、在从约8mol％至约14mol％的范围内的量的Al2O3、在从约12mol％至约17mol％的范围内的量的Na2O、在从约0mol％至约0.2mol％的范围内的量的K2O、和在从约1.5mol％至约6mol％的范围内的量的MgO。任选地，可以以本文中另外公开的量包括SnO2。
本公开内容的方面(1)关于一种玻璃制品，包括：包括框架支撑表面的框架；包括第一主表面和第二主表面的玻璃片材，所述第二主表面与所述第一主表面相对；设置在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间的粘合剂珠粒，所述粘合剂珠粒限定珠粒路径；其中所述粘合剂珠粒具有垂直于所述珠粒路径的横截面，所述横截面包括宽度和高度；其中所述高度是垂直于所述玻璃片材的第二主表面的最大尺寸，且所述宽度是平行于所述玻璃片材的第二主表面的最大尺寸；其中所述高度相对于所述宽度的纵横比为至少0.6；并且其中所述宽度为2mm或更小。
本公开内容的方面(2)关于根据方面(1)所述的玻璃制品，其中所述宽度为至少0.5mm。
本公开内容的方面(3)关于根据方面(1)或方面(2)所述的玻璃制品，其中所述高度为0.5mm至2mm。
本公开内容的方面(4)关于根据方面(1)至(3)中任一项所述的玻璃制品，其中所述纵横比为至多1.2。
本公开内容的方面(5)关于根据方面(1)至(4)中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定胀形矩形。
本公开内容的方面(6)关于根据方面(1)至(4)中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定矩形。
本公开内容的方面(7)关于根据方面(1)至(4)中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定沙漏形。
本公开内容的方面(8)关于根据方面(1)至(7)中任一项所述的玻璃制品，其中所述珠粒路径在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间是连续的。
本公开内容的方面(9)关于根据方面(1)至(7)中任一项所述的玻璃制品，其中所述珠粒路径在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间是断续的。
本公开内容的方面(10)关于根据方面(1)至(9)中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒包括聚氨酯。
本公开内容的方面(11)关于根据方面(1)至(10)中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒包括0.1MPa至300MPa的固化状态下的弹性模量。
本公开内容的方面(12)关于根据方面(1)至(11)中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃片材的第一主表面包括曲率半径为75mm至10m的曲面。
本公开内容的方面(13)关于根据方面(1)至(12)中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃片材的第一主表面和第二主表面限定0.3mm至2.0mm的厚度。
本公开内容的方面(14)关于一种使玻璃制品成型的方法，所述玻璃制品包括含第一主表面和第二主表面的玻璃片材，所述第二主表面与所述第一主表面相对；和粘附至所述玻璃片材的框架，所述方法包括下述步骤：
在珠粒路径中将粘合剂珠粒施加至玻璃片材的第二主表面上或至所述框架的框架支撑表面上，所述粘合剂珠粒具有第一高度和第一宽度，所述第一高度垂直于施加有所述粘合剂珠粒的所述第二主表面或所述框架支撑表面，在其中所述第一宽度和所述第一高度垂直于所述珠粒路径；在所述玻璃片材的第二主表面和所述框架支撑表面之间将所述粘合剂珠粒压缩至第二高度和第二宽度；和使所述粘合剂珠粒膨胀至第三高度和第三宽度，其中所述第三高度大于所述第二高度，并且其中所述第三高度相对于所述第三宽度的纵横比为至少0.6。
本公开内容的方面(15)关于根据方面(14)所述的方法，其中施加所述粘合剂珠粒的步骤包括施加具有实质上圆形的横截面的粘合剂珠粒。
本公开内容的方面(16)关于根据方面(14)或方面(15)所述的方法，其中所述第二高度为所述第三高度的50％至90％。
本公开内容的方面(17)关于根据方面(14)至(16)中任一项所述的方法，其中所述第三宽度为0.5mm至2.0mm。
本公开内容的方面(18)关于根据方面(14)至(17)中任一项所述的方法，其中所述第三高度为0.5mm至2.0mm。
本公开内容的方面(19)关于根据方面(14)至(18)中任一项所述的方法，其中所述纵横比为至多1.2。
本公开内容的方面(20)关于根据方面(14)至(19)中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定圆角矩形。
本公开内容的方面(21)关于根据方面(14)至(20)中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定矩形。
本公开内容的方面(22)关于根据方面(14)至(21)中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定沙漏形。
本公开内容的方面(23)关于根据方面(14)至(22)中任一项所述的方法，其中施加所述粘合剂珠粒的步骤进一步包括在所述玻璃片材处于平坦配置中时将所述粘合剂珠粒施加至所述玻璃片材的第二主表面。
本公开内容的方面(24)关于根据方面(14)至(23)中任一项所述的方法，进一步包括在卡盘上方冷弯曲所述玻璃片材的第一主表面的步骤。
本公开内容的方面(25)关于根据方面(14)至(24)中任一项所述的方法，其中所述框架被压力机保持，并且其中压缩所述粘合剂珠粒的步骤进一步包括在所述粘合剂珠粒上方压制所述框架直至达到所述第二高度为止的步骤。
本公开内容的方面(26)关于根据方面(25)所述的方法，其中使所述粘合剂珠粒膨胀的步骤进一步包括收回所述压力机直至达到所述第三高度为止。
本公开内容的方面(27)关于根据方面(26)所述的方法，其中在达到所述第二高度时所述压力机施加第一压力以压缩柔顺止动件。
本公开内容的方面(28)关于根据方面(27)所述的方法，其中所述压力机从所述第一压力降低至第二压力以达到所述第三高度，使得所述柔顺止动件不再受压缩。
本公开内容的方面(29)关于根据方面(26)所述的方法，其中所述压力机在达到所述第二高度时自动停止，并且其中，在收回之后，所述压力机将所述框架保持在所述第三高度处。
本公开内容的方面(30)关于根据方面(14)至(29)中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒包括在未固化状态下粘度为1kcps至500kcps的粘合剂。
本公开内容的方面(31)关于一种用于使玻璃制品成型的系统，所述玻璃制品包括通过粘合剂珠粒粘附至框架的玻璃片材，所述系统包括：包括弯曲成型表面的卡盘，所述玻璃片材在所述弯曲成型表面上方进行弯曲；被配置为将所述框架定位在所述玻璃片材上方的压力机；被配置为将所述粘合剂珠粒分配在所述玻璃片材上的喷嘴；其中所述压力机被配置为将所述框架定位在所述玻璃片材上方的第一高度处以压缩所述粘合剂珠粒；其中所述压力机被配置为将所述框架再次定位在所述玻璃片材上方的第二高度处，所述第二高度大于所述第一高度。
本公开内容的方面(32)关于根据方面(31)所述的系统，其中所述喷嘴具有圆形端口。
本公开内容的方面(33)关于根据方面(31)或方面(32)所述的系统，其中所述压力机被配置为在100μm的精确度内将所述框架定位在所述第一高度处和在所述第二高度处。
本公开内容的方面(34)关于根据方面(31)至(33)中任一项所述的系统，其中所述第二高度为0.5mm至2.0mm。
本公开内容的方面(35)关于根据方面(31)至(34)中任一项所述的系统，其中所述第一高度为所述第二高度的50％至90％。
本公开内容的方面(36)关于根据方面(31)至(35)中任一项所述的系统，进一步包括柔顺止动件，其中所述压力机压缩所述柔顺止动件，直至所述框架达到所述第一高度为止，并且其中，在所述框架达到所述第一高度之后，释放所述压力机并恢复所述柔顺止动件，直至所述框架达到所述第二高度为止。
本公开内容的方面(37)关于根据方面(31)至(36)中任一项所述的系统，其中所述卡盘包括终止于所述成型表面上的多个端口中的多个真空通道，并且其中可通过所述真空通道来抽吸真空压力以保持所述玻璃片材抵靠所述成型表面。
本公开内容的方面(38)关于根据方面(31)至(37)中任一项所述的系统，其中所述成型表面包括75mm或更大的曲率半径。
除非另外明确陈述，否则绝不意图将本文中阐述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此，在方法权利要求未实际记载其步骤所遵循的顺序或在权利要求书或说明书中未另外具体陈述各步骤将限于特定顺序的情况下，绝不意图推断任何特定的顺序。另外，如本文所用，冠词“一个(a)”意图包括一个或多于一个部件或元件，且并非意图被解释为仅意味着一个。
对本领域技术人员将显而易见的是，可在不背离所公开的实施方式的精神或范围的情况下做出各种修改和变型。由于本领域技术人员可以想到所公开的实施方式并入这些实施方式的精神和实质的修改、组合、子组合、以及变型，因此所公开的实施方式应被解释为包括所附权利要求及其等同物的范围内的所有事项。
Claims (38)
1.一种玻璃制品，包括：
框架，所述框架包括框架支撑表面；
玻璃片材，所述玻璃片材包括第一主表面和第二主表面，所述第二主表面与所述第一主表面相对；
粘合剂珠粒，所述粘合剂珠粒设置在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间，所述粘合剂珠粒限定珠粒路径；
其中所述粘合剂珠粒具有垂直于所述珠粒路径的横截面，所述横截面包括宽度和高度；
其中所述高度是垂直于所述玻璃片材的所述第二主表面的最大尺寸，且所述宽度是平行于所述玻璃片材的所述第二主表面的最大尺寸；其中所述高度相对于所述宽度的纵横比为至少0.6；并且
其中所述宽度为2mm或更小。
2.如权利要求1所述的玻璃制品，其中所述宽度为至少0.5mm。
3.如权利要求1或权利要求2所述的玻璃制品，其中所述高度为0.5mm至2mm。
4.如权利要求1至3中任一项所述的玻璃制品，其中所述纵横比为至多1.2。
5.如权利要求1至4中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定胀形矩形。
6.如权利要求1至4中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定矩形。
7.如权利要求1至4中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定沙漏形。
8.如权利要求1至7中任一项所述的玻璃制品，其中所述珠粒路径在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间是连续的。
9.如权利要求1至7中任一项所述的玻璃制品，其中所述珠粒路径在所述框架支撑表面和所述第二主表面之间是断续的。
10.如权利要求1至9中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒包括聚氨酯。
11.如权利要求1至10中任一项所述的玻璃制品，其中所述粘合剂珠粒包括0.1MPa至300MPa的固化状态下的弹性模量。
12.如权利要求1至11中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃片材的所述第一主表面包括曲率半径为75mm至10m的曲面。
13.如权利要求1至12中任一项所述的玻璃制品，其中所述玻璃片材的所述第一主表面和所述第二主表面限定0.3mm至2.0mm的厚度。
14.一种使玻璃制品成型的方法，所述玻璃制品包括：玻璃片材，所述玻璃片材包括第一主表面和第二主表面，所述第二主表面与所述第一主表面相对；和框架，所述框架粘附至所述玻璃片材，所述方法包括下述步骤：
在珠粒路径中将粘合剂珠粒施加至玻璃片材的所述第二主表面上或至所述框架的框架支撑表面上，所述粘合剂珠粒具有第一高度和第一宽度，所述第一高度垂直于施加有所述粘合剂珠粒的所述第二主表面或所述框架支撑表面，在其中所述第一宽度和所述第一高度垂直于所述珠粒路径；
在所述玻璃片材的所述第二主表面和所述框架支撑表面之间将所述粘合剂珠粒压缩至第二高度和第二宽度；和
使所述粘合剂珠粒膨胀至第三高度和第三宽度，其中所述第三高度大于所述第二高度，并且其中所述第三高度相对于所述第三宽度的纵横比为至少0.6。
15.如权利要求14所述的方法，其中施加所述粘合剂珠粒的步骤包括施加具有实质上圆形的横截面的粘合剂珠粒。
16.如权利要求14或权利要求15所述的方法，其中所述第二高度为所述第三高度的50％至90％。
17.如权利要求14至16中任一项所述的方法，其中所述第三宽度为0.5mm至2.0mm。
18.如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述第三高度为0.5mm至2.0mm。
19.如权利要求14至18中任一项所述的方法，其中所述纵横比为至多1.2。
20.如权利要求14至19中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定圆角矩形。
21.如权利要求14至20中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定矩形。
22.如权利要求14至21中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒垂直于所述珠粒路径的横截面面积限定沙漏形。
23.如权利要求14至22中任一项所述的方法，其中施加所述粘合剂珠粒的步骤进一步包括在所述玻璃片材处于平坦配置中时将所述粘合剂珠粒施加至所述玻璃片材的所述第二主表面。
24.如权利要求14至23中任一项所述的方法，进一步包括在卡盘上方冷弯曲所述玻璃片材的所述第一主表面的步骤。
25.如权利要求14至24中任一项所述的方法，其中所述框架被压力机保持，并且其中压缩所述粘合剂珠粒的步骤进一步包括在所述粘合剂珠粒上方压制所述框架直至达到所述第二高度为止的步骤。
26.如权利要求25所述的方法，其中使所述粘合剂珠粒膨胀的步骤进一步包括收回所述压力机直至达到所述第三高度为止。
27.如权利要求26所述的方法，其中在达到所述第二高度时所述压力机施加第一压力以压缩柔顺止动件。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述压力机从所述第一压力降低至第二压力以达到所述第三高度，使得所述柔顺止动件不再受压缩。
29.如权利要求26所述的方法，其中所述压力机在达到所述第二高度时自动停止，并且其中，在收回之后，所述压力机将所述框架保持在所述第三高度处。
30.如权利要求14至29中任一项所述的方法，其中所述粘合剂珠粒包括在未固化状态下粘度为1kcps至500kcps的粘合剂。
31.一种用于使玻璃制品成型的系统，所述玻璃制品包括通过粘合剂珠粒粘附至框架的玻璃片材，所述系统包括：
卡盘，所述卡盘包括弯曲成型表面，所述玻璃片材在所述弯曲成型表面上方进行弯曲；
压力机，所述压力机被配置为将所述框架定位在所述玻璃片材上方；
喷嘴，所述喷嘴被配置为将所述粘合剂珠粒分配在所述玻璃片材上；
其中所述压力机被配置为将所述框架定位在所述玻璃片材上方的第一高度处以压缩所述粘合剂珠粒；
其中所述压力机被配置为将所述框架再次定位在所述玻璃片材上方的第二高度处，所述第二高度大于所述第一高度。
32.如权利要求31所述的系统，其中所述喷嘴具有圆形端口。
33.如权利要求31或权利要求32所述的系统，其中所述压力机被配置为在100μm的精确度内将所述框架定位在所述第一高度处和在所述第二高度处。
34.如权利要求31至33中任一项所述的系统，其中所述第二高度为0.5mm至2.0mm。
35.如权利要求31至34中任一项所述的系统，其中所述第一高度为所述第二高度的50％至90％。
36.如权利要求31至35中任一项所述的系统，进一步包括柔顺止动件，其中所述压力机压缩所述柔顺止动件，直至所述框架达到所述第一高度为止，并且其中，在所述框架达到所述第一高度之后，释放所述压力机并恢复所述柔顺止动件，直至所述框架达到所述第二高度为止。
37.如权利要求31至36中任一项所述的系统，其中所述卡盘包括终止于所述成型表面上的多个端口中的多个真空通道，并且其中可通过所述真空通道来抽吸真空压力以保持所述玻璃片材抵靠所述成型表面。
38.如权利要求31至37中任一项所述的系统，其中所述成型表面包括75mm或更大的曲率半径。
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