薄板玻璃熔體成型方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了玻璃熔融成型方法，包括如下步驟：通過耐高溫刀狀成型體將玻璃熔池分割為左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域，左右兩側(cè)玻璃熔體是相互貫通的，且刀狀成型體的刀口超出玻璃熔體的液面；沿著刀口狀成型體兩側(cè)提升玻璃熔體，并冷卻刀口狀成型體兩側(cè)及成型體附近玻璃熔體表面，形成外表面粘度較大左側(cè)薄層和右側(cè)薄層；沿刀口的左側(cè)面牽引左側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成左側(cè)薄層，同時沿刀口的右側(cè)面牽引右側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成右側(cè)薄層，并在刀口的刀鋒處形合并成板根；從板根繼續(xù)向上牽伸并冷卻定型，再經(jīng)退火處理形成玻璃板材。
【專利說明】
薄板玻璃熔體成型方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于玻璃材料成型工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃融熔成型的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃作為一種非晶材料，沒有固定的熔點(diǎn)，玻璃從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的一定溫度范圍內(nèi)具有平滑和穩(wěn)定的粘度變化，隨著溫度連續(xù)不斷的上升，玻璃粘度會連續(xù)不斷的變小，玻璃的熔融成型即依靠玻璃粘度的溫度依賴性實(shí)現(xiàn)。
[0003]成型過程中，玻璃隨著溫度的升高，先后經(jīng)歷應(yīng)變點(diǎn)、轉(zhuǎn)變點(diǎn)、退火點(diǎn)、變形點(diǎn)、軟化點(diǎn)、操作溫度和熔化溫度等過程。當(dāng)溫度到達(dá)軟化點(diǎn)溫度后繼續(xù)升高溫度，玻璃熔體內(nèi)部間結(jié)構(gòu)組元聚合物離子團(tuán)之間的相互作用力就會減弱，當(dāng)外力大于內(nèi)部相互作用力時，就會發(fā)生流動。同時，玻璃粘度的溫度依賴性并不是線性關(guān)系，在高溫段，溫度升高一定范圍，粘度變化比低溫段變化要小。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中采用有槽垂直引上法成型工藝相對復(fù)雜，玻璃熔體從槽子磚的縫隙中被垂直向上拉引，易受外界因素干擾，冷卻效果較低，尤其在槽口玻璃熔體析晶以及槽唇腐蝕情況下良品率低。因此，需要一種充分利用玻璃液粘度的溫度依賴性的玻璃融熔成型方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種玻璃熔融成型方法，通過牽引玻璃熔池內(nèi)的玻璃熔體制作玻璃板材，其特征在于，包括如下步驟:
[0006]a.通過耐高溫刀狀成型體將所述玻璃熔池分割為左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域，左右兩側(cè)玻璃熔體是相互貫通的，且所述刀狀成型體的刀口超出所述玻璃熔體的液面；
[0007]b.冷卻形成左側(cè)所述薄層和右側(cè)所述薄層；
[0008]c.沿所述刀口的左側(cè)面牽引所述左側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成左側(cè)薄層，同時沿所述刀口的右側(cè)面牽引所述右側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成右側(cè)所述薄層，并在所述刀口的刀鋒處形合并成板根；
[0009]d.從所述板根繼續(xù)向上牽伸并冷卻定型，再經(jīng)退火處理形成所述玻璃板材。
[0010]優(yōu)選地，在執(zhí)行所述步驟b至步驟d的過程中，左側(cè)所述薄層和右側(cè)所述薄層的外側(cè)面只與空氣接觸。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟b中，通過冷卻管或者熱風(fēng)進(jìn)行冷卻。
[0012]優(yōu)選地，通過控制冷卻強(qiáng)度以及牽引速度控制所述玻璃板材的厚度，其中，所述牽引速度較快時，所述玻璃板材的厚度越薄。
[0013]優(yōu)選地，沿牽引方向所述刀口的形狀為直線形或者弧形。
[0014]優(yōu)選地，所述刀狀成型體若采用金屬材料制成，且所述玻璃熔池為還原性氣氛。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種玻璃熔融成型裝置，其用于執(zhí)行前述任一項(xiàng)玻璃熔融成型方法，所述成型裝置包括玻璃熔池、刀狀成型體、冷卻管、退火箱以及牽引輥，所述刀狀成型體豎直設(shè)置所述玻璃熔池內(nèi)并將所述玻璃熔池分割為兩部分，至少兩個冷卻管設(shè)置在所述刀狀成型體的刀口兩側(cè)，所述刀口的上方依次設(shè)置退火箱以及牽引輥，所述退火箱用于退火處理，所述牽引輥用于提供牽引動力。
[0016]本發(fā)明利用玻璃在不同溫度下粘度、物理特性的變化規(guī)律，利用置入玻璃熔池中的耐極高溫度的直線刀口狀成型體，將玻璃熔體從露出液面一定高度的刀口狀成型體左右兩側(cè)斜面連續(xù)提起并冷卻，并沿著左右兩側(cè)斜面拉伸，均化、減薄，并在刀口處匯合連續(xù)成型、冷卻、定型。具有工藝簡單、尚效以及良品率尚的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0017]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0018]圖1示出了本發(fā)明的一個【具體實(shí)施方式】的，一種玻璃熔融成型方法流程圖；以及
[0019]圖2示出了本發(fā)明的另一【具體實(shí)施方式】的，一種玻璃熔融成型裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更好的使本發(fā)明的技術(shù)方案清晰地表示出來，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0021 ]圖1、圖2分別示出了一種薄板玻璃熔體成型方法的流程圖以及一種薄板玻璃熔體成型裝置示意圖。所述薄板玻璃熔體成型方法通過牽引玻璃熔池內(nèi)的玻璃熔體制作玻璃板材。結(jié)合圖1以及圖2，在這樣的實(shí)施例中，首先進(jìn)入步驟SlOl，通過耐高溫刀口狀成型體3將所述玻璃熔池I分割為左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域，所述左側(cè)區(qū)域中的玻璃熔體和所述右側(cè)區(qū)域中的玻璃熔體相互貫通，且所述刀口狀成型體3的刀口超出所述玻璃熔體2的液面。具體地，所述耐高溫刀口狀成型體3可以采用金屬或者非金屬材料制成制備，所述刀口狀成型體3兩側(cè)的斜面優(yōu)選為平滑的平面或者滿足成型工藝要求的形式。所述耐高溫刀口狀成型體3優(yōu)選地置于所述玻璃熔池I的中間，將所述玻璃熔池I對半平分為左側(cè)區(qū)域以及右側(cè)區(qū)域。進(jìn)一步地，如圖2所示，所述刀口狀成型體3的刀口 6超出所述玻璃熔體2的液面一定高度，使得玻璃熔體通過所述刀口狀成型體3被從所述玻璃熔池I的左、右兩側(cè)區(qū)域提起，在空氣中冷卻、成型。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中有槽垂直引上法，可以在玻璃熔體被牽引離開所述玻璃熔體2液面時即與空氣接觸，且玻璃熔體兩面都是空氣面，從而提高成品玻璃表面品質(zhì)。
[0022]隨后進(jìn)入步驟S102，沿所述刀口狀成型體兩側(cè)同步提升所述左側(cè)區(qū)域中的玻璃熔體和所述右側(cè)區(qū)域中的玻璃熔體，并冷卻所述刀口狀成型體兩側(cè)的玻璃熔體以及所述玻璃熔池內(nèi)靠近所述刀口狀成型體的玻璃熔體，最終形成表面粘度較高的薄層。具體地，在所述成型方法的初始階段，首先沿著刀口狀成型體兩側(cè)提升玻璃熔池I中的玻璃熔體2，所述玻璃熔池I中的玻璃熔體2到達(dá)所述刀口狀成型體時，被所述刀口狀成型體分割為兩部分且分別處于刀口狀成型體的兩側(cè)，在此過程中，冷卻刀口狀成型體兩側(cè)及所述玻璃熔池內(nèi)靠近所述刀口狀成型體的玻璃熔體的表面，形成外表面粘度較大的薄層，隨著薄層粘度變大，薄層中玻璃熔體內(nèi)部間結(jié)構(gòu)組元聚合物離子團(tuán)之間的相互作用力就會相對增大，粘度較大的薄層起到牽引力的傳遞作用，可以被一邊提起一邊拉薄。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本步驟的目的在于形成一個可供持續(xù)牽引的牽引媒介，所述牽引媒介即為薄層中粘度較大的部分，所述牽引媒介被牽引過程中能夠同步帶動內(nèi)部粘度較小的部分一起運(yùn)動。
[0023]進(jìn)一步地，執(zhí)行步驟S103，沿所述刀口6的左側(cè)面牽引所述左側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成左側(cè)薄層，同時沿所述刀口的右側(cè)面牽引所述右側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成右側(cè)薄層，即左偵叭右側(cè)的兩個薄層4是同步形成的。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，所述刀口 6兩側(cè)的玻璃熔體的牽引同步進(jìn)行，通過位于所述刀口狀成型體3正上方的牽引機(jī)將牽引物伸入所述玻璃熔體2中并沿所述刀口狀成型體3向上牽引，從而對所述具有一定粘度的玻璃熔體施加向上的外力并將位于所述玻璃熔池I中的溫度較高、粘度較低的玻璃熔體2從所述刀口狀成型體3兩側(cè)液面連續(xù)提起，在牽引力的作用下，一邊順著所述刀口 6兩側(cè)的斜面往上爬升，一邊與空氣接觸逐漸冷卻。由于所述刀口狀成型體3的側(cè)面為斜坡面，所述被牽引的玻璃熔體2在爬升過程中在向上的牽引力、玻璃熔體本身重力以及斜面的摩擦阻力的共同作用下逐漸變薄，從而在所述刀口狀成型體兩側(cè)斜面分別形成左側(cè)所述薄層以及右側(cè)所述薄層，在牽引力的持續(xù)牽引下，左側(cè)、右側(cè)兩個所述薄層4會進(jìn)一步爬升直到超出所述刀口6的刀鋒匯合然后再繼續(xù)向上運(yùn)行。
[0024]具體地，在步驟S104中，冷卻左側(cè)所述薄層和右側(cè)所述薄層，并在所述刀口6的刀鋒處形成板根7。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，溫度越低，玻璃熔體的粘度越大，所述薄層4在所述刀口6兩側(cè)斜面爬升的過程中被拉伸并逐漸冷卻，且所述刀口6兩側(cè)斜面上的所述薄層4的粘度由下到上逐漸增加，所述薄層4上部的玻璃熔體溫度較低、粘度較大，所述薄層4下部的玻璃熔體的溫度較高、粘度較小，上部的玻璃熔體帶動下部的玻璃熔體爬升，同時由于玻璃熔體冷卻，外表面粘度較大，內(nèi)部粘度較小，并且由于摩擦阻力和重力的影響，內(nèi)部粘度小的玻璃熔體運(yùn)動速度相對于外表面慢；由于所述薄層4的粘度較大，內(nèi)部間結(jié)構(gòu)組元聚合物離子團(tuán)之間的相互作用力較大，對所述牽引力起到力的傳遞作用，使得所述薄層4 一方面隨著牽引力的作用在爬升過程中被拉伸，同時又從所述玻璃熔池I中帶出玻璃熔體補(bǔ)充到所述刀口6兩側(cè)的斜面，從而連續(xù)將玻璃熔體從玻璃熔池I中牽引出來并在爬升過程中形成所述薄層4。進(jìn)一步地，控制拉升所述薄層4的牽引力的大小和拉升速度，使得所述玻璃熔體在所述刀口6兩側(cè)斜面爬升過程中，被拉升、均化、減薄以及表層冷卻并在所述刀口6的刀鋒處匯合，形成所述板根7。
[0025]最后，通過步驟S105，從所述板根7繼續(xù)向上牽引并冷卻定型，再經(jīng)退火處理形成所述玻璃板材。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，通過控制外部冷卻條件使所述板根7處的玻璃熔體的溫度處于合適的溫度范圍內(nèi)以獲得理想的玻璃粘度。進(jìn)一步，繼續(xù)對所述板根7處的玻璃熔體進(jìn)行拉伸、牽引，使玻璃熔體進(jìn)一步冷卻、上升并變薄。并在所述板根7的正上方合適高度的位置冷卻定型。冷卻定型后獲得的玻璃經(jīng)過退火箱8—定時間的退火處理后再冷卻，以便不再產(chǎn)生超過允許范圍的永久應(yīng)力和暫時應(yīng)力，增強(qiáng)獲得的玻璃板材9的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，所述牽引力通過所述退火箱8正上方的牽引棍10提供，在此不予贅述。
[0026]進(jìn)一步地，在一個變化例中，在執(zhí)行所述步驟S103至步驟S105的過程中，左側(cè)所述薄層和右側(cè)所述薄層的外側(cè)面只與空氣接觸。在這樣的實(shí)施例中，左側(cè)所述薄層以及右側(cè)所述薄層的外側(cè)表面沒有接觸其他任何物體，保證所述薄層4沒有受到多余的外界作用力，從而保證玻璃板材表面光滑、平整。
[0027]進(jìn)一步地，所述步驟S102至步驟S104中，可以通過冷卻管5對所述薄層4表面的玻璃熔體進(jìn)行間接冷卻，也可以通過使用均勻的熱風(fēng)進(jìn)行冷卻，在此不予贅述。具體地，當(dāng)使用所述冷卻管5進(jìn)行冷卻時，所述冷卻管5的形狀可以是通用的圓形管也可以是方形或其他規(guī)則形狀。進(jìn)一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，所述冷卻管5的數(shù)目可以根據(jù)需要增加為4根、6根或者8根，這都不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
[0028]具體地，通過控制冷卻溫度以及牽引速度控制所述玻璃板材的厚度，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，玻璃液表面被冷卻后，低溫會向玻璃熔體內(nèi)部傳遞，會形成溫度梯度和粘度梯度，如果成型薄玻璃或者超薄玻璃，就要求玻璃熔池內(nèi)玻璃熔液粘度較小，冷卻適度牽引速度越快，使低溫沒有足夠時間向熔液內(nèi)部傳遞，薄層4就會很薄，成型后的玻璃就會很薄。反之，所述牽引速度越慢，所述玻璃板材的厚度越厚。相應(yīng)地，冷卻溫度越低、冷卻速度越快，所述玻璃熔體的粘度越高，流動性越低，玻璃板材的厚度越厚，反之，冷卻溫度越高、冷卻速度越慢，所述玻璃熔體的粘度越低，流動性越大，玻璃板材的厚度越薄。
[0029]進(jìn)一步地，沿牽引方向所述刀口6的形狀不限于直線形，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要成型玻璃的形狀而定，具體地，圖1中示出的所述直線刀口形狀用于成型平板玻璃。作為一種變化，例如需要成型具有一定弧度的玻璃板材，則將所述刀口 6的形狀設(shè)置成弧形。
[0030]進(jìn)一步地，所述刀口狀成型體3由耐極高溫度的金屬、金屬合金，陶瓷合金或者剛玉等材料制成。進(jìn)一步地，如果所述刀口狀成型體是金屬或者金屬合金制成，放置成型體的玻璃熔池內(nèi)部氣氛應(yīng)為還原性氣氛，以防止金屬、金屬合金氧化。具體地，所述還原性氣氛可以選擇氮?dú)?、氦氣、氖氣等或者真空?br>[0031]進(jìn)一步地，參考圖2，所述薄板玻璃熔體成型裝置用于執(zhí)行所述成型方法，所述成型裝置包括玻璃熔池1、刀口狀成型體3、冷卻管5、退火箱8以及牽引輥10。具體地，所述刀口狀成型體3豎直設(shè)置所述玻璃熔池I內(nèi)并將所述玻璃熔池I分割為左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域兩部分，至少兩個所述冷卻管5設(shè)置在所述刀口狀成型體3的刀口 6兩側(cè)，所述刀口 6的上方依次設(shè)置退火箱8以及牽引輥10，所述退火箱8用于退火處理，所述牽引輥10用于提供牽引動力。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解可以結(jié)合前面關(guān)于所述成型方法的描述理解所述薄板玻璃熔體成型裝置，在此不予贅述。
[0032]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種玻璃熔融成型方法，通過牽引玻璃熔池內(nèi)的玻璃熔體制作玻璃板材，其特征在于，包括如下步驟: a.通過耐高溫刀口狀成型體將所述玻璃熔池分割為左側(cè)區(qū)域和右側(cè)區(qū)域，左右兩側(cè)玻璃熔體是相互貫通的，且所述刀狀成型體的刀口超出所述玻璃熔體的液面； b.沿著刀口狀成型體兩側(cè)提升玻璃熔體，并冷卻刀口狀成型體兩側(cè)及成型體附近的玻璃熔體表面，形成外表面粘度較大的薄層，薄層中玻璃熔體內(nèi)部間結(jié)構(gòu)組元聚合物離子團(tuán)之間的相互作用力就會相對增大，粘度較大的薄層起到牽引力的傳遞作用，攜帶著玻璃熔體，可以被一邊提起一邊拉??； c.沿所述刀口的左側(cè)面牽引所述左側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成左側(cè)薄層，同時沿所述刀口的右側(cè)面牽引所述右側(cè)區(qū)域的玻璃熔體形成右側(cè)薄層； d.繼續(xù)冷卻刀口狀成型體左右側(cè)兩面正在向上爬升的薄層，并在所述刀口的刀鋒處合并形成板根； e.從所述板根處繼續(xù)向上牽伸、牽引并冷卻定型，再經(jīng)退火處理形成所述玻璃板材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成型方法，其特征在于，在執(zhí)行所述步驟b至步驟e的過程中，左側(cè)所述薄層和右側(cè)所述薄層的外側(cè)面只與空氣或者氣體接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成型方法，其特征在于，所述步驟b-e中，通過冷卻管或者熱風(fēng)進(jìn)行冷卻。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的成型方法，其特征在于，通過控制冷卻強(qiáng)度以及牽引速度控制，以在玻璃熔體表面形成恰當(dāng)?shù)恼扯群秃穸鹊娜垠w薄層，達(dá)到控制玻璃板材的厚度，其中，所述在冷卻強(qiáng)度和玻璃熔池內(nèi)部熔體粘度一定的情況下，牽引速度較快時，所述玻璃板材的厚度較薄。兩側(cè)的熔體薄層在牽引力的作用下，沿著刀狀成型體兩側(cè)表面往上過程中，在摩擦阻力和重力作用下，被繼續(xù)拉伸均化減薄。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成型方法，其特征在于，沿牽引方向所述刀口的形狀為直線形或者弧形。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成型方法，其特征在于，所述刀狀成型體由耐極高溫度的剛玉陶瓷等材料制成，如采用耐高溫金屬或者金屬合金材料制成，且所述玻璃熔池應(yīng)為還原性氣氛。7.—種玻璃熔融成型裝置，用于執(zhí)行權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的成型方法，其特征在于，包括玻璃熔池、刀狀成型體、冷卻管、退火箱以及牽引輥，所述刀狀成型體豎直設(shè)置所述玻璃熔池內(nèi)并將所述玻璃熔池分割為兩部分，至少兩個冷卻管設(shè)置在所述刀狀成型體的刀口兩側(cè)，所述刀口的上方依次設(shè)置退火箱以及牽引輥，所述退火箱用于退火處理，所述牽引輥用于提供牽引動力。
【文檔編號】C03B17/06GK105967501SQ201610250786
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】彭壽, 張家林, 馬立云
【申請人】中國建材國際工程集團(tuán)有限公司