CN1513781A - 微晶化玻璃连续成形设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微晶化玻璃的连续成形设备，其特征在于：熔解玻璃原料的熔解装置11、和连接于这个熔解装置之后，用于调整在熔解装置被熔解之熔融玻璃的均质度、黏度、液面之调整装置12，和设于这个调整装置之后，用于防止从调整装置流出的熔融玻璃失透之失透防止装置13，和设于失透防止装置之后，用于将从失透防止装置流出的熔融玻璃压延成形为带状板之辊压成形装置14，和设于这个辊压成形装置之后，用于压制从辊压成形装置被成形为带状板玻璃之压制辊轴16、和设于这个压制辊轴之后，用于使带状板玻璃微晶化之微晶化装置17，和设于这个微晶化装置之后，用于切割带状微晶化玻璃板B之切割装置27。使用这种设备制造微晶化玻璃，从玻璃原料到成形可以连续性的完成。
Description
技术领域
本发明是关于，作为彩色滤光片或影像感应用基板等高科技制品用基板、电子零件烧成用铺底板、电磁调理器用面板、光学零件、微波炉用棚板、防火门用窗玻璃、石油暖炉和木材暖炉前窗玻璃、建筑用等材料而被广泛使用的微晶化玻璃，从玻璃原料开始连续成形的微晶化玻璃连续成形设备。
背景技术
微晶化玻璃和一般玻璃相比较，具有较低的热膨胀系数和较高的机械强度，因此，近年来被使用于上述各个领域。在这样的微晶化玻璃中，为了使微细的结晶从玻璃中析出，必须在玻璃原料中添加促进微晶核生成的核形成成分。因此，制造微晶化玻璃时，为了使上述核形成成分确实发挥其添加效果，制造工程通常为原料的熔解，被熔解的玻璃形成板状之后，施以微晶化热处理等工艺过程。
图4和图5所示为以往微晶化玻璃制造工程之一例。在这些图中，符号1表示熔解装置。在这个熔解装置1中被熔解的玻璃原料，在前炉2调整熔融玻璃的黏度之后供给成形用辊轴3，通过辊轴3被形成板状。在辊轴3形成的板状玻璃被输送进入徐冷炉4，藉由徐冷炉4将玻璃内的应变去除并使玻璃均一化。
其次，将被徐冷后的板状玻璃输送到切割工程5，在切割工程5依照所定尺寸切割形成板状玻璃6。这些板状玻璃6暂时被堆放而成如7所示。暂时被堆放的板状玻璃6达到一定量时被搬送到有些距离的微晶化处理炉8，在微晶化处理炉8内部进行板状玻璃6的微晶化。完成微晶化之板状玻璃9暂时被堆放而成如10所示。之后，被搬送到有些距离的二次加工处，经厚度切削或表面研磨而成制品。
但是，在上述先前的微晶化玻璃制造工程中，工程的大部分分别由个别的单位工程组成，亦即，在切割工程5被切割成所定尺寸的板状玻璃6之后，由于板状玻璃6需要从切割工程5搬送到有些距离外的微晶化处理炉8进行微晶化，所以，微晶化玻璃的制造有不易自动化、量产化、以及品质稳定性不足等问题存在。
还有，以前的作法，因作用于带状玻璃上力量的变化而容易产生下述问题。也就是说，当玻璃从熔解炉流往支持体时，配置于成形装置下游的搬运辊轴会供应带状玻璃引张力，这个引张力会造成带状玻璃从支持体往上浮的问题。由于往上浮的带状玻璃部分没有被支持体支持而在空中飞舞，因而容易造成带状玻璃的形状不安定，也容易在带状玻璃上形成皱纹或凹凸等缺点。同时，也是造成带状玻璃搬运不稳定而蛇行的原因。
另外，因为微晶化玻璃中有添加核形成成分的关系，熔融玻璃的温度降低就容易失透，这是众所周知的性质。在实际的生产工程中，从前炉2流出，在被导入成形辊轴3之前，熔融玻璃的温度一降低就容易失透。开始失透之熔融玻璃的失透量会随着时间的经过而增加。随着熔融玻璃失透量的增加，在成形辊轴3的成形渐渐变得困难，最后，因为无法成形而不得不停止成形作业。
发明内容
本发明考虑上述现况，从原料熔解、成形、微晶化处理、切割工程等制程提供一种微晶化玻璃的连续成形设备，一举解决上述问题。
为了达到上述发明目的，本发明提供一种用于微晶化玻璃的连续成形设备，其特征在于这种连续成形设备由，熔解玻璃原料之熔解装置，和接于熔解装置之后，用于调整被熔解装置熔解后玻璃的均匀度、黏度、液面的调整装置，和接于调整装置之后，用于防止从调整装置流出的溶融玻璃失透的失透防止装置，和接于失透防止装置之后，用于将从失透防止装置流出之熔融玻璃压延成形为带状板之辊压装置，和接于辊压装置之后，用于使带状板玻璃微晶化之微晶化装置，和接于微晶化装置之后，用于切割带状微晶化玻璃板之切割装置等组合而成。
本发明提供的微晶化玻璃的连续成形设备其特征之二在于调整装置，是由将熔融玻璃均质化之均质化机构、控制熔融玻璃黏度之黏度控制机构、控制熔融玻璃液面的液面控制机构等组成。均质化机构为具有搅拌熔融玻璃的组件，黏度控制机构为具有将熔融玻璃加热的加热组件，液面控制机构为具有可以检测从熔解装置被导入调整装置的熔融玻璃的液面高度，并将对应于液面高度变化量之信号传回给投入玻璃原料之原料投入装置，以补正被投入熔解装置之原料投入量。
本发明提供的微晶化玻璃的连续成形设备，其特征之三在于，在辊压装置和微晶化装置之间设有压制从辊压装置被成形为带状板玻璃的压制辊轴装置。
本发明提供的微晶化玻璃的连续成形设备，其特征之四在于所述的微晶化装置具有下列6个温区。首先是将带状板玻璃维持在玻璃转移点附近温度的保温区。其次是位于保温区之后，将带状板玻璃升温至微晶核形成温度之第1升温区。位于第1升温区之后，将带状板玻璃维持在微晶核形成温度之核形成区。位于核形成区之后，将带状板玻璃升温至微晶成长温度之第2升温区。位于第2升温区之后，将带状板玻璃维持在微晶成长温度之微晶成长区。位于微晶成长区之后，去除带状微晶化玻璃内应变的徐冷区。
综上所述，本发明提供的微晶化玻璃的连续成形设备其优越性是显而易见的。(1)玻璃原料在熔解装置内被熔解，这些被熔解之后的熔融玻璃借着黏度控制装置和液面控制装置使其以所定流速通过失透防止装置，然后，导入辊压装置被压延成带状板玻璃，这个带状板玻璃直接连续且自动的被输送进入微晶化装置，经由微晶化装置使其微晶化。被微晶化之后的带状微晶化玻璃板直接连续且自动的被输送进入切割装置，借着这个切割装置将带状微晶化玻璃板自动的切割成所定长度。也就是说，从原料熔解开始到切割为止的工程是连续的、自动的进行。(2)从辊压装置被形成之带状板玻璃的表面经由压制辊轴使其形成平整的辊压面。(3)因为微晶化装置由保温区、第1升温区、核形成区、第2升温区、微晶成长区、徐冷区等6个温区构成，所以，玻璃微晶化所需之热处理曲线可以实现，玻璃的微晶化可以连续的、自动的进行。
附图说明
图1显示本发明的微晶化玻璃连续成形设备之一实施例概略图。
图2本发明之一实施例，利用本发明之微晶化玻璃连续成形设备制造微晶化玻璃的制造流程图。
图3本发明之一实施例，在本发明之微晶化玻璃连续成形设备中，显示微晶化装置之温度梯度的图形。
图4显示以往微晶化玻璃制造工程之设备概略图。
图5以往微晶化玻璃制造工程之制造流程图。
图中：
11.熔解装置
12.调整装置
12a.液面控制装置
12b.搅拌棒
12c.发热体
12d.热电藕
13.失透防止装置
13a.保温耐火物
13b.唇砖
13c.支持物
13d.发热体
14.辊压成形装置
14a.辊压成形装置上侧辊轴
14b.辊压成形装置下侧辊轴
14c.冷却水箱
15.输送装置
16.压制辊轴
17.微晶化装置
18.加热元件
19.输送系统
20.热电藕
21.保温区
22.第1升温区
23.核形成区
24.第2升温区
25.微晶成长区
26.徐冷区
27.切割装置
28.搅拌装置
具体实施方式
以下，参照图面说明本发明的微晶化玻璃连续成形设备之实施例，在图1中符号11表示熔解装置。这个熔解装置11是熔解玻璃原料的装置，不论是具有玻璃原料熔解、澄清、均质化功能的间歇炉，或者是将各种功能连结而成的连续炉，至少有一种作为装置。
接在这个熔解装置11之后的是前炉12，调整装置具有调整被熔解之熔融玻璃的均质度、黏度和液面的功能。这个前炉12是一种，除了具有将在熔解装置11被熔解之熔融玻璃澄清、均质化之外，还具有调整玻璃黏度和液面高度的机能。12a是液面控制机构，可以检测从熔解装置11被导入前炉12之熔融玻璃的液面高度，对应于液面高度的变化量将信号传给熔解装置之原料投入装置，藉由补正玻璃原料投入量调节所定之液面高度。12b为搅拌棒，藉由搅拌使熔融玻璃均质化。12c为发热体、12d为热电偶，藉由12c和12d调节熔融玻璃的温度而将熔融玻璃的黏度调节到所定的值。
接于上述前炉12之后的是，防止从前炉12流出的熔融玻璃失透之失透防止装置13。失透防止装置13由13a、13b、13c、13d构成。13a是紧接调整装置之后将从前炉12流出的熔融玻璃在被导入成形装置14之前维持于所定温度之保温装置。13b是能够使从前炉12流出的熔融玻璃平滑的被导入成形装置14之材料，被称为唇砖。13c为支撑唇砖的支持物。13d为贯穿支持物13c的发热体，发热体13d是唇砖13b和支持物13c的加热装置。还有，加热方式不限制为上述方法，包含所有将唇砖和支持物加热的方法。藉由保温装置13a的保温和发热体13d的加热，从前炉12流出的熔融玻璃被导入成形装置14之前维持所定温度藉以防止熔融玻璃失透。
接于上述失透防止装置13之后的是，将从前炉12流出通过失透防止装置13的熔融玻璃压延加工成带状板片之辊压成形装置14。这个辊压成形装置14是由上下辊轴14a、14b和冷却水箱14c所构成。辊轴为市面上贩售之耐热性、耐热冲击性、高温强度、耐热裂性等良好的材料制作而成。上述熔融玻璃从前炉12的前端出口流出，以所定流速通过失透防止装置13，并被导入辊压成形装置14的上下辊轴14a和14b之间，熔融玻璃被压延成带状板片，以冷却水箱14c维持带状板片的形状，并藉由压制辊轴16而得平坦的带状板玻璃A。从前炉12的前端出口流出，通过失透防止装置13的熔融玻璃，并被导入辊压成形装置14的上下辊轴14a和14b之间，其流速可以藉由控制12a、12b、12c、12d而加以控制。同时，藉由流速的控制可以控制带状板玻璃的厚度。
上述辊压成形装置14之后，设有输送辊压成形装置14成形之带状板玻璃的输送装置15。这个输送装置15是由可以输送带状板玻璃的材料，如数根辊轴或耐热网带等构成。
上述输送装置15的上方，设有可以压制在辊压成形装置14被成形的带状板玻璃之压制辊轴16。这个压制辊轴16由1根到数根构成。辊轴的材质为像市售JIS SUS 410般耐热性良好的钢材。还有，随着辊压成形装置14成形之带状板玻璃表面情况，压制辊轴16并非必要，也可以省略。
上述输送装置15之后，设有使带状板玻璃微晶化之微晶化装置17，微晶化装置17为市面上贩售的辊轴窑，辊轴窑以加热元件18和输送系统19为主体所构成，输送系统19使用耐热辊轴，输送系统19可以使带状板玻璃连续不停的在微晶化装置(辊轴窑17)内被输送。加热组件18可以使用电阻发热材料或瓦斯等。还有，微晶化装置17内的温度分布为，使带状板玻璃维持在玻璃转移点附近温度之保温区21，接于保温区之后的为，将带状板玻璃升温至微晶核形成温度之第1升温区22，接于第1升温区之后的为，使带状板玻璃维持在微晶核形成温度之核形成区23，接于核形成区之后的为，将带状板玻璃升温至微晶成长温度之第2升温区24，接于第2升温区之后的为，使带状板玻璃维持在微晶成长温度之微晶成长区25，接于微晶成长区之后的为，去除带状微晶化玻璃板应变之徐冷区26等构成。温度曲线如图3所示，依所定的温度梯度设定，随着带状板玻璃被往辊轴窑出口方向输送，各区被控制成所定温度。还有，为了使21～26之各区温度均一，设有搅拌装置28。
上述第1升温区22之后设有核形成区23。这个核形成区23是使带状板玻璃维持在微晶核形成温度的区段，保持在一定温度，在这个区段里，促使带状板玻璃中能够形成核为其目的。核形成是藉由玻璃原料中预先添加之TiO2、ZrO2、P2O5、F2等核形成成分而进行的。在核形成区23之后设有第2升温区24。这个第2升温区24是将完成核形成的带状板玻璃升温至微晶成长温度的区段，如图3所示，依所定的温度梯度设定，随着带状板玻璃被往辊轴窑出口方向输送而慢慢升温。
上述第2升温区24之后设有微晶成长区25。这个微晶成长区25是将带状板玻璃维持在微晶成长温度使微晶成长的区段，保持一定温度，在这个区段里，促使带状板玻璃中能够形成微晶为其目的。微晶成长区25之后设有徐冷区26，这个徐冷区26是从微晶已形成之带状微晶化玻璃板去除应变并达成玻璃均一化的区段，如图3所示，依所定的温度梯度设定，随着带状板玻璃被往辊轴窑出口方向输送而慢慢冷却。
上述结构的加热元件18设于各区的炉壁上，位于输送辊轴的上下方，且各区分别装设热电偶20单独控制各个区段，控制精度为±3℃。藉由这样的设计，可以确保微晶化工程的热处理过程，能够容易且确实执行被压延成形之带状板玻璃的微晶化。加热元件的加热源可以随着微晶化温度的变化选择SiC发热体或瓦斯等各种不同发热源。
接于上述微晶化装置17之后的是切割装置27。这个切割装置27是用来切割在微晶化装置17完成微晶化之微晶化玻璃板B的装置。用这个切割装置27将微晶化玻璃板B依照所定尺寸切割成微晶化玻璃板C。之后，再将微晶化玻璃板C搬运到二次加工厂，经由二次加工而成为完成品。
另外，上述构成之微晶化玻璃的连续成形设备中，玻璃原料在熔解装置11被熔解成熔融玻璃。这些熔融玻璃在调整装置12被调整澄清度、均匀度、黏度、以及液面高度。然后，以所定速度通过失透防止装置13并被导入辊压成形装置14，在辊压成形装置14被压延成形而成带状板玻璃。藉由压制辊轴16，将被成形之后的带状板玻璃控制成为平坦的带状板玻璃，并将平坦的带状板玻璃直接连续的、自动的输送进入微晶化装置17。藉由微晶化装置17顺序经过保温、第1升温、核形成、第2升温、微晶成长、徐冷等工程之后，成为接近最终制品之带状微晶化玻璃板B从微晶化装置17被输送出来。这个带状微晶化玻璃板B在切割装置27依照所定尺寸被切割成更接近最终制品之板状微晶化玻璃板C，之后，搬运到二次加工厂，经由二次加工而成为完成品。
因此，依照这个实施例的微晶化玻璃连续成形设备进行的话，从原料熔解、成形、微晶化、徐冷、到切割工程可以连续的、自动的执行，所以，微晶化玻璃的制造可以自动化、量产化，而且，可以使品质安定。还有，在前炉12设有黏度和液面的控制装置，藉由这个控制装置使熔融玻璃以所定速度通过失透防止装置并导入辊压成形装置。同时，藉由液面控制装置测定通过前炉12之熔融玻璃的液面高度，并将对应于液面高度变化量的信号回传至原料投入装置，补正原料投入量。在辊压成形装置14被成形的带状玻璃板藉由微晶化装置17将其微晶化、徐冷，然后，用切割装置切割后进行二次加工即可。以往，成形、徐冷、切割后，搬运到有些距离的微晶化装置进行微晶化处理，像这样的搬运工程在本发明中可以省略。所以，在以往搬运工程中需要的劳力可以完全不要，因此，制造成本可以大幅降低。
另外，因为微晶化装置17内由保温区21、第1升温区22、核形成区23、第2升温区24、微晶成长区25、徐冷区26构成，所以玻璃微晶化所需之热处理程序可以很容易实现。还有，因为各区的温度和辊轴回转速度都可以在各区单独控制，所以，在升温、核形成、微晶成长、徐冷等工程发生之玻璃的膨胀、收缩可以控制，可以制造平坦的带状微晶化玻璃板。因此，藉由辊压成形装置14成形之带状板玻璃的自动化能够容易且确实进行微晶化处理。
还有，在辊压成形装置14成形之带状板玻璃迅速的、直接连续的、自动的被输送进入微晶化装置17内的保温区21，辊压成形之带状板玻璃的温度能够很容易保持在玻璃转移点附近的温度。因此，从辊压成形工程转移到微晶化工程时，带状板玻璃不会产生应变，可以省略以往所需之微晶化前的徐冷工程，可以取得工程的简略化和降低成本。
由本实施例可见本发明提供的微晶化玻璃连续成形设备，因为包含熔解玻璃原料之熔解装置，调整熔融玻璃均质度、黏度、液面之调整装置，将熔融玻璃辊压成形之辊压成形装置，使带状板玻璃微晶化之微晶化装置，以及切割带状微晶化玻璃板的切割装置等装置，所以，从熔解玻璃原料、成形、微晶化、徐冷、到切割工程能够连续的、自动的进行。也因此，能够省略以往必要之微晶化前的徐冷工程，能够获得工程的简化、成本的降低。而且，能够省略以往切割后的搬运工程，因此，以往搬运工程需要之劳力全部不要，制品成本可以大幅降低。还有，微晶化玻璃的制造可以自动化、量产化，品质的安定化可以控制，工程管理也可以很容易进行。
还有，藉由调整装置使熔融玻璃均质化，并控制熔融玻璃的黏度，而且以所定流速将熔融玻璃送入辊压成形装置，同时，利用液面控制装置测定通过调整装置之熔融玻璃的液面高度，并将对应于液面高度变化量之信号传回给原料投入装置，并补正原料投入量，使在辊压成形装置成形之带状板玻璃可以控制所定的厚度。所以，微晶化玻璃的制造可以自动化、量产化，同时，可以控制品质使其安定化，工程管理也能够很容易的执行。
另外，可以使在辊压成形装置成形之带状板玻璃平坦化并将带状板玻璃导入微晶化装置。
第四，由于微晶化装置是由保温区、第1升温区、核形成区、第2升温区、微晶成长区、徐冷区等6个区构成，所以，玻璃微晶化所需之热处理制程可以容易的实现。还有，由于各区的温度和辊轴转速都可以由各区单独控制，所以，可以控制在升温、核形成、微晶成长、徐冷等工程进行时所发生之玻璃的膨胀、收缩，制造出平坦的带状微晶化玻璃板。因此，经由辊压成形装置成形之带状板玻璃的微晶化可以连续的、自动的进行。
第五，辊压成形装置成形之带状板玻璃可以直接、连续、自动的快速被输送进入微晶化装置内的保温区，辊压成形之带状板玻璃的温度能够容易的保持在玻璃转移点附近的温度。所以，从辊压成形工程转移到微晶化工程时，带状板玻璃不会产生应变，可以省略以往微晶化前的徐冷工程，可以达到工程简化、成本降低之目的。
Claims (9)
1、一种微晶化玻璃的连续成形设备，其特征在于所述的连续成形设备依次由熔解玻璃原料之熔解装置，和接于熔解装置之后，用于调整被熔解装置熔解后玻璃的均匀度、黏度、液面的调整装置，和接于调整装置之后，用于防止从调整装置流出的溶融玻璃失透之失透防止装置，和接于失透防止装置之后，用于将从失透防止装置流出之熔融玻璃压延成形为带状板之辊压成型装置，和接于辊压装置之后，用于使带状板玻璃微晶化之微晶化装置，和接于微晶化装置之后，用于切割带状微晶化玻璃板之切割装置组合而成。
2、按权利要求1所述的微晶化玻璃的连续成形设备，其特征在于所述的调整装置是由将熔融玻璃均质化之均质化机构、控制熔融玻璃黏度之黏度控制机构、控制熔融玻璃液面之液面控制机构组成，均质化机构为具有搅拌熔融玻璃的组件，黏度控制机构为具有将熔融玻璃加热之加热组件和热电偶，液面控制机构为具有可以检测从熔解装置被导入调整装置之熔融玻璃的液面高度，并将对应于液面高度变化量之信号传回给投入玻璃原料之原料投入装置，以补正被投入熔解装置之原料投入量。
3、按权利要求1所述的微晶化玻璃连续成形设备，其特征在于所述的失透防止装置是由保温耐火物、唇砖、支持物和发热体组成，保温耐火物紧接调整装置之后，唇砖由支持物支撑，发热体贯穿支持物，发热体是唇砖和支持物的加热装置。
4、按权利要求1所述的微晶化玻璃连续成形设备，其特征在于所述的辊压成型装置是由上下辊轴和冷却水箱组成；由流速控制玻璃板厚度。
5、按权利要求1所述的微晶化玻璃连续成形设备，其特征在于所述的辊压成形装置之后设有输送辊压成形装置形成带状板玻璃的输送装置是由数根辊轴或耐热网带构成。
6、按权利要求1所述的微晶化玻璃连续成形设备，其特征在于所述的微晶化装置具有6个温区，首先是将带状板玻璃维持在玻璃转移点附近温度的保温区。其次是位于保温区之后，将带状板玻璃升温至微晶核形成温度之第1升温区。位于第1升温区之后，将带状板玻璃维持在微晶核形成温度之核形成区。位于核形成区之后，将带状板玻璃升温至微晶成长温度之第2升温区。位于第2升温区之后，将带状板玻璃维持在微晶成长温度之微晶成长区。位于微晶成长区之后，去除带状微晶化玻璃内应变的徐冷区。
7、按权利要求6所述的微晶化玻璃连续成形设备，其特征在于微晶化装置为市售辊轴窑，它的加热元件和输送系统为主体构成；输送系统使用耐热辊轴，加热组件为电阻发热材料或瓦斯。
8、按权利要求7所述的微晶化玻璃连续成形设备，其特征在于所述的电阻发热加热元件设于各区的炉壁上，位于输送辊轴的上方和下方，且各区分别装设热电偶单独控制各个区段温度，控制温度为±3℃。
9、按权利要求6或7所述的微晶化玻璃连续成形设备，其特征在于所述的加热元件为SiC发热体。
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