專利名稱：制造玻璃的方法和設(shè)備以及用該方法獲得的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造玻璃，特別是平板玻璃的方法以及實(shí)施該方法的設(shè)備。
更具體而言，本發(fā)明涉及精煉和均勻化熔融玻璃的新方法，特別是在低壓下旋轉(zhuǎn)精煉的方法。本發(fā)明的目的還在于可由該方法制得的新型玻璃基材。
背景技術(shù)：
玻璃，特別是平板玻璃的品質(zhì)是玻璃制造商主要的當(dāng)務(wù)之急。品質(zhì)可以表現(xiàn)為不含氣態(tài)和固體內(nèi)容物(耐火材料和未熔融的或弱熔融的批材料)、完美的化學(xué)均勻性和完美的表面光潔度(非平面度低和粗糙度低，特別是微觀粗糙度低，如下文中的定義)，該品質(zhì)是汽車工業(yè)的應(yīng)用和電子領(lǐng)域的更多應(yīng)用所特別要求的。在電子領(lǐng)域的應(yīng)用中，用于液晶顯示器(LCD)的玻璃基材必須滿足極其嚴(yán)格的規(guī)范，尤其是粗糙度方面的要求。在該領(lǐng)域中，玻璃質(zhì)量差，特別是均勻性差、存在氣態(tài)和/或固態(tài)內(nèi)容物以及粗糙度過高，會(huì)損害顯示器的正常操作。在完整的玻璃制造方法中，熔融、精煉、均勻化和成型步驟均相互結(jié)合地發(fā)揮它們的作用，因此獲得更好品質(zhì)的結(jié)合方式的選擇被證明是極其重要的。所以，顯示器，特別是LCD的基材的制造商通過使用低容量的特別精煉法、特定成型法，例如向下拉伸的所謂“熔化-拉伸”法，或者通過加上耗時(shí)長且昂貴的拋光步驟，從而嘗試獲得足夠的品質(zhì)以降低由“漂浮”成型所制玻璃的微觀粗糙度。均勻性的增加也是通過降低制造速度獲得的。然而，將這些手段的全部或一部分加以結(jié)合的現(xiàn)有方法在品質(zhì)方面仍然不足，或者無法協(xié)調(diào)品質(zhì)與高產(chǎn)量和低生產(chǎn)成本。
在制造玻璃的各種步驟中，精煉步驟是根本步驟，特別是在平板玻璃領(lǐng)域中，尤其是當(dāng)它應(yīng)用于電子領(lǐng)域時(shí)。該操作包括盡可能地除去稱作“水泡”、氣泡或“氣泡”的不同尺寸的氣態(tài)內(nèi)容物，通常嚴(yán)格控制它們?cè)谧罱K產(chǎn)品中存在的情況，而有時(shí)是禁止的。因此，精煉的品質(zhì)要求本身對(duì)機(jī)動(dòng)車應(yīng)用(特別是必須確保理想的可見度的風(fēng)檔玻璃)是十分嚴(yán)格的，而對(duì)電子領(lǐng)域的平板玻璃應(yīng)用、特別是諸如液晶顯示器(LCD)的平面顯示器的基材甚至更加嚴(yán)格，在該玻璃中存在的氣態(tài)內(nèi)容物會(huì)擾亂電子元件的工作和/或使生成圖像的某些象素變形。
這些氣態(tài)內(nèi)容物具有不同的來源。它們主要來自于殘留在粉末狀材料的顆粒之間的空氣和來自于在玻璃熔融步驟中發(fā)生的某些化學(xué)反應(yīng)引起的除氣作用。含有碳酸鹽的批材料(例如碳酸鈉、石灰石和白云石)因此釋放出大量氣態(tài)二氧化碳。這些氣態(tài)內(nèi)容物還可能是由其中某些氣體在某些條件下溶解的反應(yīng)或者由熔融玻璃與某些存在于爐中的材料(耐火陶瓷和/或金屬)之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起的。這些氣態(tài)內(nèi)容物被包圍在熔融玻璃體中，它們可以從熔融玻璃體中離開的速率與它們直徑的平方成比例。小泡(有時(shí)稱作“氣泡”)因此只能以極低的速率逸出。氣泡上升的速率可能由于玻璃的粘度以及氣泡向爐底的對(duì)流運(yùn)動(dòng)而進(jìn)一步降低。
存在的各種精煉方法都具有共同的特性試圖增加玻璃中氣泡的移動(dòng)速率和/或減小玻璃的高度從而縮短氣泡到達(dá)爐中大氣的路程。
通常實(shí)施化學(xué)精煉操作注入批材料中的化學(xué)化合物強(qiáng)烈地產(chǎn)生氣體，如此形成的大氣泡與小氣泡相結(jié)合，并且更迅速地將它們帶至表面。然而，通常使用的化學(xué)化合物是有毒的和/或容易釋放出損害環(huán)境的氣體和/或與成型方法不相容。有時(shí)與硝酸鹽(NOx型污染氣體的來源)、氯化鈉(釋放出HCl)或硫酸鈉(釋放出硫的氧化物)一起使用的五氧化二砷和氧化銻也是如此。
因此有人建議污染較少的物理精煉方法。在某些情況下，可以實(shí)施精煉操作以加熱玻璃至高溫從而減小熔融玻璃的粘度，并因此使氣泡更容易在玻璃浴中上升。然而，該方法無法在大多數(shù)玻璃上實(shí)施，因?yàn)樗髽O高的溫度和/或?qū)⒃黾臃浅６嗟哪芰肯摹＿€述及了包括低壓步驟的方法。部分真空一方面可以增加氣泡的尺寸，另一方面促進(jìn)溶解的氣體從溶液逸出，這有時(shí)導(dǎo)致強(qiáng)烈的起泡，促進(jìn)了增加氣泡體積的效果。因此，專利申請(qǐng)WO 99/35099提出了兩種在低壓下精煉的方法。一種是靜態(tài)法，而另一種是動(dòng)態(tài)法，更具體而言其中以旋轉(zhuǎn)的方式制造玻璃。通過旋轉(zhuǎn)玻璃可以實(shí)施離心精煉法，其中垂直于旋轉(zhuǎn)軸的方向的壓力梯度使氣泡去除得更快。FR 2 132 028號(hào)專利文獻(xiàn)也公開了該未施加真空的離心精煉法。
低壓下的離心精煉是特別有效的方法，但是已經(jīng)證實(shí)例如在上述文獻(xiàn)WO 99/35099中公開的其實(shí)施方案是困難的。具體而言，用于密封設(shè)備且必須經(jīng)受高溫和/或玻璃的腐蝕作用的旋轉(zhuǎn)密封的設(shè)計(jì)是相當(dāng)復(fù)雜的。在文獻(xiàn)WO 99/35099的圖3中所示的設(shè)備的應(yīng)用允許玻璃在部分真空下旋轉(zhuǎn)，然后將該玻璃恢復(fù)至大氣壓，仍然壓在旋轉(zhuǎn)設(shè)備下部的內(nèi)壁上。然而，被認(rèn)為用于改善精煉操作的薄膜構(gòu)造并不有助于獲得玻璃良好的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種克服上述缺點(diǎn)的改進(jìn)設(shè)備以及使用該設(shè)備的方法，從而可以生產(chǎn)在精煉和均勻性方面都優(yōu)異的玻璃。
本發(fā)明涉及一種能夠圍繞軸旋轉(zhuǎn)的用于玻璃精煉和均勻化的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)用于接收待處理的熔融玻璃的容器、一個(gè)真空室和至少一個(gè)玻璃出口以及一個(gè)用于將熔融玻璃從該進(jìn)料容器傳送至該真空室的傳送裝置。
該設(shè)備包括一系列不同的可以旋轉(zhuǎn)且彼此固定的元件用于接收待處理的熔融玻璃的容器、真空室和至少一個(gè)玻璃出口。
如此定義的本發(fā)明在實(shí)施時(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)實(shí)施熔融玻璃的送料操作以及將所述熔融玻璃放置在設(shè)備的不同室內(nèi)的部分真空下的操作，從而簡(jiǎn)化了旋轉(zhuǎn)密封的設(shè)計(jì)而不影響精煉的性能。
構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的元件優(yōu)選具有圍繞設(shè)備旋轉(zhuǎn)軸的圓柱體幾何形狀，該軸基本上垂直是有利的。
進(jìn)料容器的直徑優(yōu)選大于真空室的直徑。進(jìn)料容器優(yōu)選呈旋轉(zhuǎn)碗形。根據(jù)第一實(shí)施方案，進(jìn)料容器所處的高度低于真空室的高度。根據(jù)第二實(shí)施方案，優(yōu)選為了簡(jiǎn)化操作，它位于所述室的上方。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括將熔融玻璃從進(jìn)料容器傳送至真空室的裝置。在進(jìn)料容器所處的高度低于真空室高度的實(shí)施方案中，該裝置優(yōu)選由至少一個(gè)與設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸相連接的徑向管以及一個(gè)與真空室的下端相連接的軸向管組成。在進(jìn)料容器位于真空室上方的實(shí)施方案中，該傳送裝置優(yōu)選由至少一個(gè)與真空室的最遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸的至少一個(gè)上端相連接的徑向管組成。所用的不同管優(yōu)選由鉑制成，其是純鉑或者特別與銠合金化的鉑，從而改進(jìn)它的機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選包括下部區(qū)域或空腔，它們優(yōu)選呈圓柱形并且位于真空室下方，一個(gè)或各個(gè)玻璃出口位于該區(qū)域或空腔的下端。用旋轉(zhuǎn)的熔融玻璃填充該下部空腔。
一個(gè)或各個(gè)玻璃流出口或出口優(yōu)選位于該設(shè)備的下端，位于旋轉(zhuǎn)軸上或緊靠旋轉(zhuǎn)軸，或者與所述軸有一定的距離。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案包括為了簡(jiǎn)化操作，其中進(jìn)料容器位于真空室上方、玻璃出口位于旋轉(zhuǎn)軸上或緊靠旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)備。
選擇根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的組成材料，從而能夠經(jīng)受高溫和高壓。該設(shè)備的外殼優(yōu)選由耐熱鋼制成。與玻璃接觸的內(nèi)表面優(yōu)選由鉑內(nèi)襯或由覆蓋有鉑的薄涂層的耐火陶瓷形成。將耐高溫的絕緣材料層插入鋼殼和涂覆鉑的內(nèi)襯之間。優(yōu)選由于在耐熱鋼殼和所述內(nèi)襯之間產(chǎn)生的真空而機(jī)械地固定該鉑內(nèi)襯。然后通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，通過在所述內(nèi)襯和鋼殼之間焊接進(jìn)行密封，它們預(yù)先用鉑和兩性氧化物的層覆蓋以解決膨脹性不同的問題。此處，術(shù)語“鉑”應(yīng)理解為純鉑以及例如與銠合金化的鉑。
優(yōu)選將電阻放置在絕緣體中，從而能夠加熱該設(shè)備。在啟動(dòng)設(shè)備時(shí)需要加熱，或者用于加熱過于粘稠的玻璃。
本發(fā)明的目的還在于提供一種使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的玻璃精煉和均勻化的方法。該方法包括以下步驟將熔融玻璃送入能夠圍繞軸旋轉(zhuǎn)的設(shè)備的容器中，接著將所述玻璃傳送至所述設(shè)備的室中，在該室內(nèi)對(duì)所述玻璃施加低于大氣壓的壓力。
優(yōu)選在離開設(shè)備旋轉(zhuǎn)軸的位置處送入熔融玻璃。因此，物理地分離了旋轉(zhuǎn)、進(jìn)料和真空的功能。
熔融玻璃優(yōu)選在基本上為大氣壓的壓力下送入可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備的容器中。因?yàn)樗鋈萜鞴逃械仉S著它所屬的設(shè)備旋轉(zhuǎn)，所以對(duì)熔融玻璃在適合于玻璃精煉法和改進(jìn)所述玻璃的基本上為大氣壓的壓力下實(shí)施第一次離心精煉。
根據(jù)第一實(shí)施方案中，送入熔融玻璃的高度高于設(shè)備的總高度，然后熔融玻璃在重力下被傳送并被吸入真空室中。該實(shí)施方案對(duì)應(yīng)于設(shè)備具有位于真空室上方的進(jìn)料容器的情況。
根據(jù)一個(gè)可選的實(shí)施方案，送入熔融玻璃的高度優(yōu)選低于設(shè)備的總高度，例如基本上位于設(shè)備的一半高度，或者低于玻璃處于真空下的室的高度。在此情況下，則僅通過吸入減壓室中傳送玻璃。作為該實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)，其能夠在合適時(shí)調(diào)整設(shè)備以符合現(xiàn)有熔融爐的構(gòu)造。例如，當(dāng)用于實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備必須具有很高的高度時(shí)，該進(jìn)料模式意味著該玻璃熔融爐并非必須過度提升，或者所述設(shè)備并非必須被掩埋。
通過重力和/或吸力將熔融玻璃傳送到真空室的步驟，優(yōu)選使用一個(gè)或更多個(gè)由耐熱的且對(duì)熔融玻璃呈惰性的金屬制成的管，該金屬例如是純鉑或例如與銠合金化的鉑以改進(jìn)它的機(jī)械性能。
當(dāng)僅通過吸力進(jìn)行傳送時(shí)，玻璃優(yōu)選通過一個(gè)或更多個(gè)水平的徑向管向設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸傳送，然后借助位于所述旋轉(zhuǎn)軸上的軸向管吸起以到達(dá)真空室。然后調(diào)節(jié)設(shè)備的尺寸和該方法的操作參數(shù)，從而實(shí)際上吸起熔融玻璃。這是因?yàn)楫?dāng)玻璃朝著軸向管傳送時(shí)，它受到與吸引力相反的離心力。因此調(diào)整設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速率、真空室與玻璃進(jìn)料容器之間的壓力差，從而使離心力不阻止實(shí)際上將熔融玻璃傳送至所述真空室中。
對(duì)注入真空室中的熔融玻璃施加減壓和旋轉(zhuǎn)的組合作用。旋轉(zhuǎn)的效果在于產(chǎn)生基本上呈拋物面形狀的自由玻璃表面。
所述組合作用使得精煉效率大幅提高，該效率可以用兩種方式表示相同輸出(輸出是單位時(shí)間內(nèi)處理玻璃的量)時(shí)氣態(tài)內(nèi)容物數(shù)目的減少或相同數(shù)目的殘余氣態(tài)內(nèi)容物時(shí)產(chǎn)出的增加。
離心精煉和真空的組合可以獲得下列提高效率的效果真空首先使存在的氣泡的尺寸增大(根據(jù)理想氣體定律，氣體體積與氣壓成反比)，因此增加它們的移動(dòng)速率。然后由于預(yù)先溶解在玻璃中并物理地從溶液逸出的氣體而使真空產(chǎn)生大量且突然的氣體生成。特別地觀察到經(jīng)過該精煉步驟的玻璃的水含量和硫酸鹽含量變?yōu)榱慊驇缀鯙榱?，從而在整個(gè)剩下的玻璃制造加工中防止任何從與諸如鉑的材料接觸的溶液逸出的不合適的再起泡現(xiàn)象。然后，這些新產(chǎn)生的氣泡與膨脹的氣泡結(jié)合以產(chǎn)生新的氣泡，新氣泡的大尺寸允許它在熔融玻璃中具有更大的活動(dòng)性。觀察到由于旋轉(zhuǎn)而特別地加速了氣泡的結(jié)合，我們稱其為“動(dòng)態(tài)結(jié)合”效果。因?yàn)閷?duì)這些氣泡實(shí)施旋轉(zhuǎn)，所以它們向玻璃的自由(拋物面)表面軸向移動(dòng)，從而被拉向玻璃的外側(cè)。觀察到該方法步驟的實(shí)施使得所有的“小”氣泡，即直徑小于約0.5至1mm的氣泡，都消失了。此外，旋轉(zhuǎn)引起的剪切力防止泡沫的生成。這是因?yàn)樵谡婵詹襟E中氣體的生成導(dǎo)致了泡沫的形成，由于該泡沫可能具有大的體積，因而可能對(duì)該加工的正當(dāng)操作不利。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法中該泡沫的消除是特別期望的。最后，對(duì)玻璃施加真空，因?yàn)樗鹑芙庠诓Ａе械臍怏w從溶液中逸出，可以大幅提高玻璃的均勻度水平。實(shí)際上在玻璃體中產(chǎn)生的氣泡產(chǎn)生了極其有效的微攪動(dòng)。
玻璃在真空室中的停留時(shí)間短，約為幾秒鐘，尤其少于30秒，甚至少于15秒。玻璃在精煉設(shè)備中的總停留時(shí)間約為幾分鐘，一般少于10分鐘，甚至少于5分鐘，尤其少于1分鐘，更甚至少于30秒。該停留時(shí)間優(yōu)選多于5秒，從而確保足夠的精煉質(zhì)量。盡管時(shí)間非常短，但是所達(dá)到的精煉品質(zhì)與通過常規(guī)化學(xué)精煉法或靜態(tài)減壓精煉法達(dá)到的品質(zhì)相當(dāng)或更好。對(duì)于相同的精煉品質(zhì)，玻璃在精煉設(shè)備中的總停留時(shí)間短于玻璃在常規(guī)化學(xué)或靜態(tài)減壓精煉法中的停留時(shí)間。因此該方法具有能夠協(xié)調(diào)小尺寸設(shè)備與高產(chǎn)量的優(yōu)點(diǎn)。特別是在真空室中短停留時(shí)間的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，更少飛出諸如氧化硼或堿金屬氧化物的揮發(fā)性化合物，因此能夠更好地控制玻璃的化學(xué)組成和它的性能。短的停留時(shí)間還是非常均勻的，換而言之停留時(shí)間的分布窄，從而使玻璃的化學(xué)均勻性優(yōu)異。
此外，本發(fā)明方法的幾個(gè)特征使得可以采用非常低的壓力。首先，真空被限定在設(shè)備的一個(gè)室中，而并不是整個(gè)設(shè)備。而且，玻璃進(jìn)料和減壓步驟并不是同步的，這意味著因?yàn)樵摲椒ㄊ沁B續(xù)的，所以玻璃進(jìn)料并不是直接在真空室中發(fā)生的。因此可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)鋼以密封該真空室，此處的密封品質(zhì)明顯優(yōu)于由上述申請(qǐng)WO99/35099中所述方法獲得的品質(zhì)。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法可以獲得小于400毫巴，尤其是小于200毫巴或150毫巴，甚至小于50毫巴的壓力。真空室內(nèi)的壓力優(yōu)選在50至150毫巴的范圍內(nèi)?？梢赃_(dá)到非常低的壓力有助于提高相同產(chǎn)量時(shí)的精煉品質(zhì)，或者提高等價(jià)精煉品質(zhì)時(shí)的產(chǎn)量，或者降低處理溫度。一般而言，以給定的系數(shù)降低真空室內(nèi)壓力的效果就是以相同的系數(shù)增加產(chǎn)量。達(dá)到的低壓還有助于通過在熔融玻璃體中形成的氣泡的微攪動(dòng)作用而獲得玻璃的高度均勻性，壓力越低則氣泡的數(shù)目越多。
申請(qǐng)WO 99/35099中所述方法的另一個(gè)特征實(shí)際上對(duì)達(dá)到真空室內(nèi)的低壓是不利的。這是因?yàn)樵诓Ａㄟ^真空室之后立即在旋轉(zhuǎn)精煉器中施加大氣壓，因此具有不同壓力的兩個(gè)室共存，這種情況造成了泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，熔融玻璃優(yōu)選在其自身重力的作用下恢復(fù)至基本上為大氣壓的壓力，該作用任選與離心力的作用相結(jié)合，然后玻璃流出可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，流向成型步驟。該方法的步驟在位于真空室下方的下部區(qū)域或空腔內(nèi)實(shí)施，優(yōu)選在圓柱形空腔內(nèi)實(shí)施，一個(gè)或各個(gè)玻璃出口位于所述區(qū)域或空腔的下端。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，該下部空腔填充有旋轉(zhuǎn)的熔融玻璃，這通過產(chǎn)生的剪切運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了玻璃均勻性的大幅提高。該方法的步驟還優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于成型前實(shí)施的玻璃的熱處理步驟，即對(duì)應(yīng)于其中玻璃在本發(fā)明設(shè)備中被逐步加熱至對(duì)應(yīng)于成型溫度的均勻溫度的步驟。然后玻璃可以直接成型而無需經(jīng)過成型裝置的進(jìn)料器。該實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)在于避免了任何諸如氧化硼的揮發(fā)性材料的飛出，因此有助于提高玻璃糊狀物的均勻性和最終玻璃基材的微觀粗糙度。這是因?yàn)楸景l(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)觀察到成型步驟之前玻璃的化學(xué)組成的表面改性將引起所制玻璃基材的微觀粗糙度的提高。
熔融玻璃從可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備的流出優(yōu)選通過一個(gè)或更多個(gè)位于可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備下端的流出口。這只有當(dāng)熔融玻璃的壓力是大氣壓或更高時(shí)才會(huì)發(fā)生。若不是這種情況，則玻璃無法流出，反而存在空氣通過流出口進(jìn)入可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備從而產(chǎn)生非期望的氣體內(nèi)容物的風(fēng)險(xiǎn)。
在第一實(shí)施方案中，熔融玻璃通過一個(gè)位于可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸上或緊靠旋轉(zhuǎn)軸的流出口流出。在此情況下，熔融玻璃僅通過其自身重力恢復(fù)至基本上為大氣壓的壓力。然而，該實(shí)施方案具有一個(gè)缺點(diǎn)因?yàn)椴Ａ芏燃s為2.5g/cm3，所以設(shè)備的高度必須約為4米。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人開發(fā)了第二實(shí)施方案，其中熔融玻璃通過至少一個(gè)位于可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸一定距離處的流出口流出。因此，流出設(shè)備的玻璃不僅受到位于設(shè)備上方的玻璃的高度產(chǎn)生的壓力，而且還受到旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力，該旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力同旋轉(zhuǎn)角速度與玻璃距旋轉(zhuǎn)軸的距離乘積的平方成比例。通過增加軸和出口之間的距離和增加旋轉(zhuǎn)角速度，可以大幅降低設(shè)備的高度。然而，這使得設(shè)備的實(shí)際構(gòu)造更加復(fù)雜。此外，從軸流出的玻璃還受切向線速度的影響，該線速度等于軸與出口之間距離和旋轉(zhuǎn)角速度的乘積。若該速度過快，則已經(jīng)觀察到在玻璃射流遇到向成形步驟傳送的玻璃浴時(shí)，由于空氣的進(jìn)入而形成新的氣體內(nèi)容物。
用于實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速率優(yōu)選為150至500轉(zhuǎn)每分鐘。低于150轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)，精煉和均勻化效果通常不足。旋轉(zhuǎn)發(fā)揮均勻化的作用直至將玻璃從旋轉(zhuǎn)設(shè)備輸出的步驟。這是因?yàn)橐呀?jīng)觀察到由于旋轉(zhuǎn)使玻璃承受的切應(yīng)力顯著提高了玻璃的化學(xué)均勻性，比通過有時(shí)稱作攪拌器的機(jī)械攪動(dòng)器能夠獲得的均勻性明顯更加有效。此外，還觀察到該切應(yīng)力對(duì)精煉的有益效果，這表現(xiàn)在使仍然以大量看不到的小氣泡或者容易被再次吸入玻璃中的氣泡的形式存在的氣泡破碎。超過500轉(zhuǎn)每分鐘時(shí)，則損害工業(yè)規(guī)模的可行性。出于在熔融玻璃通過位于遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸的口流出的情況下玻璃輸出線速度過高的上述原因，旋轉(zhuǎn)速率甚至優(yōu)選低于200轉(zhuǎn)每分鐘，更優(yōu)選為160至180轉(zhuǎn)每分鐘。
在根據(jù)本發(fā)明的精煉和均勻化法中，玻璃的平均溫度優(yōu)選為1,250至1,650℃，更優(yōu)選為1,300至1,500℃，特別優(yōu)選為1,300至1,400℃，特別是對(duì)于蘇打-石灰-二氧化硅玻璃，當(dāng)它必須以常規(guī)方式精煉時(shí)，通常要求約1,500℃的溫度。對(duì)于不含堿金屬的鋁硼硅酸鹽玻璃，例如用于電子應(yīng)用領(lǐng)域(特別是用于LCD顯示器的基材)和通常在高于1,600℃的溫度下精煉的鋁硼硅酸鹽玻璃，根據(jù)本發(fā)明方法的精煉溫度優(yōu)選為1,400℃至1,550℃。一般而言，嚴(yán)格地從能量的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在盡可能低的溫度下精煉玻璃。本發(fā)明方法實(shí)際上允許降低精煉溫度至與化學(xué)精煉法可比較的溫度。因此在實(shí)施本發(fā)明方法期間，玻璃優(yōu)選不再實(shí)施再次加熱操作。
本發(fā)明還涉及玻璃制造法，其包括根據(jù)本發(fā)明的精煉和均勻化步驟。該制造方法包括玻璃熔融步驟、精煉和均勻化步驟，和隨后的成型步驟。
玻璃在實(shí)施本發(fā)明方法的各個(gè)步驟之前實(shí)施在先的熔融步驟。術(shù)語“熔融”應(yīng)理解為用于轉(zhuǎn)化的步驟，由于溫度的效應(yīng)，通常將粉末狀的批材料的混合物轉(zhuǎn)化成液態(tài)玻璃體。該熔融步驟優(yōu)選在不顯著高于精煉溫度的溫度下實(shí)施，特別是不高出50℃，或甚至在精煉溫度下。該熔融操作可以使用裝配有高架燃燒器的玻璃爐來實(shí)施，該燃燒器通過輻射和/或浸沒在玻璃中的電極加熱玻璃體，該燃燒器利用焦耳加熱法來加熱玻璃體。基于幾個(gè)在下文中詳細(xì)闡述的原因，優(yōu)選使用具有一個(gè)或更多個(gè)浸沒式燃燒器的爐子實(shí)施該步驟。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，術(shù)語“浸沒式燃燒器”理解為以如下方式構(gòu)成的燃燒器它們產(chǎn)生的“火焰”或者由這些火焰放射的燃燒氣體在進(jìn)行轉(zhuǎn)化的材料體中生成。一般而言，設(shè)置燃燒器，使得與所用反應(yīng)器的側(cè)壁或底板持平或稍微超出。用于熔融玻璃的帶有浸沒式燃燒器的爐子的工作原理是已知的，并且已經(jīng)特別地記述在專利WO 99/35099和WO 99/37591中，包括通過位于熔融體水平之下的燃燒器注入燃料(通常為天然氣類氣體或氫氣)和氧化劑(通常為空氣或氧氣)，使得直接在待熔融的可玻璃化的材料體中進(jìn)行燃燒，從而在玻璃浴中進(jìn)行燃燒。此類浸沒式燃燒引起熔融材料的強(qiáng)烈的對(duì)流式攪動(dòng)，從而使熔融過程迅速地進(jìn)行。該熔融法尤其適合于本發(fā)明的精煉法，因?yàn)閺?qiáng)烈的對(duì)流式攪動(dòng)允許采用比常規(guī)方法所用的溫度明顯更低的溫度。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的方法本身在低溫下實(shí)施，所以無需在將玻璃注入旋轉(zhuǎn)精煉設(shè)備之前實(shí)施熔融玻璃冷卻步驟。此外，已經(jīng)觀察到在低溫下進(jìn)行的熔融步驟產(chǎn)生較多量的溶解在玻璃體中的氣體，從而進(jìn)一步提高了用于物理地使氣體從溶液逸出的壓力，這被視作本發(fā)明方法的效果的一個(gè)來源。因此，低溫下熔融的玻璃具有在玻璃通過真空室以確保氣體有效地從溶液逸出時(shí)無需過低壓力的優(yōu)點(diǎn)。玻璃還可以優(yōu)選通過使用浸沒式電極的熔融法實(shí)施熔融，所述方法還允許在相對(duì)更低的溫度下熔融。
然后，由本發(fā)明方法精煉和均勻化的熔融玻璃可以通過進(jìn)料器傳送至所用的成型設(shè)備，以形成平板玻璃、鍋或纖維。然而如上所述，顯然優(yōu)選在根據(jù)本發(fā)明的精煉和均勻化設(shè)備的出口處直接向成型設(shè)備進(jìn)料，無需任何用于將玻璃傳送至成型步驟的進(jìn)料器。因此，根據(jù)本發(fā)明的玻璃制造方法優(yōu)選不包括進(jìn)料器，以避免任何對(duì)玻璃的均勻性以及對(duì)具有非常低的微觀粗糙度的基材的生產(chǎn)不利的揮發(fā)性材料的飛出。
通過根據(jù)本發(fā)明的精煉和均勻化方法得到的非常高的均勻度使得能夠在整個(gè)制造過程中不使用有時(shí)被稱作攪拌器的攪動(dòng)器。
平板玻璃的成型可以例如包括漂浮步驟，其中玻璃通過漂浮法漂浮在熔融的錫上，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的Fourcault法或Pittsburgh法的拉伸步驟，使用壓延輥的輥軋步驟，或使用向下延伸和“向下拉伸”或“熔化拉伸”類型的成型步驟。可以通過如下方法進(jìn)行纖維的成型將熔融玻璃流機(jī)械地變細(xì)，所述流從位于由焦耳加熱法加熱的軸襯的基座中的口流出，或者使用旋轉(zhuǎn)器高速旋轉(zhuǎn)的“內(nèi)部”離心法，所述旋轉(zhuǎn)器打有出口，隨后是通過注入熱氣的纖維細(xì)化步驟。
在使用浮法成型中，再次為了提高玻璃的表面品質(zhì)，使用其中漂浮的熔融玻璃沒有靜止點(diǎn)，即不存在玻璃速度為零的點(diǎn)的漂浮裝置，從而防止透明消失的現(xiàn)象(即從玻璃體成核和晶體生長)，已經(jīng)被證實(shí)是特別有利的。具體而言，將通常為錫的熔融金屬注入裝置中，從而形成其中熔融玻璃移動(dòng)著的接收區(qū)域。優(yōu)選在玻璃中的那些在未注入時(shí)是靜止的漂浮點(diǎn)注入。在熔融錫的移動(dòng)浴上漂浮著玻璃，所述浴從漂浮裝置的下游取出，然后在可能的再次加熱之后至少在上游再次注入，從而防止引起固體內(nèi)容物生長的靜止玻璃點(diǎn)的存在。
根據(jù)本發(fā)明的方法適合于組成差異非常大的玻璃的精煉和均勻化。所有下述組成均用重量百分?jǐn)?shù)加以表示。
這些玻璃組成可以是蘇打-石灰-二氧化硅的類型。此處所用的術(shù)語“蘇打-石灰-二氧化硅”具有廣泛的含義，并涉及由含有下列組分的玻璃基材組成的任何玻璃組合物(重量百分?jǐn)?shù))SiO264-75％Al2O30-5％B2O30-5％CaO 5-15％MgO 0-10％Na2O 10-18％K2O 0-5％BaO 0-5％。
除了這些蘇打-石灰-二氧化硅類型的標(biāo)準(zhǔn)玻璃以外，本發(fā)明方法特別有利于制造各種類型的特殊玻璃-具有低Na2O含量和相對(duì)較高堿土金屬氧化物、特別是CaO含量的玻璃，這在批材料成本方面的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)上有利的，但是在常規(guī)熔融溫度下具有相當(dāng)大的腐蝕性，并且相對(duì)難以通過常規(guī)方法熔融。它們例如可以是專利FR 2 765 569中所述的含有以下量的氧化物(以重量百分?jǐn)?shù)表示)的玻璃組合物SiO272-74.3％Al2O30-1.6％Na2O11.1-13.3％K2O 0-1.5％CaO 7.5-10％MgO 3.5-4.5％Fe2O30.1-1％
或者以下類型的組成(用重量百分?jǐn)?shù)表示)SiO266-72％，尤其是68-70％Al2O30-2％Fe2O30-1％CaO 15-22％MgO 0-6％，尤其是3-6％Na2O4-9％，尤其是5-6％K2O 0-2％，尤其是0-1％SO3微量；-具有高二氧化硅含量的玻璃，它們?cè)诮?jīng)濟(jì)方面是有利的，并且具有相對(duì)較低的密度，其組成范圍再次以重量百分?jǐn)?shù)表示如下SiO272-80％CaO+MgO+BaO0.3-14％Na2O 11-17％堿金屬氧化物 11-18.5％Al2O30.2-2％B2O30-2％Fe2O30-3％SO3可能的微量焦炭 0-600ppm以及任選的著色氧化物，如Ni、Cr、Co等的氧化物。
采用本發(fā)明方法幾乎沒有揮發(fā)性材料飛出，本發(fā)明方法尤其適合于含硼玻璃。因?yàn)樗梢跃珶捄途鶆蚧吵淼牟Ａ?在較低溫度下)，還適合于堿金屬氧化物含量為零或幾乎為零的玻璃，尤其適合于作為增強(qiáng)纖維或用于耐火玻璃窗或用于電子工業(yè)中的基材的應(yīng)用。在用作液晶顯示器(LCD)的基材的玻璃的情況下，特別合適的組合物含有以下元素
SiO258-76％B2O33-18％，尤其是5-16％Al2O34-22％MgO 0-8％CaO 1-12％SrO 0-5％BaO 0-3％更特別地SiO258-70％B2O33-15％Al2O312-22％，尤其是10-20％MgO 0-8％，尤其是0-2％CaO 2-12％，尤其是4-12％SrO 0-3％BaO ＜0.5％。
這些組合物具有小于35×10-7℃-1的膨脹系數(shù)和大于650℃的應(yīng)變點(diǎn)。Corning有限公司出售的Eagle 2000玻璃是該玻璃家族的一個(gè)實(shí)例。
優(yōu)選的玻璃由以下組成范圍形成SiO260-70％B2O36-13％，尤其是11-13％Al2O313-16％，尤其是接近14％MgO 0-2％，尤其是接近0CaO 7-12％，尤其是7-9％。
SrO+BaO 0-1％，尤其是接近0。
在含硼玻璃、低膨脹系數(shù)玻璃以及用于耐火玻璃窗的玻璃之中，具有以下組成的玻璃特別適合于通過本發(fā)明方法加以精煉和均勻化
SiO278-86％B2O38-15％Al2O30.9-5％MgO 0-2％CaO 0-1.5％Na2O0-3％K2O 0-7％。
此類組合物的一個(gè)實(shí)例是Corning有限公司出售的Pyrex玻璃。
其他揮發(fā)性物質(zhì)之中可以是鋰和鋅，它們存在于能夠經(jīng)歷受控制的結(jié)晶化處理以制得膨脹系數(shù)接近于0的玻璃陶瓷的玻璃組合物中，尤其是適合用作滾刀的金屬。這些組合物中的一些包含以下以重量百分?jǐn)?shù)表示含量的氧化物SiO262-70％Al2O317-25％Li2O2-4％MgO 0-2％ZnO 0-2％TiO22-6％ZrO20-3％。
通常大多數(shù)的上述特殊玻璃是使用砷或銻(在玻璃陶瓷的玻璃和LCD顯示器基材的玻璃的情況下)，或使用氯，或甚至使用硫酸鹽來進(jìn)行化學(xué)精煉的。通過采用本發(fā)明的精煉法，可以不使用這些對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)化合物，而仍然獲得優(yōu)異的精煉品質(zhì)。因此本發(fā)明方法有利地能夠獲得不含諸如硫酸鹽、砷、銻、氯或錫的精煉劑的玻璃，如此制得的玻璃基材有利地不含諸如硫酸鹽、砷、銻、氯或錫的精煉劑。
對(duì)于用作稱作“等離子”顯示器的基材的玻璃，特別合適的組成(以重量百分?jǐn)?shù)表示)是
SiO240-75％Al2O30-12％Na2O 0-9％K2O 3.5-10％MgO 0-10％CaO 2-11％SrO 0-11％BaO 0-17％ZrO22-8％。
通過實(shí)施本發(fā)明方法并基于上述理由，已證明根據(jù)本發(fā)明的方法尤其適合于獲得具有特別高的均勻性和精煉程度的玻璃。
因此，本發(fā)明還涉及通過本發(fā)明方法獲得的玻璃基材，其特征在于它的均勻性。
玻璃均勻性程度可以表示為由Christiansen-Shelyubskii法測(cè)得的折射率的標(biāo)準(zhǔn)偏差。T.Tenzler和G.H.Frischat的文章“Application of theChristiansen-Shelyubskii method to determine homogeneity and refractiveindex of industrial glasses”，Glastech.Ber.Glass Sci.Technol.68(1995)No.12，381～388頁，描述了該方法。本發(fā)明采用的該光學(xué)方法使用的玻璃被非常小心地退火以避免由于密度差而引起的任何折射率的不均勻性，因此不引起化學(xué)不均勻性，而且玻璃的顆粒粒級(jí)為315至355微米。在如此定義的測(cè)量條件下，使用根據(jù)本發(fā)明的方法可以獲得具有極小的折射率標(biāo)準(zhǔn)偏差，尤其是小于5×10-5或甚至小于2×10-5的玻璃。最終基材以及在成型步驟之前由精煉和均勻化步驟得到的中間玻璃可以具有該低值。
本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了通過本發(fā)明方法，特別是使用可以制造LCD顯示器的組成和如上所述的組成能夠獲得的均勻性使隨后經(jīng)歷浮法成型步驟的玻璃所具有的微觀粗糙度使它適合用作LCD顯示器的基材，尤其是微觀粗糙度小于20nm或小于15nm或10nm，甚至小于4nm。
微觀粗糙度是通過在12mm直徑的樣品上測(cè)量最大的峰谷高度而加以定義的。還可以在25mm直徑的樣品上進(jìn)行測(cè)量，特征波動(dòng)波長為1至25mm。該測(cè)量可以通過光學(xué)干涉測(cè)量法或使用機(jī)械感應(yīng)器測(cè)量法來進(jìn)行，這些方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)該量具有一階影響的因素是玻璃的均勻性和成型方法。因此，具有該微觀粗糙度的玻璃目前僅通過“向下拉伸”法生產(chǎn)。使用已知的熔融和均勻化技術(shù)，目前已證明浮法不能生產(chǎn)具有該特性的玻璃。
因此，本發(fā)明還涉及由浮法生產(chǎn)的玻璃基材，該玻璃基材在其一個(gè)表面上具有富含錫的表面層，并具有小于20nm或小于15nm或10nm，甚至小于4nm的微觀粗糙度，優(yōu)選在不進(jìn)行拋光的情況下獲得。因?yàn)楸景l(fā)明方法得到的精煉和均勻化品質(zhì)，本發(fā)明方法還適合于制造厚度小于1毫米或甚至小于0.5毫米的薄玻璃或甚至玻璃薄膜。
因此，本發(fā)明方法優(yōu)選能夠集成到用于制造顯示器系統(tǒng)的玻璃基材的方法中，例如等離子顯示器，更特別的液晶顯示器(LCD)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器，或者集成到用于制造光學(xué)過濾器或擴(kuò)散器的玻璃基材的方法中。
在閱讀下文中通過圖1和2所示的非限定性實(shí)施方案的詳細(xì)說明的基礎(chǔ)上能夠更加清楚地理解本發(fā)明。


圖1所示為其中進(jìn)料容器位于真空室上方的實(shí)施方案中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的垂直截面。
圖2所顯為其中進(jìn)料容器位于真空室下方的實(shí)施方案中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的垂直截面。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為其中進(jìn)料容器位于真空室上方的實(shí)施方案中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的垂直截面。
高度約為2.50米的整個(gè)設(shè)備可以圍繞點(diǎn)線表示的垂直軸6旋轉(zhuǎn)，該設(shè)備的軸具有基本上呈圓柱形的幾何外形。該設(shè)備由耐熱鋼制成的外殼13和鉑制成的內(nèi)襯14組成，其內(nèi)徑為150mm(直徑在50至300mm的范圍內(nèi)尤其適合于本發(fā)明的設(shè)備)。因此可以描述該設(shè)備的應(yīng)用和所述設(shè)備的組成特征。
蘇打-石灰-二氧化硅型的未精煉的熔融玻璃來自于如下步驟，其中在包括兩個(gè)浸沒式燃燒器、進(jìn)料器的爐中于基本上為大氣壓的壓力及1,400℃的溫度下并且在遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸6的位置處進(jìn)行熔融，進(jìn)料容器1通過耐熱鋼加固件10連接至設(shè)備體。在170轉(zhuǎn)每分鐘的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，玻璃的自由表面呈現(xiàn)出部分回轉(zhuǎn)拋物面15的形式。然后將玻璃通過由鉑制成的水平徑向管7和其后的垂直管8傳送至真空室2。管7和8的直徑約為50mm。室2中的壓力約為120毫巴。玻璃的自由表面呈現(xiàn)出部分回轉(zhuǎn)拋物面16的形式。在旋轉(zhuǎn)和真空的組合影響下，利用上述“動(dòng)態(tài)結(jié)合”效果，熔融玻璃在約1,350℃的溫度下精煉，然后通過兩個(gè)在位于室2底部上方的鉑盤9中形成的開口傳送至圓柱形空腔3。旋轉(zhuǎn)的玻璃體填充圓柱形空腔3和4，空腔4具有更大的直徑。旋轉(zhuǎn)引起的剪切力有助于進(jìn)一步提高玻璃的均勻性。直徑為30mm的兩個(gè)出口5位于距離旋轉(zhuǎn)軸6為40mm處。在熔融玻璃體的壓力和旋轉(zhuǎn)的影響下，玻璃于大氣壓和1,200℃的溫度下從設(shè)備流出。然后進(jìn)入將其傳送至浮法成型步驟的進(jìn)料器中。然而，優(yōu)選在離開本發(fā)明設(shè)備時(shí)直接使玻璃成型而無需使玻璃通過進(jìn)料器。
總產(chǎn)量約為100噸/天，玻璃在均勻性和精煉方面的品質(zhì)優(yōu)異。具體而言，在1m2面積的圓盤上沒有觀察到直徑大于50微米的氣泡。玻璃在設(shè)備中的停留時(shí)間約為2分鐘，而且停留時(shí)間的分布非常狹窄。真空室中的停留時(shí)間約為幾秒鐘，因此堿金屬的損失不明顯。此外，熔融玻璃與耐火陶瓷之間不會(huì)接觸而污染玻璃，這有助于其高度的均勻性。
圖2所顯為其中進(jìn)料容器位于真空室下方的實(shí)施方案中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的垂直截面。
該設(shè)備的特征與圖1中所述設(shè)備的特征存在以下不同-進(jìn)料容器1位于真空室2下方；-僅通過吸力經(jīng)過鉑制成的水平徑向管17和其后的支撐鉑盤9的垂直軸向管將玻璃傳送到室2。因此在該實(shí)施方案中，盤9不由室2的底部支撐；和-玻璃通過位于旋轉(zhuǎn)軸6上的單個(gè)開口19從設(shè)備流出。因?yàn)閮H通過玻璃的重力恢復(fù)至大氣壓，該設(shè)備的總高度必須約為4米。因?yàn)樵撛O(shè)備的高度高，所以容器1大約位于整個(gè)設(shè)備的一半高度處，這意味著無需掩埋所述設(shè)備或過度提升熔融爐。
該設(shè)備以如下方式用于實(shí)施制造LCD顯示器基材的方法具有鋁硼硅酸鹽型不含堿金屬的組成的玻璃(能夠制造用于LCD顯示器的基材，因?yàn)樗共ＡУ呐蛎浵禂?shù)低，尤其是低于35×10-7℃-1，且應(yīng)變點(diǎn)高，尤其是高于650℃)在裝配有高架燃燒器的爐中熔融。其組成選自由下列重量范圍內(nèi)的組分定義的組成SiO258-70％B2O33-15％Al2O312-22％MgO 0-8％CaO 2-12％SrO 0-3％BaO 0-3％。
將熔融玻璃體送入所述的精煉和均勻化設(shè)備，然后直接實(shí)施浮法成型步驟，無需使玻璃預(yù)先通過進(jìn)料器。如此形成的玻璃片厚度為0.5mm，微觀粗糙度為3nm，這使其適合用作LCD型顯示器的基材。
一種優(yōu)選的設(shè)備也可以通過結(jié)合圖1和2的實(shí)施方案的方式加以描述，在此情況下，單個(gè)口19位于旋轉(zhuǎn)軸6上而進(jìn)料容器1位于真空室2上方。
最終，對(duì)于通過實(shí)施例描述的兩個(gè)實(shí)施方案，我們應(yīng)強(qiáng)調(diào)，運(yùn)行該設(shè)備的顯著之處在于自我調(diào)節(jié)性。該設(shè)備在狹窄的產(chǎn)量范圍內(nèi)運(yùn)行，這受到其尺寸，尤其是傳送管(7，8，17，18)的直徑，旋轉(zhuǎn)速度和真空度的影響。這是因?yàn)槿粼O(shè)備內(nèi)部的玻璃水平下降，則輸出壓力下降，因此趨向于降低產(chǎn)量，從而使玻璃水平再次升高。相反，玻璃水平升高具有增加輸出壓力的作用，因此產(chǎn)量升高，這將再次平衡玻璃水平至先前的數(shù)值。
在室2中的壓力下降時(shí)增大旋轉(zhuǎn)速度的程序的控制下啟動(dòng)該設(shè)備。因此可以逐步地升高設(shè)備中的玻璃水平同時(shí)降低壓力。
僅通過實(shí)施例在上文中闡述本發(fā)明。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠得出本發(fā)明的不同改變的方案，而不背離權(quán)利要求書中定義的專利范圍。
權(quán)利要求
1.能夠圍繞軸(6)旋轉(zhuǎn)并用于玻璃精煉和均勻化的設(shè)備，其包括用于接收待處理的熔融玻璃的容器(1)、真空室(2)和至少一個(gè)玻璃出口(5，19)，其特征在于，該設(shè)備還包括將熔融玻璃從該進(jìn)料容器(1)傳送至該真空室(2)的傳送裝置(7，8，17，18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其具有圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸(6)的圓柱體的幾何外形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸(6)基本上是垂直的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)料容器(1)的直徑大于所述真空室(2)的直徑。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，用于將熔融玻璃從所述進(jìn)料容器(1)傳送至所述真空室(2)的所述傳送裝置(7，8，17，18)是鉑制成的管。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)料容器(1)所處的高度低于所述真空室(2)的高度，所述傳送裝置由至少一個(gè)與所述旋轉(zhuǎn)軸(6)相連接的徑向管(17)以及一個(gè)其后的與所述真空室(2)的下端相連接的軸向管(18)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)料容器(1)位于所述真空室(2)上方，所述傳送裝置由至少一個(gè)與所述真空室(2)的最遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)軸(6)的至少一個(gè)上端相連接的徑向管(7)組成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其包括位于所述真空室(2)下方的下部區(qū)域或空腔(3，4)，一個(gè)或各個(gè)玻璃出口(5，9)位于該區(qū)域或空腔的下端，所述下部空腔(3，4)是用于填充旋轉(zhuǎn)的熔融玻璃。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其包括位于所述旋轉(zhuǎn)軸(6)上或緊靠所述旋轉(zhuǎn)軸(6)的玻璃流出口(19)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的設(shè)備，其包括至少一個(gè)與所述旋轉(zhuǎn)軸(6)有一定距離的玻璃流出口(5)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其包括外殼(13)以及與玻璃接觸的內(nèi)表面(14)，在它們之間插入耐高溫的絕緣材料層(12)。
12.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述外殼(13)是由耐熱鋼制成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)表面(14)由鉑內(nèi)襯或由覆蓋有鉑的薄涂層的耐火陶瓷形成。
14.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述鉑內(nèi)襯(14)由于在所述耐熱鋼殼(13)和所述內(nèi)襯(14)之間產(chǎn)生的真空而機(jī)械地固定。
15.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述鉑內(nèi)襯(14)和所述外殼(13)之間通過焊接進(jìn)行密封。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15之一所述的設(shè)備，其特征在于，將電阻放置在所述絕緣材料層(12)中，從而能夠加熱該設(shè)備。
17.使用如權(quán)利要求1至16所述的設(shè)備的玻璃精煉和均勻化方法，其包括以下步驟將熔融玻璃送入能夠圍繞軸(6)旋轉(zhuǎn)的設(shè)備的容器(1)中，接著將所述玻璃傳送至所述設(shè)備的室(2)中，在該室內(nèi)對(duì)所述玻璃施加低于大氣壓的壓力。
18.根據(jù)前一權(quán)利要求的方法，其中在離開所述旋轉(zhuǎn)軸(6)的位置處送入熔融玻璃。
19.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其中將熔融玻璃在基本上為大氣壓的壓力下送入所述可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備的所述容器(1)中。
20.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其中送入熔融玻璃的高度高于所述設(shè)備的總高度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至19之一所述的方法，其中送入熔融玻璃的高度低于其中玻璃處于真空下的所述室(2)的高度。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中玻璃在所述設(shè)備中的停留時(shí)間少于10分鐘。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中玻璃在所述設(shè)備中的停留時(shí)間少于5分鐘或者甚至少于1分鐘。
24.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其中玻璃在所述設(shè)備中的停留時(shí)間多于5秒。
25.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述真空室(2)內(nèi)的壓力小于400毫巴。
26.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述真空室(2)內(nèi)的壓力小于200毫巴。
27.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述真空室(2)內(nèi)的壓力為50至150毫巴。
28.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其中玻璃在通過所述真空室(2)之后在其自身重力的作用下恢復(fù)至基本上為大氣壓的壓力，然后流出所述可旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，流向成型步驟。
29.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其中將玻璃逐步加熱至對(duì)應(yīng)于成型溫度的均勻溫度，然后直接成型而無需經(jīng)過成型裝置的進(jìn)料器。
30.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，旋轉(zhuǎn)速度為150至500轉(zhuǎn)每分鐘。
31.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，旋轉(zhuǎn)速度為160至180轉(zhuǎn)每分鐘。
32.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，玻璃的平均溫度為1,250至1,650℃，優(yōu)選為1,300至1,500℃。
33.玻璃的制造方法，其包括玻璃熔融步驟、根據(jù)權(quán)利要求17至32所述的精煉和均勻化步驟以及隨后的成型步驟。
34.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，玻璃在不高出精煉溫度50℃的溫度下熔融。
35.根據(jù)權(quán)利要求33及34之一所述的方法，其特征在于，通過使用包括至少一個(gè)浸沒式燃燒器的爐的方法使玻璃熔融。
36.根據(jù)權(quán)利要求33至35之一所述的方法，其特征在于，通過漂浮在熔融錫的浴上對(duì)玻璃實(shí)施成型步驟。
37.根據(jù)權(quán)利要求33至36之一所述的方法，其特征在于，對(duì)玻璃接著實(shí)施利用避免了熔融漂浮玻璃的任何靜止的點(diǎn)的漂浮裝置的成型步驟，將熔融錫注入該裝置中從而形成其中熔融玻璃移動(dòng)著的接收區(qū)域。
38.根據(jù)權(quán)利要求33至37之一所述的制造方法，其不包括玻璃進(jìn)料器。
39.根據(jù)權(quán)利要求33至38之一所述的制造方法，其不使用攪動(dòng)器或攪拌器。
40.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，該玻璃不含諸如硫酸鹽、砷、銻、氯或錫的精煉劑。
41.根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，該玻璃具有包含下列用重量百分?jǐn)?shù)表示的含量的氧化物的組成SiO258-76％B2O33-18％Al2O34-22％MgO0-8％CaO1-12％SrO0-5％BaO0-3％。
42.用于顯示器系統(tǒng)，尤其是等離子顯示器、液晶顯示器(LCD)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或用于過濾器或擴(kuò)散器的玻璃基材的制造方法，其包括根據(jù)前述方法權(quán)利要求之一所述的精煉和均勻化步驟。
43.玻璃基材，其特征在于具有小于5×10-5的折射率的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
44.通過浮法得到的玻璃基材，其特征在于具有小于20nm的微觀粗糙度。
45.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的玻璃基材，其具有小于4n的微觀粗糙度。
46.根據(jù)權(quán)利要求44或45所述的玻璃基材，其沒有經(jīng)過拋光步驟。
47.根據(jù)權(quán)利要求43至46之一所述的玻璃基材，其具有包含下列用重量百分?jǐn)?shù)表示的含量的氧化物的組成SiO258-76％B2O33-18％Al2O34-22％MgO 0-8％CaO 1-12％SrO 0-5％BaO 0-3％。
48.根據(jù)權(quán)利要求43至47之一所述的玻璃基材，其特征在于不含諸如硫酸鹽、砷、銻、氯或錫的精煉劑。
49.根據(jù)權(quán)利要求43至48之一所述的基材作為顯示器系統(tǒng)、尤其是等離子顯示器或液晶顯示器(LCD)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或過濾器或擴(kuò)散器的基材的用途。
50.等離子型顯示器、液晶(LCD)型顯示器或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)型顯示器，其包括根據(jù)權(quán)利要求43至48之一所述的基材。
全文摘要
本發(fā)明涉及能夠圍繞軸(6)旋轉(zhuǎn)并用于玻璃精煉和均勻化的設(shè)備，其包括用于接收待處理的熔融玻璃的容器(1)、真空室(2)和至少一個(gè)玻璃出口(5，19)，其特征在于，該設(shè)備還包括將熔融玻璃從該進(jìn)料容器(1)傳送至該真空室(2)的傳送裝置(7，8，17，18)。本發(fā)明還涉及使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備制造基材的方法以及如此制得的基材。
文檔編號(hào)H01J17/16GK101023036SQ200580025398
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者皮埃爾·讓瓦納, 羅蒙·羅德里格斯夸爾塔斯, 路易斯·格里哈爾瓦戈伊科切亞 申請(qǐng)人:法國圣-戈班玻璃公司