CN102770378B

CN102770378B - 用来制造玻璃制品的设备和方法

Info

Publication number: CN102770378B
Application number: CN201180010574.1A
Authority: CN
Inventors: W·G·多尔夫德; R·罗兹
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: KR20130024889A; CN102770378A; JP2013521205A; KR101848101B1; WO2011106605A3; TWI494283B; TW201134773A; WO2011106605A2; JP5885674B2

Abstract

提供了用于制造玻璃制品的设备。所述设备包含预澄清室，所述预澄清室具有用于在预澄清室中搅动熔融玻璃的第一搅动装置。所述设备还包含配置成从熔融玻璃中去除大多数气泡的澄清室。所述设备还包含后澄清室，所述后澄清室具有用于在后澄清室中搅动熔融玻璃的第二搅动装置。还提供了用于制造玻璃制品的方法。所述方法包括以下步骤：在预澄清室中搅动熔融玻璃，在澄清室中从所述熔融玻璃中去除大多数气泡，以及在后澄清室中搅动熔融玻璃。

Description

用来制造玻璃制品的设备和方法

本申请要求2010年2月25号提交的美国专利申请第61/308067号的优先权。

技术领域

本发明一般地涉及用于制造玻璃制品的设备和方法，更具体地，本发明涉及在预澄清室和后澄清室中搅动熔融玻璃的设备和方法。

发明背景

玻璃制造***通常用来形成各种玻璃制品，例如液晶显示（LCD）平板玻璃。例如，已知使熔融玻璃流入等压槽中，在所述等压槽中通过熔合下拉法形成了玻璃带。然后可以分割所述玻璃带以提供LCD平板玻璃。

发明内容

在一个示例性实施方式中，提供了一种制造玻璃制品的方法。该方法包括在玻璃熔化器中熔化批料以制备包含氧化锡的熔融玻璃的步骤。该方法还包括将熔融玻璃从玻璃熔化器传递到预澄清室并在所述预澄清室中搅动熔融玻璃的步骤。该方法还包括将熔融玻璃从预澄清室传递到澄清室并在所述澄清室中从熔融玻璃中去除大多数气泡的步骤。该方法还包括将熔融玻璃从澄清室传递到后澄清室的步骤，其中后澄清室中熔融玻璃的温度低于预澄清室中熔融玻璃的温度。该方法还包括在后澄清室中搅动熔融玻璃并将一定量的熔融玻璃从后澄清室传递到成形容器并形成玻璃制品的步骤。

在另一个示例性实施方式中，提供了一种制造玻璃制品的设备。该设备包含配置成将批料熔化成熔融玻璃的玻璃熔化器以及配置成从玻璃熔化器接收熔融玻璃的预澄清室。所述预澄清室包含第一搅动装置，用于在预澄清室中搅动熔融玻璃。设备还包含配置成从预澄清室接收熔融玻璃并从所述熔融玻璃中去除大多数气泡的澄清室。该设备还包含配置成从澄清室接收熔融玻璃的后澄清室。所述后澄清室包含第二搅动装置用于在后澄清室中搅动熔融玻璃，其中第二混合装置配置成用比第一搅动装置小的搅动剪切来搅动熔融玻璃。所述装置还包含配置成从后澄清室接收熔融玻璃并形成玻璃制品的成形容器。

附图简要说明

参照附图阅读以下具体实施方式将可更好地理解这些及其它方面，其中：

图1是用来制造玻璃平板的设备的示意图；

图2是图1的设备的一部分的放大图；

图3是图2中沿线3-3的截面图；以及

图4是图2中沿线4-4的截面图。

发明详述

在此将参照附图更完整地描述各实施例，附图中给出了示例性实施方式。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本发明可以以许多不同的方式实施，不应被解读成局限于在此提出的实施方式。

图1所示为配置成用于制备玻璃制品的设备101的示意图。在一个实施例中，所述玻璃制品可以包含玻璃艺术片、玻璃容器、玻璃杆、玻璃管或者其他玻璃制品。设备101还可以用于制造玻璃制品，所述玻璃制品中基本不含气泡。例如，玻璃制品还可以包含光学装置的组件，例如光学装置的一个或多个玻璃透镜。在另一个实施例中，玻璃制品可以包含玻璃板，例如用于LCD显示器的玻璃板。

如图1进一步所示，设备101包含玻璃熔化器103，所述玻璃熔化器103配置成熔化来自储料斗107的批料105。可以通过批料传输装置109通过玻璃熔化器103的进口沿着方向箭头111引入所述批料。在玻璃熔化器103中，批料105被熔化成熔融玻璃113。根据所需的玻璃制品特性和加工考虑，熔融玻璃113可以包含各种组成物。例如，熔融玻璃113可以包括挥发性组分，所述挥发性组分增强了从熔融玻璃中澄清气泡以制备基本不含气泡的玻璃制品。如示意图所示，熔融玻璃113可以包含诸如氧化锡(SnO₂)和/或氧化硼(B₂O₃)的挥发性组分。

设备101还包含预澄清室115，所述预澄清室115配置成从玻璃熔化器103接收熔融玻璃113。如图1和图2所示意，预澄清室115包含用于在预澄清室115中搅动熔融玻璃113的第一搅动装置117。尽管考虑到搅动装置可以绕着成角度的轴或者水平轴等转动，但是所述第一搅动装置117可以配置成沿着方向箭头119绕着纵轴转动。此外或者作为替换，所述搅动装置可以绕着轴运行，例如预澄清室115的中心轴。在显示的实施例中，第一搅动装置117包含沿着预澄清室115的中心轴延伸的纵轴121。第一搅动刀片配置123包含第一组刀片125，所述第一组刀片125可以完整附连于纵轴121。第一马达127以可操作方式连接以沿着方向箭头119转动纵轴121，以引起第一搅动刀片配置123在预澄清室115中搅动熔融玻璃113。

如图2所示，预澄清室115包含进口129，用于从玻璃熔化器103接收熔融玻璃。如图3所示，示例性进口129包含立面高度（elevational height）131。进口129可以具有圆形***，其中所述立面高度131包含进口129的直径。尽管未示出，进口129可以具有其他形状，例如多边形（如，三角形、矩形等）、曲线结构或者其他配置。如图2和图3进一步所示，预澄清室115还包含出口133，所述出口133具有与进口129***几何形状上类似的***，尽管在其他实施例中可以提供不同的形状。如图2所示，预澄清室115的进口129可以置于比出口133低的高度，从而允许熔融玻璃113在预澄清室115中的交叉流。提供熔融玻璃113的交叉流可以促进与第一搅动刀片配置123的交互作用，以在熔融玻璃113通过出口133传输前混合熔融玻璃113。

设备101还包含配置成从预澄清室115接收熔融玻璃并从所述熔融玻璃113中去除大多数气泡137的澄清室135。如所示，澄清室135可以包含拉长的水平管，尽管在其他的实施例中可能提供了其他的室配置。如进一步所示，澄清室135可任选地与大气通风。从而，示例性实施方式可提供澄清室，其中基本没有向澄清室135中的熔融玻璃113施加真空。本文中，基本没有真空用于表示澄清室135中的气氛的压力至少为0.8个大气压。因此，所述基本没有真空可以包含施加了轻微真空然而避免了低于0.8个大气压的实施方式。

设备101还包含后澄清室139，所述后澄清室139配置成从澄清室135接收熔融玻璃113。如图1和图2所示意，后澄清室139包含用于在后澄清室139中搅动熔融玻璃113的第二搅动装置141。尽管考虑到搅动装置可以绕着成角度的轴或者水平轴等转动，但是所述第二搅动装置141可以配置成沿着方向箭头143绕着纵轴转动。此外或者作为替换，所述搅动装置可以绕着轴运行，例如后澄清室139的中心轴。在显示的实施例中，第二搅动装置141包含沿着后澄清室139的中心轴延伸的纵轴145。

第二搅动刀片配置147包含第二组刀片149，所述第二组刀片149可以完整附连于纵轴145。第一搅动装置117可以配置成比第二搅动装置141小的搅动剪切来搅动熔融玻璃113。在一个实施例中，第二搅动刀片配置包含比第一搅动刀片配置的熔融玻璃剪切表面积大的熔融玻璃剪切表面积。事实上，如图2中的设备，第二搅动刀片配置147的第二组刀片149包含比第一搅动刀片配置123的第一组刀片125多的大量刀片。同样，第二搅动刀片配置147包含比第一搅动刀片配置123的熔融玻璃剪切表面积大的熔融玻璃剪切表面积。

第二马达151以可操作的方式连接，以沿着方向箭头143转动纵轴145，以引起第二搅动刀片配置147在后澄清室139中搅动熔融玻璃113。如所示，第二马达151可以比第一马达127大和/或设置成提供比第一马达127大的扭矩。同样地，第一搅动装置117可以设置成比第二搅动装置141小的搅动剪切来搅动熔融玻璃113，即使是在第一搅动刀片配置与第二搅动刀片配置相同或者相似的实施例中。

如图2所示，后澄清室139包含进口153和出口155，所述进口153用于从澄清室135接收熔融玻璃，所述出口155用于将熔融玻璃113传输到传递容器157（例如，碗）。如图2所示，后澄清室139的进口153可以置于比出口155高的高度，从而允许熔融玻璃113在后澄清室139中的交叉流。熔融玻璃113的交叉流促进了与第二搅动刀片配置147的交互作用，以在熔融玻璃113通过出口155前混合熔融玻璃113。

装置101还包含配置成从后澄清室接收熔融玻璃并形成玻璃制品的成形容器。所述成形容器可以包含熔合下拉法、狭缝拉制法、浮法、压制法、模塑法、轧制法、以及注塑法装置等。如图1所示，例如，成形容器可以包含配置成熔合下拉玻璃制品的等压槽159，所述玻璃制品例如是所示的通过熔合下拉技术从熔融玻璃113得到的玻璃带161。

玻璃熔化器103通常由耐火材料制造，例如耐火（例如陶瓷）砖。所述设备110还可以包含通常由铂或含铂金属例如铂-铑、铂-铱以及它们的组合构成的部件，但是这些部件还可以包含诸如以下的难熔金属：例如钼、钯、铼、钽、钛、钨、钌、锇、锆以及它们的合金和/或二氧化锆。所述含铂部件可以包含预澄清室115、澄清室135、后澄清室139、传输容器157、下导管164和通向成形容器的进口165中的一个或多个。所述含铂部件还可以包含使各个容器相互连接的连接管中的一个或多个。

参考图1，制备玻璃制品的方法包括在玻璃熔化器中熔化批料105以制备含有氧化锡的熔融玻璃113的步骤。在一个实施例中，所述熔融玻璃还可以包含氧化硼。一旦熔化之后，从玻璃熔化器103通过预澄清室115的进口129传输熔融玻璃113，然后在预澄清室115中通过第一马达127搅动。如图3所示意，熔融玻璃113可以作为熔融玻璃流113被引入到预澄清室115中，其中进入到预澄清室的熔融玻璃流立面高度的至少上20％（用附图标记数字167表示）与熔融玻璃113的立面高度169的至少75％在预澄清室115中充分混合。提供熔融玻璃流的立面高度的上部的充分混合有助于在熔融玻璃经过出口133时通过分布氧化锡、氧化硼和/或其他澄清剂使玻璃熔体均匀化，从而增加澄清室135中气泡的去除效率。如图3所示意，通过“+”记号171，上立面20％（附图标记数字167）可能小于氧化锡和/或氧化硼的平均分布。然而，用第一搅动装置117搅动之后，记号171更希望分散在通过出口133进入澄清室135的全部的排出玻璃熔化流中。在预澄清室中形成更均匀的熔体还具有最小化熔融玻璃流中高水分含量的区域的优势。例如，当玻璃熔化器103利用气体氧燃烧器加热熔融玻璃表面时，可以造成图3中“+”记号171所示区域的局部高水分含量。使熔融玻璃与富含水的气体氧燃烧气氛接触会富集水中的表面区域。如果熔融玻璃流的富含水的区域之后与含铂容器壁接触，当溶解水分解成氢气时可能产生气泡，所述氢气渗透过壁留下氧气，其可能形成气泡且如果没有适当控制氢气渗透的话随后可能会劣化最终的玻璃产品。当用第一搅动装置117搅动之后，含水量更有利地转向均匀浓度。预澄清室115中的搅动过程可能涉及熔融玻璃的较低搅动剪切，以使得澄清剂充分分布。如此，可以节约能源并且可以简化或者降低搅动部件的成本。

如图2所示，一旦熔融玻璃流进入澄清室，在所述澄清室中气泡137可以自由上升到澄清室135中玻璃熔体的表面173，以被释放到澄清室中的气氛175中。可任选地提供压力平衡值177以保证基本上没有施加真空以有助于从熔融玻璃中去除气泡。因为基本没有施加真空，所以可以避免澄清室135中氧化锡和/或氧化硼的过量挥发。在通过澄清室135之后，熔融玻璃113基本上不含任意气泡。然而，可能形成表示熔融玻璃不均匀部分的线成形部分179。

然后熔融玻璃113进入到后澄清室139，其中用第二搅动装置141搅动所述熔融玻璃。一旦玻璃熔体通过成形容器（例如，等压槽159），熔融玻璃包含基本不含线成形部分的基本均匀的组合物。

如温度计181、183所示，后澄清室中熔融玻璃的温度低于预澄清室中熔融玻璃的温度。所述熔融玻璃113在预澄清室中的粘度可能低于后澄清室中的粘度。为了充分搅动熔融玻璃，可以使用较大马达151（相较于马达127）且后澄清室中的搅动剪切可以比预澄清室中的搅动剪切高。此外，熔融玻璃在后澄清室中的混合可以高于在预澄清室中的混合，从而使得所述玻璃熔体在进入到成形容器之前充分均匀。

然后玻璃熔体进入到成形容器中形成玻璃制品。例如，如所示，所述成形容器包含等压槽159而所述玻璃制品包含通过熔合下拉法从玻璃带161制备的玻璃片。

对本领域的技术人员而言，明显可以对本发明进行各种修改和变动，而不偏离本发明的范围和精神。

Claims

1.一种制造玻璃制品的方法，该方法包括以下步骤：

(I)在玻璃熔化器中熔化批料以制备包含氧化锡的熔融玻璃；

(II)将所述熔融玻璃从玻璃熔化器通过预澄清室的进口传输到预澄清室中，其中，所述预澄清室的进口置于比所述预澄清室的出口低的高度，以实现预澄清室内的熔融玻璃的交叉流；

(III)在所述预澄清室中搅动熔融玻璃的交叉流；

(IV)将所述熔融玻璃通过所述预澄清室的出口从预澄清室传输到澄清室；

(V)在澄清室中从熔融玻璃中去除大多数的气泡；

(VI)将熔融玻璃从澄清室传递到后澄清室，其中后澄清室中熔融玻璃的温度低于预澄清室中熔融玻璃的温度；

(VII)在所述后澄清室中搅动熔融玻璃；以及

(VIII)将一定量的熔融玻璃从后澄清室传输到成形容器以形成玻璃制品。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成形容器包含等压槽而所述玻璃制品包含通过熔合下拉法制备的玻璃片。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔融玻璃包含氧化硼。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔融玻璃在预澄清室中的粘度低于在后澄清室中的粘度。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔融玻璃在预澄清室中进行的搅动剪切小于熔融玻璃在后澄清室中进行的搅动剪切。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(II)时，将熔融玻璃以包含立面高度的熔融玻璃流引入到预澄清室中，其中在步骤(III)时，进入预澄清室的熔融玻璃流的至少上20％立面高度与预澄清室中的熔融玻璃的至少75％的立面高度充分混合。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(VII)结束时，熔融玻璃具有基本不含线形成部分的基本均匀组合物。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(V)时，没有施加真空以帮助从熔融玻璃中去除气泡。

9.一种用来制造玻璃制品的设备，该设备包括：

(A)玻璃熔化器，所述玻璃熔化器配置成将批料熔化为熔融玻璃；

(B)预澄清室，所述预澄清室配置成从玻璃熔化器接收熔融玻璃，所述预澄清室包含用于在预澄清室中搅动熔融玻璃的第一搅动装置，其中，所述预澄清室的进口置于比所述预澄清室的出口低的高度，以实现预澄清室内的熔融玻璃的交叉流；

(C)澄清室，所述澄清室配置成从预澄清室接收熔融玻璃的交叉流并从所述熔融玻璃中去除大多数气泡；

(D)后澄清室，所述后澄清室配置成从澄清室中接收熔融玻璃，所述后澄清室包含用于在后澄清室中搅动熔融玻璃的第二搅动装置，其中所述第二混合装置配置成以小于第一搅动装置的搅动剪切来搅动熔融玻璃；以及

(E)成形容器，所述成形容器配置成从后澄清室接收熔融玻璃并形成玻璃制品。