控制玻璃制造系统中一个或多个容器周围环境的系统和方法技术方案

在此描述一种对玻璃制造系统中的一个或多个容器周围的环境（如，氧、氢、湿度、温度、气体流速、压力）进行控制的系统和方法。在优选的实施方式中，该系统包括闭环控制系统和密封腔，用来控制容器的外部（非玻璃接触表面）周围的氢含量，抑制在玻璃板中形成气态夹杂物和表面气泡。此外，使用闭环控制系统和密封腔有助于对从玻璃制造系统的一个容器传送到另一个容器时的熔融玻璃进行冷却。此外，使用闭环控制系统和密封腔来保持容器周围气氛中的最小氧含量，以减少贵金属在容器上的氧化。

System and method for controlling ambient environment of one or more containers in a glass manufacturing system

A system and method for controlling the environment (e.g., oxygen, hydrogen, humidity, temperature, gas flow rate, pressure) of one or more containers in a glass manufacturing system are described herein. In a preferred embodiment, the system includes a closed loop control system and the external cavity is used to control the vessel (non glass contact surface) around the hydrogen content, inhibit the formation of gaseous inclusions and bubbles in the glass plate surface. In addition, closed loop control systems and sealing chambers are used to cool molten glass from one container to another in a glass manufacturing system. In addition, a closed loop control system and a sealing chamber are used to maintain the minimum oxygen content in the atmosphere around the container to reduce oxidation of noble metal on the vessel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制玻璃制造系统中一个或多个容器周围环境(如，氧、氢、湿度、 温度、气体流速)的系统和方法。
技术介绍
平板显示器如液晶显示器(LCD)使用平板玻璃。制造这种玻璃板的优选技术是 熔化法。在熔化法中，使用含有耐火材料/贵金属如铂或铂合金的容器制造这种玻 璃板。 一般认为贵金属相对于大多数玻璃是惰性的，因此不会在玻璃板中产生任何 夹杂物。然而，这并不是一定正确。在容器内的金属/玻璃界面上发生多种氧化反应， 导致在玻璃熔体以及制成的玻璃板中产生气态夹杂物。发生在金属/玻璃界面处的 更常见的一种氧化反应是带负电荷的氧离子转化为分子氧，是由水和玻璃熔体中的 含羟基物质热裂解造成的。发生这种现象的原因是玻璃熔化和传送时的高温、玻璃 熔体中存在低的氢分压。而且当氢与装有玻璃熔体的耐火材料/贵金属容器接触时， 氢迅速从容器渗出，使金属/玻璃界面处的氢耗尽。根据化学平衡，每l摩尔氢离 开容器，就有％摩尔的氧留在玻璃/金属界面。因此，当氢离开容器时，在金属/ 玻璃界面的氧的水平或分压升高，会导致玻璃熔体内产生气泡或产生气态夹杂物。 此外，其它反应涉及玻璃熔体内其它物质如卤素(C1， F, Br)的催化或氧化反应， 可能导致产生气态夹杂物。此外，发生氧化反应的原因可能是金属/玻璃界面上的 电化学反应。这些电化学反应可与热电池、原电池、高AC或DC电流应用和接地位置相关。当今，可采用几种已知的方法来解决这些导致在玻璃板中形成气态夹杂物的 有问题的氧化反应。一种已知的有助于最大程度地减少玻璃板中气态夹杂物的方法 涉及使用砷作为在熔化过程中的澄清剂。砷是已知最高温度的澄清剂，将砷加入熔 融玻璃浴时，能够在高熔化温度(如高于1450°0使02从玻璃熔体释放。这种高温 02释放有助于在生产玻璃期间的熔化和澄清阶段除去02气泡，使玻璃板基本上不含 气态夹杂物。而且，任何残留的氧气泡因为在冷却时从还原态转变为氧化态而被澄 清剂再吸收。然而，从环境角度考虑，认为砷是一种有害物质而不希望使用砷。其它一些已知的方法不需要砷澄清剂来减轻导致在玻璃板中形成气态夹杂物的氧化反应的影响。这样的一种方法在美国专利第5, 785， 726号中描述，该专利揭 示控制湿度的外壳，该外壳包围了一个或多个含铂容器并用来控制容器外的氢分 压，以减少在玻璃板中形成气态夹杂物。这种控制湿度的外壳在下面详细讨论。虽 然在上述专利中揭示的方法成功地减少了玻璃板中形成的气态夹杂物，但仍希望能 提供另一种方法来防止在玻璃板中形成气态夹杂物。而本专利技术的系统和方法满足了 这种需求和其它需求。专利技术简述本专利技术包括控制玻璃制造系统中一个或多个容器周围环境(如，氧、氢、 湿度、温度、气体流速)的系统和方法。在优选的实施方式中，该系统包括闭 环控制系统和密封腔，用来控制在一个或多个容器外部(非玻璃接触面)周围的 氢量，以抑制在玻璃板中形成气态夹杂物和表面气泡。此外，可以使用闭环控 制系统和密封腔，在将熔融玻璃从玻璃制造系统中的一个容器传送到另一个容 器时帮助冷却熔融玻璃。而且，闭环控制系统和密封腔可用来保持容器周围气 氛具有最小氧含量，以减少容器上的贵金属的氧化。附图简述结合附图参照以下的详细描述，能更完整地理解本专利技术 附图说明图1是本专利技术的玻璃制造系统的部件的框图2是气泡产生量(以气泡区域范围测定)与可用于图l所述示例的玻璃制 造系统的铂玻璃加工容器外表面的气氛中氢含量的图3是用来说明不同操作条件(以氢量(ppm)表示)与已知技术和本专利技术 中可能的温度的图4是两种玻璃样品在相同的铂玻璃加工容器内熔化10分钟时的照片， 其中一个样品按照已知技术进行加工，另一个样品按照本专利技术进行加工；和 图5是本专利技术制造玻璃板方法的基本步骤的流程图。详细描述参见图1，所示为本专利技术的示例的玻璃制造系统100的示意图，该系统釆用熔 化法制造玻璃板137。玻璃制造系统100包括熔化容器110，按箭头112所示在该 熔化容器中加入批料，然后熔化形成熔融玻璃114。熔化容器110通常由耐火材料 制成。玻璃制造系统IOO还包括通常由铂或含铂金属，如Pt-Rh、 Pt-Ir等以及它 们的组合制成的部件。含铂部件包括预熔体与澄清剂的连接管(PMFCT)113、澄清容 器115 (如，澄清管115)、混合容器120(如，搅拌室120)、澄清剂与搅拌室的连 接管122、传送容器125(如，碗体125)、搅拌室与碗体的连接管127、下导管130 和进口 132。进口 132与形成玻璃板137的成形容器135(如，熔化管135)相连。 通常，成形容器135由耐火材料制成。本专利技术的一个实施方式中，熔化/传送系统141包括多个容器115、 120、 125和多个管122、 127和130，该系统包封或封闭在密封腔140内。在密封腔 140的内壁和熔化/传送系统141的部件115、 120、 122、 125、 127和130的外 壁之间限定出夹套体积142。密封腔140的密封程度优选为能保持夹套体积142 内的低氧湿气氛的正压略大于环境条件下的压力。如图所示，密封腔140可以 构成一个包封了熔化/传送系统141整个长度的区，或者，可以使用多个密封 腔140作为多个区，其中各密封腔140包封多个容器115、 120、 125和多个管 122、 127和130中的一个或多个。采用多个密封腔140的优点是能够独立控制 熔化/传送系统141中的特定区域的气氛。本专利技术还包括闭环控制系统144，该系统控制了密封腔140内的环境/气氛， 并防止在部件115、 120、 122、 125、 127和130内部的金属/玻璃界面发生有 问题的氧化反应。同样，有问题的氧化反应导致在玻璃板137内形成气态夹杂 物。此外，与贵金属容器和管道发生的有问题的氧化反应可能导致部件115、 120、 122、 125、 127和130上的铂(或其它贵金属)的故障。特别是，闭环控制系统144控制了密封腔140内的气氛，以通过使氢迁移 到玻璃/金属界面，抑制在金属/玻璃界面上的不希望的氧化反应。控制氢渗透 到玻璃/金属界面的量，来减少产生不希望的物质如分子氧和卣素，这样又可以防止在熔融玻璃114中形成不希望的气态夹杂物。可以通过在混合/传送系统141的外表面(非玻璃接触面)提供比内部玻璃/金属界面更高的氢分压，实 现氢渗透到玻璃/金属界面。为达到这一结果，在密封腔140内部宜保持湿的 低氧气氛，对铂系统的非玻璃接触表面上的氢量进行控制，在1650。C优选大于 12 ppm。应注意，密封腔140内的气氛的氢含量为不能被检测的量。然而，当 水在与熔融玻璃114相关的高温下裂解时产生氢。用来产生这种气氛的一种气 体体系是水蒸汽、氧气和氮气(或另一种惰性气体如氩或氦)的混合物。下面将 描述使用这种气体体系在密封腔140内产生这种气氛的示例的闭环控制系统 144。示例的闭环控制系统144包括控制器150，该控制器从密封腔140内部和 外部的一个或多个位点获得传感器读数。如图所示，控制器150可以从密封腔 供料传感器152、密封腔传感器154和密封腔出料传感器156和156'获得传感 器读数。在此实例中，密封腔供料传感器152包括流量传感器152a、露点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造玻璃产品的方法，该方法包括以下步骤：　　　　在熔化、澄清、传送和成形容器内形成／加工熔融的玻璃；　　　　包封至少一个容器；和　　　　监测／控制所述至少一个容器的非玻璃接触表面周围的气氛，所述监测／控制步骤还包括：　　　　控制所述气氛的气体混合物的氢含量，在所述至少一个容器的非玻璃接触表面周围保持分压大于或等于由平衡关系确定的水平：ｐＨ↓［２］（ｐｐｍ）＝７８，０００ｘｅ↑［＾［（－５８，９００＋１３．１　　Ｔ）／（１．９８７＊Ｔ（ｏＫ））］］，防止或减轻在熔融玻璃中发生如氢渗透的氧化反应和电化学反应，以有效抑制在熔融玻璃内形成不希望的气态夹杂物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G迪格利斯，RE弗雷利，JD戈顿，DM莱恩曼，RA穆奈恩，RR托马斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]