CN108455832A - 一种盖板玻璃的弯曲成型装置和弯曲成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盖板玻璃成型技术领域，特别是一种盖板玻璃的弯曲成型装置，其特征在于：包括上片段，将盖板玻璃装载到下模上；预热段炉体，对盖板玻璃进行预热；成型段炉体，包括依次设置在环形传输通道上的压制成型区、保压成型区和冷却成型区；冷却段，对盖板玻璃进行快速冷却；下片段，对盖板玻璃进行下片操作；传动机构，用于驱动下模沿着上片段、预热段炉体、成型段炉体、冷却段和下片段依次传动。同时还提供一种盖板玻璃的弯曲成型方法。优点在于：生产效率和能量利用率高，生产成本低。

Description

一种盖板玻璃的弯曲成型装置和弯曲成型方法

技术领域：

本发明涉及盖板玻璃成型技术领域，特别是一种盖板玻璃的弯曲成型装置和弯曲成型方法，尤其适用于车载曲面显示屏盖板的弯曲成型。

背景技术：

近年来，显示屏在智能手机、笔记本电脑、平板电脑、汽车导航等车载设备上得到广泛应用。随着显示屏生产工艺的改进，显示屏的形状也由原来的平面屏逐渐发展到曲面屏，特别是随着OLED显示技术的不断成熟，曲面屏得到了更加广泛的应用。因此，迫切需要一种用于显示屏外表面的能够起到保护作用的曲面盖板玻璃，即需要一种3D盖板玻璃。

由于3D盖板玻璃对成型后的精度及表面平整度要求高，一般使用压制成型，常用的压制模具的材质为石墨，由于石墨模具高温易氧化，严重缩短使用寿命，故模具的高温加热过程是在N₂氛围中进行的，以防止石墨氧化。

目前，曲面盖板玻璃的生产流程为，将平板玻璃放置在上模和下模之间并合模，然后传输进入加热炉，所述加热炉内依次设有预热区、成型区和冷却区。在预热区，玻璃被加热至逐渐软化，并通过上模不断施压对玻璃进行压制；然后，传输到成型区，此时玻璃已完全软化，通过上模施压将玻璃压制到完全贴合下模；最后，传输到冷却区，对上模、下模和压制在其间的玻璃进行冷却，出炉后即可得到曲面盖板玻璃。

上述生产方式存在以下不足，1)由于上模和下模在整个成型过程中是始终压制在一起的，因此只能生产小曲率的盖板玻璃，对于大曲率的车载盖板玻璃，容易造成玻璃碎片；2)由于盖板玻璃位于上模和下模之间，因此无法直接对盖板玻璃进行加热，而只能采用热传导的加热方式，加热效率低；3)在成型过程中，上模、下模和盖板玻璃一起经过预热、高温成型、退火冷却的过程，生产下一片盖板玻璃时，需要对退火冷却后的模具进行重新加热，能耗较高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有曲面盖板玻璃存在的上述技术问题，提供一种高能量利用率、高效率和低成本的盖板玻璃的弯曲成型装置，同时还提供一种盖板玻璃的弯曲成型方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种盖板玻璃的弯曲成型装置，其特征在于，包括：上片段，用于将待成型的盖板玻璃装载到沿着所述上片段传输的下模上，并使得所述盖板玻璃定位在所述下模的成型面上；预热段炉体，所述预热段炉体的进片端与所述上片段的出片端相连，用于接收来自上片段的装载有盖板玻璃的下模，并对沿着所述预热段炉体传动的下模上的盖板玻璃进行预热；设有环形传输通道的成型段炉体，包括依次设置在所述环形传输通道上的压制成型区、保压成型区和冷却成型区；所述压制成型区的进片端与所述预热段炉体的出片端相连，用于接收经预热段炉体预热后的装载有盖板玻璃的下模，通过将可升降地安装在所述压制成型区的上模和传输到所述上模的下方的装载有盖板玻璃的下模合模对所述盖板玻璃进行压制成型，并使得所述上模和装载有盖板玻璃的下模分离；所述保压成型区用于接收来自压制成型区的装载有盖板玻璃的下模，并通过下模的真空吸附作用使得盖板玻璃贴合在所述下模的成型面上，从而对所述盖板玻璃进行保压成型；所述冷却成型区用于接收来自保压成型区的真空吸附贴合有盖板玻璃的下模，对所述盖板玻璃进行缓慢冷却成型；冷却段，所述冷却段的进片端与所述冷却成型区的出片端相连，用于接收经冷却成型区冷却后的装载有盖板玻璃的下模，并对所述盖板玻璃进行快速冷却；下片段，所述下片段的进片端与所述冷却段的出片端相连，用于接收来自冷却段的装载有盖板玻璃的下模，并对成型完成后的盖板玻璃进行下片操作；传动机构，用于驱动所述下模沿着所述上片段、预热段炉体、成型段炉体、冷却段和下片段依次传动。

进一步地，所述压制成型区、保压成型区和冷却成型区分别设置有至少一个工位，各工位均布在所述环形传输通道上，所述成型段炉体内的下模的数量与所述工位相对应。

进一步地，所述成型段炉体内设有转盘，用于带动盖板玻璃沿着所述环形传输通道作旋转运动。

进一步地，所述冷却成型区包括至少两个温度沿着所述盖板玻璃的传动方向逐渐降低的冷却分区。

进一步地，所述预热段炉体包括至少两个温度沿着所述盖板玻璃的传动方向逐渐升高的预热分区。

进一步地，所述预热段炉体用于将所述盖板玻璃加热升温至700～850℃，升温速率为30～100℃/min；所述压制成型区用于将所述上模和下模合模对所述盖板玻璃进行二次压制成型，压制温度为700～850℃，初次压制压力为0～600KPa，初次压制时间为1～2min，再次压制压力为600～1200KPa，再次压制时间为1～2min；所述保压成型区用于将真空吸附贴合在所述下模的成型面上的所述盖板玻璃进行保压成型，保压压力为600～1200KPa，保压温度为700～850℃，保压时间为2～5min；所述冷却成型区用于将真空吸附贴合在所述下模的成型面上的所述盖板玻璃冷却至400～500℃，降温速率为30～80℃/min；所述冷却段用于将所述盖板玻璃冷却至50～200℃，降温速率为80～120℃/min。

进一步地，所述上模和下模的材质为陶瓷或石墨。

进一步地，所述盖板玻璃的厚度为0.7～2mm。

进一步地，所述盖板玻璃为曲面玻璃，弯曲处的曲率半径为1000～5000mm。

本发明同时还提供一种盖板玻璃的弯曲成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：将待成型的盖板玻璃装载并定位到沿着上片段传输的下模上；

步骤2：将装载有盖板玻璃的下模从所述上片段传输到预热段炉体，并将所述盖板玻璃加热升温到700～850℃，升温速率为30～100℃/min；

步骤3：将装载有盖板玻璃的下模从预热段炉体传输到成型段炉体的压制成型区，通过将位于压制成型区的上模和传输到所述上模的下方的装载有盖板玻璃的下模合模对所述盖板玻璃进行二次压制成型，压制温度为700～850℃，初次压制压力为0～600KPa，初次压制时间为1～2min，再次压制压力为600～1200KPa，再次压制时间为1～2min；

步骤4：上模和下模分离，通过真空吸附作用将盖板玻璃吸附在下模的成型面上，并将下模从所述压制成型区传输到所述成型段炉体的保压成型区进行保压成型，真空吸附压力为300～600KPa，保压温度为700～850℃，保压时间为2～5min；

步骤5：将成型面上真空吸附贴合有盖板玻璃的下模从所述保压成型区传输到所述成型段炉体的冷却成型区，并将盖板玻璃降温到400～500℃，降温速率为30～80℃/min；

步骤6：将装载有盖板玻璃的下模从所述冷却成型区传输到冷却段，并将盖板玻璃降温到50～200℃，降温速率为80～120℃/min；

步骤7：将装载有盖板玻璃的下模从所述冷却段传输到下片段，并对成型完成后的盖板玻璃进行下片操作。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

1)能够对玻璃进行直接加热，加热效率高；

2)玻璃在加热到软化温度并进入成型段后，才进行模具压制，能够避免玻璃碎裂；

3)相对于现有的上模、下模和盖板玻璃始终配对合模进行成型，本发明仅在压制成型区设置上模，无需低温冷却上模后再重新加热，节约能耗，同时还能节省上模数量，降低模具成本；

4)在后续成型过程中，盖板玻璃的其中一个表面与模具无直接接触，成型后的表面平整度好，有利于后续表面加工和表面处理。

附图说明：

图1为本发明所述的一种盖板玻璃的弯曲成型装置的排布示意图；

图2为本发明所述的一种盖板玻璃的结构示意图；

图3为本发明所述的另一种盖板玻璃的结构示意图；

附图中标号说明：1为上片段，2为预热段炉体，21为预热分区，3为成型段炉体，31为压制成型区，32为保压成型区，33为冷却成型区，331为冷却分区，4为冷却段，5为下片段。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。

如图1所示，一种盖板玻璃的弯曲成型装置，其特征在于，包括：

上片段1，用于将待成型的盖板玻璃装载到沿着所述上片段1传输的下模上，并使得所述盖板玻璃定位在所述下模的成型面上；

预热段炉体2，所述预热段炉体2的进片端与所述上片段1的出片端相连，用于接收来自上片段1的装载有盖板玻璃的下模，并对沿着所述预热段炉体2传动的下模上的盖板玻璃进行预热；可以采用电阻丝辐射加热的方式对位于下模上的盖板玻璃进行直接加热；预热段炉体2优选采用密闭的加热炉体结构，当采用石墨模具时，炉体内部充满氮气作为保护气体；

设有环形传输通道的成型段炉体3，包括依次设置在所述环形传输通道上的压制成型区31、保压成型区32和冷却成型区33；所述压制成型区31的进片端与所述预热段炉体2的出片端相连，用于接收经预热段炉体2预热后的装载有盖板玻璃的下模，通过将可升降地安装在所述压制成型区31的上模和传输到所述上模的下方的装载有盖板玻璃的下模合模对所述盖板玻璃进行压制成型，并使得所述上模和装载有盖板玻璃的下模分离；所述保压成型区32用于接收来自压制成型区31的装载有盖板玻璃的下模，并通过下模的真空吸附作用使得盖板玻璃贴合在所述下模的成型面上，从而对所述盖板玻璃进行保压成型；所述冷却成型区33用于接收来自保压成型区32的真空吸附贴合有盖板玻璃的下模，对所述盖板玻璃进行缓慢冷却成型；所述成型段炉体3采用密闭炉体结构，当采用石墨模具时，其内充有氮气作为保护气体；

冷却段4，所述冷却段4的进片端与所述冷却成型区33的出片端相连，用于接收经冷却成型区33冷却后的装载有盖板玻璃的下模，并对所述盖板玻璃进行快速冷却；

下片段5，所述下片段5的进片端与所述冷却段4的出片端相连，用于接收来自冷却段4的装载有盖板玻璃的下模，并对成型完成后的盖板玻璃进行下片操作；

传动机构，用于驱动所述下模沿着所述上片段1、预热段炉体2、成型段炉体3、冷却段4和下片段5依次传动。

在本发明中，所述成型段炉体3优选为设有环形传输通道的环形成型炉，所述环形不局限于圆环形状，还可以为三角形、矩形等形状，所述压制成型区31、保压成型区32和冷却成型区33首尾顺次设置在所述环形传输通道上。

在本发明中，可以将所述上片段1和下片段5设置在同一位置，还可以将所述上片段1和下片段5做成一体式结构，便于在一个工位进行上片和下片操作。

进一步地，所述成型段炉体3内设有转盘，用于带动盖板玻璃沿着所述环形传输通道作旋转运动。可以采用步进旋转方式，将盖板玻璃间歇传动到下一个工位。

进一步地，所述压制成型区31、保压成型区32和冷却成型区33分别设置有至少一个工位，工位的数量根据各区的生产节拍确定，各工位沿着环形方向均布在所述环形传输通道上，所述成型段炉体3内的下模的数量与所述工位相对应。因此，通过间歇传动，各工位上的盖板玻璃均能传送到下一个工位并到位，各工位能够同时工作，同时进行多片盖板玻璃的弯曲成型，提高生产效率。如图1所示，压制成型区31设置有一个工位对盖板玻璃进行压制，保压成型区32设置有两个工位对盖板玻璃进行保压，冷却成型区33设置有四个工位对盖板玻璃进行冷却，各工位均设置有一个下模，同时进行工作。

进一步地，所述冷却成型区33包括至少两个温度沿着所述盖板玻璃的传动方向逐渐降低的冷却分区331，如2～4个，各冷却分区设置不同的温度，彼此间隔排列，使得所述盖板玻璃能够按照一定的降温速率进行冷却。

进一步地，所述预热段炉体2包括至少两个温度沿着所述盖板玻璃的传动方向逐渐升高的预热分区21，如2～4个，各预热分区设置不同的温度，彼此间隔排列，使得所述盖板玻璃能够按照一定的升温速率进行加热。

进一步地，所述预热段炉体2用于将所述盖板玻璃加热升温至700～850℃，升温速率为30～100℃/min；所述压制成型区31用于将所述上模和下模合模对所述盖板玻璃进行二次压制成型，压制温度为700～850℃，初次压制压力为0～600KPa，优选为300～600KPa，初次压制时间为1～2min，再次压制压力为600～1200KPa，再次压制时间为1～2min；所述保压成型区32用于将真空吸附贴合在所述下模的成型面上的所述盖板玻璃进行保压成型，保压压力为600～1200KPa，保压温度为700～850℃，保压时间为2～5min；所述冷却成型区33用于将真空吸附贴合在所述下模的成型面上的所述盖板玻璃冷却至400～500℃，降温速率为30～80℃/min；所述冷却段4用于将所述盖板玻璃冷却至50～200℃，降温速率为80～120℃/min。

进一步地，所述上模和下模的材质为陶瓷或石墨。由于石墨材料具有化学稳定性，不易受熔融玻璃的浸润，不会改变玻璃的成分，耐热冲击性能良好，尺寸随温度变化小等特点，能够成型高精度、高质量的盖板玻璃。所述盖板玻璃的厚度优选为0.7～2mm。

进一步地，所述盖板玻璃为曲面玻璃，弯曲处的曲率半径可以为300～10000mm，优选为500～8000mm，更优选为1000～5000mm。所述盖板玻璃优选为单曲玻璃，可以是具有至少一个弯曲区域的局部弯曲玻璃(如图2所示)，也可以是具有不同曲率半径的整体弯曲玻璃(如图3所示)。其中，局部弯曲玻璃的弯曲区域可以设置在边缘位置，也可以在内部，其它区域为平面区域。

本发明所述的盖板玻璃的组成没有特别限制，优选使用能够进行化学强化的玻璃，例如：钠钙硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、锂铝硅酸盐玻璃以及硼硅酸玻璃。为了提高其机械强度和耐擦伤性，可以进行化学强化。通过化学强化而在盖板玻璃的表面形成应力层，从而提高强度和耐擦伤性。化学强化处理可通过现有公知的方法来实施，可以为如下方式：在玻璃化转变温度以下的温度下，通过离子交换将玻璃表面的离子半径小的碱金属离子(典型的为Li离子或Na离子)交换为离子半径较大的碱金属离子(典型的为K离子)，从而在玻璃表面形成应力层。

本发明同时还提供一种盖板玻璃的弯曲成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：将待成型的盖板玻璃装载并定位到沿着上片段1传输的下模上；

步骤2：将装载有盖板玻璃的下模从所述上片段1传输到预热段炉体2，并将所述盖板玻璃加热升温到700～850℃，升温速率为30～100℃/min；

步骤3：将装载有盖板玻璃的下模从预热段炉体2传输到成型段炉体3的压制成型区31，通过将位于压制成型区31的上模和传输到所述上模的下方的装载有盖板玻璃的下模合模对所述盖板玻璃进行二次压制成型，压制温度为700～850℃，初次压制压力为0～600KPa，优选为300～600KPa，初次压制时间为1～2min，再次压制压力为600～1200KPa，再次压制时间为1～2min；

步骤4：上模和下模分离，通过真空吸附作用将盖板玻璃吸附在下模的成型面上，并将下模从所述压制成型区31传输到所述成型段炉体3的保压成型区32进行保压成型，真空吸附压力为300～600KPa，保压温度为700～850℃，保压时间为2～5min；

步骤5：将成型面上真空吸附贴合有盖板玻璃的下模从所述保压成型区32传输到所述成型段炉体3的冷却成型区33，真空吸附力保持不变，并将盖板玻璃降温到400～500℃，降温速率为30～80℃/min；

步骤6：将装载有盖板玻璃的下模从所述冷却成型区33传输到冷却段4，并将盖板玻璃降温到50～200℃，降温速率为80～120℃/min；此时可以释放真空，盖板玻璃无需继续吸附在下模上；

步骤7：将装载有盖板玻璃的下模从所述冷却段4传输到下片段5，并对成型完成后的盖板玻璃进行下片操作。从而完成一片盖板玻璃的弯曲成型，各工位可以同时工作，同时进行多片盖板玻璃的弯曲成型。

以上内容对本发明所述的一种盖板玻璃的弯曲成型装置和弯曲成型方法进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种盖板玻璃的弯曲成型装置，其特征在于，包括：

上片段(1)，用于将待成型的盖板玻璃装载到沿着所述上片段(1)传输的下模上，并使得所述盖板玻璃定位在所述下模的成型面上；

预热段炉体(2)，所述预热段炉体(2)的进片端与所述上片段(1)的出片端相连，用于接收来自上片段(1)的装载有盖板玻璃的下模，并对沿着所述预热段炉体(2)传动的下模上的盖板玻璃进行预热；

设有环形传输通道的成型段炉体(3)，包括依次设置在所述环形传输通道上的压制成型区(31)、保压成型区(32)和冷却成型区(33)；所述压制成型区(31)的进片端与所述预热段炉体(2)的出片端相连，用于接收经预热段炉体(2)预热后的装载有盖板玻璃的下模，通过将可升降地安装在所述压制成型区(31)的上模和传输到所述上模的下方的装载有盖板玻璃的下模合模对所述盖板玻璃进行压制成型，并使得所述上模和装载有盖板玻璃的下模分离；所述保压成型区(32)用于接收来自压制成型区(31)的装载有盖板玻璃的下模，并通过下模的真空吸附作用使得盖板玻璃贴合在所述下模的成型面上，从而对所述盖板玻璃进行保压成型；所述冷却成型区(33)用于接收来自保压成型区(32)的真空吸附贴合有盖板玻璃的下模，对所述盖板玻璃进行缓慢冷却成型；

冷却段(4)，所述冷却段(4)的进片端与所述冷却成型区(33)的出片端相连，用于接收经冷却成型区(33)冷却后的装载有盖板玻璃的下模，并对所述盖板玻璃进行快速冷却；

下片段(5)，所述下片段(5)的进片端与所述冷却段(4)的出片端相连，用于接收来自冷却段(4)的装载有盖板玻璃的下模，并对成型完成后的盖板玻璃进行下片操作；

传动机构，用于驱动所述下模沿着所述上片段(1)、预热段炉体(2)、成型段炉体(3)、冷却段(4)和下片段(5)依次传动。

2.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述压制成型区(31)、保压成型区(32)和冷却成型区(33)分别设置有至少一个工位，各工位均布在所述环形传输通道上，所述成型段炉体(3)内的下模的数量与所述工位相对应。

3.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述成型段炉体(3)内设有转盘，用于带动盖板玻璃沿着所述环形传输通道作旋转运动。

4.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述冷却成型区(33)包括至少两个温度沿着所述盖板玻璃的传动方向逐渐降低的冷却分区(331)。

5.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述预热段炉体(2)包括至少两个温度沿着所述盖板玻璃的传动方向逐渐升高的预热分区(21)。

6.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述预热段炉体(2)用于将所述盖板玻璃加热升温至700～850℃，升温速率为30～100℃/min；所述压制成型区(31)用于将所述上模和下模合模对所述盖板玻璃进行二次压制成型，压制温度为700～850℃，初次压制压力为0～600KPa，初次压制时间为1～2min，再次压制压力为600～1200KPa，再次压制时间为1～2min；所述保压成型区(32)用于将真空吸附贴合在所述下模的成型面上的所述盖板玻璃进行保压成型，保压压力为600～1200KPa，保压温度为700～850℃，保压时间为2～5min；所述冷却成型区(33)用于将真空吸附贴合在所述下模的成型面上的所述盖板玻璃冷却至400～500℃，降温速率为30～80℃/min；所述冷却段(4)用于将所述盖板玻璃冷却至50～200℃，降温速率为80～120℃/min。

7.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述上模和下模的材质为陶瓷或石墨。

8.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述盖板玻璃的厚度为0.7～2mm。

9.根据权利要求1所述的弯曲成型装置，其特征在于：所述盖板玻璃为曲面玻璃，弯曲处的曲率半径为1000～5000mm。

10.一种盖板玻璃的弯曲成型方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：将待成型的盖板玻璃装载并定位到沿着上片段(1)传输的下模上；

步骤2：将装载有盖板玻璃的下模从所述上片段(1)传输到预热段炉体(2)，并将所述盖板玻璃加热升温到700～850℃，升温速率为30～100℃/min；

步骤3：将装载有盖板玻璃的下模从预热段炉体(2)传输到成型段炉体(3)的压制成型区(31)，通过将位于压制成型区(31)的上模和传输到所述上模的下方的装载有盖板玻璃的下模合模对所述盖板玻璃进行二次压制成型，压制温度为700～850℃，初次压制压力为0～600KPa，初次压制时间为1～2min，再次压制压力为600～1200KPa，再次压制时间为1～2min；

步骤4：上模和下模分离，通过真空吸附作用将盖板玻璃吸附在下模的成型面上，并将下模从所述压制成型区(31)传输到所述成型段炉体(3)的保压成型区(32)进行保压成型，真空吸附压力为300～600KPa，保压温度为700～850℃，保压时间为2～5min；

步骤5：将成型面上真空吸附贴合有盖板玻璃的下模从所述保压成型区(32)传输到所述成型段炉体(3)的冷却成型区(33)，并将盖板玻璃降温到400～500℃，降温速率为30～80℃/min；

步骤6：将装载有盖板玻璃的下模从所述冷却成型区(33)传输到冷却段(4)，并将盖板玻璃降温到50～200℃，降温速率为80～120℃/min；

步骤7：将装载有盖板玻璃的下模从所述冷却段(4)传输到下片段(5)，并对成型完成后的盖板玻璃进行下片操作。