專利名稱：一種風鋼化玻璃的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及玻璃深加工領域中風鋼化玻璃的制備方法。
背景技術：
風鋼化技術是指通過熱處理過程提高普通平板玻璃使用強度的玻璃增強技術。
風鋼化玻璃強度是普通玻璃強度的2～3倍，抗沖擊性好，熱穩(wěn)定性好，在外力撞擊下不容易破碎；即使破碎，內部張應力使整個玻璃瞬間破碎成細小的顆粒，表面壓應力則使細小顆粒擠壓在一起，不會形成較大碎片，避免玻璃碎片對人體的傷害，因此風鋼化玻璃屬于安全玻璃，在建筑上廣泛應用。
現(xiàn)有的建筑物門窗洞口采用普通玻璃，流失了40～50％的采暖和制冷能量；Low-E玻璃等鍍膜節(jié)能玻璃能夠極大改善這種能量損失，但是鍍膜節(jié)能玻璃的強度低，需要利用風鋼化技術提高強度，使之兼具安全性和節(jié)能性，才能在建筑物上廣泛使用。傳統(tǒng)的風鋼化技術主要采用以輻射和傳導為主的加熱方式，而這兩種加熱方式不能加熱具有熱反射能力的Low-E等鍍膜玻璃。近來雖然通過設備改造解決了Low-E等鍍膜玻璃的風鋼化問題，但是鋼化后的玻璃還是存在很多質量問題。
在傳統(tǒng)的風鋼化工藝中，室溫狀態(tài)的平板玻璃通過轉動的輸送輥道送入高溫加熱室中，玻璃的下表面直接接觸熱容量遠大于空氣的高溫輥道，接收到的熱量遠大于上表面，兩面溫差導致玻璃周邊向上卷起，產生鍋狀變形，降低了玻璃平整度；同時全部玻璃重量集中到較小面積上，當下表面加熱到軟化狀態(tài)時，極易被輥道表面擦傷，形成所謂“輥子印”擦傷；傳統(tǒng)的風鋼化工藝中，輸送輥道采用“正向—停止—反向”的旋轉方式輸送玻璃，玻璃總是處于“靜止—加速—勻速—減速—靜止—變向”的頻繁往復運動狀態(tài)中，玻璃下表面受到的摩擦力的大小和方向總在變化，玻璃本身受到循環(huán)的拉伸——壓縮過程，造成軟化狀態(tài)的玻璃整體變形，平整度下降，下表面損傷程度加劇；傳統(tǒng)風鋼化工藝中，冷卻裝置多采用圓孔式空氣噴嘴，形成“點”式冷卻，噴孔之間和噴孔正上/下方玻璃的冷卻速度不同，整個玻璃表面不同區(qū)域產生不同的應力狀態(tài)，不但形成所謂“應力斑紋”現(xiàn)象，還同時導致玻璃平整度下降。
上述問題嚴重影響了鋼化玻璃的外觀質量、光學性能和使用性能。這種玻璃作為駕駛艙風擋玻璃和觀察窗玻璃使用，會嚴重影響觀察視野；作為建筑幕墻玻璃，造成景物圖像變形和失真，不但影響建筑物的外觀和裝飾效果，還影響建筑物內部人員的視覺舒適感，容易產生視覺疲勞甚至頭暈目眩的感覺。而表面鍍膜后則會放大這種缺陷效應。一些光學性能要求嚴格的領域只能使用拋光后的鋼化玻璃，但是拋光過程在提高玻璃光學質量的同時也降低了玻璃強度，與利用風鋼化過程提高玻璃強度的初衷相矛盾。
近年來，已有一些成功的技術方案解決了上述的某個問題，在一定程度上改進了風鋼化玻璃的質量。如公開號為CN1322685和CN 2481713的中國專利申請公開了在鋼化過程中玻璃以恒定的速度單向移動的技術，可以降低玻璃表面擦傷程度，但是該方法只限于普通玻璃的鋼化，不能用于鍍膜玻璃的鋼化；同時仍存在玻璃的受熱不均及冷卻不均的問題。
美國專利US5782947公開了一種將玻璃分段加熱的鋼化技術，主要是將傳統(tǒng)的輻射加熱方法與微波加熱方法組合使用利用輻射加熱方法將玻璃加熱到第一設定溫度，然后利用微波加熱方法快速加熱到玻璃能夠成型的第2設定溫度，該方法適于生產曲面鋼化玻璃，并不能完全適用于平面鋼化玻璃的生產中存在的表面質量問題仍然得不到解決。

發(fā)明內容
為了解決上述現(xiàn)有的風鋼化技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能夠加熱具有熱反射能力的鍍膜玻璃，減少輥子印擦傷、提高平面玻璃鋼化后的平整度降低表面損傷度的風鋼化玻璃的制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下一種風鋼化玻璃的制備方法，由如下步驟實現(xiàn)1)玻璃裝片經輥道送入加熱室步驟，2)加熱步驟，3)冷卻步驟，4)卸片步驟；其特征在于所述加熱室內腔至少分設為4段，所述加熱室入口處與每個加熱段的出口處均安裝帶有控制裝置的密封門；所述加熱室內腔的加熱溫度設置為290-720℃，由低到高分布于各個加熱段內，前一加熱段與后一加熱段之間的溫度呈梯形遞增，其溫差為100-150℃，每段的加熱時間分別設置為100～300秒；所述玻璃隨所述輥道單向不間斷前移，其移動速度為20～100mm/秒；所述冷卻步驟采用吹風冷卻裝置，冷卻時間為180～600秒。
上述加熱段的分設可以有多種方式，其一可以分設為4個加熱段，第1、2、3段采用電爐絲輻射加熱；第4段采用對流空氣循環(huán)加熱；其每段的加熱溫度分別設置為第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃。
其二可以分設為4加熱段，第1、2、3段中至少1段采用對流空氣循環(huán)加熱，其余采用電爐絲輻射加熱；第4段采用對流空氣循環(huán)加熱；所述加熱溫度分別設置為第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃其三可以分設為4個加熱段，4個加熱段分別采用對流空氣循環(huán)加熱方式；每段的加熱溫度分別設置為第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段為680-720℃。
根據對鋼化玻璃的規(guī)格大小以及質量要求，依據上述加熱方式，加熱段還可以分設為多段，將加熱溫度分散于多個獨立的加熱段中，以保證加工出的鋼化玻璃表面質量不受到損壞。
上述的吹風冷卻裝置采用縫隙式噴嘴風柵型吹風冷卻裝置。
本發(fā)明的基本原理是1.改變了傳統(tǒng)鋼化玻璃技術中一室加溫的加熱方式，采用一室多溫度段的玻璃加熱技術，將290-720℃加熱溫差的熱沖擊分散到4個或者更多的加熱段中，玻璃在前一個加熱段內預加熱到設定溫度后再進入后一個加熱段繼續(xù)加熱，熱沖擊小，玻璃變形小，玻璃的重量由更多的輥子承擔，可大大減輕甚至完全消除輥子對玻璃背面的擦傷。
2.改變了傳統(tǒng)鋼化玻璃技術中玻璃隨輥道“正向-反向-正向”的旋轉移動方式，采用將玻璃在加熱過程中單向不間斷的移動方式，使玻璃保持一個方向的恒速運動，背面受到的摩擦力大小和方向不變，降低玻璃變形程度和表面損傷程度；3.采用熱空氣對流加熱的方式加熱玻璃，加熱的玻璃不會受玻璃表面膜層性質的影響，可以均勻快速加熱Low-E等各種鍍膜玻璃，實現(xiàn)鍍膜玻璃的鋼化。
4.采用狹縫式冷卻風柵技術冷卻玻璃，將傳統(tǒng)的圓孔式空氣噴口的點式冷卻方式改成狹縫式空氣噴線的線式冷卻方式，提高了對加熱玻璃冷卻的均勻性，有效降低了玻璃表面應力差的缺陷，提高玻璃表面的平整度。
本發(fā)明采用上述技術方案后，具有有益效果如下(1)經改進的風鋼化工藝中加入了對流空氣循環(huán)加熱方式，實現(xiàn)了對Low-E等各種鍍膜玻璃的風鋼化，有效提高了Low-E等各種鍍膜玻璃的強度；(2)將加熱室分成若干加熱段，分成4段或更多的段，將290-720℃的溫度按溫差分成4個或多個溫度層，將逐段升高的溫度分布于各個加熱段中，使玻璃能夠平穩(wěn)在由一個溫度范圍進入另一個較高的溫度范圍，使玻璃的高溫適應力逐步提高，實現(xiàn)其風鋼化玻璃平整度高、變形小的目的；在構成的幕墻玻璃時圖像失真小，外觀質量顯著提高；(3)冷卻裝置采用縫隙式噴嘴風柵型吹風冷卻裝置，通過狹縫式空氣吹風噴線的線式冷卻，提高了玻璃表面冷卻的均勻性，使其經風鋼化的玻璃表面應力均勻，應力斑紋程度減輕50％，甚至完全消除；(4)由于采用了改進的玻璃加熱方式、移動方式和新型冷卻方式的整合技術，解決了鋼化玻璃長期以來一直未能解決的問題，不但能夠生產普通平板鋼化玻璃，而且還能鋼化各種鍍膜玻璃，鋼化后的玻璃平整度、光學質量提高，輥子印和應力斑紋降低甚至完全消除；工藝簡單、操作方便，易于推廣實施。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的風鋼化玻璃的制備方法，包括如下步驟先將玻璃放置于裝片臺上，通過輸送輥道進入加熱室，經預熱后送出加熱室、鋼化冷卻后，再經卸片工序取出成型為風鋼化玻璃；上述加熱室內腔分設有至少4個加熱段，最多可設置6個加熱段；每個加熱段的出口處均安裝帶有控制裝置的密封門；加熱室內的總加熱溫度為290℃-720℃，由前至后分別布設于每個加熱段內；前一加熱段與后一加熱段之間的溫度呈梯形遞增，其溫差為100-150℃；每段的加熱時間分別為100～300秒；具體設置為第1加熱段為290-310℃；第2加熱段為310-460℃；第3加熱段為460-560℃；第4段為560-720℃；玻璃隨著輸送輥道向前移動，移動為單向不間斷前移，也可以采用往復移動的方式；移動速度為20～100mm/秒；每一個加熱段通過密封門的關閉形成獨立空間，單獨加熱，直到最后一個加熱段加熱至最高溫度后，移出加熱室，再經設有縫隙式噴嘴的風柵構成的冷卻端，經吹風將玻璃冷卻至常溫，冷卻時間為180～600秒。
加熱段設置的多少以風鋼化玻璃的生產規(guī)模大小決定，分設為4段時，可有三種方式，其一是前3段采用電爐絲輻射加熱；第4段采用對流空氣循環(huán)加熱；其2是前3段中至少1段采用對流空氣循環(huán)加熱，其余采用電爐絲輻射加熱；第4段采用對流空氣循環(huán)加熱；其三是4個加熱段全部采用對流空氣循環(huán)加熱方式。
同理，加熱室分設為多段時，依據上述原理設計加熱方式，將加熱溫度分散到各個加熱段中。
以下通過實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細的描述實施例1挑選一塊規(guī)格為1000×1000×10mm普通平板玻璃，外觀質量檢查沒有結石、氣泡、劃傷等缺陷，在直線磨邊機上研磨處理周邊，洗凈擦干備用。
風鋼化設備設置有裝片臺、加熱室、冷卻段及卸片段，輥道貫通于裝片臺、加熱室、冷卻工序及卸片工序中；將上述普通平板玻璃放置在裝片臺上的輥道上，啟動電機，輥道轉動，將該玻璃從室溫狀態(tài)下送入加熱室中進行加熱。該加熱室分設為4段，第1、2、3段分別設置為電爐絲輻射加熱，即在加熱段的上下側分別安裝有電爐絲；第4段采用對流空氣循環(huán)加熱，即在爐體上下側分別設置密閉箱，箱內設置加熱裝置，上下兩端設置進、出氣口，進氣口通過管道與風機排氣端相連，出氣口是噴孔板，噴出的氣體加熱玻璃表面，然后回到風機進氣口，形成閉合循環(huán)。加熱室的入口處以及每個加熱段的出口處分別安裝有帶有控制裝置的密封門，密封門通過控制裝置隨其玻璃在加熱段內的移動隨時開啟或關閉。冷卻工序由一連接于加熱室出口處的冷卻裝置構成，冷卻裝置是安裝于輥道上下方的縫隙式噴嘴風柵，通過外設的大功率風機對室外空氣壓縮所導致的冷風通過風柵向加熱后的玻璃均勻噴吹，直到玻璃降至室溫；卸片工序指將冷卻后的玻璃由輥道上取出，疊落于玻璃架上。
具體工藝先將上述玻璃水平放置在風鋼化設備裝片臺的玻璃輸送輥道上，啟動電機，輥道轉動，開啟加熱室入口處的密封門，將該平板玻璃送入第1加熱段中進行加熱；第1加熱段的溫度設置為290℃，加熱時間為300秒；玻璃單向不間斷前移，移動速度20mm/秒；移至第1加熱段出口處時，該出口處的密封門開啟，玻璃進入第2加熱段，繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第2加熱段后，第1加熱段出口處的密封門關閉，第2加熱段內溫度設置為440℃，加熱時間為300秒；玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度20mm/秒，當玻璃移動至第2加熱段的出口時，第2加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至第3加熱段，繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第3加熱段后，第2加熱段出口處的密封門關閉，第3加熱段內溫度設置為540℃，加熱時間為300秒，玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度20mm/秒；當玻璃移動至第3加熱段的出口時，第3加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至第4加熱段，繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第4加熱段后，第3加熱段出口處的密封門關閉，第4加熱段內設置為對流空氣循環(huán)加熱方式，其加熱溫度設置為680℃，加熱時間為300秒，玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度20mm/秒。當玻璃移動至第4加熱段的出口時，第4加熱段出口處的密封門開啟，玻璃移出加熱室進入冷卻工序，經冷卻工序中設置的風柵對加熱后的玻璃吹冷風鋼化，該風柵采用狹縫式的空氣出口，能夠使風以細線形狀吹到玻璃表面，以保證玻璃表面冷卻的均勻；將鋼化玻璃冷卻180秒后，再經輥道移入卸片工序，將玻璃取下，疊落成箱，完成整個鋼化制備過程。
在上述工序操作的整個過程中，加熱室入口處的密封門與每一加熱段出口處的密封門的控制裝置設置于本專利所采用的加熱設備外側的操作臺上，控制裝置對加熱室入口處的密封門與每一加熱段出口處的密封門實行同步控制，玻璃經過每個加熱段的加熱時間和前移的速度是相同的。
實施例2選用的玻璃規(guī)格及所使用的鋼化設備以及操作過程中對加熱玻璃在每一段的加熱時間與玻璃單向前移的速度同實施例1，在此不再贅述。
其不同點在于該加熱室分設為4段，第1、3段分別設置為電爐絲輻射加熱，即在加熱段的上下側分別安裝有電爐絲；第2、4段采用對流空氣循環(huán)加熱，即在爐體上下側分別設置密閉箱，箱內設置加熱裝置，上下兩端設置進、出氣口，進氣口通過管道與風機排氣端相連，出氣口是噴孔板，噴出的氣體回到風機進氣口，形成閉合循環(huán)。
具體工藝先將上述玻璃水平放置在風鋼化設備裝片臺的玻璃輸送輥道上，啟動電機，輥道轉動，開啟加熱室入口處的密封門，將該平板玻璃送入第1加熱段中進行加熱；第1加熱段的溫度設置為310℃，加熱時間為200秒；玻璃單向不間斷前移，移動速度50mm/秒；移至第1加熱段出口處時，該出口處的密封門開啟，玻璃進入第2加熱段，繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第2加熱段后，第1加熱段出口處的密封門關閉，第2加熱段內溫度設置為460℃，加熱時間為200秒；玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度50mm/秒，當玻璃移動至第2加熱段的出口時，第2加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至第3加熱段，繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第3加熱段后，第2加熱段出口處的密封門關閉，第3加熱段內溫度設置為560℃，加熱時間為200秒，玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度50mm/秒；當玻璃移動至第3加熱段的出口時，第3加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至第4加熱段，對流繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第4加熱段后，第3加熱段出口處的密封門關閉，第4加熱段加熱溫度設置為720℃，加熱時間為200秒，玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度50mm/秒。當玻璃移動至第4加熱段的出口時，第4加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至冷卻工序，經冷卻工序中設置的風柵吹風鋼化，冷卻600秒后，冷卻風扇采用狹縫式空氣出口，使其能夠多角度、多風道的將風吹到玻璃表面，保證了玻璃表面冷卻的均勻；將冷卻后的鋼化玻璃經輥道移進卸片工序，將玻璃取下，疊落成箱，完成整個鋼化制備過程。
實施例3選用的玻璃規(guī)格及所使用的鋼化設備以及操作過程中對加熱玻璃在每一段的加熱時間與玻璃單向前移的速度同實施例1，在此不再贅述。
其不同點在于加熱室內腔分設為4個加熱段，4個加熱段全部采用對流空氣循環(huán)加熱方式。
具體工藝先將上述玻璃水平放置在風鋼化設備裝片臺的玻璃輸送輥道上，啟動電機，輥道轉動，開啟加熱室入口處的密封門，將該平板玻璃送入第1加熱段中進行加熱；第1加熱段的溫度設置為300℃，加熱時間為100秒；玻璃單向不間斷前移，移動速度100mm/秒；移至第1加熱段出口處時，該出口處的密封門開啟，玻璃進入第2加熱段，繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第2加熱段后，第1加熱段出口處的密封門關閉，第2加熱段內溫度設置為450℃，加熱時間為100秒；玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度100mm/秒，當玻璃移動至第2加熱段的出口時，第2加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至第3加熱段，繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第3加熱段后，第2加熱段出口處的密封門關閉，第3加熱段內溫度設置為550℃，加熱時間為100秒，玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度100mm/秒；當玻璃移動至第3加熱段的出口時，第3加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至第4加熱段，對流繼續(xù)加熱；當玻璃完全進入第4加熱段后，第3加熱段出口處的密封門關閉，第4加熱段設置為對流空氣循環(huán)加熱方式，其加熱溫度設置為在700℃，玻璃繼續(xù)不間斷前移，移動速度100mm/秒。當玻璃移動至第4加熱段的出口時，第4加熱段出口處的密封門開啟，此時，玻璃移至冷卻工序，經冷卻工序中設置的風柵吹風鋼化，冷卻360秒后，冷卻風扇采用狹縫式空氣出口，使其能夠多角度、多風道的將風吹到玻璃表面，保證了玻璃表面冷卻的均勻；將冷卻后的鋼化玻璃經輥道移進卸片工序，將玻璃取下，疊落成箱，完成整個鋼化制備過程。
采用本發(fā)明制備的風鋼化玻璃，按照鋼化玻璃的國家標準GB/T 9963-1998檢測，其透射比、抗沖擊性、碎片狀態(tài)、霰彈袋沖擊性能、抗風壓性能等質量參數(shù)完全符合國家標準的規(guī)定，而平整度則遠小于標準中弓形彎曲度0.5％，波形彎曲度0.3％的規(guī)定。盡管標準中沒有對應力斑紋進行規(guī)定，但是應力斑紋的存在所產生的不利影響已經引起了使用者的重視，因此在鋼化玻璃標準修訂報批版中，增加了對應力斑紋的資料說明性附錄。本發(fā)明制備的風鋼化玻璃幾乎看不到應力斑紋的存在。
另外，本發(fā)明采用了輻射-對流結合的加熱技術，與美國專利中的微波加熱技術相比，成本降低，技術成熟，設備結構簡單，操作方便，易于推廣應用。
權利要求
1.一種風鋼化玻璃的制備方法，由如下步驟實現(xiàn)1)玻璃裝片經輥道送入加熱室步驟，2)加熱步驟，3)冷卻步驟，4)卸片步驟；其特征在于所述加熱室內腔至少分設為4段，所述加熱室入口處與每個加熱段的出口處均安裝帶有控制裝置的密封門；所述加熱室內腔的加熱溫度設置為290-720℃，由低到高分布于各個加熱段內，前一加熱段與后一加熱段之間的溫度呈梯形遞增，其溫差為100-150℃，每段的加熱時間分別設置為100～300秒；所述玻璃隨所述輥道單向不間斷前移，其移動速度為20～100mm/秒；所述冷卻步驟采用吹風冷卻裝置，冷卻時間為180～600秒。
2.如權利要求1所述風鋼化玻璃的制備方法，其特征在于所述加熱段分設為4段，第1、2、3段采用電爐絲輻射加熱；第4段采用對流空氣循環(huán)加熱；所述加熱溫度分別設置為第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃。
3.如權利要求1所述風鋼化玻璃的制備方法，其特征在于所述加熱段分設為4段，第1、2、3段中至少1段采用對流空氣循環(huán)加熱，其余采用電爐絲輻射加熱；第4段采用對流空氣循環(huán)加熱；所述加熱溫度分別設置為第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段680-720℃。
4.如權利要求1所述風鋼化玻璃的制備方法，其特征在于所述加熱段分設為4段，分別采用對流空氣循環(huán)加熱方式；所述加熱溫度分別設置為第1段290-310℃；第2段440-460℃；第3段540-560℃；第4段為680-720℃。
5.如權利要求1或2或3或4所述風鋼化玻璃的制備方法，其特征在于所述吹風冷卻裝置為縫隙式噴嘴風柵型吹風冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風鋼化玻璃制備方法，其步驟如下1)平板玻璃裝片經輥道送入加熱室步驟，2)加熱步驟，3)冷卻步驟，4)卸片步驟；其特點為加熱室內腔至少分設為4段，在該加熱室入口處與每個加熱段的出口處均安裝帶有控制裝置的密封門；加熱室的整體加熱溫度為290－720℃，分布于各個加熱段內；前一加熱段與后一加熱段之間的溫度呈梯形遞增，其溫差為100－150℃，每段的加熱時間分別為100～300秒；玻璃隨輥道單向不間斷前移，其移動速度為20～100mm/秒；冷卻步驟采用吹風冷卻裝置，冷卻時間為180～600秒。本發(fā)明將改進后的玻璃加熱、移動和冷卻方式整合后，適用于普通及各種鍍膜玻璃的鋼化，消除輥子印和降低應力斑紋，其工藝簡單、操作方便，易于推廣實施。
文檔編號C03B27/012GK1824619SQ20061006491
公開日2006年8月30日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權日2006年3月17日
發(fā)明者張保軍, 苗向陽, 歐迎春, 左巖, 付靜, 劉靜, 趙芳紅 申請人:中國建筑材料科學研究院