CN109070304A

CN109070304A - 回火后玻璃的成型

Info

Publication number: CN109070304A
Application number: CN201780027665.3A
Authority: CN
Inventors: R.德库尔塞勒; E.巴奎特; C.斯维德斯基
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2037-05-02
Also published as: KR102324955B1; EP3452252B1; WO2017191401A1; ES2785950T3; FR3050990B1; EP3452252A1; KR20190003538A; PL3452252T3; CN109070304B; FR3050990A1

Abstract

本发明涉及一种制造包括热强化矿物玻璃板的板的方法，包括在施加热强化之后在玻璃板的边缘面上成形并且在距离边缘的深度小于压缩深度的情况下。

Description

回火后玻璃的成型

本发明涉及包括热强化和成型的矿物玻璃板的板材的制造领域。

通常在任何热强化之前将矿物玻璃板成型。成型是任何能够去除材料的操作，例如切割，机加工，磨削，抛光。实际上，本领域技术人员已经认识到，热强化会在玻璃中产生应力，使得直接在热强化玻璃上进行的任何成型都会导致片材突然和完全破裂，形成多个小碎片。因此，对于本领域技术人员而言，理论上通过热强化玻璃的内应力状态使得任何加工（切割或成型）操作都不可能。根据现有技术，因此在热硬化操作之后不能矫正玻璃板的任何尺寸误差。

此外，在组装多个热强化玻璃板以形成层压板材的过程中，可能出现一个板的边缘相对于另一个板的边缘的偏移。玻璃边缘的这种偏移有时是不可接受的，特别是如果产品的美观要求边缘是自由的，也就是说没有被困在槽口中或者没有被接头隐藏。然而，通常，本领域技术人员不会冒着通过磨削来对齐片材边缘的风险，因为担心会导致层压玻璃板材的破裂。

最后，制备具有特定成型的板材，特别是Clip'In^®型，根据该板材，在玻璃板的侧面（即边缘面）上形成凹槽并平行于玻璃的主面（参见WO 2007/135335中的这种类型的组件），其通常在进行成型的工业现场进行。根据传统技术，成型应在热硬化步骤之前进行。因此，进行这种成型并且没有热硬化装置的工业场所必须在已定尺寸的玻璃上进行Clip'In^®成型，然后将它们送到另一个工业现场，以便进行热硬化，以便最后在发送给客户之前将它们返回到前一个站点。因此，物流和生产时间受到不能在已经经过热处理操作的已定尺寸的玻璃上进行成型操作的限制。

本发明通过使得可以在热硬化步骤之后进行成型来解决上述问题。本发明的目的在于包括至少一个热强化玻璃板的任何类型的板材。该板材，特别是玻璃制品单元类型的板材，可以仅包括单个热强化玻璃板或包括多个热强化玻璃板。特别地，它可以是层压板材，特别是层压玻璃制品单元，各种任选的热强化矿物玻璃板由聚合物材料（特别是聚乙烯醇缩丁醛（PVB）类型聚合物材料）分隔。术语“板材”覆盖任何类型的平面或弯曲玻璃制品单元或镜子。

为了更好地说明本发明的主题，下面参考附图通过说明和非限制性的方式描述下述各种具体实施例。

图1表示在玻璃板的边缘面上制成的所谓的Clip'In^®凹槽的横截面。

图2示意性地描绘了用于生产所谓的Clip'In^®凹槽的方法。图3表示平行于其主面1和2的玻璃板的横截面，其中阴影线为其压缩带。

本发明首先涉及包括热强化的矿物玻璃板的板材的制造方法，包括在施加热强化之后在玻璃板的边缘面上并且于从边缘的深度（小于压缩区深度）成型。压缩区域的深度对应于玻璃的边缘面与压缩区域和拉伸区域之间的边界之间的最小距离。在本申请的上下文中，该边界对应于使用本领域技术人员公知的Sharples装置（Sharples边缘应力计）出现的黑线（相对于边缘的第一黑色条纹）。该边界也可以通过极化标记或具有Babinet补偿的边缘控制器来确定。因此，实施成型的深度优选小于90％和优选小于80％的从边缘高至Sharples装置显示的黑线（该线的中间）的深度。因此，本发明涉及制造包括热强化的矿物玻璃板的板材的方法，包括在施加热强化之后且在玻璃板的边缘面上于从边缘高到Sharples装置显示的黑线（该线的中间）的深度成型。

特别地，在从玻璃边缘开始的深度上进行成型，该深度足够小以使得在所述成型之后5％分位数（5% fractile）的弯曲断裂应力保持大于120MPa。成型包括至少一个磨削道次。这意味着在成型之后，根据EN12150-1标准（参见§9.4），建筑物中的回火玻璃制品可具有5％分位数下弯曲应力大于120MPa。这些值根据EN1288-3标准由弯曲断裂试验确定。

板的边缘面或侧面是板在其边缘处连接其两个主面的窄而长的面。根据本发明的成型在玻璃板的边缘面中或在玻璃板的边缘面上进行，这意味着由于成型引起的腐蚀从板的边缘开始并沿着板的中心区域的方向。成型可以影响边缘面的宽度的全部或仅一部分（在凹槽的情况下）。成型可以包括在边缘面上形成凹槽，其宽度小于边缘面的宽度，使得能够组装板以形成墙壁或家具，特别地如WO2007/135335教导的那样。成型还可以包括磨削层压玻璃制品单元的侧面，使得其各种玻璃板的边缘很好地对齐。为了做到这一点，通常足以磨削超出另一个或另多个的板边缘。因此，该板可以是组合由聚合物材料隔开的多个矿物玻璃板的层压板材，特别是由PVB制成，该成型在热强化板的边缘面的整个宽度上进行，以便对齐板材的各种玻璃板的边缘。特别地，层压板材的所有矿物玻璃板可以是热强化的，特别是它们都可以被回火。

施加到玻璃板上的热强化是本领域技术人员通常进行的类型。它可以是半回火（产生在40-90MPa之间的范围内的表面应力，作为绝对值）或回火（产生大于90MPa的表面应力，作为绝对值）。通过快速冷却施加热强化，通常通过将空气吹到预热至至少570℃，通常至少600℃的玻璃板上。热强化越大，诱导表面应力越高。商业回火玻璃板通常具有至少90MPa的表面应力作为绝对值。表面应力可以通过基于极化原理操作的装置（例如Scalp-04偏光镜）来确定，所确定的值是玻璃板主表面上且距边缘至少20cm的5次测量的平均值。上述应力值是绝对值，因为本领域技术人员也可以用负号表示它们。

优选地，热强化足够足以使板的表面应力的绝对值大于90MPa，并且优选大于110MPa，并且优选大于120MPa（作为绝对值）。

热强化玻璃板的厚度可以在1至20mm的范围内，标准厚度为6,8,10,12mm。该板可以结合到板材中，其厚度可以在1-70mm的范围内。该板材可以由单个热强化玻璃板形成。通常，在任何磨削之前，回火至90MPa（表面应力的绝对值）并且其厚度在6至12mm的范围内（其包括6和12mm端值）的玻璃板具有在5％分位数下弯曲强度大于120MPa。根据本发明的磨削在压缩区域中并且以距边缘的深度进行，使得5％分位数下的弯曲强度保持大于120MPa，并且这优选地在所述成型之后的至少一周的时间之后（在此至少一周期间的条件：内部，20℃和相对湿度50％）。因此，优选地，板在成型然后在20℃下在相对湿度为50％的空气中储存后在5％分位数下的断裂应力大于120MPa。为了做到这一点，再次建议板的热强化足够足以使其在成型之前在5％分位数下的断裂应力大于120MPa。通过至少一个磨削道次（grindingpass）和以距边缘的玻璃深度进行成型，所述以距边缘的玻璃深度足够小以使得在所述成型之后5％分位数下的断裂应力保持大于120MPa。

有利地，玻璃板的厚度为至少6mm，并且热强化足够足以使板的表面应力大于100MPa（作为绝对值）。因此，从边缘成型的深度通常可以是至少2mm。

磨削道次（grinding pass）通过砂轮进行。为了磨削板材，实施砂轮和板材相对于彼此的相对位移。特别地，板材可以是静止的，并且是砂轮移动，甚至可能围绕板材移动。CNC（计算机数字控制）机器可根据此变型进行磨削。同样地，砂轮可以是静止的并且移动板材。 Bottero牌机器可根据此变型进行磨削。

砂轮产生磨削，玻璃的宽度可高至30毫米。这是砂轮和板材之间每个瞬间的接触宽度。

通过至少一次磨削道次进行成型，每次道次（pass）的深度为距边缘至多1.5mm，和优选至多1.2mm。

在本发明的范围内用于磨削或抛光玻璃的设备与用于磨削或抛光未经热回火的玻璃的设备相同。可以使用磨削盘或磨削砂轮制造凹槽。这些磨削工具旋转并且在适当的情况下定位在枢转（pivoting）或可倾斜的头部上。因此，通过使工具相对于板材的边缘或边缘面的法线倾斜，并且通过将该移动与向前移动相结合，在多次加工道次之后获得具有期望轮廓的凹槽。

众所周知，热硬化产生玻璃板周边的边缘应力。某些光学观察系统可以揭示这些玻璃侧面的应力，例如Sharples应力测量装置。观察热强化玻璃的边缘使得可以揭示两个区域：1）玻璃处于压缩状态的第一区域（称为压缩区域或压缩屏障（compression barrier）或压缩带），从玻璃边缘开始向下至特定深度P，然后2）玻璃处于超过该特定深度的张力（称为拉伸区）的第二区域。这两个区域之间的边界，在距离玻璃边缘的特定深度处，在Sharples设备中以暗线的形式出现，位于离玻璃边缘几毫米处，通常距离玻璃边缘2-25毫米。压缩区的大小取决于玻璃的厚度和热强化程度。举例来说，对于110MPa（表面应力的绝对值）的热强化程度，在厚度为10mm的钠钙硅玻璃的情况下，这两个区域之间的边界在距边缘6.5mm处测量，和在厚度为8mm的玻璃的情况下，这两个区域之间的边界在距边缘4.6mm处测量。

压缩屏障（compression barrier）构成整个回火玻璃板的外壳。为了给其一个安全余量，在成型之前，以距离边缘小于90％和优选小于80％的压缩区深度的深度进行成型。

优选地，并非根据本发明的板材中包括的每个热硬化玻璃板都具有90°角。实际上，这种角度是热硬化玻璃破裂的原因。这就是90°角通常被倒角（chamfered）或倒圆（rounded）的原因。特别地，在热硬化之前，板的边缘面和板的主面之间的角度优选地被倒角或倒圆。如果在热硬化之后必须在边缘面的整个高度（即侧面的整个宽度）上进行成型，这必然导致倒角或圆角的减小，那么在进行所述成型之前，优选重做或增加倒角或倒圆。

优选防止根据本发明的成型（在热硬化之后）导致90°角。优选地，实施根据本发明的成型，使得倒角连接彼此形成90°角的部分。

如果希望在热硬化之后进行玻璃板的成型，则必须考虑安全屏障（压缩区的边界）的向后移动以避免自发破裂。具体地，在磨削期间，如果超出压缩屏障，则热强化玻璃破裂。举例来说，对于热强化至110MPa（作为绝对值）的12mm玻璃，压缩区域距玻璃边缘8.4mm，和如果通过在边缘面的整个宽度上磨削从玻璃板边缘移除2mm，压缩区域距离玻璃边缘仅6.4mm。

从经验上可以发现，在根据本发明的磨削之前，来自玻璃边缘的压缩区域的深度也由下式给出：

P’ = ((½+2µ).e+2.(1-µ²).E/σ_c)（等式1）

其中，

e是玻璃板的厚度，

μ是玻璃的泊松比（传统的钠钙硅玻璃为0.22），

E是玻璃板材料的杨氏模量（传统的钠钙硅玻璃为70GPa），

σ_c是表示热强化程度（特别是回火的程度）的表面应力。这是负值（例如：对于回火至110MPa的板，σ_c为-110MPa）。

在等式1中，参数和结果以SI单位表示。

因此，本发明还涉及一种制造包括热强化的矿物玻璃板的板材的方法，包括在施加热强化之后和以小于通过等式1计算的深度P'的深度对玻璃板的边缘面进行成型，并且优选地小于90％的通过等式1计算的深度P'和优选地小于80％的通过等式1计算的深度P'。本申请中出现的本发明的所有其他方面（特别是如权利要求所述）适用于该板。

为了符合建筑物中玻璃制品的EN12150-1标准，从玻璃的初始边缘开始的根据本发明的成型深度优选地取距玻璃边缘的深度，该距玻璃边缘的深度足够小以使得在所述成型之后，在5％分位数下弯曲断裂应力保持大于120MPa。在所有情况下，优选地，重复成型深度优选地不超过在成型之前从玻璃边缘的压缩区域的深度P的90％，这取决于玻璃的厚度和回火的程度。

在下面的表1中，显示出厚度P'随钠钙硅玻璃的厚度e和回火程度σ_c的变化，其中钠钙硅玻璃的泊松比为0.22，杨氏模量为71GPa，从边缘估算压缩区，用上面的等式1计算。在前面的描述中，表面应力通常作为绝对值给出，但是本领域技术人员通常认为它们是负的并且它们在任何情况下都应该以负号重新进入上面的式1中。表1中注明了它们带有负号。

回火的板的厚度: 6 mm

回火程度	压缩区深度 P’ (mm)
		-90 MPa	3.2
-100 MPa	3.0
		-110 MPa	2.7

回火的板的厚度: 8 mm

回火程度	压缩区深度 P’ (mm)
		-90 MPa	5.1
-100 MPa	4.8
		-110 MPa	4.6
-120 MPa	4.3
		-130 MPa	4.1

回火的板的厚度: 10 mm

回火程度	压缩区深度 P’ (mm)
		-90 MPa	7.0
-100 MPa	6.7
		-110 MPa	6.5
-120 MPa	6.2
		-130 MPa	5.9
-140 MPa	5.7
		-150 MPa	5.4

回火的板的厚度: 12 mm

回火程度	压缩区深度 P’ (mm)
		-90 MPa	8.9
-100 MPa	8.6
		-110 MPa	8.4
-120 MPa	8.1
		-130 MPa	7.8
-140 MPa	7.5
		-150 MPa	7.3
-160 MPa	7.0
		-170 MPa	6.7

表1。

图1表示，以mm计，在厚度e的横截面（阴影玻璃）中观察到的回火玻璃板的边缘面10中制成的所谓的Clip'In^®凹槽13的尺寸。倒角11和12在回火之前制成。在回火之后并且根据图2所解释的方法制造凹槽13本身。边缘面（也就是侧面）的宽度（也可以称为“高度”）对应于板的厚度“e”。凹槽在距离板的边缘10的3mm处深度x上制成。

图2示意性地描绘了用于生产所谓的Clip'In^®凹槽的方法，所述方法通过六个磨削盘（D1至D6）的连续介入在该图中从右向左实施，如图1a）中所示。凹槽中每个盘的形状和作用在b）中表示，而在盘的介入期间（从右到左）凹槽中的变化如在c）中表示。

图3表示看到的玻璃板横截面并平行于其主面1和2。围绕板的压缩带用阴影线表示。在板的边缘3和朝向玻璃内部的距离P之间发现压缩区域。非阴影区T处于张力状态。距离P是玻璃的边缘面与边界之间的最小距离，所述边界是在压缩区域和拉伸区域之间的边界。从边缘对玻璃进行任何成型，无论是整个边缘面3的平面成型（边缘面的整个宽度，即在板的整个厚度e上），或在边缘面上导致凹槽的成型（在图1的情况下），不应超过距离P（和优选90％的距离P），或在5%分位数处弯曲强度小于120 MPa之外的深度R_max。

实施例1和2

使用表2中给出的参数进行层压玻璃制品单元的成型。层压玻璃制品单元组合两个各自厚度为8mm的钠钙硅玻璃板，和具有1.52毫米厚度的PVB制成的中间板。对每块玻璃板进行回火处理，以产生110MPa的表面应力（作为绝对值）。将这两块玻璃在层压玻璃制品单元中组合，其边缘具有一定的偏移，为2mm。在一种情况（实施例1）下进行磨削，其中CNC机器围绕层压玻璃制品单元，和在另一种情况（Bottero机器）下使用不同盘的机器。

表 2。

在这些条件下磨削后，校正组装后出现的边缘偏移，并且边缘抛光的美学外观符合客户的期望。实施例磨削后玻璃没有破碎。实际上，压缩阻挡区域从边缘延伸高至大约4.6mm，这比进行的磨削要大得多。

实施例3至5

制备尺寸为1100mm×360mm×10mm，回火至110MPa（表面应力，绝对值）的单片玻璃板。然后将它们的边缘面在其整个高度（也就是板的整个厚度）和整个两个长度（在弯曲试验期间置于应力下）以及在以下条件下进行磨削：

实施例3：无磨削（参考）;

实施例4：在3次道次（passe）中进行3mm磨削，每次1mm;

实施例5：在4次道次中进行4mm磨削，每次1mm。

实施例4和5的玻璃制品单元在磨削过程中没有破裂。进行了符合EN1288-3标准的4点弯曲试验。根据Weibull模型处理后，5％分位数下的断裂应力（以MPa表示）为：

实施例no.	磨削深度(mm)	5%分位数的断裂 (MPa)
			3 (参考)	-	151
4	3 mm	128
			5	4 mm	120

表3。

因此，5％分位数下的断裂应力每毫米除去材料深度减少约8MPa。在回火程度（皮肤压缩应力(skin compressive stress)）为110MPa时，材料去除4mm因此导致根据EN1288-3标准在弯曲中测量的5％分位数下断裂应力为120MPa，其符合用于建筑用回火玻璃制品的标准EN12150。

实施例6和7

Clip'In^®型凹槽由单片玻璃板制成，回火至表面应力为110MPa（绝对值）。玻璃板的厚度为10mm，和主面尺寸为1100×360mm。凹槽的形状和尺寸如图1所示。根据图2所示的方法，由6次道次（passe）6个盘产生该凹槽。回火前的开槽情况（实施例6）与回火后开槽的情况（实施例7）进行比较。对于“回火前成型”构造，5％分位数下的断裂应力为124MPa，对于“回火后成型”构造，5％分位数下的断裂应力为114MPa。在后一种情况下，3个月后，5％分位数下的断裂应力变为135MPa，增加了18％。

实施例8至15（回火程度的影响）

这些结果涉及初始皮肤压缩程度（即回火程度）的影响和在5％分位数下的断裂应力方面除去的材料深度的影响。回火程度以表面应力值给出。样品是单片玻璃板，尺寸为1100mm×360mm×10mm，回火到不同回火程度。通过在边缘面的整个高度（即板的整个厚度）上和在板的两个长度（在弯曲测试期间置于应力下的那些）上通过1mm的道次（pass）进行磨削。例如，对于3mm的总磨削深度，进行三次连续的每次1mm的道次（pass）。表4给出了在5％分位数下以MPa计的断裂应力的结果。它们可以预期回火玻璃与EN12150-1标准的一致性，其随去除材料的量变化。

表4。

根据这些值，并且如果认为在5％分位数下断裂应力不下降至120MPa以下是可取的，则估计对于厚度为10mm的玻璃和初始回火至90MPa的玻璃，材料去除限制是2mm；对于初始回火至110 MPa的玻璃，材料去除限制是4 mm；最后，对于初始回火至130MPa的玻璃，材料去除限制是大于4mm。

三个月后，在所有情况下，5％分位数下断裂应力均增加。在参考测试（无磨削）回火至110MPa（实施例8）的情况下，5％分位数下断裂应力值在3个月后从150MPa变化至175MPa（+ 16％）。在试验成型为3mm深度并回火至110MPa（实施例11）的情况下，5％分位数下断裂应力值在3个月后从125MPa变化至130MPa（+ 4％）。

Claims

1.制备包括热强化矿物玻璃板的板材的方法，包括在施加热强化之后并以距边缘小于压缩区深度的深度成型玻璃板的边缘面。

2.如前述权利要求所述的方法，其特征在于以在成型之前距边缘小于90％的压缩区深度的深度进行成型。

3.如前述权利要求所述的方法，其特征在于以在成型之前距边缘小于80％的压缩区深度的深度进行成型。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于以小于深度P'的90％的深度进行所述成型，所述深度P'由下式给出：

其中，

e是玻璃板的厚度，

μ是玻璃的泊松比，

E是玻璃的杨氏模量，

σ_c是用负号表示的表面应力。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于热强化是充分的足以使板的表面应力的绝对值大于90MPa。

6.如前述权利要求所述的方法，其特征在于热强化是充分的足以使板的表面应力的绝对值大于110MPa和优选大于120MPa。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于玻璃板的厚度在6至12mm的范围内。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述板的热强化是充分的足以使其在成型之前在5％的分位数下的断裂应力大于120MPa。

9.如前述权利要求所述的方法，其特征在于所述成型通过至少一个磨削道次进行，所述成型以距边缘的玻璃的深度进行，所述距边缘的玻璃的深度足够小以致于在5%分位数下的断裂应力在所述成型之后保持大于120MPa。

10.如前述权利要求所述的方法，其特征在于在成型然后在20℃下在相对湿度为50％的空气中储存之后，在5%分位数下的断裂应力大于120MPa。

11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述成型通过至少一个磨削道次进行，每个道次的深度为距边缘至多1.5mm和优选至多1.2mm。

12.如前述权利要求所述的方法，其特征在于所述板材是组合被聚合物材料分隔的多个矿物玻璃板的层压板材，特别地聚合物材料是由PVB制成，其特征在于所述成型在整个热强化板的边缘面的宽度上进行，以便对齐板材的各个玻璃板的边缘。

13.如前述权利要求所述的方法，其特征在于层压板材的所有矿物玻璃板都是热强化的，特别是回火的。

14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述成型是在所述板的边缘面中且以小于所述板的厚度的宽度形成的凹槽。

15.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其特征在于成型在玻璃板的边缘面的整个宽度上进行。

16.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于玻璃板的厚度为至少6mm，成型深度为至少2mm，热强化是充分的足以使板的表面应力的绝对值大于100MPa。