在爐中加熱飾面玻璃板的加熱方法

專利名稱：在爐中加熱飾面玻璃板的加熱方法
技術領域：
本發明涉及一種在爐中加熱玻璃板的加熱方法，特別是為了其以后淬火。更確切地說，本發明涉及一種在爐中加熱具有以有機物質為主要成分的涂料類型的裝飾飾面(revetement)的玻璃板的加熱方法。
背景技術：
具有涂料類型裝飾的飾面的玻璃板具有各種各樣的用途。例如，其可用作分隔件、臺面、架子或墻飾面(內墻飾面或外墻飾面)。這些用途越來越需要為安全起見而進行淬火的玻璃板，因為這種淬火玻璃具有增加的抗沖擊強度。公知的玻璃淬火方法之一是“熱淬火”(極快冷卻)，其需要預先在爐中以約560-750° C的溫度加熱玻璃板。為了玻璃板以后淬火，公知的玻璃板加熱爐具有一個輥式輸送裝置，其通常覆以陶瓷，在其上面和下面布置有電阻，電阻用于對所述輸送裝置上輸送的玻璃板通過輻射進 行加熱。全部組件布置在一個隔離室中。在電阻加熱時，輸送裝置的輥聚集熱能，使之通過傳導向與輥接觸的玻璃快速釋出。由于在下部電阻和上部電阻的相等的加熱功率，玻璃板的下表面比上表面接收更大量的單位時間熱能。這可能引起這種玻璃板相對于輸送裝置的平面凸起地彎曲，由于玻璃板的重量集中在輥表面的一小部分上，因此可能導致其平面度的損害及其表面缺陷。玻璃板的不均勻加熱還會引起玻璃的光學畸變，一旦淬火，在其被打破時，會影響其裂解的均勻性。當在爐中加熱的玻璃板覆以低輻射率層時，這種現象更突出，低輻射率層具有反射大部分電阻輻射熱的特性。這些低輻射率層是無機物類型的低輻射率層，以金屬、氧化物和/或氮化物為主要成分的低輻射率層。公知的一實施例是ZnSnOx/Ag/ZnSnOx疊層。低輻射率層的飾面通常是這樣的飾面其不與輸送裝置的輥接觸，以使輥不會由于機械接觸而對玻璃板的飾面產生損壞。因此，上部電阻輻射的熱的主要部分沒有加熱玻璃板的上表面。在現有技術中，有人提出通過使在爐中輸送的玻璃板的溫度分布圖平衡，彌補玻璃板的彎曲現象。特別是，尤其根據專利US4390359的教導，為此可在加熱爐中，在所述加熱爐內輸送的玻璃板的上表面上面配置一個熱氣體注入裝置。氣流和玻璃板的上表面之間進行強制對流傳熱。在這種情況下，當玻璃的溫度充分增大時，必須在加熱周期中中止氣體注入，否則，玻璃板會發生凸起彎曲。必須限制向玻璃板上表面強制對流供熱的及時控制難度很大，因此，除上表面上面的熱氣體注入裝置外，還提出在輸送裝置下面布置一個相對于玻璃板垂直(見EP058529A1)或傾斜地(見EP1377529B1)注入熱氣體的裝置(雙對流式爐)。這種裝置可平衡施加于玻璃板上表面和下表面的總熱效應，從而消除彎曲現象，恢復玻璃板的平面度。實際上，在輸送裝置下面注入熱氣體，不從玻璃板進入爐時起開始所述玻璃板的下表面首先僅由布置在輸送裝置下面的電阻的輻射熱加熱，而上表面由布置在輸送裝置上面的電阻的輻射熱加熱，以及由位于輸送裝置上面的引向所述表面的熱氣流進行強制對流加熱。當供給玻璃板的每個表面的熱量的熱平衡不利于其下表面時，并因此當玻璃板在輸送裝置上面凸起地彎曲時，開始向玻璃板的下表面注入熱氣體。這由圖I示意地示出，其相應于在爐中加熱的不飾有低輻射率層的玻璃板(a)和飾有低輻射率層的玻璃板(b)上面注入的熱氣體壓力(上部壓力)和下面注入的熱氣體壓力(下部壓力)的比較示圖在玻璃板上面注入熱氣體，從玻璃板進入爐時起開始，且在總加熱時間T的大部分期間中予以保持，而在玻璃板下面注入熱氣體，僅在供給玻璃板的每個表面的熱量的熱平衡不利于下表面、因而玻璃板彎曲時開始。這種現象經常發生在加熱周期將近結束時，例如發生在總加熱時間T的將近80%時。當在玻璃板下面注入熱氣體開始時，還經常停止在玻璃板上面注入熱氣體。此外，由于上述原因，在飾有低輻射率層的玻璃板的情況下(突出的彎曲現象)，玻璃板上面的熱氣體壓力必須較之無飾面的玻璃板大很多。現有技術中的解決方案完全是從恢復在爐中加熱的玻璃板的平面度的觀點研發出來的，其涉及到無飾面(無覆層)玻璃板，或者飾有具有低輻射率特定性能的無機物類型的覆層的玻璃板。在這兩種情況下，玻璃及可能的覆層由于在爐中的熱處理而不經受任何大的化學變化。
為了以后淬火在對具有以釉和有機物質為主要成分的涂料類型的裝飾飾面的玻璃板進行熱處理的特定情況下，例如專利申請W02007/104752A1中所述的玻璃板，不期望的現象由于存在有機物質而發生。實際上，在溫度經常達到700° C的爐中，這種有機物質經受急劇的熱分解，特別是快速、劇烈的燃燒(由于爐中存在空氣)。這種燃燒提供大量熱量，經常產生燃燒火焰。當覆蓋玻璃板的裝飾飾面包括數量不可忽略的有機物質時(從按質量約10%起)，因而有機物質在加熱爐中轉變成燃燒氣體伴隨有火焰，該火焰在玻璃板的表面產生，有時可達到很大高度，約數十厘米的高度。這些火焰具有嚴重缺陷，因此是不期望的，因為一火焰造成在淬火之后成品的質量下降。實際上，一旦淬火，由于燃燒太劇烈和不均勻地分布在玻璃板的表面，飾面顯示不太好的表面均勻性，因而不美觀(有痕跡、有黑色淀積物、顏色不均勻等等);一火焰會損壞加熱爐，因為加熱爐的某些元件(熱電偶、電阻、氣體注入器等等)靠近輸送的玻璃板，這比玻璃板的尺寸影響更大。發明目的本發明尤其旨在通過解決技術問題即解決快速、劇烈的燃燒來彌補這些缺陷，特別是為了以后淬火而在爐中加熱具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板時，快速、劇烈的燃燒特別經常伴隨有火焰。更確切地說，在其實施方式的至少一個實施方式中，本發明的一個目的是提供在爐中加熱具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板的加熱方法，其能夠獲得淬火后的這樣的成品其外觀上均勻，具有所需的美觀性。本發明的另一目的是提供在爐中加熱具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板的加熱方法，其能夠保護加熱工具。最后，本發明的最后一個目的是提供解決現有技術中的缺陷的技術方案，該技術方案簡單且經濟。根據一特定的實施方式，本發明涉及一種在爐中加熱具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板的加熱方法，其中，(i)所述玻璃板由一個棍式輸送裝置輸送，(ii)玻璃板的表面在時間T期間由布置在所述玻璃板上面和下面的輻射加熱部件加熱，(iii)在給定的時刻和給定的時間段所述表面通過在所述玻璃板上面和下面注入熱氣體而經受強制熱對流作用。根據本發明的方法，至少在飾面的所述有機物質燃燒期間，在玻璃板上面開始注入熱氣體。特別是，熱氣體至少在^和t2之間在玻璃板上面注入，是產生于有機物質燃燒的火焰出現的時刻，t2是所述火焰消失的時刻。燃燒，是指燃料和助燃劑之間的氧化還原反應在目前的情況下是有機物質的燃料，借助于存在于爐的周圍空氣中氧化助燃劑如氧氣被氧化。燃燒產生(i)熱量和(ii)燃燒產物，其經常是氣體，例如C02、C0和1120。當燃燒產物不再氧化時，即其不再與助燃劑起反應時，燃燒稱為完全燃燒。
因此，本發明涉及一種完全新穎的和有創造性的方法，因為其能夠通過與現有技術中對不飾有無機物類型的覆層的玻璃或飾有無機物類型的覆層的玻璃進行熱處理的已知的控制方法不同的特定控制，控制大量存在的有機物質的燃燒，來對具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板進行熱處理。特別是，至少在飾面的有機物質燃燒期間，尤其至少在^和t2之間，在玻璃板上面注入熱氣體的作用是在玻璃的整個表面上產生更為均勻的因而是改進的燃燒。此外，氣流一方面能夠(i )吹拂火焰，能夠使其尺寸顯著縮小直至去除火焰。根據本發明的方法，在玻璃板上面注入的熱氣體包括至少一種助燃劑，其添加于在爐的周圍空氣中存在的空氣的氧。因此，燃燒過程由于助燃劑的補充而得到改善，這更有利于獲得淬火的成品的均勻美觀結果。助燃劑，是指在燃燒反應期間進行還原、因而能使燃料氧化的任何化合物。除此之外，根據本發明，在玻璃板上面注入熱氣體，也可在燃燒過程期間之外進行，特別是在火焰存在期間之外進行(因而在時間范圍^^2之外進行)。在這種特定情況下，在玻璃板上面注入熱氣體，起保持或恢復玻璃板的平面度的一般輔助作用。根據本發明的有利的第一實施例或實施變型，在玻璃板上面注入的熱氣體的最小壓力為5毫巴。該最小壓力能夠良好地補充助燃劑，且能夠使燃燒過程特別是其均勻性大為改善。根據本發明的有利的實施例或實施變型，在玻璃板上面注入的熱氣體的最大壓力為15巴。該最大值能夠避免由于在短時間段的極大熱量供給而會突然產生的對玻璃板的熱沖擊。飾面中由于存在有機物質而產生的燃燒，由于燃燒反應的放熱性，導致玻璃板的上表面額外加熱。因此，根據本發明和根據公知方法，在所述玻璃板下面向其下表面注入熱氣體，能夠恢復玻璃板的每個表面之間的熱平衡，從而限制或避免其彎曲以及帶來的對成品的不期望的結果。根據本發明，當玻璃板在輸送裝置上面凸起地彎曲時，在玻璃板下面開始注入熱氣體。因此，在玻璃板下面注入熱氣體的優點與現有技術中的優點相同，即保持玻璃板的平面度，因而這不再進行詳細描述。


通過閱讀以下對僅作為示例性實例和非限制性實例給出的一優選實施方式并參照附圖進行的描述，發明的其它特征和優點將更清楚地顯示出來，在附圖中
圖I是根據現有技術的在總時間T期間在爐中加熱的不飾有低輻射率層的玻璃板Ca)和飾有低輻射率層的玻璃板(b)的上面注入的熱氣體的壓力(上部壓力)和在其下面注入的熱氣體的壓力(下部壓力)的比較示意圖；圖2是根據本發明的三個實施方式(壓力分布圖1、2和3)的在總時間T期間在爐中加熱的具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板的上面注入的熱氣體壓力(上部壓力)的比較示意圖。
具體實施例方式例如，本發明的以有機物質為主要成分的飾面是涂料類型的飾面。“涂料類型的飾面”，尤其是指一層或多層涂料層、漆層、清漆層或釉層。這些飾面經常具有大量不同的有機成分(從按質量約10%起，直至按質量90%)，例如，通常為粘結劑(聚合物)、固化劑(低聚物)、增塑劑、以及其它添加劑。 根據本發明，玻璃板由一個輥式輸送裝置輸送穿過爐，優選地，所述玻璃板是基本水平的。作為例子，本發明的輻射加熱部件通常是電阻輻射加熱部件或等同的輻射加熱部件。熱氣體可不論是在所述玻璃板上面還是下面，由與熱氣體供給裝置連接的注入器，沿玻璃板的方向注入到爐的室(enceinte)中，所述熱氣體供給裝置例如是供給坡道，布置在輸送裝置上面或下面，其本身連接于至少一個壓縮機。優選使布置在輸送裝置下面的注入器的熱氣體供給裝置單獨地由布置在輸送裝置上面的注入器的熱氣體供給裝置例如通過其打開和關閉閥加以控制。射束形熱氣體的注入可垂直于玻璃板進行，如專利US4390359所述，或者沿玻璃板的方向傾斜地進行，如專利EP1377529B1所述。注入到爐中的熱氣體可在其進入供給裝置直至注入器期間，從其進入注入器的供給裝置時的環境溫度開始加熱，供給裝置本身由布置在爐中的電阻加熱。或者，氣體可在爐外部預熱，再輸入到注入器的供給裝置中。優選地，熱氣體在玻璃板上面以大于400° C的溫度注入。根據本發明，在玻璃板上面注入的熱氣體具有至少一種助燃劑。優選地，助燃劑是氧。因為經濟的原因，特別優選地，在玻璃板上面注入的熱氣體是空氣。在玻璃板上面注入的熱氣體可具有與在玻璃板下面注入的熱氣體相同的成分。或者，這兩種氣體可以是不同的成分。同樣,在玻璃板上面注入的熱氣體可具有與在玻璃板下面注入的熱氣體相同或不同的溫度。根據本發明，熱氣體至少在h和t2之間在玻璃板上面注入，是產生于有機物質燃燒的火焰出現的時刻，t2是所述火焰消失的時刻。具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板在空氣下的熱解重量分析測定表明，其燃燒通常開始于玻璃和飾面達到約250° C的溫度之時。因此，一旦玻璃和飾面至少達到該溫度，就出現火焰，其為所述燃燒的結果。火焰通常出現于溫度達到“自燃點”之時，自燃點是在不存在引燃火焰或火花的情況下氣體或蒸汽自發燃燒的溫度。相應于來自有機物質燃燒的火焰出現的時刻的時間ti，顯然，可以根據爐室中的溫度、玻璃的厚度等等予以改變。根據本發明的特別優選的一實施方式，在玻璃板上面注入的熱氣體的壓力在h和t2之間經歷最大值,時間&和t2包括在內。最大壓力值可位于在tptyh和t2、或者時間范圍trh內。這種特征可進一步改善有機物質的燃燒，也可更有效地吹拂火焰。作為示例，圖2示意地和比較地示出根據本發明的該實施方式在玻璃板上面注入的熱氣體(上部壓力)的三種壓力分布圖(profil) 1、2和3。 根據本發明的一實施方式，如圖2示出的分布圖I所示，在玻璃板上面注入的熱氣 體的壓力在h增大，在I1和t2之間基本上保持在相同的數值，然后，在t2減小，直至與在h之前的初始壓力值相同或不相同的數值。根據該實施方式，初始壓力值可為非零。在這種情況下，玻璃板上面的熱氣體也在h和t2之間的時間段以外注入，目的是為了保持或恢復玻璃板的平面度。根據本發明的一附加實施方式，如圖2的分布圖2所示，熱氣體的壓力在h和t2之間具有峰值分布圖，在h和t2之外的上部壓力基本上等于零。根據本發明的另一附加實施方式，如圖2的分布圖3所示，在玻璃板上面注入的熱氣體的壓力在^和t2之間增大，以便在t2以外達到一個水平段。優選地，在玻璃板上面注入的熱氣體的壓力在h和t2之間增加至少5%。根據本發明的一實施方式，在玻璃板上面注入的熱氣體的最小壓力為5毫巴。優選地，所述最小壓力為10毫巴。根據本發明的另一實施方式，在玻璃板上面注入的熱氣體的最大壓力為15巴。優選地，所述最大壓力為10巴。優選地，氣體的壓力在熱氣體供給裝置或注入器的端部測得。根據本發明的一優選實施方式，相應于火焰出現的時間h從總加熱時間T的1%變化到20%。更優選地，時間h從總加熱時間T的5%變化到15%。公知地，在玻璃板下面熱氣體的注入開始于供給玻璃板的每個表面的熱量的熱平衡不利于其下表面之時，和/或玻璃板在輸送裝置上面凸起地彎曲之時。根據本發明的一優選實施方式，在輸送裝置下面注入熱氣體的開始，可由輸送裝置上面的一個玻璃板彎曲檢測系統控制。根據下面對本發明的實施例和現有技術的比較實施例的說明，其它細節和有利的特征將顯不出來。比較實施例I (非本發明的)具有以有機物質為主要成分的涂料類型的飾面的淺色玻璃板經歷加熱周期，該加熱周期通常是用于飾有無機物類型的低輻射率層的玻璃板的加熱周期，玻璃板上面和下面的熱氣體注入控制成保持或恢復所述玻璃板的平面度。根據本實施例的玻璃板具有4毫米的厚度、100厘米X 200厘米的尺寸。其覆有釉飾面。這種飾面是以聚丙烯酸樹脂為主要成分的白色釉。這種釉包括按重量約為25%的有機物質，和按重量約為75%的玻璃料。這種飾面一旦淀積在玻璃板上和干燥后，厚度為50微米。
這種玻璃板輸送到ー個普通的雙對流式加熱爐中，如專利EP1377529B1所述，以便使玻璃板在以后淬火エ序之前預先進行加熱處理。所述加熱爐具有ー個水平輥式輸送裝置，且配有電阻，電阻布置在輸送裝置上面和下面，以便在爐中確立約670° C的溫度。爐也配有注入器向輸送的玻璃板供給熱空氣的坡道。這些坡道布置成彼此平行且平行于玻璃板，以及正交于玻璃板在爐中的移動方向。這些坡道的數量在輸送裝置上面為9個，在輸送裝置下面為5個。每個上部坡道與相鄰的坡道以550毫米的距離分開，每個下部坡道布置在輸送裝置的一個輥的下面，按8個布置。每個坡道配有45個等距離的注入器，其輸出部分為0.7暈米,該部分與玻璃板以150暈米的距尚分開。上部注入器布置成其對稱軸線正交于玻璃板上表面的平面，下部注入器布置成其對稱軸線相對于玻璃板在爐中的移動方向進行傾斜，且在分開兩個相鄰輥的軸的距離的四分之三，相切于該玻璃板的下表面的平面。供給坡道由ー個內徑為50毫米的管構成，供給坡道本身每個都由一個蛇形管供給空氣，所述蛇形管的長度為12毫米，其圍繞坡道的盤繞直徑為15毫米。因此，坡道內的空氣溫度保持在670° C，下部坡道和上部坡道的空氣供給壓カ可單獨調節。從玻璃板進入起，注入器的上部供給坡道承受的空氣壓カ為6巴，下部坡道本身不被供給空氣。 在爐中存在10秒鐘之后，出現很大的(數十厘米)劇烈燃燒火焰U1X其發生在玻璃板的表面。在爐中存在14秒鐘之后，玻璃板在輸送裝置上面凸起地彎曲。因此，注入器的下部熱氣體供給坡道在I巴的壓カ下供給空氣，以恢復所述玻璃板的平面度。在玻璃板進入爐中之后180秒鐘，加熱周期結束(總時間T)。在這種加熱周期結束時獲得的產品具有ー飾面，該飾面包括燒結的但具有完全不均勻的外觀的釉。由于燃燒太快、太劇烈和在玻璃板的整個表面上不均勻，因此產品的飾面具有不美觀的黒色痕跡。因此，現有技術中公知的方法和注入器啟動(enclenchement)所要求的定時(timing),不適用于具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板的情況。如果這種方法可通過加熱有效地使有機物質燃燒，那么，燃燒是不均勻的且導致前述缺陷，這主要由于存在火焰。此外，由于很多這種玻璃板連續在輸送裝置上通過，淬火爐反復暴露于這些火焰，必定快速和不可逆轉地損壞所述淬火爐，這是完全不能接受的。實施例2 (根據本發明)其特征與比較實施例I相同的另ー個淺色玻璃板輸送到與比較實施例I中的爐相同的爐中。從玻璃板進入加熱爐中起，沒有任何供給坡道被供給空氣。在爐中存在10秒鐘之后(O，出現很大的(數十厘米)劇烈燃燒火焰。注入器的上部供給坡道就在此時刻承受8巴的空氣壓力，而下部坡道本身依然不被供給空氣。11秒鐘之后(t2)，火焰完全消失，注入器的上部坡道的供給因而被切斷。然后，通常，通過單獨地使用下部和上部供給坡道的壓力，控制玻璃板的平面度。在玻璃板進入爐中之后180秒鐘，加熱周期結束(總時間T)。在這種加熱周期結束時獲得的產品的飾面具有均勻的白色燒結釉和期望的美觀性。
因此，顯然，要求注入器(特別是上部注入器)啟動特定定時的本發明的方法，可使具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板有效淬火，且可獲得均勻外觀、令人滿意的美觀性的淬火產品。此外，根據本發明，控制火焰的出現或者至少控制其大小，可很好地保護加熱工具不被損壞。最后，本發明提供一種解決技術問題的辦法，其簡單且經濟，因為其不需要附加投資(研制和/或重新購置加熱爐)，而是提出新穎的和有創造性的適用使用現有的為解決任何其它技術問題(玻璃板的彎曲問題)而研制的雙對流式加熱爐。
顯然，本發明不局限于上述的該實施例。
權利要求
1.在爐中加熱具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板的加熱方法，其中，(i)所述玻璃板由一個棍式輸送裝置輸送，(ii)玻璃板的表面在時間T期間由布置在所述玻璃板上面和下面的輻射加熱部件加熱，(iii)在給定的時刻和給定的時間段所述表面通過在所述玻璃板上面和下面注入熱氣體而經受強制熱對流作用， 其特征在于，所述熱氣體至少在和t2之間在所述玻璃板上面注入，是產生于有機物質燃燒的火焰出現的時刻，t2是所述火焰消失的時刻； 并且，在所述玻璃板上面注入的熱氣體包括至少一種助燃劑。
2.根據權利要求I所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，在所述玻璃板上面注入的熱氣體的壓力在h和t2之間經歷最大值。
3.根據權利要求2所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，在所述玻璃板上面注入的熱氣體的壓力在h和t2之間增加至少5%。
4.根據前述權利要求中任一項所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，所述熱氣體在所述玻璃板上面以大于400° C的溫度注入。
5.根據前述權利要求中任一項所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，在所述玻璃板上面注入的熱氣體為空氣。
6.根據前述權利要求中任一項所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，在所述玻璃板上面注入的熱氣體的最小壓力為5毫巴。
7.根據權利要求6所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，在所述玻璃板上面注入的熱氣體的最小壓力為10毫巴。
8.根據前述權利要求中任一項所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，在所述玻璃板上面注入的熱氣體的最大壓力為15巴。
9.根據權利要求8所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，在所述玻璃板上面注入的熱氣體的最大壓力為10巴。
10.根據前述權利要求中任一項所述的在爐中的加熱方法，其特征在于，當所述玻璃板在所述輸送裝置上面凸起地彎曲時，在所述玻璃板下面開始注入熱氣體。
全文摘要
本發明涉及一種在爐中加熱具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板的加熱方法，特別是為了其以后淬火。更確切地說，本發明提出一種方法，該方法能夠借助由至少在t1和t2之間在玻璃板上面注入包括助燃劑的熱氣體產生的強制熱對流作用，通過控制所述有機物質在加熱爐中的快速、劇烈的燃燒，來對具有以有機物質為主要成分的飾面的玻璃板進行熱處理，t1是產生于有機物質燃燒的火焰出現的時刻，t2是所述火焰消失的時刻。
文檔編號C03B32/00GK102741178SQ201180008222
公開日2012年10月17日 申請日期2011年2月1日 優先權日2010年2月3日
發明者D·皮埃爾, J-M·塞利耶, R·皮特爾 申請人:旭硝子歐洲玻璃公司