CN101094817B - 通过抽吸弯曲玻璃片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弯曲相叠玻璃片的方法和装置。本发明方法包括：用一顶模拾取玻璃片，该顶模有在玻璃片边缘上生成向上气流的抽吸装置，所述抽吸足以把相叠玻璃片提起后吸持在所述顶模上；然后把玻璃片压住在顶模与一有孔的全表面实心凹面底模之间，在上一步骤的抽吸尚未完成或将要完成时开始所述加压；然后用在凹面底模的孔中生成的抽吸抽吸底下玻璃片的正面而成形相叠玻璃片，在上一加压步骤尚未完成时开始所述抽吸成形；然后冷却这些玻璃片。本发明可生产无光学瑕疵的风窗玻璃。

Description

通过抽吸弯曲玻璃片的方法
本发明涉及一种玻璃片弯曲方法，根据该方法，用在一实心凹面模具中的穿孔抽吸所述玻璃使得玻璃呈所述凹面模具的形状。本发明方法特别适用于快速工业生产，生成了没有光学瑕疵的窗玻璃。
本发明特别涉及同时弯曲叠在一起的玻璃片，然后希望将这些玻璃组装成用作车辆风窗玻璃的层叠窗玻璃(通常是相叠的两片玻璃片)。在各玻璃片之间插入一层聚合物，通常是聚乙烯丁醛类聚合物，从而如所公知地组装这些玻璃片。
EP0363097公开了用一凹面底模的抽吸一张玻璃片。弯曲后，用一环绕该凹面底模并且返回以驱动玻璃片的框架使玻璃片与底模分开。为能带着玻璃片上升，玻璃片必须伸出到凹面模具的四周之外。这一伸出使得我们无法满意边缘的弯曲，该边缘在弯曲过程中并非总是精确成形。其结果是玻璃片边缘可能出现弯曲瑕疵。此外，该专利未涉及若干相叠玻璃片的弯曲。
US3778244公开一种顶模，顶模上有一置于一底模上方的抽吸裙部，底模上有穿过其整个实心表面的抽吸孔。这两个弯曲模具先后工作，不把玻璃压在两模具之间，因为一玻璃片在顶模上局部弯曲后该玻璃片只是下落到底模上(段落5行3-6)。
WO02064519公开了用一凹面底模弯曲相叠玻璃片。一假箱顶模在底模抽吸时把两玻璃片的边缘挤压在一起。在该专利中，也是一环绕底模的框架在玻璃弯曲后上升而拾取玻璃片。因此，玻璃片必须从底模伸出。此外，即使该方法有显著进步，但需要提高生产率。为提高生产率，可提高抽吸时的真空值。但本申请人发现，真空压力不得超过约100mbar(大气压与底模中气压之差)，因为这会生成肉眼可见的屈光型光学瑕疵。该瑕疵看来是由抽吸时各玻璃片之间的间隙造成的。该间隙在中央甚至可达1mm。由该间隙造成的屈光可达90mdpt(毫屈光度)。
本发明解决上述问题。按照本发明，使用特别是裙部抽吸型向上抽吸装置在抽吸弯曲步骤前拾取玻璃片。我们发现，使用这类吸持装置有两个优点：1)一方面玻璃片不再需要伸出底模之外，2)另一方面，如正确组合抽吸/吸持步骤(向上抽吸)与底模的抽吸/弯曲步骤就可使得凹面底模中的真空超过100mbar真空压力而不造成光学瑕疵问题。因此本发明弯曲相叠玻璃片的生产率提高。
在本说明不对本发明范围有所限制的情况下，向上抽吸会除去玻璃片之间的大部分空气而使相叠玻璃贴合得更紧。其结果是玻璃片在底模上的抽吸/弯曲步骤中更精确地被带向凹面底模。确切说，玻璃片之间的残余空气在抽吸弯曲步骤中会防止不与底模直接接触的玻璃片跟随底下的玻璃片。
因此，本发明特别涉及一种在其成形温度下制作相叠玻璃片(通常是两片相叠玻璃片)的方法，包括：
-一抽吸/吸持步骤，包括用一顶模拾取玻璃片，该顶模有在玻璃片边缘上生成向上气流的抽吸装置，所述抽吸足以把相叠玻璃片提起后吸持在所述顶模上，然后
-一加压步骤，包括把玻璃片压在顶模与一有孔的全表面实心凹面底模之间，在上一步骤的抽吸尚未完成或接近完成时开始所述加压，然后
-一抽吸/弯曲步骤，包括用在凹面底模的孔中生成得抽吸抽吸底下玻璃片的正面而成形相叠玻璃片，在上一加压步骤尚未完成时开始所述抽吸成形，然后
-一冷却步骤，包括冷却这些玻璃片。
按照本发明，我们发现，抽吸/吸持步骤时的抽吸不仅用来吸持玻璃片把它们置于弯曲底模上方合适位置上，而且还抽出玻璃片之间的空气。这就是为什么按照本发明最好在向上抽吸尚未完成时开始加压步骤的原因，因为加压步骤使得玻璃片之间紧密接触，在玻璃片之间的空气抽走后确保玻璃片之间的密封。实际上，一旦加压步骤开始就可结束向上抽吸，从而停止向上抽吸实际上可与开始加压步骤同时。确切说，不让弹性效应分开玻璃片。该加压步骤因此防止空气流回玻璃片之间。然后可抽吸底下玻璃片而弯曲这些玻璃片。尽管加压步骤尚未完成，但可开始底模的向下抽吸。由于玻璃片之间没有空气，因此在底下玻璃片成形时所有玻璃片能正确跟随底下玻璃片。我们发现，抽吸/弯曲步骤时的真空压力可达350mbar，所得玻璃片之间的最大间隙为0.5mm，屈光度小于70mdpt，这些值视弯曲模具的几何形状和复杂程度的不同而不同。无需在整个抽吸弯曲过程中进行加压。确切说，抽吸弯曲一旦开始、粘弹性应力一旦消除就可撤销加压，因为此时相叠玻璃片保持紧贴在一起。最好是，抽吸/弯曲步骤的抽吸进行一段足以获得所需形状以及获得这一最终形状后足以消除粘弹性应力的时间。
拾取玻璃片的顶模可为一全表面实心模具或最好为一框架。“框架”指与顶上玻璃片周边的接触面通常为0.5-10cm宽的一条合适材料(通常为金属)。“周边”指玻璃片正面离四边至少15cm的环形边界区。
加压时作用的压力非常轻。确切说，该压力通常足以稍稍推动顶上玻璃片(仍作用向上抽吸时或在停止抽吸的过程中)，使得两玻璃片更靠拢。该压力最好作用在玻璃片的周边上。最好是，该压力防止空气流入玻璃片之间。
弯曲底模呈凹面，其凹度与窗玻璃的最终形状一致。该底模为实心，其表面上有用来抽吸底下玻璃片、使底下玻璃片与之接触的孔。该底模最好至少与底下玻璃片一样大，从而相叠玻璃片的任何部位都不伸出到底模之外。
一旦开始用底模抽吸，可停止分开顶模与底模的气压。此时不再向上抽吸。底模的向下抽吸通常历时1-40秒。
一方面在抽吸/吸持步骤(向上)、另一方面在抽吸/弯曲步骤(向下)在玻璃片上作用抽吸因此是困难的。确切说，第一种情况涉及在玻璃片边界上生成向上提升玻璃片、同时把玻璃片之间的空气抽出的真空压力(对于1.8平方米风窗玻璃来说量级比方说为每小时25000立方米的强大气流)，第二种情况涉及使得底下玻璃片压靠底模(大真空压力，低气流)。向上抽吸因此需要生成吹过玻璃片边缘的强大气流，而向下(弯曲)抽吸需要抽出分布在底模整个表面上的孔中的空气。通常抽吸/吸持步骤的向上抽吸由一环绕顶模的裙部生成。为能拾取、提起玻璃片，环绕顶模的裙部可与玻璃片放置其上的支撑物接触。如该支撑物为一框架，其中央部供空气从玻璃片下方流过，从而毫无困难地提起玻璃片。如支撑物不是一框架，则可在支撑物中在玻璃片底下设置至少一个孔，使得从裙部抽吸的空气更容易提起玻璃片。
为在抽吸/吸持步骤被提起，相叠玻璃片在所述步骤前可呈平面形或预先弯曲，其温度为使它们弯曲的温度(通常为560-610℃)。它们最好预先弯曲。通常在一通常为框架型的预弯支架上靠重力进行该预弯。如在预弯步骤中的弯曲较大，可使用使得玻璃片的形状逐步弯曲的铰链型或任何类型的框架。特别是，这些支架可为EP448447，EP705798或申请PCT/FR2004/050198所述框架。预弯步骤使得玻璃片的形状呈平面与所需最终形状之间的形状。该预弯步骤也可使得窗玻璃的周边呈其最终形状，而中央部只是接近最终形状。在最终形状的弧度较大时、特别在最终形状在相互正交的方向上有弧度(双弯曲)时最好使用预弯。车辆制造商日益使用这类呈相当大双弯曲的复杂形状。通常靠重力实现该预弯，相叠玻璃片放置在一在一隧道炉中向包括顶模和弯曲底模的主弯曲区行进的合适支架上。该隧道炉用来赋予玻璃片以弯曲温度和预弯玻璃片。该预弯支架比方说装在置于导轨上的有轮滑车上而在隧道炉中行进。该预弯支架在顶模下方通过，然后顶模用如上所述向上抽吸拾取相叠玻璃片。
如上所述，特别是框架型的预弯支架的与玻璃的接触面的形状可随着它的行进而改变。该改变可发生在其上载有玻璃片的支架向顶模下方位置行进过程中。特别是，预弯支架的接触面的周边即使在由顶模拾取前就可呈玻璃所要达成的最终形状。这不是说玻璃被顶模拾取前已呈最终形状，因为此时玻璃周边的塌缩尚未完成，而且即使玻璃周边在所有部位接触预弯支架，其中央区无论如何也未呈最终形状。如预弯支架在顶模拾取玻璃片时呈玻璃片的最终周边形状，该支架也可在最终弯曲后拾取玻璃片而把玻璃片送到冷却区而无需重新改变其形状。预弯支架周边也可在顶模拾取玻璃片前保持接近最终形状的形状，然后，在不再支撑玻璃片时呈玻璃片要达成的最终形状。确切说，如该支架必须在底模最终弯曲后拾取玻璃片以把玻璃片送到冷却区，该支架最好呈与玻璃片最终形状非常一致的形状。
在加热玻璃片前，可在玻璃片之间放置防止玻璃片弯曲过程中粘在一起的粉末。粉末(比方说硅粉)的放置方式是公知的。
顶模的接触面的形状可与其下方、将被拾取的顶上玻璃片表面的形状相同，即如顶上玻璃片呈平面该接触面也呈平面，如顶上玻璃片经预弯，则该接触面的形状与预弯的形状相同，或至少在周边上呈预定最终形状。最好是，顶模的周边呈预定最终形状。无论如何，顶模的弯度不比它要拾取的玻璃片大。
完成弯曲、玻璃片放置在弯曲底模上时，可冷却玻璃片。为此，最好从底模上取下玻璃片后把玻璃片放置到称为冷却支架的支架上。比方说可用抽吸/吸持步骤中使用的相同方式用向上抽吸从底模上取下玻璃片。甚至可使用同一顶模进行抽吸/吸持步骤从底模上取下玻璃片。但也可使用第二顶模(在本申请中为FS2)从底模上取下玻璃片，该顶模包括环绕它的抽吸装置。顶模从底模上拾取玻璃片后把玻璃片放置到冷却支架顶面上，然后冷却支架把玻璃片送到冷却区。使用第二顶模时，顶模的与顶上玻璃片的接触面形状最好与窗玻璃的最终形状相同。无论如何，冷却支架的与底下玻璃片的接触面的形状最好与窗玻璃的最终形状相同。通常该冷却过程接近使用在用作车辆风窗玻璃的层叠窗玻璃的玻璃片上的自然冷却。
因此，按照本发明，在抽吸/弯曲步骤后可用具有在玻璃片边缘生成向上气流的抽吸装置的顶模从凹面底模上取下弯曲的相叠玻璃片，所述抽吸足以把相叠玻璃片提起后吸持在顶模上，所述顶模然后把弯曲的相叠玻璃片放到一支架上，然后该支架把玻璃片送到冷却区完成冷却步骤。
特别是，从底模上取下玻璃片的顶模可为与在抽吸/吸持步骤拾取玻璃片的第一顶模(FS1)不同(但形状可相同)的第二顶模(FS2)，移动支撑玻璃片的底模，玻璃片即可从顶模FS1下方位置移动到顶模FS2下方位置。
使用两个顶模较之只使用一个顶模生产率提高。确切说，第二顶模(FS2)把一组弯曲的相叠玻璃片放置到把玻璃片送往冷却区完成冷却步骤的支架上的同时已开始另一组相叠玻璃片的弯曲，凹面底模位于第一顶模(FS1)下方。
把一组相叠玻璃片送往该弯曲装置的支架与弯曲后收集玻璃片、把玻璃片送往冷却区的支架可为同一支架。
通常，在一弯曲装置中的顶模和弯曲底模处于弯曲温度下。
同一组件中的相叠玻璃片的形状大致相同。顶上玻璃片的面积稍小于底下玻璃片，从而弯曲后两玻璃片的边界重合。
本发明还包括一种可实施本发明方法的装置。本发明装置为一弯曲成组相叠玻璃片的装置，包括：
-一凸面顶模FS1，该顶模包括环绕它的抽吸装置，抽吸装置在玻璃片边缘上生成向上气流，所述抽吸足以提起相叠玻璃片后把玻璃片吸持在所述顶模上，以及
-一凹面实心底模，包括其正面上产生抽吸的孔，
所述顶模和所述底模的形状相补，可在垂直方向上相对运动而把玻璃片压在其间。
特别是，该装置可包括一个接一个地在顶模(FS1)下方通过的一列预弯支架，从而所述顶模(FS1)可拾取一组组相叠玻璃片。
该装置可还包括另一凸面顶模(FS2)，该顶模包括环绕它的抽吸装置，抽吸装置在玻璃片边缘上生成向上气流，所述抽吸足以提起相叠玻璃片后把玻璃片吸持在所述顶模上，该凹面底模可在两顶模(FS1和FS2)下方来回移动。
在该装置包括两顶模的情况下，该装置还可包括在两顶模下方行进的一列预弯支架。
图1示出一与一组2两个相叠玻璃片的顶上玻璃片的周边接触的环形框架型顶模1。一环绕顶模1的裙部3作用的抽吸(箭头所示方向)足以把两相叠玻璃片吸持在顶模1上。该吸持气流从玻璃片的边缘4上流过。通常，该顶模涂有由织造或针织毛毡的耐火纤维(金属和/或陶瓷纤维)制成的材料来缓冲与玻璃的接触而减小玻璃被刻伤的风险。此外，空气可在纤维材料内在所有方向上流通，从而提高气流的扩散性。
图2示出其顶面上有许多孔6的一凹面底模5。这些孔生成的抽吸使得相叠玻璃片压靠底模顶面而弯曲。通常，该底模涂有由织造或针织毛毡的耐火纤维(金属和/或陶瓷纤维)制成的材料来缓冲与玻璃的接触而减小玻璃被刻伤的风险。此外，空气可在纤维材料内在所有方向上流通，从而提高气流的扩散性。该底模呈玻璃片所要达成的最终形状。
图3示出本发明方法的只包括一抽吸顶模的实施例的若干步骤。一列7上面各载两相叠玻璃片的滑车8把玻璃片(图3中从右向左行进)传送到其内部处于弯曲温度下的一弯曲装置9下方。每一滑车用一预弯框架14装载一对玻璃片13。该框架的接触面在其向弯曲装置行进的过程中可沿弯度增加的方向变动。在到达装置9下方时滑车在隧道炉10中行进的距离使得玻璃片预弯。在装置9下方，框架的(只是与玻璃片周边的)接触面呈预定最终形状，玻璃片的周边但不是其中央部位呈预定最终形状。装置9包括一有一裙部(根据图1原理)、可作垂直运动的顶模11和一有孔(根据图2原理)、可水平运动的凹面底模12。顶模为一环形框架，其形状与玻璃片的预定最终形状相同。底模呈玻璃片的预定最终形状。在图3a位置上，该列滑车停下，因此一滑车在垂直方向上位于顶模正下方。顶模11然后向滑车8下降，用其裙部的抽吸拾取两相叠玻璃片(图3b)。然后顶模11与玻璃片一起上升到足够供底模12水平平动到其正下方的高度。顶模然后再下降，如图3c所示使得玻璃片的周边轻轻压靠底模(此时裙部再次工作)。在底模顶面的孔中生成的向下抽吸然后使得玻璃片压靠底模而开始弯曲。该抽吸通常历时1-40秒。弯曲完成时，顶模与玻璃片13一起再次上升，同时底模12向左面复位。然后顶模11再次下降，把弯曲的两玻璃片13放置到原来的滑车8上。然后列7向左运动，从而下一对玻璃片位于顶模11正下方，进行与上一对玻璃片相同的弯曲周期。因此列7间断地行进，时停时开，每一开动相当于平动一个滑车的距离。玻璃片不断向左送往冷却区。底模12原位下方(左边)有一水平隔壁14热隔绝弯曲装置与通向冷却区的隧道区。
图4示出本发明方法的包括两抽吸顶模FS1和FS2的实施例的若干步骤。该方法起初与图3所示相同：该列滑车传送框架上由重力预弯的一对对玻璃片后停下，使得载有一对玻璃片13a的滑车之一(8a)停在第一顶模FS1正下方。顶模FS1拾取该对玻璃片13a后与之一起上升足够供凹面底模12位于玻璃片13a正下方的高度。然后顶模FS1再次下降使得玻璃片压在FS1与底模12之间。图4a示出该方法的这一时刻。此时对玻璃片13a作用抽吸，列车向左移动一个滑车的距离，使得滑车8a位于顶模FS2正下方。弯曲开始后，顶模FS1上升而不提起玻璃片13a，玻璃片保持在底模12上由抽吸继续弯曲。确切说，即使此时没有顶模接触玻璃片，由于至少在弯曲抽吸一开始就产生压力，因此玻璃片仍保持压在一起而不分开。底模12然后向左(图4b)移动到顶模FS2下方。然后顶模FS1可下降拾取下一对玻璃片13b。顶模FS2则下降拾取该对玻璃片13a(图4c)。顶模FS1再次与玻璃片对13b一起上升，然后底模12位于顶模FS1下方如上一对玻璃片13a那样用抽吸弯曲玻璃片对13b。隔绝弯曲装置与通向冷却区的隧道区的隔壁14在该实施例中为一活动壁，此时向左退回，使得吸持玻璃片对13a的顶模FS2可把该对玻璃片放置到滑车8a上(图4d)。当然，使底模12平动的支架15有使得顶模FS2可下降到滑车的所需的孔。此外，它还可使底模12从该装置底部平动，支架15垂直于图4d。该对玻璃片13a位于支架8a上后，顶模FS2再次上升，活动隔壁向右复位到顶模FS2下方而隔绝弯曲装置。该列滑车然后向左移动一个滑车的距离。可以看出，该实施例比图3实施例效率高，因为可在玻璃片对13a的弯曲过程中移动玻璃片对13a而在完成玻璃片对13a的弯曲的同时开始把下一对玻璃片13b置于其位置上。使用有两顶模FS1和FS2的该实施例，由于可在滑车列移动的同时对玻璃片进行弯曲，因此弯曲周期缩短相当于滑车移动时间的一段时间。
图5为与玻璃接触的顶模16的局部视图，所述顶模有一裙部17。顶模16有一缓冲与玻璃接触的毛毡件19。裙部17也有一缓冲与支架20接触的毛毡件19。在图5所示时刻，顶模拾取支架20上两相叠玻璃片21和22。为便于提起玻璃片，支架中在玻璃下方可有孔(未示出)。玻璃片22稍大于玻璃片21，从而弯曲成最终形状后两玻璃片的边界完全重合。裙部17的所示部分可相对顶模16作垂直运动。这样，当裙部/顶模组件接触玻璃片和支架时首先是裙部17接触支架20，所述裙部然后停止下降，而顶模继续稍稍(1-2mm)下降接触顶上玻璃片21。这一次序使得该方法显得灵活。为减小裙部中的气流，裙部与顶模之间的距离(d)必须尽可能小。例如，该距离可为5mm-40mm，例如约20mm。玻璃片的边缘23和24位于裙部与顶模之间。

Claims (11)

1.一种在其弯曲温度下弯曲相叠玻璃片的方法，包括：
-一抽吸/吸持步骤，包括用一顶模拾取玻璃片，该顶模有在玻璃片边缘上生成向上气流的抽吸装置，所述抽吸足以把相叠玻璃片提起后吸持在所述顶模上，然后
-一加压步骤，包括把玻璃片压在顶模与一有孔的全表面实心凹面底模之间，在上一步骤的抽吸尚未完成或完成时开始所述加压，然后
-一抽吸/弯曲步骤，包括用凹面底模的孔抽吸底下玻璃片的正面而成形相叠玻璃片，在上一加压步骤尚未完成时开始所述抽吸成形，然后
-一冷却步骤，包括冷却这些玻璃片。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃片不伸出所述底模之外。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在抽吸/吸持步骤前预弯相叠玻璃片。
4.按上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，
抽吸/弯曲步骤后从凹面底模上取下弯曲的相叠玻璃片，借助装备了在玻璃片边缘上生成向上气流的抽吸装置的顶模提起弯曲的相叠玻璃片，所述抽吸足以提起相叠玻璃片和把它们吸持在所述顶模上，所述顶模然后把弯曲的相叠玻璃片放置在一把它们送往冷却区完成冷却的支架上。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，从底模上取下弯曲玻璃片的顶模为一与在抽吸/吸持步骤拾取玻璃片的顶模FS1不同的顶模FS2，这些玻璃片由支撑它们的底模的移动而保证从顶模FS1下方位置移动到顶模FS2下方位置。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，顶模FS2把弯曲的相叠玻璃片放置到一把它们送往冷却区完成冷却的支架上时，已开始另一组相叠玻璃片的弯曲，凹面底模位于顶模FS1下方。
7.按权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，对冷却步骤来说，玻璃片位于一把它们送往冷却区的冷却支架上，该冷却支架与把玻璃片置于顶模FS1下方的支架相同。
8.一种弯曲多组相叠玻璃片的装置，包括：
-弯曲装置，该弯曲装置被加热到弯曲温度；
-设置在弯曲装置中的一凸面顶模FS1，该顶模包括环绕它的抽吸装置，抽吸装置在玻璃片边缘上生成向上气流，所述抽吸足以提起相叠玻璃片后把玻璃片吸持在所述顶模上，以及
-一凹面实心底模，包括其正面上的孔和通过所述孔抽吸的装置，所述凹面实心底模设置在弯曲装置中；
所述顶模和所述底模的形状相补，可沿垂直轴相对运动而压所述玻璃片，所述玻璃片压在所述凸面顶模FS1和实心底模之间并被所述实心底模抽吸；
-一列预弯支架，其一个接一个地在顶模FS1下方通过，从而所述顶模FS1可拾取一组组相叠玻璃片。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述玻璃片不伸出所述底模之外。
10.按上述任一装置权利要求所述的装置，其特征在于，该装置还包括另一凸面顶模FS2，该顶模包括环绕它的抽吸装置，抽吸装置在玻璃片边缘上生成向上气流，所述抽吸足以提起相叠玻璃片并把玻璃片吸持在所述顶模上，该凹面底模可在两顶模下方来回移动。
11.按权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置包括在凸面顶模FS1下通过然后在凸面顶模FS2下通过的一列预弯支架。
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