CN115320119A - 一种玻璃表面功能化的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃表面功能化的装置及方法，属于玻璃制品表面处理技术领域，包括支架、设置在支架上的承托结构，承托结构上水平设置有玻璃，承托结构上方且从下到上依次设置有用于对玻璃表面喷涂结构胶的喷胶结构、薄膜铺设结构和热喷涂结构，喷胶结构和薄膜铺设结构分别水平滑动设置，且喷胶结构和薄膜铺设结构分别活动设置在支架的两侧。本发明提供的玻璃表面功能化的装置及方法，将热喷涂法和溶胶凝胶法结合，以使得玻璃表面功能化，提高了热喷涂法的热效率，增强了涂层与基材的强度，提升了玻璃的整体机械性能。

Description

一种玻璃表面功能化的装置及方法

技术领域

本发明属于玻璃制品表面处理技术领域，具体说是涉及一种玻璃表面功能化的装置及方法。

背景技术

玻璃制品广泛用于建筑、日用、医疗、化学、家居、电子、仪表、核工程等领域，玻璃制品是采用玻璃为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。玻璃是一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。玻璃表面功能化改性是普通玻璃朝功能化方向发展的重要方法，是拓展玻璃应用领域的重要途径。玻璃通过表面改性可获得诸如杀菌、自洁、节能、超导、超硬等多种新的功能特性。

在玻璃实际应用中，为了达到新的功能，往往要对玻璃的表面进行改性处理，以便获得一些特殊的性能，例如常用的是化学气体沉积、物理气体沉积、热喷涂法、溶胶-凝胶法等，化学气体沉积和物理气体沉积是较为常规且成熟的技术，其中，采用热喷涂法进行玻璃的表面处理，以便使玻璃获得亲水性、憎水性、易清洁、抗菌、光催化、隔热或者防紫外线等功能，但目前存在热效率低、涂层与基材强度低的问题，由于是在高温下的喷涂过程，因此涂层的质量控制也较为困难。此外，溶胶-凝胶法属于化学镀的范畴，即利用某些元素的有机醇盐或一些无机盐制备溶胶，浸渍提拉或者涂覆在玻璃表面形成纳米氧化物膜，常常用于杀菌或者自洁净的功能，具有能耗低且镀膜均匀的优点，然而，当玻璃表面产生微裂纹时，会大大降低玻璃的整体机械性能。

本方案采用溶胶凝胶辅助热喷涂法，对玻璃进行表面功能化处理，期望使得玻璃表面性能更加全面，同时克服热喷涂法和溶胶-凝胶法在现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃表面功能化的装置及方法，解决了如何将热喷涂法和溶胶凝胶法结合，并增强玻璃表面功能的技术问题，提高了热喷涂法的热效率，增强了涂层与基材的强度，提升了玻璃的整体机械性能。

一种玻璃表面功能化的装置，包括支架、设置在所述支架上的承托结构，所述承托结构上水平设置有玻璃，所述承托结构上方且从下到上依次设置有用于对玻璃表面喷涂结构胶的喷胶结构、薄膜铺设结构和热喷涂结构，所述喷胶结构和所述薄膜铺设结构分别水平滑动设置，且所述喷胶结构和所述薄膜铺设结构分别活动设置在所述支架的两侧。

所述喷胶结构包括水平设置的移动板二、分别设置在所述移动板二下方两侧的动力轮、设置在所述移动板二其中一端的若干喷胶机，所述动力轮可移动的设置在下轨道上；

更优地，靠近所述移动板二中另一端设置有气泵，所述气泵通过氮气管与氮气罐连接，所述气泵与喷管的一端连接，所述喷管的另一端伸入到所述移动板二底面。

所述移动板二的下端面通过固定柱连接有水平设置的防护罩，所述防护罩的一端设置有若干通孔一，且靠近其另一端设置有通孔二，所述喷胶机的喷胶头穿设所述通孔一，所述喷管的另一端穿设所述通孔二；

所述防护罩的四周边沿设置有翻边，所述翻边的底面与所述玻璃上端面可分离式接触。

所述薄膜铺设结构包括水平设置的移动框、设置在所述移动框一端的转辊、与所述移动框另一端连接的电推杆、设置在所述移动框底端的导轨，所述电推杆和所述导轨均连接在所述支架上，所述转辊上卷绕有硅酮薄膜，所述移动框上设置有用于拉动所述硅酮薄膜的拖拽结构；

还包括用于切断所述硅酮薄膜的切割结构，所述切割结构与所述移动框、所述导轨连接。

所述拖拽结构包括水平设置的移动板一、设置在所述移动板一下方的真空气缸、分别设置在所述移动板一两端的滚轮一，所述移动框的两侧分别设置有开口槽，所述滚轮一设置在所述开口槽内，所述移动板一的端部设置有动力驱动结构一。

所述切割结构包括靠近所述转辊且设置在所述移动框上的水平杆、竖直设置在所述水平杆上的调节气缸、水平设置在所述调节气缸底端的刀片，所述刀片平行于所述转辊设置；

还包括设置在所述导轨底端的切割条，所述切割条平行于所述导轨设置。

所述热喷涂结构包括水平设置的移动板三、可移动的设置在所述移动板三上的移动块、设置在所述移动块底端的热喷涂机，所述移动板三的两端分别设置有滚轮二，所述滚轮二设置在所述上轨道中，所述上轨道水平设置在所述支架的顶端；

所述移动板三上设置有动力驱动结构二，所述移动块上设置有动力驱动结构三。

所述承托结构包括竖直设置的升降气缸、水平设置在所述升降气缸顶端的托板、设置在所述托板上的玻璃，所述托板的上端面设置有嵌入槽，所述嵌入槽内卡设置有玻璃。

一种玻璃表面功能化的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：在玻璃的上表面涂覆有结构胶，与此同时，在结构胶的上方提供氮气保护氛围，避免结构胶凝固过快；

步骤S2：在结构胶凝固之前，快速在结构胶上铺设一层硅酮薄膜，在外力作用下，挤压硅酮薄膜，使得硅酮薄膜紧紧贴靠在玻璃的上端面；

步骤S3：在结构胶凝固前，利用热喷涂机，向硅酮薄膜中热喷涂纳米涂层；

步骤S4：待喷涂完毕，沿着玻璃的外边沿切割硅酮薄膜，获得表面功能化的玻璃。

本发明达成以下显著效果：

（1）本方案中将热喷涂法和溶胶凝胶法结合，增强了玻璃表面的功能化，结构胶具有连接强度高、吸热固化的特性，当高温的涂层材料喷涂到硅酮薄膜上时，具有以下几点技术效果：

一是在硅酮薄膜的防护作用下，避免涂层材料直接接触到玻璃，避免高温涂层材料对玻璃的不良影响；

二是结构胶本身的材质也是硅酮材质，因此硅酮薄膜遇到高温的涂层材料，融化并与底部的结构胶结合，融为一体，不产生额外的材料成分，有助于涂层的洁净化；

三是将硅酮薄膜覆盖在结构胶上，在利用外物挤压结构胶时，避免结构胶粘附在外物上，有助于节省材料，避免浪费；

四是通过结构胶的强力粘合作用，使得涂层材料与玻璃表面紧密结合，增强了涂层与玻璃的整体机械强度；

五是利用结构胶遇热固化的特点，当高温涂层与结构胶结合时，有助于结构胶吸收热量，在有效降温的同时，加快了结构胶的固化过程，增大了热喷涂热效率的利用率；

（2）本方案中设置有喷胶结构，可以高效的对玻璃表面进行涂胶，设置有防护罩，并在防护罩中充满氮气氛围，避免氧气对结构胶的固化影响，有助于延缓结构胶的固化；

（3）本方案中设置有薄膜铺设结构，结合拖拽结构，实现了将硅酮薄膜从玻璃的一端逐渐覆盖在玻璃另一端的效果；此外，转辊还具有挤压硅酮薄膜和结构胶的作用，使得硅酮薄膜紧紧贴合在玻璃表面上；

（4）本方案中设置有热喷涂结构，实现了对玻璃表面喷涂的效果，此外，承托结构、喷胶结构、薄膜铺设结构和热喷涂结构从下到上依次设置，相互配合且互相不影响，有助于节省占地面积。

附图说明

图1为本发明中改性装置的结构示意图一。

图2为本发明中改性装置的结构示意图二。

图3为本发明中承托结构的结构示意图。

图4为本发明中喷胶结构的结构示意图。

图5为本发明中防护罩的结构示意图。

图6为本发明中薄膜铺设结构的安装结构示意图。

图7为本发明中薄膜铺设结构的底部结构示意图。

图8为本发明中切割结构的安装结构示意图。

图9为本发明中热喷涂结构的结构示意图。

其中，附图标记为：1、电推杆；2、导轨；21、切割条；3、支架；31、立柱；4、移动框；41、开口槽；5、上轨道；6、移动板一；7、玻璃；8、托板；9、升降气缸；10、下轨道；11、移动板二；111、动力轮；12、氮气管；13、气泵；14、防护罩；141、通孔一；142、固定柱；143、通孔二；144、翻边；15、喷胶机；16、热喷涂机；161、移动块；162、移动板三；17、硅酮薄膜；171、转辊；18、调节气缸；181、水平杆；182、刀片；19、真空气缸；20、承托结构；201、喷胶结构；202、薄膜铺设结构；203、热喷涂结构。

具体实施方式

为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种玻璃表面功能化的装置，包括支架3、设置在支架3上的承托结构20，承托结构20上水平设置有玻璃7，承托结构20上方且从下到上依次设置有用于对玻璃7表面喷涂结构胶的喷胶结构201、薄膜铺设结构202和热喷涂结构203，喷胶结构201和薄膜铺设结构202分别水平滑动设置，且喷胶结构201和薄膜铺设结构202分别活动设置在支架3的两侧。

喷胶结构201包括水平设置的移动板二11、分别设置在移动板二11下方两侧的动力轮111、设置在移动板二11其中一端的若干喷胶机15，动力轮111可移动的设置在下轨道10上；

更优地，靠近移动板二11中另一端设置有气泵13，气泵13通过氮气管12与氮气罐连接，气泵13与喷管的一端连接，喷管的另一端伸入到移动板二11底面；氮气具有使结构胶隔绝空气的作用。

移动板二11的下端面通过固定柱142连接有水平设置的防护罩14，防护罩14的一端设置有若干通孔一141，且靠近其另一端设置有通孔二143，喷胶机15的喷胶头穿设通孔一141，喷管的另一端穿设通孔二143；

防护罩14的四周边沿设置有翻边144，翻边144的底面与玻璃7上端面可分离式接触。

薄膜铺设结构202包括水平设置的移动框4、设置在移动框4一端的转辊171、设置在移动框4另一端的电推杆1、设置在移动框4底端的导轨2，电推杆1和导轨2均连接在支架3上，转辊171上卷绕有硅酮薄膜17，移动框4上设置有用于拉动硅酮薄膜17的拖拽结构；

还包括用于切断硅酮薄膜17的切割结构，切割结构与移动框4、导轨2连接。

拖拽结构包括水平设置的移动板一6、设置在移动板一6下方的真空气缸19、分别设置在移动板一6两端的滚轮一，移动框4的两侧分别设置有开口槽41，滚轮一设置在开口槽41内，移动板一6的端部设置有动力驱动结构一。

切割结构包括靠近转辊171且设置在移动框4上的水平杆181、竖直设置在水平杆181上的调节气缸18、水平设置在调节气缸18底端的刀片182，刀片182平行于转辊171设置；

还包括设置在导轨2底端的切割条21，切割条21平行于导轨2设置。

热喷涂结构203包括水平设置的移动板三162、可移动的设置在移动板三162上的移动块161、设置在移动块161底端的热喷涂机16，移动板三162的两端分别设置有滚轮二，滚轮二设置在上轨道5中，上轨道5水平设置在支架3的顶端；

移动板三162上设置有动力驱动结构二，移动块161上设置有动力驱动结构三。

参见图3，承托结构20包括竖直设置的升降气缸9、水平设置在升降气缸9顶端的托板8、设置在托板8上的玻璃7，托板8的上端面设置有嵌入槽，嵌入槽内卡设置有玻璃7。更优地，支架3上包括四个相互平行的立柱31，四个立柱31分别设置在虚拟四边形的角上，在升降气缸9的作用下，托板8能够沿着立柱31上下滑动。

一种玻璃表面功能化的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：在玻璃7的上表面涂覆有结构胶，与此同时，在结构胶的上方提供氮气保护氛围，避免结构胶凝固过快；

步骤S2：在结构胶凝固之前，快速在结构胶上铺设一层硅酮薄膜17，在外力作用下，挤压硅酮薄膜17，使得硅酮薄膜17紧紧贴靠在玻璃7的上端面；

步骤S3：在结构胶凝固前，利用热喷涂机16，向硅酮薄膜17中热喷涂纳米涂层；

步骤S4：待喷涂完毕，沿着玻璃7的外边沿切割硅酮薄膜17，获得表面功能化的玻璃7。

本发明的具体工作过程：

首先，利用机械手或者真空吸盘系统，将玻璃7放置在托板8上，由于托板8上设置有嵌入槽，因此，将玻璃7卡设在嵌入槽内即可，机械手或者真空吸盘系统属于本领域技术人员容易实现的现有技术，在此不再详述；

利用升降气缸9，将托板8逐渐升起，使得玻璃7缓慢上升到喷胶结构201位置，随后停止上升，利用动力轮111，使得移动板二11逐渐向玻璃7移动，此时防护罩14的底面与玻璃7的上端面接触并形成一个封闭腔体，开启气泵13和喷胶机15，在点胶的过程中，移动板二11继续移动，直到喷胶机15将玻璃7的上端面涂胶完毕，其中，点胶量、点胶位置可以根据实际的情形进行调节，以涂胶全覆盖、节约用胶量为原则；

此时，薄膜铺设结构202位于支架3的一侧，不与喷胶结构201干涉，当点胶结束时，暂时先不撤离喷胶结构201，调节电推杆1，使得转辊171（外侧包覆硅酮薄膜17）逐渐靠近在玻璃7的一端（即靠近在喷胶机15位置），利用拖拽结构，启动真空气缸19，将转辊171外侧下垂的硅酮薄膜17一端吸住，然后迅速撤离喷胶结构201；

与此同时，利用升降气缸9，将玻璃7再次升高到薄膜铺设结构202位置，此时，硅酮薄膜17靠近真空气缸19的一端贴在玻璃7的一端结构胶上，在电推杆1的作用下，使得转辊171直线朝向玻璃7的另一端移动，在动力驱动结构一的作用下，使得移动板一6反向移动，并保持在最初的位置，直到整个玻璃7的上端面完全覆盖住硅酮薄膜17；

此时，启动切割结构，利用调节气缸18，使得刀片182下降，并将硅酮薄膜17的一端切割完成，真空气缸19也与硅酮薄膜17的另一端分离，随后利用电推杆1，使得移动框4带动转辊171移动，转辊171压在硅酮薄膜17的上端面，使得硅酮薄膜17紧紧贴在玻璃7上，随后，移动框4和转辊171撤离玻璃7上方，当刀片182移动到玻璃7的外端时，将硅酮薄膜17另一端也切割掉；

最终，采用热喷涂结构203，对玻璃7的上端面进行喷涂处理，待喷涂结束后，在升降气缸9的作用下，将托板8向上移动，此时，硅酮薄膜17的两侧与导轨2下方的切割条21接触，于是硅酮薄膜17的两侧也被切割掉，完成了玻璃7的表面功能化过程，最后利用机械手或者真空吸盘系统，将玻璃7取出即可。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种玻璃表面功能化的装置，包括支架（3）、设置在所述支架（3）上的承托结构（20），所述承托结构（20）上水平设置有玻璃（7），其特征在于，所述承托结构（20）上方且从下到上依次设置有用于对玻璃（7）表面喷涂结构胶的喷胶结构（201）、薄膜铺设结构（202）和热喷涂结构（203），所述喷胶结构（201）和所述薄膜铺设结构（202）分别水平滑动设置，且所述喷胶结构（201）和所述薄膜铺设结构（202）分别活动设置在所述支架（3）的两侧。

2.根据权利要求1所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，所述喷胶结构（201）包括水平设置的移动板二（11）、分别设置在所述移动板二（11）下方两侧的动力轮（111）、设置在所述移动板二（11）其中一端的若干喷胶机（15），所述动力轮（111）可移动的设置在下轨道（10）上；

靠近所述移动板二（11）中另一端设置有气泵（13），所述气泵（13）通过氮气管（12）与氮气罐连接，所述气泵（13）与喷管的一端连接，所述喷管的另一端伸入到所述移动板二（11）底面。

3.根据权利要求2所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，所述移动板二（11）的下端面通过固定柱（142）连接有水平设置的防护罩（14），所述防护罩（14）的一端设置有若干通孔一（141），且靠近其另一端设置有通孔二（143），所述喷胶机（15）的喷胶头穿设所述通孔一（141），所述喷管的另一端穿设所述通孔二（143）；

所述防护罩（14）的四周边沿设置有翻边（144），所述翻边（144）的底面与所述玻璃（7）上端面可分离式接触。

4.根据权利要求1所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，所述薄膜铺设结构（202）包括水平设置的移动框（4）、设置在所述移动框（4）一端的转辊（171）、与所述移动框（4）另一端连接的电推杆（1）、设置在所述移动框（4）底端的导轨（2），所述电推杆（1）和所述导轨（2）均连接在所述支架（3）上，所述转辊（171）上卷绕有硅酮薄膜（17），所述移动框（4）上设置有用于拉动所述硅酮薄膜（17）的拖拽结构；

还包括用于切断所述硅酮薄膜（17）的切割结构，所述切割结构与所述移动框（4）、所述导轨（2）连接。

5.根据权利要求4所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，所述拖拽结构包括水平设置的移动板一（6）、设置在所述移动板一（6）下方的真空气缸（19）、分别设置在所述移动板一（6）两端的滚轮一，所述移动框（4）的两侧分别设置有开口槽（41），所述滚轮一设置在所述开口槽（41）内，所述移动板一（6）的端部设置有动力驱动结构一。

6.根据权利要求4所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，所述切割结构包括靠近所述转辊（171）且设置在所述移动框（4）上的水平杆（181）、竖直设置在所述水平杆（181）上的调节气缸（18）、水平设置在所述调节气缸（18）底端的刀片（182），所述刀片（182）平行于所述转辊（171）设置；

还包括设置在所述导轨（2）底端的切割条（21），所述切割条（21）平行于所述导轨（2）设置。

7.根据权利要求1所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，所述热喷涂结构（203）包括水平设置的移动板三（162）、可移动的设置在所述移动板三（162）上的移动块（161）、设置在所述移动块（161）底端的热喷涂机（16），所述移动板三（162）的两端分别设置有滚轮二，所述滚轮二设置在上轨道（5）中，所述上轨道（5）水平设置在所述支架（3）的顶端；

所述移动板三（162）上设置有动力驱动结构二，所述移动块（161）上设置有动力驱动结构三。

8.根据权利要求1-7任一项所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，所述承托结构（20）包括竖直设置的升降气缸（9）、水平设置在所述升降气缸（9）顶端的托板（8），所述托板（8）的上端面设置有嵌入槽，所述嵌入槽内卡设置有玻璃（7）。

9.一种玻璃表面功能化的方法，包括使用如权利要求1-7任一项所述的玻璃表面功能化的装置，其特征在于，具体还包括以下步骤：

步骤S1：在玻璃（7）的上表面涂覆有结构胶，与此同时，在结构胶的上方提供氮气保护氛围，避免结构胶凝固过快；

步骤S2：在结构胶凝固之前，快速在结构胶上铺设一层硅酮薄膜（17），在外力作用下，挤压硅酮薄膜（17），使得硅酮薄膜（17）紧紧贴靠在玻璃（7）的上端面；

步骤S3：在结构胶凝固前，利用热喷涂机（16），向硅酮薄膜（17）中热喷涂纳米涂层；

步骤S4：待喷涂完毕，沿着玻璃（7）的外边沿切割硅酮薄膜（17），获得表面功能化的玻璃（7）。

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