[发明专利]用于使玻璃均化的方法

说明书

本申请涉及用于使玻璃均化的方法。已知用于使玻璃均化的方法包含以下方法步骤：提供由玻璃构成的圆柱形坯料，所述圆柱形坯料具有沿着所述坯料的纵向轴线在第一端面与第二端面之间延伸的圆柱形外表面；通过使所述坯料在纵向方向上的一区域软化并对其进行热机械互混处理，在所述坯料中形成剪切区；以及使所述剪切区沿所述坯料的所述纵向轴线移位。为了能在所述剪切区内以最低可能时间和能量输入进行除了切向混合以外的径向混合，从这一方法开始提出使所述坯料的圆柱形部分在两侧邻近于所述剪切区，第一圆柱形部分具有第一中心轴线并且第二圆柱形部分具有第二中心轴线，所述第一中心轴线与所述第二中心轴线至少暂时地彼此不共轴。

技术领域

本发明涉及一种用于使玻璃均化的方法，其包含以下步骤：

(a)提供由所述玻璃构成的圆柱形坯料，所述圆柱形坯料具有沿着所述坯料的纵向轴线在所述坯料的长度内在第一端面与第二端面之间延伸的圆柱形外表面，

(b)通过使所述坯料在纵向方向上的一区域软化并对其进行热机械互混处理，在所述坯料中形成剪切区，及

(c)使所述剪切区沿所述坯料的所述纵向轴线移位。

安装在高精度系统中由玻璃构成的光学组件对于透明度和均质性具有严格的要求。然而，玻璃通常展现异质结构，如分层和所谓的“条痕”，这些结构可归于玻璃的各个区域具有不同的组成或不同的折射率。

对于具有例如超过80wt％的高SiO₂含量的高二氧化硅玻璃，且特别是对于具有87wt％或更高SiO₂含量的石英玻璃来说，这一问题尤为突出。在此情况下，即使在接近升华的温度下，粘度仍极高，使得在坩埚中通过搅拌或精制不可能实现均化。

为了消除石英玻璃中的条痕和分层，已知无坩埚熔化方法，在这些方法中，将圆柱形起始主体夹持在玻璃车床的车头中并且区域性地软化，所述车头围绕旋转轴以不同速度或在相反方向上同时旋转。由于起始主体在软化区两侧上不同地旋转，在此处产生扭转(扭曲)并由此在玻璃整体中发生机械互混。互混的区域在此处又称为“剪切区”。使剪切区沿起始主体移位并且其在所述工艺中沿其长度成形并互混。由此减少或消除异质结构(条痕和分层)。由这一热机械互混处理得到由至少部分均化的玻璃构成的坯料。此类通过无工具成形进行的热机械互混处理在下文中又称为“均化工艺”、“区熔法”或“扭曲”，并且在扭曲之后存在的至少部分均化的圆柱形坯料称为“扭曲棒”。

背景技术

这种类型的区熔法自US 3,485,613 A已知。被夹持在玻璃车床中的固体玻璃圆筒或填充有粉末混合物的玻璃圆筒被局部加热并区域性地扭曲。采用单焰或多焰燃烧器或电热源作为热源。在旋转轴方向上剪切区的尺寸(＝剪切区的宽度)取决于粘度。对于小于约10¹³泊(dPa·s)的粘度，所述尺寸被调整至在棒直径的0.1倍与3倍之间的范围内的值，且对于小于约10⁵泊(dPa·s)的粘度，所述尺寸被调整至在棒直径的0.1倍与1倍之间的范围内的值。可通过侧向作用的冷却构件使其变窄。

待均化的坯料是水平地布置并且所述坯料两端的支撑件在水平方向上彼此相对。基于这一概念制造的剪切区在理论上是均一的、呈圆形且为旋转对称的。剪切区中的材料输送大体上沿切线方向运行，但不在径向方向上运行。这意味着坯料中的径向玻璃缺陷极难或不可能消除。确切地说，存在的任何气泡不会被输送至圆柱形外表面，而是其保持在材料整体中。同样地，也无法消除掺杂剂的径向浓度梯度。从外部至内部的热输送因石英玻璃的隔热作用而减慢的事实使得这一问题加强。因此，剪切区的中心要比表面处冷，这导致较高的粘度和较低程度的互混并使得任何微晶难以完全熔融。另外，通过简单的区熔法无法在旋转轴方向上实现均化。