有受保护边缘的玻璃板、边缘保护器及用保护器之玻璃板的制法.pdf

有受保护边缘的玻璃板、 边缘保护器及用保护器之玻璃板 的制法
     本申请要求 2009 年 2 月 27 日提交的美国专利申请第 12/394191 号的优先权。技术领域
     本发明一般地涉及玻璃板成形后操作。更具体地， 本发明涉及用于防护玻璃板边 缘的方法和设备。 本发明特别涉及改善玻璃板切割而成的边缘的强度并取代传统的高成本 边缘精加工 (finishing) 工艺和设备。本发明可以例如用于改善 LCD 玻璃基材的玻璃边缘 品质。背景技术
     各种应用要求高质量大尺寸的玻璃板。 这种例子包括液晶显示器 (LCD)、 其它类型 的平板显示器 ( 例如等离子体显示器、 场致发射显示器、 有机发光聚合物显示器 )、 以及光 伏板。熔融拉制法是少数几种能够无需高成本的成形后表面精处理如精研 (lapping) 和抛 光即可产生玻璃板的工艺之一。熔融拉制法在美国专利 US3682609( 下称 “609 专利” )和 3338696( 下称 “696 专利” ) 中有描述。熔融拉制法通常涉及将熔融玻璃送入槽中并使熔融 玻璃以受控方式从槽的边上溢流而下。 从槽的边上分流而下的熔融玻璃分流在槽的根部汇 聚成单个熔融玻璃流， 拉制成连续的玻璃板。连续的玻璃板在熔融拉制机的底部分割成不 连续的片。该工艺的一个关键优势在于玻璃板的表面不接触槽或其它成形设备的侧边， 因 此是原始 (pristine) 的 ( 参见 696 专利的第一栏第 45-50 行 )。该工艺的另一个好处在于 所拉制的玻璃板厚度均匀 ( 参见 609 专利 )。
     成形后操作包括将玻璃板切割成所需的形状和尺寸。切割通常是通过机械刻划。 切割而成的方形玻璃板边缘容易碎裂， 且冲击强度低。 由于玻璃的性质使然， 玻璃板边缘处 的小裂纹可以从玻璃板上扩展开来， 使玻璃板丧失用途。避免损坏切割的玻璃板的传统方 式是通过研磨和 / 或抛光对切割而成的玻璃板边缘进行精加工。除了费用高之外， 该方式 往往产生微米级的玻璃颗粒， 这些颗粒会污损玻璃板的质量表面。要求质量表面要有高洁 净度并且无刮痕。 在精加工工艺结束后需要进行大量的清洗和干燥来清洁和洗掉所产生的 颗粒。 在某些情况下， 一些颗粒可能不可逆地粘附在洁净的玻璃表面上， 使得玻璃板在许多 应用中丧失用途。
     激光刻划可以得到优于机械刻划的切割边缘。然而切割而成的方形的边缘， 即使 是通过激光刻划产生的， 通常也不具备在下游玻璃运送和加工步骤中避免损坏玻璃板所必 须的冲击强度。关键问题是在无需后续精加工过程如研磨、 抛光及洗涤的情况下提供高强 度边缘。专利申请 US2005/0090189( 布朗等 ) 描述了一种可拆卸研磨罩 (shroud)， 其可用 于保护玻璃板的表面在对玻璃板的切割边缘进行研磨处理过程中不受产生的颗粒的影响。 完成研磨过程后， 研磨罩即从玻璃板上拆除， 并且在对玻璃板边缘进行抛光时不使用该研 磨罩。 边缘精加工过程成本高， 而且即使采用研磨罩技术， 也难以对玻璃板进行精加工而不 把颗粒沉积在玻璃表面上。发明内容 这里揭示本发明的若干方面。应当理解， 这些方面可以彼此重叠， 也可以不重叠。 如此， 一个方面的某个部分可以落入另一个方面的范围， 反之亦然。 除非在上下文中有相反 指示， 有差异的各个方面应当视作在范围上彼此重叠。
     每个方面用诸多实施方式来说明， 而实施方式进而可以包括一个或多个具体实施 方式。应当理解， 这些实施方式可以彼此重叠， 也可以不重叠。如此， 一个实施方式或其具 体实施方式的某个部分可以落入或不落入另一个实施方式或其具体实施方式的范围， 反之 亦然。除非在上下文中有相反指示， 有差异的各个实施方式应当视作在范围上彼此重叠。
     本发明的第一方面涉及玻璃板组合件。玻璃板组合件包括有边缘表面的玻璃板。 玻璃板组合件还包括成形纤维， 其第一表面接合于该玻璃板的边缘表面， 而其凸起的第二 表面不与该边缘表面接合， 以承受负载。
     在第一方面的第一实施方式中， 该第一表面和该边缘表面基本是平的。
     在第一方面的第二实施方式中， 该成形纤维的宽度与该边缘表面的宽度之比在 0.8 到 1.2 的范围内。
     在第一方面的第三实施方式中， 成形纤维由玻璃材料制成。
     在第一方面的第四实施方式中， 玻璃板的边缘表面在与成形纤维接合时具有第一 冲击强度 IS1 ； 玻璃板组合件具有第二冲击强度 IS2 ； 且 IS1 最多是 IS2 的一半。
     在第一方面的第五实施方式中， 边缘表面是切割而成的， 未经进一步研磨和抛光。
     在第一方面的第六实施方式中， 若经圆化和研磨处理， 则边缘表面具有第一静态 接触强度 SC1 ； 玻璃板组合件具有第二静态接触强度 SC2 ； 且 SC2 ≥ SC1。在特定具体实施 方式中， 边缘表面是切割而成的， 未经进一步研磨和抛光。
     在第一方面的第七实施方式中， 成形纤维和玻璃板在 0-300℃的温度范围内其热 膨胀系数大致相同。
     在第一方面的第八实施方式中， 将成形纤维接合于边缘表面的粘合材料选自 ： (i) 玻璃料 ； (ii) 有机粘合剂 ； 和 (iii) 前述 (i) 和 (ii) 的组合。
     在第一方面的第九实施方式中， 成形纤维基本围绕玻璃板的所有边缘表面。
     在第一方面的第十实施方式中， 玻璃板经圆化后的角受成形纤维保护。
     在第一方面的第十一实施方式中， 成形纤维是玻璃纤维， 且玻璃纤维的表面掺杂 有钛。
     在第一方面的第十二实施方式中， 成形纤维的表面是经离子交换处理的表面。
     在第一方面的第十三实施方式中， 成形纤维包含有机聚合物， 在特定具体实施方 式中主要由有机聚合物组成， 在其它特定具体实施方式中， 由有机聚合物组成。
     本发明的第二方面涉及一种保护其边缘表面需得到保护的玻璃板的方法。 该方法 包括 ： (I) 提供一种成形纤维， 其具有可接合于该边缘表面的第一表面和凸起的第二表面 ； (II) 将成形纤维的第一表面定位使之与所述玻璃板的边缘表面呈相对关系 ； 以及 (III) 将 成形纤维的第一表面与玻璃板的边缘表面接合。
     在第二方面的第一实施方式中， 在步骤 (I) 中， 纤维的第一表面基本是平的。
     在第二方面的第二实施方式中， 在步骤 (I) 中， 成形纤维的第一表面包括保护涂 层， 而且在步骤 (III) 之前该保护涂层被去除。
     在第二方面的第三实施方式中， 步骤 (I) 包括 (Ia) 提供具有 D 形横截面的预制件 以及 (Ic) 将该 D 形预制件拉制成具有大致 D 形横截面的纤维。
     在第二方面的第四实施方式中， 在步骤 (Ia) 中， 预制件是由无机玻璃材料制备 的。
     在第二方面的第五实施方式中， 步骤 (I) 在步骤 (Ic) 之后还包括使 D 形纤维进行 离子交换处理。
     在第二方面的第六实施方式中， 步骤 (I) 在步骤 (Ia) 和 (Ic) 之间还包括使 D 形 纤维预制件进行钛掺杂。
     从实施方式的描述和权利要求很容易了解本发明的其他特征。
     本发明的一个或多个方面的一个或多个实施方式具有以下优点中的一个或多 个：
     第一， 接合于玻璃板边缘表面的纤维可以向玻璃板的边缘表面提供优异保护。理 论模拟表明， 特定玻璃板边缘保护器提供与完美成形的圆边同样的边缘强度性能， 这比当 前的研磨圆边高得多。
     第二， 在玻璃板边缘表面使用成形纤维与其它的传统边缘精加工技术相比成本效 益更高 ： 可以减少或消除附加的边缘制备过程， 比如研磨和抛光。若用玻璃材料制作， 则成 形纤维可以使用现有纤维生产设施进行相对低成本的规模化生产。 洗涤和干燥工位可以取 消或者显著简化。
     第三， 减少和 / 或取消边缘研磨和 / 或抛光解决了由于研磨和抛光而产生的玻璃 颗粒并粘附于玻璃板表面的问题。因研磨而产生的玻璃颗粒可能刮伤玻璃表面， 造成在即 将沉积在表面上的薄膜产生瑕疵， 因此要求进行严格且彻底的清洁。
     最后但并非最不重要的， 纤维边缘保护可以非常容易地实现。成形纤维可以通过 粘合材料固定于玻璃板边缘。 将成形纤维接合于玻璃板的边缘可以采用相对简单的装备实 现， 因而不需要额外的高资金设备的投资。
     纤维所提供的保护降低了对玻璃板的边缘质量要求。 玻璃板无需为了得益于玻璃 板边缘保护器而必须具备完美精加工的边缘。 成形纤维与玻璃板边缘之间的粘合材料可以 充填玻璃板边缘中的不规则间隙， 在成形纤维与玻璃板边缘之间形成高接合强度的薄层。
     在以下的详细描述中提出了本发明的附加特征和优点， 其中的部分特征和优点对 本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解， 并通过示出的描述和其权利要求书以及附 图中所述实施本发明而被认可。
     应理解前面的一般性描述和以下的详细描述都只是对本发明的示例， 用来提供理 解本发明的性质和特性的总体评述或结构。
     包括的附图提供了对本发明的进一步的理解， 附图被结合在本说明书中并构成说 明书的一部分。
     附图简要说明
     图 1 是受保护玻璃板第一实施例的示意图。
     图 2 是图 1 所示受保护的玻璃板沿 2-2 线的横截面。
     图 3 是受保护玻璃板第二实施例的示意图。
     图 4A 示出保护纤维第一实施例的横截面。图 4B 示出保护纤维第二实施例的横截面。 图 4C 示出保护纤维第三实施例的横截面。 图 4D 示出保护纤维第四实施例的横截面。 图 4E 示出保护纤维第五实施例的横截面。 图 4F 示出保护纤维第六实施例的横截面。 图 4G 示出保护纤维第七实施例的横截面。 图 5A 说明在玻璃板边缘设置保护纤维的方法的第一实施例。 图 5B 示出依据图 5A 中的第一实施例在保护纤维与玻璃板边缘之间沉积的粘合 图 5C 说明在玻璃板边缘上安装保护纤维的方法的第二实施例。 图 5D 示出依据图 5C 中的第二实施例在保护纤维与玻璃板边缘之间沉积粘合剂。 FIG. 图 6A 说明在玻璃板边缘上安装保护纤维的方法的第三实施例。 图 6B 说明在玻璃板边缘上安装保护纤维的方法的第四实施例。 图 7A 示出一种用于应力分析的圆化边缘的玻璃板模型。 图 7B 示出一种用于应力分析的受保护玻璃板模型。 图 8A 示出对图 7A 模型的应力分布。 图 8B 示出对图 7B 模型的应力分布。 图 9A 示出靠近图 7B 模型的角落处的应力分布。 图 9B 示出图 7B 模型的环氧层的应力分布。剂。
     具体实施方式
     除非另有说明， 本说明书和权利要求书所用的所有数值， 例如成分的重量百分数、 尺寸和某些物理特性的值应理解为在所有情况下均被术语 “约” 修饰。也应理解， 本发明说 明书和权利要求书所用的精确数值构成本发明的附加实施方式。 已尽力保证实施例所揭示 数值的准确度。然而， 任何测定的数值必然含有见于各种测定技术的标准偏差所造成的某 些误差。
     本发明说明书和权利要求书所用的不定冠词 “一个” 或 “一种” 指 “至少一个” ， 不 应被局限为 “仅一个” ， 除非明文做出相反指示。因此， 例如， “纤维” 包括具有两个或更多个 此类 “纤维” 的实施方式， 除非上下文中另有指示。
     本发明可以应用于用各种成形技术生产的玻璃板， 诸如熔融拉制法、 狭缝拉制法、 浮法成形技术等。
     切割而成的玻璃板边缘可能具有几何结构不连续性， 例如裂纹、 尖角、 横截面积的 变化， 这些成为沿玻璃板边缘的应力集中因素。 即， 施加于玻璃板边缘的力将集中在这些不 连续性点上， 局部提升在这些不连续性点上的应力。当这些几何结构不连续性点中任何一 个上的应力超过玻璃的理论内聚强度时， 玻璃板即可能遭到破坏。可能发生的破坏的一个 例子是裂纹在玻璃板上的扩展。 除此之外， 不论是用传统的机械刻划还是激光刻划， 切割而 成的边缘通常是方形的， 其冲击强度低。边缘冲击诱发的破坏是玻璃板在输运过程中断裂 的另一个主要原因。为了预防对玻璃板的潜在破坏， 在玻璃板边缘上安置边缘保护器。边 缘保护器拦截取指向玻璃板的任何作用力并将该作用力分布在相对于几何结构不连续性点的面积而言较大的面积内。其结果是， 减少几何结构不连续性所受的力以及所产生的应 力。此外， 设计过的边缘保护性纤维由于其圆 ( 凸起 ) 的形状以及最小表面瑕疵而可以提 供显著升高的冲击强度。
     当测定要保护的玻璃和受保护玻璃板组合件的冲击强度时， 向边缘表面施加预定 的冲击力矩 ( 在数量和方向两方面 )。测试件能承受刺激不发生断裂的百分比可用作冲击 强度的指标 IS。玻璃板在与保护纤维接合之前具有冲击强度 IS1， 在纤维与玻璃板之间接 合后的玻璃板组合件具有冲击强度 IS2。依据本发明的特定实施方式， IS2 ≥ 2·IS1。因 而， 对 IS2 ≥ 2· IS1 情况， 当受到相同的冲击力矩时， 如果未受保护的玻璃板完好率是 x， 则 受保护玻璃板的完好率至少是 2x。在特定的其它实施方式中， IS2 ≥ 2.5·IS1 ； 在特定的 其它实施方式中， IS2 ≥ 3.0·IS1， 在特定的其它实施方式中， IS2 ≥ 4·IS1。
     四点弯曲试验通常用来测定玻璃板或受保护玻璃板组合件的静态接触强度。 如果 边缘表面经研磨并圆化处理但不接合保护纤维， 则玻璃板的静态接触强度是 SC1。 受保护玻 璃板组合件的边缘表面接合上保护纤维， 具有静态接触强度 SC2。 甚至对于受护玻璃板组合 件包括在切割时受保护边缘表面的玻璃板 ( 即未经进一步研磨和圆化 ) 的本发明实施方式 而言， SC2 ≥ SC1 也成立。因而， 接合的保护纤维提供至少与边缘研磨和圆化处理同样的静 态接触强度提高。 下面将参照附图对本发明的特定实施方式进行详细描述。 附图中的附图标记具有 以下含义 ：
     100 ： 玻璃板组合件 ； 102 ： 边缘保护器， 成形纤维 ； 103 ： 玻璃板的上表面 ； 104 ： 玻 璃板的边缘表面 ； 105 ： 玻璃板的下表面 ； 106 ： 玻璃板 ； 108 ： 保护纤维的接合表面 ； 110 ： 保 护纤维的凸起表面 ； 112 ： 纤维横截面的角 ； 114 ： 纤维横截面的角 ； 116 ： 粘合材料 ； 120 ： 保 护涂层 ； 122、 124 ： 机械式去除器 ； 127 ： 弹簧 ； 128 ： 喷嘴 ； 130 ： 紫外光源 ； 132 ： 对准定位器 ； 134 ： V 形凹槽 ； 136 ： 通道 (channel) ； 138 ： 壁； 140 ： 加热元件 ； 150 ： 圆边玻璃板模型 ； 152 ： 受保护玻璃板模型。
     图 1 显示玻璃板组合件 100， 为了改善边缘表面 104 的接触强度和冲击强度， 有多 个边缘保护器 102 接合在玻璃板 106 的边缘表面 104 上。图 2 显示， 玻璃板 106 的边缘表 面 104 是垂直于玻璃板 106 的上表面 103 和下表面 105 的玻璃板 106 的侧表面， 其宽度等 于玻璃板 106 的宽度 T。边缘表面 104 可以是切割形成的表面， 即在玻璃板 106 切割后未 经精加工的表面， 通常是平的、 方形的。或者， 边缘表面 104 可以经过精加工过程。然而， 边 缘保护器 102 的使用能够省略边缘表面 104 的精加工同时又实现冲击强度的改善。在图 1 所示的实施例中， 有四个边缘保护器 102 接合在玻璃板 106 的四个边缘表面 104 上。边缘 保护器 102 提高了其所接合的边缘表面 104 的冲击强度 ( 将切割而成的边缘表面 104 的冲 击强度作为基准 )。可以使用另外的或较少的边缘保护器 102 来保护玻璃板 106 的边缘表 面 104。图 3 显示了其中有单个边缘保护器 102 接合于玻璃板 106 的边缘 104 以便提高玻 璃板 106 的边缘表面 104 的冲击强度的实施例。在图 3 所示的实施例中， 边缘表面 104 是 一个连续表面， 这使得使用单个边缘保护器 102 成为可能。边缘保护器 102 的使用不局限 于如图 1 所示的长方形玻璃板， 也不局限于如图 3 所示具有圆化角的长方形。可以将各边 缘保护器 102 制成具有充分挠性以便接合到线性轮廓、 曲面轮廓、 或线性与曲面轮廓组合 的边缘表面上。
     回到图 1， 并不强制把边缘保护器 102 接合到玻璃板 106 的所有边缘表面 104 上。 例如， 有可能将边缘保护器 102 接合到玻璃板 106 上所选择数量的边缘表面 104， 同时将其 余边缘表面 104 或者进行精加工或者保持原切割状态。然而， 为了完整获益于本发明， 较好 的做法是玻璃板 106 的所有边缘表面 104 都用一个或多个边缘保护器 102 保护起来。在玻 璃板 106 进行进一步的制造步骤时， 诸如在制作 LCD 面板时在玻璃表面沉积薄膜， 或者进行 其它输运步骤时， 边缘保护器 102 可以保持接合于玻璃板 106 的边缘表面 104 上。当不再 需要边缘保护时， 边缘保护器 102 可以使用任意适当方法从玻璃板 106 上去除。例如， 玻璃 板 106 可以在非常接近边缘表面 104 的地方进行修整， 切除边缘保护器 102。 也有可能去除 边缘保护器 102 与玻璃板 106 之间的粘合材料。然而， 必须小心谨慎以防损坏玻璃板 106。 或者， 如果边缘保护器 102 不会干扰玻璃产品的最后观感， 即使不再需要边缘保护， 边缘保 护器 102 仍可以原位保留。
     各边缘保护器 102 可是成形纤维。 成形纤维包括但不限于传统的有芯纤维。 然而， 在特定实施方式中需要使用无芯的实心纤维。从图 2 可以更清楚地看到， 成形纤维 102 有 用于接合到玻璃板 106 的边缘表面 104 上的接合表面 108 以及用于接收冲击负载并扩散导 向玻璃板 106 边缘表面 104 的负载表面 110。在处于接合位置时， 接合表面 108 沿玻璃板 106 的边缘表面 104 展开， 而负载表面 110 沿离开接合表面 108 向外且离开玻璃板 106 的边 缘表面 104 向外的方向延伸。采用这一构造， 负载表面 110 将截取导向玻璃板 106 边缘表 面 104 的任何冲击负载。接合表面 108 的形状可以加以选择， 与成形纤维 102 将要贴附于 其上的玻璃板 106 边缘表面 104 的形状相匹配。接合表面 108 通常是个平面， 因边缘表面 104 通常是平的。接合表面 108 可以是平滑的或者是有纹理的。负载表面 110 可以描述为 一个凸面。用 “凸面” 一词来描述所有沿离开接合表面 108 向外的方向延伸的表面。如以 下参照图 4A-4F 所示， “凸面” 可以是圆的也可以不是圆的 ( 在有关凸面时用 “圆” 的含义是 该凸面系球面、 椭圆面、 抛物线面、 或其它类似形状表面的一部分 )。 与接合表面 108 的情况 一样， 负载表面 110 可以是平滑的或是有纹理的。成形纤维 102 的横截面形状可以进一步 描述为大致 “D” 形或者更广义地说系非对称性的。成形纤维 102 的横截面形状通常是使得 负载表面 110 的表面积大于接合表面 108 的表面积。
     符合以上描述的成形纤维 102 横截面形状的非限制性例子示于图 4A-4F。如图 4A-4F 所示， 负载表面或凸表面 110 可以是由单一表面组成， 如图 4F 所示， 或者是连接在一 起的表面的组合， 如图 4A-4E 所示。表面的组合可以包括当连接起来形成上述凸面的平面 和 / 或曲面。当负载表面或凸表面 110 包括连接在一起的表面的组合时 ( 图 4A-4E)， 邻接 表面之间的角 112 经圆化处理以便避免在负载表面或凸面 110 中产生应力集中因素。负 载表面或凸面 110 与接合表面 108 之间的角 114 可以是圆化的 ( 图 4E 和 4F) 或尖角 ( 图 4A-4D)。
     现在参照图 4A 解释选择成形纤维 102 的高度和宽度时的考率因素。在图 4A 中， 标明了成形纤维 102 的高度 H 和宽度 W。宽度 W 是沿接合表面 108 测量的， 而高度 H 是在垂 直于接合标明 108 的方向上测量的。宽度 W 由 W ＝ fxT 得到， 其中 f 是一个在 0.8 至 1.2 范围内的因子， 而 T( 图 2) 是玻璃板的厚度 ( 例如图 2 中的 106)， 同时也是边缘表面 ( 例如 图 2 中的 104) 的宽度。高度 H 大于 0.3xW 但小于 3xW。在一些实施例中， 成形纤维 102 是 相对挠性的， 所以可以绕在卷轴上。这种挠性可以通过使成形纤维 102 的高度非常小来实现。在一些实施例中， 可以绕在卷轴上的成形纤维的高度 H 小于 500 微米。在一些实施例 中， 可以绕在卷轴上的成形纤维的高度 H 小于 400 微米。在一些实施例中， 可以绕在卷轴上 的成形纤维的高度 H 小于 300 微米。一般而言， 高度 H 越小， 成形纤维 102 的挠性越大。然 而， 成形纤维 102 的挠性应当与成形纤维 102 的强度相平衡。可以绕在卷轴上的成形纤维 102 简化了将成形纤维 102 接合到玻璃板 ( 图 2 中的 106) 上去的任务， 并节省贮存空间。
     回到图 2， 成形纤维 102 可以用具有或者加工后具有类似于玻璃板 106 的机械性 能的材料制作， 所述机械性能例如热膨胀系数和高温强度。成形纤维 102 可以由有机或无 机材料制作。在一些实施例中， 成形纤维 102 的材料可以选自玻璃、 高强度聚合物、 塑料、 金属、 及复合材料。在一些实施例中， 成形纤维 102 和玻璃板 106 在 0-300℃的温度范围内 其热膨胀系数 (CTE) 大致相同。所谓 “大致相同的 CTE” 是指成形纤维 102 与玻璃板 106 的材料之间的 CTE 差小于玻璃板在 0-300℃温度范围内 CTE 的 20％。在特定实施方式中， 成形纤维 102 与玻璃板 106 的材料之间的 CTE 差小于玻璃板在 0-300℃温度范围内 CTE 的 10％。在特定实施方式中， 成形纤维 102 与玻璃板 106 的材料之间的 CTE 差小于玻璃板在 0-300℃温度范围内 CTE 的 5％。在特定实施方式中， 成形纤维 102 与玻璃板 106 的材料之 间的 CTE 差小于玻璃板在 0-300℃温度范围内 CTE 的 2％。各成形纤维 102 通过粘合材料 116 固定到玻璃板 106 的边缘表面 104 上。可以使用不同类型的粘合材料在成形纤维 102 与玻璃板 106 之间形成高强接合， 所用的粘合材料的类型通常取决于成形纤维 102 和玻璃 板 106 的材料。在一些实施例中， 可用的粘合材料是快速固化的。在一些实施例中， 可用的 粘合材料在高温， 例如最高达 400℃时具有耐久性。在一些实施例中， 可用的粘合材料在固 化前其粘度低， 例如低于 1000 厘泊。在一些实施例中， 该低粘度低于 500 厘泊。在一些实 施例中， 该低粘度低于 10 厘泊。在一些实施例中， 该低粘度低于 5 厘泊。粘合材料 116 可 以选自玻璃料、 有机粘合剂、 或玻璃料与有机粘合剂的组合。 在一些实施例中， 粘合材料 116 能够承受玻璃板 106 的后续加工条件。合适的粘合材料的例子是无需添加溶剂为透明的可 紫外线 (UV) 固化的环氧树脂。当暴露于紫外线时， 可紫外线固化环氧树脂凝胶在几秒钟内 即可固化， 产生强韧的有弹性的接合。高温粘合材料的商品例子包括 ResbondTM940 快速固 化粘合剂和 DurabondTM 金属复合物， 能够在 650℃发挥作用。这些环氧树脂粘合材料可以 在室温或升高温度下固化。为缩短固化时间， 粘合材料可以加热到例如 80℃至 200℃的温 度范围。加热可以用任何合适的热源完成， 例如工作波长在粘合材料吸收范围内的高功率 激光束。对粘合材料加热还会降低粘合材料的粘度。低粘度的粘合材料使得能在成形纤维 102 与玻璃板 106 边缘表面 104 之间实现薄层粘合材料 116。如果成形纤维 102 是用玻璃 材料构成的， 可以用玻璃料薄层作为粘合材料 116。 可以对玻璃料加以设计以便在高达数百 度的高温下发挥作用而不发生性能退化。在一些实施例中， 玻璃料包含一种或多种选自下 组的吸收离子 ： 铁、 铜、 钒、 钕。玻璃料还可用填料掺杂， 例如转化填料 (inversion filler) 或添加剂填料， 填料降低玻璃料的热膨胀系数以匹配或基本上匹配玻璃板 106 及成形纤维 102 的热膨胀系数。几种示例性玻璃料的组成描述于美国专利 US6998776(Aitken 等， 2006 年 ) 和 7407423(Aitken 等， 2008 年 )。
     可以切割成各种长度以便用作边缘保护器 102 的成形纤维可以用各种工艺制作。 在一个实施例中， 成形纤维是用纤维拉制法制作的玻璃纤维。 在该工艺中， 将玻璃预制件或 玻璃件研磨成成形预制件， 预制件的形状就像成形纤维上述的形状。成形预制件可以具有的横截面的具体例子示于图 4A-4F。然后， 采用传统纤维拉制工艺将成形预制件拉制成纤 维。 在拉制过程中， 控制温度和拉制速度以最低限度地降低表面张力， 从而使纤维的形状保 持与起始成形预制件的形状相同或相似。成形纤维可以涂上一薄层保护涂料， 以针对环境 污染及机械疲劳对纤维提供保护。 为说明之目的， 图 4G 显示的是带有保护涂层 120 的图 4F 所示成形纤维。涂层的厚度可以在 20-100 微米的范围内。涂层材料可以选自聚合物、 硅树 脂、 以及其它在紫外线辐照下可以快速固化的材料。涂层可以选择为一种能够用机械式去 除器或化学溶剂去除的涂层。
     成形纤维还可以用挤出法制备。用来挤出成形纤维的机器类似于注塑机。将原材 料熔融后迫使其通过型模制成长纤维。 型模的形状决定纤维的形状。 将纤维从型模挤出后， 迅即冷却成固态形状。长纤维可以绕在卷轴上贮存或者切割成件并堆叠在一起。与上述工 艺不同， 挤出法不需要首先制作成形预制件， 由此降低纤维制造成本。 用该方法制成的纤维 也可以涂上如上所述的薄层保护涂料 ( 示于图 4G)。
     成形纤维还可以用坩埚法制作。在坩埚法中， 原材料装填到在底部有喷嘴的可以 加热的坩埚中。 将原材料高温熔融， 变成液体并流过喷嘴， 在离开喷嘴时即迅速冷却形成纤 维。喷嘴的横截面形状决定纤维的形状。用该方法制成的纤维也可以涂上如上所述的薄层 保护涂料 ( 示于图 4G)。 如上所述制造的成形纤维的强度可以通过各种强化技术加以提高。例如， 可以在 成形纤维的表面上沉积二氧化钛掺杂的石英玻璃薄层 ( 或者成形纤维可以掺杂钛 ) 以提供 优异的抗疲劳性。 例如， 美国专利 US6487879(Blackwell 等， 2002 年 ) 描述了一种在表面上 沉积二氧化钛掺杂的石英玻璃作为载体的方法。在制成成形纤维的纤维拉制方法中， 预制 件或拉制的纤维可以掺杂钛。
     成 形 玻 璃 纤 维 可 以 通 过 离 子 交 换 以 化 学 方 式 加 以 强 化。 例 如， 美国专利 US5674790(Araujo， 1997 年 ) 描述了通过离子交换的化学增强法。 通常， 玻璃纤维结构中存 + + + 在的可以交换诸如 K 等较大碱金属离子的诸如 Li 和 Na 等较小碱金属离子可以使玻璃纤 维组成适合进行通过离子交换的化学强化处理。 离子交换过程通常发生在不超过玻璃的转 变温度的高温范围内。将玻璃纤维浸入包含碱金属盐的熔浴中， 其中碱金属的离子半径大 于玻璃中所包含的碱金属离子的离子半径。 玻璃中较小的碱金属离子交换了较大的碱金属 + 离子。例如， 可以将含 Na 的玻璃板浸在硝酸钾 (KNO3) 熔浴中。熔浴中的较大 K+ 将置换玻 璃中的较小 Na+。在原先由 Na+ 占据的位点上出现大的钾离子， 在玻璃表面上或近表面处形 成了压缩应力。玻璃纤维在离子交换之后进行冷却。玻璃中离子交换的深度受玻璃纤维组 成控制。当正确地实施强化技术之后， 可以形成抗刮擦纤维或纤维表面。
     提高成形纤维强度的另一种方式是如上所述地在纤维上涂上保护材料。 保护材料 在纤维运输或卷绕时保护纤维。 一旦纤维附着到玻璃板的边缘上， 涂层即完成其使命， 所以 可以从纤维上除去。 为此原因， 该涂层可以是一种能用常规机械方法从纤维上除去的， 比如 烧掉或者用机械工具， 或者溶解在化学溶剂中。在将纤维应用到玻璃板边缘之前或同时可 以将涂层去除。
     图 5A 说明了一种从顶部将成形纤维 102 定位到玻璃板 106 的边缘表面 104 上的 方法。成形纤维 102 可以从卷轴 ( 未示出 ) 上展开来。在本实施例中， 成形纤维 102 有一 层保护涂层 120。保护涂层 120 可以在成形纤维 102 安装到玻璃板 106 的边缘表面 104 上
     时除去。可以使用不会擦伤纤维表面但能除去软涂层的机械式涂层去除器 122、 124。在图 5B 中， 粘合材料 116 通过喷嘴 128 沉积到玻璃板边缘表面 104， 喷嘴 128 的开口稍小于玻璃 板 106 的厚度， 并沿玻璃板 106 的边缘表面 104 运动。在成形纤维 102 之上的机械式涂层 去除器 122 用作为位置保持器， 将成形纤维 102 保持与玻璃板边缘表面 104 对齐并向成形 纤维 102 施加作用力， 使成形纤维 102 与玻璃板 106 的边缘表面 104 良好接触。可以用类 似的步骤将成形纤维从底部定位在玻璃板 106 的边缘表面 104 上， 如图 5C 和 5D 所示。在 图 5C 和 5D 的方法中， 粘合材料 116 沉积在纤维 102 上而不是玻璃板 102 的边缘表面 104 上。带有粘合材料 116 的纤维 102 随后与玻璃板 106 的边缘表面 104 相接触。
     一旦成形纤维 102、 粘合材料 116 及边缘表面 104 正确定位， 即可执行其它工艺以 保证在成形纤维 102 与玻璃板 106 的边缘表面 104 之间形成高强度接合。例如， 如果粘合 材料 116 是可紫外线固化的环氧树脂， 可以用紫外光源 130( 图 5B 和 5D) 将粘合材料固化。 或者， 如果粘合材料是热活化粘合材料， 紫外光源 130 即可用合适的加热源替换， 施加必要 的热量以活化粘合材料。 如果粘合材料是玻璃料， 玻璃料可以用辐照源熔化， 例如激光器或 红外灯， 熔化的方式是使玻璃料在玻璃板 106 的边缘表面 104 与成形纤维 102 之间形成强 密封层。这些附加的接合过程可以发生于将各段成形纤维 102 和粘合材料 116 定位在玻璃 板 106 的玻璃表面 104 上时。喷嘴 128、 机械式去除器 ( 图 5A 中的 122、 124) 及紫外光源 130( 视情况也可以是热源或辐照源 ) 可以安置于台架 ( 未示出 ) 上并沿玻璃板 106 的边缘 表面 104 运动， 从而使成形纤维 102 与玻璃板 106 边缘表面 104 的接合是一个连续的过程。 图 6A 说明了另一种将成形纤维 102 附着到玻璃板 106 的边缘表面 104 上的方法。 在此情况下， 成形纤维 102 不包含在将成形纤维 102 接合到玻璃板 106 的边缘表面 104 上 之前需要去除的保护涂层。在该方法中， 设置了具有 V 型凹槽 134 以及在 V 形凹槽 134 之 上的通道 136 的对准定位器 132。成形纤维 102 定位在 V 形凹槽 134 中， 平面 108 朝上。粘 合材料 116 施涂于成形纤维 102 的接合表面 108 上。然后， 将玻璃板 106 装入通道 136 中， 使玻璃板 106 的边缘表面 104 与成形纤维 102 的接合表面 108 接触。通道 136 中的弹簧构 件 127 使玻璃板 106 在通道 136 内居中， 并将玻璃板 106 与成形纤维 102 对齐。玻璃板 106 的边缘表面 104 通过粘合材料 116 与成形纤维 102 的接合表面 108 接触后， 根据粘合材料 116 的性质， 即可以进行其它过程以在边缘表面 104 与成形纤维之间形成高强接合， 如上所 述。例如， 如果粘合材料 116 是可紫外线固化的环氧树脂粘合材料， 例如， 对准定位器 132 的壁中至少一个， 例如壁 138， 是对紫外光透明的， 从而可以使用来自紫外光源 130 的紫外 光来固化粘合材料 116。或者， 如图 6B 所示， 如果粘合材料 116 是可热固化的粘合材料， 对 准定位器 132 可以包括一个或多个加热元件 140 以加热成形纤维 102 或玻璃板 106， 从而 使粘合材料 116 可以在短时间内固化。如果粘合材料 116 是玻璃料， 可以使用将粘合材料 116 暴露于辐照中的合适方法。
     在图 6B 中， 粘合材料 116 可以在玻璃板 106 与对准定位器 132 中的成形纤维 102 接触之前施涂到玻璃板 106 的边缘表面 104 上。粘合材料 116 可以用相对快的技术施涂。 例如， 可以在比玻璃板 106 长的容器 ( 未示出 ) 中加入粘合材料并流平 (leveled)。然后 可将玻璃板 106 与容器中的粘合材料的表面对齐， 从而当玻璃板 106 的边缘表面 104 触及 容器中的粘合材料时， 整个边缘表面 104 被均匀的一层粘合材料润湿。或者， 可以用压印技 术将粘合材料施涂到玻璃板 106 的边缘表面 104。该技术涉及将粘合材料加入多孔性材料
     ( 未示出 )， 例如海绵中， 并用该多孔性材料接触玻璃板 106 的边缘表面 104。 当挤压多孔性 材料或对其施压时， 粘合材料会从孔中流出， 即使在多孔性材料离开该表面之后仍保留在 玻璃板 106 的边缘表面 104 上。带有粘合材料的玻璃板 106 随后可以装入对准定位器 132 中与成形纤维 102 接触。可以使用任意其它工艺使粘合材料固化， 如以上所解释。
     实施例
     用有限元分析 (FEA) 来评估当通过粘合剂材料接合到玻璃板边缘时成形纤维在 保护玻璃板免遭破坏方面的有效性。
     实施例 1
     图 7A 和 7B 显示了在 FEA 中所用的模型。 图 7A 中的模型是有圆化边的玻璃板 150。 该模型用作基准， 因为圆化边在降低应力方面提供最佳性能。图 7B 中的模型是如上所述的 受保护玻璃板 152， 保护性玻璃纤维通过环氧树脂接合在玻璃板边缘上。如图 7A 和 7B 所 示， 在 FEA 中使用半对称性 (half-symmetry)。假定是平面应变状况。为两个模型定义接触 界面。在各接触界面的目标表面上施加 0.001mm 的位移负载， 以在玻璃板的边缘处向各玻 璃板施加压缩作用。
     FEA 表明， 圆化边玻璃板 ( 图 8A) 中最大第一主应力为 99.7MPa， 而带有成形纤维 的受保护玻璃板 ( 图 8B) 为 96.1MPa。最大第一主应力之差小于 5％， 这从边缘保护看是 基本相同的。在用成形纤维保护的受保护玻璃板中， 最大第一主应力在靠近玻璃板的角处 ( 图 9A) 仅仅为 4.33MPa。成形纤维的使用使角处的最大应力降低了 20 多倍。图 9B 显示 了玻璃板与成形纤维之间的环氧树脂薄层上的应力分布， 其中最大第一主应力为 7.63MPa， 这显著地低于纤维表面的应力。( 上面对受保护玻璃板报道的为 96.1MPa 的最大第一主应 力发生在纤维表面。 ) 该结果清楚地显示， 使用附着在玻璃板上的成形纤维显著地降低了在 边缘发生裂纹或损坏， 因此向玻璃板提供了优异的保护作用。 对本领域的技术人员而言， 明显可以对本发明进行各种修改和变动而不会背偏离 本发明的范围和构思。 因此， 本发明意图覆盖本发明的修改和变动， 只要这些修改和变动在 权利要求及其等同方案的范围之内。