CN103588387B - 钢化真空玻璃的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢化真空玻璃的加工方法，包括：平板玻璃过钢化处理、制作支点、复合、密封、抽真空五个步骤。利用上述本发明提供的钢化真空玻璃的加工方法能降低钢化真空玻璃的自爆机率，同时保证其钢化强度。

Description

钢化真空玻璃的加工方法

技术领域

本发明涉及真空玻璃制造技术领域，更为具体地，涉及一种钢化真空玻璃的加工方法。

背景技术

真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封抽气孔。由于构成真空玻璃的两片平板玻璃很薄，因此，为了达到平板玻璃内外压力的平衡，往往会在两片平板玻璃之间添加支点，用来支撑玻璃受到外界大气压的压力，其工作原理与保温瓶的保温隔热原理类似。

如果采用真空玻璃作为高层建筑窗户和玻璃幕墙，组成真空玻璃的两片平板玻璃必须为安全玻璃。钢化玻璃由于其抗冲击、抗风压及抗弯强度等力学性能都远高于普通玻璃，是安全玻璃的主要品种，所以理论上如果采用钢化玻璃作为组成真空玻璃的两片平板玻璃，所形成的钢化真空玻璃的安全性会远远高于由普通平板玻璃加工而成的真空玻璃。

但是，由于多种复杂的原因，钢化玻璃发生自爆的机率较高。研究表明，特别是当表面应力≥52MPa时，由于钢化玻璃内部杂质引起的“自爆”机率大大增加，所以通常将钢化玻璃进行热浸处理，又称均质处理，俗称“引爆”。热浸处理是将钢化玻璃加热到290℃±10℃，并保温一定时间，促使硫化镍在钢化玻璃中快速完成晶相转变，让原本使用后才可能自爆的钢化玻璃人为地提前破碎在均质炉中，从而减少安装后使用中的钢化玻璃自爆。

但是，由于热浸处理对钢化玻璃进行了二次加热，并且，在真空玻璃的加工过程中，其中的密封工艺也需要对钢化玻璃进行再次加热。而由于钢化玻璃自身的特性限制，再次加热会不可避免地导致钢化玻璃表面应力降低表面应力，从而影响了钢化真空玻璃的抗冲击、抗风压及抗弯强度等力学性能。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种钢化真空玻璃的加工方法，在保持钢化真空玻璃的表面应力不变的同时，降低钢化真空玻璃“自爆”的机率。

本发明提供的钢化真空玻璃的加工方法，包括以下步骤：

1)制作支点：将无铅无镉的耐高温玻璃釉料采用丝网印刷方法均匀分散地印刷在制作钢化真空玻璃的平板玻璃表面，形成具有设计高度和面积的支点；

2)平板玻璃过钢化处理：将制作钢化真空玻璃的平板玻璃送入连续式钢化炉进行过钢化处理，形成过钢化玻璃；

3)复合：将一片未印刷支点的过钢化玻璃结合在一片印刷有支点的过钢化玻璃的印刷有支点的一面；其中，在两片相互结合的过钢化玻璃中的一片上设置有抽气孔；

4)密封：在两片相互结合的过钢化玻璃之间的间隙四周灌注无铅低熔点玻璃粉，然后送入封边炉低温加热使无铅低熔点玻璃粉熔化，以密封两片相互结合的过钢化玻璃之间的间隙；同时，在低温加热的过程中，过钢化玻璃变为钢化玻璃；

5)抽真空：采用抽真空装置对密封的两片钢化玻璃之间的间隙进行烘烤和抽气，形成钢化真空玻璃后，封接钢化真空玻璃上的抽气孔。

本发明的有益效果是：

1、降低了钢化真空玻璃的自爆机率，同时保证钢化真空玻璃的表面应力强度。

2、采用丝网印刷方式加工玻璃支点，提高生产效率及自动化水平，可用于大规模生产，真空层的厚度也便于调节。

3、无铅玻璃粉的应用，实现产品的环保无毒，其低熔点保证生产的低能耗和高效率。

4、蒸散型吸气剂的应用，有效提高产品的寿命和玻璃的透明度。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的钢化真空玻璃的加工流程示意图；

图2为根据本发明实施例的钢化真空玻璃的结构示意图；

图3是沿图2中A-A线的剖视图；

图4是图3的局部放大图；

图5是沿图4中B-B线的剖视图。

其中的附图标记包括：封边1、支点2、空腔3、平板玻璃4、抽气孔5、蒸散型吸气剂6、平板玻璃7、封孔8。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

需要说明的是，平板玻璃经过钢化或者过钢化后变成钢化玻璃或者过钢化玻璃，实质上，平板玻璃、钢化玻璃和过钢化为同一玻璃在不同处理过程中的名称，因此，为了表述的方便，在本发明的以下描述中，以钢化玻璃统称经过钢化或者过钢化处理后的玻璃，并且，平板玻璃和钢化玻璃的附图标记相同。

图1示出了根据本发明的钢化真空玻璃的加工流程，图2～图5分别示出了根据本发明实施例的钢化真空玻璃的结构。

如图1～图5所示，本发明提供的钢化真空玻璃的加工方法，包括以下工艺步骤：

S110：制作支点。

在平板玻璃7表面印刷或点胶支撑点并使支撑点表面固化。具体地，可以将无铅无镉的耐高温玻璃釉料采用丝网印刷方法均匀分散地印刷在平板玻璃7表面，形成具有设计高度和面积的支撑点。

在制作支撑点的过程中，至少在一片平板玻璃的表面制作支撑点2，将无铅无镉的耐高温玻璃釉料采用丝网印刷方式均匀分散地印刷在平板玻璃7的上表面，形成支撑点2。

其中，耐高温玻璃釉料能够耐温580℃以上，与玻璃本体的颜色接近，透光效果好。

现有的支撑点通常采用金属支撑物，具有较高的热导率，视觉效果明显，易移动，本发明采用陶瓷、玻璃、油墨或者其他无机非金属材料，具有较低的热导率，采用喷胶、点胶式或印刷等其它涂布方式，直接与玻璃粘结在一起，不会移动，无机非金属材料为透明或者半透明，视觉效果较好。

支撑点2印刷完毕后，还需要对印刷的支撑点进行固化处理。具体地，将形成支撑点2的平板玻璃7自然晾干或送入烘干炉烘干，形成具有设计高度和面积的支撑点2。通常，自然晾干在1小时以上，在120℃烘干炉内烘干约15分钟，支撑点2就能固定在平板玻璃7上。

S120：平板玻璃过钢化处理。

将制作钢化真空玻璃的平板玻璃7送入连续式钢化炉进行过钢化处理，形成过钢化玻璃。

具体的过钢化过程如下：

a、开始加热阶段

平板玻璃7由室温进入钢化炉加热，由于玻璃是热的不良导体，所以此时内层温度低，外层温度高，外层开始膨胀，内层未膨胀，所以此时外层的膨胀受到内层的抑制表面产生了暂时的压应力，中心层为张应力，由于玻璃的抗压缩度高，所以虽然快速加热，玻璃也不会破碎。

但需要注意的是，平板玻璃7一进炉，由于平板玻璃7内外层有温差造成了玻璃内外层的应力，因此，厚玻璃要加热慢一点，温度低一点，否则，因内外温差太大而造成平板玻璃7在钢化炉内破裂。

b、继续加热阶段

平板玻璃7继续加热，平板玻璃7内外层温差继续缩小，等内外层都达到钢化温度时，停止加热。

需要说明的是，平板玻璃7加热阶段的加热时间控制在150s～250s内，钢化温度控制在690℃～720℃内。

c、开始风冷阶段

平板玻璃7由钢化炉进入风栅吹风，表面层温度下降低于中心温度，表面开始收缩，而中心层没有收缩，所以表面层的收缩受到中心层的抑制，使表面层受到暂时张应力，中心层形成压应力。

d、继续骤冷阶段

平板玻璃7内外层进一步骤冷，平板玻璃7表面层已硬化(温度以降到500℃以下)，停止收缩，这时内层开始冷却、收缩，而硬化了的表面层抑制了内层的收缩，结果是表面层产生了压应力，而在内层形成了张应力。

e、继续骤冷平板玻璃7内外层温度都进一步降低，内层温度在此时降到500℃左右，收缩加速，在这个阶段外层的压应力、内层的张应力已基本形成，但是中心层还比较软，尚未完全脱离粘性流动状态，所以还不是最终的应力状态。

f、过钢化完成

这个阶段平板玻璃7的内外层都完全钢化，内外层温差缩小，平板玻璃的最终应力形成，即外表面为压应力，内层为张应力。

由于后续操作需要人工，所以将平板玻璃7在200s～500s内风冷至50℃以下室温以上，室温指人能够长时间握持玻璃的温度，通常为25±5℃。

为了降低过钢化玻璃的自爆率，需要将过钢化玻璃送入均质炉进行热浸。由于钢化玻璃自爆机率较高，对钢化玻璃进行热侵处理尤为重要。

具体地，将具有支点的钢化玻璃7送入均质炉进行热侵处理，通过均质炉采用对流方式加热，令热空气流平行于钢化玻璃7表面，且不应由于钢化玻璃的破碎而受到阻碍，其中的热浸处理过程包括升温、保温和冷却三个阶段。

升温阶段开始于钢化玻璃7所处的环境温度，终止于钢化玻璃7表面温度达到280℃的时刻。炉内温度有可能超过300℃，保持玻璃表面的温度在320℃以下，应尽量缩短玻璃表面温度超过300℃的时间。

保温阶段开始于钢化玻璃7表面温度达到280℃的时刻，保温时间至少为小时。在整个保温阶段中，应确保玻璃表面的温度保持在290℃±10℃的范围内。

保温阶段完成后，开始进入冷却阶段。在此冷却阶段，钢化玻璃7温度降至环境温度。当炉内温度降至70℃时，可认为冷却阶段终止。在冷却的过程中，应对降温速率进行控制，以最大限度地减少玻璃由于热应力而引起的破坏。

通常而言，未经热浸处理的钢化玻璃的表面应力大于90MPa，钢化玻璃经过现有的热浸处理后表面应力明显低于90MPa，而在本发明中，由于在钢化过程中采用了过钢化处理，所形成的过钢化玻璃的表面应力在110MPa～130MPa，因此，该过钢化玻璃经过本发明的热浸处理后，即使表面应力略有降低，其相关钢化参数还是略高于普通的钢化玻璃，能够满足后续密封工艺过程中再次加热的需要。

S130：复合。

在支点制作完毕，将一片未印刷支点的过钢化玻璃结合在一片印刷有支点的过钢化玻璃的印刷有支点的一面；其中，在两片相互结合的过钢化玻璃中的一片上设置有抽气孔，以便在密封后对密封空间进行抽真空处理。

具体地，作为示例，将一片钻有抽气孔5的钢化玻璃4覆置在所制备的带支点的钢化玻璃7形成支点2的一侧。

为了提高钢化真空玻璃的透明度和真空性能，在本发明的一个具体实施方式中，还在两片钢化玻璃的角部内置至少一片蒸散型吸气剂6。蒸散型吸气剂是一种钡铝吸气剂，不但吸气性能好，还能够提高玻璃的透明度。

S140：密封。

在两片相互结合的过钢化玻璃之间的间隙四周灌注无铅低熔点玻璃粉，然后送入封边炉低温加热使无铅低熔点玻璃粉熔化，以密封两片相互结合的过钢化玻璃之间的间隙。

具体地，作为示例，将复合的两片钢化玻璃之间的间隙四周及抽气孔5周边均灌注无铅低熔点玻璃粉，然后送入封边炉进行封边1和封孔8。其中，加热温度355～380℃；熔封时间：采用连续炉约2小时，单体炉约24小时。

钻有抽气孔的钢化玻璃4同样采用上述方法制得，如果这两片钢化玻璃的性能有差别，通常抽气孔5设在价格较低的一片钢化玻璃上，并且，在钢化玻璃4的抽气孔5内插入抽气用的玻璃管(图未示出)。

其中，无铅低熔点玻璃粉的主要成分为氧化砷，约占80％，其次是氧化锌约10％、氧化硼5％、氧化铝3％、氧化镁2％等(重量比例)，助剂为锰和/或钴(占总重量的0.1～1％)，采用常规工艺生产。该玻璃粉的膨胀系数为81×10^-7，其最低熔化温度为353℃。

同时，在低温加热的过程中，由于再次加热使得过钢化玻璃的表面应力下降，过钢化玻璃变为钢化玻璃。

S150：抽真空。

采用抽真空装置对上述密封的两片钢化玻璃之间的间隙进行烘烤和抽气，形成钢化真空玻璃后，封接该钢化真空玻璃上的抽气孔。

具体地，用抽真空装置对封边炉内的烧结在一起的钢化玻璃的空腔3进行烘烤和抽气，然后采用平面熔封工艺封接钢化玻璃4上的抽气孔5。抽气孔5封接面低于平板玻璃4外侧平面。

现有的玻璃管封口，类似暖瓶胆外露的小尾巴，为方便玻璃管熔化及与平板玻璃的烧结，基本上玻璃管都高出平板玻璃表面1厘米左右，完工后为防磕碰再加金属保护帽。

本发明采用如下平封口方式：

在钢化玻璃4的表平面靠近角部的位置，向内套钻一个抽气孔5，抽气孔5由一个小孔和一个大孔组成，先钻透小孔，其直径与玻璃管直径相同，再在小孔基础上套钻一个大孔，大孔直径应略大于小孔直径，不钻钢化玻璃4，约占在钢化玻璃4的2/3厚度处，再将玻璃管埋入小孔内，其末端在大孔内，抽气孔5封接后的上端面(封孔8)(参见图3)低于钢化玻璃4的上表平面。

玻璃管末端的熔化是常规技术，在这里不再作详细说明。

现有的玻璃管封口方式采用红外灯聚焦熔融玻璃管封合，特点是封合后的玻璃管突出玻璃表面，需采用保护帽进行保护，这种方式在玻璃安装或运输时易损坏，保护帽视觉效果明显。本专利采用的平封口方式采用圆形方形或其他形状玻璃片或者金属片采用特殊方式封合后玻璃表面无突出物，视觉效果较好；也可以采用侧封口方式，侧封口方式是将抽气管至于玻璃边部，在玻璃安装时隐藏于窗框中，利于保护抽气管，视觉效果较好。

通过以上实施例的表述，可以看出，本发明中组成真空的两片平板玻璃4和7要先进行单片过钢化处理。以前由于封接用的玻璃粉熔点较高，达450℃以上，如将真空玻璃直接钢化，钢化温度要到600℃以上，等于将封接后玻璃粉又熔化开了；如将单片玻璃4和7先钢化，钢化退火温度在400℃左右，在用玻璃粉进行热熔封边时，等于将钢化过的玻璃又退火了。新的低熔点350℃左右的无铅玻璃粉将这一两难问题解决了，使两片钢化后的玻璃4和7在用无铅低熔点玻璃粉封接后继续保持钢化度。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的钢化真空玻璃的加工方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的钢化真空玻璃的加工方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (4)

1.一种钢化真空玻璃的加工方法，包括以下步骤：

1)制作支点：将无铅无镉的耐高温玻璃釉料采用丝网印刷方法均匀分散地印刷在制作钢化真空玻璃的平板玻璃表面，形成具有设计高度和面积的支点；

2)平板玻璃过钢化处理：将制作钢化真空玻璃的平板玻璃送入连续式钢化炉进行过钢化处理，形成过钢化玻璃；其中，加热时间为150s～250s；加热温度为690℃～720℃；风冷时间为200s～500s；风冷温度为50℃～25℃；所形成的过钢化玻璃的表面应力在110MPa～130MPa，将形成的过钢化玻璃送入均质炉进行热浸；

3)复合：将一片未印刷支点的过钢化玻璃结合在一片印刷有支点的过钢化玻璃的印刷有支点的一面；

4)密封：在所述两片相互结合的过钢化玻璃之间的间隙四周灌注无铅低熔点玻璃粉，然后送入封边炉低温加热使所述无铅低熔点玻璃粉熔化，以密封所述两片相互结合的过钢化玻璃之间的间隙；同时，在所述低温加热的过程中，所述过钢化玻璃变为钢化玻璃；

5)抽真空：采用抽真空装置对所述密封的两片钢化玻璃之间的间隙进行烘烤和抽气，形成钢化真空玻璃后，封接所述钢化真空玻璃上的抽气孔。

2.根据权利要求1所述的钢化真空玻璃的加工方法，其中，在所述复合的过程中，

在所述两片相互结合的过钢化玻璃的角部内置至少一片蒸散型吸气剂。

3.根据权利要求2所述的钢化真空玻璃的加工方法，其中，所述蒸散型吸气剂为钡铝吸气剂。

4.根据权利要求1所述的钢化真空玻璃的加工方法，其中，在所述抽真空的过程中，

采用平面熔封工艺封接所述钢化真空玻璃上的抽气孔；并且，

所述抽气孔的封接面低于所述钢化真空玻璃的外侧平面。