CN101028964B - 控制玻璃板厚度均匀性的装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用溢流下拉工艺生产平板玻璃的生产过程中控制玻璃板厚度均匀性的装置及其控制方法，包括支撑整个装置的框架，用以封闭整个装置并保温隔热而设置在框架上的上下耐火砖和两侧耐火砖，上下耐火砖之间是封闭腔体，封闭腔体分布于玻璃板的两侧，在封闭腔体内至少有一个通有流体的管子，其作用是收集辐射到熔融玻璃的热能，以面辐射形式加热熔融玻璃，使玻璃流液获得均匀的温度；通过调节此温度均匀装置与熔融玻璃之间的距离以及其背部加热元件的相对位置，对熔融玻璃温度控制，以降低玻璃薄板成形厚度及曲率变化，提高玻璃基板的质量和良品率。

Description

控制玻璃板厚度均匀性的装置及其控制方法
技术领域
本发明属于平板显示器中所用玻璃的生产领域，涉及一种采用溢流下拉工艺生产平板玻璃的生产过程中控制玻璃板厚度均匀性的装置及其控制方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步，平板显示器已经已经开始普及，用于显示图象的平板玻璃是平板显示器的关键部件之一，它的质量直接影响到显示器件的显示质量，例如，在液晶显示器中，特别是用于薄膜晶体管显示器(TFT/LCD)的玻璃，在制造这种显示屏的过程中，玻璃表面需要形成各种各样的线路图以及薄膜晶体管，这些图形以及器件的形成是利用与形成大规模集成电路相似的方法在玻璃表面形成的，要经过曝光、显影、刻蚀、离子注入等许多工序最后形成线宽在微米级的线路，另外，在形成液晶盒后，上下玻璃之间要罐入液晶体，利用液晶体具有的特性形成显示器件，近年来，随着消费者显示器显示质量的要求的提高，为了提高液晶显示的响应速度，技术人员除了改进具有快速响应速度的液晶体外，对显示器中的液晶盒厚度采取了新的措施，即将厚度由原来的20多个微米降低到几个到十几个微米之间，这样对液晶玻璃提出了一个新的技术要求，那就是提高玻璃板的均匀度，确保显示器在显示过程中的亮度以及色彩的均匀性，玻璃板厚度不均直接影响到液晶盒内液晶体的厚度，从而会导致显示质量的降低或不合格。美国专利No.3682609中就玻璃的均匀方面提出了一种装置和方法，所述的装置和方法是，当熔融的玻璃成型为玻璃板时，由碳化硅板、耐火砖、许多通有冷却风的等间距排列的管子组成的冷却室对玻璃板进行冷却，通过调整冷却风的风量、以及调整冷却风管子的端部和碳化硅板的距离来调整玻璃板局部的换热量，从而补偿微小厚度误差。但是，该装置具有局限性。它的一个缺点是由于几何空间的限制，不可能在玻璃板宽度方向上布置有足够多的冷却风管子，因此不能够满足玻璃板宽度方向上较精确的温度控制。该装置的另一个缺点是整个冷却室难以保证较好的气密性，当有冷却风通过碳化硅板而至碳化硅板和玻璃板之间的空间时，将严重影响玻璃板的成型。所以，玻璃的厚度均匀问题是液晶玻璃中急待解决的一个问题，玻璃的厚度必须具备非常小的厚度偏差。
发明内容
本发明克服了上述板厚不均的缺点，能够实现玻璃板宽度方向上的精确的温度控制，并且不影响玻璃板的成型而提供一种采用溢流下拉工艺生产平板玻璃的生产过程中控制玻璃板厚度均匀性的装置及其控制方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种控制玻璃板厚度均匀性的装置，包括支撑整个装置的框架，用以封闭整个装置并保温隔热而设置在框架上的上下耐火砖和两侧耐火砖，上下耐火砖之间是封闭腔体，封闭腔体分布于玻璃板的两侧，在封闭腔体内至少有一个通有流体的管子。
封闭腔体通过固定在框架上的调整机构安装在上下耐火砖中，并通过调整机构的驱动使之能够沿朝向玻璃板的方向进行移动，保证每个封闭腔体朝向玻璃板方向单独前后调整其前端部和玻璃板之间的距离，同时耐火砖和封闭腔体之间有耐高温密封材料。
在封闭腔体内通有流体的管子通过软管、流量计、流量调节阀同总管相连接，总管的冷却流体的来源如水源、气源由外界的水泵和风机提供。
在封闭腔体的前端部涂有一层导热系数高、热稳定性好、辐射系数高的碳化硅涂料层。
每个封闭腔体内分布有多个管子时，管子按一定间距并列排放，管子内通有冷却流体，管子固定在管子调整机构上，通过管子调整机构使管子沿玻璃板宽度方向上、朝向玻璃板宽度方向上两个方向进行移动。
在玻璃板两侧布置多个封闭腔体时，两个相邻的封闭腔体接触处不要正对，要错开排列，或两个正对的封闭腔体长度不相等。
在封闭腔体的上下两面上布置有等间距排列的电加热丝。
一种控制玻璃板厚度均匀性的方法，在熔融的玻璃液经溢流装置溢流后而成型为玻璃板的两侧分布两组封闭腔体，每个封闭腔体内设有一个或多个冷却管子，管子内通有流体；通过控制流体的流量和温度以及封闭腔体前端部和玻璃板的距离来改变封闭腔体和玻璃板之间的换热量，实现玻璃板宽度方向上对玻璃板温度曲线的精确控制，即可以控制玻璃板宽度方向上的厚度变化。
封闭腔体内的冷却管子的调节位置为沿玻璃板宽度方向和朝向玻璃板方向两个方向上移动，并且封闭腔体内设置的多个通有冷却流体的管子沿玻璃板宽度方向呈一定间距排列，管子的出口朝向封闭腔体前端部的背面。
将设置在玻璃板每侧的封闭腔体分布成多个，在多个封闭腔体中，对称分布在封闭腔体两侧的两个相邻正对的封闭腔体错开排列，或两个相邻正对的封闭腔体长度不相等，在封闭腔体的前端部涂有导热系数高、热稳定性好、辐射系数高的碳化硅涂料。
本发明具有如下积极效果：
1、当熔融的玻璃液经溢流装置溢流后而成型为玻璃板，两组封闭的腔体分布于新成型的玻璃板的两侧，每个封闭腔体的前端部与玻璃板相对，封闭腔体内有多个通有冷却流体的管子沿玻璃板宽度方向呈一定间距排列，管子的出口朝向封闭腔体前端部的背面。通过每个管子的冷却流体的流量单独控制，并且每个管子可以左右(沿玻璃板宽度方向)、前后(朝向玻璃板方向)移动调整，这样就能够控制玻璃板宽度方向上任意位置的换热程度。
2、封闭的腔体采用耐热不锈钢材料，为增强封闭腔体和玻璃板的换热，在封闭腔体的前端部用特殊工艺涂一种涂料，涂料满足高导热性、能增强热稳定性、抗热震性良好、并增加前端部表面的黑度，如碳化硅涂料。每一个封闭腔体能够朝向玻璃板方向进行前后微小移动，这样能够进一步增加玻璃板宽度方向上温度控制的精度。分布在玻璃板两侧的封闭腔体错开排列，否则影响在两个封闭腔体接触处对玻璃的冷却效果。
3、为了更便利地控制玻璃板在宽度方向上温度分布，在每个封闭腔体的外部装有多个加热丝，这样通过控制加热丝的加热，可以加热封闭腔体及内部的流体，即改变了封闭腔体前端部的温度，调整了玻璃板和封闭腔体间的辐射换热量，从而实现便利并更精确控制玻璃板在宽度方向上的温度分布。
4、能够明显改变从熔融玻璃成型为玻璃板的局部厚度分布，并能够根据厚度变化及时调整各个冷却管子的流量、前后左右位置、封闭腔体的位置等来修正厚度变化，使得玻璃板的厚度在宽度方向上均匀一致。比如当玻璃板某一区域的厚度比要求值小时，可以移动通有冷却流体的管子比较靠近此区域，和/或调整对应管子的流量调整阀，使流量变大，以增加玻璃板此区域的冷却，这样就增大了玻璃板对应区域的玻璃粘度，从而生产出厚度均匀一致的玻璃板。
附图说明
图1是本发明中所实施装置的一种正视图。
图2是图1中的装置在一种实施例中沿剖面线A-A的一种剖视图。
图3是图1中的装置在另一种实施例中沿剖面线A-A的一种剖视图。
图4是图1中的装置在第三种实施例中沿剖面线A-A的一种剖视图。
图5是一种带有加热丝的封闭腔体的轴侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，11为溢流砖，熔融的玻璃12从溢流砖两侧流下，在溢流砖的根部汇聚后成型为玻璃板15。整个装置由钢框架28支撑，钢框架上下分别有耐火砖21、22，两侧有耐火砖24，用以封闭整个装置并保温隔热；上下耐火砖21、22之间是封闭腔体30，封闭腔体30分布于玻璃板的两侧，并可以通过固定在钢框架28上的调整机构42的驱动使之能够沿朝向玻璃板15的方向进行移动；耐火砖21、22和封闭腔体之间有耐高温密封材料34，这种材料还有润滑作用，比如石墨，这样在封闭腔体30前后移动时就可以方便地进行调整。
封闭腔体30采用耐热不锈钢材料，这种耐热不锈钢材料要求热稳定性好、抗氧化性能强，在加热和冷却时封闭腔体30不会变形和弯曲；为增强封闭腔体30和玻璃板15之间的换热，在封闭腔体的前端部用特殊工艺涂一种涂料33，涂料33满足高导热性、能增强热稳定性、抗热震性良好、并增加前端部表面的辐射系数，如碳化硅涂料。高的导热系数和辐射系数是必需的，这样才能实现热量的快速传递。在可能的情况下，封闭腔体全部用成碳化硅材料，如大的碳化硅方梁，更为理想。
每个封闭腔体30内分布有多个管子36，管子按一定间距并列排放，管子内通有冷却流体，如水、冷却空气等；冷却管子36固定在调整机构41上，通过调整机构41可以使管子36沿玻璃板宽度方向上、朝向玻璃板宽度方向上两个方向进行移动。每个冷却管子36通过软管38和单独的一个流量计51、流量调节阀52连接，流量调节阀52和管54连接，冷却流体的来源如水源、气源由外界的水泵和风机提供。
为避免两个相邻的封闭腔体接触处61、62对应的玻璃板区域冷却不良，玻璃板15两侧的两个相邻的封闭腔体接触处61、62不要正对，要错开排列，或两个正对的封闭腔体30长度不相等。
如图5示出了本发明中一种改进的封闭腔体，在封闭腔体30的上下两面上布置有电加热丝70，这些加热丝等间距排列，加热丝70在加热控制系统的控制下可以输出不等的热量，来对封闭腔体30和封闭腔体内的流体进行加热。这样，新拉制玻璃板15在玻璃板宽度方向上厚度的控制不仅可以通过调节与冷却管子36连接的流量调节阀52、冷却管子36的距离和封闭腔体和玻璃板的距离来进行控制，还可以通过控制封闭腔体上加热丝的加热来控制。
实施例1：
图2示出了本发明的一个实施例。本实施例中，按专利CN200510007338.0中的玻璃配方制成的熔融玻璃沿溢流砖流下，在溢流砖根部汇聚成形为宽度为1540mm、厚度为0.7mm的玻璃板；每侧有5个封闭腔体，它们的在玻璃板宽度方向的长度分别为150mm、350mm、600mm、350mm、190mm，两侧共10个。150mm和190mm的封闭腔体正对，这样在玻璃板两侧两个邻近的封闭腔体接触处不会正对。封闭腔体内的冷却管子的内径为10mm，间距60mm排列，每个管子在朝向玻璃板方向的调整距离为100mm，管子在玻璃板宽度方向的调整距离为+/-30mm。管子内通有冷却水，水流量是0-450ml/s，入口水温为35℃，排水温度为38℃。这样的装置对新拉制的玻璃板的厚度控制精度在玻璃板宽度方向上可以达到0.005mm/25mm。
实施例2：
图3示出了本发明的另一个实施例。本实施例中，按专利CN200510007338.0中的玻璃配方制成的熔融玻璃沿溢流砖流下，在溢流砖根部汇聚成形为宽度为1540mm、厚度为0.7mm的玻璃板；每侧有3个封闭腔体，它们的在玻璃板宽度方向的长度分别为150mm、1300mm、190mm，两侧共6个。150mm和190mm的封闭腔体正对，这样在玻璃板两侧两个邻近的封闭腔体接触处不会正对。封闭腔体内的冷却管子的内径为10mm，间距60mm排列，每个管子在朝向玻璃板方向的调整距离为100mm，管子在玻璃板宽度方向的调整距离为+/-30mm。管子内通有冷却水，冷却水流量是0-450ml/s，入口水温为35℃，排水温度为38℃，两端比较短的封闭腔体的水流量比中间的要大些。这样的装置对新拉制的玻璃板的厚度控制精度在玻璃板宽度方向上也可以达到0.005mm/25mm。
最佳实施例：
图4示出了本发明的一个最佳实施例。本实施例中，按专利CN200510007338.0中的玻璃配方制成的熔融玻璃沿溢流砖流下，在溢流砖根部汇聚成形为宽度为1540mm、厚度为0.7mm的玻璃板；每侧沿玻璃板宽度只有1个封闭腔体，封闭腔体内的冷却管子的内径为10mm，间距60mm排列，每个管子在朝向玻璃板方向的调整距离为100mm，管子在玻璃板宽度方向的调整距离为+/-30mm。管子内通有冷却水，冷却水流量是0-450ml/s，入口水温为35℃，排水温度为38℃，两端比较短的封闭腔体的水流量比中间的要大些。这样的装置对新拉制的玻璃板的厚度控制精度在玻璃板宽度方向上可以达到0.003mm/25mm。
尽管已经叙述和图示了本发明的特定实施例，应予理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出修改。例如：封闭腔体的数量、形状，冷却管子的内径、数量，冷却流体的种类等。

Claims (10)

1.一种控制玻璃板厚度均匀性的装置，包括支撑整个装置的框架(28)、用以封闭整个装置并保温隔热而设置在框架上的上下耐火砖(21、22)和两侧耐火砖(24)，其特征在于：上下耐火砖(21、22)之间是封闭腔体(30)，封闭腔体(30)分布于玻璃板的两侧，在封闭腔体(30)内至少有一个通有流体的管子(36)。
2.根据权利要求1所述的控制玻璃板厚度均匀性的装置，其特征在于：封闭腔体(30)通过固定在框架(28)上的调整机构(42)安装在两侧耐火砖(24)中，调整机构(42)驱动封闭腔体(30)沿朝向玻璃板(15)的方向进行移动，保证每个封闭腔体朝向玻璃板方向前后调整其前端部和玻璃板之间的距离，同时耐火砖(21、22)和封闭腔体(30)之间有耐高温密封材料(34)。
3.根据权利要求1所述的控制玻璃板厚度均匀性的装置，其特征在于：在封闭腔体(30)内通有流体的管子(36)通过软管(38)、流量计(51)、流量调节阀(52)同总管(54)相连接，总管(54)的水源由外界的水泵提供或者气源由外界的风机提供。
4.根据权利要求1所述的控制玻璃板厚度均匀性的装置，其特征在于：在封闭腔体(30)的前端部涂有一层导热系数高、热稳定性好、辐射系数高的碳化硅涂料层(33)。
5.根据权利要求1所述的控制玻璃板厚度均匀性的装置，其特征在于：每个封闭腔体(30)内分布有多个管子(36)，管子按一定间距并列排放，管子内通有冷却流体，管子固定在管子调整机构(41)上，通过管子调整机构(41)使管子(36)沿玻璃板宽度方向左右移动、朝向玻璃板方向前后移动。
6.根据权利要求1所述的控制玻璃板厚度均匀性的装置，其特征在于：在玻璃板(15)两侧布置多个封闭腔体，两个相邻的封闭腔体接触处(61、62)不要正对，要错开排列，或两个正对的封闭腔体(30)长度不相等。
7.根据权利要求1所述的控制玻璃板厚度均匀性的装置，其特征在于：在封闭腔体(30)的上下两面上布置有等间距排列的电加热丝(70)。
8.一种控制玻璃板厚度均匀性的方法，其特征在于：在熔融的玻璃液经溢流装置溢流后而成型为玻璃板的两侧分布两组封闭腔体，每个封闭腔体内设有一个或多个冷却管子，管子内通有流体；通过控制流体的流量和温度以及封闭腔体前端部和玻璃板的距离来改变封闭腔体和玻璃板之间的换热量，实现玻璃板宽度方向上对玻璃板温度曲线的精确控制，即可以控制玻璃板宽度方向上的厚度变化。
9.根据权利要求8所述的控制玻璃板厚度均匀性的方法，其特征在于：封闭腔体内的冷却管子的调节位置为玻璃板宽度方向左右移动、朝向玻璃板方向前后移动，并且封闭腔体内设置的多个通有冷却流体的管子沿玻璃板宽度方向呈一定间距排列，管子的出口朝向封闭腔体前端部的背面，通过每个管子的冷却流体的流量单独控制，同时每个管子沿玻璃板宽度方向、朝向玻璃板方向移动调整，而控制玻璃板宽度方向上任意位置的换热程度。
10.根据权利要求8所述的控制玻璃板厚度均匀性的方法，其特征在于：将设置在玻璃板每侧的封闭腔体分布成多个，在多个封闭腔体中，对称分布在封闭腔体两侧的两个相邻正对的封闭腔体错开排列，或两个相邻正对的封闭腔体长度不相等，在封闭腔体的前端部涂有导热系数高、热稳定性好、辐射系数高的碳化硅涂料。
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