CN1438973A - 使用微波射线对玻璃和玻璃类材料快速热处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种玻璃和玻璃类材料特别是玻璃板(2)热处理的方法，该方法没有使用常规的隧道式加热炉，实现了将玻璃和玻璃类材料从任意初始温度快速加热到任意所需的温度，从而可通过玻璃板(2)的成形、弯曲、回火、退火、涂布、浮法加工等来处理玻璃板(2)，而不会使玻璃板(2)破裂。在本发明方法中选择具有适当均匀性、频率和功率密度的微波射线(6)，来完成将玻璃板(2)在所选择的短时间内从任意初始温度加热到任意所需(如软化)温度，同时确保微波射线(6)在玻璃板(2)的外表面及其内部造成的温度分布足够均匀，能防止被照射的玻璃板(2)的内部热应力超过其断裂模数，从而避免玻璃破碎。

Description

使用微波射线对玻璃和玻璃类材料快速热处理的方法
发明领域
本发明涉及任何类型的玻璃和玻璃类材料尤其是玻璃板的热处理，用微波射线快速均一地加热玻璃板来进行成形、弯曲、回火、退火、涂布和浮法加工，以便可没有破损地处理玻璃板。可由本发明方法热处理的玻璃和玻璃类材料包括平板玻璃、玻璃纤维、掺入有机混合物的玻璃和玻璃类材料等。由本方法处理的玻璃板可用于生产交通工具如汽车的挡风玻璃、侧窗和后窗等，以及用于生产建筑物窗玻璃等。
发明背景
玻璃和玻璃类材料的热处理广泛用于生产交通工具的窗户、建筑玻璃、玻璃纤维天花板和复合材料等。全世界每年有大量玻璃和玻璃类材料，尤其是玻璃板被热处理。
玻璃热处理(如玻璃板的成形或弯曲)的主要问题之一是当玻璃从室温被加热到软化温度时，这些玻璃板的加热速度增量必须保持得比较低以防止玻璃板破裂。否则如果玻璃板的不同区域被加热到不同温度，会出现板的破裂。板的不同区域或层之间这种温度差别使玻璃中内部应力增加，到这些应力变得高于被加热玻璃板的断裂模数点，就导致玻璃破裂或粉碎。
通常，玻璃板的热处理为：通过适当的支撑机械装置将玻璃板输送通过一个水平隧道式加热炉；在加热炉中使用红外线、热空气、煤气或混合使用这些方法，将玻璃板加热到热软化温度；然后成形或弯曲玻璃板。成形后玻璃板被转移到冷却站，在那里将玻璃板可控制地冷却。上述方法确保热处理以适当的生产速度进行。许多专利(参阅如美国专利5,882,370、5,858,047、5,743,931、5,352,263、5,022,908、5,079,931、5,078,774、5,066,320、5,059,233、5,057,138、5,057,137、5,032,162、5,005,318、4,986,842、4,983,201、4,976,762、4,881,962、4,816,055、4,767,439和3,951,634)叙述了不同的用隧道式加热炉热处理玻璃板的方法。在所有这些方法中，每一块板停留在加热炉中的总加热时间为数百秒钟。
隧道式加热炉的生产能力有可能提高，但方式有限。最简单提高生产能力的方式是制造更长的加热炉。较长的加热炉使得运送装置的速度提高，因为每一块板的总加热时间相应地增加，必然地降低了玻璃板外表面和内层之间维持的温度差别。然而，即使没有这种修改，现有的加热炉已经太长、太厚重、太昂贵及效率太低，且具有原料操作问题。
例如，隧道式加热炉中从辊子到玻璃有高的热传导，与玻璃下面的对流热和辐射热一起，导致了从玻璃的下表面转移的热量超过单独通过对流和辐射转移到玻璃上表面的热量。此外输送方向玻璃温度的非均匀性导致玻璃板表面质量和光学质量性能的退化。
即使玻璃板被这种类型的加热炉均匀地加热，当玻璃板递送出加热炉时，在玻璃板到达成形/弯曲装置中加压/弯曲位置前，玻璃板的前端和尾端冷却的时间期限不同。当给玻璃板加压和弯曲时，这可能产生玻璃板的破裂。
另外，特别在汽车和结构玻璃生产中，如果使用厚重的加热炉，为使玻璃板成形和弯曲结合，要可靠地实施局部加热通常是困难的。这种局部加热操作需要昂贵地加热炉改造费用(参阅如美国专利5,735,922、5,591,245和5,755,845)，并且仍然不能保证有限区域有效的过热和弯曲所需的温度。
在玻璃板热处理中，本领域大多数改进都集中在不降低生产速度下减小加热炉的尺寸(缩短总加热时间)，而不是淘汰隧道式加热炉的使用。达到此目标的一种方法是在玻璃温度超过大约450℃时提高加热玻璃的能力，在加热炉的末端制造一个由大功率电加热器或气加热器加热的独立的膛，其温度范围为800℃～900℃(美国专利5,232,482)或800℃～1000℃(美国专利5,306,324)。也使用微波能量来减少总的加热时间，但仅在玻璃加热过程的末尾使用微波射线处理，起始温度为大约420～450℃(美国专利4,838,915、4,471,192、5,656,053和5,822,879)。
减少加热炉长度和加热时间的另一种方法是提高热均匀性。很多专利把目标集中于解决有关玻璃加热不均匀的问题，包括设计一些分离的可独立控制的加热单元，它们通过红外线和热空气加热结合创造必要的热分布(美国专利5,908,000、5,368,624和5,296,270)；设计专门的加热装置(美国专利6,005,230和4,888,038)，在玻璃表面上造成特殊的温度梯度(美国专利5,149,352)及使用加热炉辊子加热(美国专利4,591,374)。
然而如上所述，全部上述专利共同特点是它们叙述了减少玻璃板在隧道式加热炉中总加热时间的方法，而没有在玻璃加工中直接(或能够)淘汰这种类型的加热炉。因此很清楚本领域需要一种能快速加热玻璃板的方法，该方法能淘汰隧道式加热炉，或能明显地缩短其长度并使它们更有效及较不昂贵。还需要一种处理方法，该方法能确保玻璃板上狭窄局部位置的高-速度加热。
增加加热速度的主要问题是引起玻璃板内部和外表面之间温度差异的必然性。如上所述，不同专利描述了玻璃表面上红外线或对流加热的均衡性。微波加热器也可用于此目的(参阅如美国专利5,828,042、1999年11月12日提出的美国专利申请09/439,533)。假设其中描述的方法至少提供了一种维持玻璃外表面或表面温度差别最小的途径，然而在不改变其性能下减少贯穿玻璃板厚度的温度差别是非常困难的。
下列实施例和图1说明了常规辐射源不适合玻璃板的快速加热。玻璃高度吸收红外线辐射，但对热空气不传热，对煤气也不传热。这样，由热空气、煤气等传输的红外线或对流热1和玻璃板2相互作用，能量的主要部分被位于玻璃板外表面的玻璃薄层2a和2z吸收。此自然现象引起玻璃板2内部在玻璃外表面2a和2z及多数内部玻璃层(如2b、2c、2d、…2n)之间及玻璃内部不同层之间的温度差别(如温度分布曲线3、4和5描绘的)，使得多数内层(如2n)的温度比玻璃板外表面2a和2z的温度低。如温度分布曲线3所描述，如果加热时间足够长(即加热速度足够低)，玻璃板的导热性可减少温度差别。但如果加热速度的增量高，玻璃板内层(如2c、2n)和外表面2a和2z之间的温度差别就提高了(温度分布曲线4)，及更高的加热速度引起这些层之间甚至更高的温度差别结果(温度分布曲线5)。此温度差别使玻璃板内应力上升导致玻璃破损。温度差值主要依赖于玻璃对红外线或对流辐射的吸收性能及其热导率，由此限制了高加热速度增量的加热能力。
因为玻璃通常的功能是保护物体不受红外线和热辐射，多数种类的玻璃和玻璃类材料，尤其窗式玻璃，能很好地吸收红外线，具有低的热传导。因而由没有能力透入玻璃内部的热源来加热玻璃所需要的时间自然是有限制的，不可能降低这种限制，因为它导致破损。可通过解热方程式来估计加热时间的限度，此热方程式描述照射的热在玻璃板内部的传播，如红外线辐射的热。可将此方程式写为下列形式(参阅例如J.C.Jaeger(投稿人)、Horatio S.Carslaw著的 固体中的热传导，第2版，牛津大学出版，1986年)：
          T/t＝η/(cρ)ΔT+Q/(cρ)
玻璃板外表面的热迁移(q)可被写为下列形式：
          q＝k(T(0，t)-T0)+βσ(T(0，t)4-T0 4)
其中T＝T(x，t)是对应于照射时间(t)的沿着(x)轴(贯穿玻璃的厚度)的温度分布，并且0＜x＜δ，δ是玻璃厚度；T(0，t)是对于由室温T0开始的(t)时的玻璃表面的温度，η是玻璃的热导率，c是玻璃的比热，ρ是玻璃的密度，k是热迁移系数，β是玻璃的总辐射系数，σ是Stefan-Boltzmann常数(参阅化学和物理手册第80版，CRC Press LLC，1999年)，q是从玻璃表面的热流，及Q＝Q(x)是玻璃在照射下引起的沿(x)轴(沿厚度)的吸收能量分布。假定此吸收的能量穿过玻璃板表面的分布是均衡的。
由上述热方程式能够估计可能的最小加热时间(t)，它在玻璃板内部引起最大的温度差(ΔTmax)(即多数玻璃板内层和外表面之间的最大温度差)及对应的最大内部应力(σTmax)将足够低，以避免玻璃破裂；或换言之，σTmax＜MoR，其中MoR是平均断裂模数，及σTmax＝KsΔTmax(其中Ks是热应力系数)(参阅如E.B.Shand的 玻璃工程手册第2版，McGraw书籍有限公司出版，纽约，多伦多，伦敦，1958年，112-117页)
上述时间(t)可通过计算玻璃内部的温度分布、将平均温度和最低(或最高)温度之间的差(ΔTmax)乘以热应力系数(Ks)，并将此值与MoR比较来估计。可对用于玻璃的不同功率密度和辐射频率(事实上不仅对红外线频率范围)来进行这些计算。
上述计算是在室温以厚度(δ)为4mm的钠-钙浮法玻璃的下列性能为基础进行的，性能取于E.B.Shand的 玻璃工程手册第2版的第23、25、28页和112～113页，该书1958年由McGraw-Hill书籍有限公司出版；以及J.E.Stanworth著的 玻璃的物理性能的第105页，该书1953年在牛津Clarendon出版。本实施例中使用的玻璃是钠-钙浮法玻璃，因为它是广泛用于生产汽车和建筑物玻璃的典型玻璃：
η＝0.937W/(m℃)；
c＝0.21cal/(g℃)；
ρ＝2530kg/m3
Ks＝0.62MPa/℃；
MoR＝41MPa。在此作为实例的计算中，Tmax选择640℃，室温T0选择27℃。对被红外线辐射加热的玻璃板进行计算，红外线辐射的平均波长＞4微米。用功率密度为I0的红外线辐射从双向加热玻璃，透入玻璃的深度仅为d＜0.3mm(参阅如E.B.Shand的 玻璃工程手册第2版的第62页，该书由McGraw书籍有限公司出版，纽约，多伦多，伦敦，1958年)。Q(x)(即所吸收的能量沿照射玻璃的(x)轴的分布)计算为：
         Q(x)＝(I0/d){exp(-x/d)+exp(-(δ-x)/d)}
这些计算的结果示于下列调整的图表中(参阅表1)。
                               表1
I0(W/cm2) 2  3  5  7.4 7.5
(MoR-KsΔTmax)/MoR 0.76  0.62  0.34  0.005 ＜0
t(秒) ＞400  170  85  54 破裂
表1出示的数据说明，即使当玻璃外表面被红外线辐射完全均一地加热，仍有较低的加热时间限度(即数十秒钟)，及相应的加热速度的增量低于大约12℃/秒(从室温加热玻璃)。此结果也适用于对流加热，或它与红外线辐射的结合。事实上，加热速度的实际增量明显是更低的。例如对4mm玻璃板而言，因为经历均一地加热玻璃表面的问题，加热速度不高于6℃/秒～8℃/秒。但即使在最好的情况下，正如全世界工业实践所证实的，加热时间的限度(加热速度的增加)使得不可避免地要使用长的隧道式加热炉。
因而，普通红外线辐射或任何对流热源加热玻璃所需的时间太长而不能淘汰隧道式加热炉，并且不能在不改变玻璃性能的情况下减少加热时间。改变玻璃性能需要增加玻璃对红外线辐射的透明度和增加玻璃的热导率。然而这种解决是不切实际的，因为对红外线或对流辐射高度透明的玻璃窗具有高热导率，不能保护不受外界的热和冷。因此这样的玻璃窗实际上无益处。
发明概述
本发明提供了一种对任何玻璃和玻璃类材料热处理的方法，该方法通过可控加热有可能不使用常规隧道式加热炉。玻璃类材料包括包含玻璃粉、玻璃丝等的材料。使用这种处理制备的产品包括但不限于交通工具如汽车的挡风玻璃、侧窗和后窗等，以及建筑物玻璃，玻璃纤维制品及类似产品。本发明方法利用微波射线从任何初始温度开始快速地加热需热处理的材料(如玻璃板)。可以理解玻璃板的初始温度包括任何低于室温的冷的温度、室温和任何高于室温直至具体被处理玻璃的软化温度的温度。
本发明方法避免使用大体积且低效率的隧道式加热炉，且特别适用于玻璃成形、弯曲、回火、退火、涂布、浮法等。建筑物窗玻璃和类似材料，以及需要玻璃板热处理的其他玻璃物品，也可使用本方法加热。本发明方法还可用于容量干燥玻璃纤维和其它低热导率并对红外线和对流热不透明的无机材料。一旦玻璃板用本发明方法热处理，就可使用已知的加工步骤来完成玻璃板的成形、弯曲、回火、退火、涂布或浮法加工。在本发明背景中列举的美国专利中已将这些步骤作为例子，这些专利作为参考收入本文。
美国专利5,827,345验证了如果玻璃板低于软化点，应用微波能量可能使玻璃板破裂。的确在实际应用中，没有使用微波射线将玻璃板从室温加热到生产大尺寸玻璃基产品适合的温度，大尺寸玻璃基产品如窗、罩面等。
本发明方法与以前使用微波射线热处理玻璃的方法不同，不同处在于本发明方法能够在所选的短时间内，高效率安全地(即不破裂)及可控地将完整的玻璃板或其中任何局部区域，从任何初始温度加热到任何所需的温度(包括软化温度)。以前使用的微波为基础的加热方法和本发明方法之间的其它差异将在发明详述中阐明，其中包括本发明方法的那些特征、选择用于微波辐射的最佳波长(频率，包括相应于被照射玻璃板厚度的频率)、在微波加热过程中玻璃板内部能量(温度)分布的均衡化、随着玻璃板温度增高(其中增高温度与改变玻璃性能相关)连续调整所使用的微波功率密度、最佳微波能量分布均匀性的精确度(是高速度加热所需要的)和通过成形/弯曲工具加热玻璃板以及加热该工具本身。
高-速度方法的主要优点是减少制造成本和增加生产速度。还存在很多其它具体优点，包括但不限于免除了运输和转移热的玻璃到如加压地点的成本和问题，使设备的大小紧凑，提高退火、成形、弯曲、退火和回火后的最终产品的质量，以及简化成形/弯曲工具。
附图简述
图1说明使用红外线或其他不透明热源如常规辐射时在玻璃板内部形成不同温度分布曲线的现有技术方法。
图2说明一个外表面用微波射线照射时在玻璃板内部形成的不同温度分布曲线(它引起玻璃板内部的热应力)，以及如何可通过选择微波频率来控制分布曲线的形状。
图3说明使用本发明方法由微波射线同时双向照射时玻璃板内部的温度分布曲线。
图4图示使用本发明方法时，对于所用微波射线的不同频率可达到的最短加热时间及相应的功率级需求。
图5a、5b、5c及5d说明使用本发明方法，相对于被加热玻璃板的入射微波波长和玻璃板厚度的不同比例，玻璃板内部的不同微波能量分布。
图6用图说明使用本发明方法，使用波长为二倍到八倍玻璃厚度(在被加热玻璃或玻璃类材料中)之间的微波射线达到的最短加热时间及相应的功率级需求。
图7说明使用本发明方法，用微波和红外线辐射由玻璃板双向同时照射，在玻璃板内部形成的不同温度分布曲线。
图8说明使用本发明方法，微波射线照射下在玻璃板内部形成的不同温度分布曲线，此微波射线的波长为所加热玻璃的玻璃厚度的大约两倍，以及能量分布在玻璃厚度以内连续振动。
图9a和9b示意说明本发明的选择性实施方案，其中将玻璃板的一个局部位置加热到比整板高的温度，图9c说明在那里形成的能量分布。
图10示意说明本发明的一个选择性实施方案，其中提供了成形/弯曲系统的可控加热。
图11是说明用于本发明方法的基本陀螺振子微波装置的方框图。
发明详述
本发明涉及玻璃或玻璃类材料尤其是玻璃板的热处理方法，该方法不使用常规的隧道式加热炉，实现了将玻璃和玻璃类材料从任意初始温度快速加热到任意所需的温度，并通过玻璃板的成形、弯曲、回火、退火、涂布和浮法工艺来加工玻璃板，且不会使玻璃板破裂。在本发明方法中使用了具有适当均匀性、频率和功率密度的微波射线。在本发明全部实施方案中，所使用微波射线的微波波长(频率)和功率密度是本发明方法的重要参数，对所处理的各类型和厚度的玻璃板都必须测定这些参数。选定这些加工参数，使得能在所选择的短时间内完成玻璃的加热，加热可从任意初始温度加热到任意所需的(如软化)温度，同时保证由于微波照射而上升的玻璃板外表面和内部温度的分布是足够均衡的，可防止暴露玻璃板的内部热应力超过其断裂模数，从而避免玻璃的破损。如上所述，玻璃板一旦使用本发明方法快速地加热，它就可使用本领域熟知的加工步骤和设备不破裂地进行成形、弯曲、回火、退火、涂布或浮法加工。
下文以本发明实施方案为例，大致描述这些参数及如何选定这些参数，在实施方案中平板玻璃被放置在固定设备(即用于成形/弯曲/回火)上用微波射线加热。然而应理解，在上述本发明玻璃板被回火、退火、涂布或浮法加工的可供选择的实施方案中，可使用且必需考虑相同的参数及参数的选择。
本发明方法总的适用于任何类型玻璃或玻璃类材料的热处理，或任何包含这种材料并可通过控制加热处理的无机材料的热处理。这些处理包括但不限于：用于生产交通工具如汽车等的挡风玻璃、侧窗和后窗及生产建筑物窗玻璃和相关材料的玻璃板。控制加热实现了玻璃板的快速加热，此加热是从任意初始温度开始加热到任意所需的(如，软化)温度，同时是在固定的位置(如直接在成形地点)加热，而且在加热过程中不使用隧道式或其它类型的长加热炉，这些加热炉需要移动玻璃板来通过加热炉。
下文以本发明实施方案为例详细描述本发明方法，在实施方案中用带有或不带有反射器的、功率密度可改变的微波射线来加热玻璃板。可以理解这些描述适用于本发明的各实施方案，这些方案中使恰当加热的玻璃板成形、弯曲和/或回火。入射微波射线的频率和功率密度
本发明方法中入射微波射线的频率是重要的变量。应精确选定频率确保玻璃加热时贯穿玻璃板厚度的最大均匀性。此外，选定的频率应是经济有效的，以及在所需功率下选择频率的微波发生器应是容易得到的。
将微波射线6应用于玻璃板2(参阅图2)，微波射线通过玻璃板2并将其加热。最靠近微波射线源的玻璃层(如外表面层2a)吸收部分微波射线6，因此次层(如2b)被加热得较少一些。如果加热时间足够短，只要玻璃板的热导率不等于或仅稍等于玻璃板中设定的温度分布，结果在玻璃板内部形成了温度差。如果选定较低的微波射线频率来照射，它引起的温度差较低(参阅温度分布曲线7)，因为玻璃对微波射线的吸收低(参阅例如E.B.Shand的 玻璃工程手册第2版，73-75页)。因而，与使用较高频率微波射线比较，较低频率的微波射线允许得到较高的加热速度增量(参阅温度分布曲线8)。然而较低频率微波射线需要较强大的微波源，以便得到满意的提高的加热速度(即短的加热时间)。
图2说明，通常用不同频率的微波射线照射玻璃板时，在玻璃板的内部可产生温度分布。虽然图2并不倾向为本发明方法的成功来说明必须达到的特定的温度分布。但是从图2清楚看到，依赖于被加热玻璃板特性及其厚度，通过选择适当的微波射线频率，可得到必需的温度分布(即此分布引起的内部应力不超过断裂模数)。
如果应用的微波射线是适当均衡的，尤其在玻璃板内层没有引起可使玻璃破裂的附加温度差，上述状态就可正确保持。换言之，起因于微波能量非均匀性的任何温度差(ΔT)应该不会引起超过玻璃断裂模数的热应力。
                   KsΔT＜MoR
温度差(ΔT)与功率密度的非均匀性(1-ψ)成比例，其中ψ是均匀度。因此ψ≥100％{1-MoR/(KsΔT)}。因为断裂模数依赖于温度，且随温度变化而改变(参阅如J.E.Stanworth的 玻璃的物理性能，在Clarendon的牛津出版社出版，1953年，105页；E.B.Shand的 玻璃工程手册第2版，McGraw-Hill书籍有限公司出版，纽约，多伦多，伦敦，1958年，33、38和53页；Fay V.TooIey博士的 玻璃制造手册第3版，玻璃工业部门丛书，Ashlee出版有限公司出版，1984年，901页)，MoR应选择其最小值的点及热应力系数(Ks)应选择其最大值的点。
如果微波射线6同时照射玻璃板的两个外表面2a和2z(参阅图3)，可减小玻璃板内部的温度差别(参阅温度分布曲线9)及可扩大加热速度的增量。
这样，使用适当功率密度的低频率微波射线有可能降低加热时间。图4说明遵循本发明方法的要求，对厚度为4mm的钠-钙浮法玻璃使用不同频率的微波射线，可达到的最短加热时间10。计算时间-频率的相关性，其计算方法与计算红外线辐射加热玻璃的最短加热时间相同(参阅发明背景)。图4还说明了对于不同的微波频率，达到加热1m2(92平方英尺)玻璃板的时间所需要的微波射线总功率11。选1m2玻璃板作例子是因为它在生产不同窗子所用的普通大小范围内。
图4表明使用频率低于大约200GHz的微波射线加热玻璃板，所需的时间可短到足以避免使用隧道式加热炉。然而，获得此结果需要相应的微波功率密度。如果微波频率低于10GHz，必需的功率密度会明显上升，而引起许多技术和经济问题。例如，使用频率为2.45GHz(最普通的工业微波频率)的微波射线在15秒钟将玻璃板加热到640℃，需要安装高于十兆瓦特的微波装置。然而，本领域目前微波技术状态水平要达到这一点很困难，即使安装一个功率高于0.1兆瓦特的功率系统都非常昂贵。因此，本发明优选的微波频率范围在大约10GHz～大约200GHz。
在玻璃厚度范围内选择加热玻璃的入射微波波长λ，就得到本发明最优选的微波频率范围f(λ＝c1/f，其中c1是真空中光的速度)，它允许所使用微波射线的效率急剧提高(至少3-5倍)。
在非-金属材料(如玻璃或玻璃类材料)的厚度与入射材料内部的微波射线波长相当时，形成了微波能量的驻波分布(参阅如Max Bom和EmilWolf编著、A.B.Bhatia[等人]投稿的 光学原理：光传播的电磁理论、光的 干涉和衍射，第7扩展版，纽约，剑桥大学出版，1999年)。图5a、5b、5c和5d说明了玻璃板中这种分布的四种不同情况。
如果入射微波射线的波长λ明显小于(至少5～10倍)玻璃厚度δ(即频率很高)，该驻波分布具有衰减的振动形式12(参阅图5a)，结果形成的温度分布接近用红外线照射所得到的温度分布，因而不适合本发明的方法。当λ＝δ(13)、λ＝2δ(14)、或λ＝4δ(15)(分别为图5b-d)时，全部或部分微波产生的驻波看来都在玻璃板的内部，使用微波射线的效率明显提高。
图6说明对于厚度为4mm的钠-钙浮法玻璃板，通过使用不同的微波频率可达到最短的加热时间16，该微波频率对应的波长为大约λ1＝4δ到λ2＝δ之间。因为玻璃板中微波射线的ε是大约7.4，这些波长相应的微波频率是50GHz～200GHz之间(这些值是如f1＝c1/λ1，及f2＝c1/λ2；λ1，2＝4δε-1/2计算的)。
计算时间相关性使用的方法与计算玻璃被红外线辐射加热的最短加热时间相同(参阅发明背景)。在此计算中，玻璃板受辐射Q(x)照射，计算其内部吸收的能量分布为：
                  Q(x)＝lomsin2(πx/δ)其中lom是微波功率密度。
图6还说明了对于1m2(92平方英尺)钠-钙玻璃板，达到相应加热时间所需要的微波射线总功率17，其微波频率为大约50GHz～大约200GHz。
图6中的曲线表明，频率相应于λ＝2δ(对所说玻璃大约为100GHz)的微波能量是最优选的，因为这些参数提供了最有效加热玻璃的方式(所需的功率级下降数倍)；即使用合理的微波功率可达到比较短的加热时间。如实现用15秒钟将1m2的玻璃板加热到640℃，所使用的微波射线的频率为大约100GHz，所需要的发生器的功率为大约200KW。能够以这种频率和功率密度提供微波射线的陀螺振子是商业上可得到的(参阅如Varian的陀螺装置入门，19页)。目前这种装置的市场价格，比可比较的隧道式加热炉便宜数十倍，这种情况下热能的使用效率比常规隧道式加热炉的好数十倍。
在加热过程中可通过调整微波功率密度来进一步减少加热的时间，改变玻璃内部应力和断裂模数。
如上所述，加热过程中改变了玻璃板的内部应力和断裂模数。内部应力(σT)与玻璃板内部温度差(ΔT)成比例，如：
                     σT＝KsΔT
其中ΔT主要依赖于微波功率密度的水平。
因此，对于达到的任何玻璃温度，确保内部热应力不超过断裂模数的最大功率密度lommaX还涉及下列这些参数：
                     lommax(T)～MoR/Ks在加热过程中lommaX可随着MoR和Ks的变化而变化，而MoR和Ks是随玻璃温度而改变的：
                lommax(T)＝lommax(Ti)MoR/Ks
其中lommax(Ti)被选择为从初始的温度(Ti)加热玻璃的初始功率密度。此初始功率密度可计算得到或用实验方法建立。
内部热应力系数(Ks)及断裂模数(MoR)可在技术文献、手册、编目资料及其它来源中查到(参阅如上文给出的参考资料)。
也可估计加热全过程的lommax(T)。表2示出不同温度范围的lommax值。用频率为100GHz的微波射线加热厚度(δ)为4mm的钠-钙玻璃板，对此过程进行的计算以过去使用的热方程式为基础。
                                    表2
T℃ 27-100  100-200  200-300  300-400  400-500  500-640
lommax，W/cm2 20*  12  14  20  35  70
注：*是初始功率密度
上述计算表明，如果在加热过程中微波功率密度连续改变内部热应力系数和断裂模数，则加热时间几乎以2倍因子降低。
在上文讨论的本发明实施方案中，通过使用微波射线6及附加的电磁或对流热源1或它们二者(参阅图7)，加热时间及成本可至少减少10％～20％。在这种情况下，微波射线由内部加热玻璃板2，在玻璃板内部形成其特有温度分布(参阅温度分布曲线19)；及附加的热源在外表面2a和2z加热玻璃，造成相应的温度差(参阅温度分布曲线18)。由几个热源产生的温度分布曲线20比由单独的热源得到的更均衡。
选择附加电磁源的波长明显小于玻璃板的厚度(至少小十倍)，因此仅加热玻璃板的内层。选择足量的电磁源或对流源或二者总和的功率密度，使其加热玻璃板外表面的加热速度增量与微波射线加热玻璃板内部的相同。
红外线辐射、紫外线辐射、激光、X-射线等可用作附加电磁加热源。天然气、热空气等可用作对流热源。
在照射过程中通过在玻璃厚度以内连续地移动(振动)分布22，23，24，微波能量分布21的驻波型式(参阅图8)使能量和温度的分布在玻璃板2内部均衡化。很清楚此振动周期(Tosc)应该充分地短(即频率充分高)，使lommax(T)玻璃温度(ΔT)在此其间(振动周期)将不形成超过玻璃断裂模数的热应力。换言之：
     lommax(T)Tosc＝δc*ρ*MoR*/Ks
或w＝1/Tosc＝Ks**lommax(T)/δc*ρ*MoR*
其中依赖于温度并在加热过程中变化的全部参数选择其最小值(由一个星号识别)，除了热应力系数(Ks-由两个星号识别)是选择其最大值。
通过选择适当的振动频率(Wopt≥W)，可得到均衡性非常高的微波功率分布和相应的温度分布(参阅图8的温度分布曲线25)。温度分布曲线25是温度分布曲线21～24加合的结果。振动允许达到非常短的玻璃板加热时间。
微波功率分布的驻波型是传输的微波和从玻璃板外表面对面反射的微波之间干涉的结果。在本发明的一个实施方案中，在玻璃板之后放置了一个反射器加强这种干涉。此反射器和最近玻璃外表面之间的距离(L)符合L＝kλ/2，其中λ＝c1/f，f是所选择的微波频率及k是1、2、3、…。可使用一种专门的金属板、固定物或其一部分等作为反射器。
在本发明上述实施方案中，通过反射器和玻璃板外表面之间的距离在大约1/4λ之内振动，和使用如上述所选定的振动频率，在被照射的玻璃内部达到了微波功率(温度)的均衡分布，获得了相应的短加热时间。
微波射线选择毫米级的波长范围(即几十千兆赫范围)，这允许使用产生可集中控制功率的发生器(如陀螺振子)。使用这种波长范围允许陀螺振子26产生的微波功率6的必要部分(参阅图9a)被定焦在局部的位置(例如玻璃板2的边缘区域)，使这些区域的整个体积快速加热到高于整块板的温度。这可在加热过程结束时并恰好在弯曲前，通过使用特别的镜子27来实施，镜子27带有可变的反射表面(参阅例如1999年11月12日提交的U.S.S.N.09/439,533)，这样达到了必要的微波能量分布28(图9c)。这种能量分布也可通过增加一个附加的陀螺振子29及一个附加的镜子30(对于普通调焦镜子31)来达到，它们将微波分配、定焦及直达到局部区域(图9b)。选择该陀螺振子的波长不大于需要加热的局部区域的尺寸。本发明允许非常快速地(在几秒钟或甚至几分之一秒)加热这些区域，及这些区域的尺寸可非常狭窄，等于大约微波波长的大小(相当数毫米)。
本发明可以可控地将置于加热环境中的成形/弯曲系统加热到足以处理的温度。制备该系统压力部件32和33(参阅图10)的材料，是对所使用的微波射线6半透明的材料，如高温非-金属材料，即氧化物陶瓷(包括氧化铝和MgO)、氮化物陶瓷(包括Si3N4)、石英等。本发明还允许对玻璃板连续地加热，即使在加压或重力成形操作过程中。微波射线6经过加压工具32连续加热玻璃板2。可通过选择微波功率密度和构成成形/弯曲系统的材料的吸收性能来控制成形/弯曲部件的温度以及跟踪加热所需的水平。
本发明在全部温度范围内提供独有的玻璃板内部可控制的温度分布，这可用于包括提高或降低玻璃板温度的任何加工，如当玻璃外表面使用冷却气体介质如冷空气等时的退火、回火等。选择微波射线的波长大约等于被处理玻璃板厚度的两倍，就可能在温度降低过程中在玻璃外表面和任何玻璃板内层之间形成任何温度差。结果是可根本上提高玻璃的质量如强度、剩余应力、光学性能等等。如果微波射线从两个玻璃外表面或侧面照射玻璃板，或者如果在玻璃板后面放置反射器，反射器与离微波源最远的玻璃表面的距离等于0，1，2，…乘以1/2的真空波长，波长与所选的频率相对应(数字0表示反射器可直接放置在入射微波射线对面的玻璃表面上)，则所描述的效果变得更加明显。
本发明通过选择陀螺振子的波长，还为可控地仅加热局部的表面层提供了机会。例如在浮法玻璃加工中，可利用此方案改进玻璃板内部由热锡造成的温度分布。选择微波波长为被加热玻璃板折光指数乘以所需的加热深度的大约十二倍，以及选择适当的功率密度，可改进(调整)所需的温度分布。如果玻璃板已经被加热到400℃及高于400℃(这在浮法玻璃加工中经常发生)，可改进温度分布。
本发明还提供了可控制地加热玻璃板局部表面薄层的机会。由此如果玻璃的初始温度低于400℃，选择微波射线频率使其相应的波长为大约被加热玻璃板厚度的四倍。通过在玻璃板后面放置反射器，反射器与被处理玻璃表面层的距离等于0、1、2、…乘以与所选的频率相对应的真空波长的1/2，可进一步增强所需要的可控制加热。
本发明还提供了可控制地快速烘干玻璃基材料的机会，玻璃基材料如玻璃纤维毡片。对此，选择微波射线频率使其相应的波长为被加热材料厚度的大约两倍。波长λdr的计算如下：
          λdr＝2δ(Ω1ε+Ω2εw)-1/2其中Ω1是材料中玻璃的百分率，Ω2是材料润湿的百分率及εw是水的介电常数。将反射器放置在材料后面，反射器与被处理表面层的距离等于1、2、…乘以与所选的频率相对应的真空波长的1/2，可进一步提高加热的效率。微波源和照射装置
使用发生器如陀螺振子、速调管等，可得到具有需要的频率和功率密度的微波射线。图11说明了可用于本发明方法的微波设备的实例。
微波设备包括陀螺振子37，其运转频率为82.9GHz(波长λ≈3.62mm)、连续波最大输出功率为40千瓦。陀螺振子接到500W(208V/25V)的灯丝变压器36和240V/35KV的电源35上，电流高达3A，功率高达90KW。微波束通过波导管40到加热室42，在这里微波束被镜子41定向到样品区域43。样品区域还可包括本发明各具体实施方案需要的固定设备、反射器等，这些没有在图11中说明。镜子确保大致0.2m2的样品区域的微波功率均衡分布。如上所述，96％的均匀性高于本发明方法所需的均匀性。
用可控硅功率调整器/转换开关34调整微波功率，并用安装在陀螺振子输出窗39中的色度计38测量微波功率。陀螺振子的微波功率和全部其他参数由控制面板44监控。在达到所需玻璃软化温度的瞬间关闭陀螺振子来自动控制加热时间。用精确度为大约0.2秒的电子秒表计时。微波装置还任选包括红外线加热器、冷却样品必需的器件、Minolta/LandCyclops 300/AF型高温计及其他器材。当玻璃温度上升时控制面板具有的专用电子装置可以改变微波功率。或者可用计算机45控制这些变化，以及可用计算机编程以不同的方式来影响这些变化。
可以理解图11中说明的特殊装置是本发明方法研究、开发及示范实验的最佳设计。本领域的普通技术人员能够不费力地为各种规模的制造加工修改装置。使用这种装置可完成将玻璃板从室温加热到软化温度，同时控制微波功率密度和处理时间。加工参数的示范性测定
下列出示的说明性而非限制性实施例对本发明及其优选实施方案提供了更详细的说明。实施例1-用可变功率密度的微波射线加热玻璃板
选定厚度(δ)为4.76mm(3/16英寸)厚的200mm×100mm钠-钙浮法玻璃板作加热实验。a)初步计算
使用下列顺序的步骤测定加热玻璃样品的微波参数：
1.按f＝c1/λ计算最佳微波频率，其中λ＝2δε-1/2。此频率是大约85.7GHz。
2.样品区域可达到的微波功率密度是由最大微波功率(P)(即40kW)及
  玻璃样品面积(S)(即20×10＝200cm2)来计算的。计算表明所应用的
  微波射线的功率密度可高达200W/cm2。
3.制作一个计算表(参阅表3)来计算玻璃加热过程中可达到的不同的
  最大功率密度Iommax，此最大功率密度确保在任何可达到的玻璃温
  度下其内部热应力不超过断裂模数。使用上述计算暴露于微波射线
  Q(x)的玻璃板内部所吸收能量分布的热方程式，来进行如下计算：
                     Q(x)＝lomSin2(πx/δ)从一侧将玻璃板由室温(27℃)加热到640℃，在完整的加热范围内取六个具体的温度范围(参阅表3)进行计算。断裂模数的相关性在J.E.Stanworth著的 玻璃的物理性能中第105页查到，该书1953年由在Clarendon的牛津出版社出版(参阅图13)，并假定全部温度范围的内部热应力系数是一个常数。
全部计算使用下列钠-钙玻璃性能列出的值，这些值取自E.B.Shand著的玻璃工程手册中第23、25、28和112-13页及J.E.Stanworth著的玻璃的物理性能中第105页，这两本书前者1958年由McGraw-Hill书籍有限公司出版，后者1953年由在Clarendon的牛津出版社出版。
热导率＝0.937W/(m℃)
比热＝0.21cal/(g℃)
密度＝2530kg/m3
内部热应力系数＝0.62MPa/℃；
计算结果在下列计算表中出示(参阅表3)。
                                   表3
T℃ 27～100  100～200  200～300  300～400  400～500  500～640
Iommax，W/cm2 50  34  36  48  85  180
上述实施例说明，对于快速加热具有特定的尺寸、厚度和指定的特性的玻璃板，本领域技术人员完成的典型计算可对玻璃板参数的近似值提供正确的选择。
或者，可通过实验凭经验选择适于确保最短加热时间(加热速度的增量最大)的功率密度，此功率密度在玻璃内部引起温度差和相应的内应力，而内应力应该足够低以避免玻璃破损，实验是用微波束照射处理一种玻璃的试验样品，改变功率密度并检验所生成材料的外观和性能。可以理解本领域技术人员将能容易地对于具体某种玻璃、其大小和厚度来改变这些估算的参数，使本发明方法最优化。b)实验
玻璃板样品被放入加热室样品区域。该玻璃板被放到专用固定设备上，该固定设备在玻璃板的背面，是为确保微波功率反射通过玻璃板而设计的(即辐射不被吸收)。该样品的安置还要确保能量能均匀地反射。在玻璃加热过程中使用计算表(表3)的功率密度数据，由上述电子装置和计算机监控微波的功率。接通按图11描述安装的微波发生器的开关(使用82.9GHz的陀螺振子，因为对于所需的85.7GHz，它是最接近相配的可得到的陀螺振子)。样品温度用高温计控制，当达到所需温度时高温计发出相应的电信号控制电子装置关闭陀螺振子。
如果在加热过程中玻璃板没有破裂(由目测确定)，对各选定的温度范围，用提高大约5～大约10％的功率密度处理第二块玻璃板样品。当玻璃开始破裂，此相应的功率密度减少大约5～大约10％。分别测定其它温度范围的参数，即提高各范围的功率密度直到各温度范围内玻璃破裂为止。然后各相应的功率密度减少大约5～大约10％，最终确定了最佳的一组功率密度，它保证得到样品由室温加热到640℃所需的最短时间。这组数据建立后再试验30次，使得到的可能最短加热时间的值至少有80％的肯定概率水平。如果在这些实验过程中至少有一个样品破裂，相应的功率密度要减少大约5～大约10％并再次从头进行30块玻璃板的这组实验。当选定功率密度使全部30块样品通过试验时，得到的平均加热时间被认为是最短加热时间。在这些实验中得到的最短时间是14秒钟，与估计值非常接近(±20％)。尽管我们没有进一步进行被加热玻璃板的弯曲、成形或加压等处理，此实施例和下文描述的实施例2证明了这种进一步的处理不会导致破裂或玻璃板质量的降低。实施例2-使用振动的反射器由微波射线加热玻璃板
选定厚度(δ)为4.76mm(3/16”)的200mm×100mm钠-钙玻璃板，使用82.9GHz(波长λ≈3.62mm)微波射线和一个反射器进行加热实验。
a)初步计算
1.在样品区域可达到的最大微波功率密度是200W/cm2。
2.反射器和玻璃板之间的距离L被选定为
   L＝kλ/2＝kc1/2f＝5.43mm
  (选择系数K等于3)。
3.选择反射器的振幅为：
  ΔL＝λ/4＝c1/4f＝0.9mm
4.使用上文曾列出的下列方程式计算振动频率：
   W＝1/Tosc＝Ks**Iommax(T)/δc*ρ*MoR*
全部计算使用下列钠-钙玻璃性能的数值，这些数值是在实施例1列出的参考文献中提供的：
比热＝0.21cal/(g℃)
密度＝2500kg/m3
内部热应力系数＝0.6MPa/℃；
MoR＝13MPa
微波功率密度＝200W/cm2
在计算的基础上，所选择的振动频率(w)估计为3Hz。
d)实验
玻璃板样品被放入加热室样品区域专用固定设备上，在固定设备和玻璃板之间有一厚金属板，金属板和玻璃的距离为6.9±0.1mm。一个电动机械驱动器使该金属板振动，振动距离为±0.58mm、精确度为+/-0.1mm及频率为1～10Hz。接通驱动器开关并将振动频率调到3Hz。接通陀螺振子的开关，调到最大功率，以功率密度为200W/cm2微波射线照射玻璃板。样品温度用高温计控制，当玻璃温度达到640℃时该高温计关闭陀螺振子。
如果玻璃板在加热过程中没有破裂，将金属板振动频率降低大约10％来处理第二块玻璃板直到玻璃破裂。在此发生时将振动频率提高大约10％再处理样品(大约30次)，得到适当的频率值，该值至少有80％的肯定概率水平，如果在这些实验过程中至少有一个样品破裂，将频率另外提高10％，并再次从头进行30块玻璃板样品的这组实验。当用此方法选择的频率处理的全部30块样品都没有破裂，就认为此频率为最佳频率。对于该玻璃样品和微波参数，最佳频率为大约4Hz，加热时间为9秒钟。
上文以说明性的方式对本发明进行了描述。应该理解所使用的术语仅倾向所叙述词语的本性而不意味限制。依据上述说明可以有很多对本发明的修改和变更。因此在后附的权利要求的范围内，还可对本发明进行与上文明确描述不同的实践。

Claims (46)

1.一种至少使一块玻璃板成形的热处理方法，该方法包括将玻璃板放置固定设备上并将玻璃板暴露于微波射线，微波射线的均匀性为ψ，其中ψ大于或等于100％{1-MoR/(KsΔT)}，这里依赖于温度的MoR和Ks分别选择其最小值和最大值，所说微波射线具有有效的频率和足够的功率密度，能在选定的时间内将玻璃板的至少一个选定区域从任意初始温度加热到任意所需的温度，由此在所选区域得到了允许成形玻璃板的充分的温度分布，从而防止玻璃板的内部热应力超过其断裂模数。
2.权利要求1的方法，其中微波功率密度在增加玻璃温度过程中是连续变化的，该变化是将其乘以当前温度的断裂模数与内部热应力系数的比值。
3.权利要求2的方法，其中玻璃板的两个外表面都暴露于微波射线。
4.权利要求1的方法，其中微波射线频率在大约10GHz～大约200GHz之间。
5.权利要求1的方法，其中玻璃板的两个外表面都暴露于微波射线。
6.权利要求1的方法，其中固定设备是一种成形系统。
7.权利要求1、3、4或5的方法，其中微波射线频率相应的波长为被加热玻璃板的玻璃厚度的大约两倍。
8.权利要求6的方法，其中成形系统由非-金属高温材料制成或被非-金属高温材料涂覆，该非-金属高温材料对所应用的微波射线是半-透明的，所以在加热玻璃板的同时，成形系统也被加热到所需的温度。
9.权利要求7的方法，其中使用波长明显短于所应用微波射线的附加电磁加热源、或对流热源、或二者来加热玻璃板，其中各热源的功率密度或两个热源功率密度的总和足以加热玻璃板的至少一个外表面，使其加热速度增量与微波射线加热玻璃板内部的加热速度增量相同。
10.权利要求7的方法，其中在玻璃板被适当频率照射的过程中，微波功率在玻璃板内部的分布是连续振动的。
11.权利要求7的方法，其中反射器放置在玻璃板不被微波源照射的外表面的后面，放置的距离等于1、2、3…乘以相应于所选频率的真空波长的2倍。
12.权利要求8的方法，其中对所用微波射线半-透明的非-金属高温材料选自氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、石英和钻石。
13.权利要求9的方法，其中附加电磁加热源选自红外线、紫外线、激光和X-射线热源。
14.权利要求9的方法，其中附加对流热源选自易燃气体、易燃液体和热空气。
15.权利要求11的方法，其中在玻璃板加热过程中该距离在1/4波长范围内连续振动，该波长是相应于所选频率的真空波长。
16.权利要求15的方法，其中选择振动频率为w≥Kslommax/δcρMoR，其中依赖于温度并在加热过程中变化的全部参数除了Ks以外选择它们的最小值，Ks选其最大值。
17.一种至少使一块玻璃板弯曲的热处理方法，它包括将玻璃板放置到固定设备上并将玻璃板暴露于微波射线，该微波射线的均匀性为ψ，其中ψ大于或等于100％{1-MoR/(KsΔT)}，这里依赖于温度的MoR和Ks分别选择其最小值和最大值，所说的微波射线具有有效的频率和足够的功率密度，能在选定的时间内将玻璃板的至少一个选定区域从任意初始温度加热到任意所需的温度，由此在玻璃板所选区域得到了允许玻璃板弯曲的充分的温度分布，从而防止玻璃板的内部热应力超过其断裂模数。
18.权利要求17的方法，其中固定设备是一种弯曲系统。
19.权利要求17的方法，其中玻璃板的两个外表面都暴露于微波射线。
20.权利要求17的方法，其中恰好在弯曲前，玻璃板中至少一个局部区域加热的温度高于玻璃板其余部分的温度。
21.权利要求17的方法，其中微波功率密度在增加玻璃温度过程中连续变化，该变化是将其乘以当前温度的断裂模数与内部热应力系数的比值。
22.权利要求18的方法，其中弯曲系统由非-金属高温材料制成或被非-金属高温材料涂覆，该非-金属高温材料对所应用的微波射线是半-透明的，所以在加热玻璃板的同时，弯曲系统也被加热到所需的温度。
23.权利要求20的方法，其中有效量的所应用微波射线被定焦在经受弯曲的玻璃板的一个区域或多个区域。
24.权利要求20的方法，其中玻璃板至少一个局部区域被暴露于附加的微波源，该微波源的波长不大于被加热局部区域需要的大小。
25.权利要求22的方法，其中对所应用微波射线半-透明的非-金属高温材料选自氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、石英和钻石。
26.权利要求17的方法，其中微波射线的频率在大约10GHz～大约200GHz之间。
27.权利要求23的方法，其中微波射线的频率在大约10GHz～大约200GHz之间。
28.权利要求17、26或27的方法，其中选择的微波射线频率使其相应的波长大约为被加热玻璃板玻璃厚度的两倍。
29.权利要求28的方法，其中使用波长明显短于所应用微波射线的附加电磁加热源、或对流热源、或二者来加热玻璃板，其中各热源的功率密度或两个热源功率密度的总和足以加热玻璃板的至少一个外表面，使其加热速度增量与微波射线加热玻璃板内部的加热速度增量相同。
30.权利要求28的方法，其中玻璃板被适当频率照射的过程中，微波功率在玻璃板内部的分布是连续振动的。
31.权利要求28的方法，其中反射器放置在玻璃板未暴露于微波源的外表面的后面，放置的距离等于1、2、3…乘以相应于所选频率的真空波长的一半。
32.权利要求29的方法，其中附加电磁加热源选自红外线、紫外线、激光和X-射线热源。
33.权利要求29的方法，其中附加对流热源选自易燃气体、易燃液体和热空气。
34.权利要求31的方法，其中在玻璃板加热过程中，反射器放置的距离在1/4波长范围内连续振动，该波长是相应于所选频率的真空波长。
35.权利要求30的方法，其中选择振动频率为w≥Kslommax/δcρMoR，其中依赖于温度并在加热过程中变化的全部参数除了Ks以外选择它们的最小值，Ks选其最大值。
36.权利要求34的方法，其中选择振动频率为w≥Kslommax/δcρMoR，其中依赖于温度并在加热过程中变化的全部参数除了Ks以外选择它们的最小值，Ks选其最大值。
37.一种至少使一块玻璃板回火和退火的热处理方法，它包括将玻璃板放置到固定设备上并将玻璃板暴露于微波射线，该微波射线的均匀性为ψ，其中ψ大于或等于100％{1-MoR/(KsΔT)}，其中依赖于温度的MoR和Ks分别选择其最小值和最大值，所说的微波射线具有有效的频率和足够的功率密度，能在选定的时间内将玻璃板的至少一个选定区域从任意初始温度加热到任意所需的温度，由此在所选区域得到了允许玻璃板回火和退火的充分的温度分布，从而防止玻璃板的内部热应力超过其断裂模数。
38.权利要求37的方法，其中选择微波射线频率使其相应的波长大约为被处理玻璃板的玻璃厚度的两倍。
39.权利要求37的方法，其中微波射线被应用到玻璃板内部的局部区域，同时冷却气体介质被应用到玻璃板的外表面。
40.权利要求37的方法，其中玻璃板的两个外表面都暴露于微波射线。
41.权利要求38的方法，其中反射器放置在玻璃板未暴露于微波源的外表面的后面，放置的距离等于0、1、2、3…乘以相应于所选频率的真空波长的一半。
42.一种至少使一块玻璃板进行浮法加工、涂布或烘干的热处理方法，该方法包括将玻璃板暴露于微波射线，该微波射线的均匀性为ψ，其中ψ大于或等于100％{1-MoR/(KsΔT)}，其中依赖于温度的MoR和Ks分别选择其最小值和最大值。所说微波射线具有有效的频率和足够的功率密度，能在选定的时间内将玻璃板的至少一个选定区域从初始温度加热到任意所需的温度，由此在所选区域得到了允许玻璃板浮法加工的充分的温度分布，从而防止玻璃板的内部热应力超过其断裂模数。
43.权利要求42的方法，其中对于预先被加热到高于大约425℃温度的玻璃板，选择的微波射线频率是使其相应的波长为被加热玻璃板折光指数乘以所需的加热深度的大约十二倍。
44.权利要求42的方法，其中对于温度低于大约425℃的玻璃板，选择的微波射线频率是使相应的波长大约为被加热玻璃板厚度的四倍。
45.权利要求42的方法，其中对于湿的和非-固体玻璃材料，选择的微波射线频率是使相应的波长大约为λ＝2δ(Ω1ε+Ω2εw)-1/2。
46.权利要求45的方法，其中反射器放置在玻璃板未暴露于微波源的外表面的后面，放置的距离等于0、1、2…乘以相应于所选频率的真空波长的1/2。
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