[发明专利]用于减少玻璃熔体内团聚物的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求2015年4月1日提交的美国临时申请系列号62/141410的优先权，进而要求2015年3月20日提交的美国临时申请系列号62/136034的优先权，它们的内容作为本申请的基础，并通过引用全文纳入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于加工玻璃批料的方法和系统，更具体而言，涉及用于减少玻璃熔体内团聚物的方法和系统。

背景

玻璃基材可用于从窗户至高性能显示器的各种应用中。对玻璃基材的品质要求日益苛刻，这是因为对于改善的分辨率、清晰度和性能的要求提出了要求。然而，从形成玻璃熔体至玻璃产品的最终封装的各种加工步骤可能对玻璃品质产生负面影响。具体而言，缺陷或气泡的存在可能对玻璃板品质产生负面影响，而在一些情况中，即使玻璃板中只存在一处缺陷，也可能使该玻璃板不适用于其目的用途。

在熔化过程中，可将玻璃前体批料在熔融容器中混合在一起并加热。这些批料熔化并反应，释放出反应气体，这会在熔融玻璃中产生气泡。随后，熔融玻璃可经历澄清步骤以除去困在熔体内的气泡。澄清可通过两个过程来促进气泡的除去。当升高的玻璃温度导致玻璃熔体具有更低粘度时，发生斯托克斯澄清(Stokes fining)。随后，气泡可更加快速地升起通过粘稠度更低的玻璃熔体。当升高的玻璃温度化学还原了化学澄清剂时，发生化学澄清，从而将氧气释放入玻璃内，其可在之后结合入气泡内。随着气泡获得多余的氧气，它们的体积增大，且更加容易地升起通过玻璃熔体，有时与其它气泡一起浮现并且/或者破灭。

澄清剂可包含例如锡、砷和锑。砷和锑是更强的澄清剂，但可能造成安全和环境灾害，因此，它们的使用频率较低。二氧化锡相对更加安全，但也具有相对较弱的澄清能力。而且，锡能够作为澄清剂结合入玻璃批料内的量经常受到限制，因为锡水平的升高可能导致(例如容器、管道和/或成形体上的)下游加工过程中形成二次晶体(secondary crystal)或团聚物。

玻璃产品中的氧化锡团聚物(TOA)缺陷可由在玻璃熔体中保持不熔化的SnO₂原料的团聚产生。SnO₂颗粒的粒径分布可能十分细小(例如约1～10微米)，这可使其更倾向于聚丛以及更易受到静电吸引的影响。因此，TOA可产生可对总设备效率(OEE)产生影响的物流缺陷，这可随着OEE的低水平损失或随着可离线数小时至数日的设备中断而显现。

用于防止形成TOA的常规方法包括用于使玻璃批料与其它材料(例如沙子)混合或使SnO₂原材料与其它材料(例如沙子)预混合的不同机械方法。其它常规方法包括用二氧化硅或氧化铝粉末涂覆SnO₂，或者利用液体注射锡酸钠或锡酸钾来向玻璃熔体液体添加SnO₂。然而，这些方法仍然具有一个或更多个缺点，包括成本上升和/或复杂性。此外，液体添加SnO₂可由于SnO₂在液体中的低浓度(例如小于12重量％的SnO₂)而将大量水引入玻璃熔体中。玻璃熔体中多余的水分可产生更高的缺陷风险，以及/或者可促进原料玻璃批料中聚丛的形成。因此，将会有益的是，提供具有更低成本和/或复杂度并同时将因团聚物而对设备效率的负面影响降至最小以及将与玻璃品质例如由熔体中的气泡或团聚物而导致的缺陷有关的问题降到最小的玻璃澄清和制造工艺。

发明概述

在各种实施方式中，本公开涉及用于制造玻璃的方法，所述方法包括形成包含至少15重量％的至少一种澄清剂的浆料；将浆料的pH调节至约3～约12范围内的数值；使浆料与玻璃批料合并以形成批料组合物；以及熔化该批料组合物。本文公开了用于减少玻璃熔体内团聚物的方法，所述方法包括形成包含至少一种平均粒径小于或等于约10微米的澄清剂的浆料；将浆料的pH调节至约3～约12范围内的数值；使浆料与玻璃批料合并以形成批料组合物；以及熔化该批料组合物。本文还公开了用于制造玻璃的方法，所述方法包括使包含至少一种澄清剂的浆料与玻璃批料合并以形成批料组合物并熔化该批料组合物，其中，所述浆料具有约3～约12的pH和约+5mV～约+60mV或约-5mV～约-60mV范围内的ζ电位。本文还公开了用于制造玻璃的系统，所述系统包含用于制备包含至少一种澄清剂的浆料的预混合容器；用于向浆料施加超声波能量的超声波容器；使浆料与玻璃批料合并以形成批料组合物的混合容器；以及用于熔化批料组合物的熔化容器。