[发明专利]热处理熔融玻璃的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及热处理熔融玻璃的方法和装置。

定义

本文和权利要求书中所使用的术语“贵金属”指铂、颗粒稳定的铂、铂合金或颗粒稳定的铂合金。作为非限制性的实施例，该术语包括铂-铑合金，例如80重量％的铂与20重量％的铑的合金。

本文和权利要求书中所使用的术语“椭圆形截面”指截面的形状为椭圆、卵形或跑道形(即，截面的周边具有平行的直边，其末端通过例如半圆的曲线连接，或通过末端带有曲线的直线连接，如每一末端接有四分之一圆)。“椭圆形导管”指具有椭圆形截面的导管。

背景技术

制备平板玻璃、例如用作显示器、如LCD显示器基板的玻璃的基本步骤包括：(1)熔融原料，(2)精炼(精制)熔体去除气态掺杂物，(3)搅拌精炼的熔融玻璃以获得化学均一性和热均一性，(4)热处理均质化玻璃以降低其温度并从而增加其粘度，(5)使冷却的熔融玻璃形成玻璃带，以及(6)从玻璃带上分隔出单独的玻璃板。在熔融下拉法中，使用称为“溢流槽(isopipe)”的结构形成玻璃带，而在浮法中，使用熔融锡浴来实现该目的。

因为气泡通过熔融玻璃的上升速率与玻璃粘度成反比，即粘度越低，上升速率越快，以及粘度与温度成反比，即温度越高，粘度越低，所以需要高温来成功实现熔融玻璃的精炼。由于熔融玻璃仅在精炼炉中停留有限的时间，因而使气泡快速通过熔体非常重要。因此，精炼炉通常在尽可能高的高温下进行操作。然而，使熔融玻璃形成玻璃带所需粘度大大高于精炼期间所需的粘度。因此，需要在精炼和成型之间对熔融玻璃进行热处理(冷却)。

传统上，使熔融玻璃通过截面为圆形的导管来进行热处理。导管周围环绕陶瓷材料并固定于金属架上，通过直接或间接加热来控制熔融玻璃的热损失速率，从而避免由冷却过程引起的实质上的玻璃热量和流速的不均匀性。由于熔融玻璃的高温和避免污染熔融玻璃的需要，导管壁由贵金属制成。

过去所使用的圆形截面使导管在本质上是机械稳定的。该稳定性很重要，因为贵金属很昂贵从而可以降低成本，热处理用导管的壁需要尽可能地薄。尽管有利于机械稳定性，但是根据本发明，已经发现对于热传递来说圆形截面并不是最好的。具体地，已经发现对于各种应用，由于其热传递性能，具有圆形截面的处理导管需要比可用空间更长。尽管可以扩大用于热处理的空间，但是该扩大会增大玻璃制造设备的总体尺寸，从而增加成本。此外，增加圆形处理导管的长度会增加制造导管所需贵金属的量，从而减少了薄壁导管所带来的经济效益。

本发明解决了圆形处理导管的问题并提供了一种导管，具体是椭圆形导管，其可以在熔融玻璃通过导管时获得高的热损失率而不损害横向热流均一性(横向热均匀性)。此外，本发明中熔融玻璃通过导管时的流梯度和压头损失很小，这会增加椭圆形导管的效益。

发明内容

根据第一方面，公开了一种热处理熔融玻璃的方法，该方法包括：

(A)使熔融玻璃流过导管(13)，该导管具有：

(i)由贵金属制成的壁(23)；

(ii)入口面(15)和出口面(17)；

(iii)具有长轴和短轴的椭圆形截面(9)，该长轴基本水平，短轴具有精确的垂直角度；以及

(iv)沿长轴方向的宽度W和沿短轴方向的高度H，其中W和H满足如下关系：2≤W/H≤6；以及

(B)通过向导管(13)的壁(23)长轴长度方向施加比短轴长度方向更多的热量来非均匀地加热导管。

根据第二方面，公开了一种操作贵金属玻璃处理导管(13)的方法，，该导管包括具有上表面(25)的壁(23)，该方法包括：提供具有多个贵金属薄片(29)的上表面(25)并将贵金属薄片(29)连接到耐火支撑结构(27)上，以在导管(13)处于高温并且未充满玻璃期间降低上表面(25)的下陷。

根据第三方面，公开了一种装置，其包括：

(A)耐火支撑结构(27)；

(B)玻璃处理导管(13)，其具有：

(i)由贵金属构成的壁(23)，该壁具有上表面(25)；

(ii)具有长轴和短轴的椭圆形截面(9)，该长轴基本水平，短轴具有精确的垂直角度；

(iii)沿长轴方向的宽度W和沿短轴方向的高度H，其中W和H满足如下关系：2≤W/H≤6；以及

(C)多个贵金属薄片(29)，其将壁(23)的上表面(25)连接到耐火支撑结构(27)。

本发明上述各个方面中所使用的附图标记仅仅是为了方便读者，并不也不应解释为对发明的限制。更概括地说，应当理解前述一般描述和下述详细描述仅仅是本发明的实例，意在提供一个总体框架来理解本发明的本质和特征。