用來在玻璃上制出某些結構的具有特定表面構造的成型工具及其在通道板構形方面的應用的制作方法

專利名稱：用來在玻璃上制出某些結構的具有特定表面構造的成型工具及其在通道板構形方面的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有特定表面構造的成型工具，用來在熱成型方法范圍內在玻璃上制出某些結構，這種工具特別用于在平面顯示屏的通道板上形成精密結構。
在精密性用途上特別在具有光學功能的玻璃范圍內，需要具有精密結構的平板玻璃。這類玻璃例如是新一代平面顯示屏的顯示板(等離子顯示板=PDP；等離子編址液晶=PALC)。在上述平面顯示屏玻璃的所謂通道板中制出微細通道結構，以用于觸發分立的行或位，這些行或位延伸在整個有效的顯示屏寬度或高度上，而且在這些行或位中經過放電來點燃等離子。每個分立的通道的兩側限界是經過矩形凸助來實現的，隔片的寬度應盡可能小。為了獲得夠量的放電容積，隔片的高度應顯大于其寬度。隔片間的間距應盡可能的小。
因此，通道板就表現為一個PALC-顯示屏或PDP-顯示屏的微結構的玻璃后面板。在圖7中以大大放大了的比例繪出它的局部基本形狀。該圖中所示的通道形微結構必須在成本上合算而且大量地制備出來，以滿足不同規格顯示屏的要求(顯示屏對角線最高達55”)。為一個42”高視頻PDP-顯示屏，例如必須做出大約5760條通道，其間距“X”約為161μm，隔片高度Y為150μm，隔片寬度“Z”為30-50μm，在大約520mm長度上的公差僅為幾個μm。這些非常嚴格的技術要求必須有高精密的工藝方法和相應的裝置才能加以實現。
已知，采用具有特定結構表面的成型工具的基礎上的熱成型工藝在玻璃上成形出某些結構。
常規的熱成型方法，即所謂的原始成形方法，是這樣構想的從熔融的玻璃液中出來的熱態(液態)玻璃借助一個壓入液態玻璃中的經過冷卻的成型工具而獲得所要求的形狀。在此情況下，成型工具承擔著“凝固成型”的功能，也就是說，玻璃在接觸成型工具之前具有高于轉變點(Tg)的溫度，在與成型工具接觸時被冷卻到這樣的程度，使得具有特定結構的成型工具表面的負面能夠形態穩定地復現在玻璃中。
本發明是從另一種熱成型方法出發的，這種方法可特別稱為再成形方法。按此種再成形方法，玻璃的溫度在與具有特定結構表面的成型工具接觸之前可低于轉變點，在接觸到成型工具時才提高到成型所需的溫度范圍(T＞Tg)。在此，最重要的一點是只局部加熱待產生一定結構的區域。在采用這種再成形方法情況下玻璃也能在形狀穩定狀態中保持它的構形離開成型工具。
就工藝過程而言，常規熱成形方法和再成形的熱成形方法共同涉及的物理因素，有·玻璃的溫度和成型工具的溫度，·施加于玻璃和成型工具的壓力負荷，·玻璃和成型工具的接觸時間(停留時間)。
對停留時間的下述考慮可以解釋這么一點若玻璃與成型工具僅發生短時間的接觸，即成型工具在達到玻璃凝固點之前就從玻璃撤去，那么由于玻璃結構的流散之故在接觸之后便會在結構中出現強烈的變圓現象。
在長時間接觸情況下，由于成型工具和玻璃的強烈溫差和不同熱膨脹之故，便會產生不可容許的側向應力，這些應力會損害結構的精密性，即不利地影響到通道板上的通道的定位準確性和再現準確性。
能滿足準確的工藝控制要求的成型工具必須保證前述各物理因素的獨立調定/調節。
已知的熱成型工具都不能滿足這些要求。由于這些熱成型工具的通常的鉻-鎳鋼實心構造使得必須完全加熱整個成型工具，所以它們還有不足的熱形態穩定性，其原因是在成型工具中存在相當小的溫度波動時就會在成形結構上產生相對高的長度變化，這些變化會超過通道或隔片構形上的公差。
同樣的情況也適用于在DE 197 13 309 C1及DE 197 13 312 A1中所公開的成型工具，這種工具也具有特定結構的表面以用于按再成形的熱成形原理在玻璃上產生某些結構，這種工具在所提出的實例中具有一個軋制圓柱體，是最好用非金屬材料做成的實心圓柱體，將一個具有特定結構的表面的模具相當松地固定在該實心圓柱體上。在實心圓柱體的兩個端頭上分別安置了一個支承頸，以用于旋轉地保持軋制圓柱體。為了對成型工具進行必要的局部加熱，配置了一個外部熱源。
成型工具的這些設計實際上不能產生具有符合要求的可再現的精確度的精密結構，這是因為在各個組成部分的構造上以及在軋制圓柱體的支承部分上都沒有充分考慮到必要的熱形態穩定性。因此這不能滿足文首述及的甚高的技術要求。
使用EP 0866 487 A1所公開的成型工具也不滿足文首述及的甚高技術要求。
這種已知的成型工具有一個實心的用一種合金制成的軋制圓柱體，在其圓周表面上直接加工出成形的結構。關于軋制圓柱體的旋轉支承問題在上述EP-文件中沒有論述。在通過本身未直接被加熱的軋制圓柱體與一對稱輥相連而將所要求的結構壓印在玻璃基片上之前，借助一個外部熱源將玻璃基片加以塑化處理。
上述EP-文件也沒有說明為了達到必要的熱形狀穩定性軋制圓柱體的熱膨脹系數和支承部分所需的精密一致性。特別由于實心軋制圓柱體之故，即使在小的溫度波動時也會在成形結構中出現相當高的長度變化，這些長度變化超出了設計通道或隔片的允許誤差。
因此，利用具有特定結構表面的成型工具來生產通道板的方法實際上迄今尚未投入使用。
所以當前一般仍是采用一種網板印刷法來制造通道板，依此法在玻璃基體上要一層一層地淀積10～20個玻璃焊劑層。
這種方法有以下一些缺點·壓制時間長·焊劑成本高·通道板的不均勻浸出·環保負擔(焊劑中的Pb，腐蝕溶液)因此從經濟觀點出發仍只宜生產樣品，也就是不適合于經濟合算的批量生產。
本發明的任務是提供一種具有特定結構表面的成型工具，以用于在玻璃上制出某些結構，這種成型工具可根據再成形的熱成形原理，通過局部加熱被賦予結構的玻璃部位而在玻璃上制出高精密的微結構。
根據本發明是通過具有下述裝備的一種成型工具來解決上面提出的任務的-一個軋制圓柱體，包含一個金屬空心圓柱體，在其外圓周面上配有一成型金屬片，該金屬片配有符合于待施加的玻璃結構的負面的凹隙，以嚴密平面接觸的方式貼緊在該空心圓柱體的外圓周上，-一個軸，用于連續帶動軋制圓柱體，該軸貫穿金屬空心圓柱體，-兩個夾頭，它們在金屬空心圓柱體的兩端的高度上固定地安置在軸上，并形狀連接地與空心圓柱體處于有效嚙合中，-一個電加熱裝置，它電絕緣地安置在軸和金屬空心圓柱體之間，還對軸配有附加的熱絕緣體。
通過本發明提出的熱成型工具的結構，就能經濟合算地在玻璃基體上進行簡單滾壓，在接觸到玻璃時借助有目的地局部加熱待賦予一定結構的玻璃，從而在玻璃上成型出高精密的微結構。
在此情況下，對于達到穩定的成型溫度來說，金屬空心圓柱體具有決定性的作用，該空心圓柱體借助它的熱容量可防止在與玻璃接觸時出現過快的冷卻。按照本發明的設計，若金屬空心圓柱體的材料是一種鎳-塑性合金的話，上述效應就能得到支持。
根據本發明提出的一項改進，軸和軋制圓柱體之間的轉矩傳遞是通過下述措施實現的卡頭具有至少三個對稱分配的梯形爪，而在金屬空心圓柱體的端面則設置互補性的梯形凹穴，這些凹穴與那些爪以小的接觸面處于相互的有效嚙合之中。這一設計可以防止過大的熱量從軋制圓柱體流入軸中。這種構造在此情況下，在組成部分中出現溫度波動時和軋制圓柱體與卡頭有溫度差別時，都是沒有余隙的。因此保證了循環運行精確性，或者說這些精確性總是相同的。
從制造工藝出發，最好配備四個錯開90°的卡爪，但從原理上說任一大于三的卡爪數都是可以的。卡爪越多就能使連接越符合于嚙合。
本發明的其他設計特別是加熱裝置的布置，其特征見各項從屬權利要求中所述。
此外，本發明的其他特征及優點還可以從本發明的在各附圖中所示實例的說明中得知。
附圖表示

圖1以縱斷面圖示出了本發明提出的熱成型輥的結構及與之結構上相適配的軋制圓柱體、卡頭、軸和加熱裝置，圖1A圖1所示的成型輥的斷面圖，沿A-A線部分，圖2圖1所示成型輥的局部放大，軸經過卡頭同軋制圓柱體相偶聯的頂視圖，圖3安置在圖1所示成型工具的軸和軋制圓柱體之間的加熱裝置的示圖，該加熱裝置用于加熱軋制圓柱體，圖4圖1所示成型工具的一個端側前頂視圖，以及向圖3所示加熱裝置輸送能源的滑環接觸點視圖，圖5能成形出特定結構的PtAu5金屬薄片的局部放大截面圖，該金屬薄片包繞著成型輥，用于PDP-結構，圖6與圖5相應的圖，但用于PALC-結構，圖7具有已知通道結構的特定結構通道板的局部視圖。
圖1所示是本發明提出的熱成型工具的一個優選結構形式的基本構造縱斷面圖。成型工具有一個一概以1標明的輥子的形狀，該輥子在高的壓力下連續地滾壓過一個待賦予特定結構的玻璃基片2(圖1A)，依此，玻璃基片2依箭頭方向在成型輥1下面拉引而過。
對玻璃基片2提出一些特殊要求。
用于本發明所優選涉及的顯示系統的通道板的生產，通常都需要高質量的專門開發的玻璃基片2，它們的特征就是在所有生產步驟中都表現出工藝穩定的性狀。除了最終對反差清晰度和圖像分辨質量起重要作用的玻璃基片極高平滑度之外，還要求熱穩定性、化學抵抗能力、重量小，以及一種合適的熱膨脹特性。
對用于最新顯示技術的理想玻璃基片的要求可以總括地和按照發展趨勢地解釋為更平、更薄和更光滑，與此同時在取決于顯示器類型而非常不同類的復雜方法步驟中具有盡可能惰性的和盡可能工藝穩定的性能，以及可以提供合算的價格(大尺寸方面)。
就多數技術方面的玻璃應用而言，硼硅玻璃在這里能發揮突出的作用。由于在可能的化學成分變化上數量繁多之故，可為這一族玻璃取得不尋常的性質。這一族玻璃特別突出的特點是熱穩定性能高，熱膨脹低，對腐蝕性介質的化學抵抗性高。此外，這些玻璃不添加堿性成份也能生產出來。這些特性開辟了它們通往新穎技術上要求很高的平板玻璃用途的道路。
從平面顯示屏的上述工作原理出發，可以推導出通道板用的玻璃基片的下述指導性要求·熱穩定性高(Tg≥600℃)·密度小(＜2.8g/cm3)·化學穩定性高·優良的表面質量(平面性，撓曲，波紋，等等)·收縮率小(≤20ppm)·無“熱”陷現象·熱膨脹的最佳適配·電阻高·氣體滲透率小·透射率高·足夠的機械強度·大尺寸·價格便宜除了Corning溢流熔融法和下拉工藝方法之外，首推浮法工藝能成本合算地生產大規格的玻璃基片，這些基片具有優良的表面性質和適合于顯示屏生產工藝的性能。
成型工具1的設計是由文首述及的特定要求所決定的。
這些要求主要關系到以下配置·一個具有特定結構的成型工具，用于產生出玻璃結構；·一個抗彎曲的成型工具，用于吸收滾壓力；·一個成型工具，用于連續生產(可通過輥子結構來獲得)；·一個可調節的熱工具。
上述條件將通過所繪出的由四個中心組成部分構成的成型輥1來完成。這四個中心組成部分是軋制圓柱體3，兩個卡頭4，一個軸5，及一個加熱裝置6，為了一目了然起見，該加熱裝置在圖3中單另繪出。
軋制圓柱體3構成該成型工具的成形部分，因為它載有待產生的結構的負面。軋制圓柱體首先包含一個承載的金屬空心圓柱體7，例如其長度為300mm，外徑為120mm，壁厚為12mm。
軋制圓柱體的材料最好是鎳-塑性合金，其材料號為2.4816。與陶瓷材料相比，金屬合金的優點是金屬的高的熱膨脹系數，與陶瓷相比，金屬的熱膨脹系數與玻璃的熱膨脹系數只有很小的差別。下面的表例如指出一些可用的材料的差示膨脹系數
(注Quareal=石英陶瓷；Iconel=鉻鎳鐵合金)在滾壓過程中如果出現溫度波動，就說明產品的尺寸偏差小于使用陶瓷輥時的尺寸偏差，這是由于金屬輥和玻璃的膨脹系數之差小的緣故。
下面的計算當能清楚說明實際情況。
在玻璃基片長度超過100mm時玻璃上的結構的公差例如最大應為±10μm。在容許的溫度波動數值范圍內，可以明顯看出金屬輥優于陶瓷軋制輥。對金屬成型工具來說，溫差±4.8°K都是可以的；而陶瓷成型工具只能允許有±2.8°K的溫度波動。由于成型工具中不均一的溫度分布造成的產品尺寸偏差可通過校正性的輪廓設計(例如圓周面的凸形或凹形)來加以消除。
在金屬空心圓柱體7的外表面上，在其整個圓周的例如200mm的長度上套有一個例如1mm厚的金屬薄片8，在該金屬薄片上加工出了所要求的玻璃結構的負面。由于比例尺寸之故，在圖1中不可能繪出上述負面輪廓。這些負面輪廓可以從圖5和6所示的放大局部圖中看出，也就是圖5中是針對一種PDP-通道結構的，圖6中是針對一種PALC-結構的。金屬薄片8上的凹穴因此是與圖7所示通道板上的隔片互補的。
對于工藝可行性和經濟性來說，一個重要方面就是薄片8所用的材料。
用在玻璃熱成型領域的成型工具對所用工具材料提出了極高的要求。因此在選擇材料時務必考慮以下準則·對玻璃沒有粘附傾向·沒有腐蝕或氧化行為·高的熱穩定性(持久強度)·磨損小·價格便宜對用于玻璃微結構成形的圖1所示滾壓工具1，還必須滿足其他要求·可以實現微結構成形·可以加熱(良導熱性)在用于空心玻璃成型的成型工具制造方面所進行的材料學試驗和長年的經驗證明鉑或鉑合金，例如PtAu5合金，利用一種純的PtAu5-材料或者代替用一種氧化物分散的PtAu5-材料(ODS)可以最佳地滿足所提出的要求，即對玻璃的粘附傾向小以及腐蝕性和氧化性小。
不過，上述材料的熱穩定性小，磨損強度也非最佳，而且還非常昂貴。熱穩定性小會引起滾壓工具中的結構正確度喪失，從而在相應程度上在玻璃結構中也就顯露出缺點來。
由于PtAu5-材料的硬度小而導致的材料磨損另一方面卻提供了一個重要優點，就是對結構的機械切削加工的可能性。對于提高磨損強度的要求導致微結構成形方面的相應困難，而微結構成形卻是使用輥子所需的至關重要條件。在這里就靠專業人員去尋求對相關用途的最佳折衷方案。
代替PtAu5-合金，也可以考慮玻璃工業所采用的材料作為成型工具材料，這些材料為了降低對玻璃的粘附傾向和提高抗磨損強度是加以涂層的。下列的材料組配可供參考
在此須力求某一種材料組配，它可以導致獲得一種耐磨損的、可以微結構成形的、導熱的材料，且對玻璃的粘附傾向很小(或無粘附傾向)。
為了改善成型工具/玻璃的相容性和成型工具表面的磨損，金屬薄片必須與金屬基體空心圓柱體7十分緊密地接合。
根據一個特定的實例，金屬薄片8是熱均壓地壓上的(套上的)。這是一種大面積的擴散焊接處理，它包含一種完全的材料熔接。
替代熱等壓法，原則上可采用任何改善表面質量的方法，于此，相關的金屬層、陶瓷層或高質層可以在利用負面結構實現結構成形之前或之后施加上去。
金屬薄片8上的結構狀況對于待產生的玻璃結構的質量起著決定性的影響，這是因為要使微結構進入玻璃，玻璃必須流入輥槽8a(圖5/6)中。因此，微結構(環繞成型工具延伸的槽隙)的性狀對成形時玻璃體的機械性固定的可能性具有很大的影響。由于這一緣故，沒有后切痕的極平滑的通道側壁對于成功的熱成形工藝來說具有至關重要的意義。另一個要求是，成型工具表面的粗糙度應達到最小限度，因為在滾壓過程中成型工具的結構和其上所含的粗糙點或缺陷都會準確地復現在已變形的玻璃上。
總起來說，對具有特定結構的滾壓成型工具提出的要求如下·所要求的玻璃結構的精確幾何負面再現
·通道側壁和表面的高平滑度和低粗糙度·保持符合要求的脫模角輥體1的微結構成形基本上取決于金屬薄片8的材料的可加工性。一般地說，可考慮采用以下加工方法·激光加工·金屬線腐蝕處理·磨削·車削·模壓加工·銑削·腐蝕處理·沉槽法腐蝕處理每一種方法都對被形成結構的材料提出不同的要求。
·激光加工·腐蝕·磨削·精密車削如實驗所證明的，其中使用單晶天然金鋼鉆以用于微結構成形的精密車削方法具有特別重要的意義。
為了車削出空心的軋制圓柱體3，配備了前面已經述及的卡頭4，這些卡頭固定地安置在軸5上。
因此，卡頭4的作用在于軸5和軋制圓柱體3之間的轉矩傳遞。卡頭與軋制圓柱體3的連接是分別由四個梯形爪4a(圖2)來形成的，這些爪有一定余隙地與四個梯形槽穴3a有效嚙合，這些梯形槽穴依徑向延伸地成形在軋制圓柱體3的兩端。“四”這一數目僅是舉個例而已。也可以對稱分布地配置三個、六個或八個爪對，或者大于三的其他任一數目。
這種具有一定間隙的帶爪卡頭一方面通過它的幾何構形使軋制圓柱體和卡頭之間的軸向和徑向熱膨脹即差示熱膨脹得以實現，另一方面由于接觸面小只允許軋制圓柱體對卡頭有微小的微量損失。
這種卡頭構造有一個很大的優點，盡管有較大的熱膨脹，但對微結構的精確性很有利的是可以使軋制圓柱體獲得一確定位置。
為了將耦聯(電感功率的輸入)和由此帶來的功率損失減小到最低限度，卡頭4在軋制圓柱體一側配有軸向槽口4a(圖2)。
卡頭4所用的金屬材料最好與軋制圓柱體的相同(材料號2.4816)，在高的工作溫度下它有足夠的強度。
軸5將一個端面象征地示出的傳動裝置9與卡頭4連接起來，并承載著圖3所示的加熱裝置6及其接頭6a、b。該軸被支承在固定一可松開軸承(Fest-loslagern)12、13中，這兩個軸承配有預受力的可確保軸向和徑向活動自由的精密軸承。軸5和卡頭4之間的轉矩是經過一種摩擦連接(各組成部分的拉緊)來傳遞的。為了防止腐蝕和磨損，在這些組成部分的接觸部位在軸上涂敷-Al2O3層。
卡頭和軸5利用軸螺母10和盤形彈簧11依軸向彼此張緊，因此，鑒于它們的布置，在卡頭/軋制圓柱體和軸之間允許有不同的熱膨脹。在此布置下，軸5承擔起拉條的功能，這就導致提高軋制圓柱體3的剛性。
為了給加熱裝置輸電(還將說明)可以安置空氣冷卻通道和熱電偶接頭(溫度測量)軸5是制做成空心軸的。為了在電加熱的保持軸上的功率損耗很小，該軸在圓周上設計了均勻分布的縱向槽隙5a(圖1A)；這就防止了軸上損耗感應電流的形成。
軸5最好是用一種耐高溫的材料(材料號2.4879)制成的。
加熱裝置6安置在軋制圓柱體3和軸5之間的范圍內。作為加熱元件最好用一種PtRh10帶6c(20×1.5mm)，它在一陶瓷圓柱體14的槽隙14a中繞成圖3所示的一個線圈。
上述陶瓷圓柱體14使軸5絕緣，對加熱元件6c不僅是電絕緣，而且是熱絕緣。可以特別使用石英陶瓷作陶瓷圓柱體的材料。
軋制圓柱體3是通過一個約2mm厚的石英玻璃管15而對加熱元件6c實現電絕緣的。微小的間距有利于石英玻璃的快速而損耗少的熱傳遞的傳輸性質，以達到良好輻射交換。
由于上述的幾何構造，不僅可以實現軋制圓柱體3的間接加熱(電阻加熱)，也可實現直接加熱(電感應加熱)。生產過程所需的熱量可以按已知方法通過電壓電位或電流強度的調節來進行調整。
代替熱導體帶6c，也可以使用其他幾何形狀的熱導體，特別是線型材、棒型材或管型材。作為材料，可根據熱負荷之不同而選用其他的熱導體材料，特別是Kanthal-合金(鉻鉛鈷鐵合金)、Nikrothal-合金(鎳鉻錳硅合金)或貴金屬合金。
對加熱裝置的能源供給量通過在一軸端上的滑環接觸裝置16和經過空心軸5中的棒形元件6a、6b(圖3)來實現的。
圖4以頂視圖表示滑環接觸裝置16的細節。該裝置基本上由四個帶有銀石墨碳16b的雙支腿碳夾具16a組成，它們各自成對地在相關的圓柱體區段16c上滑動，供電導線6a、6b(圖3)的一個端頭被引到該區段上。夾子16d用于連接供電導線。
為了防止軸5過度受熱，在軸的內部安置了兩個陶瓷管17，利用這些陶瓷管將冷空氣吹入該軸的中心，冷空氣又可從兩邊出來。線圈中部的一支熱電偶18(圖1A)有一個延伸出來的接線端子18a(圖1)提供了監控溫度和調節加熱裝置的可能性。
上述加熱裝置可以作為歐姆電阻加熱裝置(50Hz)在空氣冷卻條件下進行操作。作為加熱類型，也可以選用一種中頻感應加熱，作為它的電導體要么用銅(水冷卻)要么用貴金屬(不冷卻)。
加熱裝置是本發明提出的成型輥的一個關鍵組成部分，因為通過作為本發明出發點的再成形的成型過程要求對玻璃基片的有目的再加熱。這種再加熱是通過有目的地加熱軋制圓柱體3到一個大于Tg的溫度即大于待成形而具有特定結構的玻璃的轉變溫度的溫度來實現的。為了只在玻璃基片表面上成形出精細的與成型工具非常近似的結構，需要精確的溫度控制，在此條件下才會在成型工具/玻璃的交界層中出現最小的玻璃粘度。這就要求成型工具的溫度須高于已典型預加熱過的玻璃基片的玻璃溫度。
另一方面，通過熱的成型工具在玻璃基片上建立了一個溫度梯度，它會導致熱應力。為了防止破裂需要將這種應力減小到最低限度，這種需要規定在成形之前玻璃的初始溫度的下限。在消除應力的范圍內，該下限在Tg一點以上(在粘度為大約10E+12dPa·s時)。為了在此情況下盡量少地影響初始材料的基本結構，初始溫度應保持盡可能的低。
就成形而言，關鍵問題在于通過材料輸送而參與再成形過程的薄的玻璃表面層的溫度。這一成形溫度相當于接觸前成型工具溫度和玻璃溫度的混合溫度。其他重要影響則是由各組成部分的性質產生的，如熱導率和熱容量。由于在整個成形過程的時間內，熱量從熱的成型工具流入較冷的加工件中，所以為了保持材料流入槽隙中必須保證向處于接觸點的成型工具的持續熱供給。在現在的情況下，這是通過輥子的內部加熱來實現的，該輥子由于整體的金屬空心圓柱體7之故而具有很高的熱容量。高的成型工具溫度從而高的交界面溫度固然可加速成形過程，但也會加速其厚度受到限制的試樣的熱透，該試樣會因此而如此大地喪失穩定性，以致不再能夠無破損地來分離已緊密成形的工具和試樣造成的不穩定現象，其原因應當咎于強烈彎曲的粘度-溫度曲線。
為成形出所要求的結構特別是其高度＞寬度的隔片的結構所需的成形時間，是由流入一間隙的流動過程來決定的。影響因素如下·壓力直線的·粘度直線的·高度平方的·寬度平方的在采用其直徑=120mm(成形嚙合寬度約為3mm)的輥子時，滾壓過程中的合適變形時間約在1.5秒(滾壓速度=2mm/秒)。
成形力是借助成形輥1壓在軟化的(粘稠液的)玻璃上而產生的。只要成形速度保持足夠的小，成形力便因此作為液體中的內壓力而不是作為應力出現。因此，促使玻璃流入成型工具的凹隙8a中的壓力便確定為在玻璃2上輥子的力/接觸面。這個面取決于輥子直徑和輥子的沉入深度，從而也取決于成形溫度。
本發明提出的成形輥通過它的構造而使得可以實現合適的工藝過程控制，這種控制以已往不可能做到的方式，精確地保持前面述及的再成形參數，從而達到精密微結構成形的目的。
權利要求
1．具有特定結構表面的成型工具(1)，用于在玻璃(2)上制出某些結構，配有-一個軋制圓柱體(3)，由一個金屬空心圓柱體(7)構成，在它的外圓周面上緊密面接觸地套有一成形用金屬薄片(8)，金屬薄片配有相應于待制出的玻璃結構負面的凹隙(8a)，-一個軸(5)，用于連續帶動軋制圓柱體(3)，它穿過金屬空心圓柱體(7)延伸，-兩個卡頭(4)，它按金屬空心圓柱體(7)的端面的高度固定地安裝在軸(5)上，并形狀連接地與空心圓柱體(7)有效嚙合，-一個電加熱裝置(6)，它電絕緣地安置在軸(5)和金屬空心圓柱體(7)之間，對于軸還附帶有熱絕緣層。
2．按權利要求1所述的成型工具，其特征在于金屬空心圓柱體(7)的材料是一種鎳塑性合金，最好是材料號為2.4816的那種合金。
3．按權利要求1或2所述的成型工具，其特征在于用于成形的金屬薄片(8)的材料是一種耐磨的、可加工出微結構的、導熱的材料，對玻璃有盡可能小的粘附傾向。
4．按權利要求3所述的成型工具，其特征在于金屬薄片(8)是用一種PtAu5-合金制成的，含有一種純PtAu5-材料或者含有替代的氧化物擴散的PtAu5-材料。
5．按權利要求3或4所述的成型工具，其特征在于金屬薄片(8)是用一種基本材料做成的，其上施加了涂層。
6．按權利要求1至5中的任一項所述的成型工具，其特征在于用于成形的金屬薄片(8)熱等壓地壓(或套)在金屬空心圓柱體(7)。
7．按權利要求1至6中的任一項所述的成型工具，其特征在于用于成形的金屬薄片(8)上可形成特定結構的凹隙(8a)是用金鋼鉆工具精密車削出來的。
8．按權利要求1至7中的任一項所述的成型工具，其特征在于卡頭(4)至少具有三個對稱分布的梯形的爪(4a)，而且在金屬空心圓柱體(7)的端面上設計了互補的梯形凹隙(3a)，這些凹隙與爪(4a)以很小的接觸面處于相互有效嚙合之中。
9．按權利要求1至8中的任一項所述的成型工具，其特征在于卡頭(4)在朝空心圓柱體一側有軸向槽隙(4b)。
10．按權利要求1至9中的任一項所述的成型工具，其特征在于軸(5)設計為空心軸，被支承在帶有預應力的軸承的固定-可松開軸承(Fest-loslagern)(12,13)中。
11．按權利要求1至10中的任一項所述的成型工具，其特征在于卡頭(4)和軸(5)利用軸螺母(10)和盤形彈簧(11)以拉緊桿方式軸向地張緊在一起。
12．按權利要求10或11所述的成型工具，其特征在于軸(5)具有多個均勻分布在其圓周面上的縱向槽縫(5a)。
13．按權利要求1至12中的任一項所述的成型工具，其特征在于在軸(5)上抗扭轉地套有一個陶瓷圓筒(14)，其上容納電加熱裝置(6)的熱導體(6c)；在帶有熱導體(6c)的陶瓷筒(14)上套有一石英玻璃管(15)用于對相鄰的空心圓柱體(7)電絕緣。
14．按權利要求13所述的成型工具，其特征在于作為熱導體配備了一條PtRh10-帶(6c)，它在陶瓷筒(14)的槽(14a)中繞成一個線圈。
15．按權利要求1至14中的任一項所述的成型工具，其特征在于為了向加熱裝置(6)輸入能源，在軸(5)上配備了一滑環裝置(16)。
16．按權利要求10或其以下權利要求中的任一項所述的成型工具，其特征在于空心軸(5)的內部至少配置一個陶瓷管(17)以用于輸送冷卻空氣。
17．按權利要求10或其以下權利要求中的任一項所述的成型工具，其特征在于在空心軸(5)的內部安裝了一支熱電偶(18)。
18．按權利要求1至17中的任一項所述的成型工具(1)的用途，是在平面顯示屏的通道板上成形出精密結構。
全文摘要
在具有光學功能的玻璃領域中,需要具有特定的精密表面結構的玻璃,例如新一代平面顯示屏的顯示板,即所謂的通道板。在避免了以往所用的那種網板印刷工藝的缺點的同時,本發明提出一種成型工具(1),它具有特定結構的表面,用來在玻璃(2)上產生出某些結構,而且通過對被賦予某些結構的玻璃區域進行局部加熱可以成本合算地成形出精密的微結構。本發明提出的成型工具有一個具有一金屬空心圓柱體(7)的軋制圓柱體(3),一種成形用的金屬薄片(8)被固定在該空心圓柱體上;還有一個穿透它的軸(5)用于經過卡頭(4)連續帶動軋制圓柱體(3)。一個電加熱裝置電絕緣地安置在軸(5)和空心圓柱體(7)之間。
文檔編號C03B13/16GK1309622SQ99808555
公開日2001年8月22日 申請日期1999年10月8日 優先權日1998年10月15日
發明者R·辛格, J·迪薩姆, C·鮑姆 申請人:肖特玻璃制造廠