專利名稱：生產(chǎn)真空玻璃用超平鋼化玻璃的生產(chǎn)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼化安全玻璃的生產(chǎn)方法和設(shè)備，特別是用于生產(chǎn)真空玻璃用的、平整度要求很高的鋼化玻璃的生產(chǎn)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
眾所周知，玻璃是脆性材料，強度不高、易碎，而且碎片鋒利，傷害性強。為此，玻璃科技人員在研究玻璃的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)后，發(fā)明了把玻璃進行淬火處理，使玻璃表面產(chǎn)生永久性殘余壓應(yīng)力，提高了玻璃強度和降低其傷害性，這種玻璃稱為鋼化玻璃(temperedglass),其生產(chǎn)方法稱為玻璃鋼化(tempering)。早在1870年，玻璃鋼化技術(shù)的專利就已出現(xiàn)。二十世紀30年代，法國生產(chǎn)的平鋼化玻璃已投放市場。幾十年來，國內(nèi)外各種玻璃鋼化技術(shù)及其設(shè)備的發(fā)明不斷出現(xiàn)，例如垂直吊掛風冷鋼化技術(shù)與設(shè)備、水平輥道鋼化技術(shù)與設(shè)備、微粒鋼化、液體鋼化、對流加熱鋼化技術(shù)與裝備等。玻璃鋼化的加熱裝置、輸送系統(tǒng)、冷卻風柵等技術(shù)與設(shè)備等的較小的發(fā)明和改進性專利超過幾千件，對提高鋼化玻璃的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮了重大作用。但是，有關(guān)提高鋼化玻璃的平整度的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的研究不多，尤其是超平鋼化玻璃的生產(chǎn)技術(shù)和裝備的研究和發(fā)明還是一個空白。H前的鋼化玻璃生產(chǎn)技術(shù)，玻璃發(fā)生變形、出現(xiàn)波形彎曲和弓形彎曲幾乎是不可避免的，所以我國和世界其他國家的鋼化玻璃標準，都規(guī)定了鋼化玻璃彎曲度的指標。例如，GB/T 9963《鋼化玻璃》規(guī)定平型鋼化玻璃的彎曲度，弓形時應(yīng)不超過0.5%，波形時應(yīng)不超過0.3%。GB 15763.2《建筑用安全玻璃第二部分鋼化玻璃》規(guī)定“平面鋼化玻璃的彎曲度，弓形時應(yīng)不超過0.3%，波形時應(yīng)不超過0. 2%?！边@種鋼化玻璃，可以滿足用于建筑、車輛、設(shè)備和家具等要求。但是，對于正在發(fā)展的真空玻璃的生產(chǎn)，幾乎是無法作為原片使用。真空玻璃是兩片玻璃間有真空空腔的結(jié)構(gòu)體，它的周邊用低熔點玻璃焊料封接在一起，中間有承受大氣壓力支撐點。如果鋼化玻璃的彎曲度大，兩片玻璃之間的間隙變化太大，差值超過一定范圍，真空玻璃的生產(chǎn)會非常困難，甚至成為不可能。例如，< 申請?zhí)?gt;94192667 (PCT/AU94/00305)《制造真空玻璃窗的方法》、< 申請?zhí)?gt;95196656 (PCT/AU1995/000640)《真空玻璃窗的結(jié)構(gòu)改進》、< 申請?zhí)?gt;02128829《一種制造真空玻璃的新工藝》等專利，都是在兩塊平板玻璃之間，每平方米放置一千多個、高度0. 12mm或0. 2mm的不銹鋼片、不銹鋼絲或高強度陶瓷等制成的支撐物。這些支撐物的高度是相同的，無法適應(yīng)玻璃不規(guī)則變形造成的玻璃間隙的差異，支撐體不能均勻負擔玻璃承受的大氣壓力，玻璃由于受力不均而破裂。這種真空玻璃生產(chǎn)方法要求兩片玻璃平行度非常高，幾乎不允許間隙差的存在，因此很難用鋼化玻璃為原片生產(chǎn)鋼化真空玻璃。 CN 2005 I 0069186. 7《建筑真空玻璃的生產(chǎn)方法》、CN2010 I 0168742. 7《鋼化真空玻璃的生產(chǎn)方法和裝備》和CN 2005 I 0087374. 2《生產(chǎn)建筑真空玻璃板用的玻璃焊料》發(fā)明了用玻璃焊料形成支撐點和在真空焊接爐內(nèi)同時完成焊接與真空腔的形成。低熔點焊料玻璃形成的支撐體，可以有0. 2mm I. Omm,甚至更大些的變化,解決了固定高度的金屬支撐體難以生產(chǎn)鋼化玻璃的問題，實現(xiàn)了鋼化真空玻璃的工業(yè)化生產(chǎn)。但是，兩片玻璃的間隙差異也最好不超過0. 5_ I. Omm左右，否則真空玻璃產(chǎn)品會出現(xiàn)支撐點尺寸變化過大的問題，這會影響產(chǎn)品的外觀和傳熱系數(shù)。目前的玻璃鋼化方法和設(shè)備難以達到生產(chǎn)真空玻璃用的鋼化玻璃的技術(shù)要求。為了工業(yè)化、大批量和低成本的生產(chǎn)鋼化真空玻璃，解決超平鋼化玻璃生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備問題，是目前玻璃科學(xué)工作者必須解決的重大課題。根據(jù)玻璃工藝學(xué)原理和玻璃鋼化機理的分析，目前的玻璃鋼化生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備，造成鋼化玻璃變形大的主要根源是I.玻璃鋼化溫度等參數(shù)的確定很不精確
正確的平面玻璃鋼化溫度的范圍很窄，為接近玻璃軟化點附近的很小區(qū)域，即玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)鏈已有相當?shù)乃沙冢帜鼙３衷谧陨碇亓肯虏蛔冃蔚膮^(qū)間。若玻璃溫度超過軟化點，玻璃將發(fā)生變形；但溫度低、玻璃結(jié)構(gòu)鏈松弛不足時，會造成玻璃鋼化度低。當鋼化溫度過低時，玻璃往往在風柵急冷時破碎。精確的鋼化溫度是保證鋼化過程中，被加熱玻璃的溫度低于軟化點、不發(fā)生軟化變形的基礎(chǔ)。目前的玻璃鋼化工藝都是大約的確定鋼化溫度和加熱時間。例如，《安全玻璃》(石新勇主編，化工出版社，2006)指出“…淬火溫度或鋼化溫度T2 = Tg+80°C左右。工廠中鋼化6mm平板玻璃時，淬火溫度為610 650°C，加熱時間在200 300s范圍內(nèi)，…”。工廠生產(chǎn)鋼化玻璃時，都是大約預(yù)定一個爐溫，再經(jīng)鋼化爐上摸索，以玻璃不碎，變形可以接受，生產(chǎn)效率高的溫度，為鋼化操作溫度。特別應(yīng)該指出的是，各個工廠生產(chǎn)的浮法玻璃、Low-E玻璃的成分、色度和輻射系數(shù)等各不相同，玻璃的實際厚度與標明的公稱厚度有一定的誤差。玻璃成分的變化，SiO2,CaO, A1203、Na2OA2O等的差異會嚴重影響玻璃的粘度一溫度曲線，即玻璃的軟化點有高低不同；玻璃的色度、輻射系數(shù)和厚度都影響玻璃加熱速率。用相同的鋼化工藝制度、不精確的鋼化溫度的生產(chǎn)的鋼化玻璃，變形大是不可避免的。2.沒有直接測量和控制玻璃的溫度目前的玻璃鋼化爐都是測量與控制爐膛的溫度，而不是玻璃本身。在這種情況下，玻璃的實際溫度往往顯著的超過軟化點，而導(dǎo)致玻璃變形。例如《平板玻璃的加工》(劉縉主編，化工出版社2008年第一版)“?！紤]到爐膛的溫度均勻性及加熱速度，實際生產(chǎn)中(爐溫)設(shè)定在比玻璃鋼化溫度高90°C 130°C。…，I毫米厚度玻璃的加熱時間約為40 秒。”3.玻璃平面溫度均勻性差、玻璃表面與內(nèi)部溫差大，使玻璃板部分區(qū)域超溫嚴重，發(fā)生翹曲。目前使用的輻射加熱玻璃鋼化爐都是用鎳鉻絲或帶，纏繞在耐火材料棒(管)上制成的加熱元件，整個爐體分為若干個加熱控制單元分別控制爐溫。對流式鋼化爐是若干個熱風加熱器，對玻璃板吹高溫熱風加熱。若干個加熱單元的加熱、控制方式，難以保證整片平面上玻璃加熱的均勻性，易發(fā)生玻璃局部過熱的情況。特別是，鎳鉻發(fā)熱元件的的輻射光譜與玻璃的吸收光譜差異較大。玻璃在近紅外區(qū)有吸收帶，最重要的是Fe2+在I. I微米處的吸收帶，鈉鈣玻璃在2. 85微米、3. 5微米處都有吸收帶。Si-O振動的作用引起的強烈吸收，使大于4. 5微米的紅外線已完全不能透過至幾毫米的普通玻璃層，即大于4. 5微米波長的輻射熱無法到達玻璃內(nèi)部。因此，玻璃內(nèi)部的熱量只能靠熱傳導(dǎo)得到，造成玻璃內(nèi)部和外部的溫差較大，當玻璃內(nèi)部到達鋼化溫度時，表面溫度已超過軟化溫度發(fā)生變形。另外，輸送輥道和冷卻風柵精度差，也是造成鋼化玻璃變形大的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的 是提供生產(chǎn)超平鋼化玻璃的生產(chǎn)技術(shù)和相應(yīng)的鋼化設(shè)備，可以生產(chǎn)出變形很小、平整度滿足鋼化真空玻璃要求的鋼化玻璃。本發(fā)明是在分析玻璃鋼化過程原理的基礎(chǔ)上，采用綜合技術(shù)措施，使玻璃在鋼化過程中，不發(fā)生超過生產(chǎn)真空玻璃用鋼化玻璃的技術(shù)要求的變形。這些技術(shù)措施包括玻璃鋼化參數(shù)測定技術(shù)、玻璃表面溫度精確實時測量控制技術(shù)、玻璃均勻加熱和控制技術(shù)與設(shè)備、精密輸送輥道和風柵冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明的具體內(nèi)容是I.在實驗室內(nèi)，使用專用玻璃鋼化參數(shù)測定裝置，精確測定每批被鋼化玻璃原片的粘度-溫度曲線、軟化點和相應(yīng)的鋼化工藝條件下的加熱時間一溫度曲線，為玻璃鋼化過程控制提供精確的參數(shù)。2.本發(fā)明的超平玻璃鋼化設(shè)備，使用精密紅外輻射測溫儀和紅外溫度掃描儀，采用直接實時測量玻璃表面實際溫度，與計算機組成控溫系統(tǒng)，保證在鋼化加熱爐中，玻璃的實際溫度不超過實驗室內(nèi)制定的鋼化溫度，玻璃不發(fā)生軟化、變形。3.本發(fā)明的玻璃鋼化設(shè)備是采用有主加熱室、精細均化加熱室的玻璃均勻加熱和控制技術(shù)與設(shè)備。并且使用對流加熱和石英玻璃管遠紅外加熱的綜合加熱系統(tǒng)，保證被玻璃的平面上各個區(qū)域的溫度均勻，也提高玻璃表面和內(nèi)部的溫度一致性。主加熱室承擔玻璃加熱量的95%以上。玻璃從室溫被加熱到接近玻璃鋼化溫度，即玻璃鋼化溫度以下20°C左右。然后在精細均化加熱室內(nèi)，精細、均化的把玻璃加熱到鋼化溫度，使玻璃平面的各部分的溫差最小，玻璃表面與內(nèi)部的溫度一致。本發(fā)明采用石英玻璃管加熱器，不僅解決了鋼化爐橫向溫度差的問題，使被加熱玻璃整個表面溫度均勻，而且提高了玻璃表面與內(nèi)部的溫度一致性。這是因為石英玻璃管與被加熱玻璃的主要成分都是SiO2,它們都是-SiO2-SiO2-網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，石英玻璃管的熱發(fā)射譜與玻璃的熱吸收譜基本重合，不僅大大提高了加熱效率，降低玻璃鋼化生產(chǎn)能耗，而且輻射熱可以到達玻璃的內(nèi)部，進行玻璃內(nèi)、外同時加熱，顯著地降低玻璃內(nèi)外溫差，從而減少玻璃表面過熱的狀況，避免玻璃過熱變形。4.采用市場上平直度、橢圓度等最好的石英輥及高安裝精度的穩(wěn)定輸送系統(tǒng)、優(yōu)良的冷卻風柵。本發(fā)明的有益效果首先是大大的改善了鋼化玻璃的變形情況，平整度提高6 8倍，即鋼化玻璃弓形彎曲小于0. 05% 0. 07%、波形彎曲小于0. 03% 0. 04%，可以滿足生產(chǎn)鋼化真空玻璃的技術(shù)要求。同時，本發(fā)明使用石英玻璃管紅外加熱器，明顯地提高了能源利用率，降低了玻璃鋼化生產(chǎn)單位能耗。另外利用本發(fā)明的技術(shù)和設(shè)備，生產(chǎn)的超平鋼化玻璃原片用于夾層玻璃，可以成倍的減少中間層PVB膠片的用量，降低鋼化夾層玻璃的成本。


附圖中，A-放片臺、B-主加熱室、C-精細均化加熱室、D-淬冷風柵和E-計算機控制系統(tǒng)。I-將被鋼化的玻璃、2-輸送系統(tǒng)、3-強制對流加熱器、4-石英陶瓷輥輸送系統(tǒng)、5-石英玻璃管紅外加熱器、6-精密紅外輻射測溫儀和紅外溫度掃描儀。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施方式
。I.根據(jù)訂貨要求，對每批將要鋼化的浮法玻璃或Low-E玻璃原片取樣。在實驗室中，使用專用玻璃鋼化參數(shù)測定裝置，精確測定將要鋼化的玻璃原片的粘度-溫度曲線、軟化點和相應(yīng)的鋼化工藝條件下工藝曲線，輸入計算機過程控制系統(tǒng)，成為鋼化工藝控制參
數(shù)。 2.把經(jīng)過冷加工的浮法玻璃原片或Low-E玻璃原片(I)，放到生產(chǎn)超平鋼化玻璃設(shè)備的放片臺(A)上。計算機控制系統(tǒng)(E)根據(jù)預(yù)定程序，啟動輸送系統(tǒng)(2)把玻璃送入主加熱室(B)。把玻璃(I)從室溫加熱到比預(yù)定的玻璃鋼化溫度低20°C左右，約為560°C 590°C。主加熱室(B)的加熱系統(tǒng)采用強制對流加熱器(3)，這樣可以同時滿足普通浮法玻璃或Low-E玻璃的加熱的技術(shù)要求。由計算機控制的石英陶瓷輥輸送系統(tǒng)(4)完成玻璃的進出和擺動。玻璃在主加熱室內(nèi)的擺動是保證加熱均勻的必要措施。3.計算機控制系統(tǒng)(E)啟動石英陶瓷輥輸送系統(tǒng)(4)把經(jīng)預(yù)熱的玻璃送入精細均化加熱室(C)并進行擺動。本室使用石英玻璃管紅外加熱器(5)，在計算機控制系統(tǒng)(E)的控制下，對玻璃(I)進行精細、均勻加熱，使用精密紅外輻射測溫儀和紅外溫度掃描儀(6)，實時監(jiān)測玻璃(I)的實際溫度。當玻璃被加熱到預(yù)定的鋼化參數(shù)時，計算機控制系統(tǒng)(6)發(fā)出指令，石英陶瓷輥輸送系統(tǒng)(4)把玻璃輸送到玻璃淬冷風柵(D)，進行吹風淬冷，完成玻璃鋼化過程。4.本發(fā)明的超平鋼化玻璃生產(chǎn)設(shè)備采用市場上質(zhì)量最好的石英陶瓷輥、精密安裝輸送系統(tǒng)和淬冷風柵。采用上述本發(fā)明的綜合技術(shù)措施和設(shè)備，可以保證成品鋼化玻璃的弓形彎曲度小于0.07%、波形彎曲度可以小于0.04%。這種鋼化玻璃可以用于CN2010 I 016 8742. 7《鋼
化真空玻璃的生產(chǎn)方法和裝備》生產(chǎn)鋼化真空玻璃。
權(quán)利要求
1.一種超平鋼化玻璃生產(chǎn)方法和設(shè)備，其特征在于采用綜合技術(shù)措施，這些技術(shù)措施包括玻璃鋼化參數(shù)測定、玻璃均勻加熱技術(shù)與設(shè)備、玻璃表面溫度精確實時測量控制技術(shù)、精密輸送輥道和風柵冷卻系統(tǒng)，使玻璃在鋼化過程中，不發(fā)生超過技術(shù)要求的變形，。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述超平鋼化玻璃生產(chǎn)方法和設(shè)備，其特征在于在實驗室內(nèi)，使用專用玻璃鋼化參數(shù)測定裝置，精確測定每批被鋼化玻璃原片的粘度-溫度曲線、軟化點和相應(yīng)的鋼化工藝條件下的加熱時間一溫度曲線，為玻璃鋼化過程控制提供精確的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述超平鋼化玻璃生產(chǎn)方法和設(shè)備，其特征在于使用精密紅外輻射測溫儀和紅外溫度掃描儀，采用直接實時測量玻璃表面實際溫度，與計算機組成控溫系統(tǒng)，保證在鋼化加熱爐中，玻璃的實際溫度不超過實驗室內(nèi)制定的鋼化溫度，玻璃不發(fā)生軟化、變形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述超平鋼化玻璃生產(chǎn)方法和設(shè)備，其特征在于玻璃鋼化設(shè)備是采用有主加熱室、精細均化加熱室的玻璃均勻加熱和控制技術(shù)與設(shè)備；并且使用對流加熱和石英玻璃管遠紅外加熱的綜合加熱系統(tǒng)，保證被玻璃的平面上各個區(qū)域的溫度均勻，也提高玻璃表面和內(nèi)部的溫度一致性。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述超平鋼化玻璃生產(chǎn)方法和設(shè)備，其特征在于利用本發(fā)明的技術(shù)和設(shè)備，生產(chǎn)的超平鋼化玻璃原片用于夾層玻璃，可以成倍的減少中間層PVB膠片的用量，降低鋼化夾層玻璃的成本。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼化安全玻璃的生產(chǎn)方法和設(shè)備，特別是用于生產(chǎn)真空玻璃用的、平整度要求很高的鋼化玻璃的生產(chǎn)方法和設(shè)備。本發(fā)明的主要內(nèi)容是采用綜合技術(shù)措施，使玻璃在鋼化過程中，不發(fā)生超過技術(shù)要求的變形。這些技術(shù)措施包括玻璃鋼化參數(shù)測定、玻璃均勻加熱技術(shù)與設(shè)備、玻璃表面溫度精確實時測量控制技術(shù)、精密輸送輥道和風柵冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明大大的改善了鋼化玻璃的變形情況，顯著地提高了鋼化玻璃平整度，弓形彎曲和波形彎曲可以小于0.07％和0.04％，滿足生產(chǎn)鋼化真空玻璃的技術(shù)要求。另外利用本發(fā)明的方法和設(shè)備，生產(chǎn)用于夾層玻璃的鋼化玻璃原片，可以成倍的減少中間層PVB膠片的用量，降低鋼化夾層玻璃的成本。
文檔編號C03C27/12GK102643014SQ20111004216
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者王世忠 申請人:王世忠