CN111116014B - 一种成型装置温度场的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成型装置温度场的控制方法，1.设定两排加热器组中成对的两个加热器中心点为位置点，记为P1、P2…Pi，将成型装置中每个加热器功率固定，不同位置点的保温层厚度值L相同；2.选取多个位置点，逐渐增加所有加热器保温层厚度值L，检测在不同加热器的保温层厚度值L下，多个位置点处的不同温度值T；3.对同一位置点下逐渐增加的保温层厚度值L与对应的温度值T进行拟合，得到每个位置点下保温层厚度值L和温度值T的关系式A；4.将选取的每个位置点所需的目标温度值带入步骤三的关系式A中，得到选取的每个位置点对应的保温层厚度L`；5.将每个位置点设置为对应的保温层厚度值L`。

Description

一种成型装置温度场的控制方法

技术领域

本发明属于玻璃制造领域，涉及一种成型装置温度场的控制方法。

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。其中，玻璃基板厚度均匀性、残余应力和翘曲的控制是特别重要的工艺技术之一，而且均与成型装置温度场的控制密切相关。以0.7mm玻璃基板为例，其厚度波动必须在大约20um或30um以内。基板玻璃的表面平整度必须在大约100um-190um以内，任何翘曲或波动都会对显示器的质量造成负面影响。

基板玻璃的热膨胀系数(CTE：Coefficient of Thermal Expansion)与温度的关系有一段明显的非线性区，该区即为玻璃化转变区，其温度范围为玻璃化转变温度范围(GTTR)。在高于GTTR的温度下，玻璃基本上表现为粘性液体；在低于GTTR的温度下，玻璃基本上表现为弹性固体。玻璃在玻璃化转变温度范围中由高温向低温冷却，粘度逐渐增大，表现出显著的粘性和弹性性质的粘弹性。在玻璃化转变区以上玻璃基本为粘性流体，此时应力可快速释放；在此区域以下，玻璃的硬度足以抗弯曲。由于基板玻璃很薄，可通过挠曲释放应力，这种通过挠曲释放应力的现象在基板玻璃成品状态以及制造过程中都会出现。玻璃带冷却导致玻璃发生从粘弹性材料向薄的弹性材料的转变。在粘弹性材料中，应力可以快速释放，而薄的弹性材料可以耐受张应力，但通过挠曲对压缩应力产生反应。

根据溢流砖远近端边板流量与平衡控制、整体厚度初始分布来进行成型工艺调整，如流量、温度等，以免玻璃引出质量分布和热量分布的瞬时变化，即，使用溢流下拉法制造对应力、翘曲、厚度和板材弯曲等特性严格要求和性能稳定的玻璃基板。玻璃基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。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。

如何从设计上保证装置温度场的均匀性，特别是从装置的近端到远端温度场的均匀性，从而保障玻璃基板厚度分布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。不论装置的成型区还是退火区，从近端到远端有若干数量的加热器，加热器的结构和布局关乎温度场的均匀性。目前成型装置的温度场普遍存在不均匀的现象，并且通过工艺难以调整到理想的范围，严重制约玻璃基板的成型质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种成型装置温度场的控制方法，保证成型装置温度场内的温度均匀性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种成型装置温度场的控制方法，成型装置包括若干层叠加的加热器层，每层的加热器层包括平行的两排加热器组，两排加热器组包括相同数量的加热器，且两排的加热器两两成对，成对的两个加热器的保温层厚度值L相同；包括以下步骤；

步骤一，设定两排加热器组中成对的两个加热器中心点，为该位置加热器的位置点，记为P1、P2…Pi，将使用中的成型装置中每个加热器功率保持固定不变，不同位置点的加热器的保温层厚度值L相同；

步骤二，选取多个位置点，然后逐渐增加所有加热器保温层厚度值L，检测在不同加热器的保温层厚度值L下，多个位置点处的不同温度值T；

步骤三，对同一位置点下逐渐增加的保温层厚度值L与对应的温度值T进行拟合，得到每个位置点下保温层厚度值L和温度值T的关系式A；

步骤四，将选取的每个位置点所需的目标温度值带入步骤三的关系式A中，得到选取的每个位置点对应的保温层厚度L`；

步骤五，将每个位置点加热器的保温层厚度值，设置为每个位置点对应的保温层厚度值L`。

优选的，步骤三中，关系式A为；

T＝a0+a1·L¹+a2·L²+……+an·Lⁿ；

其中a0、a1、a2…an是常数系数，不同位置点对应关系式A中的常数系数不同。

优选的，两排加热器组的中间两个成对加热器，设定其中心点为零点，位置点与零点的距离记为Z1、Z2…Zi；

将步骤四中得到的同一温度值T下，每个位置点对应的保温层厚度值L`，与每个位置点的距离Z进行拟合，得到每个温度值T下，每个位置点Z值与保温层厚度值L`的关系式B同；

将任意位置点与零点的距离值带入关系式B中，得到该位置点的保温层厚度值L`。

进一步，关系式B为；

L＝b0+b1·Zm¹+b2·Zm²+……+bn·Zmⁿ；

其中b0、b1、b2…bn是常数系数，不同温度值T对应关系式B中的常数系数不，m为1、2…i。

优选的，步骤四中，所有位置点的目标温度值的最大差值小于30℃。

进一步，步骤四中，所有位置点的目标温度值的最大差值小于10℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过对加热器层中，多个位置的加热器，得出在不同保温层下，温度值与保温层厚度值之间的关系式，从而计算出该位置下，所需温度值对应的保温层，从而得到多个位置的保温层厚度值，从而减小加热器层的温差，保证成型装置温度场内的温度均匀性。

进一步，通过计算出的每个位置和其对应的保温层，进行拟合，得到每个位值与保温层的关系式，可以得到任意位置的保温层。

附图说明

图1为本发明成型装置结构示意图；

图2为本发明现有单层加热器层结构示意图；

图3为本发明单个加热器层结构示意图；

图4为本发明单层加热器层中Z值关系示意图；

图5为本发明多个点温度值与保温层关系曲线示意图；

图6为本发明计算后单层加热器层结构示意图；

图7为本发明单层加热器层中温度值与保温层关系曲线示意图。

其中：1-钢构层；2-保温层；3-炉盘层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，为成型炉或退火炉的一般性原理统结构示意图，成型炉或退火炉至少包括一层或多层加热器层组合。

如图2所示，为成型炉或退火炉其中之一层一般性原理统结构示意图，每一层加热器层组合包括平行的两排加热器组，两排加热器组包括相同数量的加热器，每排加热器组包括至少3个或多个加热器，且两排的加热器两两成对，成对的两个加热器的保温层厚度值L相同。

如图3所示，为单个加热器的一般性原理结构示意图，加热器的保温层2按一定厚度分布，每一个加热器至少包括由外而内依次设置的钢构层1、保温层2和炉盘层3。

如图2所示，通过热分析软件进行热场计算分析，设定两排加热器组中成对的两个加热器中心点，为该位置加热器的位置点，记为P1、P2…Pi，本实施例中i为5，调节和优化每个加热器的加热功率使P1、P2、P3、P4、P5等的温度尽可能达到一致，但受限于每个加热器的极限功率，往往无法达到均匀一致的目的，P1到P5温度逐渐降低。为了解决这个问题，可以在给定功率下，通过优化每一个加热器的保温层2的厚度L，使每一层的若干个加热器的保温层按照一定的厚度分布，来实现P1、P2、P3、P4、P5等的温度尽可能达到一致。保温层分布的和优化也是通过热分析软件的计算来实现。

根据模拟分析计算的结果，随着加热器保温层的增加，P1、P2和P3位置的成对加热器的中央温度T1、T2、T3随之增加，反之，中央温度T1、T2、T3随之减小。正是基于这样的原理，可以通过加热器保温层2的厚度变化并结合加热功率的变化来调节玻璃基板成型炉和退火炉的温度分布。

具体的过程为：

步骤一，如图4所示，设定两排加热器组中成对的两个加热器中心点为位置点，将使用中的成型装置中每个加热器功率保持固定不变，现有加热器层不同位置点的加热器的保温层厚度值L相同，两排加热器组的中间两个成对加热器，设定其中心点为零点，设定位置点与零点的距离记为Z1、Z2…Zi。

现有加热器保温层2的厚度L与位置P的关系满足如下关系：

L＝f(Z)＝常数

步骤二，选取多个位置点，逐渐增加所有加热器保温层厚度值L，检测在不同加热器的保温层厚度值L下，多个位置点对应的每对加热器中心的不同温度值T，及多个位置点对应的Z值。

步骤三，如图5所示，对同一位置点下逐渐增加的保温层厚度值L与对应的温度值T进行拟合，得到每个位置点下保温层厚度值L和温度值T的关系式A为

T＝a0+a1·L¹+a2·L²+……+an·Lⁿ；

其中a0、a1、a2…an是常数系数，不同位置点对应的常数系数不同。

步骤四，将每个位置点所需的目标温度值带入步骤三的关系式A中，得到每个位置点对应的保温层厚度值L`。每个位置点的目标温度值的最大差值小于30℃，进一步每个位置点的目标温度值的最大差值小于10℃。

运用关系式A计算，仅能够得到步骤二中选取位置点的保温层厚度值L`，无法计算出其余点位的保温层厚度值L`。

将步骤四中得到的同一温度下，每个位置点对应的保温层厚度值L`，与每个位置点的距离Z进行拟合，得到每个位置点Z值与保温层厚度值L`的关系式B为；

L＝b0+b1·Zm¹+b2·Zm²+……+bn·Zmⁿ

其中b0、b1、b2…bn是常数系数，不同温度值T对应关系式B中的系数不同，m为1、2…i。

将任意位置点Z值带入关系式B中，得到该位置点的保温层厚度值L`。

步骤五，如图6所示，将每个位置点加热器的保温层厚度值，设置为每个位置点对应的L`。

常规加热器的保温层厚度值L为130mm，按本实施例中方法计算，得到五个点位的保温层为163mm-55mm，其各点位温度分布如表1和图7所示。

表1

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种成型装置温度场的控制方法，其特征在于，成型装置包括若干层叠加的加热器层，每层的加热器层包括平行的两排加热器组，两排加热器组包括相同数量的加热器，且两排的加热器两两成对，成对的两个加热器的保温层厚度值L相同；包括以下步骤；

步骤一，设定两排加热器组中成对的两个加热器中心点，为该位置加热器的位置点，记为P1、P2...Pi，将使用中的成型装置中每个加热器功率保持固定不变，不同位置点的加热器的保温层厚度值L相同；

步骤二，选取多个位置点，然后逐渐增加所有加热器保温层厚度值L，检测在不同加热器的保温层厚度值L下，多个位置点处的不同温度值T；

步骤三，对同一位置点下逐渐增加的保温层厚度值L与对应的温度值T进行拟合，得到每个位置点下保温层厚度值L和温度值T的关系式A；

步骤四，将选取的每个位置点所需的目标温度值带入步骤三的关系式A中，得到选取的每个位置点对应的保温层厚度L`；

步骤五，将每个位置点加热器的保温层厚度值，设置为每个位置点对应的保温层厚度值L`。

2.根据权利要求1所述的一种成型装置温度场的控制方法，其特征在于，步骤三中，关系式A为；

T＝a0+a1·L¹+a2·L²+……+an·Lⁿ；

其中a0、a1、a2…an是常数系数，不同位置点对应关系式A中的常数系数不同。

3.根据权利要求1所述的一种成型装置温度场的控制方法，其特征在于，两排加热器组的中间两个成对加热器，设定其中心点为零点，位置点与零点的距离记为Z1、Z2...Zi；

将步骤四中得到的同一温度值T下，每个位置点对应的保温层厚度值L，与每个位置点的距离Z进行拟合，得到每个温度值T下，每个位置点Z值与保温层厚度值L的关系式B；

将任意位置点与零点的距离值带入关系式B中，得到该位置点的保温层厚度值L`。

4.根据权利要求3所述的一种成型装置温度场的控制方法，其特征在于，关系式B为；

L＝b0+b1·Zm¹+b2·Zm²+……+bn·Zmⁿ；

其中b0、b1、b2…bn是常数系数，不同温度值T对应关系式B中的常数系数不，m为1、2...i。

5.根据权利要求1所述的一种成型装置温度场的控制方法，其特征在于，步骤四中，所有位置点的目标温度值的最大差值小于30℃。

6.根据权利要求5所述的一种成型装置温度场的控制方法，其特征在于，步骤四中，所有位置点的目标温度值的最大差值小于10℃。

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