專利名稱：玻璃陶瓷的基體玻璃的陶瓷化方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使玻璃陶瓷的基體玻璃陶瓷化的領(lǐng)域。基底玻璃也被稱作玻璃坯(green glass)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的對流爐或輻射爐中使這種基體玻璃陶瓷化已是公知的了。這種玻璃主要呈長方塊形，并放置在托板上，該托板可以由燒結(jié)石英玻璃粉或顆粒，一種多孔材料組成。
在被加熱時，玻璃質(zhì)材料在所有方向上膨脹，而托板因其極小的膨脹系數(shù)而保持相對尺寸穩(wěn)定。于是，在基體玻璃和托板之間發(fā)生相對移動，該移動可能導(dǎo)致玻璃被劃傷，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。大多數(shù)相對運動(劃傷的原因)由收縮引起。加熱基體玻璃還需要大量的熱和較長的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是安排玻璃陶瓷的基體玻璃的陶瓷化工藝，使得其所需能量的量明顯減少，且可以避免與托板接觸的表面缺陷。
此任務(wù)通過獨立權(quán)利要求中所列的特征來解決。于是借助可以在基體玻璃和支撐基板之間建立的氣墊產(chǎn)生氣膜懸浮。在整個陶瓷化過程中，基體玻璃保持懸浮，使得支撐基板的印痕或相對移動不能對玻璃坯產(chǎn)生破壞性影響。另外，防止了玻璃與基板的粘連。
通過使用如專利第DE 299 05385 U1號所描述的那樣用短波IR輻射進(jìn)行加熱，加熱因而陶瓷化所需時間大幅減少。其結(jié)果是懸浮所需的時間也得以減少，懸浮所需的能量消耗也減少。
同時，用于懸浮的氣體可用以產(chǎn)生規(guī)定的環(huán)境。懸浮氣體還可用于使溫度均勻。
根據(jù)本發(fā)明的方法是自穩(wěn)定的。它進(jìn)行得非?？烨曳浅＞鶆?。因而，產(chǎn)品成為高等級產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明的另一個思想，基體玻璃首先以傳統(tǒng)方式生產(chǎn)，然后被傳送到懸浮基底上，借助例如IR輻射在懸浮基底上預(yù)熱，并達(dá)到玻璃粘接溫度(adhesion temperature)以下的某個溫度。然后，仍然借助于伴隨有同步氣體供給的紅外輻射，向基體玻璃施加熱沖擊，使得基體玻璃處于懸浮態(tài)，并且，如果需要，在超過臨界粘接溫度且完成所需陶瓷化時，最終被傳遞到一個加工站以進(jìn)一步加工。
在此實施例中，基體玻璃在兩個階段中加熱。在第一加熱階段中，基體玻璃被加熱至一低于臨界粘接溫度的溫度。在第二加熱階段中，粘接溫度被超過，并達(dá)到陶瓷化所需的高溫度值。第二階段也可以發(fā)生在粘接溫度以下。
本發(fā)明提供了以下優(yōu)點*玻璃坯的第一加熱階段不造成技術(shù)問題。第一加熱階段的類型和持續(xù)時間是無關(guān)緊要的，因而是沒有問題的。在第一加熱階段中不需要氣體懸浮。
*基于對加熱方式的選擇，即IR輻射裝置，第二加熱階段發(fā)生得極快。此第二加熱階段通常要求少于一分鐘。相應(yīng)地，氣體懸浮隔膜的更短停機時間因而是必要的(在此溫度的陶瓷化充分持續(xù)更長時間)。即使終究發(fā)生了，玻璃坯和隔膜壁之間的可能接觸是如此微小，使得粘附不發(fā)生，或僅極微小地發(fā)生。
*由于第二加熱階段的極短時間，懸浮所需時間是足夠的。
*由于被氣隙降低的熱傳導(dǎo)，作為從當(dāng)前非常熱的玻璃坯到較冷的環(huán)境(隔膜)的熱傳遞的結(jié)果的能量損失同樣極小。
*與現(xiàn)有技術(shù)相比，玻璃坯被唯一地加熱，而既不是環(huán)境，也不是隔膜，與傳統(tǒng)工藝和裝置相比，這導(dǎo)致能量上的進(jìn)一步節(jié)約。
根據(jù)本發(fā)明的兩個要素-一方面是懸浮而另一方面是IR輻射的應(yīng)用-在其結(jié)合中是非常重要的。如果加熱用傳統(tǒng)加熱僅在普通基板(無懸浮)上進(jìn)行，黏附的問題將增加，因為在此情況下，基板增加了將要通過熱傳導(dǎo)和熱傳遞加熱的玻璃的溫度。
懸浮所用的氣體可以同時用于產(chǎn)生規(guī)定的氣氛，并且還用于使溫度(高對流爐的)均勻。多孔材料或穿孔板被用作隔膜，氣體通過它供給。同時，有足夠的氣體可穿透性是必須首先確保的，然后，該隔膜必須充分反射IR輻射。對于這種組合的適當(dāng)材料的一個例子是多孔鋁硅酸鹽泡沫材料。該材料具有足夠的氣體可穿透性，使得玻璃或玻璃陶瓷板可以被懸浮，它還具有足夠高的IR輻射反射率。還可以使用一種例如用鋁硅酸鹽制造的穿孔板。
根據(jù)有利的實施例，懸浮基底包括隔膜材料，該隔膜材料包括來自Al2O3、BaF2、BaTiO3、CaF2、CaTiO3、MgO、3.5Al2O3、SrF2、SiO2、SrTiO3、TiO2、尖晶石、堇青石、堇青石燒結(jié)玻璃陶瓷的多孔材料。


現(xiàn)在參照附圖闡述本發(fā)明，這些附圖示出了根據(jù)本發(fā)明的加熱方法的三個確定階段。
圖1示出了陶瓷化水平體的一個實施例；圖2示出了相應(yīng)于時間的溫度周期；圖3以側(cè)視立面圖示意示出了陶瓷化設(shè)備；圖4示出了陶瓷化方法的溫度周期；圖5示出了另一種陶瓷化設(shè)備；以及圖6示出了陶瓷化工藝的相關(guān)溫度周期。
具體實施例方式
圖1示出作為懸浮基底的托板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位于具有空氣入口2.1和空氣出口2.2的殼體2中。托板1具有氣體接頭1.1。呈玻璃板形式的基體玻璃3位于隔膜1.2上方。
殼體2封罩具有強IR反射性能的壁2.3。裝置包括IR射線陣列，此處未示出。
通過隔膜1.2的開孔的氣體通過氣體接頭1.1引入。氣墊在隔膜1.2的上表面和預(yù)制坯3的下表面之間形成。預(yù)制坯旋停在此氣墊上直至陶瓷化時間完成為止。
該裝置既適于批操作，也適于連續(xù)操作。殼體2還可以設(shè)計成一長形腔室，入口在一前側(cè)，而出口在另一前側(cè)。兩個前側(cè)均配設(shè)有入口槽，該入口槽在外形和結(jié)構(gòu)上相應(yīng)于預(yù)制坯。
玻璃板3不必絕對平坦。它還可以具有槽或殼形，如通過虛線表示的那樣；見玻璃板3.1。在這種情況下，隔膜1.2的上表面具有幾何上相似的輪廓。在這種情況下，分批和連續(xù)操作也都是可能的。
圖2顯示了相應(yīng)于時間的玻璃溫度周期。此處，虛線顯示了熔體(moltenmass)情況下的溫度周期。
惰性氣體被考慮作為懸浮氣體，該惰性氣體相對于玻璃材料以及相對于懸浮隔膜材料反應(yīng)不明顯。
圖3所示的設(shè)備用來在通過碾壓、鏝平、拉伸等成型之后陶瓷化玻璃帶3。
最重要的要素還是多孔隔膜1.2、多個IR射線4和殼體2。殼體具有輸入或輸出玻璃帶的入口槽2.4和出口槽2.5。
明顯的是，傳送通道設(shè)置在實際陶瓷化區(qū)的上游，包括兩個牽引輥5.1和5.2，以及多個導(dǎo)引輥5.3、5.4、5.5。
切割裝置5在進(jìn)料方向上位于陶瓷化區(qū)后面，該裝置將玻璃帶3分割成各個部分。
圖4示出隨后陶瓷化的成核(nucleation)過程的溫度周期，使得縱坐標(biāo)用于表示溫度，橫坐標(biāo)用于表示距離。
根據(jù)圖3的設(shè)備通過以下優(yōu)點表征依然保留在玻璃帶中的模制熱得以利用，以優(yōu)化能量效率。另外，設(shè)備能通過連續(xù)過程運行，其中，連續(xù)的玻璃帶而非單個板件被陶瓷化。當(dāng)玻璃材料在導(dǎo)引輥附近收縮時，沒有材料損傷發(fā)生。
與圖3和4中所示的實施例相比，根據(jù)圖5的設(shè)備的主體是單個板件3.1運行經(jīng)過陶瓷化區(qū)。由于通過使用IR輻射器4的IR輻射，成核溫度加熱發(fā)生得非?？欤彝ǔH持續(xù)大約一分鐘。大量加熱(volume heating)發(fā)生，使短暫的陶瓷化持續(xù)時間成為可能，因為良好的均勻性可以借助反復(fù)反射射線的腔室獲得。
本發(fā)明主要涉及了平坦材料的處理，當(dāng)然是平坦的和例如殼形體的二維彎曲體這兩者，雖然這不是絕對必要的。不同形狀的物體還可以通過根據(jù)本發(fā)明的工藝或通過根據(jù)本發(fā)明的裝置得以處理。
權(quán)利要求
1.一種用于陶瓷化玻璃陶瓷的基體玻璃(3)(所謂的玻璃坯)的方法1.1制造玻璃坯(3)；1.2通過供給懸浮氣體將玻璃坯(3)以懸浮狀態(tài)置放在懸浮基底(1.2)上；1.3在懸浮狀態(tài)下用IR輻射(B)加熱玻璃坯(3)，直至所需的陶瓷化到來為止。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在加熱前，將玻璃坯(3)預(yù)熱至低于粘接溫度的溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，玻璃坯在懸浮基底(1.2)上方被移開。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，玻璃坯(3)是帶狀的。
5.一種用于陶瓷化玻璃陶瓷的基體玻璃(所謂的玻璃坯)的裝置，包括5.1一懸浮基底(1.2)，用于承載玻璃坯(3)并用于供給懸浮氣體；5.2 IR輻射裝置(B)，用于加熱玻璃坯(3)直至達(dá)到所需的陶瓷化為止。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，用于將玻璃坯(3)加熱至低于粘著溫度的裝置設(shè)置在IR輻射裝置(B)的上游。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于以下的特征7.1紅外輻射裝置(B)包括帶有具有優(yōu)選地為2000K、2400、2700、3000K色溫的短波鹵IR射線的輻射腔；7.2輻射腔的壁具有超過80％特別是超過90％的反射率。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，懸浮基底(1.2)是同樣強反射的，具有超過80％優(yōu)選地超過90％的反射率。
9.如權(quán)利要求5至8中任何一項所述的裝置，其特征在于以下的特征9.1設(shè)置有一長形腔室，該腔室容放懸浮基底(1.2)、玻璃坯(3)和IR輻射裝置(B)；9.2腔室在其前側(cè)具有一入口而在其另一前側(cè)具有一允許玻璃坯(3)通過的出口。
10.如權(quán)利要求5至9中任何一項所述的裝置，其特征在于，懸浮基底(1.2)包括隔膜材料，該隔膜材料由Al2O3、BaF2、BaTiO3、CaF2、CaTiO3、MgO、3.5Al2O3、SrF2、SiO2、SrTiO3、TiO2、尖晶石、堇青石、堇青石燒結(jié)玻璃陶瓷的多孔材料制成。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，IR自反射或涂覆有IR反射材料的多孔材料被用作隔膜材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陶瓷化玻璃陶瓷(所謂的玻璃坯)的工藝。根據(jù)本發(fā)明的工藝包括以下程序步驟:生產(chǎn)玻璃坯;通過懸浮氣體的供給,使玻璃坯在懸浮基底上處于懸浮狀態(tài);在懸浮狀態(tài)下,通過紅外線輻射加熱玻璃坯,直至諸如所需的陶瓷化開始的時刻為止。
文檔編號C03B35/24GK1358681SQ0114358
公開日2002年7月17日 申請日期2001年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者格哈德·哈恩, 安德烈亞斯·蘭斯多夫, 烏爾里克·福瑟林厄姆, 豪克·埃塞曼, 伯恩德·霍普, 西比爾·納特根斯 申請人:艙壁玻璃公司