СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЖИГА ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
METHOD AND DEVICE FOR ANNEALING SHEET GLASS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для отжига листового стекла, в частности к способу и устройству для отжига листового стекла в высокотемпературном состоянии, то есть нагретого и изогнутого, в производстве листов стекла, составляющих многослойное стекло.
Уровень техники
Многослойное стекло представляет собой стекло, изготовленное соединением двух листов стекла пластмассовым промежуточным слоем, который состоит, например, из PVB (поливинилбутираль) и находится между ними, причем указанное многослойное стекло используют в качестве ветрового стекла, а также в качестве стекла дверцы автомобиля.
Этому типу многослойного стекла придают изогнутую форму в соответствии с контуром корпуса и конструкцией автомобиля.
В качестве способа изгибания листа стекла, используемого для многослойного стекла, существует способ, в котором плоский пластинчатый лист стекла помещают на гибочную форму, имеющую образующую изгиб поверхность, которая соответствует желательной изогнутой форме, и гибочную форму передвигают в нагревательную печь, чтобы таким образом в нагревательной печи нагревать лист стекла до температуры, близкой к температуре размягчения стекла. В данном способе формования, поскольку лист стекла размягчают для изгиба в соответствии с образующей изгиб поверхностью гибочной формы под действием силы тяжести, изготавливают листовое стекло, имеющее желательную изогнутую поверхность. Кроме того, в качестве еще одного способа изгиба также известен способ прессования листа стекла, нагретого и помещенного на гибочную форму с верхней стороны устройства для прессования для изгиба листа стекла.
Многослойное стекло для автомобиля фиксируется при установке на раме автомобиля, и на данном этапе, чтобы предотвратить разбивание многослойного стекла, на краю листа стекла создают плоское сжимающее напряжение (далее в настоящем описании плоское сжимающее напряжение, образованное на краю листа стекла, называется «краевое сжатие» и сокращенно обозначается E/C). В листе стекла, в котором образуется остаточное напряжение, поверхностное сжимающее напряжение образуется на поверхности, и внутреннее растягивающее напряжение образуется внутри в направлении поперечного сечения листа стекла. Плоское остаточное напряжение определяется следующим образом. А именно, оно представляет собой интегральное значение поверхностного сжимающего напряжения и внутреннего растягивающего напряжения, интегрированное в направлении поперечного сечения листа стекла, и когда поверхностное сжимающее напряжение является большим, плоское остаточное напряжение превращается в плоское сжимающее напряжение. Область, прилегающая к области плоского сжимающего напряжения, превращается в область плоского растягивающего напряжения, где внутреннее растягивающее напряжение является большим, чтобы уравновешивать плоское сжимающее напряжение. Прямо внутри от края, чтобы уравновешивать E/C, вдоль края образуется плоское растягивающее напряжение (далее в настоящем описании плоское сжимающее напряжение, образованное в области прямо внутри от края листа стекла, называется «внутреннее напряжение» и сокращенно обозначается I/T). Это I/T имеет максимум в периферической области в пределах приблизительно 50 мм внутри от края листа стекла. Когда E/C является большим, разумеется, I/T также является большим. Большое плоское растягивающее напряжение показывает, что слой с плоским растягивающим напряжением в данной части листа стекла является тонким в направлении поперечного сечения, и, соответственно, периферическая часть представляет собой часть, которая более склонна к разрушению по сравнению с краевой или внутренней частью.
В традиционном многослойном стекле, поскольку краевую и периферическую часть листа стекла покрывает, например, канал, изготовленный из полимера, не возникает никакой проблемы, даже если образуется в некоторой степени большое I/T. Однако в устройстве контактного крепления (то есть в устройстве крепления многослойного стекла таким образом, что поверхность корпуса и поверхность стекла находятся практически в одной и той же плоскости), которое требуется в качестве автомобильной конструкции, поскольку периферическая часть открыта на внешнюю сторону автомобиля, требуется уменьшать I/T.
Кроме того, в последние годы в результате спроса на уменьшение массы автомобиля или в целях безопасности пассажиров во время столкновения для многослойного стекла используют составляющие листы стекла, каждый из которых имеет относительно малую толщину, составляющую приблизительно от 1,5 до 3,2 мм. Чтобы установить такие тонкие листы стекла в корпус автомобиля с использованием устройства контактного крепления, не разбивая листы стекла, необходимо изготавливать листы стекла, имеющие достаточно большое E/C и достаточно малое I/T. Насколько известно авторам настоящего изобретения, E/C составляет предпочтительно по меньшей мере 8 МПа, предпочтительнее, по меньшей мере 10 МПа, и I/T составляет предпочтительно не более чем 3 МПа, предпочтительнее не более чем 2,4 МПа.
Патентный документ 1, который представляет собой документ предшествующего уровня техники, описывает способ отжига, который является подходящим для отжига края листа стекла, изогнутого с помощью кольцеобразной гибочной формы. Этот способ отжига представляет собой способ подъема листа стекла, который был изогнут с помощью гибочной формы, с использованием подъема другой части, кроме края, подъемным элементом, и отжиг всего листа стекла, включая край. В данном способе отжига, поскольку отжиг осуществляют в то время, когда край отделяют от кольцеобразной гибочной формы, преимущества заключаются в том, что можно эффективно охлаждать край и создавать достаточное E/C.
Патентный документ 2 описывает многослойное стекло, которое образуют составляющие листы стекла, каждый из которых имеет плоское остаточное напряжение, монотонно изменяющееся от сжимающего напряжения до растягивающего напряжения без максимума по направлению от края всей периферии внутрь листа стекла. В патентном документе 1, учитывая, что излом листа стекла начинается с части, где присутствует максимальное I/T, чтобы устранить этот максимум, документ описывает равномерное охлаждение листа стекла без использования кольцеобразной формы.
Документы предшествующего уровня техники
Патентные документы
Патентный документ 1: JP-B-7-29793
Патентный документ 2: JP-A-11-11989
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
В способе отжига, описанном в патентном документе 1, поскольку область вблизи края поднимают, скорость охлаждения поднимаемой области листа стекла, которая вступает в контакт с подъемным устройством, является ниже, чем в других частях, вследствие теплоемкости подъемного элемента, и, соответственно, существует риск того, что I/T станет большим. Кроме того, поскольку поднимают часть листа стекла вдоль края, необходимо изготовить подъемный элемент, приспособленный для каждой формы отжигаемого листа стекла.
В способе охлаждения, описанном в патентном документе 2, поскольку направляющие ролики, основание и т.д., каждый из которых имеет заданную кривизну, используют в качестве устройства для передвижения листа стекла, данный способ можно применять только к листам стекла, таким как стекла для дверец автомобилей, имеющие кривизну в одном направлении.
Настоящее изобретение сделано с учетом данных обстоятельств, и цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство для отжига листового стекла, с помощью которых можно в достаточной степени уменьшать I/T, образующееся в листовом стекле.
Решение проблемы
Для достижения приведенных выше целей настоящее изобретение предлагает способ отжига листового стекла, который представляет собой способ отжига изогнутого листа стекла, который имеет высокую температуру, составляющую по меньшей мере температуру деформации, и который помещают на кольцеобразную гибочную форму, в то время как лист стекла поднимают подъемным элементом и отделяют от гибочной формы; при этом область, включая положение, которое вступает в контакт с подъемным элементом, когда подъемный элемент поднимает лист стекла (далее называемая «поднимаемой областью»), то есть область, которая расположена по меньшей мере на 50 мм внутри от края листа стекла, охлаждают до температуры ниже температуры деформации, прежде чем край листа стекла достигает температуры деформации, и после этого лист стекла поднимают подъемным элементом.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ отжига листового стекла, который представляет собой способ отжига изогнутого листа стекла, который имеет высокую температуру, составляющую по меньшей мере температуру деформации, и который помещают на кольцеобразную гибочную форму, при этом способ включает стадию подъема листа стекла подъемным элементом для отделения листа стекла от гибочной формы, где поднимаемая подъемным элементом область представляет собой область, которая расположена по меньшей мере на 50 мм внутри от края листа стекла, и поднимаемую область охлаждают до температуры ниже температуры деформации, прежде чем край листа стекла достигает температуры деформации, и после этого лист стекла поднимают подъемным элементом.
Кроме того, для достижения приведенных выше целей настоящее изобретение предлагает устройство для отжига листового стекла, включающее кольцеобразную гибочную форму, на которую помещают нагретый и изогнутый лист стекла, и подъемный элемент для подъема листа стекла, помещенного на гибочную форму, для отделения листа стекла от гибочной формы; при этом устройство включает охлаждающее устройство, расположенное выше и/или ниже области, включающей положение, которое вступает в контакт с подъемным элементом, когда подъемный элемент поднимает лист стекла (далее называемой «поднимаемой областью»), которая представляет собой область, находящуюся более чем на 50 мм внутри от края листа стекла, чтобы находиться вблизи данной области.
В настоящем изобретении, поскольку область, которую охлаждают до температуры ниже температуры деформации с помощью охлаждающего устройства, поднимают подъемным элементом, можно поднимать листовое стекло из гибочной формы без образования деформации.
Кроме того, в настоящем изобретении положение, поднимаемое подъемным элементом, определено в области, находящейся более чем на 50 мм внутри от края листа стекла, то есть данное положение определено в области, удаленной от периферической части (области в пределах 50 мм внутри от края), то есть части, в которой, как считается, присутствует максимальное I/T. Соответственно, можно предотвращать снижение скорости охлаждения периферической части вследствие контакта с подъемным элементом и можно уменьшать I/T. Поскольку температура края в этом случае представляет собой по меньшей мере температуру деформации, можно сделать E/C достаточно высоким. Здесь поднимаемая область присутствует в другой области, чем периферическая часть листа стекла. Как правило, это область, расположенная внутри от периферической части изогнутого листа стекла, и область, включающая центральную область листа стекла.
В настоящем изобретении считается предпочтительным, что поднимаемую область охлаждают до температуры ниже температуры деформации, прежде чем край листа стекла достигает температуры деформации, и после этого лист стекла поднимают, при том условии, что температура части, расположенной на 10 мм внутри от края листа стекла, представляет собой температуру, превышающую температуру деформации листа стекла.
В настоящем изобретении считается предпочтительным, что поднимаемую область местно охлаждают радиационным охлаждающим устройством, прежде чем ее поднимают.
Охлаждающее устройство согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой радиационное охлаждающее устройство для местного охлаждения поднимаемой области.
Поскольку охлаждающее устройство, использующее радиационное охлаждение, имеет функцию охлаждения только заданной области, данное устройство является подходящим в качестве устройства для охлаждения только поднимаемой области листа стекла. Помимо этого устройства, существует также устройство для охлаждения поднимаемой области продуванием газа через данную область. При сравнении двух описанных выше устройств охлаждающее устройство с использованием продувания газа имеет потенциальную проблему в том, что край также охлаждается газом, сталкивающимся с листом стекла, в результате чего трудно создать желательное температурное распределение, и, соответственно, предпочтительным является радиационное охлаждение.
В настоящем изобретении считается предпочтительным, что температуру обращенной к листу стекла поверхности радиационного охлаждающего устройства регулируют в интервале от 300 до 350°C для охлаждения листа стекла.
Установление температуры поверхности радиационного охлаждающего устройства в интервале от 300 до 350°C препятствует быстрому охлаждению и является подходящим для надлежащего местного охлаждения до температуры, составляющей не более чем температура деформации
Считается предпочтительным, что радиационное охлаждающее устройство включает корпус, внутри которого находится вентиляционный воздуховод, и устройство подачи воздуха, предназначенное для подачи воздуха в вентиляционный воздуховод корпуса.
В настоящем изобретении путем подачи воздуха из устройства подачи воздуха в вентиляционный воздуховод корпуса, в результате чего происходит охлаждение корпуса, становится возможным радиационное охлаждение. То есть путем увеличения эмиссионной способности поверхности корпуса, обращенной к стеклу, можно обеспечивать радиационную теплопередачу и таким способом повышать эффективность охлаждения.
Кроме того, считается предпочтительным, что устройство подачи воздуха содержит регулятор для регулирования температуры воздуха, поступающего в вентиляционный воздуховод, в интервале от 20 до 50°C. Путем регулирования температуры воздуха, поступающего в вентиляционный воздуховод корпуса, в интервале от 20 до 50°C становится возможным регулировать температуру обращенной к листу стекла поверхности радиационного охлаждающего устройства в интервале от 300 до 350°C в атмосфере стадии отжига, которая имеет определенную температуру.
Считается предпочтительным, что корпус имеет размер, приспособленный для размещения в области, расположенной по меньшей мере на 100 мм внутри от края листа стекла, предпочтительнее в области, расположенной по меньшей мере на 100 мм внутри от края всей периферии листа стекла. В такой конструкции становится возможным местное радиационное охлаждение только внутренней части, расположенной более чем на 50 мм внутри от края листа стекла.
Считается предпочтительным, что подъемный элемент согласно настоящему изобретению представляет собой элемент, включающий по меньшей мере три стержня, и все из указанных по меньшей мере трех стержней расположены в пределах обращенной к стеклу области радиационного охлаждающего устройства, расположенного таким образом, чтобы быть обращенным к поднимаемой области листа стекла, как правило, в пределах области площадью 800×1200 мм. При дополнении подъемного элемента приспособлением, включающим по меньшей мере три стержня, становится возможным устойчиво поднимать лист стекла. Кроме того, стержни предпочтительно расположены за пределами области 300×300 мм, имеющей тот же центр тяжести, и интервалы между стержнями предпочтительно составляют по меньшей мере 300 мм. Кроме того, когда число стержней равняется трем, стержни предпочтительно расположены таким образом, чтобы составлять треугольник, у которого высота, проведенная к любой из его сторон, составляет, по меньшей мере, 300 мм. Подъемный элемент согласно такому варианту осуществления способен поднимать требуемые области большинства листов стекла, используемых в качестве автомобильных ветровых стекол, имеющих различные формы, и не является обязательным изготовление подъемного элемента для каждой модели листового стекла. Здесь путем создания размера поверхности корпуса радиационного охлаждающего устройства, которая обращена к стеклу, равного области установки стержней, становится возможным надежно охлаждать поднимаемую область листа стекла.
Кроме того, в подъемном элементе число стержней может составлять по меньшей мере четыре. В такой конструкции становится возможным более надежно стабилизировать листовое стекло во время подъема. Когда число стержней составляет по меньшей мере четыре, эти стержни предпочтительно расположены таким образом, чтобы составлять четырехугольник, у которого высота, проведенная к любой из его сторон, составляет по меньшей мере 300 мм. Кроме того, считается предпочтительным, что направляющая краевая часть стержня, которая должна вступать в контакт с листом стекла, снабжена амортизирующим устройством, и указанное амортизирующее устройство изготовлено из ткани на основе нержавеющей стали, ткани на основе стекловолокна или термостойкой ткани, состоящей из любых разнообразных типов термостойких волокон. Путем снабжения направляющего края каждого стержня таким амортизирующим устройством становится возможным подавлять образование деформации на поверхности листа стекла во время его подъема.
В настоящем изобретении считается предпочтительным, что два листа стекла помещают на кольцеобразную гибочную форму таким образом, что они являются сложенными друг с другом. Путем отжига двух листов стекла, которые подлежат ламинированию для изготовления многослойного стекла, в состоянии, в котором они являются сложенными друг с другом, становится возможным сократить время, требуемое для отжига каждого многослойного стекла по сравнению с отжигом двух листов стекла по очереди. Допущение ошибки во время изготовления листов стекла по очереди вызывает простой в процессе ламинирования листов стекла, но от этого недостатка можно избавиться.
Полезные эффекты изобретения
Как описано выше, используя способ и устройство для отжига листового стекла согласно настоящему изобретению, поднимаемую область листа стекла охлаждают до температуры, составляющей не более чем температура деформации, с помощью охлаждающего устройства. В результате этого, во время подъема подъемным элементом становится возможным поднимать листовое стекло с гибочной формы без образования деформации части листа стекла в поднимаемой области. Кроме того, поскольку не поднимается область, в которой образуется I/T, можно также делать малым значение I/T. Поскольку температура края в этом случае составляет, по меньшей мере, температуру деформации, становится возможным получать достаточно большое E/C.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1(A) и 1(B) представляют виды устройства для изготовления листов стекла для многослойного стекла, включающего устройство для отжига листового стекла согласно настоящему изобретению, причем фиг. 1(A) представляет вид сбоку, схематично показывающий данное устройство, и фиг. 1(B) представляет вид сверху, схематично показывающий данное устройство.
Фиг. 2 представляет вид сверху листа стекла, который иллюстрирует изменения температуры внутренней части и периферической части листа стекла.
Фиг. 3 представляет вид в перспективе, который показывает взаимное расположение листа стекла и охлаждающей камеры охлаждающего устройства.
Фиг. 4 представляет вид сбоку, который показывает основную часть подъемного элемента.
Фиг. 5 представляет график согласно примеру 1, который показывает ход изменения температуры края листа стекла и области охлаждения в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 6 представляет график согласно примеру 1, который показывает разность температур между краем листа стекла и положением на 10 мм внутри от края в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 7 представляет график согласно примеру 2, который показывает ход изменения температуры края листа стекла и области охлаждения в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 8 представляет график согласно примеру 2, который показывает разность температур между краем листа стекла и положением на 10 мм внутри от края в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 9 представляет график согласно примеру 3, который показывает ход изменения температуры края листа стекла и области охлаждения в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 10 представляет график согласно примеру 3, который показывает разность температур между краем листа стекла и положением на 10 мм внутри от края в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 11 представляет график согласно примеру 4, который показывает ход изменения температуры края листа стекла и области охлаждения в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 12 представляет график согласно примеру 4, который показывает разность температур между краем листа стекла и положением на 10 мм внутри от края в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 13 представляет график согласно примеру 5, который показывает ход изменения температуры края листа стекла и области охлаждения в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Фиг. 14 представляет график согласно примеру 5, который показывает разность температур между краем листа стекла и положением на 10 мм внутри от края в зависимости от времени измерения температуры листа стекла.
Описание вариантов осуществления
Далее предпочтительные варианты осуществления способа и устройства для отжига листового стекла согласно настоящему изобретению будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 (A) представляет схематичный вид сбоку устройства 14 для изготовления листов стекла для многослойного стекла, включающего отжиговую печь 10, оборудованную отжиговым устройством согласно настоящему изобретению, и нагревательную печь 12, установленную на стадии, предшествующей отжиговой печи 10. Фиг. 1(B) представляет схематичный вид сверху устройства 14 для изготовления листов стекла для многослойного стекла.
Лист стекла G, изготавливаемый с помощью устройства 14, которое производит листы стекла для многослойного стекла, представляет собой автомобильное ветровое стекло, толщина которого составляет от 1,3 до 3,0 мм, что означает толщину каждого составляющего листа стекла, однако листовое стекло не ограничено ветровым стеклом. То есть лист стекла G может представлять собой листовое стекло, такое как ветровое стекло, имеющее изогнутую форму большой кривизны и имеющее кривизну во множестве направлений, или оно может представлять собой боковое стекло, имеющее изогнутую форму малой кривизны и имеющее кривизну только в одном направлении. Лист стекла G нагревают и изгибают, в то время как он проходит через нагревательную печь 12 в таком состоянии, что его помещают на кольцеобразную гибочную форму 16, поддерживающую край листа стекла G, и после этого лист стекла G отжигают в отжиговом устройстве, расположенном в отжиговой печи 10, чтобы получать изогнутый лист стекла для многослойного стекла.
Более подробно, плоский пластинчатый лист стекла G перед изгибом помещают на гибочную форму 16 для изгиба под действием силы тяжести, которая находится на подвижном столе 18, и перемещают в нагревательную печь с помощью транспортировочного устройства, имеющего соответствующую конструкцию. Пока лист стекла G проходит через нагревательную печь 12, лист стекла G нагревают до температуры, близкой к температуре размягчения (например, от 580 до 700°C), используя нагреватель, который не показан на чертеже. После этого лист стекла G размягчают путем нагревания и изгибают под действием силы тяжести в таком состоянии, что край листа стекла G поддерживается изогнутой гибочной формой, чтобы изгибаться согласно этой изогнутой форме. Таким способом плоский пластинчатый лист стекла G изгибают в лист стекла, имеющий желательную изогнутую поверхность.
Изогнутый лист стекла G выводят из нагревательной печи 12 в отжиговую печь 10 с помощью транспортировочного устройства, в то время как лист стекла G находится в высокотемпературном состоянии вместе с гибочной формой 16. В отжиговой печи 10 лист стекла G подвергают заданной отжиговой обработке, используя отжиговое устройство. Эта отжиговая обработка будет описана ниже. После этого лист стекла G выводят из отжиговой печи 10 и подвергают радиационному охлаждению. Используя такие стадии нагревания, изгиба и отжига, из плоского пластинчатого листа стекла G получают изогнутый лист стекла G для многослойного стекла. Здесь гибочная форма 16 и подвижный стол 18 содержат термостойкие детали, которые выдерживают температуру формования листового стекла (от 580 до 700°C) в нагревательной печи 12.
При этом способ изгиба листа стекла G не ограничен изгибом под действием силы тяжести, но можно использовать разнообразные известные способы изготовления, такие как пресс-формование, прижимая пресс-формой лист стекла, помещенный на гибочную форму. В этом случае лист стекла, подвергнутый пресс-формованию с помощью пресс-формы, затем переносят на кольцеобразную гибочную форму и подвергают отжигу способом согласно настоящему изобретению.
В отжиговой печи 10, помимо транспортировочного устройства для передвижения гибочной формы 16, на которую помещают лист стекла, предусмотрено отжиговое устройство 11, включающее пару охлаждающих устройств 20, 22 и подъемный элемент 36.
Штриховая линия с двойными точками A в изображенном слева листе стекла G на фиг. 2 представляет внешнюю периферию, соединяющую части, поднимаемые подъемным элементом 36, и область, ограниченная штриховой линией с двойными точками A, включает поднимаемую область A1. Как правило, поднимаемая область A1 представляет собой область, включающую центральную область листа стекла. Кроме того, G3 представляет собой край листа стекла G, то есть сторону периферии листа стекла, и область G2, ограниченная краем G3 и штриховой линией с одинарными точками B, представляет собой периферическую часть листа стекла G. Здесь штриховая линия с одинарными точками B представляет собой линию, соединяющую части, расположенные на 10 мм внутри от края G3 листа стекла G. Далее в настоящем описании область G2 листа стекла G, ограниченная краем G3 и штриховой линией с одинарными точками B, называется «периферическая часть».
Пару охлаждающих устройств 20, 22 устанавливают выше и ниже листового стекла G, и этими охлаждающими устройствами 20, 22 поднимаемую область листа стекла G охлаждают до температуры, составляющей более, чем температура деформации (например, 510°C). Предпочтительнее поднимаемую область охлаждают до температуры ниже температуры деформации (510°C).
Таким образом, в листе стекла G, прежде чем его поверхность охлаждают охлаждающими устройствами 20, 22, поскольку часть, приближенная к внешней периферии, склонна претерпевать теплоотдачу, область листового стекла слева на фиг. 2, которая ограничена штриховой линией с двойными точками A, включая поднимаемую область, находится в состоянии с более высокой температурой по сравнению с периферической областью G2. После этого охлаждающие устройства 20, 22 на фиг. 1 осуществляют местное охлаждение области охлаждения G1, ограниченной штриховой линией с двойными точками A в изображенном справа листе стекла G на фиг. 2, то есть по меньшей мере равной или более широкой, чем область, ограниченная штриховой линией с двойными точками A. Таким способом область охлаждения G1 охлаждают быстрее, чем периферическую часть G2. То есть, когда область охлаждения G1 охлаждают до температуры, составляющей не более чем температура деформации, периферическая часть G2 по-прежнему находится в состоянии с более высокой температурой, чем область охлаждения G1, и по меньшей мере температура края G3 составляет по меньшей мере температуру деформации, и охлаждение края листа стекла G начинается с температуры, составляющей по меньшей мере температуру деформации. Область охлаждения G1 представляет собой, например, область, которая находится по меньшей мере на расстоянии a (a=50 мм) внутри от края G3 листа стекла, и она обозначает область, включающую поднимаемую область. Чтобы более надежно задерживать охлаждение периферической части G2, предпочтительно делать область охлаждения G1 областью листа стекла G, где a составляет по меньшей мере 100 мм. Кроме того, лист стекла G, изображенный слева на фиг. 2, представляет собой лист стекла G, показывающий область (область, которая ограничена штриховой линией с двойными точками A), подлежащую охлаждению охлаждающими устройствами непосредственно после того, как лист стекла G перемещают в отжиговую печь 10. Лист стекла G, изображенный справа на фиг. 2, представляет собой лист стекла G, показывающий область охлаждения G1 непосредственно перед тем, как лист стекла G поднимают подъемным элементом 36, как будет описано ниже.
Фиг. 3 представляет вид в перспективе, показывающий пример взаимного расположения охлаждающих устройств 20, 22 и листа стекла G.
Типичный пример охлаждающего устройства 20 в верхней части чертежа представляет собой имеющую форму ящика изготовленную из металла охлаждающую камеру (корпус) 24 и воздуходувное устройство (устройство подачи воздуха) 26 для подачи охлаждающего воздуха в охлаждающую камеру 24. Охлаждающая камера 24 находится выше листа стекла G с заданным промежутком и имеет прямоугольную твердую форму, таким образом, чтобы местно охлаждать область охлаждения G1, представленную на фиг. 2. Здесь, поскольку область охлаждения G1 не ограничена прямоугольной формой, форма охлаждающей камеры 24 предпочтительно представляет собой универсальную форму, чтобы соответствовать подъемному элементу, расположенному так, чтобы приспособиться к разнообразным моделям листового стекла. Используя размеры охлаждающей камеры, составляющие по вертикали и горизонтали менее чем 800Ч1200 мм, предпочтительно менее чем 400Ч800 мм, получают универсальное охлаждающее устройство, соответствующее подъемному элементу. Кроме того, эта охлаждающая камера 24 имеет размер, приспособленный для размещения в области, расположенной по меньшей мере на 100 мм внутри от края G3 листа стекла G. Благодаря такой конструкции, становится возможным распространять местное радиационное охлаждение только на область, которая расположена по меньшей мере на 50 мм внутри от края G3 листа стекла G (то есть область, ограниченная линией, проходящей по меньшей мере на 50 мм внутри от края листа стекла G по всей периферии листа стекла G), то есть область, которая не представляет собой периферическую часть G2.
В случае местного охлаждения области охлаждения G1, представленной на фиг. 2, форма охлаждающей камеры 24 на виде сверху представляет собой несколько меньшую форму, аналогичную области охлаждения G1. Кроме того, размер определяется согласно расстоянию между охлаждающей камерой 24 и листом стекла G. После этого охлаждающую камеру 24 располагают таким образом, что центры тяжести охлаждающей камеры и листа стекла совпадают друг с другом на виде сверху.
Регулированием температуры поверхности охлаждающей камеры 24 (поверхности, обращенной к листу стекла G) в интервале от 300 до 350°C осуществляют радиационное охлаждение области охлаждения G1. Таким способом можно эффективно охлаждать область охлаждения G1 листа стекла G до температуры, составляющей не более, чем температура деформации.
Кроме того, внутри охлаждающей камеры 24 расположены три перегородки 28, 28, 28 в шахматном порядке, в результате чего имеющий извилистую форму вентиляционный воздуховод 30 образуется во всей области внутри охлаждающей камеры 24. Кроме того, на одной стороне охлаждающей камеры предусмотрены вход 32, соединенный с одним концом вентиляционного воздуховода 30, и выход 34, соединенный с другим концом вентиляционного воздуховода 30. Вход 32 соединяется с воздуходувным устройством 26 через трубопровод, не показанный на чертеже, и выход 34 соединяется с выходным трубопроводом, не показанным на чертеже.
Воздуходувное устройство 26 подает внешний воздух или охлаждающий воздух, температуру которого регулируют в интервале от 20 до 50°C с помощью регулятора, не показанного на чертеже, во вход 32 через трубопровод. Поступающий воздух охлаждает охлаждающую камеру 24, пока воздух проходит через вентиляционный воздуховод 30. Соответственно, происходит теплообмен между воздухом и охлаждающей камерой 24, нагреваемой радиационным теплом от листа стекла G, и в результате этого воздух, имеющий температуру от 250 до 300°C, выходит из выхода 34. Выходящий воздух проходит через выпускной трубопровод и выходит во внешнюю отжиговую печь 10. Таким образом, поскольку охлаждающую камеру 24 охлаждают охлаждающим воздухом, становится возможным регулировать температуру поверхности охлаждающей камеры 24 в интервале от 300 до 350°C.
Охлаждающее устройство 22, расположенное ниже на чертеже, имеет такую же конструкцию, как охлаждающее устройство 20, расположенное выше, причем используются такие же обозначения, как обозначения для охлаждающего устройства 20, и пояснение для охлаждающего устройства 22 не приведено. Здесь не имеет значения, что требуются как верхнее, так и нижнее охлаждающие устройства, и охлаждение можно осуществлять, используя любое из охлаждающих устройств. Как описано выше, только область охлаждения G1 листа стекла G охлаждают до температуры, составляющей не более, чем температура деформации, используя охлаждающие устройства 20, 22.
Здесь охлаждающие устройства 20, 22 согласно данному варианту осуществления обладают функцией охлаждения области охлаждения G1 листа стекла G путем радиационного охлаждения, но они могут представлять собой устройства для охлаждения области охлаждения G1 путем продувания газа через область охлаждения G1. Однако такой способ охлаждения продуванием газа может вызывать проблему, состоящую в том, что газ, сталкиваясь с листом стекла G, также охлаждает периферическую часть G2 и край G3, в результате чего становится затруднительным регулирование распределения напряжений, образующихся в листе стекла G. Соответственно, как вариант осуществления, предпочтительными являются охлаждающие устройства 20, 22 для охлаждения путем использования радиационного тепла.
В листе стекла G, в котором только область охлаждения G1 охлаждают до температуры, составляющей не более чем температура деформации, область охлаждения G1 поднимают подъемным элементом 36, представленным на фиг. 1 и 4. Лист стекла G отжигают в течение заданного времени в этом состоянии.
Фиг. 4 представляет вид сбоку, показывающий основную часть подъемного элемента 36.
Подъемный элемент 36 составляют три или четыре стержня 38, 38... и механизм цилиндра 40 для одновременного передвижения вверх и вниз стержней 38, 38... Верхняя концевая часть каждого стержня 38 снабжена амортизирующим устройством 42 для вступления в контакт с нижней поверхностью листа стекла G. Амортизирующее устройство 42 изготовлено из термостойкой ткани, такой как ткань на основе нержавеющей стали, ткань на основе стекловолокна или ткань, изготовленная из разнообразных типов термостойких волокон.
Как представлено на фиг. 4, механизм цилиндра 40 составляют цилиндр 44 и поршень 46, рама 48 соединена с верхней концевой частью поршня 46, и нижние части стержней 38, 38... прикреплены к верхней поверхности рамы 48. Соответственно, когда поршень 46 цилиндра 44 вытягивается, стержни 38, 38... движутся вверх, и амортизирующие устройства 42, 42... вступают в контакт с областью, ограниченной штриховой линией с двойными точками A на нижней поверхности листа стекла G. После этого путем последующего растягивающего движения поршня 46 лист стекла G поднимают, и весь лист стекла G отделяют движением вверх от гибочной формы 16. Лист стекла G отжигают в этом состоянии. Здесь механизм цилиндра 40 представляет собой пример, и стержни 38, 38... можно приводить в движение известным устройством, таким как сервомотор.
Кроме того, в случае, представленном на фиг. 2, четыре стержня 38, 38... расположены в соответствующих углах прямоугольника, ограниченного штриховой линией с двойными точками A. Кроме того, прямоугольник, ограниченный штриховой линией с двойными точками A, составляет не более чем 800×1200 мм и по меньшей мере 300×300 мм (не показано), имея общий противовес. В таком варианте осуществления, в случае листа стекла в качестве обычного автомобильного ветрового стекла, подъемное устройство имеет универсальное применение и может устойчиво поднимать лист стекла.
Подъемное устройство 36 предпочтительно расположено таким образом, что его можно вдвигать и выдвигать через отверстие, предусмотренное в поду отжиговой печи 10, но, если это требуется в конкретном случае, подъемный элемент можно устанавливать встроенным в подвижной стол 16.
Как описано выше, в способе отжига листа стекла G согласно данному варианту осуществления, в таком состоянии, где лист стекла G, нагретый до температуры, составляющей по меньшей мере температуру деформации, изгибают и помещают на гибочную форму 16, сначала область охлаждения G1 листа стекла G охлаждают, используя охлаждающие устройства 20, 22, чтобы привести только область охлаждения 10 G1 в такое состояние, где температура составляет не более чем температура деформации, в то время как температуру края G3 поддерживают равной по меньшей мере температуре деформации. Затем в этом состоянии подъемное устройство 36 своим действием поднимает область охлаждения G1 листа стекла G с помощью стержней 38, 38... для отделения листа стекла G от гибочной формы 16, и в этом состоянии они движутся через отжиговую печь для отжига листа стекла G. Здесь состояние, в котором лист стекла поднимают из гибочной формы 16, можно прекращать, когда температура края листа стекла G становится на 10°C меньше температуры деформации.
Путем такого охлаждения области охлаждения G, становится возможным поднимать листовое стекло из гибочной формы 16 без образования деформации в листе стекла G (то есть в поднимаемой области). Поскольку область, поднимаемая подъемным элементом 36, представляет собой область, которая расположена по меньшей мере на 50 мм внутри от края G3 листа стекла G, то есть поскольку поднимаемая область представляет собой область внутри от периферической части, где присутствует максимум I/T, становится возможным предотвращать снижение скорости охлаждения периферической части, в результате чего можно уменьшать I/T в периферической части и образовывать достаточно большое E/C.
Кроме того, область охлаждения G1 является, в основном, четырехугольной, но ее форму можно надлежащим образом изменять согласно поднимаемой области. Например, в случае подъема тремя стержнями, область охлаждения G1 может быть, в основном, треугольной. Даже в случае подъема четырьмя стержнями, как на чертеже, область охлаждения G1 можно создавать в каждой из четырех областей, находящихся в контакте с листом стекла для охлаждения областей. Во время отжига листа стекла G, делая скорость охлаждения периферической части G2 ниже, чем в области охлаждения G1, температуру периферической части G2 можно поддерживать на уровне высокой температуры. Край G3 охлаждают быстрее, чем периферическую часть G2. Таким образом, когда температура края G3 составляет на 20°C выше температуры отжига (например, 570°C), температура края G3 предпочтительно составляет по меньшей мере на 3°C ниже, чем температура части внутри от края (то есть часть, находящаяся на 10 мм внутри от края). Такое регулирование температуры можно осуществлять, например, передвигая лист стекла из формовочной печи в отжиговую печь и охлаждая тем самым край G3. В качестве альтернативы, такое регулирование температуры можно осуществлять, регулируя температуру атмосферы отжиговой печи. Путем создания заданной разности температур между краем G3 и частью внутри от края (то есть между частью, соответствующей расстоянию 10 мм внутри от края, и частью, соответствующей линии B2 на фиг. 2), прежде чем их температуры уменьшаться до температуры отжига, можно предполагать достаточную релаксацию напряжения. Здесь температура края G3 листа стекла G означает температуру наиболее внешнего слоя (то есть концевой части, обозначенной G3) листа стекла G.
Кроме того, когда температура края G3 представляет собой температуру деформации (например, 510°C), предпочтительно создавать такое состояние, в котором температура края G3 является по меньшей мере на 8°C ниже, чем температура внутри от края. Это состояние является предпочтительным, независимо от того, создается ли оно до или после подъема подъемным устройством 36. Когда разность температур между краем G3 и местом, расположенным внутри от края (на 10 мм), составляет по меньшей мере 8°C, если температура края G3 представляет собой температуру деформации, можно получить высокое E/C.
Предпочтительнее создавать состояние, в котором температура края G3 является по меньшей мере на 8°C ниже, чем температура внутри от края, когда температура края представляет собой температуру отжига (например, 550°C). Таким способом становится возможным более надежно создавать распределение высокого напряжения E/C.
Кроме того, предпочтительно поднимать лист стекла G подъемным элементом 36, когда температура края G3 превышает уровень, который на 10°C ниже, чем температура деформации (например, 500°C). Это обусловлено тем, что для получения заданного распределения напряжения считается необходимым сохранять состояние, в котором температура края G3 является по меньшей мере на 8°C ниже, чем температура внутри (на 10 мм от края), в течение от нескольких секунд до нескольких десятков секунд, прежде чем температура края G3 достигает температуры деформации, или прежде чем температура достигает уровня, который на 10°C ниже, чем температура деформации. Здесь существует такой эффект, что путем подъема листа стекла G, когда температура края G3 превышает температуру деформации, легко создавать разность температур, когда край G3 достигает температуры деформации.
Более предпочтительно, лист стекла G поднимают, когда температура края G3 находится на уровне, превышающем температуру отжига (например, 550°C). Таким способом становится возможным более надежно создавать разность температур, составляющую по меньшей мере 8°C, между краем G3 и точкой внутри (на 10 мм) от края, когда край G3 достигает температуры отжига.
Цель подъема листа стекла подъемным элементом заключается в том, чтобы создавать разность температур, составляющую по меньшей мере 8°C, между краем G3 и точкой внутри (на 10 мм) от края, прежде чем край G3 достигает температуры деформации, путем охлаждения края G3 в результате его подъема в том случае, где разность температур между краем G3 и точкой внутри (на 10 мм) от края составляет менее чем 8°C перед подъемом. Без подъема листа стекла, поскольку велика теплоемкость гибочной формы 16, и температура гибочной формы 16 снижается с трудом, охлаждение края в контакте с гибочной формой 16 становится медленным, в результате чего разность температур между краем G3 и точкой внутри (на 10 мм) от края не становится равной по меньшей мере 8°C.
Кроме того, поскольку температура атмосферы в зоне отжига является низкой, в момент поступления листа стекла в зону отжига обычно образуется разность температур между краем G3 и точкой внутри (на 10 мм), и в некоторых случаях эта разность температур между краем G3 и точкой внутри (на 10 мм) от края уже становится равной по меньшей мере 8°C перед подъемом листа стекла. В таких случаях необходимо поддерживать эту разность температур между краем G3 и точкой внутри (на 10 мм) от края путем подъема до тех пор, пока край G3 не достигнет температуры деформации. Без подъема, поскольку температура гибочной формы снижается с трудом, температуру края G3 в контакте с гибочной формой 16 также нелегко снижать, в результате чего разность температур между краем и точкой внутри (на 10 мм) от края становится малой.
Более предпочтительно лист стекла G отжигают после того, как его нагревают до температуры, превышающей по меньшей мере на 32°C температуру отжига (например, 582°C). Путем создания такого высокотемпературного состояния становится возможным обеспечивать надежную релаксацию напряжения.
Здесь, в варианте осуществления, описанная температура отжига и температура деформации относятся к натриево-кальциево-силикатному стеклу в качестве примера, но они соответствующим образом изменяются в зависимости от состава стекла. Кроме того, в данном варианте осуществления изгиб осуществляют в состоянии, где один лист стекла G помещают на кольцеобразную гибочную форму 16 и нагревают, но изгиб можно осуществлять под действием силы тяжести в состоянии, где два листа стекла помещают на гибочную форму 16, когда они сложены друг с другом, и нагревают.
Условия в случае помещения двух листов стекла на гибочную форму 16 в состоянии, где они сложены друг с другом, и их нагревания для изгиба листов стекла под действием силы тяжести можно выбирать таким же образом, как условия в описанном выше случае помещения одного листа стекла G на кольцеобразную гибочную форму 16 и нагревания листа стекла для изгиба листа стекла.
Здесь в случае подъема подъемным элементом поднимаемой области двух листов стекла, помещенных на гибочную форму в состоянии, где они сложены друг с другом, необходимо, чтобы поднимаемая область листа стекла, которая вступает в контакт с подъемным устройством и которая представляет собой нижнюю сторону листа стекла, охлаждалась до температуры ниже температуры деформации, прежде чем край листа стекла достигает температуры деформации, и после этого, листы стекла поднимают подъемным элементом. Из двух помещенных листов стекла поднимаемую область верхнего листа стекла также предпочтительно охлаждать до температуры ниже температуры деформации, прежде чем край листа стекла достигает температуры деформации, и прежде чем подъемное устройство вступает в контакт с этой областью. Однако поднимаемую область верхнего листа стекла не обязательно охлаждать до температуры ниже температуры деформации, прежде чем край листа стекла достигает температуры деформации, и прежде чем подъемное устройство вступает в контакт с этой областью.
Кроме того, в данном варианте осуществления лист стекла G помещают на гибочную форму 16 и нагревают для изгиба листа стекла под действием силы тяжести, но листовое стекло можно прижимать для изгиба, используя прессовальное устройство, после того, как лист стекла нагревают и помещают на гибочную форму.
Примеры
В изгибающем устройстве 14, представленном на фиг. 1, два листа стекла, каждый их которых имеет толщину 2 мм, помещали на гибочную форму 16 в состоянии, где они сложены друг с другом с помощью разделительного порошка, и где край листа стекла поддерживает гибочная форма 16, и приводили в движение, пропуская через нагревательную печь 12 для изгиба листов стекла. После этого формованные листы стекла направляли в отжиговую печь 10, и как представлено на фиг. 3, область охлаждения листа стекла G охлаждали охлаждающими устройствами 20, 22. Затем подъемное устройство 36 своим действием поднимало область охлаждения G1 листа стекла G с помощью стержней 38, представленных на фиг. 4, чтобы отделить лист стекла G от гибочной формы 16 для охлаждения листа стекла G. Таким образом, формованные листы стекла отжигали при трех видах условий охлаждения согласно примерам 1-3, представленным в таблице 1. Температура отжига листов стекла составляла 550°C, их температура деформации составляла 510°C. Примеры 1-3 представляют собой примеры настоящего изобретения, и примеры 4 и 5 представляют собой сравнительные примеры. Пример 4 представляет собой пример отжига листов стекла без использования охлаждающих устройств 20, 22 и подъема листов стекла при температуре, превышающей температуру деформации, и пример 5 представляет собой пример работы без подъема. Условия примеров 4 и 5 представлены в таблице 1.
Ход изменения температуры в данных примерах представлен на фиг. 5-14. На каждом из графиков, приведенных на фиг. 5, 7, 9, 11 и 13, вертикальная ось представляет ход изменения температуры на краю G3 и в центре (включенном в область охлаждения G1) листа стекла, и горизонтальная ось представляет время измерения температуры листа стекла (отсчет времени с момента начала нагревания листа стекла). Здесь время начала измерения температуры не имеет определенного значения, и сроки в данных примерах не согласуются друг с другом. Кроме того, на каждом из графиков, приведенных на фиг. 6, 8, 10, 12 и 14, вертикальная ось представляет разность температур между краем G3 листа стекла и точкой внутри (на 10 мм внутри от края), и горизонтальная ось представляет время измерения температуры листа стекла.
Таблица 1
В таблице 1 «температура отжига +20°C» означает, что температура края листа стекла превышает температуру отжига на 20°C, то есть состояние при температуре 570°C в данных примерах, и «момент подъема» означает состояние, в котором лист стекла поднимают подъемным устройством. «Температура деформации» означает состояние, в котором температура края листа стекла представляет собой температуру деформации, то есть 510°C в данных примерах. «Время» означает количество времени, которое проходит после начала измерения температуры в каждом случае, «температура края» означает температуру края G3, «температура внутри от края» означает температуру в точке на 10 мм внутри от края G3 (часть, которая соответствует линии B), «разность температур» означает разность температуры края и температуры внутри от края.
Далее таблица 2 представляет результаты образования деформации и распределения напряжения при отжиге листов стекла в описанных выше условиях.
Таблица 2
На фиг. 5, 7 и 9 показана инверсия температур края G3 и центра при охлаждении, создаваемом охлаждающей камерой 24, прежде чем поднимали лист стекла, и, как представлено в таблице 2, температура центра в момент подъема была ниже температуры деформации. С другой стороны, в примере 4, поскольку охлаждающие устройства 22, 24 не использовали, не происходила инверсия температур края G3 и центра в момент подъема, как представлено на фиг. 11. Кроме того, поскольку температура области охлаждения G1 составляла по меньшей мере температуру деформации, в поднимаемой части образовывалась большая деформация.
Кроме того, распределения напряжения были такими, как показано в таблице 2 и в примерах 1-3. Оказалось возможным получить достаточное E/C в листе стекла и сделать малым I/T. С другой стороны, в примере 5, поскольку листовое стекло не было поднято, не было возможным создать разность температур, составляющую по меньшей мере 8°C, между краем G3 и внутри (на 10 мм) от края в случае температуры деформации, и соответственно, не было возможным создать достаточное E/C.
Промышленная применимость
Благодаря настоящему изобретению, прежде чем область, которая расположена по меньшей мере на 50 мм внутри от края нагретого до высокой температуры листа стекла, изогнутого и помещенного на кольцеобразную гибочную форму, поднимают подъемным элементом, поднимаемую область листа стекла охлаждают до температуры, составляющей не более, чем температура деформации, в результате чего деформация не образуется в части поднимаемой области листа стекла. Кроме того, поскольку не поднимается область, расположенная прямо внутри от края листа стекла, в котором образуется плоское сжимающее напряжение (то есть I/T), можно сделать малым значение I/T. Кроме того, устанавливая температуру края листа стекла во время подъема листа стекла на уровне, не превышающем температуру деформации, можно увеличивать значение E/C, которое образуется на краю листа стекла, и получать листовое стекло, имеющее высокую краевую прочность. Листовое стекло, изготавливаемое согласно настоящему изобретению, является подходящим в качестве составляющих листов стекла, которые используются для изготовления многослойного стекла, и путем использования таких составляющих листов стекла для изготовления многослойного стекла можно получать многослойное стекло, имеющее высокую краевую прочность и низкое I/T, и, соответственно, такое стекло является полезным в качестве многослойного стекла для автомобилей и других транспортных средств.
Полное содержание японской патентной заявки № 2010-022120, поданной 03 февраля 2010 г., включая описание, формулу изобретения, чертежи и реферат во всей своей полноте включено в настоящий документ посредством ссылки.
Ссылочные обозначения
10... отжиговая печь, 12... нагревательная печь, 14... устройство для изготовления листов стекла для многослойного стекла, 16... гибочная форма, 18... подвижный стол, 20... охлаждающее устройство, 22... охлаждающее устройство, 24... охлаждающая камера, 26... воздуходувное устройство, 28... перегородка, 30... вентиляционный воздуховод, 32... вход, 34 … выход, 36... подъемное устройство, 38... стержень, 40... механизм цилиндра, 42... амортизирующее устройство, 44... цилиндр, 46... поршень, 48... рама.