卻通道312—起可產生在玻璃制品100厚度之間的熱梯度。再次重申,接觸接觸面306的玻璃制品100的面的溫度可不同于與接觸面306隔開的玻璃制品100的面的溫度。然而,應理解包含加熱元件是任選的,且無需使用加熱元件來產生在玻璃制品100厚度之間的熱梯度。
[0043]在各種實施方式中,可調節流體冷卻流的流量,以改變越過玻璃制品坯料101的面內方向和/或在玻璃制品坯料1I的厚度之間的熱梯度。通過改變玻璃制品坯料1I中的熱梯度,可形成玻璃制品坯料101,從而玻璃制品100的三維形狀總體對應于所需的玻璃制品100的設計形狀。可控制熱梯度來形成預定的玻璃制品坯料101的翹曲以補償在形成之后的工藝中形成的相反的翹曲(例如,化學強化,退火,邊緣加工)。下面將更加詳細地描述使用模具300來制造具有三維形狀的玻璃制品100的方法。
[0044]根據一種示例性方法,將玻璃制品坯料101加熱到大于凝固溫度的溫度。在各種實施方式中,將玻璃制品坯料101加熱到一定溫度,從而玻璃制品坯料101處于粘性狀態。在一些實施方式中,將玻璃制品坯料101加熱到一定溫度,在該溫度下,對于給定的冷卻速率而言,玻璃制品坯料101的大于約75 %應力是松弛的。取決于玻璃組合物和/或玻璃制品100的要求,可利用其它溫度。例如,可將玻璃制品坯料101加熱到一定溫度,在該溫度下,對于給定的冷卻速率而言玻璃的大于約80%應力是松弛的,例如對于給定的冷卻速率而言玻璃的大于約85%應力是松弛的,例如對于給定的冷卻速率而言玻璃的大于約90%應力是松弛的,例如對于給定的冷卻速率而言玻璃的大于約95%應力是松弛的。
[0045]在各種實施方式中,將模具300預熱到大于環境溫度的升高的溫度。可將模具300加熱到一溫度,該溫度小于玻璃制品坯料101所被加熱到的溫度。例如,可將模具300加熱到玻璃制品坯料101將處于粘彈狀態的溫度。在各種實施方式中,在預熱模具之后,使流體冷卻流通過模具300的冷卻通道312,以進一步控制模具300的溫度。具體來說,使流體冷卻流通過冷卻通道312以控制模具300的第一部分具有第一溫度且模具300的第二部分具有第二溫度,從而當將玻璃制品坯料101偶合到模具300時,模具300可在模塑區域304之內具有非等溫的溫度分布。
[0046]接下來,使玻璃制品坯料101偶合到模具300,從而使玻璃制品坯料101至少部分地接觸模塑區域304的接觸面306。然后,借助實施通過排氣孔308牽拉流體的真空栗310,使玻璃制品坯料1I貼合接觸面306,由此使玻璃制品坯料1I接觸接觸面306并在接觸面306上將玻璃制品坯料101固定到位。
[0047]當玻璃制品坯料101偶合到模具300的模塑區域304時,冷卻玻璃制品坯料101以將玻璃制品100的形狀凝固成玻璃制品坯料101。例如,模具300可用作散熱槽,從玻璃制品坯料101除去熱量。如上所述,可控制流體冷卻流的流量來調節接觸面306和玻璃制品坯料101的冷卻速率。雖然將玻璃制品坯料101從升高的溫度冷卻并保持接觸接觸面306,但可在玻璃制品坯料1I的厚度之間和/或越過玻璃制品坯料1I的面內方向保持熱梯度。熱梯度可通過沿著玻璃制品坯料101的表面在不同位置的不同冷卻速率來形成。在一種實施方式中,從接觸模具300的玻璃制品坯料101的面傳導除去的熱量可大于從與模具300相反的側面傳導和/或對流除去的熱量,由此在玻璃制品坯料101的厚度之間保持熱梯度。在一些實施方式中,當玻璃制品坯料101的一個側面(例如,靠近接觸面306的玻璃制品坯料101面)進行冷卻時,與接觸模具300的側面相反的玻璃制品坯料101的面可使用加熱元件進行加熱來產生或改變在玻璃制品坯料101的厚度之間的熱梯度。
[0048]在冷卻之后,將玻璃制品100從模具300取出。在各種實施方式中,對于給定的冷卻速率而言,當玻璃制品100的最大溫度在玻璃制品100的粘彈溫度范圍之內時,將玻璃制品100從模具300分離(decoupled)。然而,在一些實施方式中,對于給定的冷卻速率而言,當玻璃制品的最大溫度在玻璃制品100的彈性溫度范圍之內時,將玻璃制品100從模具300分離。例如,可在其中對于給定的冷卻速率而言小于約5%應力玻璃是松弛的溫度下將玻璃制品100從模具300分離,例如其中對于給定的冷卻速率而言小于約10%應力玻璃是松弛的溫度,例如對于給定的冷卻速率而言其中小于約15%應力玻璃是松弛的溫度,例如其中對于給定的冷卻速率而言小于約20%應力玻璃是松弛的溫度。
[0049]任選地,在各種實施方式中,在將玻璃制品從模具分離以后,在玻璃制品100上實施例如通過離子交換過程的表面強化。在示于圖6的一種實施方式中,通過交換玻璃中的離子,離子交換過程將壓縮層引入玻璃制品100的表面。玻璃制品100的表面中的這些壓縮層(在本文中稱作離子交換表面層110)具有從表面層延伸的深度層108。其中化學強化過程沒有引入壓縮層的玻璃制品100的區域可呈現張力,以補償離子交換表面層110中應力的增加。離子交換的表面層110的形成可改變玻璃制品100的形狀,從而玻璃制品100的形狀不同于開口模具的模塑區域的形狀。第一,化學強化通常在升高的溫度下進行,這可對玻璃制品100進行退火,由此降低在形成過程中引入的內部應力,如本文所述。應力松弛可在玻璃制品中誘導一些形變。其次,化學強化玻璃制品100可導致玻璃制品100發生膨脹,因為較大的鉀離子替換了較小的鈉離子。對于不對稱的形狀,穩定的形狀(即,具有最小能量的形狀)是翹曲的形狀。因此,在其中實施化學強化過程的實施方式中,模具300的模塑區域的形狀可與玻璃制品100的目標形狀相差預定的量,從而在化學強化過程之后的玻璃制品100的形狀總體對應于玻璃制品100的目標形狀并在可接受的公差之內模具300的模塑區域的形狀可補償通過后續的化學強化過程造成的翹曲,從而得到形狀對應于玻璃制品100的目標形狀的玻璃制品100。
[0050]在各種實施方式中,可調節冷卻速率例如來微調越過玻璃制品坯料101的溫度梯度。本文所述的方法例如可用作玻璃制品制造工藝的迭代檢查工況參數。在冷卻玻璃制品坯料101且將玻璃制品100從模具300分離之后,將玻璃制品100的三維形狀與玻璃制品100的目標形狀進行比較。例如,可使用常規的檢查技術,將玻璃制品100的三維形狀與玻璃制品100的計算機輔助設計(CAD)的模型進行比較。如果玻璃制品100的形狀在可接受的誤差之內,對后續的玻璃制品坯料1I加熱,用于形成。可接受的誤差可取決于特定的實施方式而變化。例如,在各種實施方式中,玻璃制品100形狀的可接受的誤差是CAD模型標稱尺寸的約ΙΟΟμπι之內,但其它誤差可為可接受的。
[0051]如果玻璃制品100的三維形狀與目標形狀相差的量在可接受的誤差以外,將流量調節到使模具300產生替代非等溫的溫度分布的流量。當根據所述方法處理玻璃時,加熱后續的玻璃制品坯料101。將后續的玻璃制品坯料101偶合到模具300,以第二流量冷卻,從模具300分離,并將后續的玻璃制品的形狀與目標形狀進行比較。可使用替代的非等溫的溫度分布重復該方法,直到玻璃制品的形狀是在可接受的誤差之內。
[0052]現應理解,根據本發明的制造玻璃制品的方法可用來生產具有三維形狀的玻璃制品。將玻璃制品坯料加熱到大于玻璃的凝固溫度的溫度,并引入開口模具,該開口模具的形狀總體對應于所需的玻璃制品的形狀。通過開口模具,沿著玻璃制品坯料保持非等溫的溫度分布。在玻璃制品坯料和開口模具之間保持接觸時,冷卻玻璃制品坯料。開口模具的非等溫的溫度分布可在玻璃制品中誘導翹曲,從而玻璃制品的形狀不同于開口模具的形狀。本文所述的方法和設備的各種實施方式使得可制造玻璃制品來補償在下游工藝中可能發生的翹曲。通過在玻璃制品成形過程中補償下游加工的翹曲,本文所述的方法和設備可得到更少的非貼合的玻璃制品和增加的制造效率。
[0053]在第一方面中,本發明提供制造具有三維形狀的玻璃制品的方法,所述方法包含將玻璃制品坯料加熱到凝固溫度以上的溫度;控制開口模具的模塑區域的第一部分以具有第一溫度,且控制開口模具的模塑區域的第二部分以具有第二溫度,在模塑區域之內有效地產生非等溫的溫度分布,該模塑區域的三維形狀總體對應于玻璃制品的形狀;將玻璃制品坯料偶合到開口模具;和在玻璃制品坯料偶合到開口模具的模塑區域的同時冷卻玻璃制品坯料,以凝固玻璃制品的形狀。
[0054]在第二方面,本發明提供制造具有三維形狀的玻璃制品的方法,所述方法可包含將玻璃制品坯料加熱到凝固溫度以上的溫度;控制開口模具的模塑區域的第一部分以具有第一溫度,且控制開口模具的模塑區域的第二部分以具有第二溫度,為開口模具有效地產生非等溫的溫度分布,該開口模具的三維形狀不同于玻璃制品的目標形狀;將玻璃制品坯料偶合到開口模具;在玻璃制品坯料偶合到開口模具的同時將玻璃制品坯料冷卻到低于粘性溫度的溫度,以凝固玻璃制品的形狀;和從開口模具釋放玻璃制品。
[0055]在第三方面,本發明提供第一或第二方面所述的方法,所述方法可包含用流體冷卻流冷卻靠近模塑區域的開口模具的一部分。
[0056]在第四方面,本發明提供第一到第三方面所述的方法,其中當冷卻玻璃制品坯料時,在玻璃制品坯料的厚度之間保持熱梯度。
[0057]在第五方面,本發明提供第一到第四方面所述的方法,其中當冷卻玻璃制品坯料時,橫跨玻璃制品坯料的面內方向上保持熱梯度。
[0058]在第六方面,本發明提供第一到第五方面中任一項所述的方法,所述方法還包含對于給定的冷卻速率而言,當玻璃制品的最大溫度在玻璃制品的粘彈溫度范圍之內時,從開口模具分離