CN110510855A - 平面玻璃环形真空连续生产方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：将初步熔化的玻璃液导入在真空室内定心回转运行的环形底板上，并在其上完成强制澄清排泡、成型和退火冷却工序，从而将玻璃液的澄清工序从传统熔制阶段移至到成型阶段来完成；彻底摆脱传统澄清工艺的各种缺点，并且可使玻璃液在低温高粘度下快速强制澄清，从而生产出刚性平板玻璃或超薄玻璃薄膜等制品。

Description

平面玻璃环形真空连续生产方法及设备

技术领域

平面玻璃，包括刚性板状和柔性膜状玻璃的连续生产方法及设备。

背景技术

目前，对于平板玻璃尤其是超薄玻璃的生产而言，始终存在着两大技术难点：一是玻璃液中微气泡的澄清排泡；二是玻璃的拉薄成型。对于前者，目前所使用的澄清排泡工艺，是与玻璃液熔化工艺紧密结合在一起的，其澄清排泡方法主要有：1、在配合料中加入澄清剂；2、机械搅拌；3、窑底鼓泡；4、热点对流。但是这些传统方法各有其不足之处。有的成本高；有的使用寿命短；有的结构复杂，操作困难且侵蚀熔窑；有的能耗很大。而且对于高质量玻璃（例如电子玻璃、光学玻璃）和超薄玻璃的生产来说，它们也很难达到理想的澄清排泡要求。为此，美国PPG公司曾在1988年6月29日申请了“用强化起泡工艺对玻璃或类似物质进行澄清”的专利，申请号：88103995，审定号：CN1006884B。但迄今为止，这项专利技术却一直未能投入实际应用。其原因在于：即便是高温下的玻璃液，仍具有很大的表面张力。它们在自由空间中，很难形成其设想中的、高效澄清排泡所必须的理想薄膜或薄片状态。对于成型来说，目前采用的方法主要有浮法工艺和溢流下拉法工艺。浮法工艺的缺点是：工艺复杂，生产成本高，玻璃表面渗锡严重，有些产品需要磨片后才能作为制品使用，增加了工序和成本，并降低了产品合格率；而溢流下拉法工艺设备复杂，投资大，成本高。

而且，对于目前传统超薄玻璃的生产而言，无论是玻璃液的澄清排泡还是拉薄成型，都必须在比普通玻璃生产工艺温度高很多的条件下才能实现，不仅极大增加了能耗、成本和投资，也使得生产环境和大气环境恶化。

另外，迄今为止，无论哪种成型工艺都仅能生产120微米以上的超薄玻璃，而无法生产出厚度达到玻纤直径（约5～35微米）的超薄薄膜制品。而这种低于35微米的超薄薄膜制品与传统超薄玻璃的物理性能具有本质的不同。它们在物理性质、尤其是力学性质上的区别，是玻纤制品与玻璃制品之间的区别。那么，怎样才能生产制造出一种无缺陷或缺陷极少、其抗拉强度可与玻璃纤维相媲美的超薄玻璃薄膜呢；这种超薄玻璃薄膜在我们生产或生活中将会具有怎样重要而广泛的用途呢。为此本人提出了专利申请“平面玻璃的真空生产方法以及新产品和用途”（申请号：2019107092350），但其不足之处在于：用张紧的环形带作为其玻璃成型模具，有可能造成使用寿命短和模具变形问题。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：将初步熔化的玻璃液导入定心回转运行的环形底板上，并在其上完成强制澄清排泡、成型和退火冷却工序，从而将玻璃液的澄清工序从传统熔制阶段移至到成型阶段来完成；彻底摆脱传统澄清工艺的各种缺点，并且可使玻璃液在低温高粘度下快速强制澄清；其具体技术方案是：在环形真空室中，驱动一个大型环形水平模板定心回转运行；将初步熔化的玻璃液通过熔液密封的入口连续引入环形真空室中，并连续落在下方持续运行的环形水平模板上形成玻璃带，在水平模板上方设有将玻璃液强行机械翻动、澄清均化（视不同配方玻璃液的澄清均化难度而设置）和摊平、压薄的各种工具，以及调节玻璃带温度的加热和冷却设施，它们使玻璃带在环形水平模板上澄清、均化、成型、退火和冷却，从而成为各种所需厚度的平面玻璃，并在动密封情况下将其从上述环形真空室中引出，且被收集在收卷装置上或切片码放，从而生产出刚性平板玻璃或超薄玻璃薄膜等制品。

上述将玻璃液强行机械翻动的工具为一种耐磨、耐高温犁刀；将玻璃液强行机械摊平、压薄的各种工具包括：压辊、刮板和环形压带等。

上述环形水平模板、将玻璃液强行机械翻动澄清的工具和将玻璃液强行机械摊平、压薄的各种工具，均由耐热金属材料（如铂金、鉬、钨）或陶瓷耐火材料制成。

上述调节玻璃带温度的加热设施为微波加热装置。

上述调节玻璃带温度的冷却设施为热管导热系统；其主要结构原理为：将其热管的热端埋设在一种吸热块中，吸热块由导热性能极好的石墨、金属铜等材料制成；吸热块在上方与需要退化冷却的玻璃板近距离接近或直接接触，同时在下方与环形水平模板近距离接近或直接接触；将热管的冷端在密封情况下引出上述环形真空室外并置于各种冷却介质中，通过控制热管的冷端温度来控制将玻璃板退火冷却的温度曲线，并由此完成玻璃板的退火工艺。

上述初步熔化的玻璃液可来自于各种传统玻璃熔窑，如各种火焰窑炉或电熔窑；也可直接来自于一种微波加热的料仓式立式炉（参见专利申请“一种基于玻璃配合料的微波预熔制进而全熔制工艺的设备”，专利申请号：2019211227591），并与其玻璃液流出的底端直接连为一体结构。

上述环形带的材质可采用碳纤维材质的制品，并利用其制品自有的微孔对夹缝中的玻璃液进行抽气。

上述环形带的材质也可采用耐高温金属材料，例如铂金或铂铱合金；为防止其在高温下被拉长变形，可将其与碳纤维或碳纤维制品复合，制成一种尺寸稳定性极高的高温抗拉材料。

上述金属环形带的厚度在1mm以下。

上述金属环形带上密布的通透微孔直径为0.001～1mm，可采用激光打孔工艺制作。

上述环形带被架设在一对旋转辊上，并采用张紧辊张紧。

采用上述平面玻璃的真空生产方法，既可以生产厚度范围在35微米以下、具有高强度平面化纤维力学性质的薄膜，也可生产厚度范围在35～150微米、具有普通玻璃或陶瓷制品力学性质的薄膜。

采用上述平面玻璃的真空生产方法，也可以生产厚度范围在150微米～3毫米的平板玻璃。

上述厚度范围在35微米以下、具有高强度平面化纤维力学性质的薄膜，可代替玻璃，制作高强度、不破碎的安全玻璃门窗，并广泛用于建筑和各种交通工具。

上述厚度范围在35微米以下、具有高强度平面化纤维力学性质的薄膜，可代替透明塑料膜，制作安全无污染、耐高温、防水闭气的包装制品。

上述厚度范围在35微米以下、具有高强度平面化纤维力学性质的薄膜，还可用于制作具有高强度、不破碎性能的电子显示屏和太阳能面板。

上述厚度范围在35微米以下、具有高强度平面化纤维力学性质的薄膜，还可用于制作具有高强度、不破碎、不老化性能的植物大棚。

上述厚度范围在35微米以下、具有高强度平面化纤维力学性质的耐高温薄膜，还可用做各种高温设备的观察窗口材料。

本发明的有益之处在于：可将较高粘度低温玻璃液中的气泡快速排出而使玻璃液彻底澄清，从而可降低玻璃液熔化温度、减少甚至杜绝原料中澄清剂的加入，因而减少污染和降低原料成本；并可有效避免澄清后的玻璃液在接触空气和耐火材料的流动过程中产生二次气泡。可生产制造出厚度范围在35微米以下、具有高强度平面纤维力学性质的薄膜，并可广泛用于建筑、交通工具、工农业生产和日常生活等诸多领域，从而达到节能减排、减少资源消耗和安全舒适的目的。

附图说明

图1是本发明实施例之一的A-A剖面结构原理图。

图2是本发明实施例之一的B-B剖面结构原理图。

图3是本发明实施例之一D-D的剖面结构原理图。

图4是本发明实施例之一的C-C的剖面结构原理图。

图5是本发明实施例之一的俯视结构原理图。

图中，1. 环形真空室壳体底板，2. 环形真空室壳体顶板，2a. 环形真空室壳体凹陷顶板，2b平面玻璃动密封出口，3. 环形水平模板，3a.动力驱动装置，4. 轨道，5.滚球，6. 玻璃带，7.玻璃液入口容器， 8. 入口玻璃液，9. 环形真空室微波加热装置，10. 料仓式立式炉微波加热装置，11a配合料，11. 料仓式立式炉，12.窑外玻璃板托辊，13. 压辊，14. 环形压带，15. 耐磨、耐高温犁刀，16. 吸热块， 17.热管，18.刮板。

具体实施方式

图1中所描述的是本发明实施例之一的设备，在其玻璃下料摊平段中A-A剖面的结构原理，图中，配合料11a在料仓式立式炉11中自上向下运行，并被料仓式立式炉微波加热装置10所加热，并完成其干燥脱水、热分解、烧结和初步熔化过程后成为入口玻璃液8，并进入玻璃液入口容器7中，再通过熔液密封的入口连续引入环形真空室中，并连续落在下方持续运行的环形水平模板3上；环形水平模板3被滚球5架设在轨道4上，由动力驱动装置3a驱动作定心回转运行。

图2中所描述的是本发明实施例之一的设备在玻璃澄清、均化、成型段B-B剖面的结构原理，图中，配合料11a在料仓式立式炉11中自上向下运行，并被料仓式立式炉微波加热装置10所加热，并完成其干燥脱水、热分解、烧结和初步熔化过程后成为入口玻璃液8，并进入玻璃液入口容器7中，再通过熔液密封的入口连续引入环形真空室中，并连续落在下方持续运行的环形水平模板3上形成玻璃带6；在环形水平模板3上方设有将玻璃带6强行机械翻动澄清均化（视不同配方玻璃液的澄清均化难度而设置）的耐磨、耐高温犁刀15和将玻璃带6强行摊平、压薄的工具刮板18、压辊13和环形压带14，它们使玻璃带在真空条件下完成澄清均化和压制成型工艺过程；不仅可使玻璃带完全澄清均化、避免产生二次气泡，而且可压制成型出各种厚度的平面玻璃。

图3中所描述的是本发明实施例之一的设备在玻璃退火冷却段D-D剖面的结构原理，图中，调节玻璃板温度的冷却设施为热管导热系统；其主要结构原理为：将其热管17的热端埋设在一种吸热块16中，吸热块16由导热性能极好的石墨、金属铜等材料制成；吸热块16在上方与需要退化冷却的玻璃带6近距离接近或直接接触，同时在下方与环形水平模板3近距离接近或直接接触；将热管17的冷端在密封情况下引出上述环形真空室外并置于各种冷却介质（图中未画出）中，通过控制热管17的冷端温度来控制将玻璃带6的退火冷却温度曲线，并由此完成玻璃带的退火工艺。

图4中所描述的是本发明实施例之一的设备在玻璃窑外急冷、切片（或收卷）段C-C剖面的结构原理，图中，玻璃带6在动密封情况下，从平面玻璃动密封出口2b被引出上述环形真空室，经过设置在环形真空室壳体凹陷顶板2a上方的窑外玻璃板托辊12被切片码放或收集在收卷装置上，从而生产出刚性平板玻璃或超薄玻璃薄膜等制品。

图5中所描述的是本发明实施例之一的设备俯视图，图中，平面玻璃的生产过程经历下料摊平段，澄清、均化、成型段，退火冷却段和窑外急冷、切片（或收卷）段，并完成其相应工艺后，生产制造出刚性平板玻璃或超薄玻璃薄膜等制品。

Claims (10)

1.一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：将初步熔化的玻璃液导入定心回转运行的环形底板上，并在其上完成强制澄清排泡、成型和退火冷却工序，从而将玻璃液的澄清工序从传统熔制阶段移至到成型阶段来完成；彻底摆脱传统澄清工艺的各种缺点，并且可使玻璃液在低温高粘度下快速强制澄清；其具体技术方案是：在环形真空室中，驱动一个大型环形水平模板定心回转运行；将初步熔化的玻璃液通过熔液密封的入口连续引入环形真空室中，并连续落在下方持续运行的环形水平模板上形成玻璃带，在水平模板上方设有将玻璃液强行机械翻动、澄清均化（视不同配方玻璃液的澄清均化难度而设置）和摊平、压薄的各种工具，以及调节玻璃带温度的加热和冷却设施，它们使玻璃带在环形水平模板上澄清、均化、成型、退火和冷却，从而成为各种所需厚度的平面玻璃，并在动密封情况下将其从上述环形真空室中引出，且被收集在收卷装置上或切片码放，从而生产出刚性平板玻璃或超薄玻璃薄膜等制品。

2.根据权利要求1所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述将玻璃液强行机械翻动的工具为一种耐磨、耐高温犁刀；将玻璃液强行机械摊平、压薄的各种工具包括：压辊、刮板和环形压带等。

3.根据权利要求1所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述环形水平模板、将玻璃液强行机械翻动澄清的工具，以及将玻璃液强行机械摊平、压薄的各种工具，均由耐热金属材料（如铂金、鉬、钨）或陶瓷耐火材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述调节玻璃带温度的加热设施为微波加热装置。

5.根据权利要求1所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述调节玻璃带温度的冷却设施为热管导热系统；其主要结构原理为：将其热管的热端埋设在一种吸热块中，吸热块由导热性能极好的石墨、金属铜等材料制成；吸热块在上方与需要退化冷却的玻璃板近距离接近或直接接触，同时在下方与环形水平模板近距离接近或直接接触；将热管的冷端在密封情况下引出上述环形真空室外并置于各种冷却介质中，通过控制热管的冷端温度来控制将玻璃板退火冷却的温度曲线，并由此完成玻璃板的退火工艺。

6.根据权利要求1所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述初步熔化的玻璃液直接来自于一种微波加热的料仓式立式炉（参见专利申请“一种基于玻璃配合料的微波预熔制进而全熔制工艺的设备”，专利申请号：2019211227591），并与其玻璃液流出的底端直接连为一体结构。

7.根据权利要求2所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述环形压带的材质可采用碳纤维材质的制品，并利用其制品自有的微孔对夹缝中的玻璃液进行抽气。

8.根据权利要求2所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述环形带的材质采用耐高温金属材料，例如铂金或铂铱合金；为防止其在高温下被拉长变形，将其与碳纤维或碳纤维制品复合，制成一种尺寸稳定性极高的高温抗拉材料。

9.根据权利要求8所述的一种平面玻璃环形真空连续生产方法及设备，其主要特征是：上述金属环形带上密布的通透微孔直径为0.001～1mm，并采用激光打孔工艺制作。

10.根据权利要求1所述的基于一种平面玻璃环形真空连续生产方法的产品及应用，其主要特征是：采用上述平面玻璃的真空生产方法，生产厚度范围在35微米以下、具有高强度平面化纤维力学性质的薄膜，并代替玻璃，制作高强度、不破碎的安全玻璃门窗；安全无污染、耐高温、防水闭气的包装制品；具有高强度、不破碎、不老化性能的植物大棚或各种高温设备的观察窗口材料。