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一种可以物理钢化的薄玻璃的生产装置及其生产方法

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种可以物理钢化的薄玻璃的生产装置及其生产方法

技术领域

本发明属于玻璃制造技术领域,具体涉及一种可以物理钢化的薄玻璃的生产装置及其生产方法。

背景技术

钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品,按照加工方法的不同可分为物理钢化法和化学钢化法。玻璃的物理钢化是将玻璃加热到低于软化点温度后迅速淬冷,利用玻璃的导热系数小的特点,使玻璃沿厚度方向产生温度梯度,当玻璃外层收缩硬化时,内部仍处于高温状态,待到玻璃内部开始硬化时,已硬化的外层将阻止内层的收缩,从而使先硬化的外层产生压应力,后硬化的内层产生张应力,大大提高玻璃受冲击时的机械强度。

但当玻璃厚度变薄后,采用物理钢化方法进行加工时,由于厚度减少,加热后热量散失快容易造成玻璃沿厚度方向产生的温度梯度非常小,强化后表面的压应力小,不能达到钢化玻璃的性能指标要求。目前常用提高薄玻璃的冷却速度和改变冷却介质的方法增加薄玻璃沿厚度方向的温度梯度,使物理钢化后玻璃达到性能要求。公开号为CN114031277A中国专利公开了一种超薄玻璃物理全钢化方法,包括S1、将超薄玻璃在钢化设备中加热;S2、将加热后的超薄玻璃先进行骤冷,然后再常规冷却,完成所述超薄玻璃的钢化;其中:骤冷采用串联式风机和风栅进行组合降温,所述风栅中带有换热管路,换热管路中填充干冰;所述的串联式风机用于将风加压,加压后的风经过所述风栅对所述超薄玻璃表面进行冲击。该专利提出的超薄玻璃物理全钢化方法,其方法简单,工艺成本低。公开号为CN107056036A中国专利公开了一种超薄玻璃物理钢化方法及其设备系统,首先将超薄玻璃在加热炉中加热至软化温度,通过移动系统将加热后的玻璃移动至垂直于冲击射流板位置处,之后在气雾两相阵列射流冲击下进行冷却,通过调整射流板和玻璃之间的高度以及空气的入口流速和液滴的质量分数等参数,使得通过阵列射流孔入射出的气雾两相流在到达玻璃表面之前发生完全气化,主要通过液滴的气化潜热以及空气的对流换热来对玻璃表面进行快速冷却,以达到急冷的目的,然后急冷之后的玻璃通过破碎之后的颗粒数来判断是否达到完全钢化。该方法简单,易于操作,并且易于量化,重复性高,钢化效果好。但是上述现有技术是通过改变冷却介质或冷却方式进行薄玻璃物理钢化,需要更换新的物理钢化设备,且冷却介质采用干冰、气雾喷射等方式造成生产成本的大量增加,不利于薄玻璃物理钢化的推广应用。

因此,如何在现有物理钢化设备的基础上,采用简单的制备工艺得到满足钢化指标要求的物理钢化薄玻璃是目前急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种可以物理钢化的薄玻璃的生产装置及其生产方法。该生产方法能够实现薄玻璃物理钢化的性能指标要求。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种可以物理钢化的薄玻璃的生产方法,包括以下步骤:

(1)按照薄玻璃设计的层数及各层薄玻璃组分性能要求进行不同组分配料;

(2)将不同组分的配合料按照要求送入设定的特定的各个熔窑分别进行熔化、澄清及均化,得到不同的玻璃液;

(3)通过供料道将步骤(2)中所得的不同成分的特定的玻璃液分别流入位于倾斜汇集流道上方的相应的指定的狭缝装置,不同组分的玻璃液通过相应的狭缝流出,在倾斜汇集流道上汇集形成(2n+1)层复合玻璃液流;

(4)将步骤(3)中形成的复合玻璃液流通过倾斜汇集流道后,流入唇砖并由此进入压延成型装置,压延形成薄玻璃带;

(5)步骤(4)薄玻璃带经退火窑退火,形成薄玻璃。

进一步的,所述步骤(3)中形成(2n+1)层复合玻璃液流的具体过程如下:首先,将下表面第一层狭缝装置形成玻璃薄层流流入倾斜汇集流道,下表面第二层狭缝装置形成的第二层玻璃薄层流流入所述下表面第一层玻璃薄层流的上表面;其次,将下表面第n层玻璃薄层流流入第n-1层玻璃薄层流上表面,将中间层狭缝装置形成的中间层玻璃薄层流流入所述下表面第n层玻璃薄层流的上表面;最后,将上表面第n层狭缝装置形成玻璃薄层流流入所述中间层玻璃薄层流的上表面,将上表面第n-1层狭缝装置形成玻璃薄层流流入上表面第n层玻璃薄层流上表面,依次将形成的上表面第一层玻璃薄层流流入上表面第二层薄层流上表面,直至形成(2n+1)层复合玻璃液流,其中n取值为1、2或3。

进一步的,所述步骤(5)中多层薄玻璃由(2n+1)层组成,其包含中间层和除中间层以外的上、下表面层,所述上、下表面层均有n层玻璃层组成,其中n为1、2或3,所述上、下表面层中的n层玻璃以中心层为中心呈对称分布。

进一步的,所述上下表面层的n层玻璃层中任意相邻的两层间的冷却硬化速率按照从中心层向表层方向增加。

进一步的,所述步骤(5)中多层薄玻璃的厚度为1-5mm。

进一步的,所述步骤(5)中多层薄玻璃的厚度为1-3mm。

进一步的,一种可以物理钢化的薄玻璃的生产装置,包括熔窑、供料道、狭缝装置、倾斜汇集流道、压延成型装置和退火窑;所述熔窑通过所述供料道与所述狭缝装置相连,玻璃液通过所述狭缝装置在所述倾斜汇集流道上形成多层玻璃流,所述倾斜汇集流道通过唇砖与所述压延成型装置相连,所述压延装置与所述退火窑相连。

进一步的,所述熔窑数量为(n+1)个,其中n取值为1、2或3。

进一步的,除形成中心层的玻璃层单独采用一个熔窑外,呈相对称分布的上表面玻璃层与下表面玻璃层共用一个所述熔窑。

进一步的,所述倾斜汇集流道沿靠近形成下表面第一层玻璃液的狭缝装置的一端向靠近所述压延成型装置的一端向下倾斜;所述倾斜汇集流道底部设置有加热装置。

与现有技术相比,本发明具备的积极有益效果在于:

(1)本发明构造多层复合玻璃层,在不同玻璃层之间形成冷却硬化速率不同的差异化层状结构,使薄玻璃物理钢化的急冷过程中,利用其差异化结构层的中间层冷却硬化速率小于上下表面层冷却硬化速率而在表面形成的压应力,通过对上下表面层和中间层的冷却硬化速率进行调节,实现物理钢化的性能指标要求。

(2)本发明采用狭缝组合-压延成型技术,充分利用狭缝装置容易形成薄型的玻璃带流,且玻璃带表面因与狭缝接触平整度差的特点,在不同层玻璃表面形成相互交错的接触面,结合强度更高,在玻璃中心层以外的玻璃上下表面层呈对称结构分布,使在物理钢化过程中玻璃的上下表面层应力对称变化,避免物理钢化后薄玻璃出现翘曲等问题影响产品质量。

(3)本发明生产装置中倾斜汇集流道为狭缝装置形成的多层玻璃液流汇集处,实现(2n+1)层玻璃液流按设定层数进行复合,形成稳定的(2n+1)层复合玻璃液流,利用倾斜汇集流道的倾斜角度,借助重力作用及倾斜汇集流道底部加热装置,实现(2n+1)层复合玻璃液流经唇砖后均匀稳定的送入压延成型装置,形成满足设计要求的复合薄玻璃带。

(4)通过本发明生产方法能够得到可以物理钢化的薄玻璃,在现有物理钢化生产设备的基础上实现薄玻璃物理钢化,无需进行设备改造及替换,生产方法简单,工艺环保,适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明可以物理钢化的薄玻璃层数的结构示意图;

图2是本发明可以物理钢化的薄玻璃生产装置的结构示意图;

图3是本发明可以物理钢化的薄玻璃倾斜汇集流道示意图;

其中,图中各标号代表的名称分别如下:

101、上表面第一层;102、上表面第n层;103、中心层;104、下表面第n层;105、下表面第一层;1、倾斜汇集流道;2、下表面第一层狭缝装置;3、下表面第n层狭缝装置;4、中心层狭缝装置;5、上表面第n层狭缝装置;6、上表面第一层狭缝装置;7、压延成型装置;8、薄玻璃带;9、上下表面第一层玻璃熔窑;10、上、下表面第n层熔窑;11、中心层玻璃熔窑;12、供料道;13、退火窑;14、唇砖;21、下表面第一层玻璃流;32、下表面第n层玻璃流;41、中间层玻璃流;51、上表面第n层玻璃流;61、上表面第一层玻璃流。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明专利的技术方案,结合附图、原理及实施例对本发明作进一步详细描述。

当玻璃由多层复合组成时,设计多层的冷却硬化速率不相同,以两层复合玻璃为例,当进行物理钢化时,由于其厚度薄,急冷时会出现复合玻璃沿厚度方向温度梯度小,所以两层玻璃从钢化温度降到室温的时间相差不大,但由于两层复合玻璃的冷却硬化速率不同,冷却硬化速率大的玻璃层先完成收缩硬化,阻碍冷却硬化速率小的玻璃层收缩硬化,在冷却硬化速率大的玻璃层形成压应力,硬化速率小的玻璃层形成张应力。这就大大提高了复合玻璃的机械性能,使复合玻璃达到物理钢化的性能要求。

本发明中所采用的玻璃组分是本领域常规的原料组分,玻璃生产过程中的熔化温度、澄清温度、均化温度、压延、退火等参数与现有玻璃生产过程中的参数相似。

实施例

以五层(n=2)可以物理钢化的薄玻璃为例,一种可以物理钢化的薄玻璃,其组成为:可以物理钢化的薄玻璃由5层组成,包含中间层和除中间层以外的上下表面层,所述的中间层与上下表面层应满足中间层与上下表面层的冷却硬化速率不同,所述的中间层冷却硬化速率小于上下表面层的冷却硬化速率;所述上下表面层均有2层玻璃层组成;上下表面层中2层玻璃组分以中心层为中心呈对称分布;所述上下表面层2层玻璃层中任意相邻的两层间的冷却硬化速率按照从中心层向表层方向递增。

如附图2所示,一种可以物理钢化的薄玻璃的生产装置,包括:熔窑、供料道12、狭缝装置、倾斜汇集流道1、压延成型装置7、退火窑13组成;所述的熔窑通过供料道12与狭缝装置相连;所述的熔窑数量为3个,除形成中心层单独采用一个熔窑外,形成上表面层与下表面层的相对称分布的玻璃层共用一个熔窑;所述不同组分的玻璃液通过不同狭缝装置在倾斜汇集流道1上汇集形成5层复合玻璃液流,所述倾斜汇集流道1沿靠近形成下表面第一层玻璃液的狭缝装置的一端向靠近压延成型装置7的一端向下倾斜,具体如附图3所示,所述倾斜汇集流道1底部安装有加热装置,所述倾斜汇集流道1通过唇砖14与压延成型装置7相连,多层玻璃流经压延成型装置7后形成薄玻璃带;所述的压延成型装置7与退火窑13相连,压延成型后的薄玻璃带进入退火窑13退火形成薄玻璃。

一种可以物理钢化的薄玻璃的生产方法,包括以下步骤:

(1)按照薄玻璃5层进行不同组分的配合料配料;

(2)将不同组分的配合料按照要求送入指定的熔窑进行熔化、澄清及均化;得到玻璃液;

(3)通过供料道将步骤(2)中所得的玻璃液流入相对应的狭缝装置,所述玻璃液通过不同狭缝装置在倾斜汇集流道上形成5层复合玻璃液流;5层复合玻璃液流形成具体过程如下:按照次序首先将下表面第一层狭缝装置2形成玻璃薄层流流入倾斜汇集流道1;下表面第二层狭缝装置3形成的下表面第二层玻璃薄层流32流入下表面第一层玻璃薄层流21上表面;将中心层狭缝装置4形成的中间层玻璃薄层流流入下表面第二层玻璃薄层流32上表面;将上表面第二层狭缝装置5形成玻璃薄层流流入中间层玻璃薄层流41的上表面,将上表面第一层狭缝装置6形成的上表面第一玻璃薄层流61流入上表面第二层玻璃薄层流51上表面;

(4)将步骤(3)中所形成的5层复合玻璃液流通过倾斜汇集流道1经过唇砖14后进入压延成型装置7,压延形成薄玻璃带8;

(5)步骤(4)中所得到的薄玻璃带8经退火窑13退火,形成多层薄玻璃,所述多层薄玻璃的厚度为≤3mm,所得多层薄玻璃的结构示意图如附图1所示,包括上表面第一层101、上表面第2层102、中心层103、下表面第2层104和下表面第一层105。

当n=1和n=3时,其玻璃的生产方法与n=2时是相同的,熔化温度、澄清温度、均化温度、压延、退火等参数要根据设定的不同层配合料组分及n的数值不同作出相应调整。

将实施例所得的薄玻璃按照GB/T34328-2017(轻质物理强化玻璃)要求进行物理钢化指标测试,实验后每片试样在任何50mm×50mm区域内的碎片数应不少于30块,优于物理钢化指标标准的要求。

以上对本发明的描述是说明性的,而非限制性的,本专业技术人员理解,在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效,但是它们都将落入本发明的保护范围内。

技术分类

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