玻璃陶瓷的基体玻璃的陶瓷化方法和装置

摘要

本发明涉及一种陶瓷化玻璃陶瓷(所谓的玻璃坯)的工艺。根据本发明的工艺包括以下程序步骤:生产玻璃坯;通过悬浮气体的供给,使玻璃坯在悬浮基底上处于悬浮状态;在悬浮状态下,通过红外线辐射加热玻璃坯,直至诸如所需的陶瓷化开始的时刻为止。

说明书

技术领域

本发明涉及使玻璃陶瓷的基体玻璃陶瓷化的领域。基底玻璃也被称作玻璃坯(green glass)。

背景技术

在传统的对流炉或辐射炉中使这种基体玻璃陶瓷化已是公知的了。这种玻璃主要呈长方块形，并放置在托板上，该托板可以由烧结石英玻璃粉或颗粒，一种多孔材料组成。

在被加热时，玻璃质材料在所有方向上膨胀，而托板因其极小的膨胀系数而保持相对尺寸稳定。于是，在基体玻璃和托板之间发生相对移动，该移动可能导致玻璃被划伤，从而导致产品质量下降。大多数相对运动(划伤的原因)由收缩引起。加热基体玻璃还需要大量的热和较长的时间。

发明内容

本发明的目的是安排玻璃陶瓷的基体玻璃的陶瓷化工艺，使得其所需能量的量明显减少，且可以避免与托板接触的表面缺陷。

此任务通过独立权利要求中所列的特征来解决。于是借助可以在基体玻璃和支撑基板之间建立的气垫产生气膜悬浮。在整个陶瓷化过程中，基体玻璃保持悬浮，使得支撑基板的印痕或相对移动不能对玻璃坯产生破坏性影响。另外，防止了玻璃与基板的粘连。

通过使用如专利第DE 299 05385 U1号所描述的那样用短波IR辐射进行加热，加热因而陶瓷化所需时间大幅减少。其结果是悬浮所需的时间也得以减少，悬浮所需的能量消耗也减少。

同时，用于悬浮的气体可用以产生规定的环境。悬浮气体还可用于使温度均匀。

根据本发明的方法是自稳定的。它进行得非常快且非常均匀。因而，产品成为高等级产品。

根据本发明的另一个思想，基体玻璃首先以传统方式生产，然后被传送到悬浮基底上，借助例如IR辐射在悬浮基底上预热，并达到玻璃粘接温度(adhesion temperature)以下的某个温度。然后，仍然借助于伴随有同步气体供给的红外辐射，向基体玻璃施加热冲击，使得基体玻璃处于悬浮态，并且，如果需要，在超过临界粘接温度且完成所需陶瓷化时，最终被传递到一个加工站以进一步加工。

在此实施例中，基体玻璃在两个阶段中加热。在第一加热阶段中，基体玻璃被加热至一低于临界粘接温度的温度。在第二加热阶段中，粘接温度被超过，并达到陶瓷化所需的高温度值。第二阶段也可以发生在粘接温度以下。

本发明提供了以下优点：

*玻璃坯的第一加热阶段不造成技术问题。第一加热阶段的类型和持续时间是无关紧要的，因而是没有问题的。在第一加热阶段中不需要气体悬浮。

*基于对加热方式的选择，即IR辐射装置，第二加热阶段发生得极快。此第二加热阶段通常要求少于一分钟。相应地，气体悬浮隔膜的更短停机时间因而是必要的(在此温度的陶瓷化充分持续更长时间)。即使终究发生了，玻璃坯和隔膜壁之间的可能接触是如此微小，使得粘附不发生，或仅极微小地发生。

*由于第二加热阶段的极短时间，悬浮所需时间是足够的。

*由于被气隙降低的热传导，作为从当前非常热的玻璃坯到较冷的环境(隔膜)的热传递的结果的能量损失同样极小。

*与现有技术相比，玻璃坯被唯一地加热，而既不是环境，也不是隔膜，与传统工艺和装置相比，这导致能量上的进一步节约。

根据本发明的两个要素-一方面是悬浮而另一方面是IR辐射的应用-在其结合中是非常重要的。如果加热用传统加热仅在普通基板(无悬浮)上进行，黏附的问题将增加，因为在此情况下，基板增加了将要通过热传导和热传递加热的玻璃的温度。

悬浮所用的气体可以同时用于产生规定的气氛，并且还用于使温度(高对流炉的)均匀。多孔材料或穿孔板被用作隔膜，气体通过它供给。同时，有足够的气体可穿透性是必须首先确保的，然后，该隔膜必须充分反射IR辐射。对于这种组合的适当材料的一个例子是多孔铝硅酸盐泡沫材料。该材料具有足够的气体可穿透性，使得玻璃或玻璃陶瓷板可以被悬浮，它还具有足够高的IR辐射反射率。还可以使用一种例如用铝硅酸盐制造的穿孔板。

根据有利的实施例，悬浮基底包括隔膜材料，该隔膜材料包括来自Al₂O₃、BaF₂、BaTiO₃、CaF₂、CaTiO₃、MgO、3.5Al₂O₃、SrF₂、SiO₂、SrTiO₃、TiO₂、尖晶石、堇青石、堇青石烧结玻璃陶瓷的多孔材料。

附图说明

现在参照附图阐述本发明，这些附图示出了根据本发明的加热方法的三个确定阶段。

图1示出了陶瓷化水平体的一个实施例；

图2示出了相应于时间的温度周期；

图3以侧视立面图示意示出了陶瓷化设备；

图4示出了陶瓷化方法的温度周期；

图5示出了另一种陶瓷化设备；以及

图6示出了陶瓷化工艺的相关温度周期。

具体实施方式

图1示出作为悬浮基底的托板1。托板1承托用多孔材料制造的隔膜1.2。托板1和隔膜1.2位于具有空气入口2.1和空气出口2.2的壳体2中。托板1具有气体接头1.1。呈玻璃板形式的基体玻璃3位于隔膜1.2上方。

壳体2封罩具有强IR反射性能的壁2.3。装置包括IR射线阵列，此处未示出。

通过隔膜1.2的开孔的气体通过气体接头1.1引入。气垫在隔膜1.2的上表面和预制坯3的下表面之间形成。预制坯旋停在此气垫上直至陶瓷化时间完成为止。

该装置既适于批操作，也适于连续操作。壳体2还可以设计成一长形腔室，入口在一前侧，而出口在另一前侧。两个前侧均配设有入口槽，该入口槽在外形和结构上相应于预制坯。

玻璃板3不必绝对平坦。它还可以具有槽或壳形，如通过虚线表示的那样；见玻璃板3.1。在这种情况下，隔膜1.2的上表面具有几何上相似的轮廓。在这种情况下，分批和连续操作也都是可能的。

图2显示了相应于时间的玻璃温度周期。此处，虚线显示了熔体(moltenmass)情况下的温度周期。

惰性气体被考虑作为悬浮气体，该惰性气体相对于玻璃材料以及相对于悬浮隔膜材料反应不明显。

图3所示的设备用来在通过碾压、镘平、拉伸等成型之后陶瓷化玻璃带3。

最重要的要素还是多孔隔膜1.2、多个IR射线4和壳体2。壳体具有输入或输出玻璃带的入口槽2.4和出口槽2.5。

明显的是，传送通道设置在实际陶瓷化区的上游，包括两个牵引辊5.1和5.2，以及多个导引辊5.3、5.4、5.5。

切割装置5在进料方向上位于陶瓷化区后面，该装置将玻璃带3分割成各个部分。

图4示出随后陶瓷化的成核(nucleation)过程的温度周期，使得纵坐标用于表示温度，横坐标用于表示距离。

根据图3的设备通过以下优点表征：

依然保留在玻璃带中的模制热得以利用，以优化能量效率。另外，设备能通过连续过程运行，其中，连续的玻璃带而非单个板件被陶瓷化。当玻璃材料在导引辊附近收缩时，没有材料损伤发生。

与图3和4中所示的实施例相比，根据图5的设备的主体是单个板件3.1运行经过陶瓷化区。由于通过使用IR辐射器4的IR辐射，成核温度加热发生得非常快，且通常仅持续大约一分钟。大量加热(volume heating)发生，使短暂的陶瓷化持续时间成为可能，因为良好的均匀性可以借助反复反射射线的腔室获得。

本发明主要涉及了平坦材料的处理，当然是平坦的和例如壳形体的二维弯曲体这两者，虽然这不是绝对必要的。不同形状的物体还可以通过根据本发明的工艺或通过根据本发明的装置得以处理。