[发明专利]稳定熔融材料柱的方法

说明书

要求在先美国申请的权益的声明

本申请要求2010年2月25日提交的欧洲申请第10305188.4号的权益。此文件的内容以及本文提到的出版物、专利和专利文件的所有内容都通过参考结合入本文中。

技术领域

本发明涉及由熔融材料制备管材或棒材的方法和设备，具体涉及基于玻璃或玻璃陶瓷的管材或棒材的成形。

背景技术

制造玻璃管材和/或棒材的方法是公知的。例如，美国专利US2009793描述了一种形成玻璃管材或棒材的方法。在这种所谓的维洛（Vello）法中，熔融玻璃经容器底部开口从容器流出，形成熔融玻璃柱。在开口处，设置在物料流内的吹管注入气体如空气，使之通过圆柱形或圆锥形截面，进入熔融玻璃中，在柱内产生空心中心线，从而形成中空熔融玻璃管。此后，将玻璃管的流动方向从竖直方向改为非竖直方向，如水平方向。此方法的下拉变化形式也是已知的，其中玻璃管被竖直向下拉，不改变流动方向。

当玻璃转变为稳定的结晶形式时会发生失透现象。在高于某温度（称作失透温度或液相线温度）时，晶化受到抑制。对于给定的方法，液相线温度（或者反过来说液相线黏度）直接影响晶化是否有可能发生。

对于多组分玻璃，玻璃中常常存在不同的失透限制因素，具体取决于形成的相关晶相和形成位置。为了确定玻璃发生失透的倾向，技术人员必须考虑与具体方法相关的失透限制因素。对于通过拉制法生产的玻璃，这通常是在上述相边界发生的晶化。

然而，对于不同的玻璃，玻璃晶化的倾向可能有相当大的差异，而且会随玻璃的化学组成变化。改变组成会影响晶化倾向。然而，组成变化会显著影响玻璃的其他性质，这些性质往往由玻璃的目标用途决定。因此，利用常规方法和设备，不大可能选出一种满足以下要求的玻璃组成：它具有针对晶化的必要稳定性（即不发生晶化），而仍能满足受目标用途控制的预定物理特性方面的要求。

发明内容

本发明揭示了一种设备，当以黏性液体材料柱的形式将黏性液体材料如熔融玻璃材料从喷嘴拉出时，该设备能够稳定该黏性液体材料的流动。这种方法可用于形成玻璃棒材或管材。在一些情况中，如当需要一组特定的属性时，可能有必要牵拉低黏度的黏性液体材料，如当黏性液体具有低液相线黏度时。为了防止失透，必须将黏性液体材料维持在高温，使材料的黏度小于液相线黏度。然而，为了获得稳定的拉制方法，使黏性材料柱不摇摆或坍塌，对于材料黏度在拉制过程中可以有多低是有限制的。这将制造商置于两难境地：要么为防晶化而将黏性材料保持在足够低的黏度，但工艺不稳定；要么将黏度保持在足以实现工艺稳定的数值，但有晶化的风险。本文揭示了使喷嘴流出的黏性材料稳定流动的方法和设备，使得制造商可以在能避免晶化的黏度下拉制材料。

在一个实施方式中，描述了一种稳定黏性液体材料柱的方法，所述方法包括：a）使黏性液体材料从容器中的开口流出，形成黏性液体材料柱；b）将所述黏性液体材料柱竖直向下拉过一种气氛；c）将所述黏性液体材料柱拉入由稳定件限定并包含入孔和出孔的通路，所述通道设置在黏性液体材料柱周围；以及d）其中所述黏性液体材料在所述开口处的黏度小于该材料的液相线黏度，且该材料柱在稳定件出孔处的黏度至少为10¹³泊。

若需要管材，如玻璃管，可通过置于容器开口中的吹管将气体注入黏性液体材料柱内部。如需要棒材，可中断气体流动和/或撤去吹管。

在一些实施方式中，黏性液体材料柱从包含稳定件的管子中流过，黏性液体材料接触管子内壁。

在其他的实施方式中，用多孔材料或者具有许多穿孔的材料形成稳定管，使气体从稳定管中流过。气体在黏性液体材料柱与稳定管内表面之间形成膜，所述膜阻止黏性液体材料柱与稳定管之间接触。

在一些实施方式中，可控制稳定件中的黏性液体材料柱的温度。例如，可将冷却元件设置在稳定件上，当黏性液体材料柱流过稳定件时，冷却元件改变该材料的温度。

黏性液体材料柱在入孔处的外径优选小于入孔内径。