玻璃板成型装置及其成型方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种玻璃板成型装置及其成型方法，特别涉及一种用于玻璃液流量均 匀分布并自然摊平玻璃液形成玻璃板的成型装置，以及一种单侧溢流、自然摊平制造8-40_厚度的玻璃板的成型方法。
【背景技术】
[0002] 光学玻璃因其独特的折射率、透过率、色散等光学性质，广泛应用于摄像机、相机、 望远镜、显微镜、复印机等电子产品上，但在使用光学玻璃过程中，大部分光学玻璃还是通 过二次加工光学玻璃条料得到可以应用到电子产品的成品玻璃，只有少数光学玻璃实现了 直接一次成型成所需成品的形状。因此，提高光学玻璃条料成型宽度及厚度，有利于提高产 品的裁切利用率，对降低生产成本具有非常重要意义。
[0003] 目前，如0呢017297571]、0价042112824、0附028499254所公开的方法，光学玻璃条 料成型的方法一般是:将高温熔化好的玻璃液冷却到一定粘度，通过出料管将玻璃液引入 光学玻璃成型堵头上，通过堵头曲面对玻璃液流动的二次分配作用及对玻璃液在该处快速 冷却作用，成型为所需厚度、宽度的光学玻璃条料。该成型方式简易易行，目前被行业内广 泛使用在生产宽度在250mm以下的光学玻璃。该成型方式中玻璃液在从出料管到离开成型 堵头过程中其流动方向发生改变，因此成型堵头曲面设计及该处的冷却对成型玻璃质量具 有重要影响。利用该方法成型更宽的光学玻璃板时就常遇到成型温度、堵头曲面设计困难 导致成型条纹、玻璃上表面与侧面的圆角过大等缺陷。因此，采用堵头成型光学玻璃宽板是 比较困难的，也不利于提高材料利用率。
[0004] US3338696A公开了一种成型玻璃板的方法，通过下述公式1计算出溢流槽底部曲 线，通过该公式可以设计出适合薄玻璃生产的溢流成型槽。该方法利用溢流槽将玻璃液流 量进行均匀分配后，玻璃液从成型槽的顶部，沿着成型槽的两侧壁面流下，在成型槽底部两 侧壁交汇的地方融合在一起形成玻璃带，最后冷却形成玻璃板。目前该方法已广泛应用于 TFT、盖板玻璃等薄玻璃板生产中。但是如果采用该方法生产厚玻璃板，由于自重及玻璃重 量容易使成型砖材出现高温变形，导致公式1所计算的曲线变形，流量分布不均匀。另外该 方法是利用玻璃自身重力及玻璃与砖的表面张力、玻璃的粘滞力垂直下拉成型，因此在成 型厚玻璃时玻璃的冷却、切割均有比较大的难度。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种能将熔化好的玻璃液进行二次流量分配 后自然摊平成所需厚度及宽度的玻璃板成型装置。
[0008] 本发明还要提供一种上述玻璃板成型装置的成型方法。
[0009]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:玻璃板成型装置，包括单侧溢流槽和 摊平板，所述单侧溢流槽是由侧壁、底壁和单侧出口壁构成的凹字形空腔结构，在所述单侧 溢流槽的一端设置有入口连接件，所述单侧出口壁的高度低于侧壁和底壁的高度，所述摊 平板与单侧溢流槽的单侧出口壁的下端相连，在所述摊平板上与单侧溢流槽相邻的两边设 置有左右两个侧板，所述摊平板上与单侧溢流槽相对的一边为出口。
[0010]进一步的，在所述单侧溢流槽和摊平板的底部设置有支撑装置。
[0011] 进一步的，所述单侧溢流槽、摊平板和侧板采用一体成型。
[0012] 进一步的，所述2个侧板的高度为玻璃成板厚度的1-2.5倍。
[0013]进一步的，所述摊平板与玻璃液接触的上表面宽度与所述单侧出口壁的宽度相 等。
[0014]进一步的，所述摊平板上从单侧出口壁到出口之间的距离大于玻璃成板厚度的2 倍且小于玻璃成板厚度的15倍。
[0015]进一步的，所述摊平板的上表面与水平面平行，或者所述摊平板的上表面与水平 面成夹角聲，所述夹角截通过下述公式(2)或(3)计算得到：
[0018]其中：
[0019]δ为玻璃板的厚度;g为当地重力加速度;μ为动力粘度;p为玻璃液密度;￥为玻璃流 动速度;m为玻璃液单位宽度的体积流量。
[0020] 玻璃板成型装置的成型方法，该方法包括以下步骤：
[0021] 1)玻璃液从单侧溢流槽的入口连接件输送到凹字形空腔内；
[0022] 2)玻璃液在凹字形空腔中随着液位上涨，从靠近摊平板一侧从单侧出口壁溢流并 进入摊平板，而另一侧被侧壁挡住；
[0023] 3)侧板限制玻璃液摊平宽度，当摊平板中的玻璃液汇聚到要求厚度，并在摊平过 程中完成上表面抛光后成型成玻璃板；
[0024] 4)玻璃板在摊平板上完成成型后，冷却裁切得到成品玻璃板。
[0025]进一步的，步骤2)所述玻璃液在凹字形空腔中随着液位上涨为:所述玻璃液通过 设置在成型装置周围的加热装置，控制空间温度使凹字形空腔中的玻璃液的温度调整到所 需粘度，使玻璃液在填充满单侧溢流槽的凹字形空腔时得到适合成型的玻璃黏度。
[0026]进一步的，步骤3)所述摊平板中的玻璃液的动力粘度在106poise以下。
[0027]进一步的，所述玻璃板的厚度为8-40mm。
[0028]进一步的，所述玻璃板的宽度在100mm以上。
[0029]本发明的有益效果是:通过采用单侧溢流槽和摊平板所构成的玻璃成型装置成型 玻璃板，可以改善玻璃液在成型时沿玻璃板宽度方向上的流量分配，改进玻璃液在成型时 的冷却均匀性，从而减少玻璃液成型时成型条纹的产生;通过控制摊平板与水平面的设计 角度，可以控制摊平板上玻璃液的厚度;采用该方法成型玻璃板，玻璃板成型后为水平方向 运动，从而有利于玻璃板的冷却、裁切等后续工序开展。采用本发明方法成型光学玻璃板， 可成型厚度为8-40mm、宽度在100mm以上的光学玻璃板，从而有利于提高光学玻璃利用率， 降低生产成本。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明的玻璃板成型装置的结构示意图。
[0031] 图2是本发明的玻璃板成型装置的俯视图。
[0032] 图3是图2的A-A剖视图（不包含支撑装置）。
[0033] 图4是图3的B-B剖视图。
[0034] 图5是图4在玻璃液流动状态下的示意图。
[0035]图6是本发明的玻璃成型装置的立体图（不包含支撑装置和入口连接件）。
[0036] 图7是玻璃δ与夹角0、玻璃流量、密度、动力粘度关系式推导说明图。
[0037]图8是模拟液在摊平板上沿宽度方向的厚度分布图。
【具体实施方式】
[0038]如图1-6所示，本发明的玻璃板成型装置包括单侧溢流槽5和摊平板7。
[0039] 所述单侧溢流槽5是由侧壁3、底壁4和单侧出口壁2构成的凹字形空腔结构，并在 单侦幡流槽5的一端设置有入口连接件1。其中，单侧出口壁2的高度低于侧壁3和底壁4的高 度，所述溢流槽槽体5的底面(与玻璃液接触的面）曲线设计可以通过上述公式1计算得到。 熔融玻璃液9从单侧溢流槽5的入口连接件1进入凹字形空腔中，玻璃液9通过设置在整个成 型装置周围的加热装置，控制空间温度使凹字形空腔中的玻璃液9的温度调整到所需粘度， 使玻璃液9在填充满单侧溢流槽5的凹字形空腔时得到适合成型的玻璃黏度，并在高于单侧 出口壁2的高度的侧壁3和底壁4的作用下，玻璃液9在单侧出口壁2上沿表面流动，在重力的 作用下，通过单侧出口壁2流出，如图5所示。
[0040] 本发明通过设置侧壁3和底壁4,限制玻璃液9在凹字形空腔中的流动方向，使玻璃 液9朝单侧出口壁2的方向流去，使玻璃液9只从单侧出口壁2流出。
[0041] 所述摊平板7与单侧溢流槽5的单侧出口壁2的下端相连，在摊平板7上与单侧溢流 槽5相邻的两边设置有左右两个侧板6,上述图6中只画了一个侧板6。侧板6用于限制玻璃液 9的宽度，而摊平板7上与单侧溢流槽5相对的一边为出口 10,摊平板7的主要作用是使从单 侧溢流槽5流出来的玻璃液由竖直向下（重力方向）的方向流动改为水平流动，并通过玻璃 自身重力、表面张力、粘滞力等作用，使玻璃液9在摊平板7表面上重新建立力平衡，从而使 玻璃液9在朝摊平板7的出口 10流动的同时，还具有向摊平板7宽度方向流动的能力，有利于 控制玻璃板成型后宽度方向的厚薄差，改善玻璃板成型尺寸质量。
[0042]玻璃液9从单侧出口壁2流出进入摊平板7,然后通过整个摊平板7后形成所需厚度 的玻璃板，并从出口 1 〇离开摊平板7，然后进行冷却、裁切等后处理工艺。
[0043] 2个侧板6的高度为玻璃成板厚度的1-2.5倍，优选为1.5-2倍，所述玻璃成板厚度 是指玻璃液冷却成型后的厚度。
[0044] 摊平板7与玻璃液9接触的上表面宽度应与单侧出口壁2的宽度相等，使玻璃液9在 流动过程中为层流，防止出现成型条纹。
[0045] 摊平板7上从单侧出口壁2到出口 10之间的距离，也就是玻璃液9从进入摊平板7到 流出摊平板7的距离为:大于玻璃成板厚度的2倍且小于玻璃成板厚度的15倍;优选为玻璃 成板厚度的3-10倍。
[0046] 为了精确控制玻璃液9在摊平板7上表面成型后离开摊平板7时的厚度，可以将摊 平板7的上表面(摊平板7与玻璃液9接触的面)与水平面相平行，或者是保持摊平板7的上表 面与水平面成一个夹角發。
[0047]上述夹角#与玻璃液流量、动力黏度等因素的关系，可以通过如下关系式推导得 出。
[0048]首先，如图7所示，取微小面积为dxdy的玻璃液区域进行受力分析，只考虑玻璃液 在流动方向所产生的粘滞力，当玻璃液流动稳定时通过力学平衡原理得到：
[0050]从而得到玻璃液流的速度的微分表达式：
[0052]通过运用边界条件{y= 0，v= 0}，对上式进行积分可以得到玻璃液的流动速度为：
[0054]由此可知，当玻璃液流动稳定时，摊平板7的上表面玻璃液流量、粘度、密