CN108996894B - 一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法。该设计方法从目标玻璃基板宽度W_G出发，通过过程引入修正系数，计算出玻璃基板引板宽度W_Y和溢流砖有效面宽度W_E，进而计算出玻璃基板制造平均边板厚度T_E，通过不断调整计算W_E时的溢流系数，使得最终的T_E满足设计需求；即通过设计引板宽度W_Y和有效面宽度W_E，使玻璃基板边板厚度T_E满足设计要求；过程参数同时用于计算溢流砖其它参数，包括引板速度V、平均边板流量Q_E和平均边板质量M_E，以满足玻璃基板产线制造稳定引板的工艺要求。本发明有效地解决了现场成型引板波动的问题，进而优化玻璃基板制造的成型厚度分布，从设计上增加了生产裕量，保证了玻璃基板边板厚度与一致性。

Description

一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法

【技术领域】

本发明属于玻璃基板制造领域，特别涉及一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法。

【背景技术】

一般的TFT-LCD(薄膜晶体管显示器)、PDP(等离子体显示屏)等平板显示器制造领域所用的玻璃基板以溢流下拉的方式制造，在成型工序中将由玻璃熔化炉熔化了的玻璃液供给到熔融溢流下拉成型装置来制造。

显示器制造要求越来越大的玻璃基板以提高生产效率和降低成本。越大的玻璃基板其生产难度更大，玻璃基板的质量控制更复杂。溢流砖是玻璃基板制造成型装置的核心部件之一。在工艺方面，溢流砖端部(远端和近端)流体更易于产生流动不稳定性，在玻璃带的整体宽度中导致不规则性；在产品方面，如果不能很好地控制边板厚度，则可能引起拉引波动，导致生产不稳定和良品率下降。溢流下拉法的关键因素之一是对成形设备溢流砖远近端预定长度范围溢流的熔融玻璃的质量流量进行控制，即，对边板厚度进行控制，以免玻璃引出质量分布和热量(温度)分布的瞬时变化，即，使用溢流下拉法制造对应力、翘曲、厚度和板材弯曲(sag)等特性严格要求和性能稳定的玻璃基板。玻璃基板边板厚度及其一致性控制是非常重要的设计和工艺技术之一。

根据实际需要，溢流砖一般要兼容0.2mm～1.0mm厚度的玻璃基板制造，所以边板厚度的设计也必须兼容满足0.2mm～1.0mm厚度的玻璃基板制造；由于玻璃基板很薄，生产过程的任何工艺波动，包括气流、热场等，都会对成型玻璃基板的厚度产生影响，进而对显示器的质量造成负面影响，所以溢流砖设计时要考虑这些复杂因素对玻璃基板边板厚度的影响，也就是从设计上增加生产裕量，相对应一般要求玻璃基板边板厚度≥1.5mm。因此如何保证玻璃基板边板厚度满足需求是玻璃基板制造的重要工艺控制和质量管理项目之一，已成为玻璃基板制造中最棘手的问题之一。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法。该方法通过调整溢流砖的有效面宽度，使得玻璃基板成型过程中的边板厚度能够满足需求；进而解决了玻璃基板成型过程中由于边板厚度偏薄导致引板波动的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法，包括以下步骤：

步骤1、计算玻璃基板的引板宽度W_Y

W_Y＝α×W_G (1)

式中：α为引板系数；W_G为玻璃基板宽度，单位为mm；

步骤2、计算溢流砖有效面宽度W_E

式中：γ为溢流系数；

步骤3、确定玻璃基板的最小厚度T：溢流砖制造的玻璃基板厚度范围为0.2mm～1.0mm；当溢流砖兼容制造厚度范围为0.2mm～1.0mm的玻璃基板，取最小厚度T＝0.2mm；当溢流砖制造厚度范围为0.2mm～1.0mm内任意厚度t的玻璃基板，取最小厚度T＝t；

步骤4、计算边板拉边因子β和平均边板厚度T_E

(1)边板拉边因子β

(2)平均边板厚度T_E

式中，K为经验修正系数；

当由式(4)计算出的平均边板厚度T_E≥1.5mm时，W_E即为能够控制平均边板厚度T_E为式(4)计算出的数值所对应的溢流砖有效面宽度；

当由式(4)计算出的平均边板厚度T_E＜1.5mm时，调整步骤2中的γ，至T_E≥1.5mm，此时对应的W_E即为能够控制平均边板厚度T_E为式(4)计算出的数值所对应的溢流砖有效面宽度。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，引板系数α的取值范围为：1.20≤α≤1.25。

优选的，步骤2中，溢流系数γ的取值范围为：0.80≤γ≤0.95。

优选的，步骤4中，经验修正系数K的取值范围为：0.98≤K≤1.15。

优选的，结合步骤1～步骤3中的工艺参数能够计算出引板速度V、平均边板流量Q_E、平均边板质量M_E。

优选的，引板速度V由下式计算：

式中：Q为玻璃液引出量，单位为kg/Hr，由产线产量确定；ρ为玻璃液密度，单位为kg/m³。

优选的，平均边板流量Q_E由下式计算：

式中：Q为玻璃液引出量，单位为kg/Hr，由产线产量确定。

优选的，平均边板质量M_E由下式计算：

式中：H_G为计算设定的玻璃基板高度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法。该设计方法从目标玻璃基板宽度W_G出发，通过过程引入修正系数，计算出玻璃基板引板宽度W_Y和溢流砖有效面宽度W_E，进而计算出玻璃基板制造平均边板厚度T_E，通过不断调整计算W_E时的溢流系数，使得最终的T_E满足设计需求；即通过设计引板宽度W_Y和有效面宽度W_E，使玻璃基板边板厚度T_E满足设计要求；过程参数同时用于计算溢流砖其它参数，包括引板速度V、平均边板流量Q_E和平均边板质量M_E，以满足玻璃基板产线制造稳定引板的工艺要求。本发明有效地解决了现场成型引板波动的问题，进而优化玻璃基板制造的成型厚度分布，从设计上增加了生产裕量，保证了玻璃基板边板厚度与一致性。

【附图说明】

图1是溢流系统结构示意图；

图2是溢流下拉结构示意图；

图3是控制玻璃基板边板厚度设计流程图；

图4是玻璃基板厚度与平均边板厚度关系示意图；

图5是溢流砖有效面宽度与平均边板厚度关系示意图；

图6是玻璃基板引板宽度与平均边板厚度关系示意图；

其中，1-溢流砖；2-溢流槽；3-玻璃液供料装置；4-溢流砖根部；5-成型玻璃基板；6-玻璃基板下拉方向；7-边板范围。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，溢流系统由溢流砖1和玻璃液供料装置3连接构成。溢流砖1内开设有溢流槽2，溢流砖1的底部为溢流砖1的根部；在玻璃基板以熔融溢流的方式制造时，在成型工序中将由玻璃熔化炉熔化了的玻璃液供给到熔融溢流成型装置中的玻璃液供料装置3，并沿溢流槽2通过溢流砖1两侧溢流，从溢流砖1的根部4以下形成玻璃基板。

如图2所示，引板作为玻璃基板的成型基础，在玻璃基板下拉成型的过程中，成型玻璃基板5沿玻璃基板下拉方向6向下运行。图中W_G为玻璃基板宽度，W_Y为引板宽度，W_E为溢流砖有效面宽度，7为边板范围；玻璃基板在下拉成型中，熔融玻璃液顺着玻璃引板逐渐形成玻璃基板；宽度方向，从玻璃基板的中心到玻璃基板的两端，中间的玻璃基板厚度薄且厚度均匀，从中间至两边形成玻璃基板的厚度越来越厚，W_G为目标玻璃基板宽度，一般取中间厚度均匀的部分；将引板宽度W_Y去除玻璃基板宽度W_G即为需要去除的边板厚度，本发明正是通过控制边板的厚度进而控制宽度在W_G范围内玻璃基板厚度的均匀性和一致性。

参见图3，本发明公开了一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法，包括以下步骤：

步骤1、根据目标玻璃基板宽度W_G，计算玻璃基板制造引板宽度W_Y：

W_Y＝α×W_G (1)

式中：d为引板系数，为数学修正系数；1.20≤α≤1.25，生产设计上一般取上限值最佳，即，α＝1.25；W_G为玻璃基板宽度，单位为mm，当产线与生产玻璃基板类型确定，该数值即确定；WY为玻璃基板制造引板宽度，单位为mm。

步骤2、由玻璃基板制造引板宽度计算溢流砖有效面宽度W_E：

式中：γ为溢流系数，0.80≤γ≤0.95，设计上一般先取上限值，根据步骤6的判断，如果不能满足设计要求时，进一步向下修正γ值，直到满足设计要求为止；W_E为溢流砖有效面宽度，单位为mm；W_Y为玻璃基板制造引板宽度，单位为mm。

步骤3、根据溢流砖兼容制造的玻璃基板厚度范围，确定玻璃基板的最小厚度T，并以最小厚度用于玻璃基板边板平均厚度T_E设计；如果溢流砖兼容制造的玻璃基板厚度范围为0.2mm～1.0mm，则设定T＝0.2mm设计玻璃基板边板厚度T_E。如果仅制造0.2mm～1.0mm范围内任意一种厚度t的玻璃基板，则选择该厚度t来设计玻璃基板边板厚度。

步骤4、根据玻璃基板料方确定玻璃基板密度ρ；根据玻璃基板产线产量确定玻璃基板引出量Q；玻璃基板密度ρ由玻璃基板的料方决定，料方设计人员提供；玻璃基板引出量Q为每小时生产的玻璃量，单位为kg/Hr，当玻璃基板产线产量确定时，则可确定每天的生产量，进而推算出引出量Q，因此该数值由玻璃基板产品和产线设计人员提供。

步骤5、根据步骤1～步骤4确定的参数依次计算玻璃基板边板拉边因子β、玻璃基板制造引板速度V、玻璃基板制造平均边板流量Q_E、玻璃基板制造平均边板质量M_E、玻璃基板制造平均边板厚度T_E；

(1)计算玻璃基板边板拉边因子β

式中，β为拉边因子，为数学修正系数，W_G为玻璃基板宽度，单位为mm；W_E为溢流砖有效面宽度，单位为mm。

(2)根据以下公式计算玻璃基板制造平均边板厚度T_E

式中，T_E为平均边板厚度，为两边边板厚度的平均值，T_E的单位为mm；T为玻璃基板厚度，单位为mm；W_G为玻璃基板宽度，单位为mm；W_E为溢流砖有效面宽度，单位为mm；W_Y为玻璃基板制造引板宽度，单位为mm。β为玻璃基板边板拉边因子；K为经验修正系数，根据实际情况0.98≤K≤1.15，一般取K＝1.074。

(3)根据以下公式计算玻璃基板制造引板速度V

式中，V为引板速度，其单位为mm/min；Q为玻璃液引出量，单位为kg/Hr；ρ为玻璃液密度，单位为kg/m³；T为玻璃基板厚度，单位为mm；W_E为溢流砖有效面宽度，单位为mm；W_Y为玻璃基板制造引板宽度，单位为mm。

(4)根据以下公式计算玻璃基板制造平均边板流量Q_E

式中，Q_E为平均边板流量，即两个边板流量的平均值，Q_E的单位为kg/Hr；Q为玻璃液引出量，单位为kg/Hr；W_G为玻璃基板宽度，单位为mm；W_E为溢流砖有效面宽度，单位为mm；W_Y为玻璃基板制造引板宽度，单位为mm。

(5)根据以下公式计算玻璃基板制造平均边板质量M_E

式中，M_E为两边边板的平均质量，M_E的单位为g；Q_E为平均边板流量，单位为kg/Hr；V为引板速度，单位为mm/min；H_G为计算设定的玻璃基板高度，单位为mm。

步骤6、判断步骤5中所得到的玻璃基板制造平均边板厚度T_E是否满足设计要求：T_E≥1.5mm。

当步骤5中所得到的玻璃基板制造平均边板厚度T_E满足设计要求时，进行步骤7；

当步骤5中所得到的玻璃基板制造平均边板厚度T_E不能满足设计要求时，首先调整步骤2的溢流砖有效面宽度W_E，接着返回步骤5；

步骤7、此时的W_Y和W_E为能够制造出平均边板厚度T_E的引板宽度和溢流砖有效面宽度，而平均边板厚度T_E即为制造出目标厚度为T的玻璃基对应的平均边板厚度；该溢流砖参数对应的引板宽度和溢流砖有效面宽度能够满足玻璃基板产线制造稳定引板的工艺要求。

本发明将T_E设定为1.5mm，对应的溢流砖兼容制造的玻璃基板厚度范围为0.2mm～1.0mm；当溢流砖兼容制造的玻璃基板厚度范围更改时，T_E也可进行对应调整。

如图4所示，为本实施例中玻璃基板厚度与平均边板厚度的关系。玻璃基板平均边板厚度基本与玻璃基板厚度成正比关系(线性拟合的结果)，如果选择最小的玻璃基板厚度(如T＝0.55mm)使玻璃基板平均边板厚度满足T_E≥1.5mm，则该平均边板厚度对应的溢流砖在生产厚度大于0.55的玻璃基板时，最平均边板厚度必然满足T_E≥1.5mm；因此按照最小玻璃基板厚度设计平均边板厚度是合理的。

如图5所示，为本实施例中溢流砖有效面宽度与平均边板厚度的关系。玻璃基板平均边板厚度随溢流砖有效面宽度增加而增大，选择最小的溢流砖有效面宽度使玻璃基板平均边板厚度满足T_E≥1.5mm是最省成本的方案。

如图6所示，为本实施例中玻璃基板引板宽度与平均边板厚度的关系。玻璃基板平均边板厚度基本随引板宽度增加而减小。引板宽度与玻璃基板制造的品质相关，在满足玻璃基板平均边板厚度T_E≥1.5mm的前提下，尽可能增加玻璃基板的引板宽度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、计算玻璃基板的引板宽度W_Y

W_Y＝α×W_G (1)

式中：α为引板系数；W_G为玻璃基板宽度，单位为mm；引板系数α的取值范围为：1.20≤α≤1.25；

步骤2、根据引板宽度W_Y计算溢流砖有效面宽度W_E

式中：γ为溢流系数；溢流系数γ的取值范围为：0.80≤γ≤0.95；

步骤3、确定玻璃基板的最小厚度T：溢流砖制造的玻璃基板厚度范围为0.2mm～1.0mm；当溢流砖兼容制造厚度范围为0.2mm～1.0mm的玻璃基板，取最小厚度T＝0.2mm；当溢流砖制造厚度范围为0.2mm～1.0mm内任意厚度t的玻璃基板，取最小厚度T＝t；

步骤4、根据玻璃基板宽度W_G和有效面宽度W_E计算边板拉边因子β和平均边板厚度T_E

(1)边板拉边因子β

(2)平均边板厚度T_E

式中，K为经验修正系数；经验修正系数K的取值范围为：0.98≤K≤1.15；

当由式(4)计算出的平均边板厚度T_E≥1.5mm时，W_E即为能够控制平均边板厚度T_E为式(4)计算出的数值所对应的溢流砖有效面宽度；

当由式(4)计算出的平均边板厚度T_E＜1.5mm时，调整步骤2中的γ，至T_E≥1.5mm，此时对应的W_E即为能够控制平均边板厚度T_E为式(4)计算出的数值所对应的溢流砖有效面宽度。

2.根据权利要求1所述的一种控制边板平均厚度的溢流砖有效面宽度设计方法，其特征在于，结合步骤1～步骤3中的工艺参数能够计算出引板速度V、平均边板流量Q_E和平均边板质量M_E；

引板速度V由下式计算：

式中：Q为玻璃液引出量，单位为kg/Hr；ρ为玻璃液密度，单位为kg/m³；

平均边板流量Q_E由下式计算：

式中：Q为玻璃液引出量，单位为kg/Hr；

平均边板质量M_E由下式计算：

式中：H_G为计算设定的玻璃基板高度。

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