CN102674661A - 溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，采用添加隔板的方式，将加热腔体分区，所述分区是指：对加热腔体垂直或水平方向上的分区，或者垂直和水平方向上同时分区，分区的数目大于等于二。此方法可保证成型区域玻璃液及玻璃板的温度和环境温度的可控性，达到控制平板玻璃成型后的翘曲及应力不良的发生，提高基板玻璃的成型质量的目的。

Description

溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法

技术领域

本发明涉及液晶平板玻璃生产中的温度控制方法，特别涉及一种溢流下拉装置中对玻璃液-固转化区域的温度控制方法。

背景技术

溢流下拉法(熔融下拉法)是玻璃制备技术中生产玻璃板的一种方法。与其它工艺相比，例如，浮法和狭缝牵拉工艺，溢流下拉法生产出具有优异平整度和光滑度表面的玻璃板，且不需使用二次成形工艺(研磨、抛光等)。

在一种示例性的熔融下拉工艺中，玻璃熔体供应给耐火材料制作的成形体中的槽。熔融玻璃在槽的顶部溢出以形成两块半片玻璃板，玻璃板向下流动并随后沿着成形体的外表面向下流动。两块板在成形体的底部或根部汇合，在那里它们熔合在一起形成单块玻璃板。随后单块玻璃板供应给拉引设备。通过由拉制设备将板牵拉离开成形体根部的速率和控制玻璃的温度(粘度)来控制玻璃板的厚度、应力、表面平整度等相关参数。在下拉工艺中，最终玻璃板的外表面将不会与成形体的外表面接触。更确切地说，这些表面只能接触大气环境。形成最终玻璃板的两块半片玻璃板的内表面确实接触成形体，这些内表面在成形体的根部熔合，随后埋入最终玻璃板的主体内，并获得外表面性能优异的最终玻璃板。

熔融状态的玻璃粘度随温度不同而变化，在玻璃宽度方向上，要保证温度分布均匀，否则粘度不同会造成宽度方向的玻璃厚度不均，拉引时造成张力不同，从而产生局部应力不同，造成整个玻璃板应力不良。

现在玻璃板制作趋于大型化，在宽度方向可达到2000mm以上，这就要保证宽度方向的温度均匀并且可调，成型设备的整个温度场控制就十分重要。

溢流下拉法的缺点在于，(1)控制形成玻璃板厚度、应力、表面平整度等相关参数的手段有限。(2)即便在工艺条件稳定时可以生产出合格的平板玻璃，但是在瞬态条件下恢复极为缓慢。(3)根据工艺控制的需要，在转化区域引入压缩空气进行调整，由于设备内外温度差较大，压缩空气会由于体积变化或“烟囱效应”等原因，对设备内稳定的空气环境产生不良扰动。所谓“烟囱效应”是指，下部热空气受热上升的同时，由于气压的作用，带动附近区域内的空气流动，产生的气流现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种溢流下拉法生产液晶平板玻璃的过程中，有利于玻璃液转化为玻璃板的温度控制方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，均温箱外的对称两侧及上侧空间构成具有可分区的加热腔体。

其中，所述可分区的加热腔体是采用添加隔板的方式实现的，具体为：

a、对加热腔体垂直方向上的分区；

b、或水平方向上的分区；

c、或者垂直和水平方向上同时分区；

d、分区的数目大于等于二。

所述加热器分多个布置在均温箱外的对称两侧，选用碳化硅加热体、硅钼棒加热体、铁铬铝合金加热体、镍铬合金加热体之一。

本发明另一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，所述加热器为碳化硅或硅钼棒发热体，分多个布置在均温箱外的对称两侧，每个发热体沿溢流装置宽度方向分成：两端的不发热支撑部分，两端内侧对称的至少两个发热部分，以及位于中间的至少一个不发热部分。

其中，所述不发热部分的长度≤300mm；相对于溢流装置中心的偏心量≤300mm。

本发明再一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，所述均温箱外对称两侧及上侧构成加热腔体，该加热腔体外最下层的加热器与溢流装置根部的距离为X，250mm≤X≤400mm。其中，所述加热器选用碳化硅加热体、硅钼棒加热体、铁铬铝合金加热体、镍铬合金加热体之一。

本发明还有一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，在溢流装置与支撑装置接触的表面添加补偿加热器，该补偿加热器是按照支撑面及定位面进行分组，分别控制。

本发明再还有一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，均温箱外两侧下方对称布置有以空气为媒介来控制成形区域温度的风箱，该风箱设计为整体式。

其中，所述风箱设置在一个壳体中，在该壳体中风箱下方设置有通风过滤装置。所述通风过滤装置为在风箱的下方布置钢板，钢板上开有通气孔，在通气孔的进风处添加过滤网。

与现有技术相比，本发明的优点是，将均温箱外侧的加热腔体分区后，可有效降低“烟囱效应”造成的空气对流及成型设备顶部温度过高的不良状况，提高了区域温度控制的精确性。从而大大减小了调整工艺参数时对相邻或成型区其它部位的不良扰动，减小了成型后整板不良品的产生。同时由于控制的精确性，提高了工艺的稳定性及工艺调整时的及时响应能力。

加热腔体中的加热体进行分段设计可有效地降低溢流装置在生产中出现的中心相对于两端温度过高的不良状况，提高了溢流装置在水平方向上的温度的均匀性。

由于溢流装置两面的溢流玻璃液在底部(根部)熔合成一张玻璃板向下流动，在溢流装置底部的温度场对此熔合过程起到了至关重要的作用，本发明对于此处的加热体布位提出了明确的参数，保证了溢流装置底部的良好的温度场。

在溢流装置与支撑装置接触的表面添加补偿加热器可补偿由于溢流装置接触支撑装置造成的溢流装置两端温度下降的状况，保证溢流装置在水平方向的温度场，进而保证了相应位置玻璃液的温度和粘度。

整体式风箱设计的优点在于保证了成型设备内部的气流稳定性，降低了由于气流扰动造成的设备内部温度场的变化和对于玻璃液的不良影响。

通风过滤装置的优点在于提供了一个良好的风道，将引起成型设备内部空气环境扰动的气流导出成型设备，减小扰动气流对于成型环境的影响。

附图说明

图1为现有成形设备温度控制示意图。图中：A为溢流装置；B为均热箱；C为加热器；D为风箱；E为拉边轮；S为引流面；K为控温区域。

图2为本发明成形设备温度控制的一个实例图。

图3为成型设备内部加热体宽度方向布置示意图。

图4为本发明成型设备内部最下侧加热体布置示意图。

图5为溢流装置与支撑装置的位置关系示意图。

图6为本发明支撑装置表面添加加热器一个实例图。

图7为已有成型设备的风箱结构示意图。

图8为本发明成型设备的风箱的结构示意图。

图9为本发明风箱下方的通风过滤装置示意图。图中：1、通气孔；2、钢板。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1所示为现有成型设备中玻璃液转化过程中影响较大的部分。玻璃液从上部相关设备中流入溢流装置A(成形体)中，流满溢流槽后翻越槽壁沿溢流装置两侧依靠重力的作用下流，在溢流装置底部结合为整体，经过拉边轮E的工作，保证基板玻璃的均匀性及各种参数要求。

在此过程中，由各加热器C及风箱D联合调整均温箱B空间温度及辐射温度，保证玻璃液转换为基板玻璃的过程工艺达到较为理想的状态。加热器可以是碳化硅发热体、硅钼棒发热体、铁铬铝合金发热体、镍铬合金发热体等。

在成型过程中，引流面S及玻璃液汇合处(溢流装置根部)的控温区域K的温度对于玻璃液转化为玻璃板的均匀性密切相关。但是从图1可以看出，控温区域温度升高时，由于空气受热上升，造成需要加热的下部区域未能及时得到加热，会产生时间上的延迟，同时，由于同样的原因，不需加热的上部被迫进行了加热，对于玻璃板的溢流产生不良影响。

从图2中可以看出，采用添加隔板的方式，将均温箱外侧的加热腔体一分为三(下部区域I、III，上部区域II)，在对下部进行加热时，由于均热箱外侧两对称隔板的阻挡，空气流动受到了阻止，可提高下部区域I、III温度控制的能力。

在采用了加热腔体的分区域设计后，提高了温度场控制的时效性，降低了调整加热器时对相邻区域的不良扰动。相对于与原先的整体式的加热腔，避免了下部加热器的功率提升对上部的温度场的扰动，可以保证在调节过程中，加热器的温度控制作用的单独的可控性。

应该阐明的是：本实施例中表述的加热腔体的分区方式并不局限于分为三部分，也不局限于仅仅是垂直方向上的分区。对于加热腔体的分区化设计都属于本发明的保护范围，可以是垂直或水平方向上的分区，也可以是两个方向上同时分区，分区的数目大于等于2，均属于本发明的保护范围。

图3-1显示了原有的设计。在此设计中，加热器C采用了连续发热体的结构，但是经过试验及计算机温度场的模拟，可以发现，在采用连续发热体时，由于玻璃液及溢流装置两端支撑装置的原因，造成溢流装置两端支撑部位的热量流失现象比中间部分大，但是在提高溢流装置两端的温度时，也会连锁反应，造成溢流装置中心的温度升高，在此温差达到一定程度后，引起成型不良的升高。

为了保证温度场的均匀，图3-2显示了改进后的设计。对于加热器进行了分段设计(沿玻璃宽度方向的)，即将加热器分解为至少5部分的不连续发热体，两端的不发热支撑部分，至少两个发热部分，位于发热体中间的至少一个不发热部分N，N的长度≤300mm，相对于溢流装置中心的偏心量≤300mm。

改进后，可以避免在补偿溢流装置两端的温度时，造成的溢流装置中间部位的温度附带升高的干扰。

如图4所示，在溢流下拉法中，玻璃液沿溢流装置两边的外表面向下流动，至溢流装置的底部熔合为一张玻璃板，在重力及拉边轮的作用下向下运动，逐步降温转化固态的玻璃板，在这其中，溢流装置底部的温度场起到了举足轻重的作用。而溢流装置在整个高度的方位内都需要有加热体对侧面进行加热，但是只有最下侧加热体对溢流装置底部斜面及底部溢流汇合边部加热作用最大。经过现场实践及数学模拟，最下侧碳化硅加热体应尽量靠近溢流装置底部，即距离X根据设备的具体条件应在范围内取最小值，但是碳化硅加热体距离均热箱体的距离Y及均热箱体于溢流装置的距离Z由热工辐射角度决定，更改后会造成局部加热不均，进而影响到对溢流装置的溢流侧面的加热作用，综合考虑以上因素，在保证了溢流装置溢流侧面的加热能力的情况下，减少加热体距离溢流装置侧面的距离不能无限制的减少，在此同时，只能同时调整碳化硅加热体与溢流装置下部的垂直距离W，才可以在保证了对溢流装置底部的加热能力并兼顾到对溢流装置侧面加热的作用。分析数学模拟、试验后得到，最下层加热体距离溢流装置底部距离X为：250mm≤X≤400mm.

图5表明了溢流装置A与支撑装置P的位置关系。在成型设备中，由于支撑装置及部分保温材料贴近溢流装置的原因，造成溢流装置两端温度的温度流失高于溢流装置中段，进而造成玻璃液的温度中间高，两端低，会造成玻璃板成型过程中的厚度不匀及成型后内应力过大。

可对支撑装置与溢流装置接触的表面添加补偿加热器来进行温度补偿，即在支撑装置表面刻槽，埋入加热器。原有的加热器为一整体(即支撑面P1与定位面P2的加热器在控制上是一个单一的回路)，在调整其加热功率时，会造成定位面的温度过高。如图6所示，本发明布置的补偿加热器是按照支撑面及定位面进行分组，分别控制，即将加热器分割为支撑面加热器及定位面加热器，分别进行控制，可以单独提升支撑面的加热功率(在这一位置热传导造成的热损失较大)，适当提高定位面的加热功率。甚至可以将定位面按照高度不同进行加热器分组，以达到精确控制温度的目的。采用本发明添加加热器进行分组加热与分组控制后，可以对相应区域的热损失进行补偿，同时可以达到精确补偿控制的效果。溢流装置两端和中间段的温度基本可以达到一致，对玻璃液的温度控制达到工艺要求。

如图7所示，原设计风箱为分体式，用三块拼接而成，三块之间台阶相搭接。虽提高制作精度及表面光洁度，但缝隙不能完全密封，存在漏气现象，泄露的压缩空气会直接接触玻璃板，对玻璃板的翘曲及应力产生不良的扰动，同时由于气流的带动作用，造成局部区域温度调整困难等问题的发生。

新设计的风箱为整体式，结构如图8所示，优点有三：一、解决面对玻璃板的缝隙不能完全密封，漏气现象，避免了对相应区域温度的不良扰动；二、由于有效地控制了空气的流动，降低了微尘颗粒等附着在玻璃板上的几率；三、相对于原有结构，降低了安装要求，使得组装维修更为容易。。

由于控温区域的精确性要求较高，在此区域除加热器外，引入了压缩空气对控温区域的温度进行及时有效的修正、调整。但是由于设备内外的温度差及设备内与引入的压缩空气的温度差，引入的压缩空气在发生温度的变化的同时也会造成体积的变化，由于体积的变化，会造成设备内的气压处于非正常的正压或负压，微正压是良好的工作环境，正压过大，造成设备内气体流动激烈，严重影响成型质量；负压不但影响成型质量，同时会将设备外的脏空气带入设备内部，造成不良颗粒附着在玻璃板上。

如图9所示，成型设备中的风箱设置在一个壳体中，在该壳体中风箱下方设置有通风过滤装置。即在风箱D的下方布置钢板2，钢板上开有通气孔1，同时在通气孔的进风处添加过滤网。这样在设别内部空气压力过高时，可以泄压，压力过低时，进入干净的空气，使得设备内部压力很快升到微正压状态。同时控制了进入设备内部的为洁净空气，降低了不良颗粒的附着。

本发明不局限于以上独立的实施例，可以将各实施例进行不同组合来联合控制成型设备内的温度场及气体流动方向，提高温度场的可控性。例如本发明方法可同时包括分区的加热腔体、加热器发热体的分段设计、控制加热腔体外最下层的加热器与溢流装置根部的距离、在溢流装置与支撑装置接触的表面按照支撑面及定位面分别设置加热器、在均温箱外两侧下方通过一个壳体对称布置整体式设计的风箱、以及风箱下方设置通风过滤装置。

Claims (16)

1.一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，均温箱外的对称两侧及上侧空间构成具有可分区的加热腔体。

2.如权利要求1所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述可分区的加热腔体是采用添加隔板的方式实现的，具体为：

a、对加热腔体垂直方向上的分区；

b、或水平方向上的分区；

c、或者垂直和水平方向上同时分区；

d、分区的数目大于等于二。

3.如权利要求1所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述加热器分多个布置在均温箱外的对称两侧。

4.如权利要求3所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述加热器选用碳化硅加热体、硅钼棒加热体、铁铬铝合金加热体、镍铬合金加热体之一。

5.一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，所述加热器为碳化硅或硅钼棒发热体，分多个布置在均温箱外的对称两侧，每个发热体沿溢流装置宽度方向分成：两端的不发热支撑部分，两端内侧对称的至少两个发热部分，以及位于中间的至少一个不发热部分。

6.如权利要求5所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述不发热部分的长度≤300mm。

7.如权利要求5所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述不发热部分相对于溢流装置中心的偏心量≤300mm。

8.一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，所述均温箱外对称两侧及上侧构成加热腔体，该加热腔体外最下层的加热器与溢流装置根部的距离为X，250mm≤X≤400mm。

9.如权利要求8所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述加热器选用碳化硅加热体、硅钼棒加热体、铁铬铝合金加热体、镍铬合金加热体之一。

10.一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，在溢流装置与支撑装置接触的表面添加补偿加热器。

11.如权利要求10所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述补偿加热器是按照支撑面及定位面进行分组，分别控制。

12.如权利要求10所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述布置在均温箱外的加热器选用碳化硅加热体、硅钼棒加热体、铁铬铝合金加热体、镍铬合金加热体之一。

13.一种溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，包括溢流装置、支撑装置和加热器，所述溢流装置置于一个均温箱内，加热器布置在均温箱外，其特征在于，均温箱外两侧下方对称布置有以空气为媒介来控制成形区域温度的风箱，该风箱设计为整体式。

14.如权利要求13所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述风箱设置在一个壳体中，在该壳体中风箱下方设置有通风过滤装置。

15.如权利要求14所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述通风过滤装置为在风箱的下方布置钢板，钢板上开有通气孔，在通气孔的进风处添加过滤网。

16.如权利要求13所述的溢流下拉装置中玻璃板成形区域温度控制方法，其特征在于，所述加热器选用碳化硅加热体、硅钼棒加热体、铁铬铝合金加热体、镍铬合金加热体之一。

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