CN1135208C - 抛光玻璃 - Google Patents

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Abstract

生产涂层玻璃的方法，它包括生产连续的玻璃带，在该生产过程中在玻璃表面上沉积涂层并且用至少一个旋转抛光头抛光玻璃表面，优选地，一个或多个抛光头的旋转轴基本上与玻璃平面平行。本发明还提供了一种处理玻璃的方法，它包括用至少一个抛光头抛光玻璃表面，其中抛光头的旋转轴基本上与玻璃平面平行，提供了根据本发明的方法抛光的玻璃以及平板玻璃生产线，它包括至少含有一个旋转抛光头的抛光站。

Description

抛光玻璃
本发明涉及一种适于引入玻璃生产工艺中的玻璃处理方法，更进一步地说涉及特别是抛光涂层玻璃的方法。本发明还涉及经过抛光的涂层玻璃和引入这种玻璃的玻璃窗以及引入抛光站的浮法玻璃生产线。
通过浮法玻璃生产工艺制得的玻璃一般作为浮法玻璃而为人们所知。浮法工艺包括通过将熔融玻璃漂浮在熔融锡上而将熔融玻璃形成连续玻璃带并且将其以1000米/小时或更高的线速度输送经过退火窑。有时可以实现在线涂覆，即在玻璃形成过程中，即玻璃生产过程中涂覆到浮法玻璃上。涂层可以在玻璃带仍然炽热的同时热解沉积在玻璃带上。该过程可以熔融锡浴上、在退火窑中或在两者之间进行。化学气相沉积法是一种已知的用于在线涂覆玻璃的热解技术。
在线涂覆玻璃的一个例子是本申请人的低辐射(红外反射)掺氟氧化锡涂层玻璃(下文中称为“PILKINGTON K GLASS”，它是本申请人的玻璃商标)。低辐射玻璃通常用于多层玻璃密封窗玻璃单元中。低辐射涂层反射红外辐射，否则该红外辐射会穿过该单元，回到室内。
由于其广为人知的性能，PILKINGTON K GLASSTM现在被广泛用于多层玻璃窗中。但是作为连续的改进过程中的一部分，本申请人已经说明了还可以对玻璃的性能，特别是其防雾性和粗糙度进行进一步的改进。
PILKINGTON K GLASSTM和其它带有在线热解涂层的玻璃的优点在于它们通常是非常硬的。离线涂覆离开浮法玻璃生产线，即采用分开的DC磁控溅射设备，这种涂层通常是较软的。某些玻璃窗，例如二级玻璃窗其全部表面有时是暴露并且是可接近的。在线涂层的硬度以及由此而造成的耐久性使得它们非常适用于这种玻璃窗。另一方面，耐久性较差的软涂层仅局限于这样一些玻璃窗运用中，在这些运用中，玻璃窗被防止暴露和可接近以及它们可能遇到的劣化。因此硬的涂层在玻璃窗运用中将比软涂层具有更大的灵活性，尽管在处理、包装或清洗带有硬涂层的玻璃时需要细心一些，从而不会在涂层上留下印记；由于其硬度，在线涂层会磨损金属物体，例如焊接环，并且会在其上留下可见的标记。硬涂层优选于软涂层的其它一些例子是：双层玻璃窗顶，理想地，它在最外层表面上具有红外反射层，从而防止冰和/或冷凝物形成；在内表面上具有红外反射层的单层玻璃炉门，从而防止热量逃逸并且使门表面温度达到最低；已经发现隔热玻璃单元利用其表面1和3上的低辐射涂层而最有效地操作(通常将隔热玻璃窗的玻璃表面从最外层表面到最内层表面记为1-4)。
在某些特定的(非普通的)照明条件下，在涂层表面处的光散射会使在线涂层玻璃显示出非常轻度的发雾。轻度发雾可能是由于涂层不平(它受沉积方法、特别是所采用的温度的限制)、所采用的涂层前体和涂层厚度中的一个或多个而的引起的。
还有一点为人们已知的是未涂覆的玻璃，特别滚压夹丝玻璃的表面质量可以通过研磨和抛光而得到改进，但是抛光是旋转的抛光头离线进行的，抛光头的旋转轴垂直于玻璃平面。这种垂直抛光方案会涉及多个又大又复杂且成本较高的机构，而且将这种机构成功地装入浮法生产线将会带来许多问题。特别是所形成的玻璃带会在隔开的辊子上沿浮法线输送，而垂直抛光方案一般要求玻璃支撑在连续的平坦床上。另外，所形成的浮法玻璃带具有垂直抛光装置不容易到达的边缘区域。
在英国专利申请GB2196349A中公开了一种生产车辆窗的方法，该方法包括在玻璃板或带表面上沉积涂层，而后用一组发泡垫抛光该涂层，该发泡垫在玻璃表面上往复移动；不清楚该抛光处理是在线进行还是离线进行。但是其说明书没有公开如何进行快速抛光工艺，该工艺可以在例如1000米/小时或更高的线速度下有效地抛光玻璃带，同时确保玻璃带沿其宽度均匀地抛光，没有肉眼可见的不同抛光质量的区域(尽管通常在未抛光的PILKINGTON K GLASSTM和其它硬涂层中的发雾是不容易看到的，抛光成不同粗糙度的PILKINGTON K GLASSTM的邻近区域更易为肉眼所见)。
本发明提供了一种制备涂层玻璃的方法，它包括形成连续的玻璃带，在生产过程中在玻璃带表面上沉积涂层以及采用至少一个旋转抛光头抛光玻璃带涂层表面，所述玻璃带在抛光后任选被切割成玻璃板。
已经发现根据本发明在线抛光的在线涂层玻璃具有明显得到改进的发雾特性和更好的耐标记性。耐标记性在玻璃窗运用中具有特别的好处，此时玻璃的位置意味着涂层在最外层表面上。涂层玻璃的在线抛光还比离线抛光具有更大的成本优势，后者需要另外的花费来至少处理并由浮法线输送玻璃到合适的抛光设备。此外，在线抛光可以降低存在于某些较薄的浮法玻璃表面上的微陷点，通常对这些浮法玻璃进行涂覆以用于电子运用中。在线抛光还可以用于比正常涂层厚的涂层(是指比最常用于窗玻璃运用更厚的)的生产过程中：首先沉积具有更好的辐射性的超过正常厚度的涂层，而后进行抛光以降低发雾。
优选地采用一个或多个旋转抛光头对涂层表面进行抛光，该抛光头具有基本上与玻璃平面平行的旋转轴。更优选地，每一个旋转头的旋转轴基本上平行于该玻璃带的横轴。邻近的抛光头可以以相同方向旋转，也可以相反方向旋转。每一个抛光头可以部分伸过玻璃带宽度，一个或更多的抛光头伸过玻璃带的一侧边缘或两侧边缘；这些抛光头可以错开，从而使多个部分宽度的抛光头组合起来覆盖玻璃带的全部宽度；这些抛光头可以沿着玻璃带的横轴往复移动并且可以包括多个磨头，优选地是安装在转鼓上的盘形磨头。这些磨头可以是棉，也可以是任何其它的类似的或合适的材料，特别是柔软的材料。盘形磨头优选地直径达750毫米。抛光介质可以在涂层表面和抛光头之间的介面处施加在每一个抛光头上，使每个头均浸渍抛光介质，例如通过抛光施加器施加到玻璃带的涂层表面上，在涂层表面上形成抛光介质池。此外，可以用磨头浸渍抛光介质。抛光介质可以是氧化铝基或氧化硅基(虽然采用氧化硅基抛光介质对于抛光涂覆氧化锡的玻璃来说不是优选的，因为人们认为它会增加划痕的危险)、浮石、氧化锡或任何适用于此目的的其它等同的或类似的介质。
可以将该玻璃从下面支撑在辊子上，这些辊子被驱动成不会过份压制该玻璃板，或者通过其它能够支撑玻璃板的支撑装置，使得抛光可以均匀地进行并且不会过份损坏所形成的玻璃带。
该涂覆可以是任何一种在一定程度上改变或提高玻璃性能的材料，但是本发明特别适用于抛光由金属氧化物，优选地为半导体金属氧化物，如掺有氟、锑或铟的氧化锡组成的涂层表面。
尽管本发明主要是针对在线处理涂层玻璃而开发的，但是已经发现采用一个或多个围绕与玻璃表面平面平行的轴旋转的抛光头可以产生比现有的采用围绕垂直轴旋转的抛光头来抛光玻璃的方法(不管是带涂层的还是其它的)更为重要的优点。可以达到异常高的抛光速度，玻璃在抛光头下的停留时间较短(对于在线抛光来说，可以使抛光站集中在生产线上非常小的空间中，该空间小于采用常规的带有围绕垂直区域的的抛光头的离线玻璃抛光工艺的)。更进一步地说，在抛光的玻璃表面宽度方向上较容易达到均匀抛光，设备较便宜并且玻璃保持精确水平从而达到均匀抛光已不是太关键的条件。
因此本发明还提供了一种处理玻璃的方法，它包括用至少一个旋转抛光头抛光玻璃，其中抛光头的旋转轴基本上与玻璃平面平行。
采用旋转轴与玻璃平面相平行的旋转抛光头不仅可很好地用于离线抛光以及在线抛光涂层玻璃，而且它还可以用于在线抛光未涂层的玻璃，从而在涂覆涂层之前从玻璃表面上除去所带有的缺陷或裹入物(作为“外斑点”而为人们已知)。
不管是抛光涂层的还是未涂层的表面，如上所说，抛光介质均要直接施加在抛光头上，或者施加在抛光表面与抛光头之间的界面上。
在前一种情况下，通常需要将抛光介质用高压系统施加到抛光头上，从而强迫抛光介质深入到软磨头中，磨头包括抛光头，以限制在快速旋转的抛光头表面上的抛光介质在抛光过程中由于离心力的作用而被抛出的程度。为了防止阻塞喷射装置，抛光介质通常含有油脂或其它的润滑剂，如果它们汇集在玻璃上，以后还需要将其清洗掉。
在后一种情况下，可以将抛光介质通过低压喷射或通过管道施加在抛光表面与抛光头的界面上，不管采用何种施加方法，通常均需要在抛光介质中采用油脂。
在这两种情况下，通常优选的是如上所说，抛光介质包括一种磨料，可以是在液体，通常是水中的悬浮液。可以认为水润滑了抛光，降低了划痕的发生和灰尘的形成。
优选地，隔一段时间需清理抛光头，以确保均匀。由于抛光头的均匀性改进了抛光的玻璃带的均匀性，因此这一点是较重要的。清理可以包括对着标尺旋转抛光头，包括对着锯子或直刃刀。
优选地，将划痕检测装置置于旋转抛光头的带下以降低大面积划伤玻璃。
下面将参照附图对本发明进行描述。
图1是浮法玻璃生产线的示意图，包括抛光站、用于通过本发明的方法制造玻璃；以及
图2是适用于本发明的方法中的在浮法玻璃生产线上的抛光站的示意图。
图3是另一种在浮法玻璃生产线上的适用于本发明的方法的抛光站示意图。
图4是适用于本发明的方法中并且如实施例中所说用来抛光涂层玻璃的单个抛光头的示意图。
图1示意性地表示浮法玻璃生产线，它包括玻璃熔化部120、浮法浴部140用于将熔融玻璃形成连续的玻璃带、退火窑160用于将玻璃带退火以及仓库部180用于由玻璃带上切割一定尺寸的玻璃板以存放和/或分配和使用。
位于生产线中的是涂覆站200，在该站中，在玻璃带上沉积掺氟氧化锡涂层。在典型的实施方案中，涂覆站200位于浮法浴部140中。位于仓库部180中的是抛光站1，在抛光站1处，涂层玻璃带表面被抛光。
参见图2，连续的浮法玻璃带如图中所示从左到右输送经过抛光站1，抛光站1包括壳体4，四个抛光头6a-d和四个相应的反应辊8a-d，四个涂覆器10a-d(一个用于一个抛光头8a-d)和前抛光和后抛光清洗站14、16。
每一个抛光头6通常是圆柱形的并且包括超过200个盘形棉磨头20，这些磨头安装在轴柄22两边(参见头6d)。磨头20的型号可以从Roditor的UK中的型号获得并且其名称为MA Article 1002 LightVentilation PV.每一个头6的直径为500mm，宽度为1200-1500mm，从而部分伸过玻璃带2的整个宽度，包括玻璃带的边缘。在任何时候，抛光头6中的三个处于操作状态并且第四个作为安装好的备用件。在所图示的实施方案中，所有四个抛光头6均示于生产线中，但也可以将备用件在该生产线旁边等待。
抛光发生在每一个抛光头6与带涂层的玻璃带2上表面之间的接触处(磨头20是可变形的)。每一个反应辊8抵抗由其相应的磨头6施加的压力，从而防止玻璃带2发生变形。为了防止过量压力施加到玻璃带2上，反应辊8可以这样驱动，使得其圆周速度与玻璃带2的速度相匹配。每一个磨头6驱动成围绕其圆柱轴旋转并且设计成其旋转轴基本上与玻璃带2的横轴相平行。每一头6可以以与其相邻的头相反的方向旋转从而使相邻的头6反转，也可以以相同的方向旋转，从而使相邻的头同转。头6与涂层表面之间的接触时间约为0.4秒，它对应于100mm的接触区域长度，玻璃带以大约800米/小时的速度移动。每一个头的圆周速度大约为20-40米/秒。
每一个涂覆机10是一个高压喷射器，并且由Canning-lippert Ltd.在UK中获得的名称为2350STA的抛光介质在头6旋转时涂覆施加到第一个头上。每一个喷射器10每隔15秒施加一个短抛光介质脉冲。
前和后抛光清洗站14、16分别除去不需要的颗粒和由玻璃带2抛光。每一站14、16具有一个高效气刀(未示出)。
下表列出了八种未抛光的(粗糙度～8.7nm)和抛光过的涂层玻璃样品(1-8)的对比性能，其中涂层包括用于PILKINGTON K GLASSTM中掺氟氧化锡外涂层。
1 2 3 4 5 6 7 8
发雾(％) 未抛光的 0.53 0.41 0.34 0.42 0.38 0.34 0.43 0.36
抛光的 0.16 0.17 0.21 0.15 0.16 0.18 0.18 0.18
粗糙度Ra(nm) 抛光的 3.4 4.2 3.3 3.4 3.7 4.6 3.5 5.5
所显示的未抛光的和抛光的数据之间的差异对应的发雾和粗糙度的变化程度，用户将其认为是明显的改进；在这些数据下，发雾和易标记性的明显差异对于用户来说是可见的。
图3示意性地表示在浮法玻璃生产线上的抛光站，其中连续生产的宽度大约为3.6米的浮法玻璃带40由左向右移动通过抛光站42，如图中所示，所说的抛光站42包括三个错开的抛光头44a-c。每一个抛光头包括多个沿抛光头轴两侧排列的磨头45。为清楚起见，仅示出了用于一个抛光头44a的多个磨头45。三个备用的抛光头46a-c在另一个抛光站48中离开玻璃带放置。每一个抛光头46a-c可以独立地在玻璃带上方输送并且在一个或多个抛光头44a-c失败时进入操作状态。每一个抛光头44a-c大约1.2米宽并且具有一个相应的用于支撑玻璃带的反应辊(未示出)，并且在抛光头之间有一个抛光施加器(未示出)，用于将抛光介质以大约90升/小时的速度导入玻璃带上。每一个抛光头旋转，从而其圆周速度达到约36米/秒并且沿玻璃带往复移动，从而使得被每一个头抛光的玻璃区域重叠，至少一个区域与被第二个抛光头抛光的其它区域相重叠。典型地，该抛光头以80循环/分钟的速度往复，幅度为±20mm。
图4表示示于图3中的抛光头并且如下面实施例中所说将这种抛光头用于生产抛光涂层玻璃。
将在图中从左向右移动的连续生产的浮法玻璃带62移动通过一个抛光站，该抛光站包括的抛光头64、与抛光施加器68相连的抛光介质加料管66以及壳体70。该抛光头具有相应的反应辊72。如果抛光施加器受到限制，抛光介质加料管66可以含有受压的抛光介质。
通过下列实施例1-4对本发明作进一步的描述，在这些实施例中，玻璃带通过浮法玻璃生产工艺以560-1000米/小时的线速度连续生产，在生产过程中通过大气压力化学气相沉积法涂覆涂层，该涂层包括厚度约为65nm的含碳氧化硅底层以及厚度为320-360nm之间的掺氟氧化锡涂层，并且一部分涂层玻璃带宽度用宽度为500mm(即沿着通常如图4中所示的旋转轴的尺寸)的单个抛光头抛光。
在抛光站的上游，用空气刀对玻璃带进行清洗并且玻璃带在抛光站的温度为60-70℃。抛光工艺会使玻璃带温度上升低于15℃。
抛光头包括多个安装在转轴上的环形磨头。每一个磨头由棉(制造商-Roditor)制成并且等级为MA 1002轻通风PV。每一个磨头的直径为500mm，将足量的磨头安装在抛光头上，使其宽度达到400mm或500mm。在抛光过程中，抛光头在玻璃带上施加一个48-57公斤的力(即每米宽度磨头大约90-120公斤)(通过标准负荷单元测定)。所施加的力可以通过人工旋转轮进行调整，该旋转轮与向下压在抛光头装配件上的螺纹轴相连。
当进行抛光时，头旋转，使其圆周速度大约为36米/秒并且往复于玻璃带宽度，其幅度为±20mm，其频率为48或80循环/分钟。
将包括在水中的氧化铝磨料的液体抛光介质(在实施例1和2中加入了增粘成分以产生糊状稠度)施加到抛光头上或者以0.4-28升/小时的流量直接施加到玻璃带上。磨料(颗粒尺寸大约为20微米)的浓度为35％或2.4重量％。在实施例1和2中，将介质在压力管中输送并且通过喷嘴喷射。有时磨料会塞满喷嘴并且阻塞喷嘴。在实施例3和4中，介质通过未限制的管施加器由容器施加，流量控制用蠕动泵实现，磨料通过向含有该介质的容器中鼓入空气泡而保持悬浮。可以看到对于内径大于9mm的蠕动管来说，磨料从管中分散出来，因此介质通过内径为7mm或更小的管输送。
为了确保其均匀性，抛光头定期通过将抛光头安装在车床上并且对着标尺(直的或锯齿刀刃)旋转而清理。当将抛光介质直接施加在玻璃带上时，清理显得特别重要。
每一个实施例的细节示于表1中。
在抛光处理之前和之后的涂层玻璃的性能描述于表2中。在表2中，Ra是本领域内已知的粗糙度的测定值。
                                          表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
线速度(m/小时) 840 1000 560 840
玻璃厚度(mm) 4 3 6 4
通过头施加在玻璃上的力(公斤) 51 57 48 45
抛光头的宽度(mm) 500 500 400 500
头的圆周旋转方向 对着玻璃带的移动 随着玻璃带的移动 随着玻璃带的移动 随着玻璃带的移动
圆周速度(m/s) 36 36 36 36
头的往复(循环/分钟) 48 48 48 80
抛光头经过带的位置 离带边缘2400mm 离带边缘2400mm 中心 中心
抛光介质的流量(升/小时) 6.4 0.4 28 28
抛光介质中磨料的浓度(重量％) 35 35 2.4 2.4
介质沉积在头还是带上 头 头 带 带
                                         表  2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
抛光后(前)氧化锡涂层的厚度(nm) 300(320) 302(322) 320(340) 340(360)
抛光后(前)辐射率 0.155(0.143) 0.165(0.16) - 0.17(0.146)
抛光后(前)的发雾 0.15(0.3) 0.08(0.18) - 0.14(0.32)
抛光后(前)的颜色坐标 a*-1.46(-1.57)b*-3.27(-2.56) -- -- a*-2.01(-3.1)b*0.29(2.6)
抛光后(前)的可见反射率 - - 12.5(10.5) -
抛光后(前)的Ra(nm) 2.5(8.0) 3.48(11.3) - -
在每一种情况下，发雾均明显降低。
在上述全部特定的实施方案中，采用一个或多个抛光头抛光涂层玻璃，这些抛光头围绕基本上与玻璃平面平行的轴旋转，并且垂直于玻璃(带)移动方向。

Claims (21)

1.一种制造涂层玻璃的方法，它包括制造连续的玻璃带、在该生产过程中在玻璃带表面上沉积涂层以及采用多个旋转抛光头抛光该玻璃带涂层表面，其中每一个所说的头至少部分延伸经过玻璃带的宽度，并且所有的头以错开的结构排列。
2.根据权利要求1的方法，其中该涂层表面采用多个抛光头抛光，该抛光头的旋转轴基本上平行于玻璃带的平面。
3.根据权利要求2的方法，其中每一个所说的头的旋转轴基本上平行于玻璃带的横轴。
4.根据权利要求3的方法，其中每一个所说的头延伸过玻璃带的一边。
5.根据权利要求1-4中任意一个所说的方法，其中每一个所说的头沿玻璃带的横轴往复移动。
6.根据权利要求1-4中任意一个所说的方法，其中每一个所说的头包括多个安装在转轴上的磨头。
7.根据权利要求6的方法，其中磨头的直径最大达750mm。
8.根据权利要求1-4中任意一个所说的方法，其中抛光介质通过一个抛光施加器施加到玻璃带的涂层表面上。
9.根据权利要求8的方法，其中液体抛光介质在玻璃带涂层表面上形成一个池。
10.根据权利要求1-4中任意一个所说的方法，其中抛光介质通过一个抛光施加器施加到每一个头中并且每一个头均浸渍了抛光介质。
11.根据权利要求1-4中任意一个所说的方法，其中采用包括分散在液体中的磨料粉末的料浆的液体抛光介质。
12.根据权利要求1-4中任意一个所说的方法，其中抛光介质包括氧化铝、氧化硅、浮石或氧化锡。
13.根据权利要求1-4中任意一个的方法，其中该玻璃在抛光过程中通过辊或通过一些其它形式的支撑装置来支撑。
14.根据权利要求1-4中任意一个的方法，其中抛光头以一定间隔清理，从而确保均匀性。
15.根据权利要求1-4中任意一个的方法，其中每一个所说的抛光头以每米宽度抛光头90-120公斤的力施加在玻璃带上。
16.根据权利要求1-4中任意一个的方法，其中在抛光头带下方放置了划痕检测装置。
17.根据权利要求1-4中任意一个的方法，其中玻璃带在抛光后被切割成玻璃板。
18.根据权利要求1-4中任意一个的方法，其中该涂层是金属氧化物。
19.根据权利要求18的方法，其中该涂层是半导体金属氧化物。
20.根据权利要求19的方法，其中该涂层是掺杂的氧化锡。
21.通过前面任意一个权利要求所说的方法抛光的玻璃。
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