[发明专利]玻璃熔体处理装备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35章第119节，本申请要求于2011年5月31日提交的序列号为61/491469的美国临时申请的优先权权益，本申请依赖于该美国临时申请的内容，并且该美国临时申请以参引方式整体纳入本文。

技术领域

本发明涉及玻璃熔体（glass melt）处理装备和方法，具体而言，本发明涉及使用电极熔化玻璃材料的电气玻璃熔化炉（electrical glass melting furnace），以及相应的熔化方法。本发明用于例如熔化适于用在设备的光学部件和/或电气部件（例如，用于LCD显示器的玻璃衬底）中的光学玻璃材料。

背景技术

玻璃材料广泛用在光学设备和/或光电设备中，所述光学设备和/或光电设备例如为照相机和投影机的透镜和滤镜、阴极射线管、等离子体显示器、灯壳（lamp envelope）、以及LCD TFT和滤色镜衬底。在许多这些应用中，尤其在LCD TFT和滤色镜衬底中，要求玻璃材料具有高度均匀的化学成分和物理特性。玻璃板内的非均一性，例如气泡、条纹和条痕、结石、铂杂质等，可导致屏幕上显示不希望的图像变形。

为了为上述这些应用生产符合要求的高质量玻璃材料，需要特殊的玻璃熔化炉，其中原料和碎玻璃被充分熔化，以获得具有预期化学成分的基本均匀的玻璃熔体，所述玻璃熔体随后经受气泡移除和搅拌，之后被传送至成形设备。在玻璃衬底被用作LCD TFT和滤色镜衬底的情况下，成形设备可以是浮法成形工艺中的锡浴（tin bath），或者溢流熔融下拉工艺中的隔管（isopipe）。位于美国纽约Corning的Corning Incorporated专门致力于使用溢流熔融下拉工艺来制造具有精密度的原生表面的LCD玻璃衬底。

玻璃熔化炉在非常高的温度下运行，从而使得玻璃材料能够充分熔化。对于通常用于LCD衬底的无碱硼硅酸盐玻璃，熔化温度可高达1500℃以上。处于所述高温下的玻璃熔体是高度腐蚀性的，甚至对于在构造炉时所使用的耐熔材料也是高度腐蚀性的。恶劣的运行条件会造成耐熔材料的不希望出现的离解，从而造成随后玻璃熔体中的夹杂物，并缩短所述熔化炉的期望使用寿命。

常规的熔化炉利用燃料（例如，天然气等）的燃烧火焰，以提供所需要的能量的至少一部分，使炉达到获得玻璃熔体的高运行温度。通过使由与玻璃熔体直接接触的耐熔电极所提供的电流经过玻璃熔体而获得的额外的焦耳热可用于增强燃料的燃烧。各种高温导电材料（例如，铂以及铂合金、钼、SnO₂陶瓷材料、石墨等）被公开为电玻璃熔化炉中的电极材料。可通过所述炉的侧壁和/或底部壁将电极插入玻璃熔体中。然而，那些常规的电气增强熔化炉总是具有这样的缺点或那样的缺点，尤其是短的使用寿命。

因而，仍需要一种改进的玻璃熔化炉。本发明满足这一需求和其他需求。

发明内容

在此公开了本公开内容的几个方面。应理解，这些方面可能彼此重叠，或者可能不彼此重叠。因而，一个方面的一部分可能落入另一方面的范围内，反之另一个方面的一部分也可能落入一方面的范围内。

每一方面都通过多个实施方案阐释，所述多个实施方案本身可包括一个或多个具体实施方案。应理解，所述实施方案可能彼此重叠，或者可能不彼此重叠。因而，一个实施方案的一部分，或者一个实施方案的具体实施方案，可能落入另一实施方案或该另一实施方案的具体实施方案的范围内，或者可能未落入另一实施方案或该另一实施方案的具体实施方案的范围内，反之亦然。

本公开内容的第一方面涉及一种用于处理玻璃熔体的容器，所述容器包括第一侧壁、第二侧壁和底部壁，其中：

所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个都包括：

（A）一个非电极（non-electrode）部，所述非电极部具有厚度TH1，并且包括：（A1）一个前非电极表面，所述非电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT1和宽度WT1；（A2）一个后非电极表面；以及，（A3）第一耐熔材料；以及

（B）至少一个电极，所述电极具有厚度TH2，并且包括：（B1）一个前电极表面，所述前电极表面面向所述玻璃熔体且具有高度HT2和宽度WT2；（B2）一个后电极部，所述后电极部包括后电极表面；以及，（B3）第二耐熔材料，不同于所述第一耐熔材料；

其中，0.01≤HT2/HT1<1.00；

所述至少一个电极被嵌入所述非电极部内；所述至少一个电极和所述非电极部形成基本不能渗透所述玻璃熔体的基本连续的壁；以及