一种玻璃化学强化炉系统及其进行玻璃化学强化的方法

摘要

本发明适用于玻璃制造技术，提供了一种玻璃化学强化炉系统，该系统存在多个用于对玻璃进行化学强化处理的强化主炉。本发明通过设置多个强化主炉可以对玻璃进行多次强化处理，可有效的利用预热炉和冷却炉，从而起到节约能源和提高设备工作效率的作用。其中在多个强化炉中可多次对不同种类离子交换以在玻璃玻璃表面形成更大的复合压应力，也可以多次对同种类离子交换，以在玻璃表面形成多层不连续的离子交换层，从而在玻璃表面形成复合压应力层，复合压应力层将增加玻璃基体的韧性，从而改善玻璃的强化效果。

说明书

技术领域

本发明属于玻璃制造技术领域，尤其涉及一种玻璃化学强化炉系统及其进行玻璃化学强化的方法。

背景技术

化学强化玻璃又称强化玻璃、化学钢化玻璃。它是用化学的方法，基于离子扩散机理在玻璃表层进行离子交换，用较大的离子来置换玻璃成分中较小的离子，于玻璃表面形成一个压应力层，在压应力的作用下使得玻璃增加韧性，从而使得玻璃本身具有较高的抗压强度，不容易被损坏。当玻璃表面达到一定的压应力、并且达到一定的压应力层深度时，在玻璃受到火焰灼烧时，压应力层将可以抵御热冲击给玻璃带来的影响，起到防火的作用。

化学强化系统有第一炉(预热炉)、强化炉、第二炉(冷却炉)等构成，从操作方式上区分有以下两种：

1、手动方式。三个炉顺次排列，如图1所示，由操作人员将待强化玻璃依次放入第一炉、强化炉、第二炉中，其中第一炉和第二炉大概需用时1-2小时左右，强化炉则需在400℃左右温度下进行3-10小时左右离子置换，强化过程长且需要在开放的高温条件下操作，低效率、危险。

2、自动方式。三个炉呈倒“品”字型排列，如图2所示，待强化玻璃在三个炉中的放入和取出都由程序控制的机械手完成，首先将待强化玻璃放入第一炉，预热后机械手从第一炉中将待强化玻璃取出并放入强化炉进行离子置换处理，然后机械手再将下一批待强化玻璃放入第一炉。强化炉中的玻璃强化后再由机械手取出放入第二炉。整个过程由程序控制，只是在一定程度上解放了人力，但玻璃强化效果相对于手动方式并没有明显改善；而且单工位操作，由于预热同冷却的时间大大的短于强化的时间，强化炉在工作的时候，第一炉同第二炉需要等待，这种“串行的工作方式”造成了大量的能源浪费以及设备运作效率的低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种玻璃化学强化炉系统，旨在改善玻璃的强化效果、系统运行采用“并行式工作方式”，增加设备运行效率。

本发明是这样实现的，一种玻璃化学强化炉系统，所述强化炉系统包括多个用于对玻璃进行化学强化处理的强化主炉。

进一步地，多个强化主炉用于对玻璃成分中两种或两种以上类型的离子进行置换反应的复合强化处理。进一步地，强化炉主炉可以使用下面几种方式的任意组合方式：

部分强化炉主炉用于盛放含有钠离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的锂离子；

部分强化炉主炉用于盛放含有钾离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钠或锂离子；

部分强化炉主炉用于盛放含有铷离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钾、钠或锂离子；

部分强化炉主炉用于盛放含有铯离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的铷、钾、钠或锂离子。

进一步地，在多个强化主炉用于对玻璃成分中同一种类型的离子进行多次置换反应的复合强化处理。进一步地，所述强化炉主炉用于盛放含有钠离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的锂离子；或，所述强化炉主炉用于盛放含钾离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钠或锂离子；或，所述强化炉主炉用于盛放含有铷离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钾、钠或锂离子；或，所述强化炉主炉用于盛放含有铯离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的铷、钾、钠或锂离子。

进一步地，所述玻璃化学强化炉系统还包括一第一炉和一第二炉；

所述第一炉用于在所述强化主炉对玻璃进行化学强化处理之前对玻璃进行预热处理；所述第二炉用于在所述强化主炉对玻璃进行化学强化处理之后对玻璃进行冷却退火处理。

进一步地，所述第一炉还可用于在所述强化主炉对玻璃进行化学强化处理之后对玻璃进行冷却退火处理；所述第二炉还可用于在所述强化主炉对玻璃进行化学强化处理之前对玻璃进行预热处理。

进一步地，所述玻璃化学强化炉系统还包括：

将待强化玻璃在各强化主炉中放入、取出的搬运机构；

控制所述搬运机构的自动控制单元；

可自动调节所述强化主炉温度的温度控制单元。

本发明还提供了一种采用如上所述的玻璃化学强化炉系统进行玻璃化学强化的方法，包括下述步骤：

步骤A，将待强化玻璃进行预热处理；

步骤B，将经过步骤A预热处理过的玻璃中放入第m强化主炉中进行强化处理；

步骤C，将经过步骤B强化处理过的玻璃进行冷却处理；

以m为1至N的顺序重复上述各步骤，其中N为强化主炉的个数。

化学强化玻璃的工序为预热->强化->冷却，其中预热和冷却的时间为1-2小时，而强化的时间为3-10小时，本发明通过设置多个强化主炉可以对玻璃进行多次强化处理，“并行的工作方式”可有效的利用第一炉(预热炉)和第二炉(冷却炉)，从而起到节约能源和提高设备工作效率的作用。其中在多个强化炉中可多次对不同种类离子交换以在玻璃表面形成更大的复合压应力，也可以多次对同种类离子交换，以在玻璃表面形成多层不连续的离子交换层，从而在玻璃表面形成复合亚应力层，复合压应力层将增加玻璃基体的韧性，从而改善玻璃的强化效果。

附图说明

图1是现有技术提供的手动操作的强化系统的结构图；

图2是现有技术提供的自动操作的强化系统的结构图；

图3是本发明实施例提供的玻璃化学强化炉系统的结构图；

图4是本发明第一实施例提供的具有复合亚应力层的玻璃的结构图；

图5是本发明第二实施例提供的具有复合亚应力层的玻璃的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，设置多个强化炉实现对玻璃的多次强化处理和复合强化处理。

图3示出了本发明实施例提供的玻璃化学强化炉系统的结构，为了便于描述，仅示出了与本实施例相关的部分。

参照图3，本发明实施例提供的玻璃化学强化炉系统包括第一炉1、多个强化主炉21、22、......、2n和第二炉3，其中，第一炉1用于对强化前的玻璃进行预热处理，第二炉3用于对强化处理后的玻璃进行冷却退火处理，而具体实施时第一炉和第二炉可以设置成同时具备加热和冷却功能的通用炉，以便于交换使用，即第一炉1还可用于在所述强化主炉对玻璃进行化学强化处理之后对玻璃进行冷却退火处理，而第二炉3还可用于在所述强化主炉对玻璃进行化学强化处理之前对玻璃进行预热处理。

化学强化玻璃的工序为预热->强化->冷却，其中预热和冷却的时间为1-2小时，而强化的时间为3-10小时，本发明通过设置多个强化主炉可以对玻璃进行多次强化处理，可有效的利用第一炉和第二炉，从而起到节约能源和提高设备工作效率的作用，玻璃的具体处理过程为：第一炉1---第一强化主炉21---第二强化主炉22---......---第N强化主炉2n---第二炉3。

上述多个强化主炉21、22、......、2n中均盛放强化处理液，具体可对玻璃成分中两种或两种以上类型的离子进行置换反应的复合强化处理，也可以对玻璃成分中同一种类型的离子进行多次置换反应的复合强化处理，分述如下：

对同一种类型的离子的多次置换反应，在玻璃表面形成多层不连续的离子交换层，从而在玻璃表面形成复合亚应力层。多个强化炉主炉21、22、......、2n可以盛放含有钠离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的锂离子；或者盛放含钾离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钠或锂离子；或者盛放含有铷离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钾、钠或锂离子；或者盛放含有铯离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的铷、钾、钠或锂离子。例如：多个强化炉内盛放含有同样的钾离子的强化处理液，在完成一个预热->强化后，再进行第二个预热->强化，最后进行冷却，其中第一个冷却和第二个预热可同时在第一炉内进行。在进行第二次循环的预热的时候，在热量的影响下，已经交换进去的钾离子拥有活性，将会继续同玻璃内部的钠离子进一步交换，原本交换进去的钾离子压应力层整体向玻璃内部迁移；玻璃内部的部分钠离子转移到玻璃表面，在玻璃表面形成新的可被交换层，为第二次复合压应力层的交换提供了新的被交换离子。在第二个循环的强化阶段，第一次原本交换进去的钾离子压应力层再次整体向玻璃内部迁移，同时第二次钾钠离子交换反应发生，如图4所示，从而自外向内可形成压应力层41、张应力层42、压应力层41的复合压应力层。

对两种或两种以上类型的离子的多次置换反应，在玻璃表面形成更大的复合压应力：强化炉主炉可以使用下面几种方式的任意组合方式：部分强化炉主炉中盛放含有钠离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的锂离子；部分强化炉主炉中盛放含有钾离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钠或锂离子；部分强化炉主炉中盛放含有铷离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的钾、钠或锂离子；部分强化炉主炉中盛放含有铯离子的强化处理液，用于交换玻璃成分中的铷、钾、钠或锂离子。具体的工艺为：预热->强化1->强化2->冷却，在玻璃表面形成多种离子交换的复合压应力层。如图5所示，在玻璃表面形成一层较普通强化大很多的复合压应力层51。

进一步地，上述玻璃化学强化炉系统还包括搬运机构、自动控制单元和温度控制单元，其中搬运机构用于将待强化玻璃在各强化主炉中放入、取出，自动控制单元用于控制所述搬运机构动作的自动控制单元，而温度控制单元则用于自动调节强化主炉的温度。

本发明还提供了一种采用如上所述的玻璃化学强化炉系统进行玻璃化学强化的方法，包括下述步骤：

步骤A，将待强化玻璃进行预热处理；

步骤B，将经过步骤A预热处理过的玻璃中放入第m强化主炉中进行强化处理；

步骤C，将经过步骤B强化处理过的玻璃进行冷却处理；

以m为1至N的顺序重复上述各步骤，其中N为强化主炉的个数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。