将气体鼓入玻璃熔体的方法技术

在炉中熔化进料，在第一釜中形成玻璃熔体，经第一难熔金属连接管转移至第二釜进行调理，然后经第二难熔金属连接管转移至第三釜，对玻璃熔体进行澄清。通过设置在第一连接管、任选在第二连接管、任选在这两根连接管里的注射管将气体鼓入玻璃熔体。所述气体可用于混合熔体和／或为澄清剂补充氧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及形成熔融玻璃的方法，具体涉及为了混合和澄清熔融玻璃而将气体引 入玻璃熔体的方法。本专利技术特别适用于澄清熔化温度高或应变点高的玻璃，如用于平板显 示器的玻璃基板的玻璃。
技术介绍
液晶显示器(IXD)是包含平面玻璃基板或玻璃板的平板显示器。熔合法是生产 LCD中所用玻璃板的优选技术，因为与其他方法生产的玻璃板相比，熔制法生产的玻璃片 的表面具有优越的平坦度和光滑度，不需要后续抛光处理。熔制法见述于例如美国专利第 3338696号和第36拟609号，其内容通过参考并入本文。IXD玻璃的常规制造方法通常从在熔炉中熔化玻璃前体——进料——开始，产生 熔融玻璃或玻璃熔体。在此熔化阶段发生的反应释放气体，在玻璃熔体中形成气泡[也称 作微泡(seed)或小泡(blister)]。被捕集在进料颗粒之间的间隙空气释放后，也可能产生 微泡。为产生高质量玻璃，这些气泡在任何情况下都必须除去。除去气态包含物的任务一 般通过“澄清”玻璃完成。在玻璃熔化和形成过程中反复遇到的另一个问题是如何产生混合良好的玻璃。若 熔融玻璃不均勻，例如在化学和密度上不均勻，则可能在玻璃中产生条纹和玻筋，这在视觉 上不雅观，对一些应用来说可能是不可接受的。澄清玻璃熔体的常用方法是化学澄清法。在化学澄清法中，将澄清剂引入玻璃熔 体中，例如将澄清剂加在进料中。澄清剂是多价氧化物，在高温下被还原(失去氧)，在低温 下被氧化(重新与氧结合)。澄清剂释放的氧气随后扩散到熔化过程中形成的微泡里，导致 微泡长大。因此，微泡的浮力增大，上升至玻璃表面，气体从熔体中释放。在理想情况下，澄 清剂宜在熔化过程后期，即多数微泡形成之后再释放氧气，以提高澄清剂的效果。为此，尽 管较大的微泡可能在熔化器中已被清除，但通常还要在澄清釜中对玻璃进行额外的澄清处 理，此时玻璃的温度通常升高到超过熔化温度。澄清釜中升高的熔体温度降低了玻璃熔体 的粘度，使得熔体中的微泡更易于上升至熔体表面。此外，氧化物澄清剂会释放氧气到熔体 中，导致微泡生长，辅助微泡的清除过程。熔体澄清之后，立即冷却并搅拌，使熔体勻化，随 后通过本领域已知的众多可用的形成方法中的任何一种方法形成为例如玻璃板。许多玻璃制造方法采用砷作为澄清剂。砷是已知澄清温度最高的澄清剂之一，将 其加入熔化器中的熔融玻璃浴时，它可让O2在高温下(例如高于约1450°c )从玻璃熔体中 释放出来。&的这种高温释放有助于在熔化过程中，特别是在生产玻璃的澄清阶段除去微 泡，同时在较低的调理温度下有着吸收A的强烈倾向(有助于玻璃中任何残余气态包含物 的坍缩)，使得玻璃产品基本上不含气态包含物。从环保的角度考虑，期望提供在不用砷作澄清剂的情况下制造玻璃的替代方法， 特别是制造LCD玻璃时通常使用的高熔点和应变点玻璃。含砷化合物一般有毒，加工含砷 玻璃不仅产生处理成本很高的废料，而且在显示器的使用寿命结束后，还会产生如何处置显示器本身的问题。遗憾的是，与成熟的澄清剂如砷相比，许多替代的澄清剂通常释放氧气 较少，且/或在太低的温度下释放氧气，在调理过程中再吸收的A太少，从而限制了它们的 澄清能力和再吸收氧气的能力。因此，在玻璃生产工艺的澄清阶段(即玻璃在澄清釜中的 时候)，澄清剂可能无法产生足够量的氧气，以对澄清釜中的玻璃进行有效澄清。还期望提高对熔融玻璃进行机械混合的有效性，使得熔融材料接触上升气泡引起 的气泡流的体积最大。已知将气体鼓入熔融玻璃可帮助勻化玻璃组合物。然而，常规鼓泡方法可能存在 熔炉过早受损的弊端。也就是说，在常规熔化方法中，批料在熔炉或熔化器中熔化。熔化器 在烧制时，常常是既在熔融玻璃的自由表面上方用燃烧器加热，同时利用炉子侧壁中的电 极，在自由表面下方将电流通入熔融玻璃。将气体如氧气鼓入熔融玻璃，一般是借助一根或 多根穿过炉底耐火砖的管子，或者借助一根或多根穿过熔体自由表面(从熔化器“顶”)插 入玻璃熔体的管子。这种管子通常用难熔金属制造，如钼或钼合金(例如钼-铑)。在第一 种情况下，熔化器底部存在的鼓泡管可能增加熔化釜底部发生耐火材料侵蚀的几率，导致 成品玻璃中存在石子。在熔化器底部附近存在的管子也可能干扰熔化器中的电流。另一方面，难熔金属 鼓泡管与熔化器顶内存在的燃烧气氛没有发生良好的相互作用，这可能导致鼓泡管的使用 寿命较短，继而需要过早更换管子，显著增加了熔化器的停工时间。也有人用鼓泡机将气体鼓入澄清池。然而，澄清池一般较浅，鼓泡机释放的气泡在 熔融玻璃中停留并执行赋予它们的特定任务的时间有限。
技术实现思路
在本专利技术的广义方面，在第一耐火釜(refractory vessel)中加热和熔化原始进 料。然后，所得熔融材料通过难熔金属管进入第二耐火釜。难熔金属管优选由难熔金属，例 如钼或钼合金如钼-铑合金组成。不过，也可采用其他难熔金属，例如选自钼族金属的其他 金属，包括但不限于钌、铑、钯、锇、铱及其组合。当熔融材料(一般指熔融玻璃)从第一釜 经连接管流入第二釜时，将气体引入正在通过管子的熔融玻璃中。较佳的是，所述气体包含 氧气。优选通过插入连接管的气体注射管将气体直接释放到熔融玻璃中的方式引入气体。 气泡在玻璃中上升，促进熔融材料的机械搅拌(勻化)。若气泡包含氧气，则氧气还可调节 可能存在于熔融玻璃中的化学澄清剂的价态。因此，本专利技术揭示了一种在玻璃熔体中引入 气体的方法，其包括在第一釜中提供熔融玻璃；使熔融玻璃经连接第一釜和第二釜的难 熔金属连接管流入第二釜；以及通过气体注射管将气体(优选包含氧气)引入正在难熔金 属连接管中流动的熔融玻璃中。在一些实施方式中，可用第二管连接第二釜与第三釜，熔融玻璃经此第二连接管 在第二釜与第三釜之间流动。第三釜可以是例如澄清管，熔融玻璃的温度在此澄清管中升 至高于熔融玻璃在第一釜中的熔化阶段的温度。在熔融玻璃进入澄清管之前，可通过第二 连接管将含氧气体引入玻璃熔体。因此，本专利技术提供了一种在熔融玻璃中引入气体的方法， 其包括在第一釜中加热进料，形成熔融玻璃；使熔融玻璃经第一难熔金属管流入第二釜； 使熔融玻璃从第二釜经第二难熔金属管流入第三釜；将含氧气体引入第一和第二难熔金属 管之一或二者中的熔融玻璃。也就是说，可将气体引入(鼓入)流过第一连接管或第二连接管的熔融玻璃中。在一些实施方式中，可将气体同时引入两根连接管。鼓入的气体可以基本上是纯氧气。不过，在一些情况下，氧气可与一种或多种其他 气体一起引入。例如，氧气可包含空气混合物。在优选的实施方式中，也可在玻璃熔体中鼓 入稀有气体。氦气是优选的稀有气体，因为氦气在玻璃熔体中具有高扩散性。在以下结合附图所作的解释性描述中，将更容易理解本专利技术，本专利技术的其他目标、 特性、细节和优点将变得更加显而易见，但这些描述不对本专利技术构成任何限制。所有这些另 外的系统、方法、特征和优点都包含在本描述中，包括在本专利技术的范围内，受所附权利要求 的保护。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的玻璃熔化系统的截面侧视图。图2是图1所示玻璃熔化工艺的局部截面侧视图，其中气体被鼓入连接第一釜和第二釜的第一连接管。图3是类似于图1所示玻璃熔化系统的另一个玻璃熔化系统的局部截面侧视图，其中气泡被鼓入连接第二釜和第三釜的第二连接管。图4是类似于图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将气体加入玻璃熔体的方法，其包括：　　在第一釜（１４）中加热进料（１６），形成熔融玻璃（１８）；　　使熔融玻璃经第一难熔金属连接管（２３）流入第二釜（２０）；　　使熔融玻璃从第二釜（２０）经第二难熔金属连接管（２４）流入第三釜（２２）；以及　　通过将气体鼓入所述第一和第二难熔金属连接管之一或二者，将气体引入熔融玻璃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/215,2842008年6月26日1.一种将气体加入玻璃熔体的方法，其包括在第一釜(14)中加热进料(16)，形成熔融玻璃(18)；使熔融玻璃经第一难熔金属连接管流入第二釜00)；使熔融玻璃从第二釜00)经第二难熔金属连接管04)流入第三釜0 ；以及通过将气体鼓入所述第一和第二难熔金属连接管之一或二者，将气体引入熔融玻璃。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体包含氧气。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二釜OO)中的熔融玻璃(18)的温度 低于所述第一釜(14)中的熔融玻璃的温度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三釜02)中的熔融玻璃(18)的温度 高于所述第一釜(14)中的熔融玻璃的温度。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二难熔金属连接管(23，24)包 含钼。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鼓入的气体是通过气体注射管G4)引 入熔融玻璃的，所述气体注射管包含位于注射管出口处的纵轴(50)，该纵轴基本上平行于 靠近所述注射管的熔融玻璃(18)的流动方向(52)。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鼓入的气体是通过气体注射管G4)引 入熔融玻璃的，所述气体注射管包含位于注射管出口处的纵轴(50)，该纵轴不平行于靠近 所述注射管的熔融玻璃(18)的流动方向(52)。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，它还包括在引入气体的位置控制所述熔融 玻璃(18)的粘度。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气体通过气体注射管04)引入，所述玻 璃的粘度通过用电流加热所述注射管来控制。10.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·W·约翰逊，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US