CN110035978A - 用于对玻璃进行动态热回火的设备和方法 - Google Patents

用于对玻璃进行动态热回火的设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110035978A
CN110035978A CN201780074903.6A CN201780074903A CN110035978A CN 110035978 A CN110035978 A CN 110035978A CN 201780074903 A CN201780074903 A CN 201780074903A CN 110035978 A CN110035978 A CN 110035978A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glassware
zone
bearing surface
fluid bearing
cold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780074903.6A
Other languages
English (en)
Inventor
D·D·布莱斯勒
B·C·希恩
J·C·托马斯
K·L·沃森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN110035978A publication Critical patent/CN110035978A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00—Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04—Tempering or quenching glass products using gas
    • C03B27/044—Tempering or quenching glass products using gas for flat or bent glass sheets being in a horizontal position
    • C03B27/048—Tempering or quenching glass products using gas for flat or bent glass sheets being in a horizontal position on a gas cushion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00—Tempering or quenching glass products
    • C03B27/02—Tempering or quenching glass products using liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00—Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04—Tempering or quenching glass products using gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00—Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04—Tempering or quenching glass products using gas
    • C03B27/0413—Stresses, e.g. patterns, values or formulae for flat or bent glass sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B29/00—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
    • C03B29/04—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins in a continuous way
    • C03B29/06—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins in a continuous way with horizontal displacement of the products
    • C03B29/08—Glass sheets
    • C03B29/12—Glass sheets being in a horizontal position on a fluid support, e.g. a gas or molten metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B35/00—Transporting of glass products during their manufacture, e.g. hot glass lenses, prisms
    • C03B35/14—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands
    • C03B35/22—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands on a fluid support bed, e.g. on molten metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B35/00—Transporting of glass products during their manufacture, e.g. hot glass lenses, prisms
    • C03B35/14—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands
    • C03B35/22—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands on a fluid support bed, e.g. on molten metal
    • C03B35/24—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands on a fluid support bed, e.g. on molten metal on a gas support bed

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

一种用于对玻璃制品进行热强化的方法包括：首先将玻璃制品传送到两个流体轴承表面之间的位置中，所述玻璃制品的温度高于制品的玻璃转变点；然后将流体轴承表面移向玻璃制品并使玻璃制品冷却，其中至少20％的所述冷却通过从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。还公开了进行所述方法的设备及得到的产品。

Description

用于对玻璃进行动态热回火的设备和方法
本申请依据35U.S.C.§119要求于2016年12月1日提交的系列号为62/428532的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
技术领域
本公开一般涉及用于对玻璃进行热强化的设备，所述玻璃被定义为包括玻璃和玻璃陶瓷以及包含玻璃的材料，本公开具体涉及利用流体轴承元件的动态定位来对玻璃进行热回火的方法和系统。
背景技术
在对包含玻璃的片材(“玻璃片”)进行热强化(或“物理强化”)时，将玻璃片加热到高于玻璃的玻璃化转变温度的高温，然后迅速冷却片材的表面(“淬火”)，同时片材的内部区域以较低的速率冷却。内部区域冷却得更慢，这是由于它们因为玻璃厚度以及玻璃的相当低的热导率而绝热。这种差异化的冷却在片材的表面区域中产生了残余压缩应力，该残余压缩应力通过片材中心区域中的残余拉伸应力来平衡。
玻璃的热强化不同于玻璃的化学强化，在化学强化中，表面压缩应力通过诸如离子扩散之类的方法来改变表面附近区域中的玻璃的化学组成而产生。在一些基于离子扩散的方法中，玻璃的外部部分可以通过用较大的离子交换玻璃表面附近的较小离子而在表面上或表面附近赋予压缩应力(也被称为负拉伸应力)来得到强化。压缩应力被认为能够限制裂纹引发和/或扩展。
玻璃的热强化不同于通过下述方法来强化玻璃，在该方法中，玻璃的外部部分是通过组合两种类型的玻璃来强化或布置。在这种方法中，当具有不同热膨胀系数的玻璃组合物的各层是热的时候，它们被组合或层压在一起。例如，通过将热膨胀系数(CTE)较高的熔融玻璃夹在CTE较低的各熔融玻璃层之间，当玻璃冷却时，内部玻璃的正张力使外层压缩，从而在表面上再次形成压缩应力以平衡正拉伸应力。这种表面压缩应力提供了强化。
热强化玻璃相对于未经强化的玻璃具有一些优点。强化玻璃的表面压缩比未经强化的玻璃提供了更大的抗断裂性。强度的增加一般与表面压缩应力的量成比例。如果片材相对于其厚度具有足够的热强化水平，则如果片材破裂时，其一般会分成小碎片而不是分成具有尖锐边缘的大的或细长的碎片。破裂成充分小的碎片或“小丁”(如各种确立的标准所定义)的玻璃可以被称为安全玻璃、或“全回火”玻璃，或者有时简称为“回火”玻璃。
发明内容
根据一些实施方式，一种用于对玻璃制品进行热强化的方法包括：首先将玻璃制品传送到两个流体轴承表面之间的位置中，所述玻璃制品的温度高于制品的玻璃转变点；然后将流体轴承表面移向玻璃制品并使玻璃制品冷却，其中至少20％的所述冷却通过从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。
附图说明
图1是本公开的一个系统的实施方式的整体等距透视图。
图2是图1的一部分系统的放大等距图。
图3是图1的一部分系统的放大截面等距图。
图4是图1的系统中的滑动轴杆组件的放大截面等距图。
图5是图1的系统的底部冷轴承和底座的隐藏线的顶部正视图。
图6是正在被传送到系统(例如图1的系统)的冷区中的平坦玻璃预制件的顶部正视图，其中，顶部冷流体轴承和底部冷流体轴承具有待被赋予到玻璃制品中的限定的凹形和凸形，所述凹形和凸形是大致匹配的三维形状。
图7是当图6的冷轴承处于闭合位置时，位于所述轴承之间的玻璃制品的截面正视图，该玻璃制品通过使顶部冷气体轴承与底部冷气体轴承匹配而已经形成了三维形状。
图8是利用本公开的方法经过了成形而具有三维形状的成品玻璃制品的正视图。
图9是在双侧流体轴承中的制品的截面图。
图10是根据玻璃热回火的模拟情况输出的图，其示出了中心张力根据在本发明实施方式的冷区中达到最终的间隙尺寸所用的时间的变化。
图11是根据玻璃热回火的模拟情况输出的图，其示出了最大瞬时表面张力(发生在冷却期间的任何时间)根据在本发明实施方式的冷区中达到最终的间隙尺寸所用的时间的变化。
具体实施方式
图1示出了本公开的系统10的整体等距图。图2示出了一部分系统10的放大等距图。图3示出了一部分系统10的放大截面等距图。图4示出了冷底座和相关结构的放大图。
参考图1-3，所述系统被支承在基底板12上。传送器为传送托架20的形式，其与传送致动器22连接并通过传送致动器22移动，所述传送致动器22由用于使传送框架24致动的发动机23提供动力，所述传送器将玻璃制品30从装载区L移动到热区H，移动到冷区C(一般可标识为垂直位于图中所示的括号(bracket)上方的系统的那些部分)。
装载区L包括装载板26，可以将待处理的玻璃片或玻璃制品30放置于该装载板26。
热区H包括上部热流体轴承40和下部热流体轴承42，它们安装在相应的顶部支架44和底部支架46上以用于绝热，并且由相应的上部热室(plenum)47和下部热室48来馈送。上部热流体轴承40通过上支架44安装在热区托架42上，所述热区托架42允许精确地控制轴承40的垂直位置。
冷区C包括支承在冷区托架52上的上部冷流体轴承50和支承在冷底座56上的下部冷流体轴承54，它们各自由相应的上部冷室57和下部冷室58来馈送。上部冷流体轴承50位于冷区托架52上，在该实施方式中，其由冷区的滚珠丝杠致动器54致动，这允许精确地控制上部冷流体轴承50的垂直位置。
实施方式中使用的流体轴承可以是离散孔型，具有或不具有增加的补偿限制器，或者它们可以是多孔固体介质类型。这两对流体轴承(热流体轴承对和冷流体轴承对)之间的间隙可以相等或不同，并且它们可在设置期间或者玻璃片或制品30的处理期间独立变化。例如，可以将玻璃传送到某个区中(热区或冷区)，然后，可以使间隙打开或闭合——或者以规定的速率适时地获得所需的传热曲线。也可以更复杂的方式来闭合和/或打开间隙。例如，还可以迅速闭合冷区间隙，然后迅速打开，以在淬火时间的后期部分相对地降低淬火(冷却)速率。
在冷区中进行淬火(冷却)期间，使冷区的流体轴承表面有利地移动而足够地靠向玻璃制品，使得在淬火(冷却)期间的某个时间点，超过20％、30％、40％、50％，或者甚至是超过60％或70％的所述冷却通过从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。
类似地，在热区中进行加热期间，可使热区的流体轴承表面移动而充分靠向玻璃制品，使得在加热期间的某个时间点，超过20％、30％、40％、50％，或者甚至是超过60％或70％的所述加热通过从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。作为一种替代性方法，可以将热区的轴承闭合成小的间隙，该间隙与冷区轴承中的已经是小的间隙相匹配(或者甚至是略小于冷区轴承中的小间隙)，然后再将玻璃片或制品传送到冷区中，以使得冷区轴承无需具有非常快的启动性能。
可以将玻璃片或制品30从其中的一对轴承传送到下一对轴承，从而以所需的传热速率来引起玻璃片或制品30的温度改变。在各个实施方式中，可以某个速度将玻璃片从一个区传送到下一个区，该速度适于创建处理玻璃片或玻璃制品的有利热条件：(a)所述速度非常地大，使得过渡期间的玻璃片或制品的温度状态变化相比于玻璃片或制品一旦完全在下一区内时的温度状态变化是可忽略的，或者(b)所述速度缓慢，使得玻璃片或制品对应其在系统中的位置具有明显的温度状态差异，或者(c)所述速度是这两种极端条件之间的任意合适速度。例如，在以较高的速度过渡到冷区的情况中，在过渡到完全在冷区中的时间点的期间，玻璃片或制品的温度变化小于100℃、80℃、60℃、50℃、40℃、30℃、20℃、10℃或者甚至5℃或更小(但通常等于或大于1℃)，并且/或者在过渡到完全在冷却区中的时间点的期间，在行进方向上沿着玻璃片表面的最大温度变化可以小于30℃、20℃、10℃或者甚至是5℃或更小(但通常等于或大于1℃)。又例如，在以较低的速度过渡到冷区的情况中，在过渡到完全在冷区中的时间点的期间，在行进方向上沿着玻璃片表面的最大温度变化可以大于30℃、40℃、50℃、60℃、80℃或者甚至是100℃或更高(但通常小于400℃)。
具体参考图2和3，在热轴承和冷轴承之间可以定位有屏蔽件60，并且在该屏蔽件60中具有间隙或通道62，所述屏蔽件60用于帮助保持热轴承和冷轴承的温度控制。装载板26可以支承在装载板底座27上。热的上部热轴承40和下部热轴承42可以包含筒形加热器41，其用于将轴承40、42加热到所需温度。冷底座56可以连接到滑动轴杆64上的基板12并由螺旋弹簧66支承。作为可与本文的所有实施方式一起使用的替代性特征，可以使用除弹簧之外的受控力源，以安装并协助控制冷区轴承的一侧或两侧(以及热区轴承的一侧或两侧，如果需要)。例如，可以使用电子控制的力致动器、气动致动器等而不使用弹簧的预负荷。另外，可以控制、设计或以其他方式设置针对轴承预负荷所施加的力，以使其高于仅通过位置控制得到的间隙处的轴承力，从而允许通过位置控制来决定间隙尺寸。或者，可以控制、设计或以其他方式设置轴承预负荷力，以使其低于仅通过位置控制得到的间隙处的力，从而使通过流体轴承自身产生的轴承力(平衡预负荷力)来决定间隙尺寸。
根据一些实施方式，利用在填充有流体(其中所述流体通常(但非必需)是气体)的极窄的间隙上的传导来使热玻璃片极迅速地变冷，如图9的图所示。冷却速率的传导分量由间隙中的流体的热导率、间隙的尺寸以及玻璃和轴承的温度决定：
其中Ag是玻璃部分的投影面积，而k是间隙中的气体的热导率。由于大多数流体具有与温度相关的热导率，因此更一般的关系是：
下表1示出了一些常见气体的热导率根据温度的变化情况。
表1
由于大多数气体的热导率与温度具有非常强的线性关系，因此一种非常好的近似法是使用平均温度(Tb+Tg)/2下评估的气体热导率。对于处理一些普通的玻璃组合物，该平均温度是约377℃。下表2示出的是在该温度下评估的平均热导率，以及与使用空气可获得的传导速率的比较情况。
表2
如根据前述内容可以理解的，由于氦气或氢气的高的热导率，自然强烈期望使用氦气或氢气。因为氦气是惰性并且不可燃的，因此对于本方法来说，其是非常理想的气体。但是，氦气并不便宜。因此期望对设备进行设计以最大程度地减少热导率高的气体的使用。本发明特别有利，因为传导项与间隙中的流体的流动速率无关；仅需要足够的气体来使玻璃片适当地浮动并以足够的精度居中，以在所述两个相对的表面中的每个表面上获得所需的传热均匀性。由此，可以使昂贵的氦气的使用最小化。
本公开的设备能够实现动态调整冷区和热区的轴承间隙。
冷区的顶部轴承的动态托架运动能够实现：(1)可精确地调整间隙(以及冷却速率)，以达到建立所需的玻璃性质的工艺条件。可以将来自测得的玻璃特性(例如，表面压缩应力测量)的反馈情况反馈给回火机器以进行调整。(2)针对不同玻璃厚度的设置可以非常迅速。而且，如果过来的玻璃厚度有所变化，则可以将玻璃厚度的测量值前馈给机器以进行补偿。(3)如果玻璃破裂，则可以快速并轻易地打开轴承进行清洁，然后快速恢复运行条件。(4)在玻璃位于冷轴承间隙中之后，非常迅速和精确的托架运动可用于创造复杂但理想的冷却方案。与仅具有固定的传热系数不同的是，可以在几分之一秒内获得可变的冷却速率，以使玻璃从其初始工艺温度(热区的温度)下降到基本实现回火应力的温度。
上部和下部的热区轴承的动态运动能够实现：(1)可以针对不同的玻璃厚度来迅速调整间隙。(2)通过将间隙初始设置得较高，可以相对较高的形状误差(例如缺乏平坦度)使玻璃进入到热区中而不会刮擦玻璃。随着玻璃变热和软化，可减小间隙，从而形成更硬的流体轴承，其易于在将玻璃送至冷端的淬火轴承之前改进玻璃的形状误差(例如使玻璃平坦)，所述冷端的淬火轴承通常位于更紧的间隙处。(3)如果玻璃破裂，则可以快速并轻易地打开轴承进行清洁，然后快速恢复运行条件。
固体接触模式
图4示出了其中的一个滑动轴杆组件的放大截面等距图。图5示出了底部冷轴承和底座的隐藏线的顶部正视图。如图所示，底部轴承被设计成如果向下驱动顶部轴承以闭合冷轴承与玻璃制品之间的间隙，则底部轴承垂直移动。螺旋弹簧提供预负荷力以将底部轴承保持在其原始位置。
一旦被向下驱动超过其原始位置，则螺旋弹簧给予玻璃几乎恒定的规定预负荷力。对该三个滑动轴杆进行定位，使得从它们中心绘制的120度参考线的交叉点刚好是玻璃部分的中心，从而提供工艺压缩力的最大均匀性。对于接触淬火，其中的“轴承”可以由固体材料制成(没有气体通过)。然而，流体轴承[静压流体轴承，其中流体通过轴承表面输送(例如上述轴承)]目前被认为是最理想的，因为流体轴承在接近接触的过程中可以使两个轴承表面与玻璃制品或片材的表面保持相等的间距。可能的接触材料包括金属、石墨等。它们可以涂覆有传导率较低的材料的层，从而将淬火传热速率降低到有利的工艺条件所需的值。基础材料和/或涂层可以是略柔软的以增加一些顺应性，其能够使接触传热更均匀。使用挠性石墨材料(美国俄亥俄州克利夫兰的Graftech公司)效果良好。
3D成形模式
图6示出了正在被传送到冷区中的平坦玻璃预制件的顶部正视图，其中，顶部气体轴承和底部气体轴承具有待被赋予到玻璃制品中的限定的凹形和凸形，所述凹形和凸形是大致匹配的三维形状。图7示出了通过使顶部冷气体轴承与底部冷气体轴承匹配，已经形成为三维形状的玻璃制品的截面正视图。图8示出了利用本发明的方法经过了成形而具有三维形状的玻璃制品的正视图。在该实施方式中，优选地，轴承可以由高限制性(低的气体渗透率)的多孔固体(例如多孔石墨)制成，其可在紧的间隙处产生高的刚度，使得可在不接触玻璃制品的情况下完成成形。使用多孔石墨的一个附加优点是，如果在某些区域中确实发生了与部件的轻微接触，则赋予玻璃制品的表面损坏将会最小化。
在最一般的意义上，本公开的本设备和方法能够使玻璃片以某传热(加热或冷却)速率来进行热处理，该传热速率比将玻璃片浸入到流体浴或用流体喷射可获得的更高、更均匀、更确定及更可控。
可在不接触片材，但通过流体轴承的居中作用的刚度仍将片材限制成所需形状来发生热处理。
甚至是非常薄的玻璃也可通过本文公开的设备和方法来强化。相比于标准的热回火方法，可产生更高的冷却速率，从而能够实现更高程度的热回火。与大多数常规玻璃回火所用对流喷射空气冷却可获得的回火均匀性相比，还可产生更高程度的回火均匀性。
在接触淬火的情况中，本方法和设备能够以最大的接触均匀性来冷却各部分，从而使产生的回火玻璃制品具有利用接触淬火可实现的最高程度的均匀性。
在玻璃预制件的三维模制的情况中，相比于使用热模具的所有现有技术方法，本方法和设备具有以下优点：(1)：由于模具是冷的，因此模具材料将不会面临剧烈氧化或其他材料稳定性问题，从而开启了使用其他模具材料(例如碳石墨)的可能性。(2)由于模具是冷的，因此模具几何结构自身可以维持较高的精度水平。(3)由于模具是冷的，因此顶部模具与底部模具的横向对准得到了极大简化。较高的对准精度能够实现更稳健的过程和部件，并且具有最小的形状误差量。(4)由于模具是冷的，因此可最大程度地减少模具表面与玻璃的相互作用，这可显著提高模具的寿命。(5)由于热回火的模制和淬火步骤是在需几秒钟的一步中完成的，因此所公开的方法的该实施方式或方面能够具有经济效益并具有大量生产的可能性。
产品形状
当根据本公开的方法和设备来处理玻璃片时，由于冷区轴承表面不仅可以制造成非平坦的形状，还可制造成既不是一部分圆柱表面也不是一部分环形表面的形状，因此，可以生产出具有更多种形状的高度强化片材。例如，可以获得与WO20170200441A1中公开的平坦度和光滑度相似的品质，但是是在具有弯曲表面的片材上获得这些品质，所述弯曲表面既不是圆柱表面的部分也不是环形表面的部分，而这些弯曲表面受到WO20170200441A1的方法和设备限制。
因此，可以制造出强化玻璃制品或片材形式的产品，其具有第一主表面；第二主表面，其与所述第一主表面相对并且通过厚度t与第一主表面分开；以及位于第一主表面与第二主表面之间的内部区域。外边缘表面在第一主表面和第二主表面之间延伸并包围第一主表面和第二主表面，由此，所述外边缘表面限定制品的周边。所述制品是经过热回火的，使得第一主表面处于压缩应力之下。所述强化玻璃制品包含具有低温线性CTE——αS CTE(用1/℃表示)、高温线性CTE——αL CTE(用1/℃表示)、弹性模量E(用GPa表示)、应变温度T应变(用℃作为单位来表示)以及软化温度T软化(用℃作为单位来表示)的玻璃材料，其中上述变量在下式中是无单位的：
第一主表面的压缩应力小于600MPa并且大于下式的值：
其单位为MPa；
当P1通过下式给出时
P2通过下式给出
并且h大于或等于0.020，且其中，至少第一主表面是不为一部分圆柱表面且不为一部分环形表面的弯曲表面。
强化玻璃制品或片材可以具有强度，其中，h是0.020至0.030，其中h大于或等于0.024，其中h大于或等于0.028，或者甚至更高。
强化玻璃制品或片材的第一主表面可以具有0.2至1.5nm Ra粗糙度的低表面粗糙度。
强化玻璃制品或片材的第二主表面也可以具有0.2至1.5nm Ra粗糙度的低表面粗糙度。
强化玻璃制品或片材还可具有优良的平坦度，其中，第一主表面和第二主表面被平坦到沿着第一主表面和第二主表面的50mm轮廓的总指示跳动(TIR)在至少50μm以内。
移动速度
图10是根据玻璃热回火的模拟情况输出的图，其示出了中心张力根据在本发明实施方式的冷区中达到最终的间隙尺寸所用的时间的变化。图11是根据玻璃热回火的模拟情况输出的图，其示出了最大瞬时表面张力(发生在冷却期间的任何时间)根据在本发明实施方式的冷区中达到最终的间隙尺寸所用的时间的变化。在每种情况中，模拟的玻璃是1.08mm厚的钠钙玻璃，并且初始温度是670℃。模拟的初始间隙尺寸(在所述两个冷区流体轴承表面中的一个或两个表面移动之前)是393μm(在玻璃表面和相应的轴承面之间的玻璃的每侧上)，而最终的间隙尺寸是93μm。
如根据图10可以理解的，快的过渡速度(低于200ms，理想的是低于100ms或者甚至是低于50ms)对于获得最高的应力及相关的强化水平是有利的。因此，使用能够实现这些响应时间的致动器是有利的。另一方面，对于模拟的玻璃厚度、初始温度以及在模拟的间隙下，低于50ms的过渡速度使得最终的中心张力(CT)应力增加很少(图10)，但是最大过渡表面张力(TSo)显著增加(图11)。因此，有利的是，使所述两个冷区流体轴承表面中的一个或两个表面足够快地移向玻璃制品或片材，以获得约95％、或95％至97％之内(但不超过)的理论上可获得的最终所得中心张力(CT)(但不超过)。以这种方式限制移动速度有效地将通过玻璃观察到的对应的最大瞬时表面应力降低多达20-30％或更多。
通过审阅整个说明书，其他方面和优点将变得显而易见。
如在各种示例性实施方式中示出的各种材料和结构的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施方式，但是可以进行许多修改(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例；参数的数值；安装布置；材料的使用；取向上的变化)而不实质背离本文所述主题的新颖性教导和优点。例如，根据本文所述的方法，可以对平坦的玻璃制品和弯曲的玻璃制品进行回火。以一体成形示出的一些元件可以由多个零件或元件构造，各元件的位置可以互换或以其他方式变化，并且可以改变或更改离散元件的性质或数量或者位置。任何工艺、逻辑算法或方法步骤的顺序或序列可以根据替代性实施方式来改变或重新排列。还可以对各种示例性实施方式的设计、操作条件和布置进行其他替代、修改、改变和省略，而不背离本发明的技术范围。

Claims (30)

1.一种用于对玻璃制品进行热强化的方法，所述方法包括：
首先，将玻璃制品传送到第一两个流体轴承表面之间的位置中，所述玻璃制品的温度高于制品的玻璃转变点；
其次，将所述第一两个流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品并使玻璃制品冷却，其中至少20％的所述冷却通过在冷却期间的至少某时间点期间从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少30％的所述冷却通过从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，至少40％的所述冷却通过从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，至少50％的所述冷却通过从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述导热通过下述发生：经过流体轴承的流体从玻璃制品到达流体轴承表面。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述导热至少部分地通过下述发生：从玻璃制品直接通过到流体轴承表面而不通过流体轴承的流体导热。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其还包括以下步骤：在传送玻璃制品之前先加热玻璃制品，其中，加热步骤是在制品位于第二两个流体轴承表面之间时进行。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，加热玻璃制品的步骤还包括：将所述第二两个流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，传送步骤包括：使制品足够快地过渡到完全位于冷却区中的位置，使得在过渡到完全位于冷却区中的位置期间，玻璃制品的温度变化小于50℃。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，传送步骤包括：使制品足够快地过渡到完全位于冷却区中的位置，使得在过渡到完全位于冷却区中的位置期间，玻璃制品的温度变化小于20℃。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，传送步骤包括：使制品足够快地过渡到完全位于冷却区中的位置，使得在过渡到完全位于冷却区中的位置期间，玻璃制品的温度变化小于10℃。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，传送步骤包括：使制品足够快地过渡到完全位于冷却区中的位置，使得在过渡到完全位于冷却区中的位置期间，玻璃制品的温度变化小于5℃。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，传送步骤包括：使制品足够快地过渡到完全位于冷却区中的位置，使得在行进方向上沿着玻璃片表面的最大温度变化小于30℃。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，传送步骤包括：使制品足够快地过渡到完全位于冷却区中的位置，使得在行进方向上沿着玻璃片表面的最大温度变化小于10℃。
15.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，传送步骤包括：使制品足够快地过渡到完全位于冷却区中的位置，使得在行进方向上沿着玻璃片表面的最大温度变化小于5℃。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，第一两个轴承表面具有除平面形状之外的表面形状。
17.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，第一两个轴承表面具有除圆柱表面部分之外以及除环形表面部分之外的弯曲的表面形状。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其中，将所述第一两个流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品的步骤包括：将所述第一两个流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品，直到所述第一两个流体轴承表面中的一者或两者接触玻璃制品。
19.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其中，进行将所述第一两个流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品的步骤，使得在所述步骤期间，所述第一两个流体轴承表面不接触玻璃制品。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其中，所述第一两个流体轴承表面包含气体轴承表面。
21.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其中，所述第一两个流体轴承表面包含液体轴承表面。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的方法，其中，所述玻璃制品是片材。
23.一种用于对玻璃制品进行热强化的方法，所述方法包括：
首先，对定位在两个热区流体轴承表面之间的热区中的玻璃制品进行加热，同时在不接触玻璃制品的情况下，将所述两个热区流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品，所述加热是加热到高于制品的玻璃转变点的温度，并且至少20％的所述加热通过在所述加热期间的至少某时间点期间的导热来发生；
其次，将玻璃制品传送到两个冷区流体轴承表面之间的冷区中的位置中。
24.根据权利要求23所述的方法，其还包括以下步骤：
第三，将所述两个冷区流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品并使玻璃制品冷却，其中至少20％的所述冷却通过在冷却期间的至少某时间点期间从玻璃制品导热到流体轴承表面来发生。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，首先的加热玻璃制品的步骤还包括：将所述两个热区流体轴承表面中的一者或两者移向玻璃制品，直到所述两个热区流体轴承表面之间的间隙匹配所述两个冷区轴承表面之间的间隙，匹配或小于所述两个冷区流体轴承表面之间的间隙。
26.一种用于对玻璃进行热回火的设备，所述设备包括：
冷区，其包含两个冷区流体轴承表面，所述冷区流体轴承表面中的一者或两者在自动化控制下能够移向以及远离所述两个冷区流体轴承表面中的另一者，以使所述两个冷区流体轴承表面之间的间隙自动化变化；和
传送器，其在自动化控制下能够在热区和冷区之间移动，从而能够使处理中的玻璃制品从热区移动到冷区；
其中，能够移动的冷区流体轴承表面和能够移动的传送器能够独立地移动，并且对能够移动的冷区流体轴承表面的自动化控制是经过编程和/或设计的，以在对玻璃制品进行处理期间移动该能够移动的冷区流体轴承表面。
27.如权利要求26所述的设备，其还包括：
热区，所述热区包含两个热区流体轴承表面，所述热区流体轴承表面中的一者或两者在自动化控制下能够移向以及远离所述两个热区流体轴承表面中的另一者，以使所述两个热区流体轴承表面之间的间隙自动化变化，并且
其中，能够移动的热区流体轴承表面和能够移动的传送器能够独立地移动，并且对能够移动的热区流体轴承表面的自动化控制是经过编程和/或设计的，以在对玻璃制品进行处理期间移动该能够移动的热区流体轴承表面。
28.根据权利要求26所述的设备，其中，所述冷区流体轴承表面中的一者或两者被支承在受控的力致动器上或由受控的力致动器支承。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，受控的力致动器包括一个弹簧或多个弹簧。
30.一种强化玻璃制品，其包括：
第一主表面；
第二主表面，其与第一主表面相对并通过厚度t与第一主表面分开；
位于第一主表面与第二主表面之间的内部区域；和
外边缘表面，其在第一主表面和第二主表面之间延伸并包围第一主表面和第二主表面，由此，所述外边缘表面限定制品的周边；
其中，所述制品是经过热回火的，使得第一主表面处于压缩应力之下；
所述强化玻璃制品包含具有以下性质的玻璃材料：低温线性CTE——αS CTE，其用1/℃表示；高温线性CTE——αL CTE，其用1/℃表示；弹性模量E，其用GPa表示；应变温度T应变，其用℃作为单位来表示；以及软化温度T软化，其用℃作为单位来表示；
第一主表面的压缩应力小于600MPa并且大于下式的值：
其单位为MPa；
其中P1通过下式给出：
P2通过下式给出：
并且h大于或等于0.020；
其中，至少第一主表面是不为一部分圆柱表面且不为一部分环形表面的弯曲表面。
CN201780074903.6A 2016-12-01 2017-12-01 用于对玻璃进行动态热回火的设备和方法 Pending CN110035978A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662428532P 2016-12-01 2016-12-01
US62/428,532 2016-12-01
PCT/US2017/064108 WO2018102629A1 (en) 2016-12-01 2017-12-01 Apparatus and method for dynamic thermal tempering of glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110035978A true CN110035978A (zh) 2019-07-19

Family

ID=60972319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780074903.6A Pending CN110035978A (zh) 2016-12-01 2017-12-01 用于对玻璃进行动态热回火的设备和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190308901A1 (zh)
EP (1) EP3548442A1 (zh)
CN (1) CN110035978A (zh)
TW (1) TW201833046A (zh)
WO (1) WO2018102629A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112794651B (zh) * 2021-01-11 2022-10-18 秦皇岛市运通玻璃机电技术有限公司 一种化学钢化玻璃离子交换槽

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204845A (en) * 1978-09-25 1980-05-27 Ppg Industries, Inc. Method of heat treating moving glass sheets on modified gas bed
US5938810A (en) * 1996-10-23 1999-08-17 Donnelly Corporation Apparatus for tempering and bending glass
CN102503103A (zh) * 2011-10-18 2012-06-20 玻石机械（天津）有限公司 一种热强化玻璃板的热处理方法和热处理设备
CN104428262A (zh) * 2011-11-23 2015-03-18 康宁股份有限公司 用来制造玻璃制品的方法和系统
US20160031739A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Corning Incorporated Thermally tempered glass and methods and apparatuses for thermal tempering of glass

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3223501A (en) * 1962-05-18 1965-12-14 Pittsburgh Plate Glass Co Method and apparatus for treating glass on a pressurized fluid bed
US3293015A (en) * 1961-09-22 1966-12-20 Pittsburgh Plate Glass Co Method and apparatus for tempering glass sheets on a gas support bed
US3223549A (en) * 1964-11-09 1965-12-14 Pittsburgh Plate Glass Co Coating of glass sheet while deformable and supported on gas
US3994711A (en) * 1975-09-15 1976-11-30 Mcmaster Harold Glass tempering system including oscillating roller furnace
WO2017200441A1 (en) 2016-05-19 2017-11-23 Saab Ab An aircraft secondary control system for aircraft and a method for operating the system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204845A (en) * 1978-09-25 1980-05-27 Ppg Industries, Inc. Method of heat treating moving glass sheets on modified gas bed
US5938810A (en) * 1996-10-23 1999-08-17 Donnelly Corporation Apparatus for tempering and bending glass
CN102503103A (zh) * 2011-10-18 2012-06-20 玻石机械（天津）有限公司 一种热强化玻璃板的热处理方法和热处理设备
CN104428262A (zh) * 2011-11-23 2015-03-18 康宁股份有限公司 用来制造玻璃制品的方法和系统
US20160031739A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Corning Incorporated Thermally tempered glass and methods and apparatuses for thermal tempering of glass

Also Published As

Publication number Publication date
TW201833046A (zh) 2018-09-16
US20190308901A1 (en) 2019-10-10
WO2018102629A1 (en) 2018-06-07
EP3548442A1 (en) 2019-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6701168B2 (ja) 熱強化ガラス、ならびにガラスの熱強化のための方法および装置
EP3033307B1 (en) Methods of manufacturing glass articles using anisothermal temperature profiles
CN105793203B (zh) 用于形成具有形状的玻璃制品的方法和设备
KR20160030537A (ko) 얇은 유리를 구부리기 위한 방법 및 기기
KR20120092687A (ko) 성형된 유리 물품 제조 방법 및 장치
CN110035978A (zh) 用于对玻璃进行动态热回火的设备和方法
US20190039937A1 (en) Thermally strengthened glass sheets having characteristic near-edge retardance
CN106011428A (zh) 一种大容积钛质无缝高压气瓶的热处理方法
JP2005001917A (ja) モールドプレス成形装置及び光学素子の製造方法
CN118404810A (zh) 一种用于激光粉末床熔融成形工艺的在线热处理系统及其应用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190719