CN1824619A - 一种风钢化玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风钢化玻璃制备方法，其步骤如下：1)平板玻璃装片经辊道送入加热室步骤，2)加热步骤，3)冷却步骤，4)卸片步骤；其特点为：加热室内腔至少分设为4段，在该加热室入口处与每个加热段的出口处均安装带有控制装置的密封门；加热室的整体加热温度为290－720℃，分布于各个加热段内；前一加热段与后一加热段之间的温度呈梯形递增，其温差为100－150℃，每段的加热时间分别为100～300秒；玻璃随辊道单向不间断前移，其移动速度为20～100mm/秒；冷却步骤采用吹风冷却装置，冷却时间为180～600秒。本发明将改进后的玻璃加热、移动和冷却方式整合后，适用于普通及各种镀膜玻璃的钢化，消除辊子印和降低应力斑纹，其工艺简单、操作方便，易于推广实施。

Description

一种风钢化玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃深加工领域中风钢化玻璃的制备方法。
背景技术
风钢化技术是指通过热处理过程提高普通平板玻璃使用强度的玻璃增强技术。
风钢化玻璃强度是普通玻璃强度的2～3倍，抗冲击性好，热稳定性好，在外力撞击下不容易破碎；即使破碎，内部张应力使整个玻璃瞬间破碎成细小的颗粒，表面压应力则使细小颗粒挤压在一起，不会形成较大碎片，避免玻璃碎片对人体的伤害，因此风钢化玻璃属于安全玻璃，在建筑上广泛应用。
现有的建筑物门窗洞口采用普通玻璃，流失了40～50％的采暖和制冷能量；Low-E玻璃等镀膜节能玻璃能够极大改善这种能量损失，但是镀膜节能玻璃的强度低，需要利用风钢化技术提高强度，使之兼具安全性和节能性，才能在建筑物上广泛使用。传统的风钢化技术主要采用以辐射和传导为主的加热方式，而这两种加热方式不能加热具有热反射能力的Low-E等镀膜玻璃。近来虽然通过设备改造解决了Low-E等镀膜玻璃的风钢化问题，但是钢化后的玻璃还是存在很多质量问题。
在传统的风钢化工艺中，室温状态的平板玻璃通过转动的输送辊道送入高温加热室中，玻璃的下表面直接接触热容量远大于空气的高温辊道，接收到的热量远大于上表面，两面温差导致玻璃周边向上卷起，产生锅状变形，降低了玻璃平整度；同时全部玻璃重量集中到较小面积上，当下表面加热到软化状态时，极易被辊道表面擦伤，形成所谓“辊子印”擦伤；
传统的风钢化工艺中，输送辊道采用“正向—停止—反向”的旋转方式输送玻璃，玻璃总是处于“静止—加速—匀速—减速—静止—变向”的频繁往复运动状态中，玻璃下表面受到的摩擦力的大小和方向总在变化，玻璃本身受到循环的拉伸——压缩过程，造成软化状态的玻璃整体变形，平整度下降，下表面损伤程度加剧；
传统风钢化工艺中，冷却装置多采用圆孔式空气喷嘴，形成“点”式冷却，喷孔之间和喷孔正上/下方玻璃的冷却速度不同，整个玻璃表面不同区域产生不同的应力状态，不但形成所谓“应力斑纹”现象，还同时导致玻璃平整度下降。
上述问题严重影响了钢化玻璃的外观质量、光学性能和使用性能。这种玻璃作为驾驶舱风挡玻璃和观察窗玻璃使用，会严重影响观察视野；作为建筑幕墙玻璃，造成景物图像变形和失真，不但影响建筑物的外观和装饰效果，还影响建筑物内部人员的视觉舒适感，容易产生视觉疲劳甚至头晕目眩的感觉。而表面镀膜后则会放大这种缺陷效应。一些光学性能要求严格的领域只能使用抛光后的钢化玻璃，但是抛光过程在提高玻璃光学质量的同时也降低了玻璃强度，与利用风钢化过程提高玻璃强度的初衷相矛盾。
近年来，已有一些成功的技术方案解决了上述的某个问题，在一定程度上改进了风钢化玻璃的质量。如公开号为CN1322685和CN 2481713的中国专利申请公开了在钢化过程中玻璃以恒定的速度单向移动的技术，可以降低玻璃表面擦伤程度，但是该方法只限于普通玻璃的钢化，不能用于镀膜玻璃的钢化；同时仍存在玻璃的受热不均及冷却不均的问题。
美国专利US5782947公开了一种将玻璃分段加热的钢化技术，主要是将传统的辐射加热方法与微波加热方法组合使用：利用辐射加热方法将玻璃加热到第一设定温度，然后利用微波加热方法快速加热到玻璃能够成型的第2设定温度，该方法适于生产曲面钢化玻璃，并不能完全适用于平面钢化玻璃的生产中存在的表面质量问题仍然得不到解决。
发明内容
为了解决上述现有的风钢化技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能够加热具有热反射能力的镀膜玻璃，减少辊子印擦伤、提高平面玻璃钢化后的平整度降低表面损伤度的风钢化玻璃的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种风钢化玻璃的制备方法，由如下步骤实现：1)玻璃装片经辊道送入加热室步骤，2)加热步骤，3)冷却步骤，4)卸片步骤；其特征在于：所述加热室内腔至少分设为4段，所述加热室入口处与每个加热段的出口处均安装带有控制装置的密封门；所述加热室内腔的加热温度设置为290-720℃，由低到高分布于各个加热段内，前一加热段与后一加热段之间的温度呈梯形递增，其温差为100-150℃，每段的加热时间分别设置为100～300秒；所述玻璃随所述辊道单向不间断前移，其移动速度为20～100mm/秒；所述冷却步骤采用吹风冷却装置，冷却时间为180～600秒。
上述加热段的分设可以有多种方式，其一：可以分设为4个加热段，第1、2、3段采用电炉丝辐射加热；第4段采用对流空气循环加热；其每段的加热温度分别设置为：第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃。
其二：可以分设为4加热段，第1、2、3段中至少1段采用对流空气循环加热，其余采用电炉丝辐射加热；第4段采用对流空气循环加热；所述加热温度分别设置为：第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃
其三：可以分设为4个加热段，4个加热段分别采用对流空气循环加热方式；每段的加热温度分别设置为：第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段为680-720℃。
根据对钢化玻璃的规格大小以及质量要求，依据上述加热方式，加热段还可以分设为多段，将加热温度分散于多个独立的加热段中，以保证加工出的钢化玻璃表面质量不受到损坏。
上述的吹风冷却装置采用缝隙式喷嘴风栅型吹风冷却装置。
本发明的基本原理是：
1.改变了传统钢化玻璃技术中一室加温的加热方式，采用一室多温度段的玻璃加热技术，将290-720℃加热温差的热冲击分散到4个或者更多的加热段中，玻璃在前一个加热段内预加热到设定温度后再进入后一个加热段继续加热，热冲击小，玻璃变形小，玻璃的重量由更多的辊子承担，可大大减轻甚至完全消除辊子对玻璃背面的擦伤。
2.改变了传统钢化玻璃技术中玻璃随辊道“正向-反向-正向”的旋转移动方式，采用将玻璃在加热过程中单向不间断的移动方式，使玻璃保持一个方向的恒速运动，背面受到的摩擦力大小和方向不变，降低玻璃变形程度和表面损伤程度；
3.采用热空气对流加热的方式加热玻璃，加热的玻璃不会受玻璃表面膜层性质的影响，可以均匀快速加热Low-E等各种镀膜玻璃，实现镀膜玻璃的钢化。
4.采用狭缝式冷却风栅技术冷却玻璃，将传统的圆孔式空气喷口的点式冷却方式改成狭缝式空气喷线的线式冷却方式，提高了对加热玻璃冷却的均匀性，有效降低了玻璃表面应力差的缺陷，提高玻璃表面的平整度。
本发明采用上述技术方案后，具有有益效果如下：(1)经改进的风钢化工艺中加入了对流空气循环加热方式，实现了对Low-E等各种镀膜玻璃的风钢化，有效提高了Low-E等各种镀膜玻璃的强度；(2)将加热室分成若干加热段，分成4段或更多的段，将290-720℃的温度按温差分成4个或多个温度层，将逐段升高的温度分布于各个加热段中，使玻璃能够平稳在由一个温度范围进入另一个较高的温度范围，使玻璃的高温适应力逐步提高，实现其风钢化玻璃平整度高、变形小的目的；在构成的幕墙玻璃时图像失真小，外观质量显著提高；(3)冷却装置采用缝隙式喷嘴风栅型吹风冷却装置，通过狭缝式空气吹风喷线的线式冷却，提高了玻璃表面冷却的均匀性，使其经风钢化的玻璃表面应力均匀，应力斑纹程度减轻50％，甚至完全消除；(4)由于采用了改进的玻璃加热方式、移动方式和新型冷却方式的整合技术，解决了钢化玻璃长期以来一直未能解决的问题，不但能够生产普通平板钢化玻璃，而且还能钢化各种镀膜玻璃，钢化后的玻璃平整度、光学质量提高，辊子印和应力斑纹降低甚至完全消除；工艺简单、操作方便，易于推广实施。
具体实施方式
本发明所述的风钢化玻璃的制备方法，包括如下步骤：先将玻璃放置于装片台上，通过输送辊道进入加热室，经预热后送出加热室、钢化冷却后，再经卸片工序取出成型为风钢化玻璃；上述加热室内腔分设有至少4个加热段，最多可设置6个加热段；每个加热段的出口处均安装带有控制装置的密封门；加热室内的总加热温度为290℃-720℃，由前至后分别布设于每个加热段内；前一加热段与后一加热段之间的温度呈梯形递增，其温差为100-150℃；每段的加热时间分别为100～300秒；具体设置为：第1加热段为290-310℃；第2加热段为310-460℃；第3加热段为460-560℃；第4段为560-720℃；玻璃随着输送辊道向前移动，移动为单向不间断前移，也可以采用往复移动的方式；移动速度为20～100mm/秒；每一个加热段通过密封门的关闭形成独立空间，单独加热，直到最后一个加热段加热至最高温度后，移出加热室，再经设有缝隙式喷嘴的风栅构成的冷却端，经吹风将玻璃冷却至常温，冷却时间为180～600秒。
加热段设置的多少以风钢化玻璃的生产规模大小决定，分设为4段时，可有三种方式，其一是：前3段采用电炉丝辐射加热；第4段采用对流空气循环加热；其2是：前3段中至少1段采用对流空气循环加热，其余采用电炉丝辐射加热；第4段采用对流空气循环加热；其三是：4个加热段全部采用对流空气循环加热方式。
同理，加热室分设为多段时，依据上述原理设计加热方式，将加热温度分散到各个加热段中。
以下通过实施例对本发明的技术方案进行详细的描述：
实施例1：
挑选一块规格为1000×1000×10mm普通平板玻璃，外观质量检查没有结石、气泡、划伤等缺陷，在直线磨边机上研磨处理周边，洗净擦干备用。
风钢化设备设置有装片台、加热室、冷却段及卸片段，辊道贯通于装片台、加热室、冷却工序及卸片工序中；将上述普通平板玻璃放置在装片台上的辊道上，启动电机，辊道转动，将该玻璃从室温状态下送入加热室中进行加热。该加热室分设为4段，第1、2、3段分别设置为电炉丝辐射加热，即在加热段的上下侧分别安装有电炉丝；第4段采用对流空气循环加热，即在炉体上下侧分别设置密闭箱，箱内设置加热装置，上下两端设置进、出气口，进气口通过管道与风机排气端相连，出气口是喷孔板，喷出的气体加热玻璃表面，然后回到风机进气口，形成闭合循环。加热室的入口处以及每个加热段的出口处分别安装有带有控制装置的密封门，密封门通过控制装置随其玻璃在加热段内的移动随时开启或关闭。冷却工序由一连接于加热室出口处的冷却装置构成，冷却装置是安装于辊道上下方的缝隙式喷嘴风栅，通过外设的大功率风机对室外空气压缩所导致的冷风通过风栅向加热后的玻璃均匀喷吹，直到玻璃降至室温；卸片工序指将冷却后的玻璃由辊道上取出，叠落于玻璃架上。
具体工艺：先将上述玻璃水平放置在风钢化设备装片台的玻璃输送辊道上，启动电机，辊道转动，开启加热室入口处的密封门，将该平板玻璃送入第1加热段中进行加热；第1加热段的温度设置为290℃，加热时间为300秒；玻璃单向不间断前移，移动速度20mm/秒；移至第1加热段出口处时，该出口处的密封门开启，玻璃进入第2加热段，继续加热；
当玻璃完全进入第2加热段后，第1加热段出口处的密封门关闭，第2加热段内温度设置为440℃，加热时间为300秒；玻璃继续不间断前移，移动速度20mm/秒，当玻璃移动至第2加热段的出口时，第2加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至第3加热段，继续加热；
当玻璃完全进入第3加热段后，第2加热段出口处的密封门关闭，第3加热段内温度设置为540℃，加热时间为300秒，玻璃继续不间断前移，移动速度20mm/秒；当玻璃移动至第3加热段的出口时，第3加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至第4加热段，继续加热；
当玻璃完全进入第4加热段后，第3加热段出口处的密封门关闭，第4加热段内设置为对流空气循环加热方式，其加热温度设置为680℃，加热时间为300秒，玻璃继续不间断前移，移动速度20mm/秒。当玻璃移动至第4加热段的出口时，第4加热段出口处的密封门开启，玻璃移出加热室进入冷却工序，经冷却工序中设置的风栅对加热后的玻璃吹冷风钢化，该风栅采用狭缝式的空气出口，能够使风以细线形状吹到玻璃表面，以保证玻璃表面冷却的均匀；将钢化玻璃冷却180秒后，再经辊道移入卸片工序，将玻璃取下，叠落成箱，完成整个钢化制备过程。
在上述工序操作的整个过程中，加热室入口处的密封门与每一加热段出口处的密封门的控制装置设置于本专利所采用的加热设备外侧的操作台上，控制装置对加热室入口处的密封门与每一加热段出口处的密封门实行同步控制，玻璃经过每个加热段的加热时间和前移的速度是相同的。
实施例2：
选用的玻璃规格及所使用的钢化设备以及操作过程中对加热玻璃在每一段的加热时间与玻璃单向前移的速度同实施例1，在此不再赘述。
其不同点在于：该加热室分设为4段，第1、3段分别设置为电炉丝辐射加热，即在加热段的上下侧分别安装有电炉丝；第2、4段采用对流空气循环加热，即在炉体上下侧分别设置密闭箱，箱内设置加热装置，上下两端设置进、出气口，进气口通过管道与风机排气端相连，出气口是喷孔板，喷出的气体回到风机进气口，形成闭合循环。
具体工艺：先将上述玻璃水平放置在风钢化设备装片台的玻璃输送辊道上，启动电机，辊道转动，开启加热室入口处的密封门，将该平板玻璃送入第1加热段中进行加热；第1加热段的温度设置为310℃，加热时间为200秒；玻璃单向不间断前移，移动速度50mm/秒；移至第1加热段出口处时，该出口处的密封门开启，玻璃进入第2加热段，继续加热；
当玻璃完全进入第2加热段后，第1加热段出口处的密封门关闭，第2加热段内温度设置为460℃，加热时间为200秒；玻璃继续不间断前移，移动速度50mm/秒，当玻璃移动至第2加热段的出口时，第2加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至第3加热段，继续加热；
当玻璃完全进入第3加热段后，第2加热段出口处的密封门关闭，第3加热段内温度设置为560℃，加热时间为200秒，玻璃继续不间断前移，移动速度50mm/秒；当玻璃移动至第3加热段的出口时，第3加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至第4加热段，对流继续加热；
当玻璃完全进入第4加热段后，第3加热段出口处的密封门关闭，第4加热段加热温度设置为720℃，加热时间为200秒，玻璃继续不间断前移，移动速度50mm/秒。当玻璃移动至第4加热段的出口时，第4加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至冷却工序，经冷却工序中设置的风栅吹风钢化，冷却600秒后，冷却风扇采用狭缝式空气出口，使其能够多角度、多风道的将风吹到玻璃表面，保证了玻璃表面冷却的均匀；将冷却后的钢化玻璃经辊道移进卸片工序，将玻璃取下，叠落成箱，完成整个钢化制备过程。
实施例3
选用的玻璃规格及所使用的钢化设备以及操作过程中对加热玻璃在每一段的加热时间与玻璃单向前移的速度同实施例1，在此不再赘述。
其不同点在于：加热室内腔分设为4个加热段，4个加热段全部采用对流空气循环加热方式。
具体工艺：先将上述玻璃水平放置在风钢化设备装片台的玻璃输送辊道上，启动电机，辊道转动，开启加热室入口处的密封门，将该平板玻璃送入第1加热段中进行加热；第1加热段的温度设置为300℃，加热时间为100秒；玻璃单向不间断前移，移动速度100mm/秒；移至第1加热段出口处时，该出口处的密封门开启，玻璃进入第2加热段，继续加热；
当玻璃完全进入第2加热段后，第1加热段出口处的密封门关闭，第2加热段内温度设置为450℃，加热时间为100秒；玻璃继续不间断前移，移动速度100mm/秒，当玻璃移动至第2加热段的出口时，第2加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至第3加热段，继续加热；
当玻璃完全进入第3加热段后，第2加热段出口处的密封门关闭，第3加热段内温度设置为550℃，加热时间为100秒，玻璃继续不间断前移，移动速度100mm/秒；当玻璃移动至第3加热段的出口时，第3加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至第4加热段，对流继续加热；
当玻璃完全进入第4加热段后，第3加热段出口处的密封门关闭，第4加热段设置为对流空气循环加热方式，其加热温度设置为在700℃，玻璃继续不间断前移，移动速度100mm/秒。当玻璃移动至第4加热段的出口时，第4加热段出口处的密封门开启，此时，玻璃移至冷却工序，经冷却工序中设置的风栅吹风钢化，冷却360秒后，冷却风扇采用狭缝式空气出口，使其能够多角度、多风道的将风吹到玻璃表面，保证了玻璃表面冷却的均匀；将冷却后的钢化玻璃经辊道移进卸片工序，将玻璃取下，叠落成箱，完成整个钢化制备过程。
采用本发明制备的风钢化玻璃，按照钢化玻璃的国家标准GB/T 9963-1998检测，其透射比、抗冲击性、碎片状态、霰弹袋冲击性能、抗风压性能等质量参数完全符合国家标准的规定，而平整度则远小于标准中弓形弯曲度0.5％，波形弯曲度0.3％的规定。尽管标准中没有对应力斑纹进行规定，但是应力斑纹的存在所产生的不利影响已经引起了使用者的重视，因此在钢化玻璃标准修订报批版中，增加了对应力斑纹的资料说明性附录。本发明制备的风钢化玻璃几乎看不到应力斑纹的存在。
另外，本发明采用了辐射-对流结合的加热技术，与美国专利中的微波加热技术相比，成本降低，技术成熟，设备结构简单，操作方便，易于推广应用。

Claims (5)

1.一种风钢化玻璃的制备方法，由如下步骤实现：1)玻璃装片经辊道送入加热室步骤，2)加热步骤，3)冷却步骤，4)卸片步骤；其特征在于：所述加热室内腔至少分设为4段，所述加热室入口处与每个加热段的出口处均安装带有控制装置的密封门；所述加热室内腔的加热温度设置为290-720℃，由低到高分布于各个加热段内，前一加热段与后一加热段之间的温度呈梯形递增，其温差为100-150℃，每段的加热时间分别设置为100～300秒；所述玻璃随所述辊道单向不间断前移，其移动速度为20～100mm/秒；所述冷却步骤采用吹风冷却装置，冷却时间为180～600秒。
2、如权利要求1所述风钢化玻璃的制备方法，其特征在于：所述加热段分设为4段，第1、2、3段采用电炉丝辐射加热；第4段采用对流空气循环加热；所述加热温度分别设置为：第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃。
3、如权利要求1所述风钢化玻璃的制备方法，其特征在于：所述加热段分设为4段，第1、2、3段中至少1段采用对流空气循环加热，其余采用电炉丝辐射加热；第4段采用对流空气循环加热；所述加热温度分别设置为：第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃。
4、如权利要求1所述风钢化玻璃的制备方法，其特征在于：所述加热段分设为4段，分别采用对流空气循环加热方式；所述加热温度分别设置为：第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段为680-720℃。
5、如权利要求1或2或3或4所述风钢化玻璃的制备方法，其特征在于：所述吹风冷却装置为缝隙式喷嘴风栅型吹风冷却装置。
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