專利名稱：用于通過(guò)強(qiáng)制冷卻來(lái)生產(chǎn)鋼化玻璃板的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及鋼化玻璃板的生產(chǎn)，更具體地涉及生產(chǎn)鋼化玻璃板的方法、用于這種方法中的強(qiáng)制冷卻裝置，以及通過(guò)使用該強(qiáng)制冷卻裝置所生產(chǎn)出來(lái)的鋼化玻璃板。
背景技術(shù)：
迄今為止，物理性強(qiáng)化的或鋼化的玻璃板主要通過(guò)所謂的“空氣淬火回火工藝”來(lái)生產(chǎn)，在該工藝中將玻璃板加熱到剛低于其軟化點(diǎn)(例如650℃)，然后將冷卻空氣射流噴到加熱玻璃板的表面上，以便對(duì)玻璃板的表面進(jìn)行快速冷卻或淬火，從而在該表面上形成壓應(yīng)力層。
另一已知的回火方法是水霧淬火工藝，其例如公開(kāi)于題為“玻璃板的回火方法”的日本公開(kāi)特許公報(bào)No.SHO-58-109832和題為“鋼化玻璃蓋的生產(chǎn)方法”的日本公開(kāi)特許公報(bào)No.SHO-61-58827中。題為“用于彎曲和淬火玻璃板的裝置”的日本專利No.2766355顯示了另一種回火方法，其稱為“固體接觸式淬火工藝”。
對(duì)于車輛的擋風(fēng)玻璃而言，存在著對(duì)薄玻璃板的日益增加的需求，以滿足重量輕的車輛的新近要求。這里所用的用語(yǔ)“薄玻璃板”用來(lái)指厚度不超過(guò)3.0mm的那些玻璃板。
在空氣淬火時(shí)，薄玻璃板在其中心和表面之間幾乎不會(huì)有溫差。因此，用于這種薄玻璃板的傳統(tǒng)空氣淬火回火工藝便受到了限制，即使通過(guò)使用較高壓力和容量的鼓風(fēng)機(jī)來(lái)提高冷卻空氣的速度和量時(shí)也是如此。此外，使用這種大功率鼓風(fēng)機(jī)還會(huì)導(dǎo)致額外的電力消耗，并且產(chǎn)生更大的工作噪音。
作為另一選擇，可以采用水淬火工藝，其具有很高的冷卻能力。然而會(huì)產(chǎn)生的一個(gè)問(wèn)題是，由于在淬火的初始階段會(huì)在玻璃板表面上暫時(shí)性地形成非常大的張應(yīng)力，因此玻璃板破裂的發(fā)生機(jī)率比較大。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種強(qiáng)制冷卻技術(shù)，其適用于生產(chǎn)具有比由傳統(tǒng)空氣淬火回火工藝所得到的更高強(qiáng)度或韌性的鋼化玻璃板，還能夠有效地實(shí)現(xiàn)薄玻璃板的淬火-回火。
發(fā)明公開(kāi)根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種生產(chǎn)鋼化玻璃板的方法，包括一次淬火步驟，其中被加熱到預(yù)定溫度的玻璃板通過(guò)將冷卻空氣噴射到玻璃板的相對(duì)表面上來(lái)進(jìn)行淬火；以及二次淬火步驟，其中通過(guò)使保水性元件以保持在其中的水來(lái)接觸玻璃板的相對(duì)表面來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)一次淬火步驟的玻璃板進(jìn)行進(jìn)一步的淬火。
在本發(fā)明的鋼化玻璃生產(chǎn)方法中，采用傳統(tǒng)的空氣淬火工藝作為一次淬火步驟?？諝獯慊鸸に囈砸欢ǖ睦鋮s能力對(duì)加熱玻璃板進(jìn)行淬火，該冷卻能力使得玻璃板不會(huì)因淬火初始階段中的熱沖擊而受損或破裂。因此，在淬火初始階段中暫時(shí)性地形成于玻璃板表面上的張應(yīng)力被限制在不會(huì)在玻璃板中引發(fā)破裂的程度。因此，可以避免淬火初始階段中的玻璃板破裂。
一次淬火步驟之后是二次淬火步驟，其采用了使用保水性元件的接觸淬火工藝(在下文中稱為“保水性元件接觸淬火工藝”)。接觸淬火工藝以較高的冷卻能力對(duì)玻璃板進(jìn)行淬火，該冷卻能力能夠?qū)ΣＡО暹M(jìn)行熱強(qiáng)化或回火，同時(shí)在玻璃板表面和中心之間保持較大的溫差。這就保證了即使是薄玻璃板也能夠被有效地回火。此外，對(duì)于厚度不超過(guò)3.0mm的玻璃板來(lái)說(shuō)，可以得到較大的韌性。
以一次淬火步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)的空氣淬火工藝持續(xù)至少1.0秒，這是因?yàn)樵诖似陂g之后，在淬火初始階段中暫時(shí)性地形成于玻璃板表面上的張應(yīng)力會(huì)渡過(guò)其峰值并逐漸下降。這意味著即使在玻璃板經(jīng)歷后續(xù)的嚴(yán)酷淬火工藝時(shí)也不會(huì)破裂，這種保水性元件接觸淬火工藝具有較高的冷卻能量或能力。因此，可在商業(yè)基礎(chǔ)上生產(chǎn)出鋼化玻璃板。
在保水性元件接觸淬火工藝中，將被水潤(rùn)濕的保水性元件、例如被水適當(dāng)潤(rùn)濕的織物施加到玻璃板上，從而對(duì)玻璃板的表面進(jìn)行淬火。在該工藝中，保水性元件中的水因玻璃板的熱量而部分地蒸發(fā)，因此，玻璃板被這些水的蒸發(fā)熱(潛熱與顯熱之和)有效地冷卻。
保水性元件接觸淬火工藝具有處于空氣淬火工藝的冷卻能力和其中加熱玻璃板與冷卻水直接接觸的水淬火工藝的冷卻能力之間的冷卻能力。因此，保水性元件接觸淬火工藝能夠比水淬火工藝更有效地避免熱沖擊的發(fā)生。然而，當(dāng)被加熱到剛低于其軟化點(diǎn)的溫度下的玻璃直接進(jìn)行保水性元件接觸淬火工藝時(shí)，由于其冷卻能力高于空氣淬火工藝，因此保水性元件接觸淬火工藝無(wú)法抑制在淬火的初始階段中暫時(shí)性地形成于玻璃板表面上的張應(yīng)力，使得在玻璃板中會(huì)發(fā)生破裂。即使在玻璃板的破裂不會(huì)發(fā)生時(shí)，也會(huì)因水與玻璃板表面的接觸而產(chǎn)生稱為“侵蝕部分”的性能下降的表面層。
一次淬火步驟優(yōu)選持續(xù)不超過(guò)(t2/4)秒，其中t是玻璃板的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于生產(chǎn)鋼化玻璃板的強(qiáng)制冷卻裝置，該強(qiáng)制冷卻裝置包括空氣淬火單元，其用于將冷卻空氣噴在玻璃板的相對(duì)表面上以對(duì)玻璃板進(jìn)行淬火，玻璃板已被加熱到預(yù)定的溫度下；以及接觸淬火單元，其設(shè)于空氣淬火單元的下游并裝有被水潤(rùn)濕的保水性元件，接觸淬火單元可被操作以使保水性元件接觸到玻璃板的相對(duì)表面，從而對(duì)玻璃板進(jìn)行進(jìn)一步的淬火。
在強(qiáng)制冷卻裝置中，首先通過(guò)冷卻能力不是特別強(qiáng)的空氣淬火單元來(lái)對(duì)加熱玻璃板進(jìn)行淬火。這使得可在將在淬火的初始階段中暫時(shí)性地形成于玻璃板表面上的張應(yīng)力限制在使得在玻璃板中不會(huì)發(fā)生破裂的程度。因此，可在淬火的初始階段中避免玻璃板破裂。具有這種有限冷卻能力的空氣淬火單元無(wú)法在提供玻璃板的中心和表面之間提供足夠大的溫差而進(jìn)行回火。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明的強(qiáng)制冷卻裝置包括接觸淬火單元，其裝有設(shè)于空氣淬火單元的下游的保水性元件。因此，通過(guò)提供保水性元件接觸淬火單元，就可以有效地實(shí)現(xiàn)玻璃板的回火，同時(shí)在玻璃板的中心和表面之間提供足夠大的溫差。結(jié)果，即使厚度至多為3.0mm或更小的薄玻璃板也能夠被很好地回火。另外，還可以為厚度大于3.0mm的玻璃板提供更大程度的韌性。
保水性元件接觸淬火單元優(yōu)選包括用于將玻璃板夾持在它們之間的上方保水性元件和下方保水性元件，所述上方和下方保水性元件由能夠吸收和儲(chǔ)存水的材料形成；用于為上方保水性元件供水的上方供水裝置；以及用于為下方保水性元件供水的下方供水裝置。
通過(guò)這種設(shè)置，待處理的玻璃板被夾持在均被水潤(rùn)濕的上方保水性元件和下方保水性元件之間，因此被上方和下方保水性元件強(qiáng)制性地冷卻或淬火。上方供水裝置和下方供水裝置用于分別為上方保水性元件和下方保水性元件供水。
這兩個(gè)被水潤(rùn)濕的保水性元件、例如被水適當(dāng)潤(rùn)濕的織物被施加到玻璃板上，從而對(duì)玻璃板的相對(duì)表面進(jìn)行淬火。因此，保水性元件中的水因玻璃板的熱量而部分地蒸發(fā)，并且玻璃板被這些水的蒸發(fā)熱有效地冷卻。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選形式中，上方保水性元件是可進(jìn)行循環(huán)以與玻璃板的上表面接觸的上方環(huán)形帶，而下方保水性元件是可進(jìn)行循環(huán)以與玻璃板的下表面接觸的下方環(huán)形帶。上方供水裝置包括上方水箱，其中上方帶在其沿著上方循環(huán)路徑運(yùn)行時(shí)浸入到上方水箱中，而下方供水裝置包括下方水箱，其中下方帶在其沿著下方循環(huán)路徑運(yùn)行時(shí)浸入到下方水箱中。上方帶和下方帶在其經(jīng)過(guò)相應(yīng)水箱時(shí)吸收和儲(chǔ)存水。水箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此供水裝置整體上可被低成本地制造出來(lái)。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選形式中，上方保水性元件包括一組上方輥，其設(shè)置成可與玻璃板的上表面接觸，而下方保水性元件包括一組下方輥，其設(shè)置成可與玻璃板的下表面接觸。上方供水裝置包括與相應(yīng)的上方輥相關(guān)聯(lián)的多個(gè)供水管，其用于將水供應(yīng)給上方輥，還包括多個(gè)設(shè)于相應(yīng)的上方輥和相應(yīng)的供水管之間并與相應(yīng)的上方輥保持輥接觸的上方中間輥，其用于控制上方輥的含水量。下方供水裝置包括多個(gè)直接設(shè)于相應(yīng)的下方輥之下以在其中保持水的水箱，以及多個(gè)部分地浸入在相應(yīng)的水箱中并與相應(yīng)的下方輥保持輥接觸的下方中間輥，其用于將水從水箱供應(yīng)到下方輥中并控制下方輥的含水量。
上方帶和下方帶的至少其中之一可具有形成于其中的開(kāi)口，其用于避免玻璃板和保持在該至少一個(gè)帶中的水之間的接觸，從而在玻璃板中形成較少回火的部分。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，提供了一種具有較少回火部分的鋼化玻璃板，該較少回火部分通過(guò)在上述結(jié)構(gòu)的強(qiáng)制冷卻裝置上對(duì)加熱到預(yù)定溫度的玻璃板進(jìn)行加工而形成，其中上方帶和下方帶中的至少一個(gè)具有形成于其中的開(kāi)口，以避免玻璃板和保持在該至少一個(gè)帶中的水的接觸，從而在玻璃板中形成較少回火的部分。
一般來(lái)說(shuō)，鋼化玻璃板在破裂時(shí)會(huì)碎成相對(duì)無(wú)傷害性的小塊。如果玻璃板是較少回火的(或者經(jīng)回火而具有較低的韌性)，那么它將會(huì)粉碎成相對(duì)較大的碎片而不是破裂成小片?？紤]到這一點(diǎn)，本發(fā)明旨在有效地提供其中一部分比其余部分較少回火的玻璃板。較少回火的部分用作銘牌或標(biāo)識(shí)，其中可以標(biāo)示包括鋼化玻璃板的批號(hào)在內(nèi)的各類信息。這種應(yīng)用是尤其有利的，這是因?yàn)檩^少回火的部分可在鋼化玻璃板破裂時(shí)保持其原始形狀和構(gòu)造，允許使用者根據(jù)標(biāo)于較少回火部分上的指示來(lái)確定關(guān)于破裂鋼化玻璃板的信息。
附圖簡(jiǎn)介

圖1A是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的強(qiáng)制冷卻裝置的通用設(shè)置的框圖；圖1B是類似于圖1A的框圖，但顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的強(qiáng)制冷卻裝置的通用設(shè)置；圖1C是類似于圖1A的框圖，但顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的強(qiáng)制冷卻裝置的通用設(shè)置；圖2是圖1A所示強(qiáng)制冷卻裝置的示意圖，其中一部分以剖面示出；圖3是圖2所示的一部分強(qiáng)制冷卻裝置的放大視圖，其包括裝有保水性淬火帶的接觸淬火單元；圖4是圖3所示部分的放大視圖，其顯示了從接觸淬火單元中排出蒸汽以及對(duì)保水性淬火排架供水的方式；圖5是類似于圖3的視圖，但顯示了裝有保水性淬火輥的接觸淬火裝置；圖6是顯示了形成有開(kāi)孔的一部分保水性淬火帶的透視圖；圖7A是通過(guò)使用圖6所示的帶孔保水性淬火帶而形成的鋼化玻璃板的示意圖；圖7B是類似于圖7A的視圖，但顯示了帶有設(shè)于鋼化玻璃板的較少回火部分上的標(biāo)記或字符的鋼化玻璃板；和圖7C是顯示了圖7B所示鋼化玻璃板的破裂的方式。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式下面將參考附圖來(lái)詳細(xì)地介紹本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例。
圖1A、1B和1C以框圖的形式顯示了根據(jù)本發(fā)明的強(qiáng)制冷卻裝置的優(yōu)選形式。在圖1A所示的第一實(shí)施例中，強(qiáng)制冷卻裝置1包括空氣淬火單元9和設(shè)于空氣淬火單元9下游的接觸淬火單元10。接觸淬火單元10裝有將參考圖3和4來(lái)更詳細(xì)地介紹的保水性淬火帶。在圖1B所示的第二實(shí)施例中，強(qiáng)制冷卻裝置2具有設(shè)于空氣淬火單元9下游的接觸淬火單元55。接觸淬火單元55裝有將參考圖5來(lái)更詳細(xì)地介紹的保水性淬火輥。在圖1C所示的第三實(shí)施例中，強(qiáng)制冷卻裝置75包括空氣淬火單元9和設(shè)于空氣淬火單元9下游的接觸淬火單元75。接觸淬火單元75裝有保水性淬火帶，至少一個(gè)保水性淬火帶具有開(kāi)孔或開(kāi)口，其目的將在下文中參考圖6來(lái)更詳細(xì)地介紹。在上述實(shí)施例中，空氣淬火單元9設(shè)于加熱箱或加熱爐8的下游。雖然未示出，然而可在加熱爐8和空氣淬火單元9之間設(shè)置成形裝置，其用于將平玻璃板成形或彎曲為所需的曲率。
在圖1A所示的加熱爐8中，玻璃板被加熱到預(yù)定的溫度。強(qiáng)制冷卻裝置1的空氣淬火單元9緊鄰加熱爐8而設(shè)于其下游，并設(shè)計(jì)成可將冷卻空氣引導(dǎo)到加熱玻璃板的相對(duì)表面上，從而對(duì)玻璃板進(jìn)行冷卻或淬火。強(qiáng)制冷卻裝置1的接觸淬火單元10緊鄰空氣淬火單元9而設(shè)于其下游，并通過(guò)玻璃板和保水性淬火帶之間的直接接觸來(lái)對(duì)玻璃板進(jìn)行進(jìn)一步的淬火。
空氣淬火單元9用作強(qiáng)制冷卻裝置1的一次淬火單元，其構(gòu)造成可以一定的冷卻性能或能力來(lái)對(duì)加熱玻璃板進(jìn)行強(qiáng)制冷卻或淬火，該冷卻能力能夠避免會(huì)因熱沖擊而產(chǎn)生的玻璃板破裂。然而，并不優(yōu)選由空氣淬火單元9進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的淬火，這是因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致玻璃板在進(jìn)行冷卻性能或能力更大的二次淬火工藝之前整體上被過(guò)度地冷卻。由于在玻璃板的中心和表面之間形成的溫差不足，因此即使在進(jìn)行二次淬火工藝時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)薄玻璃板(厚度小于3.0mm)的有效回火。出于同一原因，無(wú)法使厚度大于3.0mm的玻璃板具有較高程度的韌性。
針對(duì)空氣淬火單元(一次淬火單元)9與接觸淬火單元(二次淬火單元)10的結(jié)合使用而進(jìn)行的各種實(shí)驗(yàn)表明，一次淬火工藝應(yīng)當(dāng)優(yōu)選持續(xù)不超過(guò)(t2/4)秒，其中t為玻璃板的厚度。例如，當(dāng)t＝2.1mm時(shí)，一次淬火工藝持續(xù)不超過(guò)1.1秒。類似的，對(duì)于t＝3.0mm而言，一次淬火工藝不超過(guò)2.25秒。當(dāng)t＝6.0mm時(shí)，一次淬火工藝持續(xù)不超過(guò)9.0秒。
如果一次淬火工藝的淬火時(shí)間非常短，那么當(dāng)在裝有保水性淬火元件的接觸淬火單元10中對(duì)玻璃板進(jìn)行二次淬火工藝時(shí)，熱沖擊的發(fā)生是不可避免的，并且玻璃板表面可能會(huì)產(chǎn)生侵蝕部分。一次淬火工藝的淬火時(shí)間優(yōu)選應(yīng)當(dāng)至少長(zhǎng)于在淬火初始階段暫時(shí)性地形成于玻璃板表面上的張應(yīng)力已渡過(guò)其峰值的時(shí)間段。具體地說(shuō)，一次淬火工藝的淬火時(shí)間約為1.0秒，然而它取決于待回火的玻璃板的厚度。
另一方面，一次淬火工藝的過(guò)長(zhǎng)淬火時(shí)間將在玻璃板的厚度不超過(guò)3.0mm時(shí)導(dǎo)致玻璃板的回火不足，還會(huì)在玻璃板的厚度大于3.0mm時(shí)導(dǎo)致玻璃板的韌性不高。一次淬火工藝的淬火時(shí)間優(yōu)選不超過(guò)(t2/6)秒。
空氣淬火單元9的長(zhǎng)度和玻璃板的傳送速度可根據(jù)在待回火玻璃板的厚度和由空氣淬火單元9所進(jìn)行的一次淬火工藝的淬火時(shí)間之間之間所建立的關(guān)系來(lái)確定。
類似的，圖1C所示的強(qiáng)制冷卻裝置3包括空氣淬火單元9，其構(gòu)造成可通過(guò)將冷卻空氣噴到已在加熱爐8中被加熱到預(yù)定溫度的玻璃板的相對(duì)表面上來(lái)快速地冷卻玻璃板或?qū)ΣＡО暹M(jìn)行淬火；以及設(shè)于空氣淬火單元9下游的接觸淬火單元75，其裝有設(shè)置成與玻璃板的相對(duì)表面面對(duì)面地接觸以對(duì)玻璃板進(jìn)行進(jìn)一步淬火的保水性帶。至少一個(gè)保水性帶具有開(kāi)孔或開(kāi)口，其用途將在下面介紹。
圖2是是圖1A所示強(qiáng)制冷卻裝置1的示意圖，其中一部分以剖面示出。在強(qiáng)制冷卻裝置1中，用于將冷卻空氣噴到加熱玻璃板27的相對(duì)表面上以對(duì)加熱玻璃板進(jìn)行淬火的空氣淬火單元9以及裝有設(shè)置成與玻璃板27的相對(duì)表面面對(duì)面地接觸以對(duì)玻璃板27進(jìn)行進(jìn)一步淬火的保水性帶的接觸淬火單元10以所述順序在玻璃板27的傳送方向上布置。換句話說(shuō)，接觸淬火單元10設(shè)于空氣淬火單元9的下游。雖然未示出，然而空氣淬火單元9包括一組輥，其可被驅(qū)動(dòng)以向下游輸送玻璃板27，同時(shí)在其上承載玻璃板27?？諝獯慊饐卧?具有多個(gè)噴嘴(未標(biāo)出)，其設(shè)置成可將冷卻空氣噴到或射到玻璃板的相對(duì)表面27上。
加熱爐8和空氣淬火單元9與現(xiàn)有技術(shù)中所介紹的相同，因此略去它們的詳細(xì)描述。相反，下面將參考圖3來(lái)詳細(xì)地討論接觸淬火單元10。
如圖3所示，接觸淬火單元10包括用作上方保水性元件的上方環(huán)形帶11；用于沿著循環(huán)路徑來(lái)驅(qū)動(dòng)上方帶11的上方驅(qū)動(dòng)輥12；用于引導(dǎo)上方帶11的多個(gè)(在所示實(shí)施例中為三個(gè))導(dǎo)向輥13；用作上方供水部件或裝置的上方水箱14，其沿著上方環(huán)形帶11的上方運(yùn)行路徑設(shè)置，以便在帶11循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)容納上方環(huán)形帶11的一部分；多個(gè)(在所示實(shí)施例中為兩個(gè))附加導(dǎo)向輥15，其用于引導(dǎo)上方環(huán)形帶11以使其運(yùn)動(dòng)穿過(guò)保持于上方水箱14中的冷卻水；上方壓力件16，其用于對(duì)上方環(huán)形帶11的上表面施壓；多個(gè)形成于壓力件16中的孔或開(kāi)孔17；整體地安裝在壓力件16的上表面上的上方單元體18；形成于上方單元體18中的一組除氣腔19；一組增濕腔21，其與除氣腔19交錯(cuò)地形成于上方單元體18中；從相應(yīng)的除氣腔19中引出的通風(fēng)管22；與通風(fēng)管22相連并用作除氣部件或裝置的吸風(fēng)機(jī)23；設(shè)于相應(yīng)增濕腔21中的多個(gè)滴水管(供水管道)24；以及一對(duì)空氣噴嘴25，其用作多余水的去除部件或裝置，以便從上方環(huán)形帶11中除去多余的水。
接觸淬火單元10還包括用作下方保水性元件的下方環(huán)形帶31，其設(shè)于上方環(huán)形帶11之下；用于沿著循環(huán)路徑來(lái)驅(qū)動(dòng)下方帶31的下方驅(qū)動(dòng)輥32；用于引導(dǎo)下方帶31的多個(gè)(在所示實(shí)施例中為三個(gè))導(dǎo)向輥33；用作下方供水部件或裝置的下方水箱34，其沿著下方環(huán)形帶11的下方運(yùn)行路徑設(shè)置，以便在帶31循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)容納下方環(huán)形帶31的一部分；多個(gè)(在所示實(shí)施例中為兩個(gè))附加導(dǎo)向輥35，其用于引導(dǎo)下方環(huán)形帶31以使其運(yùn)動(dòng)穿過(guò)保持于下方水箱34中的冷卻水；下方壓力件36，其用于支撐下方環(huán)形帶31的下表面；多個(gè)形成于壓力件36中的孔或開(kāi)孔37；整體地安裝在壓力件36的下表面上的下方單元體38；形成于下方單元體38中的一組除氣腔39；一組增濕腔41，其與除氣腔39交錯(cuò)地形成于下方單元體38中；從相應(yīng)的除氣腔39中引出的通風(fēng)管42；與通風(fēng)管42相連并用作除氣部件或裝置的吸風(fēng)機(jī)43；設(shè)于相應(yīng)增濕腔41中的多個(gè)供水噴嘴44；以及一對(duì)空氣噴嘴45，其用作多余水的去除部件或裝置，以便從下方環(huán)形帶31中除去多余的水。
除氣裝置并不限于如所示實(shí)施例中的吸風(fēng)機(jī)43，43，而是可包括噴射泵或真空泵。
上方帶11和下方帶31可由耐熱材料的氈、機(jī)織織物、或網(wǎng)狀物中的任一種來(lái)制成。耐熱材料優(yōu)選包括有機(jī)纖維如芳族聚酰胺纖維、金屬纖維如不銹鋼纖維，以及陶瓷纖維如玻璃纖維。
為了更均勻地對(duì)正在加工的玻璃板進(jìn)行淬火，優(yōu)選使用較厚的氈，并將其初始含水量增大到較高的程度。為了通過(guò)與玻璃板的接觸來(lái)有效地排放所產(chǎn)生的水蒸氣，帶優(yōu)選使用較薄的氈。由于在被驅(qū)動(dòng)時(shí)受到驅(qū)動(dòng)方向上的較大張力，因此帶優(yōu)選是底部用帆布加強(qiáng)的氈。
帶11，31還可以是能夠耐受張力的平紋織物或斜紋織物。機(jī)織織物的編織結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)考慮到淬火的均勻性及其保水性來(lái)確定。
對(duì)于網(wǎng)狀物而言，應(yīng)當(dāng)考慮淬火的均勻性及其保水性來(lái)選擇網(wǎng)眼式樣。當(dāng)需要較高程度的淬火均勻性和保水性時(shí)，可以組合起來(lái)使用網(wǎng)狀物和氈以形成復(fù)合帶。
上述結(jié)構(gòu)的接觸淬火單元10以下述方式工作。
在圖3中，上方驅(qū)動(dòng)輥12和下方驅(qū)動(dòng)輥32由一些驅(qū)動(dòng)源(例如未示出的電動(dòng)機(jī))來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得上方環(huán)形帶11可如圖3所示地逆時(shí)針循環(huán)運(yùn)動(dòng)，而下方帶31則順時(shí)針循環(huán)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)上方帶11和下方帶31因此分別蘸到或浸入到上方水箱14和下方水箱34內(nèi)的水中時(shí)，它們便在其中被冷卻并吸收水。之后，上方帶11和下方帶31在空氣噴嘴25，25，45，45之間穿過(guò)，然后與夾在帶11和31之間的玻璃板27一起在上方壓力件16和下方壓力件36之間穿過(guò)。在該工藝中，玻璃板27被均含有水的保水性上方帶11和下方帶31強(qiáng)制性冷卻或淬火。
上方水箱14和下方水箱34具有可冷卻已經(jīng)吸收了熱量并被加熱的上方帶11和下方帶31的功能，從而使帶恢復(fù)到其原始狀態(tài)。具體地說(shuō)，箱14，34的功能是將上方帶11和下方帶31冷卻到預(yù)定的溫度，同時(shí)為它們提供對(duì)玻璃板27進(jìn)行冷卻或淬火所需的大量的水。通過(guò)這樣來(lái)恢復(fù)到預(yù)定的原始狀態(tài)，上方帶11和下方帶31便開(kāi)始對(duì)玻璃板27進(jìn)行冷卻或淬火。
圖4以放大的比例顯示了上方單元體18和下方單元體38的一部分。被上方帶11和下方帶31所吸收的一部分水蒸發(fā)，并從玻璃板27的上表面和下表面中帶走熱量。這樣產(chǎn)生的水蒸氣或蒸汽經(jīng)由孔或穿孔17，37以及除氣腔19，39沿著箭頭所示方向排到單元18，38之外。因此，不存在一些多余的水蒸氣或蒸汽殘留在玻璃板27的上表面和下表面上的危險(xiǎn)。與此相反，如果有一些多余的水蒸氣或蒸汽會(huì)殘留在玻璃板27上，那么就將形成會(huì)干涉熱傳導(dǎo)的絕熱層，如果是這樣的話，該裝置就不具備預(yù)期的淬火性能。如這里所述的那樣強(qiáng)制性地除去水蒸氣或蒸汽使得該裝置會(huì)很好地繼續(xù)玻璃板27的所需強(qiáng)制冷卻。
在該實(shí)施例中，水蒸氣或蒸汽沿著朝上或朝下的方向經(jīng)由除氣腔19，39而排到外部。除此之外，還可以沿著圖4中的向前或向后的方向而排到外部。除氣腔19，39可以是內(nèi)部壓力保持為絕對(duì)負(fù)值(即低于大氣壓的較低壓力)的除氣腔，但也可以是那些僅用作抽空通道的除氣腔。
上方帶11和下方帶31的含水量通過(guò)蒸發(fā)而減小。因此，水便經(jīng)由滴水管24而供應(yīng)到上方帶11中，并且經(jīng)由噴水噴嘴44而供應(yīng)到下方帶31中。這便保證了玻璃板在強(qiáng)制冷卻裝置中的良好狀態(tài)的連續(xù)強(qiáng)制冷卻。
如所說(shuō)明的那樣，在淬火的第一階段中，玻璃板27通過(guò)冷卻性能或能力不是非常高的空氣淬火單元9而被快速冷卻或淬火。因此，在淬火的初始階段中暫時(shí)性地形成于玻璃板表面中的張應(yīng)力被局限于在玻璃板中不會(huì)發(fā)生破裂的程度。因此，可以在淬火的初始階段中避免玻璃板的破裂。
在由接觸淬火單元10來(lái)實(shí)現(xiàn)的淬火的第二階段中，被水潤(rùn)濕的保水性元件、例如被水適當(dāng)潤(rùn)濕的循環(huán)的環(huán)形上方織物帶11和下方織物帶31與玻璃板的相對(duì)表面接觸，從而對(duì)玻璃板的表面進(jìn)行淬火。在這種情況下，保持在保水性元件11，31中的一部分水因玻璃板的熱量而蒸發(fā)，玻璃板因這些水的蒸發(fā)熱量而被有效地冷卻。結(jié)果，在淬火期間，即使在其中心和表面之間幾乎沒(méi)有溫差的薄玻璃板也能被有效地回火。此外，厚度超過(guò)3.0mm的玻璃板也能得到較高程度的韌性。
圖5是如圖1B所示的根據(jù)第二實(shí)施例的強(qiáng)制冷卻裝置2的接觸淬火單元55的詳細(xì)視圖，其中一部分以截面視出。接觸淬火單元55裝有形式為輥的上方保水性元件和下方保水性元件。
在接觸淬火單元55中，上方保水性元件和下方保水性元件包括多個(gè)上方氈輥60和下方氈輥61，各氈輥均由卷繞在軸58周圍的氈59構(gòu)成。從相應(yīng)的滴水管24中滴下的水經(jīng)由相應(yīng)的中間輥62而被提供給上方氈輥60，這樣就能夠適當(dāng)?shù)乜刂粕戏綒州?0的含水量。在玻璃板27的路徑之下設(shè)有下方小水箱63。裝在這些下方小水箱63中的水經(jīng)由相應(yīng)的中間輥64而被提供給相應(yīng)的下方氈輥61，這樣就能夠適當(dāng)?shù)乜刂葡路綒州?1的含水量。形成于玻璃板27的上表面上的水蒸氣經(jīng)由除氣腔19、通風(fēng)管22和吸風(fēng)機(jī)23而被強(qiáng)制性地排出，各除氣腔19設(shè)置在兩個(gè)相鄰的上方氈輥60，60之間。形成于玻璃板27的下表面上的水蒸氣經(jīng)由除氣腔39而被強(qiáng)制性地排出，各除氣腔39設(shè)置在相鄰的下方氈輥61，61之間。水經(jīng)由供水管或管道65而被提供給下方小水箱63，其溢流經(jīng)由溢流管或管道66排出。通過(guò)這種方式，各水箱63中的水位便可始終保持穩(wěn)定。
如上述參考圖1B所述，裝有保水性淬火輥60，61的接觸淬火單元55設(shè)于空氣淬火單元9的下游，從而形成了強(qiáng)制冷卻裝置2。在強(qiáng)制冷卻裝置2中，空氣淬火單元9按照冷卻能力不是非常高的空氣淬火工藝來(lái)進(jìn)行淬火的第一階段。這就保證了在淬火的初始階段中暫時(shí)性地形成于玻璃板表面上的張應(yīng)力可被限制在使得在玻璃板中不會(huì)發(fā)生破裂的程度。因此就可以在淬火的初始階段中避免玻璃板破裂。
在由接觸淬火單元55來(lái)實(shí)現(xiàn)的淬火的第二階段中，被水潤(rùn)濕的保水性元件、例如被水適當(dāng)潤(rùn)濕的上方氈輥60和下方氈輥61與玻璃板27的相對(duì)表面接觸，從而對(duì)玻璃板的表面進(jìn)行淬火。在這種情況下，保持在保水性元件(氈輥)60，61中的水因玻璃板的熱量而部分地蒸發(fā)，玻璃板因這些水的蒸發(fā)熱量而被有效地冷卻。結(jié)果，在淬火期間，即使在其中心和表面之間幾乎沒(méi)有溫差的薄玻璃板也能被有效地回火。此外，對(duì)于厚度超過(guò)3.0mm的玻璃板而言，也能得到較高程度的韌性。
如果需要的話，玻璃板27的上表面可由如圖3所示的上方帶11來(lái)淬火，而玻璃板27的下表面可由如圖5所示的下方氈輥61來(lái)淬火；或者，玻璃板的下表面可由如圖3所示的下方帶31來(lái)淬火，而其上表面可由如圖5所示的上方氈輥60來(lái)淬火。
圖6顯示了圖1C所示的接觸淬火單元75的一部分，其包括形成有矩形開(kāi)孔或開(kāi)口77的上方淬火帶11。其它結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與圖3所示接觸淬火單元55中的相同，因此不需要進(jìn)行進(jìn)一步的描述。開(kāi)口77的大小和位置可任意選擇。
圖7A示意性地顯示了通過(guò)使用裝有如圖6所示的帶孔保水性上方淬火帶11的接觸淬火單元75而形成的鋼化玻璃板。鋼化玻璃板78具有由假想線標(biāo)出的矩形中央部分79(為清楚起見(jiàn)用虛線示出)，這一部分比玻璃板78的其余部分的回火更少。該較少回火部分79是由于保水性上方淬火帶11中開(kāi)口77的存在而形成的，這是因?yàn)椋ㄓ虚_(kāi)口77的一部分淬火帶11無(wú)法保持住水，因此不能用作實(shí)現(xiàn)二次淬火工藝所需的一部分保水性淬火元件。玻璃板78上的與淬火帶11的開(kāi)口77對(duì)齊的那個(gè)部分79在二次淬火工藝沒(méi)有被淬火。因此，玻璃板部分79比玻璃板78的其余部分的回火更少，因此具有比玻璃板78的其余部分更低程度的韌性。
在圖7B所示的一個(gè)優(yōu)選形式中，使用較少回火部分79來(lái)承載在回火工藝之后施加的標(biāo)識(shí)或字符，以表示出鋼化玻璃板78的產(chǎn)品信息，包括批號(hào)等。
鋼化玻璃板78在受到大于預(yù)定值的作用力時(shí)會(huì)破裂。在這種情況下，鋼化玻璃板78的除較少回火部分79(圖7B)之外的所有部分均會(huì)碎成比較無(wú)傷害性的小塊82，如圖7C所示。較少回火部分79的形狀和構(gòu)造即使在鋼化玻璃板78破裂時(shí)也基本上保持不變。
鋼化玻璃具有形成于其外表面上的較大的殘留壓應(yīng)力，這便使鋼化玻璃具有增大的強(qiáng)度。鋼化玻璃的中心具有較大的張應(yīng)力，其用于平衡或抵消壓應(yīng)力。通過(guò)這種應(yīng)力平衡，當(dāng)在鋼化玻璃中發(fā)生破裂時(shí)，張應(yīng)力促進(jìn)了裂紋的傳播，使得鋼化玻璃整體上碎成小塊。在這種破碎后，即使在鋼化玻璃板的表面上寫有某些類型的信息上，也無(wú)法從這些小玻璃決中讀出任何信息。
在鋼化玻璃板78具有較少回火部分79(圖7A)的情況下，在鋼化玻璃板78破裂時(shí)，較少回火部分79能夠保留其形狀和構(gòu)造。在破裂時(shí)，較少回火部分79將碎成相對(duì)較大的碎片。如圖7C所示，由較少回火部分79所形成的片83的大小比其它片82大得多，并且能夠承載表示了鋼化玻璃78的產(chǎn)品信息的所有標(biāo)記或字符81。因此，可從片83上的標(biāo)記81中容易地得到產(chǎn)品信息，這在要用新的鋼化玻璃板78來(lái)更換破裂的鋼化玻璃板時(shí)或者在要進(jìn)行調(diào)查以確定破裂起因時(shí)有效地使用。
回過(guò)來(lái)看圖1A到1C，空氣淬火單元9按照冷卻性能或能力不是非常高的空氣淬火工藝來(lái)進(jìn)行玻璃板的一次淬火。因此，可將在淬火的初始階段中暫時(shí)性地形成于玻璃板表面上的張應(yīng)力限制在使得在玻璃板中不會(huì)發(fā)生破裂的程度。因此就可以在淬火的初始階段中避免玻璃板破裂。
在用于實(shí)現(xiàn)二次淬火工藝的接觸淬火單元10，55或75中，被水潤(rùn)濕的保水性淬火元件、例如被水適當(dāng)潤(rùn)濕的織物與玻璃板的外表面接觸，從而對(duì)這些外表面進(jìn)行淬火。在這種情況下，保持在保水性淬火元件中的水因玻璃板的熱量而部分地蒸發(fā)，玻璃板因這些水的蒸發(fā)熱量而被有效地冷卻。結(jié)果，在淬火期間，即使在其中心和表面之間幾乎沒(méi)有溫差的薄玻璃板也能被有效地回火。此外，厚度超過(guò)3.0mm的玻璃板也能得到較高程度的韌性。
與普通的空氣淬火工藝或固體接觸淬火工藝相比，裝有保水性淬火元件的接觸淬火單元10，55或75可以保證更高的冷卻性能。因此，通過(guò)使用設(shè)有保水性元件的接觸淬火單元10，55或75，即使是厚度至多為3.0mm或更小的薄玻璃板也能夠被很好地回火。具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的保水性元件的接觸淬火工藝，即使是厚度不超過(guò)3.0mm的這種薄玻璃板也能夠被很好地加工以生產(chǎn)出鋼化玻璃。另外，對(duì)于厚度超過(guò)3.0mm并因而可由普通空氣淬火工藝來(lái)很好地加工的鋼化玻璃板的生產(chǎn)而言，本發(fā)明也是有優(yōu)勢(shì)的。與普通空氣淬火單元相比，本發(fā)明的設(shè)有保水性元件的接觸淬火單元10，55或75的尺寸緊湊，并且能夠以相對(duì)較低的運(yùn)行成本來(lái)操作。
根據(jù)本發(fā)明的鋼化玻璃板具有比玻璃板的其余部分的回火更少的部分。較少回火部分優(yōu)選用于承載表示了鋼化玻璃板的產(chǎn)品信息的標(biāo)記或字符。當(dāng)鋼化玻璃板破裂時(shí)，較少回火部分的形狀和構(gòu)造基本上保持不變，或者會(huì)碎成比較大的碎片。因此，可從源自于較少回火部分中的較大碎片上的標(biāo)記或字符中容易地得到產(chǎn)品信息。
工業(yè)實(shí)用性通過(guò)如上所述的設(shè)置，本發(fā)明便可有利地用作生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼化薄玻璃板的強(qiáng)制冷卻方法和裝置，這種玻璃板例如可用于要求重量較輕的車輛擋風(fēng)玻璃。此外，可以得到具有較少回火部分(或者是韌性比玻璃板的其余部分更低的部分)的鋼化玻璃板，這在較少回火部分用于承載表示了鋼化玻璃板的產(chǎn)品信息的標(biāo)記或字符時(shí)尤其有用。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)鋼化玻璃板的方法，包括一次淬火步驟，其中通過(guò)將冷卻空氣噴射到玻璃板的相對(duì)表面上來(lái)對(duì)被加熱到預(yù)定溫度的玻璃板進(jìn)行淬火；和二次淬火步驟，其中通過(guò)使保水性元件以保持在所述保水性元件中的水來(lái)接觸玻璃板的相對(duì)表面來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)所述一次淬火步驟的玻璃板進(jìn)行進(jìn)一步的淬火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一次淬火步驟持續(xù)不超過(guò)(t2/4)秒，其中t是玻璃板的厚度。
3.一種用于生產(chǎn)鋼化玻璃板的強(qiáng)制冷卻裝置，所述強(qiáng)制冷卻裝置包括空氣淬火單元，其用于將冷卻空氣噴在玻璃板的相對(duì)表面上以對(duì)玻璃板進(jìn)行淬火，所述玻璃板已被加熱到預(yù)定的溫度下；和接觸淬火單元，其設(shè)于所述空氣淬火單元的下游并裝有被水潤(rùn)濕的保水性元件，所述接觸淬火單元可被操作以使所述保水性元件接觸到玻璃板的相對(duì)表面，從而對(duì)玻璃板進(jìn)行進(jìn)一步的淬火。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)制冷卻裝置，其特征在于，所述接觸淬火單元包括用于將玻璃板保持在它們之間的上方保水性元件和下方保水性元件，所述上方和下方保水性元件由能夠吸收和儲(chǔ)存水的材料形成；用于為所述上方保水性元件供水的上方供水裝置；和用于為所述下方保水性元件供水的下方供水裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)制冷卻裝置，其特征在于，所述上方保水性元件是可進(jìn)行循環(huán)以與玻璃板的上表面接觸的上方環(huán)形帶，而所述下方保水性元件是可進(jìn)行循環(huán)以與玻璃板的下表面接觸的下方環(huán)形帶，所述上方供水裝置包括上方水箱，其中所述上方帶在其沿著上方循環(huán)路徑運(yùn)行時(shí)浸入到所述上方水箱中，而所述下方供水裝置包括下方水箱，其中所述下方帶在其沿著下方循環(huán)路徑運(yùn)行時(shí)浸入到所述下方水箱中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的強(qiáng)制冷卻裝置，其特征在于，所述上方保水性元件包括一組上方輥，其設(shè)置成可與玻璃板的上表面接觸，而所述下方保水性元件包括一組下方輥，其設(shè)置成可與玻璃板的下表面接觸，所述上方供水裝置包括與相應(yīng)的所述上方輥相關(guān)聯(lián)的多個(gè)供水管，其用于將水供應(yīng)給所述上方輥，還包括多個(gè)設(shè)于相應(yīng)的所述上方輥和相應(yīng)的所述供水管之間并與相應(yīng)的所述上方輥保持輥接觸的上方中間輥，其用于控制所述上方輥的含水量，所述下方供水裝置包括多個(gè)直接設(shè)于相應(yīng)的所述下方輥之下以在其中保持水的水箱，以及多個(gè)部分地浸入在相應(yīng)的所述水箱中并與相應(yīng)的所述下方輥保持輥接觸的下方中間輥，其用于將水從所述水箱供應(yīng)到所述下方輥中并控制所述下方輥的含水量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的強(qiáng)制冷卻裝置，其特征在于，所述上方帶和下方帶的至少其中之一具有形成于其中的開(kāi)口，其用于避免玻璃板與保持在所述至少一個(gè)帶中的水之間的接觸，以便在玻璃板中形成較少回火的部分。
8.一種具有通過(guò)在如權(quán)利要求7所述的強(qiáng)制冷卻裝置上對(duì)已加熱到預(yù)定溫度下的玻璃板進(jìn)行處理而得到的較少回火部分的鋼化玻璃板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋼化玻璃板，其特征在于，所述較少回火部分承載有表示了鋼化玻璃板的產(chǎn)品信息的標(biāo)記或字符。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)鋼化玻璃板的強(qiáng)制冷卻裝置(1)，包括空氣淬火單元(9)，其用于將冷卻空氣噴在玻璃板的相對(duì)表面上以對(duì)玻璃板進(jìn)行淬火，該玻璃板已被加熱到預(yù)定的溫度下；以及接觸淬火單元(10)，其設(shè)于空氣淬火單元的下游并裝有被水潤(rùn)濕的保水性元件(例如帶、輥)，該接觸淬火單元可被操作以使保水性元件接觸到玻璃板的相對(duì)表面，從而對(duì)玻璃板進(jìn)行進(jìn)一步的淬火。還公開(kāi)了一種使用了該強(qiáng)制冷卻裝置的鋼化玻璃板的生產(chǎn)方法，以及通過(guò)使用改進(jìn)形式的接觸淬火單元所生產(chǎn)出來(lái)的鋼化玻璃板。
文檔編號(hào)C03B35/18GK1668540SQ03817018
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者吉澤英夫, 結(jié)城一哲, 加藤浩昭, 中岡英一 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社