CN104661971A - 用于使玻璃板弧形化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使玻璃板弧形化的方法，这些玻璃板是层压件的组成的一部分，所述方法包括升高温度直到这些板软化，并且使这些板成型；在所述方法中，在所述成型之后，将这些板快速冷却至不大于玻璃化转变范围的温度的温度，所述冷却是在具有受控的温度的大气中在强制对流处理这些板的暴露于所述大气的两个面下进行的，并且提供遍布所述板的整个表面面积的均匀温度，如果所述边缘在所述冷却过程中与支撑件接触，则所述整个表面面积可能是除了所述板的边缘之外。

Description

用于使玻璃板弧形化的方法

技术领域

本发明涉及机动车玻璃单元的弯曲。

背景技术

旨在用于机动车的这些玻璃单元必须满足许多要求。特别地其光学和机械特征必须符合严格的标准。发展的用于弯曲玻璃板以使它们成型的许多技术在保持产品成本尽可能低的同时尽力符合这些要求。

通常使用两种主要的方法来弯曲机动车玻璃单元。第一种被称为重力弯曲。使一个或多个平坦玻璃板达到玻璃的软化点。在它们的自身重量下，这些板搁置在支撑件上。该支撑件或者是在这些板的周边保持这些板的框架，或者是逐渐具有更大弯曲轮廓的输送机托辊。第二种弯曲方法(经常与第一种方法结合)在这些板上施加局部或整体压力以便使它们呈现压力机的形状。

在这些技术中，当该弯曲操作仅包括重力作用时，使用在这些板的周边支撑这些板的框架使得有可能保留没有光学缺陷的表面。除该周边外，这些玻璃板不与能够制造软化玻璃的任何部件相接触。中心区域，也是视区，因此具有非常高的光学品质。要权衡对远离周边的形状的较不严格的控制。

与压制模具接触的优势是实现该板与固定模型在玻璃单元的中心区域的更好的一致性。在另一方面，该板与模具的表面的接触可能损害玻璃单元的光学品质。

已经提出了各种改进以便试图将这两种方法的优点结合。

制造商的需求和要求的发展例如轻量化玻璃单元(像所有机动车部件)的发展对之前的选择提出了疑问。

在所有的情况下，除了严格地将获得的产品的品质作为目标的考虑之外，经济要务也强加了折衷选择。侧面玻璃单元(后窗或玻璃天窗的玻璃单元)的生产总体上关于光学品质是较少限制的。在另一方面，生产成本必须尽可能地最小化，并且生产速率(成本的决定性因素)具有特别的重要性。

关于品质，层压玻璃单元(并且特别是挡风玻璃)的具体要求不能导致忽视经济方面。后者具体是生产速率以及还有投资的节省。这些考虑导致例如追求以下可能性：使用用于所有生产的设备，该设备具有在玻璃单元的光学品质方面的较低要求但在成本方面的最高要求，以及相反地优选考虑光学品质的那些设备。

本发明的目的是满足这些不同的要求。具体地，本发明的目的是提出这样的方法，这些方法在增加生产速率的同时，换言之在减少了周期时间的同时，保留产品的必要品质，光学品质和机械品质。

从平坦预切割板的储存直到弯曲且冷却的板的接收，成型过程的每个阶段被包括在确定周期时间中。在追求减少周期时间中，主要的早期努力集中在与成型有关的阶段。在另一方面，后续处理没有被深入考虑。然而，它们决定了阶段的某些特性，特别是机械特性。

关于回火的产品，冷却必要地是快速的。根据此速度通过在该板的表面和内部之间形成温度梯度在玻璃中发展了应力。对于诸如层压挡风玻璃的产品，必须避免在玻璃单元的中心区域中存在表面应力。这些应力的存在使得挡风玻璃关于诸如砂砾的冲击是非常易碎的。尽管使冷却减慢对于避免应力的形成似乎是必要的，严格保持所获得的形状同样要求分离成型体的时间距离当该板达到玻璃化转变温度范围的时间充分地短，以便避免在弯曲之后的可能的变形。

发明内容

为了试图改进用于成型“非回火”产品的技术，而不牺牲尽可能短的处理时间的经济要求，诸位发明人提出该方法，即权利要求1的主题。术语“非回火的”应被理解为是指诸如为层压挡风玻璃的组成的一部分的玻璃板的产品，这些产品关于它们的机械特性必须具有高的强度，特别是关于砂砾的冲击。

根据本发明的方法的目的是保持玻璃板的高冷却速率直至它们不再能变形。在此冷却时间中，为了尽可能地避免表面应力的形成，保持温度遍布这些板的整个表面基本上均匀。为了实现这一结果，在受控的温度下，借助于高气流量使这些板冷却。此流的循环使得它与这些板的两个暴露的面相接触。增加在这些面上的对流大气的速度建立了热交换的良好的平衡，从而避免了产生要尽力最小化的应力的温度差。

与这些板接触的大气的温度决定了交换强度。取决于在其中进行冷却的设备，所述操作按连续或分步方式进行。在连续方式中，这些板进入单个腔室并且必要地调节其中大气的温度使得出口处的温度低于玻璃化转变温度。与玻璃接触时，大气不可避免地被加热，这可能导致初始环境温度比仍然在大气中朝向该腔室的出口存在的温度高。在所有情况下，设定点温度考虑了这些玻璃/大气交换。在按分步方式运行的设备中，彼此跟随的区段可以具有不同的温度条件。在所有的情况下，最终冷却阶段的温度保持低于玻璃化转变温度。但对于前面的阶段，大气的设定点温度的选择优选地对应于这些阶段中的每一个逐步降低。在这种情况下，对每个温度进行选择以便保证所希望的降低速率。

在连续和分步这两种方法中的最终温度优选地位于360℃与480℃之间并且有利地400℃与460℃之间。通过指示的方式，最常见的钠-钙-硅玻璃的玻璃化转变温度为大约550℃。

对于对流，使用离玻璃化转变范围温度不太远的温度的选择，尽管此温度不有利于非常快的冷却速率，确保了保持良好均一性的可能性。对流的强度被维持为足以保持所希望的冷却速率。

该冷却在腔室中进行，在该腔室中气流有利地在回路中循环。借助于强力风扇或涡轮提供此循环。这些装置确保了大气与玻璃板接触的快速更新。此更新确保了这些板的温度的均衡。与这些板接触的循环大气的体积是相对大的并且其加热通常不能仅从这些板自身的热输入得到。与气流接触的加热装置确保维持该温度。

冷却大气的循环是这样的，使得远离这些板的紧邻边缘，温度差不超过20℃，并且优选不超过10℃。

为了实现这些目标，大气的循环必定是强烈的。与这些板接触的其更新必须是尽可能快速的。该腔室的大气优选以这样一种方式循环，使得大约每8秒移动至少等于该腔室的体积的一个体积。有利地，此移动在5秒或更少时间内获得。

根据本发明，调节对流大气、循环体积、接近该板的表面的循环速率、以及此大气的维持温度这些条件使得该板的温度减少每秒至少1℃并且优选每秒至少1.5℃。在这些条件下，下降至低于玻璃化转变和玻璃化转变附近的温度的冷却时间有利地为最多约120s并且优选最多90s。它优选与允许在板的整个面积上(除了与用于板的支撑件接触的边缘之外)保持非常均匀的温度的时间一样短。

不考虑为避免在板的中心区域上形成表面应力所采取的措施，如以上所指出，如果这些应力的水平是使得玻璃单元保持对冲击过于敏感，本发明还提出了确保这些应力的出现之后紧接着使得有可能使它们最小化、或甚至实际上消除它们的阶段。

在此具体方法中，如上所述，在第一步骤中，将该板冷却至基本上低于玻璃化转变温度的温度以便固定其形状。考虑到接下来的措施的目的是消除任选的表面应力这一事实，该冷却可以是甚至更强烈的(例如使用处于更低温度的空气)，并且随后可以产生更快的冷却。为了消除中心表面应力，在第二步骤中，此冷却之后紧接着在一个温度下加热该板并且持续一段时间，从而导致所讨论的表面应力的松弛。然后在第三步骤中，使该板达到如上所述的更低温度。

该应力松弛的温度优选高于玻璃化转变范围的温度不超过20℃并且优选不超过10℃。此范围不是被明确定义的类型，如它的名称所指示，用作在两种状态之间的转变的“范围”。该转变逐渐地发生并且可以延伸跨越约二十度。对于松弛温度所指示的值应理解为是从这些范围的中值确定的值。该处理涉及温度而且还有时间，在该时间期间保持此温度使得此处理不仅仅影响表面。温度越高，时间越短。优选尽可能低的温度以便在后续冷却过程中不重新产生要尽力消除的应力。折衷是必要的使得该处理时间也不过长。在实践中，调节这些条件使得该温度保持不长于30秒并且优选不长于20秒。

附图说明

下面参考附图对本发明进行详细描述，其中：

-图1a、1b和1c是展示了根据本发明的弯曲设备的不同实施例的示意图；

-图2是根据本发明的冷却腔室的截面视图；

-图3表示经受了应力松弛的板的温度曲线。

具体实施方式

在图1a中示意性地示出的设备包括炉1。该炉通过一组电阻加热器2加热。输送机3输送框架4，在玻璃板5在炉内的前进过程中这些框架支撑它们。该框架承载一个或两个玻璃板。在第二种情况下，将叠置的板同时弯曲。这两个板旨在随后被组装到一个层压玻璃单元中。

在它们进入炉内时，玻璃板5是平坦的。当前进时，它们被加热直至它们软化。如由6所表示，软化的板在它们自身的重量下弯曲成曲线直至它们呈现支撑它们的框架的轮廓。

在现有技术中，承载板的框架(仍在输送机上)然后进入冷却区，该冷却区通常是简单的通道，无需加热或基本上绝热，该冷却区的壁的唯一目的是为了避免将玻璃暴露到过度随机的冷却条件。在充分的冷却之后，在框架和玻璃板继续前进的同时，将它们在露天中冷却至接近环境温度的温度。冷却操作的结束可以发生在存储区中。这些框架然后返回到炉的入口用于新的处理。

在图1a中示出的方法中，示意性地示出了根据本发明的一个实施例，在已经实现弯曲之后，在腔室9中进行冷却。在此腔室中，热调节气氛的强烈循环确保最快可能的冷却而没有导致不令人希望的表面应力的形成。

在此腔室中，使用风扇10使这些板经受强制对流。通过在加热装置，例如电阻加热器11上循环对流气体将对流气流保持在足够的温度下。

对流气体流与在壁中形成的管道相关联，这些管道引导对流气体流使得整个板(可能除它们的边缘之外)被尽可能均匀地处理。

在板的温度降至玻璃化转变范围之下后，冷却在环境温度下在12中完成。

在图1a的方法中，在这些玻璃板的整个前进过程中将它们放置在同一个框架上。

图1b呈现出1a的变体。如以上，在第一步骤中，使玻璃板经受重力弯曲操作。此弯曲操作不是完全的。这些板通过压制技术承接。在图1b的图解中，这些板是例如在常规条件下被承载凸形式7上。

该压制操作是例如通过将框架4和压力机7带到一起的移动进行的。补充抽吸装置也可以补充玻璃板与压力机7的表面的接触。

该压制操作呈现为在炉1的腔室中进行。在炉外进行压制操作的多种替代方案也是可能的。此方案有利于压制装置的实施。压制阶段中的温度条件稍微不同以便将在此阶段缺少热输入考虑在内。

关于玻璃的冷却的下一个阶段以如在1a中所示的方法进行。

图1c示意地示出了另一个实施例，其中玻璃板是单独地***地处理的。在所讨论的的实施例中，输送机将软化的板(通过适当的曲线辊安排进行的)运送至压力机7下面。抵靠该压力机施加玻璃板，例如使用将玻璃板从输送机升起的框架。已知多种装置用于将该板放置在框架上，包括例如抽吸扣紧***。

在凸压力机7上成型之后，将这些板放置在框架上用于冷却。通常，此框架与将这些板运送至压力机7的那种不同。该处理的剩余部分类似于以上对于在1a和1b中示意地示出的图所述的。

在弯曲操作之后，该玻璃板优选放置在支撑件8上。该支撑件包括在该板的周边支撑该板的框架。其他实施例也是有可能的，其中将该板例如直接沉积在输送机上，该输送机具有可以或不可以适配于该板的弯曲形状的轮廓。与其他可能性相比使用框架的优势是它将玻璃的接触限制在仅该板的周边。通过这种方式，避免了视区品质的任何额外的损害。在该板的一部分中发现仅有的标记(如果存在的话)，其中这些标记不会引起任何不便。

在以上所指示的条件下，再回到玻璃化转变温度的这些玻璃板然后可以在引用为12的阶段中在该腔室外继续它们的冷却至环境温度。尽管在最终冷却之前各个阶段必须尽可能快速地进行，获得的玻璃单元的品质与最后阶段的持续时间没有关联。这些板因此可以不用特别的安排进行冷却，简单地与环境大气相接触。

呈现的变体没有穷尽现有技术成型的可能性。无论选择的变体如何，这些板(之前弯曲的)可以产生本发明的实施。

图2以截面呈现出用于实施本发明的腔室9的一个实施例。在此配置中，进行气体的循环使得这些气体再循环利用以便限制能量消耗。通过风扇10的抽吸将气体送至该腔室的双侧壁中。将用于加热气流11的装置定位在这些双壁中。本图示将这些装置放置在这些竖直壁中。不言而喻，这些加热装置可以不同地定位并且特别是完全地或部分地定位在该腔室的上壁中。

为了确保在该腔室中的对流流动与玻璃板之间的尽可能最好的热交换，大部分的气体被送至承载框架8的输送机3之下。

在一个实施性实例中，此实例在本质上不是限制性的，对为挡风玻璃的组成的一部分的玻璃板进行了测试。这些玻璃板是透明的钠-钙玻璃板。这些板各自的厚度为2.1mm。

在第一测试中，随后组装的两个板如结合图1b所指示的被单独地生产。

压力机被定位在炉的腔室的出口处。在离开该压力机时，将该板放置在框架上以便进行冷却。在离开该压力机时该板的温度不是均匀的。在该板的边缘温度与中心温度之间的差值可以达到30℃。目的是在最少量的时间内在冷却该板的同时实现尽可能低的差值。

测试了多种配置。对于具有3m³体积的腔室，条件是1000m³/h的空气循环。所获得的节约同样是对流气体的温度的函数。在这些测试中，测试了三种气体温度：575℃、520℃以及450℃。当对流的强度更大并且当对流气体的温度更高时，用于实现不超过10℃的温度差值的时间节约甚至更显著。在最佳条件下，当在冷却腔室中施加强烈的对流时，用于冷却和均衡该板的温度的时间减少了30％。

进行了第二系列的测试，其中仍然在包含重力弯曲接着是压制操作的安排中，本发明被应用于旨在成为挡风玻璃的组成的一部分的成对处理的玻璃板上。这些板分别为2.1mm和1.6mm厚，外部板是最厚的。

相对于相同的物理量而不使用对流测量了在该过程中引发的边缘应力。将对流区中的温度设置为300℃、360℃以及450℃。玻璃板的冷却是快速的。

当大气的温度更低时，使用对流时在边缘的压缩应力的增加甚至更大。这是由更强烈的冷却引发的。用在300℃下的大气时，该压缩被确定为平均25MPa。没有对流时，获得的平均值仅为19MPa。如果考虑的不是平均值而是最低值(其决定了最高脆性)，结果也是显著的。在实践中，没有对流时测量到了约12MPa的值，并且在有对流时最低值不低于16MPa。

如果边缘压缩应力高，甚至更可取的是最小化当移动远离边缘时立即随之而来的拉伸应力。最小值在450℃下有对流时获得，因此被确定为平均2.1MPa并且不超过3.4MPa，然而没有对流时该应力超过3.1MPa并且最多为约4.3MPa。

表面拉伸应力的测量同样示出了使用对流进行的优势，尤其是当大气的温度较低时。在300℃下有对流时的最高测量不超过0.4MPa。没有对流时此值为大于2.6MPa。

在一方面，上述结果显示该对流能够实现处理时间的节约而不损害这些板的机械特性。它们还示出了处理温度的选择在引发的应力的特征方面是重要的。根据本发明关于处理温度的折衷选择是可能的。这是为什么根据本发明优选的是将此温度固定在420℃与480℃之间的原因。

强度增加也是通过进行砂砾冲击试验估计的。所使用的试验包括在玻璃单元上落锤。选择重量、尖端的性质以及落差以便人工重现实际上遇到的情况。与其中没有施加对流的相同的玻璃单元对比，根据本发明处理的玻璃单元的强度增加为约15％并且当对流温度更高时甚至更好。

如以上所指出，脆性与在冷却操作过程中的表面应力的形成有关，在该冷却操作中该板的边缘及其中心部分未处于足够均匀的温度下。尤其拉伸应力值的存在是脆性的确切原因。

如果所选择的冷却操作是非常快速的，即使通过使用对流来最小化不令人希望的应力，也不可能将这些应力减小到保证足够强度的水平。

为了消除引发的应力，这些应力也可能部分来自在此对流过程中任选地施加的过度快速的冷却，诸位发明人提出，如果必要的话，在最终冷却操作之前进行应力松弛阶段。

图3示出了与所讨论的系列操作相关的温度曲线的实例。在离开弯曲炉时的温度被确定为约640℃。用具有保持在400℃的温度的大气进行的强烈对流在约90秒内将该板的温度降回至450℃，即大约略大于2℃/s的降低。此快速温度降低导致应力的形成，包括不令人希望的表面应力。

为了回到与所讨论的用途相兼容的应力条件，该过程是通过将成型的板加热至一个温度并持续一段时间来完成的，这使得有可能松弛应力，然而不损害形状。该加热是例如在类似于之前用于在冷却过程中均衡温度所使用的第一腔室中进行。该加热有机会获得非常均匀的温度，并且，为此目的，是用强烈对流实现的。为了缩短板的升温时间，使大气达到约650℃。

用于应力松弛的温度处于约550℃。它在约90秒后达到。将温度保持在高于550℃持续约20秒。

后续处理包括再次如以上降低该板的温度。此降低从显著低于成型操作的出口处的温度开始发生。由于这个原因，如果保持其他条件，产生的应力显著更低。这是关于控制强度(特别是砂砾冲击强度)的表面拉伸应力的显著优势。

Claims (9)

1.一种用于弯曲玻璃板的方法，这些玻璃板是层压件的组成的一部分，所述方法包括升高温度直到这些板软化，这些板的成型，其中在此成型之后，将这些板快速冷却至最多等于玻璃化转变范围的温度的温度，所述冷却在受控的温度大气中用强制对流处理这些板的暴露于此大气的两个面进行，并且确保遍布这些板的整个面积上的均匀温度，如果在此冷却过程中这些板与支撑件接触，则所述整个面积不包括任选地这些板的边缘。

2.如权利要求1所述的方法，其中不包括这些板的边缘的温度差在所述冷却过程中保持在小于20℃并且优选地小于10℃。

3.如前述权利要求中任一项所述的弯曲方法，其中调节对流强度，从而使得热交换导致这些板的不小于1℃/s并且优选地不小于1.5℃/s的温度下降。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中至少在冷却结束时，对流大气的温度保持为低于所述玻璃化转变温度，在包括分步前进的设备中有可能应用降低温度。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述大气的温度保持在360℃与480℃之间并且优选地在400℃与460℃之间。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中这些板的冷却使这些板达到实质上低于所述玻璃化转变范围的温度的温度。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中这些板的冷却使这些板达到实质上低于所述玻璃化转变温度的温度，这些板然后被加热至接近所述玻璃化转变温度范围以用于在前面冷却操作中引入的应力的松弛，此加热紧接着是新的冷却操作。

8.如权利要求7所述的方法，其中这些板的加热使这些板达到高于玻璃化转变范围的温度不超过20℃、并且优选地不超过10℃的温度。

9.一种层压玻璃单元，使所述层压玻璃单元的玻璃板在其成型过程中经受如前述权利要求中任一项所述的方法。