[发明专利]用于玻璃熔体流的真空脱气法

说明书

本发明涉及用于玻璃熔体流的真空脱气法，它能合适有效地除去由玻璃原料熔制获得的玻璃熔体连续流中的气泡。

迄今为止，在用成形设备对玻璃熔体成形之前，除去玻璃原料在熔炉内熔制获得的其中所产生的气泡，用以提高形成的玻璃产品的质量，一直普遍采用精炼法。

已知有这样一种方法，预先在玻璃原料中加入一种精制剂如硫酸钠(Na₂SO₄)，通过熔制含精制剂的玻璃原料制得的玻璃熔体在预定温度下保持预定的时间进行精制，此玻璃熔体中的气泡借助精制剂长大，上升到玻璃熔体表面，然后除去这些气泡。

已知的还有真空脱气法，该方法中，将玻璃熔体引入一减压下的真空容器；在这样的减压条件下，玻璃熔体连续流中的气泡长大并上升到玻璃熔体表面，在玻璃熔体表面上破裂除去，然后从真空容器中排出玻璃熔体。

上述真空脱气法中，在减压下形成的玻璃熔体流中所含气泡在较短时间内长大，借助其浮力上升到玻璃熔体表面，随后破裂。按这种方式，该方法可从玻璃熔体表面有效除去气泡。为从玻璃熔体表面有效除去气泡，必须使气泡上升速率很快，在减压条件下能到达玻璃熔体表面。否则，气泡会随玻璃熔体流排出，结果最终的玻璃产品会含有气泡，成为次品。

由于这一原因，真空脱气所用减压容器中的压力应尽可能小，使气泡长大并提高其上升速率，从而提高真空脱气的效果。

然而，当真空脱气减压容器中的压力降低时，有时会在玻璃熔体中产生许多新的气泡，这些气泡上升到玻璃熔体表面形成不会破裂的浮动泡沫层。一部分泡沫层会随玻璃熔体流排出，导致玻璃产品中的缺陷。当泡沫层发展时，玻璃熔体上表面的温度下降。泡沫层变得很难破裂，从而使泡沫层进一步发展。因此，真空脱气设备的内部充满着不破裂的气泡。充满该设备的泡沫层可与该设备顶部的杂质接触；因此泡沫层会将杂质带入最终玻璃产品。所以为了能有效进行真空脱气，不宜过分降低真空脱气所用的压力。

而且，玻璃熔体中气泡的上升速率由玻璃熔体的粘度以及气泡的大小所决定。因此，降低玻璃熔体的粘度或升高玻璃熔体的温度，可有效地使气泡上升到表面。然而，当玻璃熔体温度升得过高时，会引起玻璃熔体和其所接触的流动通道材料如耐火砖发生反应。这又会导致新的气泡产生，流动通道的部分材料溶解于玻璃熔体中，使玻璃产品的质量劣化。而且，当玻璃熔体温度升高时，通道材料的强度下降，其使用寿命缩短，而且需要用另外的设备如加热器，来保持玻璃熔体的高温。结果，为了能进行合适有效的真空脱气处理，过分降低真空脱气的压力以及过分升高玻璃熔体的温度都是不适宜的。

由于真空脱气法受到一些限制，曾经报道了下列用于有效真空脱气的条件(SCIENCE AND TECHNOLOGY OF NEW GLASS，October 16-17，1991，第7576页)。

如图4所示，在对玻璃熔体流进行真空脱气的真空脱气设备40中，玻璃熔体中的气泡数目(气泡密度)可到减少原来的约1/1,000。当1320℃的玻璃熔体以6吨/天的流量通过该设备时，真空脱气器42中压力为0.18大气压(136.8mmHg)，玻璃熔体在这种减压的真空脱气器42中的停留时间为50分钟。

在一个实验室规模的真空脱气设备40中按下面方式进行上述的真空脱气处理。用真空泵(图中未标出)将由玻璃原料熔制获得的玻璃熔体从前面的槽47经过向上管道44输入减压下的真空脱气器42，在基本水平方向上形成玻璃熔体流。然后，此玻璃熔体流在真空脱气器42中通过除去所含的气泡，然后，该玻璃熔体再经过向下管道46输入后面的槽48，在其中保持的温度使粘度为1,000泊。

在向上管道44的进口和向下管道46的出口抽取玻璃熔体的样品，分别检测其中所含气泡的密度。结果，在进入真空脱气器之前的槽47中，玻璃熔体所含气泡密度为150[个/千克]，在后面的槽48中玻璃熔体所含的气泡密度为0.1[个/千克]。因此，可以认为气泡数目减少到大约原来的1/1000。该刊还报道，在玻璃熔体表面上没有形成泡沫层，尽管真空脱气器中的压力设定在0.18大气压的低水平。

上述报道的真空脱气法中，当真空脱气器42的压力为0.18大气压(136.8mmHg)，在其中的停留时间为50分钟时，可达到有效真空脱气。然而，该报道并未揭示为了获得优异的有效真空脱气结果对真空脱气所要求的各种条件。

特别是应该在减压条件下在相对较短时间内进行真空脱气。因此，如上所述，在不可过分降低压力和过分提高温度的条件下，很重要的是确定玻璃熔体流在减压环境中的停留时间。