CN110981174A - 一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置及其生产方法，首先在辊道加热区，通过电炉丝对玻璃上下表面进行加热，在100s内将超薄玻璃加热到600℃；然后，当玻璃到达气浮加热区，在热风循环与电热丝辐射共同作用下对玻璃进行快速均匀加热，且能将玻璃温度加热到玻璃软化点以上；最后，玻璃经过气浮段加热后，迅速进入钢化急冷区，从高压风机出来的气流，从急冷风栅冷却床面气孔流出，喷向玻璃表面，完成玻璃钢化，玻璃通过急冷钢化后，进入后续冷却工序。与现有技术相比，通过采用本发明的生产装置和生产方法能够对2mm超薄玻璃达到全钢化的程度，且玻璃平整度高，应力斑少。

Description

一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置及其生产方法

技术领域

本发明涉及玻璃深加工技术领域，具体来说是一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置及其生产方法。

背景技术

随着世界环保控制越来越严，人们环保意识的增强，绿色能源——太阳能光伏行业得到快速发展及制造工艺也得以不断提高，同时，光伏发电与传统煤电市场的竞争愈加激烈。所以，开发出占地面积更小、发电功率更高、成本更低、寿命更长、效率更高的新型双玻光伏组件替代现在的低功率单玻光伏组件成为光伏行业的重点工作。

与传统的单玻光伏组件相比，双玻双面组件具有占地面积小、发电功率高、重量轻、制造成本低，防潮性能好、透光性能高、组件寿命长等优势，特别是能满足屋顶和幕墙等对光线环境要求较高的电站使用。诸多的优势使得双玻双面组件成为未来社会需求和行业发展趋势，具有很强的竞争优势，市场需求也随之扩大。但是，用普通超白玻璃制造的双玻双面光伏组件存在着比3.2mm单玻组件更大的PID效应（Potential Induced Degradation电位诱导衰减效应），为了解决PID效应问题，目前光伏组件厂均是从电池片和密封胶片上想办法。

双玻双面光伏组件所用的玻璃厚度要求为1.6mm～2mm的超白压花钢化玻璃，厚度仅为3.2mm传统盖板玻璃的50～62.5%，但与传统单玻光伏组件所用3.2mm玻璃一样要求有相同的抗冲击强度、抗弯强度、高性能的透光率。然而玻璃厚度薄型化在未进行钢化前使用带来的缺陷是玻璃耐冲击强度大幅度降低。通常在物理钢化玻璃生产过程中，玻璃越薄，玻璃的生产工艺方法对玻璃质量的影响就越大。如何利用风冷钢化方法使得2mm薄玻璃在抗冲击强度、抗弯强度等力学性能指标上与3.2mm厚度的物理钢化玻璃相当，是本专利要解决的主要问题。

玻璃钢化工艺主要分为化学钢化和物理钢化两大类。化学钢化主要为硝酸盐类的离子交换法，通常用于加工2mm及以下厚度的玻璃。其特点是：处理温度低，产品不变形，且加工时其产品不受几何形状的限制，使用设备简单，产品容易实现。但与物理钢化玻璃相比，化学钢化玻璃生产周期较长。物理钢化主要有：风冷钢化法、液体介质钢化法、微粒钢化法等。采用液体介质钢化法时，在冷却时是玻璃受热后插入液体介质中，对于面积较大的玻璃板来说容易受热不均而影响质量和成品率。微钢化法钢化玻璃，强度高、质量好，是目前制造高性能钢化玻璃的一项先进技术，但微粒钢化工艺的冷却介质成本较高。目前风冷钢化工艺是平板玻璃物理钢化中应用最广泛的一种。风冷钢化的优点是成本较低，产量较大，具有较高的机械强度、耐热冲击性和较高的耐热梯度，在玻璃破碎时能形成小碎片，可减轻对人体的伤害，但是对玻璃的厚度和形状有一定的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有不能物理全钢化2mm玻璃的技术不足，提供一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置及其生产方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置，包括辊道加热区、气浮加热区、钢化急冷区和冷却区。所述的辊道加热区、气浮加热区、钢化急冷区和冷却区从前到后依次连接。

所述的辊道加热区包括陶瓷辊道和电炉丝，所述的电炉丝分设于陶瓷辊道的上下两侧，所述的陶瓷辊道设于玻璃的下方，所述的陶瓷辊道用于推动玻璃向后前进。

所述的气浮加热区包括支架、外壳、高温风机、气垫床、上部加热单元以及传动轮；所述的气垫床由陶瓷板和密封箱组成，每块陶瓷板上有设有出气孔和回气孔；所述的陶瓷板上的出气孔与密封箱相通；所述的高温风机设于密封箱的下方；所述的支架设于气垫床的下方；所述的气垫床人员操作侧的边缘装有一排垂直传动轮。

所述的钢化急冷区包括急冷风栅、高压风机、芳纶绳辊道以及挡风板。所述的急冷风栅是由1000多个气孔组成的冷却床面，所述的急冷风栅分设于玻璃的上下表面，所述的上部急冷风栅与挡风板依次间隔设置，所述的下部急冷风栅与芳纶绳辊道依次间隔设置，所述的高压风机有两台。

所述的支架为电动可伸缩杆；所述的上部加热单元为电热丝；所述的密封箱内设有电加热器；所述的气垫床前侧为操作侧。

一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产方法，包括以下步骤：

a：首先在辊道加热区利用电炉丝对玻璃上下表面进行加热，在100秒内将玻璃加热到600℃；

b：当玻璃行进到达气浮加热区，在热风循环与电热丝辐射共同作用下继续对玻璃进行快速均匀加热，且能将玻璃温度加热到稍高于玻璃软化点以上，高温风机产生的气流经密封箱内电加热器加热后经过陶瓷板出气孔向上喷出至少680℃以上的高温气体，形成高温气垫床，将玻璃加热。玻璃加热后，气流通过陶瓷板回气孔进入高温风机进气口，以此对玻璃进行循环加热。在气浮加热装置上部设置电热丝加热器，对玻璃上表面进行均匀加热，玻璃温度加热到650℃（高于玻璃软化温度）；

c：玻璃经过气浮段加热后，迅速进入钢化急冷区；

d：从高压风机出来的气流，从急冷风栅冷却床面气孔流出，喷向玻璃表面，完成玻璃钢化，急冷段风量由二台高压风机提供，急冷第一段提供特高压空气，玻璃形成钢化应力，第二段提供高压空气，维持玻璃钢化应力，玻璃通过急冷钢化后，进入后续冷却工序。

2mm物理全钢化抗PID玻璃，由以下重量百分比的组份构成：SiO₂ 71.0 wt.%～73.0wt.%、Al₂O₃ 0.9 wt.%～1.5 wt.%、Fe₂O₃ 0.009 wt.%～0.012 wt.%、CaO 8 wt.%～10 wt.%、MgO 2.5 wt.%～3.9 wt.%、Na₂O 12.5 wt.%～13.0 wt.%、B₂O₃ 0.5 wt.%～1.5 wt.%、Sb₂O₃ 0.18 wt.%～0.22 wt.%，上述组份构成了钠钙硅酸盐平板玻璃；

上述钠钙硅酸盐平板玻璃由以下重量百分比的原料制成的：硅砂59 wt.%～62 wt.%、纯碱16.5 wt.%～17.0 wt.%、方解石4 wt.%～7 wt.%、白云石8 wt.%～15 wt.%、铝粉0.85wt.%～1.5 wt.%、硼酸1.0 wt.%～2.0 wt.%、复合澄清剂1.2 wt.%～1.5 wt.%。

与现有物理钢化生产方法相比：

（1）通过采用本发明的生产装置和生产方法能够对2mm大面积抗PID玻璃达到全钢化的程度，且玻璃平整度高，破碎后颗粒度均匀、抗冲击强度高、应力斑少，完全可以替代目前的2.5mm、3.2mm光伏组件用玻璃。

（2）采用风冷钢化工艺对2000mm×1000mm以上大面积尺寸的2mm玻璃进行全钢化时，需解决以下问题：① 若加热温度低，急冷时玻璃内部不能形成温度梯度，即玻璃表面及内部不能形成应力，玻璃很难达到全钢化程度；② 若加热温度高，在玻璃传动过程中直接与辊道接触，容易造成玻璃变形，影响玻璃表面平整度，并且由于加热不均匀，玻璃容易产生钢化应力斑；③ 在钢化抗PID玻璃时，由于玻璃配方中Na⁺降低，钢化温度升高，需重新确立对此种玻璃采取的工艺方式和温度制度。

附图说明

图1为本发明的物理全钢化抗PID玻璃生产装置的结构示意图；

图2为本发明的气浮加热区的正视图；

图3为本发明的气浮加热区的左视图；

图4为本发明的气浮加热区的陶瓷板的结构示意图；

图5为本发明的钢化急冷区的左视图；

图6为本发明的钢化急冷区的俯视图。

其中，1-1、辊道加热区；1-1、玻璃；1-2、陶瓷辊道；1-3、电炉丝；2、气浮加热区；2-1、传动轮；2-2、陶瓷板；2-3、密封箱；2-4、高温风机；2-5、支架；2-6、电加热器；2-7、外壳；2-8、电热丝；3、钢化急冷区；3-1、急冷风栅；3-2、高压风机；3-3、挡风板；3-4、芳纶绳辊道；3-5、特高压风机；4、冷却区。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

本方案的一个实施方式如下：

步骤1：首先在辊道加热区（1）对玻璃（1-1）进行加热，在辊道加热区，通过电炉丝对玻璃上下表面进行加热，在100s内将玻璃（1-1）加热到600℃。

步骤2：玻璃到达气浮加热区（2），在热风循环与电热丝辐射共同作用下对玻璃（1-1）进行快速均匀加热，气浮加热区（2）由传动轮（2-1）、陶瓷板（2-2）、密封箱（2-3）、风机（2-4）、支架（2-5）、电加热器（2-6）、外壳（2-7）以及电热丝（2-8）组成，陶瓷板（2-2）上有设有出气孔和回气孔，陶瓷板（2-2）上的出气孔与密封箱（2-3）相通，高温风机产生的气流经密封箱（2-3）内电加热器（2-6）加热后经过陶瓷板（2-2）出气孔向上喷出至少680℃以上的气体，形成高温气垫床，将玻璃（1-1）加热。玻璃（1-1）加热后，气流通过陶瓷板（2-2）回气孔进入耐高温风机（2-4）进气口，气浮加热区（2）由支架（2-5）支撑，其中，支架的高度可调，通过调节非操作侧支架（2-5）地脚的高度来调节气垫床的倾角，在陶瓷板（2-2）操作侧的边缘装有一排垂直传动轮（2-1），玻璃（1-1）由辊道加热区（1）进入气浮加热区（2），玻璃（1-1）的一条直边靠着传动轮（2-1），此时气垫将玻璃（1-1）托起，气垫床倾斜一定的角度，传动轮（2-1）与玻璃（1-1）边的摩擦力带动玻璃（1-1）在水平方向移动，通过气浮加热段后，玻璃温度加热到650℃（稍高于玻璃软化温度）。

步骤3：玻璃（1-1）经过气浮段加热区（2）后，迅速进入钢化急冷区（3），钢化急冷区（3）由急冷风栅（3-1）、高压风机（3-2）、挡风板（3-3）、芳纶绳辊道（3-4）以及特高压风机（3-5）组成，急冷风栅（3-1）是由1000多个气孔组成的冷却床面。从特高压风机（3-5）以及高压风机（3-2）出来的空气流，从急冷风栅冷却床面气孔流出，喷向玻璃表面，完成玻璃钢化，钢化急冷区（3）风量由二台高压风机提供，第一段风量由特高压风机（3-5）供风，玻璃（1-1）形成钢化应力；第二段风量由高压风机（3-2）供风，维持玻璃（1-1）钢化应力。玻璃（1-1）通过钢化急冷装置（3）后，进入冷却区（4）进行冷却。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置，其特征在于，包括从左到右依次连接的辊道加热区（1）、气浮加热区（2）、钢化急冷区（3）和冷却区（4）。

2.根据权利要求1所述的2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置，其特征在于，所述气浮加热区（2）设置在普通风冷式钢化炉中。

3.根据权利要求1所述的2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产装置，其特征在于，所述全钢化抗PID玻璃的面积为2000mm×1000mm以上。

4.一种2mm物理全钢化抗PID玻璃的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、PID玻璃经连线传送至辊道加热区，通过电炉丝对玻璃上下表面进行加热，并在100秒内将玻璃加热到600℃；

b、玻璃经过步骤a，传动到气浮加热区，在热风循环与电热丝辐射共同作用下对玻璃进行均匀加热，将玻璃温度加热到玻璃软化点以上；

c、玻璃经过步骤b，传动到钢化急冷区；

d、在钢化急冷区，通过高压风机出来的气流，从急冷风栅冷却床面气孔流出，喷向玻璃表面，完成玻璃钢化，玻璃通过急冷钢化后，进入冷却区进行后续冷却工序。

5.一种2mm物理全钢化抗PID玻璃，其特征在于，由以下重量百分比的组份构成：SiO₂ 71.0 wt.%～73.0 wt.%、Al₂O₃ 0.9 wt.%～1.5 wt.%、Fe₂O₃ 0.009 wt.%～0.012 wt.%、CaO8 wt.%～10 wt.%、MgO 2.5 wt.%～3.9 wt.%、Na₂O 12.5 wt.%～13.0 wt.%、B₂O₃ 0.5 wt.%～1.5 wt.%、Sb₂O₃ 0.18 wt.%～0.22 wt.%，上述组份构成了钠钙硅酸盐平板玻璃；

上述钠钙硅酸盐平板玻璃由以下重量百分比的原料制成的：硅砂59 wt.%～62 wt.%、纯碱16.5 wt.%～17.0 wt.%、方解石4 wt.%～7 wt.%、白云石8 wt.%～15 wt.%、铝粉0.85wt.%～1.5 wt.%、硼酸1.0 wt.%～2.0 wt.%、复合澄清剂1.2 wt.%～1.5 wt.%。

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