薄板玻璃熔体成型方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了玻璃熔融成型方法，包括如下步骤：通过耐高温刀状成型体将玻璃熔池分割为左侧区域和右侧区域，左右两侧玻璃熔体是相互贯通的，且刀状成型体的刀口超出玻璃熔体的液面；沿着刀口状成型体两侧提升玻璃熔体，并冷却刀口状成型体两侧及成型体附近玻璃熔体表面，形成外表面粘度较大左侧薄层和右侧薄层；沿刀口的左侧面牵引左侧区域的玻璃熔体形成左侧薄层，同时沿刀口的右侧面牵引右侧区域的玻璃熔体形成右侧薄层，并在刀口的刀锋处形合并成板根；从板根继续向上牵伸并冷却定型，再经退火处理形成玻璃板材。
【专利说明】
薄板玻璃熔体成型方法及装置
技术领域
[0001]本发明属于玻璃材料成型工艺领域，尤其涉及一种玻璃融熔成型的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]玻璃作为一种非晶材料，没有固定的熔点，玻璃从固态向液态转变的一定温度范围内具有平滑和稳定的粘度变化，随着温度连续不断的上升，玻璃粘度会连续不断的变小，玻璃的熔融成型即依靠玻璃粘度的温度依赖性实现。
[0003]成型过程中，玻璃随着温度的升高，先后经历应变点、转变点、退火点、变形点、软化点、操作温度和熔化温度等过程。当温度到达软化点温度后继续升高温度，玻璃熔体内部间结构组元聚合物离子团之间的相互作用力就会减弱，当外力大于内部相互作用力时，就会发生流动。同时，玻璃粘度的温度依赖性并不是线性关系，在高温段，温度升高一定范围，粘度变化比低温段变化要小。
[0004]现有技术中采用有槽垂直引上法成型工艺相对复杂，玻璃熔体从槽子砖的缝隙中被垂直向上拉引，易受外界因素干扰，冷却效果较低，尤其在槽口玻璃熔体析晶以及槽唇腐蚀情况下良品率低。因此，需要一种充分利用玻璃液粘度的温度依赖性的玻璃融熔成型方法及装置。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的技术缺陷，根据本发明的一个方面，提供一种玻璃熔融成型方法，通过牵引玻璃熔池内的玻璃熔体制作玻璃板材，其特征在于，包括如下步骤:
[0006]a.通过耐高温刀状成型体将所述玻璃熔池分割为左侧区域和右侧区域，左右两侧玻璃熔体是相互贯通的，且所述刀状成型体的刀口超出所述玻璃熔体的液面；
[0007]b.冷却形成左侧所述薄层和右侧所述薄层；
[0008]c.沿所述刀口的左侧面牵引所述左侧区域的玻璃熔体形成左侧薄层，同时沿所述刀口的右侧面牵引所述右侧区域的玻璃熔体形成右侧所述薄层，并在所述刀口的刀锋处形合并成板根；
[0009]d.从所述板根继续向上牵伸并冷却定型，再经退火处理形成所述玻璃板材。
[0010]优选地，在执行所述步骤b至步骤d的过程中，左侧所述薄层和右侧所述薄层的外侧面只与空气接触。
[0011]优选地，所述步骤b中，通过冷却管或者热风进行冷却。
[0012]优选地，通过控制冷却强度以及牵引速度控制所述玻璃板材的厚度，其中，所述牵引速度较快时，所述玻璃板材的厚度越薄。
[0013]优选地，沿牵引方向所述刀口的形状为直线形或者弧形。
[0014]优选地，所述刀状成型体若采用金属材料制成，且所述玻璃熔池为还原性气氛。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供一种玻璃熔融成型装置，其用于执行前述任一项玻璃熔融成型方法，所述成型装置包括玻璃熔池、刀状成型体、冷却管、退火箱以及牵引辊，所述刀状成型体竖直设置所述玻璃熔池内并将所述玻璃熔池分割为两部分，至少两个冷却管设置在所述刀状成型体的刀口两侧，所述刀口的上方依次设置退火箱以及牵引辊，所述退火箱用于退火处理，所述牵引辊用于提供牵引动力。
[0016]本发明利用玻璃在不同温度下粘度、物理特性的变化规律，利用置入玻璃熔池中的耐极高温度的直线刀口状成型体，将玻璃熔体从露出液面一定高度的刀口状成型体左右两侧斜面连续提起并冷却，并沿着左右两侧斜面拉伸，均化、减薄，并在刀口处汇合连续成型、冷却、定型。具有工艺简单、尚效以及良品率尚的优点。
【附图说明】
[0017]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0018]图1示出了本发明的一个【具体实施方式】的，一种玻璃熔融成型方法流程图；以及
[0019]图2示出了本发明的另一【具体实施方式】的，一种玻璃熔融成型装置示意图。
【具体实施方式】
[0020]为了更好的使本发明的技术方案清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0021 ]图1、图2分别示出了一种薄板玻璃熔体成型方法的流程图以及一种薄板玻璃熔体成型装置示意图。所述薄板玻璃熔体成型方法通过牵引玻璃熔池内的玻璃熔体制作玻璃板材。结合图1以及图2，在这样的实施例中，首先进入步骤SlOl，通过耐高温刀口状成型体3将所述玻璃熔池I分割为左侧区域和右侧区域，所述左侧区域中的玻璃熔体和所述右侧区域中的玻璃熔体相互贯通，且所述刀口状成型体3的刀口超出所述玻璃熔体2的液面。具体地，所述耐高温刀口状成型体3可以采用金属或者非金属材料制成制备，所述刀口状成型体3两侧的斜面优选为平滑的平面或者满足成型工艺要求的形式。所述耐高温刀口状成型体3优选地置于所述玻璃熔池I的中间，将所述玻璃熔池I对半平分为左侧区域以及右侧区域。进一步地，如图2所示，所述刀口状成型体3的刀口 6超出所述玻璃熔体2的液面一定高度，使得玻璃熔体通过所述刀口状成型体3被从所述玻璃熔池I的左、右两侧区域提起，在空气中冷却、成型。区别于现有技术中有槽垂直引上法，可以在玻璃熔体被牵引离开所述玻璃熔体2液面时即与空气接触，且玻璃熔体两面都是空气面，从而提高成品玻璃表面品质。
[0022]随后进入步骤S102，沿所述刀口状成型体两侧同步提升所述左侧区域中的玻璃熔体和所述右侧区域中的玻璃熔体，并冷却所述刀口状成型体两侧的玻璃熔体以及所述玻璃熔池内靠近所述刀口状成型体的玻璃熔体，最终形成表面粘度较高的薄层。具体地，在所述成型方法的初始阶段，首先沿着刀口状成型体两侧提升玻璃熔池I中的玻璃熔体2，所述玻璃熔池I中的玻璃熔体2到达所述刀口状成型体时，被所述刀口状成型体分割为两部分且分别处于刀口状成型体的两侧，在此过程中，冷却刀口状成型体两侧及所述玻璃熔池内靠近所述刀口状成型体的玻璃熔体的表面，形成外表面粘度较大的薄层，随着薄层粘度变大，薄层中玻璃熔体内部间结构组元聚合物离子团之间的相互作用力就会相对增大，粘度较大的薄层起到牵引力的传递作用，可以被一边提起一边拉薄。本领域技术人员理解，本步骤的目的在于形成一个可供持续牵引的牵引媒介，所述牵引媒介即为薄层中粘度较大的部分，所述牵引媒介被牵引过程中能够同步带动内部粘度较小的部分一起运动。
[0023]进一步地，执行步骤S103，沿所述刀口6的左侧面牵引所述左侧区域的玻璃熔体形成左侧薄层，同时沿所述刀口的右侧面牵引所述右侧区域的玻璃熔体形成右侧薄层，即左侦叭右侧的两个薄层4是同步形成的。本领域技术人员理解，所述刀口 6两侧的玻璃熔体的牵引同步进行，通过位于所述刀口状成型体3正上方的牵引机将牵引物伸入所述玻璃熔体2中并沿所述刀口状成型体3向上牵引，从而对所述具有一定粘度的玻璃熔体施加向上的外力并将位于所述玻璃熔池I中的温度较高、粘度较低的玻璃熔体2从所述刀口状成型体3两侧液面连续提起，在牵引力的作用下，一边顺着所述刀口 6两侧的斜面往上爬升，一边与空气接触逐渐冷却。由于所述刀口状成型体3的侧面为斜坡面，所述被牵引的玻璃熔体2在爬升过程中在向上的牵引力、玻璃熔体本身重力以及斜面的摩擦阻力的共同作用下逐渐变薄，从而在所述刀口状成型体两侧斜面分别形成左侧所述薄层以及右侧所述薄层，在牵引力的持续牵引下，左侧、右侧两个所述薄层4会进一步爬升直到超出所述刀口6的刀锋汇合然后再继续向上运行。
[0024]具体地，在步骤S104中，冷却左侧所述薄层和右侧所述薄层，并在所述刀口6的刀锋处形成板根7。本领域技术人员理解，温度越低，玻璃熔体的粘度越大，所述薄层4在所述刀口6两侧斜面爬升的过程中被拉伸并逐渐冷却，且所述刀口6两侧斜面上的所述薄层4的粘度由下到上逐渐增加，所述薄层4上部的玻璃熔体温度较低、粘度较大，所述薄层4下部的玻璃熔体的温度较高、粘度较小，上部的玻璃熔体带动下部的玻璃熔体爬升，同时由于玻璃熔体冷却，外表面粘度较大，内部粘度较小，并且由于摩擦阻力和重力的影响，内部粘度小的玻璃熔体运动速度相对于外表面慢；由于所述薄层4的粘度较大，内部间结构组元聚合物离子团之间的相互作用力较大，对所述牵引力起到力的传递作用，使得所述薄层4 一方面随着牵引力的作用在爬升过程中被拉伸，同时又从所述玻璃熔池I中带出玻璃熔体补充到所述刀口6两侧的斜面，从而连续将玻璃熔体从玻璃熔池I中牵引出来并在爬升过程中形成所述薄层4。进一步地，控制拉升所述薄层4的牵引力的大小和拉升速度，使得所述玻璃熔体在所述刀口6两侧斜面爬升过程中，被拉升、均化、减薄以及表层冷却并在所述刀口6的刀锋处汇合，形成所述板根7。
[0025]最后，通过步骤S105，从所述板根7继续向上牵引并冷却定型，再经退火处理形成所述玻璃板材。本领域技术人员理解，通过控制外部冷却条件使所述板根7处的玻璃熔体的温度处于合适的温度范围内以获得理想的玻璃粘度。进一步，继续对所述板根7处的玻璃熔体进行拉伸、牵引，使玻璃熔体进一步冷却、上升并变薄。并在所述板根7的正上方合适高度的位置冷却定型。冷却定型后获得的玻璃经过退火箱8—定时间的退火处理后再冷却，以便不再产生超过允许范围的永久应力和暂时应力，增强获得的玻璃板材9的机械强度和热稳定性。进一步地，本领域技术人员理解，所述牵引力通过所述退火箱8正上方的牵引棍10提供，在此不予赘述。
[0026]进一步地，在一个变化例中，在执行所述步骤S103至步骤S105的过程中，左侧所述薄层和右侧所述薄层的外侧面只与空气接触。在这样的实施例中，左侧所述薄层以及右侧所述薄层的外侧表面没有接触其他任何物体，保证所述薄层4没有受到多余的外界作用力，从而保证玻璃板材表面光滑、平整。
[0027]进一步地，所述步骤S102至步骤S104中，可以通过冷却管5对所述薄层4表面的玻璃熔体进行间接冷却，也可以通过使用均匀的热风进行冷却，在此不予赘述。具体地，当使用所述冷却管5进行冷却时，所述冷却管5的形状可以是通用的圆形管也可以是方形或其他规则形状。进一步地，本领域技术人员理解，所述冷却管5的数目可以根据需要增加为4根、6根或者8根，这都不影响本发明的实质内容。
[0028]具体地，通过控制冷却温度以及牵引速度控制所述玻璃板材的厚度，本领域技术人员理解，玻璃液表面被冷却后，低温会向玻璃熔体内部传递，会形成温度梯度和粘度梯度，如果成型薄玻璃或者超薄玻璃，就要求玻璃熔池内玻璃熔液粘度较小，冷却适度牵引速度越快，使低温没有足够时间向熔液内部传递，薄层4就会很薄，成型后的玻璃就会很薄。反之，所述牵引速度越慢，所述玻璃板材的厚度越厚。相应地，冷却温度越低、冷却速度越快，所述玻璃熔体的粘度越高，流动性越低，玻璃板材的厚度越厚，反之，冷却温度越高、冷却速度越慢，所述玻璃熔体的粘度越低，流动性越大，玻璃板材的厚度越薄。
[0029]进一步地，沿牵引方向所述刀口6的形状不限于直线形，本领域技术人员可根据需要成型玻璃的形状而定，具体地，图1中示出的所述直线刀口形状用于成型平板玻璃。作为一种变化，例如需要成型具有一定弧度的玻璃板材，则将所述刀口 6的形状设置成弧形。
[0030]进一步地，所述刀口状成型体3由耐极高温度的金属、金属合金，陶瓷合金或者刚玉等材料制成。进一步地，如果所述刀口状成型体是金属或者金属合金制成，放置成型体的玻璃熔池内部气氛应为还原性气氛，以防止金属、金属合金氧化。具体地，所述还原性气氛可以选择氮气、氦气、氖气等或者真空。
[0031]进一步地，参考图2，所述薄板玻璃熔体成型装置用于执行所述成型方法，所述成型装置包括玻璃熔池1、刀口状成型体3、冷却管5、退火箱8以及牵引辊10。具体地，所述刀口状成型体3竖直设置所述玻璃熔池I内并将所述玻璃熔池I分割为左侧区域和右侧区域两部分，至少两个所述冷却管5设置在所述刀口状成型体3的刀口 6两侧，所述刀口 6的上方依次设置退火箱8以及牵引辊10，所述退火箱8用于退火处理，所述牵引辊10用于提供牵引动力。本领域技术人员理解可以结合前面关于所述成型方法的描述理解所述薄板玻璃熔体成型装置，在此不予赘述。
[0032]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种玻璃熔融成型方法，通过牵引玻璃熔池内的玻璃熔体制作玻璃板材，其特征在于，包括如下步骤: a.通过耐高温刀口状成型体将所述玻璃熔池分割为左侧区域和右侧区域，左右两侧玻璃熔体是相互贯通的，且所述刀状成型体的刀口超出所述玻璃熔体的液面； b.沿着刀口状成型体两侧提升玻璃熔体，并冷却刀口状成型体两侧及成型体附近的玻璃熔体表面，形成外表面粘度较大的薄层，薄层中玻璃熔体内部间结构组元聚合物离子团之间的相互作用力就会相对增大，粘度较大的薄层起到牵引力的传递作用，携带着玻璃熔体，可以被一边提起一边拉薄； c.沿所述刀口的左侧面牵引所述左侧区域的玻璃熔体形成左侧薄层，同时沿所述刀口的右侧面牵引所述右侧区域的玻璃熔体形成右侧薄层； d.继续冷却刀口状成型体左右侧两面正在向上爬升的薄层，并在所述刀口的刀锋处合并形成板根； e.从所述板根处继续向上牵伸、牵引并冷却定型，再经退火处理形成所述玻璃板材。2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，在执行所述步骤b至步骤e的过程中，左侧所述薄层和右侧所述薄层的外侧面只与空气或者气体接触。3.根据权利要求2所述的成型方法，其特征在于，所述步骤b-e中，通过冷却管或者热风进行冷却。4.根据权利要求1至3中任一项所述的成型方法，其特征在于，通过控制冷却强度以及牵引速度控制，以在玻璃熔体表面形成恰当的粘度和厚度的熔体薄层，达到控制玻璃板材的厚度，其中，所述在冷却强度和玻璃熔池内部熔体粘度一定的情况下，牵引速度较快时，所述玻璃板材的厚度较薄。两侧的熔体薄层在牵引力的作用下，沿着刀状成型体两侧表面往上过程中，在摩擦阻力和重力作用下，被继续拉伸均化减薄。5.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，沿牵引方向所述刀口的形状为直线形或者弧形。6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，所述刀状成型体由耐极高温度的刚玉陶瓷等材料制成，如采用耐高温金属或者金属合金材料制成，且所述玻璃熔池应为还原性气氛。7.—种玻璃熔融成型装置，用于执行权利要求1至7中任一项所述的成型方法，其特征在于，包括玻璃熔池、刀状成型体、冷却管、退火箱以及牵引辊，所述刀状成型体竖直设置所述玻璃熔池内并将所述玻璃熔池分割为两部分，至少两个冷却管设置在所述刀状成型体的刀口两侧，所述刀口的上方依次设置退火箱以及牵引辊，所述退火箱用于退火处理，所述牵引辊用于提供牵引动力。
【文档编号】C03B17/06GK105967501SQ201610250786
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】彭寿, 张家林, 马立云
【申请人】中国建材国际工程集团有限公司