本申請(qǐng)要求2014年9月24日提交的美國專利申請(qǐng)?zhí)?2/054531的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用納入本文。

本發(fā)明總體上涉及用于玻璃制造系統(tǒng)的過濾系統(tǒng)，更具體而言，涉及用于熔合拉制機(jī)器的揮發(fā)物過濾系統(tǒng)。

背景

高性能顯示裝置，例如液晶顯示器(lcd)和等離子體顯示器被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，例如手機(jī)、筆記本電腦、電子平板電腦、電視和計(jì)算機(jī)顯示器。當(dāng)前市場上的顯示裝置可采用例如一個(gè)或多個(gè)高精度玻璃板作為一些應(yīng)用例如電路組件的基板、或者作為濾色器。制造這種高品質(zhì)玻璃基材的尖端技術(shù)是由康寧有限公司(corningincorporated)開發(fā)的熔合拉制法，其在美國專利號(hào)3338696和3682609中有所描述，上述文獻(xiàn)通過引用全文納入本文。

熔合拉制法通常使用可包含成形體(例如等壓槽)的熔合拉制機(jī)器(fdm)。成形體可包含槽和具有楔形截面和兩個(gè)向下傾斜而在根部匯合的主側(cè)面(或形成表面)的下部。在運(yùn)行過程中，槽中填充有熔融玻璃，允許熔融玻璃流過槽的側(cè)面(或堰)且作為兩條玻璃帶沿著兩個(gè)成形表面向下流動(dòng)，最終在根部匯聚，且在根部熔合在一起而形成單一的玻璃帶。因而，玻璃帶可具有兩個(gè)尚未暴露于成形體的表面的完好外表面。然后，玻璃帶可被向下拉制并冷卻，以形成具有所需厚度和完好表面品質(zhì)的玻璃板。

在玻璃成形處理的過程中，從熔融玻璃表面揮發(fā)出的蒸氣可被困在fdm中。被困的蒸氣可最終形成可被覆fdm內(nèi)壁的粘性液體，且在許多情況中，可滲出或者在系統(tǒng)中滴落。冷凝了的蒸氣的液滴可附著在玻璃板上，并使該玻璃板產(chǎn)生缺陷。另外，如果這些液滴滴落在輥的表面，它們也會(huì)通過導(dǎo)致裂紋和/或界線的成形而對(duì)玻璃帶造成困擾。困在fdm中的揮發(fā)性蒸氣還會(huì)損壞設(shè)備，導(dǎo)致巨大的生產(chǎn)損失。所述蒸氣可包含各種揮發(fā)出的化合物，例如，舉一些例子：b2o3、sio2、al2o3和cao。

fdm可采用蒸氣過濾系統(tǒng)(vfs)以從fdm中提取被困住的蒸氣。已嘗試從fdm中(例如從fdm的馬弗爐區(qū)域的頂部)排出蒸氣，但是該方法飽受各種缺點(diǎn)之苦。例如，簡單地將蒸氣排出fdm并未考慮需要平衡fdm的內(nèi)壓并且對(duì)排出的空氣進(jìn)行補(bǔ)償?？諝獾牧鲃?dòng)和/或壓力的改變可導(dǎo)致玻璃中出現(xiàn)缺陷，例如包含物缺陷。這些以往的方法還可飽受因蒸氣冷凝而導(dǎo)致的設(shè)備堵塞之苦，這可導(dǎo)致糟糕的可靠性和對(duì)處理性能的負(fù)面影響。

對(duì)高性能顯示器的消費(fèi)需求以及對(duì)尺寸日益增長和圖像品質(zhì)的要求驅(qū)使對(duì)于用于生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度的玻璃板的改善的制造方法的需求。因此，將會(huì)有益的是，提供用于形成玻璃帶和玻璃板的方法和設(shè)備，其能夠最大程度地減少玻璃缺陷，并且能夠減輕例如由困在fdm中的揮發(fā)性蒸氣導(dǎo)致的設(shè)備損壞和處理的不穩(wěn)定性。在各種實(shí)施方式中，本文所述的方法和設(shè)備能夠最大程度地減輕設(shè)備堵塞，并且能夠減輕fdm內(nèi)的空氣流動(dòng)的干擾，其能夠防止玻璃板中出現(xiàn)包含物缺陷。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)玻璃帶的方法，所述方法包括：熔化批料以形成熔融玻璃；處理熔融玻璃以形成玻璃帶，其中，所述處理步驟產(chǎn)生包含至少一種揮發(fā)出的組分的蒸氣；排出蒸氣的至少一部分，其中，在所述排出過程中，使蒸氣保持在高于蒸氣的冷凝溫度的第一溫度；以及使蒸氣快速冷卻至低于揮發(fā)出的組分的固化溫度的第二溫度。

本文還公開了用于生產(chǎn)玻璃帶的設(shè)備，該設(shè)備包含熔融容器、成形容器和配置成從成形容器接收包含至少一種揮發(fā)出的組分的蒸氣的至少一部分的揮發(fā)物過濾系統(tǒng)，所述揮發(fā)物過濾系統(tǒng)包含輸送容器和驟冷室，其中，所述輸送容器在高于蒸氣的冷凝溫度的第一溫度下運(yùn)行，且所述驟冷室在低于揮發(fā)出的組分的固化溫度的第二溫度下運(yùn)行。

在各種實(shí)施方式中，可例如使用諸如壓縮干燥空氣這樣的壓縮流體流對(duì)從成形容器中排出的蒸氣進(jìn)行快速驟冷。根據(jù)各種方面，蒸氣的快速驟冷包括在足以將揮發(fā)出的組分的至少一部分以基本上跳過或大致跳過液相的方式轉(zhuǎn)化成基本上呈固態(tài)的時(shí)間段內(nèi)對(duì)蒸氣進(jìn)行冷卻。在某些實(shí)施方式中，可使用循環(huán)回路以將加熱了的空氣再次注入成形容器中，其能夠最大程度地減輕成形容器內(nèi)的空氣流動(dòng)的干擾。根據(jù)另一些實(shí)施方式，蒸氣可包含選自b2o3、sio2、al2o3、cao等中的至少一種揮發(fā)出的組分。

在以下的詳細(xì)描述中提出了本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言根據(jù)所作描述即容易理解，或者通過實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的方法而被認(rèn)識(shí)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方式且都旨在提供用于理解權(quán)利要求的性質(zhì)和特性的總體評(píng)述或框架。所包含的附圖供進(jìn)一步理解本發(fā)明，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖例示了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，并與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理和操作。

附圖的簡要說明

當(dāng)結(jié)合以下附圖閱讀時(shí)，能對(duì)下文的詳細(xì)描述有最好的理解，附圖中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標(biāo)記表示，其中：

圖1是一種示例性的玻璃制造系統(tǒng)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的各方面的裝備有蒸氣過濾系統(tǒng)的成形容器的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的各方面的蒸氣過濾系統(tǒng)的工藝流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的各方面的蒸氣過濾系統(tǒng)的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的各方面的驟冷室的示意圖；以及

圖6是圖示使用根據(jù)本發(fā)明的蒸氣過濾方法得到的蒸氣冷卻曲線與使用現(xiàn)有技術(shù)方法得到的蒸氣冷卻曲線的比較圖。

發(fā)明詳述

設(shè)備

本文公開了用于生產(chǎn)玻璃帶的設(shè)備，該設(shè)備包含熔融容器、成形容器和配置成從成形容器接收包含至少一種揮發(fā)出的組分的蒸氣的至少一部分的揮發(fā)物過濾系統(tǒng)，所述揮發(fā)物過濾系統(tǒng)包含在高于蒸氣的冷凝溫度的第一溫度下運(yùn)行的輸送容器和在低于揮發(fā)出的組分的固化溫度的第二溫度下運(yùn)行的驟冷室。

參考圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行討論，圖1描繪了一種用于生產(chǎn)玻璃帶104的示例性的玻璃制造系統(tǒng)100。玻璃制造系統(tǒng)100可包含熔融容器110、熔融至澄清管115、澄清容器(例如澄清器管)120、澄清至攪拌室連接管125(具有從其延伸的液位探頭立管127)、攪拌室(例如混合容器)130、攪拌室至缽形料筒連接管135、缽形料筒(例如遞送容器)140、下導(dǎo)管145和fdm150，其可包含入口155、成形體(例如等壓槽)160和牽引輥組件165。

如箭頭112所示，玻璃批料可被引入熔融容器110以形成熔融玻璃114。澄清容器120通過熔融至澄清管115與熔融容器110相連。澄清容器120可具有從熔融容器110接收熔融玻璃的高溫處理區(qū)域，其能夠除去熔融玻璃中的氣泡。澄清容器120通過澄清至攪拌室連接管125與攪拌室130相連。攪拌室130通過攪拌室至缽形料筒連接管135與缽形料筒140相連。缽形料筒140可將熔融玻璃經(jīng)由下導(dǎo)管145遞送至fdm150中。

fdm150可包含入口155、成形體160和牽引輥組件165。入口155可從下導(dǎo)管145接收熔融玻璃，熔融玻璃可從入口155流至成形體160。成形體160可包含接收熔融玻璃的開口162，熔融玻璃可流入槽164中，溢流過槽164的側(cè)面，沿著兩個(gè)相反的成形表面166a和166b向下流動(dòng)，然后在根部168熔合在一起以形成玻璃帶104。牽引輥組件165可遞送經(jīng)過拉制的玻璃帶104以利用額外可選的設(shè)備對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行處理。

例如，可利用包含用于劃刻玻璃帶的機(jī)械劃刻裝置的移動(dòng)砧機(jī)(tam)對(duì)玻璃帶進(jìn)行進(jìn)一步處理。然后，經(jīng)過劃刻的玻璃可被分離成多塊玻璃板，例如用本領(lǐng)域已知的各種方法和裝置進(jìn)行機(jī)械制造、拋光、化學(xué)強(qiáng)化和/或其它形式的表面處理，例如蝕刻。當(dāng)然，盡管本文所述的設(shè)備和方法是參考熔合拉制法和系統(tǒng)進(jìn)行討論的，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些設(shè)備和方法也可與其它玻璃成形方法聯(lián)用，例如舉例來說：狹縫拉制法和浮法。

例如，在玻璃帶成形處理的過程中，例如在fdm150中，揮發(fā)出的化合物可形成蒸氣102，其可被困在系統(tǒng)內(nèi)，可能對(duì)玻璃帶和/或加工設(shè)備造成損害。因此，在本發(fā)明的某些方面中，可提供蒸氣過濾系統(tǒng)(vfs)用于使蒸氣從fdm或成形容器中排出。圖2圖示了fdm的一部分，其包含成形容器152，其包含裝備有根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施方式的vfs170的成形體160。(以箭頭表示的)蒸氣流102可通過輸送容器(或?qū)Ч?172從成形容器152排出。輸送容器可裝備有加熱元件174，其能夠?qū)⑤斔腿萜?72的溫度、進(jìn)而將在其中流動(dòng)的蒸氣流的溫度保持在高于蒸氣冷凝點(diǎn)的溫度。在某些實(shí)施方式中，輸送容器172能夠在與成形容器內(nèi)的溫度(例如成形溫度)相似或相等的溫度下運(yùn)行。

一個(gè)非限制性的例子是，成形容器可在(例如與成形體160的槽164鄰近的上部154a處的)最高溫度附近的約1100℃～約1300℃的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，例如約1150℃～約1250℃、約1150℃～約1225℃、或者約1175℃～約1200℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。在(例如與成形體160的根部168鄰近的下部154b處的)最低溫度處，成形容器可在約800℃～約1150℃的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，例如約850℃～約1100℃、約900℃～約1050℃、或者約950℃～約1000℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。因而，輸送容器172可在高于蒸氣冷凝溫度的溫度下運(yùn)行，例如成形溫度或成形溫度附近的溫度(例如成形容器中最熱位置處的溫度)，該溫度范圍例如約為1000℃～約1300℃，例如約1050℃～約1250℃、約1100℃～約1225℃、或者約1150℃～約1200℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。

通過輸送容器172的蒸氣102可進(jìn)入驟冷室176，其在驟冷室176中可被快速冷卻至低于蒸氣中的揮發(fā)出的組分的固化點(diǎn)的溫度。例如，蒸氣可與諸如壓縮干燥空氣(cda)、除濕空氣或任意合適的冷凍氣體流(例如氮?dú)獾?這樣的壓縮流體流178接觸。與壓縮流體流的接觸可起到稀釋蒸氣流并且/或者降低含水量的作用，并且快速冷卻蒸氣，以使蒸氣能夠跳過或基本上跳過液體形成階段。壓縮流體流178進(jìn)入驟冷室176時(shí)的溫度和/或流速可變化，并且可按照例如蒸氣流的溫度、組成和/或流速以及驟冷室176的尺寸來進(jìn)行控制。

根據(jù)各種實(shí)施方式，壓縮流體流178的溫度范圍可約為0℃～約-150℃、約-20℃～約-100℃、約-30℃～約-60℃、或者約-40℃～約-50℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。在一種示例性而非限制性的實(shí)施方式中，壓縮流體流的溫度范圍可約為35℃～約-40℃。壓縮流體流的流速范圍可例如約為0.5米/秒～約2000米/秒，例如約1米/秒～約1000米/秒、約2米/秒～約100米/秒、約5米/秒～約20米/秒、或者約5米/秒～約15米/秒，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力為所需操作和結(jié)果選擇合適的流速。

因而，蒸氣流102能夠被快速冷卻至低于蒸氣中的揮發(fā)出的組分的固化點(diǎn)的溫度，例如低于約600℃的溫度，例如低于約575℃、低于約550℃、低于約525℃、或者低于約500℃。在某些實(shí)施方式中，蒸氣流可被快速冷卻至以下溫度范圍內(nèi)：約200℃～約600℃、約250℃～約500℃、或者約300℃～約400℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。

根據(jù)各種實(shí)施方式，術(shù)語“快速冷卻”及其變體用于表示在足以跳過或基本上跳過液相的時(shí)間段內(nèi)將蒸氣至少冷卻至蒸氣中的揮發(fā)出的組分的固化溫度。根據(jù)各種實(shí)施方式，上述時(shí)間段可短于約10秒，例如，短于約5秒、短于約1秒，短于約0.5秒、或者短于約0.1秒，盡管更長或更短的時(shí)間段也是可能的并且落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。在另一些實(shí)施方式中，快速冷卻可在毫秒內(nèi)發(fā)生，例如上述時(shí)間段的范圍可約為0.01～約0.09秒。無意受限于理論，認(rèn)為本文所述的蒸氣的快速冷卻可最大程度地減少或清除加工設(shè)備中的液體組分，從而降低相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，例如腐蝕和/或堵塞。

然后，冷卻了的蒸氣流102(包含任何固體顆粒)可移動(dòng)至一個(gè)或多個(gè)冷凝器180，所述冷凝器180可裝備有一個(gè)或多個(gè)冷卻元件182，例如裝備有冷卻線圈的水冷冷凝器。蒸氣流102可在冷凝器180中被進(jìn)一步冷卻，冷凝器180能夠使額外組分從蒸氣流102中沉淀下來，例如蒸氣流中的水分以及具有更低固化點(diǎn)或冷凝點(diǎn)的其它組分可被冷凝。至少一個(gè)冷凝器180可例如使蒸氣流冷卻至以下溫度范圍：約100℃～約500℃，例如約150℃～約400℃、約200℃～約350℃、或者約250℃～約300℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍或子范圍。在一種非限制性的實(shí)施方式中，vfs可包含第一冷凝器，其能夠使蒸氣流從約500℃～約600℃的第一溫度范圍冷卻至約250℃～約450℃、例如約300℃～約400℃的第二溫度范圍，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。vfs還可包含第二冷凝器，其能夠使蒸氣流冷卻至約100℃～約200℃的第三溫度范圍內(nèi)，例如約110℃～約180℃、約120℃～約170℃、約130℃～約160℃、或者約140℃～約150℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。

冷凝器180可裝備有收集隔間184或者能夠作為vfs的分離組件提供的收集隔間。來自冷凝器180的固體顆粒和/或液體可作為分離的固體組分186聚集在收集隔間184中。然后，分離出的氣體組分(例如氣體流)188可通過空氣過濾器190，在一些實(shí)施方式中，所得到的經(jīng)過過濾的空氣192隨后可被加熱并經(jīng)由循環(huán)回路194回到成形容器152。在某些實(shí)施方式中，經(jīng)過過濾的空氣192可作為“補(bǔ)償”物流對(duì)成形容器內(nèi)的消耗的空氣流196進(jìn)行補(bǔ)充。

圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的vfs一個(gè)示例性的流程圖。盡管圖1和2圖示了蒸氣流從成形容器的頂部區(qū)域，例如馬弗爐排出，應(yīng)當(dāng)理解的是，蒸氣流可在容器或fdm中的任意位置排出。例如，如圖3所示，成形容器可包含多個(gè)排出點(diǎn)，例如蒸氣可從頂部和/或側(cè)面或者任意其它合適的位置排出容器，例如在馬弗爐或輸送區(qū)域(分別參見圖2中的154a和154b)處排出容器。在步驟a中，蒸氣可從成形容器中排出并且在步驟b中被加熱以使蒸氣保持在高于其冷凝溫度的溫度。然后，可在步驟c中驟冷和冷卻蒸氣，以使至少一種揮發(fā)出的組分固化以及/或者使蒸氣流中所存在的各種組分冷凝?？稍诓襟Ed中使用顆粒過濾器以從氣體流中分離出任意固體顆粒。然后，可例如利用步驟e中的鼓風(fēng)機(jī)的方式將經(jīng)過過濾的物流輸送至可選的加熱單元。隨后，可在步驟f中對(duì)經(jīng)過過濾的物流進(jìn)行加熱，且在一些實(shí)施方式中，在步驟g中可使物流循環(huán)回到成形容器。

圖4是描繪vfs設(shè)備的一種非限制性實(shí)施方式的示意圖，其可被用于進(jìn)行本文所述的方法，例如圖3的流程圖中所描述的方法。在所示的實(shí)施方式中，來自成形容器的蒸氣流102可被加熱和輸送至驟冷室176，可在驟冷室176中例如通過與一種或多種壓縮物流(未圖示)接觸來使其快速冷卻。然后，蒸氣流可流過至少一個(gè)冷凝器180(圖示了兩個(gè)冷凝器)以進(jìn)行進(jìn)一步冷卻?？稍谑占糸g184，例如灰塵收集器中收集任意固體顆粒和/或冷凝的液體。隨后，可對(duì)剩余的分離氣體流進(jìn)行過濾(未圖示)并且在加熱單元198中對(duì)其進(jìn)行加熱。根據(jù)一些實(shí)施方式，經(jīng)過加熱的氣體流可隨后作為補(bǔ)償物流被循環(huán)至成形容器(未圖示)。

圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的各種方面的驟冷室的更詳細(xì)的透視圖。從圖中可以看到，在一些實(shí)施方式中，驟冷室176可以是與至少一個(gè)冷凝器180相連的閥。經(jīng)過加熱的蒸氣流102可流過驟冷室，所述驟冷室可包含一個(gè)或多個(gè)入口177，壓縮流體流可經(jīng)由入口177流入室內(nèi)與蒸氣流102接觸。隨后，合并的物流可流入冷凝器180中以進(jìn)行進(jìn)一步冷卻。隨著蒸氣流進(jìn)入冷凝器，分離出的固體組分186(例如固化的顆粒)可例如因重力而開始從氣態(tài)蒸氣中落下，并能夠被收集在收集容器中。

術(shù)語“蒸氣流”和“蒸氣”在本文中可交換使用，以表示從成形容器中排出并隨后被加熱、驟冷和冷卻的一種或多種物流。蒸氣流包含至少一種揮發(fā)出的組分，其可在成形容器和輸送容器中呈氣態(tài)，而在離開驟冷室時(shí)基本上呈固態(tài)或顆粒態(tài)。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的蒸氣流包含氣態(tài)蒸氣和其中所夾帶的任意顆粒物質(zhì)。

如本文所用，術(shù)語“固化溫度”及其變體旨在表示以下溫度，在該溫度下，至少一個(gè)氣體-固體轉(zhuǎn)化得到了包含至少一種固體顆粒(例如大片蒸氣(bulkvapor)中所夾帶的基本上固體的顆粒)的基本上不含液體的大片蒸氣，其中，氣體-固體轉(zhuǎn)化與溫度的降低有關(guān)。固化溫度也可表示沉淀溫度或以下溫度，在該溫度下，至少一部分蒸氣轉(zhuǎn)化成固體，例如升華的相反過程。類似地，術(shù)語“冷凝溫度”及其變體旨在表示以下溫度，在該溫度下，至少一個(gè)氣體-液體轉(zhuǎn)化導(dǎo)致至少一個(gè)液相被引入大片蒸氣中，其中，氣體-液體的轉(zhuǎn)化與溫度的降低有關(guān)。

如本文所用，術(shù)語“基本上固體”及其變體旨在表示基本上或完全轉(zhuǎn)化成固體顆粒的之前揮發(fā)出的組分。例如，固體顆?？砂?00重量％的固體，或者在另一些實(shí)施方式中，固體顆?？砂笥诩s99.9重量％的固體，例如大于約99.5重量％、大于約99重量％、大于約98重量％、大于約97重量％、大于約96重量％、或者大于約95重量％。

一個(gè)非限制性的例子是，蒸氣流可包含至少一種揮發(fā)出的組分，例如舉例來說：b2o3、sio2、al2o3和cao。硼，例如以b2o3的形式，可在成形處理過程中揮發(fā)以形成氣態(tài)的b2o3。使用硼作為一個(gè)非限制性的例子，蒸氣流可從成形容器中排出，并且被保持在高于蒸氣的冷凝溫度的溫度。例如，蒸氣流可被加熱和保持在高于約1000℃的溫度，例如高于約1100℃、或高于約1200℃，例如在約1000℃～約1300℃的范圍內(nèi)，例如約為1050℃～約1250℃、約1100℃～約1225℃、或者約1150℃～約1200℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。在各種實(shí)施方式中，保持蒸氣高于冷凝溫度能夠防止在加工設(shè)備中形成液體，否則所述液體會(huì)損壞各種設(shè)備部件并且/或者可能堵塞設(shè)備。

在驟冷室中，蒸氣流可與諸如干燥的壓縮物流(例如cda)這樣的壓縮流體流接觸。干燥的冷空氣能夠降低蒸氣流的含水量并且/或者稀釋物流，從而使蒸氣流快速冷卻至低于揮發(fā)出的組分(例如b2o3)的固化溫度的溫度，以跳過或基本上跳過液相的形成。在硼作為b2o3蒸發(fā)的場合下，固化點(diǎn)估計(jì)約為557℃。因此，在各種實(shí)施方式中，使蒸氣快速冷卻至低于約550℃的溫度應(yīng)當(dāng)會(huì)得到包含硼的固體顆粒，而不形成或基本上不形成液相。作為與可堵塞設(shè)備的液體冷凝相反的過程，基本上干燥的固體顆?？筛菀椎乇粡南到y(tǒng)中濾除，例如利用空氣過濾器和/或灰塵收集器。當(dāng)然，作為揮發(fā)出的組分的例子的b2o3不應(yīng)限制本文所附的權(quán)利要求的范圍，因?yàn)槭纠缘膶?shí)施方式可被用于除去任意數(shù)量的揮發(fā)出的組分。

圖6圖示了示例性的揮發(fā)出的硼蒸氣的可通過本發(fā)明的各種方面而得到的示例性的冷卻曲線y。還包括了現(xiàn)有技術(shù)的冷卻曲線x以進(jìn)行比較。通過使用本文所述的方法和設(shè)備，包含在步驟a中(在約1225℃下)離開馬弗爐的揮發(fā)出的硼的蒸氣可在步驟b中在驟冷室中被快速冷卻(至約500～600℃)，在步驟c中在第一冷凝器中被冷卻(至約275～325℃)，進(jìn)一步在步驟d中在第二冷凝器中被冷卻(至約100～140℃)，并且在步驟e中在離開vfs時(shí)，例如在過濾后可具有約25～40℃的最終溫度。當(dāng)然，如上所述，在某些實(shí)施方式中，vfs還可包括用于將蒸氣再次加熱至適合其循環(huán)回到成形容器中的溫度的加熱元件。

相比之下，通過使用現(xiàn)有技術(shù)的方法，揮發(fā)出的硼蒸氣在多個(gè)步驟中冷卻得更加平緩，在此過程中，可能形成液體，從而存在堵塞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。例如，冷卻曲線x描繪了使用熱電偶或高溫溫度傳感器沿著拉制中各點(diǎn)進(jìn)行的溫度測量的結(jié)果，以對(duì)不具有vfs的79”exg系統(tǒng)的玻璃帶溫度進(jìn)行測量。如曲線x所示，在沒有排出的條件下，任何揮發(fā)出的硼蒸氣都無法達(dá)到低于揮發(fā)出的硼的固化點(diǎn)的溫度，因此維持在液體-氣體狀態(tài)，其可使被處理的物流更加難以輸送以及/或者使設(shè)備更加難以清潔。因此，圖6證明了通過使用本文所述的方法和設(shè)備，可對(duì)包含至少一種揮發(fā)出的組分的蒸氣進(jìn)行快速冷卻，以基本上避免液相，同時(shí)還能夠產(chǎn)生更易輸送和從系統(tǒng)中清除的固體顆粒相。

方法

本文公開了用于生產(chǎn)玻璃帶的方法，所述方法包括：熔化批料以形成熔融玻璃；處理熔融玻璃以形成玻璃帶，其中，所述處理步驟產(chǎn)生包含至少一種揮發(fā)出的組分的蒸氣；排出蒸氣的至少一部分，其中，在所述排出過程中，使蒸氣保持在高于蒸氣的冷凝溫度的第一溫度；以及使蒸氣快速冷卻至低于揮發(fā)出的組分的固化溫度的第二溫度。

本文所使用的術(shù)語“批料”及其變體表示玻璃前體組分的混合物，其經(jīng)過熔化、反應(yīng)和/或結(jié)合而形成玻璃?？衫萌魏我阎挠糜诮Y(jié)合玻璃前體材料的方法來制備和/或混合玻璃批料。例如，在某些非限制性的實(shí)施方式中，玻璃批料可包含玻璃前體顆粒的干燥或基本上干燥的混合物，例如不含任何溶劑或液體。在另一些實(shí)施方式中，玻璃批料可以是漿料的形式，例如是存在液體或溶劑的玻璃前體顆粒的混合物。

根據(jù)各種實(shí)施方式，批料可包含玻璃前體材料，例如二氧化硅、氧化鋁、各種附加的氧化物，例如氧化硼、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈉、氧化鍶、氧化錫或氧化鈦。例如，玻璃批料可包含二氧化硅和/或氧化鋁以及一種或多種附加的氧化物的混合物。在各種實(shí)施方式中，玻璃批料可包含約45～約95重量％(總計(jì))的氧化鋁和/或二氧化硅、以及約5～約55重量％(總計(jì))的氧化硼、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈉、氧化鍶、氧化錫和/或氧化鈦中的至少一種氧化物。

批料可利用任何本領(lǐng)域已知的方法來熔化，包括參考圖1所討論的方法。例如，可將批料加入熔融容器中并加熱至以下溫度范圍：例如約1100℃～約1700℃，例如約1200℃～約1650℃、約1250℃～約1600℃、約1300℃～約1550℃、約1350℃～約1500℃、或者約1400℃～約1450℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。在某些實(shí)施方式中，批料可在熔融容器中停留留數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)，這取決于各種變量，例如運(yùn)行溫度和批料尺寸。例如，停留時(shí)間可在以下范圍內(nèi)：約30分鐘～約8小時(shí)、約1小時(shí)～約6小時(shí)、約2小時(shí)～約5小時(shí)、或者約3小時(shí)～約4小時(shí)，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。

熔融玻璃可隨后經(jīng)歷各種附加的處理步驟，包括例如澄清以除去氣泡、以及攪拌以使玻璃熔體均勻化。然后，可利用本領(lǐng)域已知的任何方法處理熔融玻璃以生產(chǎn)玻璃帶，包括參考圖1～2討論的熔合拉制法、以及狹縫拉制法和浮法。可使用本文所述的vfs使在處理步驟中產(chǎn)生的蒸氣排出和冷卻。

在某些實(shí)施方式中，可例如通過自然對(duì)流和/或由風(fēng)扇引起的空氣牽拉來使一種或多種蒸氣流從成形容器中排出。這里所描述的排出步驟旨在表示例如從成形容器中提取出蒸氣，并且輸送其遠(yuǎn)離成形容器至冷卻單元，例如驟冷室和/或冷凝器。根據(jù)本發(fā)明的各種方面，在排出步驟中，使蒸氣流保持在高于蒸氣冷凝點(diǎn)的第一溫度。可例如通過加熱輸送容器來保持第一溫度，蒸氣流經(jīng)由所述輸送容器從成形容器移動(dòng)至驟冷室。一個(gè)非限制性的例子是，輸送容器可在以下溫度范圍內(nèi)運(yùn)行：約1000℃～約1200℃，例如約1050℃～約1175℃、或者約1100℃～約1150℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。

然后，蒸氣流可進(jìn)入驟冷室，其在驟冷室中可被快速冷卻至低于蒸氣流中的至少一種揮發(fā)出的組分的固化點(diǎn)的第二溫度。蒸氣流的流速和/或體積流率可隨著各種處理參數(shù)而變化，例如，隨著快速冷卻蒸氣流所需的熱傳遞而變化，以例如使得所針對(duì)的揮發(fā)出的組分固化。本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力根據(jù)所需應(yīng)用選擇合適的蒸氣流量和/或流速。

如關(guān)于設(shè)備的討論所述，蒸氣流可被驟冷至第一溫度，并隨后被一個(gè)或多個(gè)冷凝器冷卻至第二溫度、或者甚至第三溫度。在驟冷和冷卻后，蒸氣流可經(jīng)歷各種分離處理，以將任何固體顆粒或液體冷凝物從氣體流中分離出來。分離出的固體組分可被丟棄、分析或循環(huán)以作他用?？衫缡褂每諝膺^濾器對(duì)分離出的氣體組分進(jìn)行過濾，并且將其加熱至適合可選地循環(huán)回到成形容器中的溫度。例如，經(jīng)過過濾的空氣可被加熱至以下溫度范圍：約1000℃～約1250℃，例如約1050℃～約1200℃、或者約1100℃～約1150℃，包括上述數(shù)值之間的所有范圍和子范圍。

本文所述的方法和設(shè)備相比于現(xiàn)有技術(shù)的過濾系統(tǒng)和/或不具有過濾系統(tǒng)的fdm運(yùn)行可提供一個(gè)或多個(gè)優(yōu)勢(shì)。在某些實(shí)施方式中，蒸氣流的快速冷卻允許跳過或基本上跳過fdm中的可能產(chǎn)生問題的液體冷凝階段。而且，本文所述的vfs能夠通過除去冷凝源(例如揮發(fā)性蒸氣)來減少fdm中冷凝的累積。fdm中的冷凝的減少可導(dǎo)致玻璃中裂紋的減少，界線形成的減少、處理不穩(wěn)定性的降低、以及/或者與冷凝有關(guān)的生產(chǎn)損失的減少。例如，通過減少冷凝，因蒸氣侵襲而導(dǎo)致的馬弗爐區(qū)域中的防火材料的退化或“消融”可得到減輕或甚至消除。因冷凝物的存在而產(chǎn)生的設(shè)備失效的風(fēng)險(xiǎn)也可得到降低，以使設(shè)備的經(jīng)時(shí)壽命和性能得以增強(qiáng)。另外，由于冷凝缺陷的減少和消失，玻璃板的品質(zhì)得以改善。采用本文所述的vfs的玻璃制造工藝的預(yù)計(jì)成本節(jié)約可高達(dá)一億美元。

例如，因?yàn)関fs在fdm之外，其可被輕易改裝、開啟和關(guān)閉、清潔和/或調(diào)試而不對(duì)fdm產(chǎn)生大的困擾。另外，可利用基礎(chǔ)的工業(yè)計(jì)量學(xué)和控制系統(tǒng)對(duì)vfs進(jìn)行調(diào)節(jié)、監(jiān)控和控制。vfs中不包含特制的材料和/或部件可相比于其它過濾系統(tǒng)提供顯著的成本節(jié)約。最后，本文所述的vfs可允許收集顆粒試樣以進(jìn)行分析，以及提供改善的清潔和維護(hù)的便捷性。可使用玻璃工業(yè)中常用的標(biāo)準(zhǔn)工具和技術(shù)對(duì)vfs進(jìn)行定期清潔，因此最大程度地降低了復(fù)雜度、節(jié)省的時(shí)間和/或成本。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的方法和設(shè)備可不具備上述的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)勢(shì)，但這些方法和設(shè)備旨在落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

應(yīng)理解，多個(gè)公開的實(shí)施方式可涉及與特定實(shí)施方式一起描述的特定特性、原理或步驟。還應(yīng)理解，雖然以涉及某一特定實(shí)施方式的形式描述，但特定特征、原理或步驟可以多種未說明的組合或排列方式與替代性實(shí)施方式互換或組合。

還應(yīng)理解的是，本文所用術(shù)語“該”、“一個(gè)”或“一種”表示“至少一個(gè)(一種)”，不應(yīng)局限為“僅一個(gè)(一種)”，除非明確有相反的說明。因此，例如，提到“一個(gè)冷凝器”包括具有兩個(gè)或更多個(gè)這種冷凝器的方面，除非文本中有另外的明確表示。

本文中，范圍可以表示為從“約”一個(gè)具體值開始和/或至“約”另一個(gè)具體值終止。當(dāng)表述這種范圍時(shí)，例子包括自某一具體值始和/或至另一具體值止。類似地，當(dāng)使用先行詞“約”表示數(shù)值為近似值時(shí)，應(yīng)理解，具體數(shù)值構(gòu)成另一種實(shí)施方式。還應(yīng)理解的是，每個(gè)范圍的端點(diǎn)值在與另一個(gè)端點(diǎn)值相結(jié)合以及獨(dú)立于另一個(gè)端點(diǎn)值的情況下都是有意義的。

本文所用的術(shù)語“幾乎”、“基本上”以及它們的變化形態(tài)旨在表示所描述的特征等于或約等于一個(gè)數(shù)值或描述。而且，“基本上相似”旨在表示兩個(gè)數(shù)值相等或大致相等。在一些實(shí)施方式中，“基本上相似”可表示在彼此的約10％內(nèi)的數(shù)值，例如在彼此的約5％內(nèi)、或者在彼此的約2％內(nèi)。

除非另有表述，否則都不旨在將本文所述的任意方法理解為需要使其步驟以具體順序進(jìn)行。因此，當(dāng)方法權(quán)利要求實(shí)際上沒有陳述為其步驟遵循一定的順序或者其沒有在權(quán)利要求書或說明書中以任意其他方式具體表示步驟限于具體的順序，都不旨在暗示該任意特定順序。

雖然會(huì)用過渡語“包含”來公開特定實(shí)施方式的各種特征、元素或步驟，但是應(yīng)理解的是，這暗示了包括可采用過渡語“由……構(gòu)成”或“基本上由……構(gòu)成”描述在內(nèi)的替代實(shí)施方式。因此，例如包含a+b+c的系統(tǒng)的暗含的替代性實(shí)施方式包括系統(tǒng)由a+b+c構(gòu)成的實(shí)施方式和系統(tǒng)基本上由a+b+c構(gòu)成的實(shí)施方式。

對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到所述實(shí)施方式的融合了本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的各種改良組合、子項(xiàng)組合和變化，應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明包括所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的全部內(nèi)容及其等同內(nèi)容。