CN102964058A - 玻璃钢化方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种玻璃钢化方法和装置，其中使用加热器并产生高频。所述方法包括使用加热器和高频发生器加热玻璃片的加热步骤和通过淬火冷却所述玻璃片的冷却步骤。

Description

玻璃钢化方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年8月31日递交的韩国专利申请第10-2011-0087957号的优先权，该申请的全部内容为了所有目的而通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种钢化玻璃的方法和一种用于钢化玻璃的装置，更具体而言，涉及一种钢化玻璃的方法和一种用于钢化玻璃的装置，其中使用加热器并且产生高频。

背景技术

玻璃材料在多种工业领域中的使用迅速增加，包括：光电电池盖；平板显示器，诸如薄膜晶体管-液晶显示器（TFT-LCDs）、有机电致发光（EL）显示器；用于多种移动电子器件的盖；或类似领域。

这样的玻璃材料被要求具有轻的重量和纤薄的轮廓，而且由于玻璃材料具有大的脆性的特性，因此确保长寿命是必要的。

为了确保玻璃的长寿命，正在进行多种钢化方法的研究。

相关领域的玻璃钢化技术包括化学钢化和热钢化，在化学钢化中，在玻璃片的表面和水溶液（熔盐）之间交换离子，在热钢化中，玻璃片被热处理。

然而，化学钢化具有的缺点在于就玻璃片和水溶液之间的离子交换需要的处理时间、玻璃片的尺寸、水溶液的再循环（污染和浓度控制）等来说，其使用价值是不能令人满意的。

另外，相关领域的热钢化包括在热卧式炉中移动玻璃板的同时升温之后的淬火。然而，由于玻璃在热钢化炉内停留有限的时间并且玻璃片的温度从其表面开始升高，所以使玻璃片的内部的温度和外部的温度均匀的能力被限制。另外，玻璃片可被钢化的最小厚度为3.2t，这是有问题的。

因此，为了克服前述问题，引进用于促进均匀加热的空气对流系统和新的淬火技术（水雾、控制压缩空气的流动速率等等）。另外，即使玻璃过热，输送方法的改进（气浮）防止玻璃变形（辊波、翘曲等等）。因此，获得高于现有技术的淬火起始温度的淬火起始温度。

然而，即使使用这样的方法，玻璃片可被钢化的最小厚度为2.8t。因此，这因此限制减少钢化玻璃的重量和厚度的能力，这是有问题的。

而且，不管钢化技术的前述改进，根据相关领域的使用对流和辐射的这样的钢化技术，玻璃片从其表面开始被加热。因此，在淬火中可获得玻璃片的内部和外部之间的差异是有限的。特别地，外部的温度高于内部的温度，这在实现用于玻璃片的钢化的表面压应力中是不利的。

在本发明的背景技术部分所公开的信息仅用于加强对本发明背景技术的理解，不应被用作对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面提供一种玻璃片，该玻璃片在通过控制该玻璃的内部的温度和外部的温度而被钢化后具有大量形成应力。

在本发明的一个方面，提供一种钢化玻璃的方法。所述方法包括使用加热器和高频发生器加热玻璃片的加热步骤和通过淬火冷却所述玻璃片的冷却步骤。

在示例性实施例中，所述加热步骤可包括使用第一加热器加热所述玻璃片的第一加热步骤和使用第二加热器和所述高频发生器加热由所述第一加热器加热的所述玻璃片的第二加热步骤。

在示例性实施例中，所述第一加热步骤可在300℃至800℃范围内的表面温度下加热所述玻璃片，所述第二加热步骤可在350℃至850℃范围内的表面温度下加热所述玻璃片。

在示例性实施例中，在已在所述加热步骤中被加热的所述玻璃片中，所述玻璃片的内部的温度可高于或等于所述玻璃片的外部的温度。

在示例性实施例中，所述玻璃片的厚度可为2.8t或更小。

在示例性实施例中，所述高频发生器可产生0.98GHz至6.0GHz范围内的高频。优选的是，所述高频发生器产生2.4GHz至5.8GHz范围内的高频。

在示例性实施例中，所述冷却步骤可包括使用空气、水雾和冷却辊将所述玻璃片淬火。

在本发明的另一方面，提供用于钢化玻璃的装置。所述装置包括：用于输送玻璃片的输送单元；用于加热所述玻璃片的加热单元，所述加热单元包括加热器和高频发生器；和用于将由所述加热单元加热的所述玻璃片淬火的冷却单元。

在示例性实施例中，所述加热单元可包括用于使用第一加热器加热所述玻璃片的预加热炉和用于使用第二加热器和所述高频发生器加热所述玻璃片的主加热炉。

在示例性实施例中，所述输送单元可包括用于在所述加热单元中输送所述玻璃片时向所述玻璃片的下表面提供气垫的空气供给器。

根据本发明的实施例，能够确保在所述玻璃片被加热处理期间所述玻璃片的内部温度与外部温度之间的差为正，使得已被钢化后的所述玻璃片能实现大量的形成应力，由此进一步增强所述玻璃片的强度。

本发明的所述方法和所述装置所具有其它的特征和优点将从附图而显而易见，或者在附图中更加详细地被阐明，这些附图被合并于此，并且在本发明的下面的详细描述中，这些附图一起用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1为描绘根据本发明的实施例的钢化玻璃的方法的示意流程图；

图2为描绘使用相关领域的加热器加热的玻璃片的内部和外部之间的温度差的图表；

图3为描绘在所述玻璃片的外部温度已达到预定温度时玻璃片的内部和外部的温度变化的图表；

图4为描绘在所述玻璃片被加热使其内部温度和外部温度变为600℃后在不同高频输出下玻璃片的内部和外部的温度变化的图表；

图5为描绘通过调整高频输出和操作而控制的玻璃片的内部温度和外部温度的图表；

图6为描绘高频加热后在不同初始温度下玻璃片的内部和外部之间的温度差的图表；

图7为描绘在玻璃片的不同厚度下玻璃片的内部的温度变化的图表；

图8为描绘根据本发明的实施例的用于钢化玻璃的装置的示意结构视图；

图9为描绘作为根据本发明另一实施例的用于钢化玻璃的装置的部件的加热器的示意结构视图。

具体实施方式

现在将详细参见根据本发明的钢化玻璃的方法和用于钢化玻璃的装置，其各个实施例在附图中被例示并在下面被描述，从而本发明相关领域的普通技术人员可以容易地实施本发明。

贯穿本文件，应该参见附图，在附图中，相同的附图标记和标志在不同的附图中始终指代相同或相似的部件。在本发明的下面描述中，合并于此的已知功能和部件的详细描述在它们可能使本发明的主题不清楚时将被省略。

图1为描绘根据本发明的实施例的钢化玻璃的方法的示意流程图。

参见图1，根据本发明实施例的钢化玻璃的方法可包括输送步骤S110、加热步骤S120和冷却步骤S130。

为了钢化玻璃片，首先，在S110，待被钢化的玻璃片被输送至加热单元。

玻璃片可为具有2.8t或更小的厚度的玻璃的薄板。

随后，在S120，使用加热器和高频发生器加热被装入加热单元的玻璃片。

加热器通过由电阻产生热以从玻璃片的外部向内部加热玻璃片，高频发生器通过产生高频使玻璃片内部的离子振荡来加热玻璃片的内部和外部二者。

这里，高频发生器产生0.98GHz至6.0GHz范围内的高频，优选地，从2.4GHz至5.8GHz。

正被加热的玻璃片的内部和外部之间的差异可通过调整加热期间的环境温度、高频输出、玻璃片的体积等等而被控制。优选的是，玻璃片被加热到玻璃片的内部的温度与玻璃片的外部的温度相同或更高。

通常，钢化玻璃片指的是通过使玻璃片产生应力以增加其机械强度的玻璃片。用下面的公式表示已被钢化后的玻璃片中的形成应力：

$\mathrm{\σ}=\frac{\mathrm{\αE}}{1-\mathrm{\ν}}\×\frac{2}{3}\×\mathrm{\ΔT}$

其中，σ为已被钢化后的玻璃片的应力，v为泊松比，α为热膨胀系数，E为杨氏模量，ΔT（ΔT_加热+ΔT_淬火）为玻璃片的内部的温度与玻璃片的外部的温度之差。

使用相关领域的加热器加热（ΔT_加热）为使用辐射/对流/传导加热中的一种类型，其中玻璃片的内部和外部的温度之间的差为负值。相比之下，淬火（ΔT_淬火）具有的问题在于玻璃片的内部的温度和外部的温度之间的差为正值，使得钢化后可被获得的应力减少。

因此，本发明使用加热器和高频发生器加热玻璃片。

使用加热器加热开始于玻璃片的外部（表面），而使用高频发生器加热横穿玻璃片的内部和外部（体积）而被执行。

虽然使用加热器和高频发生器加热玻璃片，但是加热单元的温度环境仅取决于加热器的加热温度，使得加热单元的温度变为低于玻璃片的温度。因而，这形成温度梯度，其中由于玻璃片的表面通过空气而被冷却，所以玻璃片的表面的温度低于玻璃片的内部的温度。

由于玻璃片的内部的温度和外部的温度之间的差ΔT_加热为正值，所以已被钢化后的玻璃片可获得大的形成应力。因此，进一步加强玻璃片的强度是可能的。

用于被装入加热单元的玻璃片的加热步骤可包括第一加热步骤和第二加热步骤，在第一加热步骤中使用第一加热器，在第二加热步骤中使用第二加热器和高频发生器。

由于玻璃片使用第一加热器加热，并随后使用第二加热器和高频发生器而被加热，所以由高频加热增加玻璃片的内部的温度是可能的，同时减少在通过高频加热玻璃片时可发生的温度控制难的问题和局部加热的问题。

具体而言，高频加热可能导致归因于玻璃片的温度的非线性增加的热击穿现象和在玻璃片上高频吸收良好的一点处的局部加热现象。

然而，因为高频加热在玻璃片使用加热器由于摩擦加热而被加热后被执行，使得它的温度变为预定温度或更高，否则由于高频加热可能在预定温度或更高发生热击穿，所以阻止玻璃片的热击穿并减轻玻璃片的局部加热是可能的。

这里，在第一加热步骤，玻璃片将在300℃或更高的并且不超过玻璃片在第二加热步骤中的加热温度的温度被加热。

即使在第一加热步骤的加热温度和第二加热步骤的加热温度相同时，由于第二加热步骤包括高频加热，玻璃片的内部在第二加热步骤的温度高于玻璃片的内部在第一加热步骤的温度。

优选的是，第一加热步骤在300℃至800℃范围内的温度加热玻璃片，而第二加热步骤在350℃至850℃范围内的温度加热玻璃片。

最后，在S130，被加热的玻璃片通过淬火被冷却，从而完成玻璃片的钢化。

这里，淬火可通过在被加热的玻璃片上吹冷却压缩空气和水雾以及在冷却辊上输送被加热的玻璃片而被执行。

图2至图7为描绘由根据本发明的高频加热在玻璃片上引起的效果的图表。

图2为描绘使用相关领域的加热器加热的玻璃片的内部和外部之间的温度差的图表，图3为描绘在玻璃片的外部的温度已达到预定温度时玻璃片的内部和外部的温度变化的图表。

参见图2，可以理解，当使用相关领域的加热器加热玻璃片时，玻璃片的外部的温度高于玻璃片的内部的温度。因此，如上所述，显而易见的是，相关领域的加热器的使用对于增强玻璃片的应力的形成具有不利的效果。

另外，参见图3，在玻璃片的外部的温度变为与玻璃片的内部的温度相同之前，需要长的时间。使用相关领域的方法在预定的处理时间内，难于将玻璃片的内部的温度和外部的温度调整/保持均匀。也就是说，在使用相关领域的加热器加热玻璃片后，通过使玻璃片的内部的温度和外部的温度均匀而赋予玻璃片高的形成强度的方法对于在线处理（in-line process）是不适用的。

图4为描绘在玻璃片的内部的温度和外部的温度被加热到600℃后在不同高频输出下玻璃片的内部的温度和外部的温度变化的图表。

参见图4，可以理解，当使用高频加热玻璃片时，玻璃片的内部首先被加热。因此，如上所述，已被钢化后的玻璃片可具有大的压应力。

图5为描绘通过调整高频的输出和操作而控制的玻璃片的内部的温度和外部的温度的图表。也就是说，本发明使得通过由控制高频输出调整玻璃片的内部的温度和外部的温度以有效地控制已被钢化后的玻璃片的应力成为可能。

图6为描绘高频加热后在不同初始温度下玻璃片的内部和外部的温度差的图表。

参见图6，随初始温度而定的玻璃片的内部温度和外部温度差不大。因此，显而易见的是，在预定温度或更高控制玻璃片的温度是容易的。

图7为描绘在玻璃片的不同厚度下玻璃片的内部的温度变化的图表。

参见图7，可以理解，玻璃片的内部的温度上升的速率随着玻璃片的厚度的减小而增加。也就是说，图7示出，不仅能够使用高频加热薄板玻璃，而且能够通过减少用于钢化的处理时间实现高的生产率。

图8为描绘根据本发明的另一实施例的用于钢化玻璃的装置的示意结构视图。

参见图8，用于钢化玻璃的装置包括输送部分100、加热部分200和冷却部分300。

输送部分100输送待被钢化的玻璃片10。虽然图8例示输送单元包括辊，但是本发明不限于此。相反，输送部分可被实现为玻璃的表面在没有接触的情况下被输送。

另外，输送单元100可包括空气供给器（未示出），该空气供给器用于防止玻璃片10在玻璃片10在加热单元200中被输送时被损坏。

当使用辊在加热单元200的热环境中输送玻璃片10时，在玻璃片的表面接触到辊的表面的处理中可能产生一些问题。玻璃片的问题可包括但不限于翘曲、下凹和表面损坏，在表面损坏中，刮痕或波形槽（即，辊波）被形成在玻璃片的表面。

因此，玻璃片经由空气供给器（未示出）接触到辊，气垫通过将空气吹到将由于热而翘曲或下凹的玻璃片的下表面上而被形成。以这种方式，能够支撑可能翘曲或下凹的玻璃片并防止玻璃片的表面被损坏。这里，被吹到玻璃片上的空气可为热空气。

加热单元200包括用于加热玻璃片的加热器201和高频发生器202。虽然图8示出一个加热器和一个高频发生器，但是根据玻璃片的尺寸可提供多个加热器和多个高频发生器。在这种情况下，优选的是，加热器和高频发生器被设置为使得它们彼此交替。

如上所述，加热器201通过由电阻产生热以从其外部向内部加热玻璃片10，高频发生器202由通过产生高频使玻璃片10内部的离子振荡的摩擦热来加热玻璃片10的内部和外部二者。

图9为描绘作为根据本发明的另一实施例的用于钢化玻璃的装置中的部件的加热器的示意结构视图。

如图9中所示，加热单元200可包括使用第一加热器211加热玻璃片10的预加热炉210和使用第二加热器221和高频发生器222加热玻璃片的主加热炉220。

在一些实施例中，第一加热器和第二加热器可为相同的加热器。例如，在用于钢化玻璃的装置中，玻璃片10在暂时停留在加热单元中或加热器沿玻璃片移动时被加热，玻璃片可使用相同的加热器被预加热和加热。

冷却单元300将已被加热单元200加热的玻璃片10淬火。

虽然图9示出一个第一加热器、一个第二加热器和一个高频发生器，但是根据玻璃片的尺寸可提供多个第一加热器、多个第二加热器和多个高频发生器。

本发明的特定示例性实施例的前述描述已参照某些实施例和附图而被提供。前述描述不是旨在穷尽或将本发明限于所公开的精确形式，而且显而易见的是，根据上面的教导，许多修改或变型对本领域的普通技术人员是可能的。

因此，其旨在，本发明的范围不限于前述的实施例，而是通过附于此的权利要求书及其等价物而被限定。

Claims (11)

1.一种钢化玻璃的方法，包括步骤：

使用加热器和高频发生器加热玻璃片；以及

通过淬火冷却所述玻璃片。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

所述加热器包括第一加热器和第二加热器，并且

所述加热步骤包括：

—使用所述第一加热器加热所述玻璃；以及

—使用所述第二加热器和所述高频发生器加热被所述第一加热器加热的所述玻璃片。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述高频发生器产生0.98GHz至6.0GHz范围内的高频。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述高频发生器产生2.4GHz至5.8GHz范围内的高频。

5.根据权利要求2所述的方法，其中

使用所述第一加热器加热所述玻璃片包括在300℃至800℃范围内的温度下加热所述玻璃片；以及

使用所述第二加热器和所述高频发生器加热所述玻璃片包括在350℃至850℃范围内的温度下加热所述玻璃片。

6.根据权利要求1所述的方法，其中已在所述加热步骤中被加热的所述玻璃片的内部的温度高于或等于已在所述加热步骤中被加热的所述玻璃片的外部的温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述玻璃片的厚度为2.8mm或更小。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷却步骤包括使用空气、水雾和冷却辊将所述玻璃片淬火。

9.一种用于钢化玻璃的装置，包括：

用于输送玻璃片的输送单元；

用于加热所述玻璃片的加热单元，所述加热单元包括加热器和高频发生器；和

用于将被所述加热单元加热的所述玻璃片淬火的冷却单元。

10.根据权利要求9所述的装置，其中

所述加热器包括第一加热器和第二加热器，并且

所述加热单元使用所述第一加热器加热所述玻璃片，并且随后使用所述第二加热器和所述高频发生器加热所述玻璃片。

11.根据权利要求9所述的装置，其中所述输送单元包括当在所述加热单元中输送所述玻璃片时用于向所述玻璃片的下表面提供气垫的空气供给器。

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