專(zhuān)利名稱(chēng)：均化平板玻璃的方法及其裝置的制作方法
用于裝配觀察口(如建筑物和汽車(chē)的窗戶(hù))的玻璃對(duì)光學(xué)均勻性具有很高的標(biāo)準(zhǔn)，這種玻璃一般稱(chēng)做“平板玻璃”，(雖然這些產(chǎn)品可以略有些彎曲)，我們要求這種玻璃能夠傳送圖像而不產(chǎn)生令人眼不快的變形，因此，人們希望平板玻璃能具有高度的組分均勻性以免任何折射率的局部差異。這種差異會(huì)引起傳送圖像的變形。平板玻璃的標(biāo)準(zhǔn)明顯高于其它類(lèi)型的玻璃，如壓制和吹制器皿(例如瓶子)或纖維，因?yàn)樵谒鼈兊恼＿\(yùn)用中，傳送圖像質(zhì)量并不是主要的考慮因素。
我們已經(jīng)知道玻璃組分不均勻的主要原因是在熔制工藝中與玻璃接觸的耐火材料對(duì)熔融玻璃的污染，熔融玻璃對(duì)陶瓷耐火材料的緩慢而持續(xù)的侵蝕造成熔融玻璃中組成不同的條紋。為了降低熔爐流出的玻璃產(chǎn)物料流中的不均勻性，在平板玻璃制造過(guò)程中通常在熔爐中保持大量的熔融玻璃并從其表面獲取產(chǎn)物料流，因?yàn)檫@部分料流在下料前幾乎沒(méi)有直接與耐火材料接觸，大部分玻璃被循環(huán)以分散耐火材料污染。這項(xiàng)技術(shù)僅取得了有限的成功，而且由于需要大型熔器以及能量去保持熔融玻璃料的循環(huán)，其代價(jià)較高。我們所希望的是既降低花費(fèi)又能改進(jìn)平板玻璃的均勻性。
在玻璃熔制中攪拌一直被用于改善均勻性。在瓶罐玻璃或類(lèi)似玻璃的制造中，在玻璃器皿成形之前我們通常在工作帶攪拌熔融玻璃，而在平板玻璃制造的相似階段進(jìn)行攪拌在過(guò)去一直被認(rèn)為不利于產(chǎn)物玻璃變形的改善。這種區(qū)別的產(chǎn)生不僅是由于瓶罐玻璃或類(lèi)似玻璃所允許的變形度較大，而且平板玻璃總是在比瓶罐玻璃較低的溫度下成形，在那么低的溫度下進(jìn)行攪拌效果不怎么明顯。有時(shí)也對(duì)平板玻璃進(jìn)行攪拌，正如美國(guó)專(zhuān)利4046546和4047918所述，但是那種攪拌一般在熔爐中較熱的、在平板玻璃成形開(kāi)始區(qū)域較上游的區(qū)域進(jìn)行。因此，對(duì)于這種情況，為了使熔融玻璃冷卻到成形溫度必須在攪拌和平板成形區(qū)域之間保持一定距離，結(jié)果使耐火材料隨著攪拌操作而與玻璃接觸，我們希望能在成形前直接攪拌玻璃，以便在不額外損害玻璃變形度的條件下改善玻璃的均勻性。
成形前，直接攪拌瓶罐玻璃使我們有機(jī)會(huì)在此時(shí)間向玻璃添加著色劑。因?yàn)樵陬伾兓袃H涉及少量的剩余玻璃，所以能夠使玻璃顏色迅速、廉價(jià)地變化。如前所述因?yàn)樵谙掠翁帞嚢杵桨宀ＡТ嬖诶щy，所以這種改變玻璃顏色的方法一般不用于平板玻璃的制造。然而，平板玻璃著色劑通常喂入熔爐與其它原料混合。最終，熔爐中所有的熔體玻璃具有給定的顏色，要想改變顏色必須把爐內(nèi)全部物料排放干凈。這種改變顏色的方法既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢(qián)，因此人們希望能夠找到一種更有效的、在平板玻璃熔制操作中改變顏色的方法。
本發(fā)明提供了一種在將玻璃成形為高光學(xué)性能的平板玻璃產(chǎn)品之前直接攪拌平板玻璃的方法和裝置。熔體玻璃中存在不均勻性，有一些是由于與耐火材料表面的接觸，而通過(guò)在某一位置進(jìn)行攪拌可以緩解這種不均勻性，在所述的位置處，在玻璃形成板之前幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)使外來(lái)的不均勻性引入玻璃。在本發(fā)明中通過(guò)在溫度從澄清溫度降到成形溫度之前對(duì)熔體玻璃進(jìn)行攪拌改善了平板玻璃的光學(xué)質(zhì)量。對(duì)于典型的鈉-鈣-硅平板玻璃組分，最好在玻璃溫度至少為2200°F(1200℃)時(shí)進(jìn)行攪拌。因?yàn)檫@一溫度明顯出現(xiàn)在典型商業(yè)化平板玻璃制造過(guò)程中成形開(kāi)始位置的上游，所以需要某些措施以避免在攪拌位置和成形操作開(kāi)始位置之間再引入引起變形的雜物。這些措施有兩種在更高的溫度開(kāi)始成形操作，或者在把玻璃冷卻到普通成形溫度過(guò)程中防止受到耐火材料的污染。
在按本發(fā)明所選用的攪拌溫度，或該溫度附近開(kāi)始成形平板玻璃板操作對(duì)于常用的浮法成形工藝還成問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于有效地使用機(jī)械控制設(shè)備這種溫度下的粘度太低了。如果溫度相對(duì)高一點(diǎn)又產(chǎn)生了一個(gè)消極影響-對(duì)傳統(tǒng)浮法成形工藝傳輸裝置的侵蝕加快了，在該工藝中熔體玻璃一般低于2000°F(1100℃)時(shí)被導(dǎo)入。但是現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種可以使產(chǎn)品質(zhì)量不低于平板玻璃標(biāo)準(zhǔn)的均化方法在較高的溫度攪拌熔體玻璃并立即將它們傳輸?shù)揭粋€(gè)可以接受如此高溫玻璃的成形操作。美國(guó)專(zhuān)利4395272(Kunkle等人)中公布了一種適用于平板玻璃成形工藝的實(shí)例，它采用一個(gè)加壓室來(lái)拉伸玻璃達(dá)到預(yù)定厚度。因?yàn)檫@種成形工藝可以在或略低于攪拌溫度的溫度接受玻璃料，在攪拌區(qū)下游只需很短的距離就可以開(kāi)始成形使玻璃成為平板，從而避免使用可能降低玻璃均勻性的、特別長(zhǎng)的傳輸通路。在本發(fā)明優(yōu)選的具體方案中，熔融金屬可以從成形室上游開(kāi)始，最好能延伸穿過(guò)攪拌區(qū)進(jìn)入成形室，這樣就可以消除主要耐火材料接觸區(qū)。這種安排也有利于幫助取消在成形室進(jìn)口處的唇磚或窯坎，從而消除了一個(gè)在傳統(tǒng)浮法成形操作中磨損率較高的構(gòu)件。
本發(fā)明的另一種方案與在高溫成形玻璃方案絕然不同，它是通過(guò)使來(lái)自攪拌區(qū)的下游玻璃在其被冷卻到成形溫度左右、同時(shí)流向成形室時(shí)避免與雜質(zhì)耐火材料接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，攪拌區(qū)與成形室之間的通道可以用非雜質(zhì)性材料襯砌而成，例如鉑、鉬或熔融石英。另外，通道底可以覆以熔融金屬層如錫，可以將其隔開(kāi)或?qū)⑷廴诮饘傺由烊氤尚问?。雖然不是一定要，但還是要在攪拌區(qū)內(nèi)安排一個(gè)保護(hù)層。尤其是在攪拌區(qū)來(lái)用熔融金屬作為玻璃的支撐表面一直被認(rèn)為對(duì)于降低熔器對(duì)熔融玻璃的磨擦十分有效。其結(jié)果是物料以更快的平均速度通過(guò)攪拌區(qū)并且使產(chǎn)品更換或顏色變化反應(yīng)更迅速。
本發(fā)明的原理不依賴(lài)于任何特別的平板玻璃成形技術(shù)，但是將本發(fā)明用于浮法成形工藝會(huì)具有突出的優(yōu)點(diǎn)。在浮法工藝中連續(xù)的平板玻璃是通過(guò)往熔融金屬池表面傾注熔體玻璃的方法形成的。其它平板玻璃成形的方法還包括人們所熟知的平板玻璃控制法和平板滾壓法。
對(duì)要喂入本發(fā)明攪拌室的熔體玻璃可以采用任何適于生產(chǎn)平板玻璃的技術(shù)來(lái)熔化和澄清，但是由于攪拌，尤其是成形操作的起始溫度特別高，溫度條件限制了熔爐的截面，它可以比普通類(lèi)型的短些。本發(fā)明有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是對(duì)在流向成形室的料流中較前面的玻璃料流進(jìn)行攪拌，而不是對(duì)循環(huán)玻璃料。為此，最好能夠采取一些措施防止玻璃從攪拌區(qū)向容器回流。對(duì)于這一點(diǎn)，最有效的阻止玻璃回流的措施就是將熔融玻璃垂直傾到入攪拌區(qū)。玻璃垂直進(jìn)入攪拌區(qū)避免了水平進(jìn)料法所需的阻止回流而設(shè)的擋物的材料問(wèn)題。另外，垂直進(jìn)料能和如美國(guó)專(zhuān)利4，600，426(Schwenninger)單元澄清技術(shù)相匹配，按照這種安排，玻璃向下通過(guò)一個(gè)垂直長(zhǎng)形澄清室然后從底部排出。這種安排有利于把澄清后的玻璃直接排入本發(fā)明的攪拌室。
本發(fā)明的攪拌不僅能夠改善平板玻璃的光學(xué)質(zhì)量，而且也可以用來(lái)均勻在玻璃被澄清后添加的色劑或其它外加劑。因?yàn)橹挥猩倭康氖Ｓ嗖Ａг诋a(chǎn)品變化中受到影響，所以玻璃的顏色或組成可以被迅速、廉價(jià)地改變。
本發(fā)明在涉及在熔融金屬支撐上進(jìn)行攪拌方面具有顯著優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)只限于高質(zhì)量玻璃產(chǎn)物，如平板玻璃的生產(chǎn)。而對(duì)玻璃流的抗摩性低，易于變化產(chǎn)品，同樣也有利于制造其它類(lèi)型玻璃，如瓶罐和餐具。
本發(fā)明上述及其它優(yōu)點(diǎn)的細(xì)節(jié)將通過(guò)以下附圖和詳細(xì)說(shuō)明更清楚地表達(dá)。


圖1為本發(fā)明攪拌室的縱向剖面圖，經(jīng)攪拌的熔體玻璃被從該室送往高溫平板玻璃成形室。熔體玻璃被從澄清室垂直喂入攪拌室。
圖2為本發(fā)明優(yōu)選方案的縱向剖面圖，其中熔融金屬槽提供一個(gè)熔融玻璃支撐面一直延伸穿過(guò)攪拌室并伸入高溫平板玻璃成形室。
圖3為圖2方案的一種變化方案的縱向剖面圖，其中在攪拌室的熔融金屬被一個(gè)窯坎構(gòu)件將其與成形室中熔融金屬分開(kāi)。
圖4為本發(fā)明的一個(gè)具體方案的縱向剖面圖，包括在攪拌室和成形室內(nèi)的熔融金屬支撐表面以及一個(gè)使熔融玻璃溫度降低到普通平板玻璃成形溫度的冷卻區(qū)域。
圖5是另一個(gè)在攪拌區(qū)域和采用普通平板玻璃成形溫度的成形室之間引入冷卻段的具體方案的縱向剖面圖，冷卻段配有非雜質(zhì)表面而不是熔融金屬。
圖6為向本發(fā)明攪拌室喂入澄清熔融玻璃的另一方案的縱向剖面圖，其中可以用傳統(tǒng)的罐型熔化、澄清窯爐按垂直方式將熔融玻璃注入攪拌室。
圖7是另一個(gè)相似于圖6的喂入熔融玻璃方案的縱向剖面圖，其中在其底部有一個(gè)放料并用一個(gè)沖頭閥來(lái)調(diào)節(jié)。
圖8是另一個(gè)向本發(fā)明攪拌室喂入熔融玻璃的方案的縱向剖面圖。其中澄清后的熔體玻璃漫過(guò)一個(gè)窯坎構(gòu)件被水平喂入攪拌室。
在圖1中展現(xiàn)了本發(fā)明的一個(gè)具體方案，它包括一個(gè)攪拌室10，室內(nèi)有一定量的澄清好的熔融玻璃11，熔融玻璃11可以由任何一種本領(lǐng)域已知的熔化、澄清窯爐連續(xù)流入攪拌室。如圖所示，最佳方案就是讓玻璃料流垂直流入攪拌室10以防止回流。在所示的具體例子中，垂直料流來(lái)自一個(gè)澄清室12或其它上游容器的底部排料口。在所示方案中，來(lái)自容器12的料流可以由一個(gè)閥件13控制，閥件13可以是美國(guó)專(zhuān)利4604121(Schwenninger)中所述的那種類(lèi)型的。圖中還有一個(gè)很有用的部分(盡管它并不是本發(fā)明的一部分)，這就是棒14，它由閥件13向下延伸，能夠確保垂直流下的玻璃有一個(gè)固定的流路從而避免玻璃中裹入空氣進(jìn)入攪拌室內(nèi)的玻璃料11。
對(duì)于本發(fā)明的所有具體方案，玻璃攪拌時(shí)的溫度最好在2200°F(1200℃)以上，因此，進(jìn)入攪拌室的玻璃料流15至少要達(dá)到這一溫度。在攪拌室最好不提供大量的熱量，因此進(jìn)入的玻璃料流15一般略高于最低攪拌溫度，因?yàn)樵趶某吻迨?2到成形室16之間的流動(dòng)過(guò)程中會(huì)使玻璃略微降溫。對(duì)于進(jìn)入攪拌室的玻璃的溫度沒(méi)有一定的上限，但作為實(shí)施，玻璃溫度應(yīng)略低于在澄清過(guò)程中施加于玻璃的峰值澄清溫度，也就是一般不高于約2800°F(1500℃)。
作為更具體的方案，允許玻璃在進(jìn)入攪拌室前溫度降低一點(diǎn)，如約2400°F(1300℃)或更低，這對(duì)于延長(zhǎng)與熔融玻璃接觸的器件(如攪拌器)等的壽命大為有利。
本發(fā)明不受任何具體攪拌器結(jié)構(gòu)的限制，任何在現(xiàn)有技術(shù)中被認(rèn)為適于攪拌熔體玻璃的機(jī)械裝置都可以在這里使用。某些結(jié)構(gòu)在均化玻璃上可能比其它結(jié)構(gòu)更有效，但是我們可以通過(guò)選擇攪拌器的數(shù)量和其轉(zhuǎn)速來(lái)補(bǔ)償這些效果上的差異。在各圖中所示的攪拌器結(jié)構(gòu)只是一個(gè)能夠提供強(qiáng)烈混合作用并容易從市場(chǎng)上買(mǎi)到的攪拌器優(yōu)選例。在美國(guó)專(zhuān)利4493557(Nayak等人)中也披露了一種合適的具體方案。圖1所示的每只攪拌器都在轉(zhuǎn)軸底部帶有一個(gè)螺旋攪拌部件，它們可以用耐火材料鑄造而成。為了避免把空氣帶入熔體，螺旋攪拌器的旋轉(zhuǎn)方向最好是把熔體玻璃向表面上拉的方向。這種做法也防止沉積在攪拌室熔體表面的外加劑被過(guò)早消失和進(jìn)入玻筋從而進(jìn)入有效攪拌區(qū)。旋轉(zhuǎn)攪拌器的驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)可以是任意一種在現(xiàn)有技術(shù)中用于此目的的合適的類(lèi)型。攪拌器可以被分開(kāi)或成組地驅(qū)動(dòng)，為了方便起見(jiàn)，例如把裝在一排的攪拌器的相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但為了增加玻璃所受到的剪切力最好讓相鄰的兩橫排的攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反(如圖所示)。然而，我們應(yīng)該明白對(duì)于本發(fā)明只要合適的均化度能夠達(dá)到任何旋轉(zhuǎn)方式都可以采用。為了獲得較高均化度，我們希望對(duì)攪拌室內(nèi)整個(gè)熔融玻璃橫截面區(qū)域進(jìn)行攪拌，攪拌器的數(shù)量和尺寸可以相應(yīng)地進(jìn)行選擇。所以在圖1所示的具體方案中，每個(gè)攪拌器的螺旋部分以實(shí)際熔體玻璃深度相適應(yīng)，并且把攪拌器排列得很靠近以便有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)攪拌室內(nèi)整個(gè)寬度上熔體的攪拌。均化度還受到攪動(dòng)量的影響，該攪拌量則又受熔體增加量和熔體輸出率的影響。因此最好使用多排攪拌器，這樣就能使增加的玻璃在通過(guò)攪拌室全長(zhǎng)時(shí)反復(fù)地受到混合力的作用，攪拌器排數(shù)由需要的均化度和熔體輸出率決定。作為一般性指導(dǎo)，一只攪拌器可以承擔(dān)每天10噸的一般質(zhì)量的平板玻璃的生產(chǎn)。很明顯，對(duì)于某些質(zhì)量要求較低的應(yīng)用可以使用更少的攪拌器。而另一方面，也可以采用大量的攪拌器去生產(chǎn)高質(zhì)量玻璃。使用超過(guò)所需量的大量攪拌器并不會(huì)有什么明顯的不利之處，但攪拌器的成本太花費(fèi)。
在圖1具體方案中攪拌室的墻壁10是由熔鑄耐火材料做的，與這種材料接觸可能會(huì)使熔體玻璃摻雜，致使平板玻璃制品發(fā)生明顯的光學(xué)變形。另外，在該具體方案中熔體玻璃在進(jìn)行攪拌后即送入成形室16以減少攪拌后玻璃與耐火材料接觸的區(qū)域。圖1中有一個(gè)垂直可調(diào)的閘板21，用它來(lái)調(diào)節(jié)從攪拌室經(jīng)過(guò)窯坎22進(jìn)入熔融金屬槽23的熔體玻璃料流，23通常主要由熔融錫組成，玻璃形成板24，在其沿熔融金屬槽拉出時(shí)厚度減小并且冷卻，要一直冷卻到足以將其從熔融金屬槽取下來(lái)而玻璃板表面不發(fā)生粘連的溫度。由于熔體玻璃是在較高的溫度下進(jìn)行攪拌，并被直接送入成形室的，所以進(jìn)入成形室的玻璃溫度高于傳統(tǒng)的浮法成形工藝。此時(shí)的玻璃溫度可以比攪拌溫度如約2200°F(1200℃)稍低些。但是在玻璃冷卻到傳統(tǒng)浮法工藝傳送溫度約1900°F～2000°F(1040℃～1090℃)之前必須將它送入成形室。在圖1的本發(fā)明具體方案中，一般進(jìn)入成形室的玻璃至少要在2100°F(1150℃)左右，在這樣的溫度下玻璃粘度不適于受機(jī)械裝置作用而使得玻璃板在成形室中變薄達(dá)到所需厚度。由此一種在成形室內(nèi)使用高壓的成形工藝，最好是公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利4395272(Kunkle等人)中一種工藝適于利用在本發(fā)明的那些具體方案中(即把攪拌后的玻璃在較高溫度送入成形室中)。如美國(guó)專(zhuān)利3241937(Michalik)或美國(guó)專(zhuān)利3432283(Goley)所公開(kāi)的加壓玻璃成形工藝也可以用于本發(fā)明，雖然這些工藝不一定具有同樣的優(yōu)越性。
窯坎22最好是由象熔融石英這類(lèi)不含雜質(zhì)的材料組成的橫穿玻璃流方向的窯坎橫向長(zhǎng)度基本上與制成的玻璃板的寬度相吻合(參照美國(guó)專(zhuān)利3843346(Edga等人)所述)，適用于該工藝的窯坎結(jié)構(gòu)的其它細(xì)節(jié)可以從美國(guó)專(zhuān)利4062666(Tilton)中獲得。
為了在攪拌室中把著色劑或其它外加劑加到熔融玻璃中，可以安裝一個(gè)螺旋加料機(jī)，例如它可以在靠近玻璃流15進(jìn)入攪拌室處的側(cè)壁上水平地伸展。著色劑很容易從市場(chǎng)上買(mǎi)到，且通常是濃縮物，它包括著色化合物，如金屬氧化物，與助熔劑粉末和硅酸鈉或其它粘合劑的混合物，除去改變玻璃顏色外，用于其它目的的外加劑也可以在攪拌室中加到熔融玻璃中。因此，不改變?nèi)刍统吻咫A段的玻璃組份就可以制造不同組成的玻璃。
圖2描述了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案。圖2的方案除了沒(méi)有窯坎部件把攪拌室和成形室隔開(kāi)以及熔融金屬30延伸到攪拌室10與成形室16中以外，其余和圖1是一樣的。這種方案是較佳的，因?yàn)樗チ伺c攪拌室底部和窯坎接觸的耐火材料，因而避免了雜質(zhì)進(jìn)入攪拌好的玻璃中。除去窯坎就免去了需要保養(yǎng)和更換的裝置，特別是在該實(shí)施方案中的高溫情況下。應(yīng)該懂得為了避免熔融玻璃與耐火材料接觸，熔融金屬層30不需要貫穿整個(gè)攪拌室，而只要部分覆蓋攪拌室，特別是攪拌器20的下游部分就可以了。
在攪拌室中，用熔融金屬作為支承面除了提供一個(gè)與熔融玻璃接觸的，不含雜質(zhì)的主要表面區(qū)域外，還具有其它好處，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)熔融玻璃在熔融金屬表面上移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生非常小的摩擦阻力，結(jié)果使下流的玻璃在整個(gè)橫截面上相當(dāng)均勻地通過(guò)攪拌室，從而使玻璃在傳送期間，顏色和組成的改變相對(duì)地進(jìn)行得快一些，以減少玻璃廢品。
圖3表示出了與圖2方案的微小變化，其中耐火窯坎31把熔融金屬層分成了攪拌室區(qū)域32和成形室區(qū)域33。雖然在眾多情況下，應(yīng)該避免使用窯坎部件，但是當(dāng)需要把攪拌室中的熔融金屬與成形室中熔融金屬隔開(kāi)以便在這兩個(gè)區(qū)中提供不同的條件時(shí)，圖3所示的方案就有用了。利用冷卻導(dǎo)管34可以延長(zhǎng)窯坎31的使用壽命。
把攪拌后的玻璃在較高的溫度下送到成形室被認(rèn)為是本發(fā)明該實(shí)施例的一個(gè)最突出的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)我們?cè)趥鹘y(tǒng)的成形溫度下將玻璃輸送到成形室而又能避免在攪拌后和在把玻璃冷卻到傳統(tǒng)的成形溫度過(guò)程中耐火材料接觸處過(guò)多的污染時(shí)，則本發(fā)明還能產(chǎn)生其它一些優(yōu)點(diǎn)。這種方案的一個(gè)例子已示于圖4，圖4中在攪拌區(qū)10和成形室16之間設(shè)置了一個(gè)冷卻區(qū)40，所提供的熔融金屬層41(例如熔融錫)避免了玻璃底部與耐火材料接觸，如圖4所示該熔融金屬層從攪拌室穿過(guò)冷卻區(qū)進(jìn)入成形室。連續(xù)的熔融金屬層41的優(yōu)點(diǎn)在于避開(kāi)了窯坎構(gòu)件，但是應(yīng)該明白，通過(guò)提供象窯坎這樣的隔離件可以維持兩個(gè)或多個(gè)分離的熔融金屬區(qū)。
按照本發(fā)明，為了保證平板玻璃光學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要在相當(dāng)高的溫度下攪拌玻璃。圖4方案中冷卻區(qū)40部分作用在于將玻璃溫度從攪拌溫度降至成形溫度，正如前面所提及的，對(duì)于典型的鈉-鈣-硅平板玻璃，攪拌溫度最好在2200°F(1200℃)以上，成形溫度在2000°F(1100℃)以下。因此冷卻區(qū)長(zhǎng)度的選擇要保證能提供足夠的停留時(shí)間來(lái)把玻璃的溫度降到所需的溫度。通過(guò)冷卻區(qū)耐火材料壁的冷卻也可能是充分的，但在某些情況下，就有必要在冷卻區(qū)40熔融玻璃上方設(shè)置冷卻裝置。如圖4中示出的冷卻管42，來(lái)縮短冷卻區(qū)的長(zhǎng)度。另一種方法可以用強(qiáng)制空氣流把玻璃冷卻至成形溫度。在這個(gè)例子中，把熔融玻璃制成平板玻璃的過(guò)程中不需要升高的壓力而可以通過(guò)任何傳統(tǒng)的成形技術(shù)，如在浮法成形技術(shù)中使用機(jī)械拉制裝置，夾住板的邊緣。圖4所示的成形室16的優(yōu)點(diǎn)在于使用一個(gè)擋板來(lái)調(diào)節(jié)熔融金屬層41上的玻璃流。
最好用熔融金屬支承玻璃，以保證攪拌后的玻璃不因?yàn)榕c耐火材料接觸而引起變形。而圖4方案的變化在圖5中示出，其中冷卻室40是由堅(jiān)硬、不含雜質(zhì)的爐襯40構(gòu)成的，爐襯45可以是由純凈的熔融石英或鉑制成的。在室的側(cè)壁和底部都可以安裝上爐襯。盡管圖5中示出的爐襯45被限定在冷卻區(qū)40，但也可以將爐襯延伸到攪拌區(qū)10中。在攪拌區(qū)和成形室之間的堅(jiān)硬的保護(hù)爐襯45的用途已在圖5中與延伸的冷卻區(qū)40聯(lián)系起來(lái)作了描述以便能在傳統(tǒng)尚撾露認(rèn)擄訝廴誆Ａ淥偷匠尚問(wèn)遙Ω妹靼祝庵致囊材苡糜諶繽 中所示的具體方案中。在圖5的具體方案中，可以用傳統(tǒng)的輸送設(shè)備，如在實(shí)施例附圖中所示的傾注式傳輸設(shè)備把攪拌冷卻后的熔融玻璃輸送到成形室。在那種方案中，擋板21調(diào)節(jié)唇磚部件46上流動(dòng)的熔融玻璃，使熔融玻璃自由下流到成形室16中的熔融金屬上。代替地，也可以用如美國(guó)專(zhuān)利4062666(Tilton)中所示的不包括使熔融玻璃自由流下的傳輸構(gòu)造的全寬度傳輸設(shè)備。
把熔融玻璃垂直地喂入到圖1中描述的攪拌室中的方案可以應(yīng)用到這里所描述的每一個(gè)具體方案中，在圖6、7和8中顯示了其它一些把玻璃喂入攪拌室的具體方案(這些方案也可用于任何一個(gè)所述的實(shí)施方案中)。圖6中熔融玻璃的喂料結(jié)構(gòu)保留了把熔融玻璃料流50垂直地喂入攪拌室中的最好特征。然而，不同于圖1的是垂直流不是澄清室底部排出，而是通過(guò)在大多數(shù)傳統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)的罐型澄清器52的尾部的出口51排出。閘閥53可以調(diào)節(jié)從澄清器52流出的熔融玻璃。
圖7描述了類(lèi)似把熔融玻璃從傳統(tǒng)的澄清器55輸送到攪拌室10的垂直傳輸裝置。在這個(gè)具體方案中，玻璃料流由沖頭56和排料管57共同調(diào)節(jié)，排出管57一直延伸穿過(guò)容器55的底部，它可以由難熔金屬，如鉑制成。
圖8顯示了把熔融玻璃水平輸入到攪拌室10中的例子。在這個(gè)構(gòu)造中，攪拌室10是水平的，與傳統(tǒng)的罐型澄清器60的尾部在一個(gè)水平面上，浸沒(méi)的隔墻61把這兩個(gè)室隔開(kāi)，防止攪拌室流出的熔融玻璃回流。冷卻管62強(qiáng)制冷卻整塊隔墻61。其它方面，圖8的具體方案與圖2相同。
參照上文，鈉-鈣-硅玻璃的特征通常由下面的組成范圍決定重量%SiO270-74Na2O 12-16CaO8-12MgO0-5Al2O30-3K2O 0-3BaO0-1Fe2O30-1另外還存在著小量的著色劑、澄清助劑或雜質(zhì)，大多數(shù)浮法玻璃落入下列范圍
重量%SiO272-74Na2O 12-14CaO8-10MgO3-5Al2O30-2K2O 0-1Fe2O30-1在前面已經(jīng)述及，本發(fā)明的操作溫度與浮法玻璃的組成有關(guān)。對(duì)于其它的組成，將按照一定的玻璃組成的溫度/粘度關(guān)系確定玻璃的攪拌溫度和成形溫度。為了推斷其它玻璃組成的溫度，下面給出了鈉-鈣-硅浮法玻璃的溫度和粘度之間的關(guān)系粘度(泊)溫度1002630°F1443℃10002164°F1184℃100001876°F1024℃100001663°F906℃本專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員已知的各種改變最終落在本發(fā)明由后面的權(quán)利要求書(shū)所限制的范圍中。
權(quán)利要求
1.制造玻璃的方法包括把熔融玻璃流喂入熔融金屬槽中為了基本上使玻璃均化；攪拌浮在熔融金屬上的熔融玻璃，并且把均化后的玻璃進(jìn)行成形操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在成形操作過(guò)程中，把玻璃制成平板玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于成形操作期間，玻璃被浮在熔融金屬層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于在2200°F(1200℃)以上的溫度下攪拌玻璃，當(dāng)玻璃溫度至少為2100°F(1150℃)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行成形操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于成形操作期間提供了高于大氣壓力的壓力，以便降低玻璃的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于玻璃在從攪拌初期到制成平板玻璃的過(guò)程中，連續(xù)不斷地浮在熔融金屬上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于熔融金屬是由錫組成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于攪拌之前，把一種物質(zhì)加到熔融玻璃中，以調(diào)整玻璃的性能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于加到玻璃中的物質(zhì)為著色劑。
10.制造平板玻璃的方法包括把熔化澄清后的熔融平板玻璃料流輸送到攪拌室中;在2200°F以上的溫度下攪拌玻璃，以便基本上使玻璃均化;并且當(dāng)玻璃的溫度至少為2100°F時(shí)，開(kāi)始把均化后的玻璃制成為平板玻璃。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于攪拌玻璃的時(shí)候，玻璃浮在熔融金屬層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于熔融金屬由錫組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于把浮在熔融金屬上的玻璃制成為平板玻璃。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于成形期間，通過(guò)施加比大氣壓大的壓力來(lái)降低玻璃板的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于熔融玻璃在攪拌后和開(kāi)始成形前通過(guò)一個(gè)玻璃液流動(dòng)槽，在這個(gè)槽中，在與熔融玻璃接觸的主要槽表面上，保證熔融玻璃不與含雜的陶瓷耐火材料接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于保證槽內(nèi)玻璃的底部不與含雜的陶瓷耐火材料接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于槽內(nèi)的熔融玻璃是與熔融金屬接觸的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于熔融金屬是由錫組成的。
19.制造玻璃或其類(lèi)似物的方法包括把原料熔化成熔融的玻璃態(tài);把外加組分加入到熔融的原料中;把熔融原料輸送到熔融金屬槽中，并且攪拌熔融金屬層上的熔融原料，以便于外加組分均勻分布在熔融原料中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于外加組分為著色劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于在把熔融玻璃送入熔融金屬后和攪拌完成之前，把外加組分加入到熔融玻璃中。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于攪拌后把熔融玻璃制成為平板玻璃。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于當(dāng)玻璃浮在熔融金屬上的時(shí)候，把玻璃制成為平板玻璃。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于玻璃是由鈉、鈣、硅組成的。
25.生產(chǎn)玻璃的裝置包括用于盛熔融金屬的容器;把熔融玻璃喂入熔融金屬槽中的裝置;和用于在容器中熔融金屬上上攪拌熔融玻璃的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其特征在于熔融金屬槽與一個(gè)用來(lái)把玻璃制成為玻璃板的相鄰室連通。
27.權(quán)利要求26的裝置還包括在攪拌容器和成形室之間設(shè)置一個(gè)垂直可調(diào)的擋板，用于調(diào)節(jié)從攪拌容器流入成形室的熔融玻璃。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其特征在于攪拌裝置包括在許多排的每一排中設(shè)有多個(gè)攪拌器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其特征在于攪拌器為螺旋式葉片狀的。
30.權(quán)利要求25的裝置還包括在攪拌器中把外加劑加入到熔融玻璃中的裝置。
31.權(quán)利要求25的裝置還包括成形室，用來(lái)接受來(lái)自攪拌器的熔融玻璃和盛裝熔融金屬，通過(guò)一個(gè)窯坎構(gòu)件把攪拌容器中的熔融金屬與成形室中的熔融金屬隔開(kāi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其特征在于攪拌容器包括用于冷卻玻璃的裝置。
33.用于制造平板玻璃的裝置，它包括用來(lái)熔化、澄清玻璃的窯爐，用來(lái)接受來(lái)自窯爐的熔融玻璃的攪拌拌室，攪拌矣胍ぢ欠摯模員閿詒苊飩漣枋抑械娜廴誆ＡЩ亓韉揭ぢ?，綕i枋抑謝褂幸桓黿漣璨ＡУ淖爸謾 用來(lái)接受來(lái)自攪拌室熔融玻璃和盛放熔融金屬的成形室，以便于在熔融金屬上把熔融玻璃制成為平板玻璃。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于在攪拌室的底部提供了一種把熔融玻璃和陶瓷耐火材料隔開(kāi)的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的裝置，其特征在于在攪拌室的底部提供了一層熔融金屬。
36.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于從攪拌室流入成形室的熔融玻璃的支撐表面是傾斜的。
37.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于從攪拌室流入成形室的熔融玻璃的流路基本上是均勻的。
38.權(quán)利要求33的裝置還包括在攪拌室中，把外加劑加入到熔融玻璃中的裝置。熔融玻璃中的裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于在攪拌裝置和成形室之間設(shè)置了一個(gè)冷卻裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于在攪拌器和成型室之間設(shè)置了一種裝置，用來(lái)把熔融玻璃和陶瓷耐火材料隔開(kāi)。
41.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其特征在于攪拌裝置中許多排的每一排中有多個(gè)攪拌器。
全文摘要
對(duì)于高光學(xué)性能的玻璃其攪拌會(huì)受到攪拌后在較高溫度下進(jìn)行的玻璃原始成形方法(如浮法)的影響。在攪拌操作期間和/或其后最好避免熔融玻璃與陶瓷耐火材料接融。這一點(diǎn)最好依靠在攪拌室的底部提供一層熔融金屬(如錫)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)C03B5/26GK1033981SQ8710838
公開(kāi)日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1987年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1987年1月2日
發(fā)明者喬治·安索尼·彼科拉羅, 約瑟夫·A·古洛塔 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)公司