[发明专利]薄玻璃热钢化生产方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及薄玻璃的热钢化生产方法与设备，特别是玻璃厚度为2mm～3mm，用于太阳能电池、太阳能反射镜面、LED显示器面板和真空玻璃等薄玻璃的热钢化方法和设备。

背景技术

玻璃是脆性材料，强度不高、易碎，而且碎片锋利，伤害性强。为此，玻璃科技人员在研究玻璃的微观结构和性质后，发明了把玻璃进行淬火处理，使玻璃表面产生永久性残余压应力，提高了玻璃强度、抗急冷急热性和减少其伤害性。这种玻璃称为热钢化玻璃(tempered glass)，其生产方法称为玻璃的热钢化(thermal-tempering)。

近年来快速发展的太阳能电池、太阳能反射镜面、LED显示器面板和真空玻璃等高科技产品，都希望采用厚度2～3mm的热钢化玻璃。而目前的工业生产技术和设备，无法生产厚度小于3mm的热钢化玻璃。薄玻璃的热钢化技术与设备的发明也很少，仅有的几件，例如CN 200810156023《3.2mm钢化玻璃加工方法》、CN 200810156025《4.0mm钢化玻璃加工方法》等，难以实现厚度2mm～3mm薄玻璃的钢化。薄玻璃钢化的主要困难是热玻璃的淬冷技术与设备。同样的冷却速率，玻璃越薄，淬冷造成的玻璃外层与内层之间的温差越小，玻璃钢化形成的永久残余应力越小，钢化玻璃的强度、抗急冷急热性等都要低。近年来，陆续公开了提高冷却速度的一些专利技术。例如，1)通过改进风栅、提高风压来增加冷却速度的CN200620072383、CN200810156023、CN200810156025、CN201020285038和CN02118592等；2)用水或硅油等液体为冷却介质的CN201110116462、CN92100022.7、CN200810150826和CN03817018等；3)用高导热固体冷却介质的CN 200610064917、CN95102791、CN200510018007等。这些发明各有特点，但是并没有很好的解决加热到钢化温度的薄玻璃急冷问题。例如，加大风压来增加冷却速率易使玻璃变形；液体冷却易污染玻璃表面，而且设备复杂；用固体介质急冷更不易达到良好、均匀地急速冷却的目的。

另一方面，提高钢化玻璃的平整度一直是钢化工艺和设备的难题。主要原因是：目前的技术与设备没有直接测量和控制玻璃的实际加热温度、玻璃钢化温度等参数的确定很不精确所致。例如，“Tamglass公司的钢化炉是按每毫米玻璃加热时间40秒设计的，…玻璃钢化炉温：10mm厚玻璃为695℃～700℃、8mm为700℃～705℃、5～6mm为705℃～710℃…。”但是，各个工厂生产的浮法玻璃的组成、色度各不相同，粘度曲线、软化点有所差异，玻璃的实际厚度与标明的公称厚度有一定的误差，所需加热热量不同。目前的玻璃钢化方法和设备，导致玻璃的实际温度往往显著的超过软化点，而且加热温度均匀性差、部分区域超温严重、玻璃表面与内部温差大，玻璃板发生变形、翘曲是不可避免的。

本发明人已申请的CN 201110042162.8，发明了生产超平钢化玻璃精确加热技术方法和设备，包括每批玻璃的钢化参数测定、主加热室/精细均化加热室、玻璃表面温度精确实时测量控制技术、石英玻璃管红外加热器等，这些技术可以有效地提高钢化玻璃的平整度，在薄玻璃的热钢化方法和设备中应该继续采用。但由于薄玻璃更容易在加热过程中变形，对于薄玻璃热钢化生产，上述技术需要进一步的改进和提高。例如，研究发现，加热元件的被动控制方式和玻璃进出引起温度波动和反应滞后，影响玻璃的精准-均匀加热；目前使用的圆棒或圆管形石英陶瓷辊妨碍钢化炉下部加热器与玻璃之间的辐射传热、石英陶瓷辊面与玻璃的大量接触，会造成玻璃温度不均匀。这都是影响薄玻璃钢化平整度不良的重要原因，必须加以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄玻璃热钢化生产方法和装置，用于生产厚度为2～3mm，强度、抗急冷急热性和平整度等符合技术标准、满足使用要求的热钢化玻璃。

本发明的具体内容是：

(1)本发明采用精准-均匀加热和液氮急冷-风栅缓冷的钢化方法和设备实现薄玻璃的热钢化。

(2)本发明的薄玻璃热钢化设备主要有玻璃加热部、液氮-风栅淬冷部和计算机中心控制系统三大部分组成。