制备浮法高铝超薄玻璃的装置和方法

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，特别是涉及一种制备浮法高铝超薄玻璃的装置和方法。

背景技术

随着当今世界科技化和信息化的不断提高，以及5G技术的普及应用，对玻璃基材的需求日益高涨，对其性能要求不断提升，其发展也迎来了前所未有的机遇。

众所周知，常规玻璃要求较低的铝含量，以便于玻璃的熔化、成形和退火，但常规的钠钙玻璃和中铝玻璃已无法满足市场的高端需求。因高铝玻璃通过化学强化可以提供更优质的性能，如更大的表面应力，更深的应力层，更耐冲击和耐划伤等，是高端玻璃基材的必选材料。然而，随着玻璃中铝含量的不断提升，采用常规徐冷法成形工艺的成形难度大，成形质量不稳定，从而影响高铝超薄玻璃的产品合格率。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高浮法高铝超薄玻璃的产品合格率的装置。

一种制备浮法高铝超薄玻璃的装置，包括：

浮托介质槽，用于承装浮托介质，所述浮托介质槽具有入口和出口，在所述入口到所述出口的方向上，浮托介质槽依次包括抛光段、成形段和成形后段；

加热器，用于向玻璃液提供热量而使得高铝玻璃液在流经所述抛光段时的温度为1025℃～1050℃；及

冷却器，用于逐渐降低高铝玻璃液的温度，以使高铝玻璃液在流经所述成形段时的温度为960℃～1050℃、和高铝玻璃液在流经所述成形后段时的温度为700℃～960℃。

上述制备浮法高铝超薄玻璃的装置通过加热器和冷却器，优化了浮托介质槽上的热量分布，提高了抛光段的温度而拓宽了高铝玻璃液成形粘度范围内的温度区间，使得高铝玻璃液在成形段时能有较高的温度而拓宽了成形段的长度，为更宽的作业范围和调控提供了基础，并且通过冷却器的设置使得成形段和成形后段能大幅度降温，减小玻璃板的收缩量，进而使得最后制得的高铝玻璃的合格率高。

在其中一些实施方式中，所述加热器包括多个加热件，多个所述加热件间隔地位于所述抛光段的上方。

在其中一些实施方式中，多个所述加热件在浮托介质槽的宽度方向上间隔排列，在自所述浮托介质槽的中心线向浮托介质槽的边缘的方向上，所述加热件的功率逐渐变大。

在其中一些实施方式中，多个所述加热件在浮托介质槽的宽度方向上间隔排列为多列；在自所述浮托介质槽的中心线向浮托介质槽的边缘的方向上，每列所述加热件中的加热件的功率逐渐变大，在高铝玻璃液的流动方向上，每列所述加热件的功率逐渐增大后变小。

在其中一些实施方式中，所述冷却器包括多个冷却件，多个所述冷却件位于所述成形段和所述成形后段的上方且相互间隔；

或者，多个所述冷却件能够位于所述成形段的浮托介质中和所述成形后段的浮托介质中，多个所述冷却件相互间隔；

或者，多个所述冷却件中的一部分位于所述成形段和所述成形后段的上方，另一部分能够位于所述成形段的浮托介质中和所述成形后段的浮托介质中，多个所述冷却件相互间隔。

在其中一些实施方式中，所述装置还包括拉边机，所述拉边机靠近所述抛光段及所述成形段，所述拉边机用于向高铝玻璃液提供宽度方向的拉伸力和流动方向上的牵引力。

在其中一些实施方式中，所述浮托介质为锡液。

在其中一些实施方式中，所述抛光段的长度为12m～15m，所述成形段的长度为6m～10m，所述成形后段的长度为6m～10m；

和/或，所述浮托介质槽的长度为39m～40m。

本发明的另一方面，还提供了一种浮法高铝超薄玻璃的制备方法，包括以下步骤：

将熔融的高铝玻璃液采用浮法成型技术制备高铝超薄玻璃，其中，所述浮法成型技术包括将所述高铝玻璃液依次流入装有浮托介质的浮托介质槽的抛光段、成形段和成形后段，其中，所述高铝玻璃液流经所述抛光段时的温度为1025℃～1050℃，所述高铝玻璃液流经所述成形段时的温度为960℃～1050℃，所述高铝玻璃液在流经所述成形段时的温度为700℃～960℃。

在其中一些实施方式中，在所述高铝玻璃液进入所述成形段后，玻璃液按照10℃/m～15℃/m的速度降温；在高铝玻璃液进入成形后段后，玻璃液按照25℃/m～30℃/m的速度降温。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为一实施例的制备浮法高铝超薄玻璃的装置的示意图；

图2为图1所示的制备浮法高铝超薄玻璃的装置的一角度的俯视图；

图3为高铝玻璃液的温度与粘度之间的关系曲线；其中，横坐标为温度，单位为摄氏度(℃)；纵坐标为粘度，单位为dPa·s；

图4为桥形温度成形温度场与徐冷法成形温度场的作业范围对比；

图5为一实施例的桥形温度场曲线与徐冷温度场曲线。

附图标记：

10、制备浮法高铝超薄玻璃的装置；110、浮托介质槽；111、入口；112、出口；120、浮托介质；130、高铝玻璃液；141、加热件；150、拉边机。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当使用术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”或“底部”等指示方位或位置关系时，是为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1和图2，本发明一实施方式提供了一种制备浮法高铝超薄玻璃的装置10，该装置包括浮托介质槽110、加热器和冷却器(图未示)；浮托介质槽110用于承装浮托介质120，浮托介质槽110具有入口111和出口112，在入口111到出口112的方向上，承装有浮托介质120的浮托介质槽110依次包括抛光段、成形段和成形后段；加热器用于向高铝玻璃液130提供热量而使得高铝玻璃液130在流经抛光段时的温度为1025℃～1050℃；冷却器，用于逐渐降低高铝玻璃液130的温度，以使高铝玻璃液130在流经成形段时的温度为960℃～1050℃、和高铝玻璃液130在流经成形后段时的温度为700℃～960℃。

由于高铝超薄玻璃成形粘度区间为10

进一步地，经验证，抛光段的温度为1025℃～1050℃时，产品的合格率为55％～65％。在抛光段的温度为1005℃，其他段在此基础上降温时，产品的合格率为40％～45％。抛光段的温度为995℃，其他段在此基础上降温时，产品的合格率为30％～40％。在抛光段的温度为1070℃，其他段在此基础上降温时，产品的合格率为35％～45％。抛光段的温度为1080℃，其他段在此基础上降温时，产品的合格率为30％～35％。由此说明，抛光段的温度在1025℃～1050℃时，产品合格率较好。需要说明的是，本文中的产品合格率是指在制得的一块高铝玻璃中合格的部分的面积占整块玻璃的面积的比例。

在一些实施例中，浮托介质120为锡液；浮托介质槽110为锡槽。可以理解的是，在其他实施例中，浮托介质120不限于锡液，还可以是其他液态金属；浮托介质槽110不限于锡槽，还可以其他能承装浮托介质120的槽体。

在一些实施例中，加热器包括多个加热件141，多个加热件141间隔地位于抛光段的上方。通过加热器的设置，使得抛光段的温度维持在1025℃～1050℃的范围内。通过将抛光段的温度设置为1025℃～1050℃，可以使得高铝玻璃液130维持在较高的温度而为后续成形段的争取更大的温度区间，进而有更大操作空间(成形段的温度区间更宽，则高铝玻璃液130冷却成形的时间会更久，从而有更多的时间对其拉薄，进而使得拉薄能够得到更宽、更薄的高铝玻璃)。在一些实施例中，在从入口111到出口112的方向上，抛光段的温度逐渐增加。进一步地，抛光段的最高温度为1045℃～1050℃。在另一些实施例中，抛光段的温度在从入口111到出口112的方向上，先逐渐升高后逐渐下降，抛光段的温度为1025℃～1050℃。进一步地，抛光段的最高温度为1045℃～1050℃。在另一些实施例中，抛光段维持恒定温度。在一个可选地具体示例中，抛光段维持1030℃、1035℃、1040℃、1045℃或1050℃。

在一些实施例中，加热件141为硅碳棒。硅碳棒通过通电提供热量。可以理解的是，在其他实施例中，加热件141不限于硅碳棒，还可以是其他可以作为加热件141的结构。

在一些实施例中，多个加热件141在浮托介质槽110的宽度方向上间隔排列，在自浮托介质槽110的中心线向浮托介质槽110的边缘的方向上，加热件141的功率逐渐变大。通过如此设置，能够使得在浮托介质槽110的宽度方向上，靠近浮托介质槽110的边缘的高铝玻璃液130也能够与浮托介质槽110的中心线上的高铝玻璃液130尽量维持相同的温度，从而能够尽量避免因浮托介质槽110的边缘的高铝玻璃液130先成形而靠近中心线上的高铝玻璃液130后成形造成的成形不均、降低产品合格率。

在一些实施例中，多个加热件141在浮托介质槽110的宽度方向上间隔排列为多列；在自浮托介质槽110的中心线向浮托介质槽110的边缘的方向上，每列加热件141中的加热件141的功率逐渐变大，在高铝玻璃液130的流动方向上，每列加热件141的功率逐渐增大。由于越靠近入口111，高铝玻璃液130本身的温度越高，随着不断向靠近出口112的方向运动，则高铝玻璃液130的本身温度会逐渐降低，并且浮托介质槽110的中心线上的高铝玻璃液130的温度高于浮托介质槽110的边缘。因此，为了使得在抛光段维持温度为1025℃～1050℃，可以将加热件141提供的热量按照在自浮托介质槽110的中心线向浮托介质槽110的边缘的方向上，每列加热件141中的加热件141的功率逐渐变大，在高铝玻璃液130的流动方向上，每列加热件141的功率逐渐增大后变小设置。具体设置可以根据抛光段的具体温度模式(恒定温度模式、逐渐增大的温度模式或先增大后减小的模式)进行调整。可以理解的是，加热件141的功率可以根据实际加热件141能够提供的热量及抛光段需要的温度进行调整。

在一些实施例中，抛光段的长度为12m～15m。在一个可选地具体示例中，抛光段的长度为12m、13m、14m或15m。在另一些实施例中，抛光段的长度为14m～15m。优选地，抛光段的长度为13m～14m。更优选地，抛光段的长度为12m～13m。

成形段为高铝玻璃液130的主要成形的区间。在从入口111到出口112的方向上，成形段的温度逐渐降低。通过将成形段的温度设置为960℃～1050℃，且在从入口111到出口112的方向上，成形段的温度逐渐降低，从而使得高铝玻璃液130的粘度增加而能够成形。在一些实施例中，成形段的温度为980℃～1050℃。在另一些实施例中，成形段的温度为980℃～1035℃。

在一些实施例中，成形段还设置有多个加热件141。在浮托介质槽110的宽度方向上，热量分配的峰谷比例为4：2.5，在高铝玻璃液130的流动方向上，热量分配的峰谷比是1.4：1。需要说明的是，热量分配的峰是指加热件141功率最大的位置，热量分配的谷是指加热件141功率最小的位置，热量分配的峰谷比例是指加热件141功率最大的位置上的热量与加热件141功率最少的热量的比值。

在一些实施例中，冷却器包括多个冷却件，多个冷却件位于成形段和成形后段的上方且相互间隔。通过多个冷却件的作用，使得成形段的温度在960℃～1050℃范围内，成形后段的温度在750℃～960℃范围内。在一些实施例中，多个冷却件能够位于成形段的浮托介质120中，多个冷却件相互间隔。通过在成形段的浮托介质120中设置冷却件而使得浮托介质120的温度降低，从而使得漂浮在其上的高铝玻璃液130的温度降低。在一些实施例中，位于成形段的多个冷却件中的一部分位于成形段的上方，另一部分能够位于成形段的浮托介质120中，多个冷却件相互间隔。通过一部分位于浮托介质120中，另一部分位于成形段的上方，从而使得高铝玻璃液130的上方和下方都能降温。

在一些实施例中，成形段的降温速度为10℃/m～15℃/m。在一个可选地具体示例中，成形段的降温速度为10℃/m、11℃/m、12℃/m、13℃/m、14℃/m或15℃/m。

在一些实施例中，成形段的长度为6m～10m。在一个可选地具体示例中，成形段的长度为6m、7m、8m、9m或10m。

成形后段也为高铝玻璃液130的成形区段，成形后段较成形段更靠近出口112。在一些实施例中，位于成形后段的多个冷却件能够位于成形后段的浮托介质120中，多个冷却件相互间隔。通过在成形后段的浮托介质120中设置冷却件而使得浮托介质120的温度降低，从而使得漂浮在其上的高铝玻璃液130的温度降低。在一些实施例中，位于成形后段的多个冷却件中的一部分位于成形后段的上方，另一部分能够位于成形后段的浮托介质120中，多个冷却件相互间隔。通过一部分位于浮托介质120中，另一部分位于成形后段的上方，从而使得高铝玻璃液130的上方和下方都能降温。

在成形后段，高铝玻璃液130继续冷却，并且通过快速降温以降低形成的玻璃板的收缩量，从而有效保障玻璃板的有效合格板宽。成形后段的降温速度大于成形段的降温速度。在一些实施例中，成形后段的降温速度为25℃/m～30℃/m。在一个可选地具体示例中，成形后段的降温速度为25℃/m、26℃/m、27℃/m、28℃/m、29℃/m或30℃/m。在一些实施例中，在成形后段的10m内降温至750℃以下。

在一些实施例中，成形后段的温度为700℃～960℃。在另一些实施例中，成形段的温度为730℃～800℃。在另一些实施例中，成形段的温度为740℃～780℃。在另一些实施例中，成形段的温度为700℃～820℃。

在一些实施例中，成形后段的长度为6m～10m。在一个可选地具体示例中，成形后段的长度为6m、7m、8m、9m或10m。在另一些实施例中，成形后段的长度为7m～10m。在另一些实施例中，成形后段的长度为7m～9m。

进一步地，在距离成形后段的6m～10m的成形段设置多个冷却件。更进一步地，在距离成形后段的7m～9m的成形段设置多个冷却件。在一个可选地具体示例中，在距离成形后段的9m或10m的成形段设置多个冷却件。

在一些实施例中，在浮托介质槽110的宽度方向上，多个冷却器间隔排列为多列；在自浮托介质槽110的中心线向浮托介质槽110的边缘的方向上，每列冷却件中的冷却器之间的间隔距离逐渐变大或等间隔，在高铝玻璃液130的流动方向上，每列冷却器之间的间隔距离逐渐增大或等间隔。由于浮托介质槽110的中心线向浮托介质槽110的边缘的方向，在不额外增设冷却件的条件下，温度从中心向两侧逐渐降低，而在玻璃流动的方向上，离入口111越远温度会越低，因此，在设置冷却器时，利用上述规律，在浮托介质槽110的中心线向浮托介质槽110的边缘的方向的上的冷却器的间隔逐渐变大或等间隔，而流动方向上的冷却器的间隔也逐渐增大或者等间隔。

在一些实施例中，抛光段的长度为12m～15m，成形段的长度为6m～10m，成形后段的长度为6m～10m。

可以理解的是，上述任一实施例的承装有浮托介质120的浮托介质槽110还包括冷却段，冷却段与成形后段连接，冷却段的出口112也为浮托介质槽110的出口112。在高铝玻璃液130流经冷却段时的温度为650℃～750℃，在高铝玻璃液130的流动方向上，冷却段的温度逐渐降低。

在一些实施例中，冷却段的长度为10m～15m。在一个可选地具体示例中，成形后段的长度为10m、12m、14m、或15m。进一步地，成形后段的长度为12m～14m。

在一些实施例中，浮托介质槽110的长度为25m～27m。在一个可选地具体示例中，浮托介质槽110的长度为25m、26m或27m。

在一些实施例中，装置还包括拉边机150，拉边机靠近抛光段及成形段，拉边机150和主传动的机械作应力和玻璃自身作用力的综合条件下，实现浮法高铝超薄玻璃更大板宽、更薄厚度、更佳的玻璃性能及更稳定的成形质量。在一些实施例中，拉边机150靠近抛光段。在一些实施例中，拉边机150的数量为多个，多个拉边机150间隔地位于浮托介质槽110的两侧。

请参阅图2，浮托介质槽110的形状为葱头状，自锡槽的入口111至锡槽出口112，锡槽的宽度先增大后减小再趋于不变；拉边机150靠近锡槽的入口111间隔设置；多个加热件141间隔地布置在抛光段的上方，越靠近锡槽的边缘的加热件141的功率越大，越靠近成形段的加热件141的功率越小；位于成形段的多个冷却件中的一部分位于锡液中，一部分位于成形段的上方，越靠近抛光段的冷却件之间的间隔越小；位于成形后段的多个冷却件中的一部分位于锡液中，一部分位于成形后段的上方，越靠近成形段的冷却件之间的间隔越小。利用按照上述设置的制备浮法高铝超薄玻璃的装置10进行的其中一个制备浮法高铝超薄玻璃的桥形温度场曲线与徐冷温度场曲线如图5所示。由图5可知，在特定成形空间内，徐冷成型在960℃～1050℃范围内的空间跨度范围约7m，改进为桥形成型后，维持成形温度的空间跨度范围增大为17m，成形空间提升约2.4倍。可以理解的是，在其他实施例中，可以按照将桥形温度场曲线上下平移8℃(各个区段的温度都同时增加或减少相同的温度值)以内的温度曲线进行高铝玻璃的制备。

需要说明的是，在本文中，高铝玻璃液130是指用于制备高铝玻璃的玻璃液，采用高铝玻璃液130制得的高铝玻璃中Al

上述制备浮法高铝超薄玻璃的装置10至少具有如下优点：上述制备浮法高铝超薄玻璃的装置10可以实现：与常规浮法玻璃采用的徐冷法成形有着明显差异性，在产线拉边机150布局优化既定后，通过优化锡槽整体热量分布(按照桥形温度场分布)，在抛光段、成形段及成形后段内形成具有突出热点的桥形温度场，以使得高铝超薄玻璃成形具有更宽的作业跨度，使机械应力的作用压力大大减小，也即是通过提高抛光段温度并拓宽成形所需要的温度区间，以此满足高铝超薄玻璃成形所需要的粘度区间。基于以上工艺革新，桥形温度场为浮法高铝超薄玻璃的稳定成形提供了坚实的基础和有利条件，突破了高铝玻璃成形难度大的壁垒。

此外，本发明一实施方式还提供了一种浮法高铝超薄玻璃的制备方法，该浮法高铝超薄玻璃的制备方法包括以下步骤：

将熔融的高铝玻璃液130采用浮法成型技术制备高铝超薄玻璃，其中，浮法成型技术包括将高铝玻璃液130依次流入装有浮托介质120的浮托介质槽110的抛光段、成形段和成形后段，其中，高铝玻璃液130流经抛光段时的温度为1025℃～1050℃，高铝玻璃液130流经成形段时的温度为960℃～1050℃，高铝玻璃液130在流经成形段时的温度为700℃～960℃。

在一些实施例中，在高铝玻璃液130进入成形段后，玻璃液按照10℃/m～15℃/m的速度降温；在高铝玻璃液130进入成形后段后，玻璃液按照25℃/m～30℃/m的速度降温。通过对浮托介质槽110提供热量，通过温粘关系，匹配调整热量分布，达到对应成型粘度所需要的相对恒温区间(抛光段)，在高热量相对区间较大的恒温区间内实现高铝超薄超大板宽的成型玻璃板，再通过使用冷却器及减少电加热功率投入量，大幅度降低成型后段温度，减小玻璃板离开成形段后的收缩量，确保成型段达到所需的厚度板宽的玻璃板。也即是，相对的恒温区间更长易于摊薄，降温速度更快玻璃收缩少，从而拓宽板宽，实现板宽不小于3300mm。

在一个可选地具体示例中，在一些实施例中，在高铝玻璃液130进入成形段后，玻璃液按照10℃/m、11℃/m、12℃/m、13℃/m、14℃/m或15℃/m的速度降温；在高铝玻璃液130进入成形后段后，玻璃液按照25℃/m、26℃/m、27℃/m、28℃/m、29℃/m或30℃/m的速度降温，成形段的降温速度小于成形后段的降温速度。

当然，在成形后段之后还包括冷却段，高铝玻璃液130在冷却段快速冷却而粘度急剧增大而不再收缩。高铝玻璃液130在冷却段的温度为650℃～750℃，在高铝玻璃液130的流动方向上，温度逐渐降低。

在一些实施例中，采用上述任一实施例的制备浮法高铝超薄玻璃的装置10利用浮法成型技术制备高铝超薄玻璃，制得的高铝超薄玻璃的板宽不小于3300mm。

上述的浮法高铝超薄玻璃的制备方法通过优化浮托介质槽110整体热量分布(按照桥形温度场分布)，在抛光段、成形段及成形后段内形成具有突出热点的桥形温度场，以使得高铝超薄玻璃成形具有更宽的作业跨度，使机械应力的作用压力大大减小，也即是通过提高抛光段温度而拓宽成形所需要的温度区间，以此满足高铝超薄玻璃成形所需要的粘度区间，提高了高铝玻璃的合格率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解的是，在本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。