CN105948477B - 一种玻璃拉丝机和采用该玻璃拉丝机拉制玻璃丝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃检测领域，公开了一种玻璃拉丝机和采用该玻璃拉丝机拉制玻璃丝的方法。玻璃拉丝机包括：加热单元；耐火材料底座(1)，用于将玻璃样品送至加热单元，并进行可选地旋转；提升牵引单元，提供向上的牵引力；粘取装置(4)，一端与提升牵引单元相连，另一端用于粘取玻璃液；第一控制单元，包括激光测微仪(3)和控制器(8)，激光测微仪用于测量玻璃丝直径值，并将其反馈至控制器，控制器根据直径测量值和预设值调控提升牵引单元提供的牵引力。本发明的玻璃拉丝机为一种上拉式玻璃丝成型设备，采用其拉制玻璃丝，能够全自动、方便的拉制出直径均匀的玻璃丝，适合于各种类型的玻璃拉丝使用。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃检测领域，具体地，涉及一种玻璃拉丝机和采用该玻璃拉丝机拉制玻璃丝的方法。
背景技术
目前玻璃丝成型设备主要是横拉式成型设备或下拉式成型设备，无论是采用横拉还是下拉所成型的玻璃丝直径一般都只在几微米到十几微米之间，如果要成型直径上百微米甚至毫米级的玻璃丝，这些设备就无能为力了。目前只能手工拉制上百微米乃至毫米级玻璃丝，但玻璃丝直径均匀性以及一致性难以得到保证。
粘度是玻璃的一个重要物理性质，它贯穿于玻璃生产的全过程。在熔制过程中，原材料的熔解、气泡的排除和各组分的扩散都与粘度有关。在成型过程中，不同的成型方法与成型速度要求不同的粘度和料性。在退火过程中，玻璃的粘度和料性对制品内应力的消除程度都有重要作用。在玻璃生产中，许多工序或性能都可以用粘度作为控制和衡量的标志。软化点大致相当于成形操作温度的下限；退火点大致相当于1013泊的温度，即应力能在几分钟内消除的温度，也称退火上限温度；应变点大致相当于1014.5泊的温度，即应力能在几个小时内消除的温度，也称退火下限温度。按照ASTM C-338标准方法的定义，玻璃软化点温度是当玻璃丝的上部10cm在特定的炉子中以5℃/分钟的升温速率升温时，玻璃丝(直径0.65mm、长度235mm)在它自身重量的作用下，伸长速率达到1.0mm/分钟时的温度。按照ASTMC-336标准方法的定义，退火点温度是均一的玻璃丝(玻璃丝的直径为0.65mm，长度大约450mm)在特制的炉子内以4℃/分钟的速率降温时，在玻璃丝的下方施加一定的负载，当玻璃丝的伸长速率达到0.14mm/分钟时的温度即为玻璃的退火点温度；应变点温度则是退火点温度外推至伸长速率为退火点伸长速率的0.0316倍时的温度即为应变点温度。软化点、退火点、应变点是玻璃生产中重要的特征温度点。很久以来，测试三点的玻璃丝样品都是通过人工拉制。具体做法是，将待测样品在燃烧天然气和氧气的火头上进行加热软化，使用耐高温金属器件刮掉玻璃表面在加热过程中形成的所有气泡。然后在合适的粘度下一边行走一边拉制玻璃丝。因为行走过程中只能使用肉眼观察玻璃丝直径，因此很难制得直径均匀的长玻璃丝。由此制得的玻璃丝在仪器中测试时，测试结果误差较大，为实验和生产带来一定的困扰。特别是玻璃应变点是根据退火点温度及测试曲线外推计算得到，其结果受玻璃丝质量的影响更加严重。在退火点非常接近的情况下，应变点的最大差值能达到30℃，甚至更大。无法准确的测量应变点，对玻璃配方研发及产线生产都会带来非常不利的影响，同时有可能对下游客户的制程带来灾难性的危害。
随着电子玻璃，特别是TFT-LCD显示器基板所使用的无碱铝硅酸盐玻璃等高应变点玻璃的发展，玻璃软化温度越来越高，料性大幅变短。在拉制玻璃丝时表面杂物难以刮除，拉丝过程玻璃硬化速度变快，使用传统的手工拉制玻璃丝的方法很难制得高质量的长玻璃丝。有人尝试在水平方向通过机械方式进行玻璃丝拉制，但其缺陷在于，要经过复杂的装置才能从炉膛内粘取熔融玻璃，同时需要另外一个复杂的装置及时的粘取熔融玻璃的另一端，才能模拟人工拉丝时的“两只手”来进行玻璃拉丝操作。
随着显示技术的不断进步，高清显示的大型工业化生产已经进入到白热化的竞争阶段，高解析度的a-Si TFT及LTPS TFT制程对基板玻璃的耐热性(特别是热收缩性能)、耐化学腐蚀性(特别是耐氢氟酸缓冲溶液的稳定性)提出越来越高的要求。在玻璃材料研发阶段，尚未中试乃至大量生产的时刻，对热收缩和耐氢氟酸腐蚀性的测试过程中的样品来源提出难题。特别的，热收缩要求在600℃/10min热处理条件下的热收缩率必须小于10ppm，如此高精度的要求，没有高质量的玻璃样品是无法通过现有测试技术实现的。本发明的发明人发明了基于玻璃丝进行热收缩测试(差值计算法和悬挂法)和耐化学腐蚀性测试的有效方法，但是高质量的均匀玻璃丝样品来源成为制约测试精度提高的一大障碍。
随着平板显示技术发展，一方面，液晶面板产线代次已经逐渐由G2.5、G4.5时代逐步过渡到G5、G6、G8乃至G10世代。相应的玻璃基板尺寸也在逐步增大，大板玻璃在运输、面板制程中对水平放置时的四角下垂Sag问题越发重视；另一方面，由于市场对超薄显示的追求，目前面板成盒后往往会通过化学减薄的方法将盒厚减薄至1mm以下，甚至0.6mm以下，甚至0.4mm以下，甚至0.2mm以下，如此薄的玻璃面板强度保证问题越发受到重视。透过这些问题对基板玻璃的机械强度提出了越来越高的要求，同样在产品升级研发、尚未得到中试和/或量产的时刻，测试机械性能所需要的样品来源成为首要难题。本发明的发明人发明了基于玻璃丝样品测试不同配方玻璃样品四点弯曲性能的测试方法，但是高质量的均匀玻璃丝样品来源成为制约测试精度提高的一大障碍。
超薄化学强化玻璃逐渐成为显示面板的前保护玻璃首选，随着手持式显示设备尺寸越来越大，发生跌落而破损的潜在风险大幅上升。鉴于此，化学强化玻璃制造商在不断的优化工艺和配方，以便不断同时增强化学强化玻璃板的耐刮擦性能和抗冲击强度。同样在产品升级研发、尚未得到中试和/或量产的时刻，测试化学强化性能所需要的样品来源成为首要难题。本发明的发明人发明了基于玻璃丝样品测试化学强化性能的方法，但是高质量的均匀玻璃丝样品来源成为制约测试精度提高的一大障碍。
鉴于存在上述问题，研发一种能够全自动拉制均匀玻璃丝的简单方法，具有重要的现实意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种玻璃拉丝机和采用该玻璃拉丝机拉制玻璃丝的方法。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种玻璃拉丝机，所述玻璃拉丝机包括：
加热单元，用于将玻璃样品加热成玻璃液；
耐火材料底座，用于将玻璃样品送至所述加热单元，并在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转；
提升牵引单元，用于在拉制玻璃丝过程中提供向上的牵引力；
粘取装置，所述粘取装置的一端与所述提升牵引单元相连，另一端与所述加热单元相连通用于粘取加热得到的玻璃液；
第一控制单元，所述第一控制单元包括激光测微仪和控制器，所述激光测微仪用于实时测量拉制出的玻璃丝的直径值，并将玻璃丝直径测量值反馈至控制器，所述控制器用于根据反馈的玻璃丝直径测量值和预设的玻璃丝直径值调控所述提升牵引单元提供的牵引力。
优选地，所述加热单元包括炉膛、电加热元件和热电偶。
优选地，所述电加热元件为电阻丝、硅碳棒或硅钼棒，进一步优选为硅钼棒。
优选地，所述加热单元还与控制装置相连，通过所述控制装置以控制所述加热单元的温度，进一步优选地，所述控制装置为控制器。
优选地，所述玻璃拉丝机还包括旋转装置，所述旋转装置的两端分别与所述提升牵引单元和所述粘取装置相连，用于在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转。
优选地，所述旋转装置为旋转电机。
优选地，所述旋转装置还与控制装置相连，通过所述控制装置以调控旋转装置的旋转状态，进一步优选地，所述控制装置为控制器。
优选地，所述提升牵引单元包括提升驱动电机和提升杆，所述粘取装置、提升杆、提升驱动电机和控制器依次相连。
优选地，所述玻璃拉丝机还包括旋转装置，所述粘取装置、旋转装置、提升杆、提升驱动电机和控制器依次相连。
优选地，所述粘取装置为连接杆，所述连接杆的直径为2-8mm，进一步优选为4-6mm。
优选地，所述连接杆的材质为纯铂金或铂铑合金。
优选地，所述玻璃拉丝机还包括第二控制单元，用于控制所述耐火材料底座的升降和旋转状态，以及可选地控制所述加热单元的温度。
优选地，所述第一控制单元还包括终端控制电脑，用于向所述控制器传输预设的参数。
优选地，所述玻璃拉丝机还包括冷却装置，所述冷却装置位于所述激光测微仪和所述加热单元之间，用于在所述激光测微仪测量玻璃丝直径值之前，将来自加热单元的拉制出的玻璃丝进行冷却。
第二方面，本发明提供了一种采用本发明所述的玻璃拉丝机拉制玻璃丝的方法，该方法包括：将玻璃样品在加热单元中进行加热得到玻璃液，通过粘取装置粘取玻璃液，并通过提升牵引单元向上拉制玻璃丝。
优选地，所述玻璃拉丝机可选地包括旋转装置，在拉丝过程中，所述耐火材料底座和/或所述旋转装置持续进行旋转，二者的旋转速度之和为2-40转/分钟，进一步优选为5-20转/分钟。
优选地，在拉制玻璃丝过程中，所述提升牵引单元提供的牵引速度为0.01-10m/s，进一步优选为0.1-6m/s。
优选地，通过控制以下条件拉制玻璃丝以得到预设直径值的玻璃丝：当实测玻璃丝直径值大于预设直径值时，提升牵引单元加速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引；当实测玻璃丝直径值小于预设直径值时，提升牵引单元减速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引。
优选地，控制条件使得拉制出的玻璃丝的直径大于0.05mm，进一步优选大于0.5mm；长度大于200mm，进一步优选大于500mm，且直径尺寸公差不大于0.016mm。
本发明的玻璃拉丝机为一种上拉式玻璃丝成型设备，能够全自动拉制出直径均匀的玻璃丝。
本发明的玻璃丝拉制方法，为一种能够全自动拉制直径均匀玻璃丝的简单方法，该方法不需要复杂的装置同时能够方便的拉制出直径均匀的长玻璃丝。该方法适合于各种类型的玻璃拉丝使用，特别适合于玻璃软化点测试仪、玻璃退火点应变点测试仪等测试样品的制备、还特别适合于基于玻璃丝进行的化学强化测试、化学稳定性测试、耐热稳定性测试(热收缩)、机械强度测试、玻璃下垂度Sag测试等测试过程中的优质均匀玻璃丝的制备以及其他玻璃制造和/或测试等相关行业中玻璃丝的制备。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明的玻璃拉丝机的结构示意图。
附图标记说明
1为耐火材料底座；2为电加热元件；3为激光测微仪；4为粘取装置；5为旋转装置；6为提升杆；7为提升驱动电机；8为控制器；9为终端控制电脑；10为第二控制单元；11为炉膛；12为热电偶；13为坩埚；14为拉制的玻璃丝。
具体实施方式
以下结合图1对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，第一方面，本发明提供了一种玻璃拉丝机，所述玻璃拉丝机包括：
加热单元，用于将玻璃样品加热成玻璃液；
耐火材料底座1，用于将玻璃样品送至所述加热单元，并在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转；
提升牵引单元，用于在拉制玻璃丝过程中提供向上的牵引力；
粘取装置4，所述粘取装置4的一端与所述提升牵引单元相连，另一端与所述加热单元相连通用于粘取加热得到的玻璃液；
第一控制单元，所述第一控制单元包括激光测微仪3和控制器8，所述激光测微仪3用于实时测量拉制出的玻璃丝的直径值，并将玻璃丝直径测量值反馈至控制器8，所述控制器8用于根据反馈的玻璃丝直径测量值和预设的玻璃丝直径值调控所述提升牵引单元提供的牵引力。
本发明的玻璃拉丝机中，优选情况下，加热单元包括炉膛11、电加热元件2和热电偶12，加入单元用于将坩埚13中的玻璃样品加热成玻璃液。炉膛11、电加热元件2和热电偶12的位置或连接关系为本领域技术人员所熟知。
其中，炉膛11由耐火材料构成，外侧包裹金属固定保护层，电加热元件2和热电偶12均设置在炉膛11内部；电加热元件2优选为电阻丝、硅碳棒或硅钼棒，进一步优选为硅钼棒。在坩埚13附近设置有热电偶12，用于精确测量室温至1600℃范围内的空间温度。热电偶12的数量可以为1-2个，类型可以为S型热电偶。
其中，坩埚13可以是氧化铝坩埚、石英坩埚、铂金坩埚或其他材质的耐高温坩埚，形状可根据玻璃样品及炉膛性能进行合理地选择，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
其中，优选地，加热单元还与控制装置相连，通过所述控制装置以控制所述加热单元的温度，进一步优选地，所述控制装置为控制器8。控制器8可以控制炉膛11内的电加热元件2的联通或断开，以满足升温或保温或降温按照设定程序运行。
本发明的玻璃拉丝机中，耐火材料底座1能够在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转。
本发明的玻璃拉丝机中，优选情况下，玻璃拉丝机还包括旋转装置5，所述旋转装置5的两端分别与提升牵引单元和粘取装置4相连，用于在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转。
优选地，旋转装置5为旋转电机。
优选地，旋转装置5还与控制装置相连，通过所述控制装置以调控旋转装置5的旋转状态，进一步优选地，所述控制装置为控制器8。
其中，为了保证拉制出的玻璃丝的圆度，耐火材料底座1和/或旋转装置5在拉制玻璃丝过程中是水平方向旋转的(即，耐火材料底座1和旋转装置5中的至少一个应是旋转的)，如果两者同时旋转，其旋转方向应是相反的；如果拉制过程中不进行水平方向的旋转，拉制出的玻璃丝的截面圆度则不能保证。
本发明的玻璃拉丝机中，优选情况下，提升牵引单元包括提升驱动电机7和提升杆6，粘取装置4、提升杆6、提升驱动电机7和控制器8依次相连。
优选地，玻璃拉丝机还包括旋转装置5时，粘取装置4、旋转装置5、提升杆6、提升驱动电机7和控制器8依次相连。
本发明的玻璃拉丝机中，优选情况下，粘取装置4为连接杆，连接杆的材质可以为耐高温的非金属和/或金属，进一步优选地，连接杆的材质为纯铂金或铂铑合金，其中铂铑合金优选为铂铑10合金，更优选为铂铑20合金。
其中，优选情况下，连接杆的一端与旋转装置5相连，另一端具有特定的形状与加热单元相连通用于粘取加热得到的玻璃液。连接杆的形状可以是螺旋形、勺形或者扇形等。连接杆的长度可以根据坩埚13的尺寸进行合理的设计选择，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
其中，对于连接杆的直径，如果连接杆太细，在使用过程中容易变形，如果过粗，则不利于粘取玻璃液，同时成本过高。因此，优选情况下，连接杆的直径为2-8mm，进一步优选为4-6mm。
本发明的玻璃拉丝机中，优选情况下，玻璃拉丝机还包括第二控制单元10，用于控制耐火材料底座1的升降和旋转状态，以及可选地控制加热单元的温度。其中，第二控制单元10可以控制炉膛11内电加热元件2的联通或断开，以满足升温或保温或降温按照设定程序运行，同时还可控制耐火材料底座1以设定方法升高或降低或旋转。
本领域技术人员应该理解的是，加热单元的温度可以通过第二控制单元10或控制器8或另外的控制单元进行控制。
本发明的玻璃拉丝机中，优选情况下，第一控制单元还包括终端控制电脑9，用于向控制器8传输预设的参数。
激光测微仪3、控制器8和终端控制电脑9能够精确控制拉制出的玻璃丝的直径值。通过选择激光测微仪3的测量直径模式，能够精确测量当前位置玻璃丝的直径大小(精确测量至0.0001mm)，然后经过软件将直径测量值反馈给控制器8后，控制器8能够根据反馈的玻璃丝直径测量值和由终端控制电脑9传输的包括预设玻璃丝直径值在内的参数调控提升牵引单元提供的牵引力大小，进而调控玻璃丝的牵引速度。当实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm时，提升牵引单元保持匀速向上牵引，得到直径均匀的长玻璃丝。使用激光测微仪3这种简易的装置，能够解决玻璃丝拉制过程中玻璃样品熔化温度未知、玻璃料性长短未知等一系列复杂问题，使得制造均匀玻璃丝的全自动化过程得以实现，且适合各种玻璃拉制玻璃丝使用。
本发明的玻璃拉丝机中，优选情况下，玻璃拉丝机还包括冷却装置，所述冷却装置位于激光测微仪3和加热单元之间，用于在激光测微仪3测量玻璃丝直径值之前，将来自加热单元的拉制出的玻璃丝进行冷却，以保证玻璃丝的质量。
第二方面，本发明提供了一种采用本发明所述的玻璃拉丝机拉制玻璃丝的方法，该方法包括：将玻璃样品在加热单元中进行加热得到玻璃液，通过粘取装置4粘取玻璃液，并通过提升牵引单元向上拉制玻璃丝。
本发明的方法中，在拉制玻璃丝过程中，炉膛11内保持恒定温度以保证玻璃液具有恒定的粘度。
本发明的方法中，玻璃拉丝机可选地包括旋转装置5，在拉丝过程中，为了保证拉制出的玻璃丝的圆度，耐火材料底座1和/或旋转装置5持续进行旋转，如果两者同时旋转，其旋转方向应是相反的，如果二者的旋转速度之和过小，则很难保证拉制出的玻璃丝直径均匀；如果旋转速度过大，则玻璃丝在上升过程中容易出现摆动，影响激光测微仪3的测量精度。因此，优选情况下，二者的旋转速度之和为2-40转/分钟，进一步优选为5-20转/分钟。
本发明的方法中，在拉制玻璃丝过程中，提升牵引单元用于保证拉丝过程在竖直方向进行，优选情况下，提升牵引单元提供的牵引速度为0.01-10m/s，进一步优选为0.1-6m/s。
本发明的方法中，在拉制玻璃丝过程中，通过控制以下条件拉制玻璃丝以得到预设直径值的玻璃丝：当实测玻璃丝直径值大于预设直径值时，提升牵引单元加速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引；当实测玻璃丝直径值小于预设直径值时，提升牵引单元减速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引。
本发明的方法中，优选地，控制条件使得拉制出的玻璃丝的直径大于0.05mm，进一步优选大于0.5mm；长度大于200mm，优选大于500mm，且直径尺寸公差不大于0.016mm。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
用于拉制玻璃丝的玻璃样品为无碱铝硅酸盐玻璃，主要应用于LTPS TFT-LCD和/或LTPS-OLED显示行业基板玻璃，以玻璃中各组分的摩尔总量为基准，组成如下：SiO270mol％、Al2O3 12.5mol％、B2O3 3mol％、MgO 5mol％、CaO 5mol％、SrO 1mol％、BaO2.5mol％、ZnO 1mol％。样品报告中，软化点、退火点和应变点的标准值分别为1028℃、795℃和750℃。
软化点按照ASTM C-338标准方法进行测定。
退火点和应变点按照ASTM C-336标准方法进行测定。
实施例1
本实施例用于说明本发明的玻璃拉丝机。
如图1所示，玻璃拉丝机包括：加热单元，用于将玻璃样品加热成玻璃液；
耐火材料底座1，用于将盛放在坩埚13中的玻璃样品送至加热单元，并在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转；
提升牵引单元，用于在拉制玻璃丝过程中提供向上的牵引力；
粘取装置4，所述粘取装置4的一端与所述提升牵引单元相连，另一端与所述加热单元相连通用于粘取加热得到的玻璃液；
第一控制单元，所述第一控制单元包括激光测微仪3、控制器8和终端控制电脑9，所述激光测微仪3用于实时测量拉制出的玻璃丝的直径值，并将玻璃丝直径测量值反馈至控制器8，所述控制器8用于根据反馈的玻璃丝直径测量值和终端控制电脑9传输的包括预设玻璃丝直径值在内的参数调控所述提升牵引单元提供的牵引力。
其中，加热单元包括炉膛11、电加热元件2和热电偶12，电加热元件2为硅钼棒；且加热单元还与控制器8相连，通过控制器8控制所述加热单元的温度。
其中，玻璃拉丝机还包括旋转装置5，所述旋转装置5的两端分别与所述提升牵引单元和所述粘取装置4相连，用于在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转；所述旋转装置5为旋转电机；所述粘取装置4为材质为铂铑20合金的连接杆，直径为6mm；其中，旋转电机还与控制器8相连，通过控制器8以调控旋转电机的旋转状态。
其中，提升牵引单元包括提升驱动电机7和提升杆6，连接杆、旋转电机、提升杆6、提升驱动电机7和控制器8依次相连。
其中，玻璃拉丝机还包括第二控制单元10，用于控制耐火材料底座1的升降和旋转状态，以及可选地控制加热单元的温度。
所述玻璃拉丝机还包括冷却装置，所述冷却装置位于激光测微仪3和加热单元之间，用于在激光测微仪3测量玻璃丝14直径值之前，将来自加热单元的拉制出的玻璃丝14进行冷却。
实施例2-3
本实施例用于说明本发明的拉制玻璃的方法。
采用实施例1所示的玻璃拉丝机进行玻璃丝的拉制，具体方法包括：将盛放在坩埚13中的玻璃样品通过耐火材料底座1送至加热单元，并在加热单元中进行加热得到玻璃液，通过连接杆粘取玻璃液，并通过提升牵引单元向上拉制玻璃丝。其中，在拉制玻璃丝过程中，炉膛11内保持恒定温度1250℃，耐火材料底座1和旋转装置5持续进行反方向旋转，旋转速度分别为5转/分钟和10转/分钟。
通过控制以下条件拉制玻璃丝以得到预设直径为0.65mm、长度为235mm的玻璃丝和预设直径为0.65mm、长度为450mm的玻璃丝，其中，在拉制玻璃丝过程中，提升牵引单元提供的牵引速度为0.1-6m/s，当实测玻璃丝直径值大于预设直径值时，提升牵引单元加速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引；当实测玻璃丝直径值小于预设直径值时，提升牵引单元减速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引。
拉制得到的玻璃丝14的直径和长度及软化点、退火点和应变点的结果见表1-2，其中直径为0.65mm、长度为235mm的玻璃丝对应于实施例2，直径为0.65mm、长度为450mm的玻璃丝对应于实施例3。
对比例1-2
使用手工方法拉制预设直径为0.65mm、长度为235mm的玻璃丝(对比例1)和预设直径为0.65mm、长度为450mm的玻璃丝(对比例2)，其中，拉制得到的玻璃丝的直径和长度及软化点、退火点和应变点的结果见表1-2。
表1
将表1中10个玻璃丝的直径值与预设直径值比较、10个玻璃丝的软化点的测定值与样品报告中的软化点标准值比较可知，本发明的拉制玻璃丝的方法，能够拉制出直径均匀的玻璃丝，且利用该方法拉制出的玻璃丝测定的软化点，准确度很高，对玻璃配方研发及产线生产具有重要指导意义。
根据表1中尺寸公差大小和软化点的相对标准偏差值可知，利用本发明的方法拉制出的玻璃丝测定的软化点，离散性好，精密度高，可信度高，相对标准偏差(0.1％以下)很小，完全能满足生产的需求。
将表1中实施例2和对比例1的数据比较可知，与现有的手工拉制方法相比，本发明的拉制玻璃丝的方法，能够全自动、简单方便地拉制出直径均匀的玻璃丝，且软化点数据的稳定性、准确度、精密度和可信度均明显优于手工方法拉制出的玻璃丝，更适合于玻璃软化点测试仪等测试样品的制备，能够为生产、研发带来更大指导和帮助。
表2
将表2中10个玻璃丝的直径值与预设直径值比较、10个玻璃丝的退火点和应变点的测定值与样品报告中的退火点标准值、应变点标准值比较可知，本发明的拉制玻璃丝的方法，能够拉制出直径均匀的玻璃丝，且利用该方法拉制出的玻璃丝测定的退火点和应变点，准确度很高，对玻璃配方研发及产线生产具有重要指导意义。
根据表2中尺寸公差大小和退火点及应变点的相对标准偏差值可知，利用本发明的方法拉制出的玻璃丝测定的退火点、应变点，离散性好，精密度高，可信度高，相对标准偏差(1％以下)很小，完全能满足生产的需求。
将表2中实施例3和对比例2的数据比较可知，与现有的手工拉制方法相比，本发明的拉制玻璃丝的方法，能够全自动、简单方便地拉制出直径均匀的玻璃丝，且退火点数据和应变点数据的稳定性、准确度、精密度和可信度均明显优于手工方法拉制出的玻璃丝，更适合于玻璃退火点应变点测试仪等测试样品的制备，能够为生产、研发带来更大指导和帮助。
本发明的玻璃拉丝机为一种上拉式玻璃丝成型设备，能够全自动拉制出直径均匀的玻璃丝。
本发明的玻璃丝拉制方法，为一种能够全自动拉制直径均匀玻璃丝的简单方法，该方法不需要复杂的装置同时能够方便的拉制出直径均匀的长玻璃丝。该方法适合于各种类型的玻璃拉丝使用，特别适合于玻璃软化点测试仪、玻璃退火点应变点测试仪等测试样品的制备、还特别适合于基于玻璃丝进行的化学强化测试、化学稳定性测试、耐热稳定性测试(热收缩)、机械强度测试、玻璃下垂度Sag测试等测试过程中的优质均匀玻璃丝的制备以及其他玻璃制造和/或测试等相关行业中玻璃丝的制备。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (25)
1.一种玻璃拉丝机，其特征在于，所述玻璃拉丝机包括：
加热单元，用于将玻璃样品加热成玻璃液；
耐火材料底座(1)，用于将玻璃样品送至所述加热单元，并在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转；
提升牵引单元，用于在拉制玻璃丝过程中提供向上的牵引力；
粘取装置(4)，所述粘取装置(4)的一端与所述提升牵引单元相连，另一端与所述加热单元相连通用于粘取加热得到的玻璃液；
第一控制单元，所述第一控制单元包括激光测微仪(3)和控制器(8)，所述激光测微仪(3)用于实时测量拉制出的玻璃丝的直径值，并将玻璃丝直径测量值反馈至控制器(8)，所述控制器(8)用于根据反馈的玻璃丝直径测量值和预设的玻璃丝直径值调控所述提升牵引单元提供的牵引力。
2.根据权利要求1所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述加热单元包括炉膛(11)、电加热元件(2)和热电偶(12)。
3.根据权利要求2所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述电加热元件(2)为电阻丝、硅碳棒或硅钼棒。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述加热单元还与控制装置相连，通过所述控制装置以控制所述加热单元的温度。
5.根据权利要求4所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述控制装置为控制器(8)。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述玻璃拉丝机还包括旋转装置(5)，所述旋转装置(5)的两端分别与所述提升牵引单元和所述粘取装置(4)相连，用于在拉制玻璃丝过程中进行可选地旋转。
7.根据权利要求6所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述旋转装置(5)为旋转电机。
8.根据权利要求6所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述旋转装置(5)还与控制装置相连，通过所述控制装置以调控旋转装置(5)的旋转状态。
9.根据权利要求8所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述控制装置为控制器(8)。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述提升牵引单元包括提升驱动电机(7)和提升杆(6)，所述粘取装置(4)、提升杆(6)、提升驱动电机(7)和控制器(8)依次相连。
11.根据权利要求10所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述玻璃拉丝机还包括旋转装置(5)，所述粘取装置(4)、旋转装置(5)、提升杆(6)、提升驱动电机(7)和控制器(8)依次相连。
12.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述粘取装置(4)为连接杆，所述连接杆的直径为2-8mm。
13.根据权利要求12所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述连接杆的直径为4-6mm。
14.根据权利要求12所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述连接杆的材质为纯铂金或铂铑合金。
15.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述玻璃拉丝机还包括第二控制单元(10)，用于控制所述耐火材料底座(1)的升降和旋转状态，以及可选地控制所述加热单元的温度。
16.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述第一控制单元还包括终端控制电脑(9)，用于向所述控制器(8)传输预设的参数。
17.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃拉丝机，其特征在于，所述玻璃拉丝机还包括冷却装置，所述冷却装置位于所述激光测微仪(3)和所述加热单元之间，用于在所述激光测微仪(3)测量玻璃丝直径值之前，将来自加热单元的拉制出的玻璃丝进行冷却。
18.一种采用权利要求1-17中任意一项所述的玻璃拉丝机拉制玻璃丝的方法，其特征在于，该方法包括：将玻璃样品在加热单元中进行加热得到玻璃液，通过粘取装置(4)粘取玻璃液，并通过提升牵引单元向上拉制玻璃丝。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在拉丝过程中，所述耐火材料底座(1)和/或所述旋转装置(5)持续进行旋转，二者的旋转速度之和为2-40转/分钟。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，二者的旋转速度之和为5-20转/分钟。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在拉制玻璃丝过程中，所述提升牵引单元提供的牵引速度为0.01-10m/s。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述提升牵引单元提供的牵引速度为0.1-6m/s。
23.根据权利要求18-22中任意一项所述的方法，其特征在于，通过控制以下条件拉制玻璃丝以得到预设直径值的玻璃丝：当实测玻璃丝直径值大于预设直径值时，提升牵引单元加速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引；当实测玻璃丝直径值小于预设直径值时，提升牵引单元减速向上运行，直至实测玻璃丝直径值与预设直径值的差值不大于0.016mm，使提升牵引单元保持匀速向上牵引。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，控制条件使得拉制出的玻璃丝的直径大于0.05mm，长度大于200mm，且直径尺寸公差不大于0.016mm。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，控制条件使得拉制出的玻璃丝的直径大于0.5mm，长度大于500mm，且直径尺寸公差不大于0.016mm。
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