CN1205141C - 制造放电管用的扁平椭圆形细玻璃管的方法 - Google Patents

制造放电管用的扁平椭圆形细玻璃管的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的用于放电管的扁平椭圆形细玻璃管用下列步骤生产：(a)密封一根圆筒形玻璃管；(b)利用由加热玻璃管所引起的玻璃管增加的内压，将圆筒形玻璃管加热并在模具中变形，以便形成一种扁平椭圆形玻璃管，模具具有用于至少限定扁平椭圆形玻璃管短轴的装置；和(c)加热并拉拔扁平椭圆形玻璃管，以便形成扁平椭圆形玻璃管。

Description

制造放电管用的扁平椭圆形细玻璃管的方法
技术领域
本发明涉及用于制造具有扁平椭圆形剖面的玻璃放电管的方法。尤其是，本发明涉及一种用于以高精度和低成本制造一种椭圆形细玻璃管的方法。
背景技术
具有扁平椭圆形剖面的玻璃管一般用所谓的Danner拉管法拉拔管子制成。在图7所示用Danner拉管法制造玻璃管的方法中，将一种在1300℃-1500℃的熔化炉中(未示出)熔化的熔融玻璃材料引入一个叫做套管74的铂圆柱体中，以便形成圆筒形玻璃管，并且圆筒形玻璃管在生产线中在高于玻璃软化点的温度下穿过一成形单元72。成形单元72具有至少一对上辊和下辊73。玻璃管被上辊和下辊73挤压而变形成一种扁平椭圆形剖面。
遗憾的是，用Danner拉管法由熔融玻璃直接生产的扁平椭圆形玻璃管表现出很差的成形稳定性。而且，难以用Danner拉管法高精度生产内径约0.5mm-5mm的细玻璃管。
在预定工艺下生产的普通玻璃管具有很高的生产率，例如每天数十吨；因此，可以在几天内生产一年所需的玻璃管量。然而，控制扁平椭圆形玻璃管的形状需要许多小时。因此，用在细放电管上的生产不可避免地要花更多的费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于很容易以高精度和低成本制造扁平椭圆形细玻璃管，优选的是具有内径约0.5mm-5mm玻璃管的方法。
本发明人通过下述步骤制造扁平椭圆形玻璃管：将用Danner拉管法制造的具有圆形剖面的廉价玻璃管的两端密封，和然后在确定它们外部形状的成形单元中将玻璃管成形。每根扁平椭圆形玻璃管的剖面和厚度用一种重新拉拔法按比例缩小，以便生产一种用于放电管的扁平椭圆形玻璃管。本发明根据这些实验完成。
按照本发明，用于制造放电管用扁平椭圆形细玻璃管的方法包括以下步骤：(a)密封圆筒形玻璃管；(b)通过由加热玻璃管所引起的玻璃管增加的内压力使圆筒形玻璃管加热和在模具中变形，以便形成一种扁平椭圆形玻璃管，模具具有用于至少限定扁平椭圆形玻璃管短轴的装置；和(c)在加热扁平椭圆形玻璃管时拉拔，以便形成扁平椭圆形细玻璃管。
优选的是，在步骤(b)中，圆筒形玻璃管保持在玻璃管软化点的70％至90％的温度下。
优选的是，在步骤(c)中，用于加热扁平椭圆形玻璃管的加热路线最高温度区的长度是加热路线总长度的10％或更少。
优选的是，加热路线的最高温度是扁平椭圆形玻璃管软化点的1.07倍至1.1倍。
优选的是，加热路线的最高温度是扁平椭圆形玻璃管软化点的1.08倍至1.09倍。
优选的是，在加热路线的加热部分中，加热速率是在10℃/min至300℃/min范围内。
优选的是，在步骤(c)中，扁平椭圆形细玻璃管的进给速率是扁平椭圆形玻璃管进给速率的20倍-400倍。
按照本发明，具有预定尺寸和形状的扁平椭圆形细玻璃管很容易用市售的廉价圆筒形玻璃管以高精度和低成本生产。用这种扁平椭圆形细玻璃管制成的放电管具有稳定的尺寸和形状，并因此显示均匀的放电特性。放电管优选的是在显示装置中使用。
附图说明
图1示意示出一种显示装置的透视图，该显示装置包括用按照本发明所述方法生产的扁平椭圆形细玻璃管；
图2示意示出一种用于制造扁平椭圆形玻璃管的装置的透视图；
图3A-3C示意示出图2所示装置的剖视图；
图4示意地示出一种用于制造扁平椭圆形细玻璃管的装置示意图；
图5是示出在用于制造按照本发明所述细玻璃管的实验中所用的加热炉内温度分布的曲线图；
图6A和6B分别示意地示出用于制造按照本发明所述细玻璃管的重新拉拔装置的前视图和侧视图；及
图7示意地示出用于制造椭圆形玻璃管的常规Danner拉管法简图。
具体实施方式
图1是一种显示装置的透视图，该显示装置包括若干用按照本发明的方法生产的扁平椭圆形细玻璃管。由一种树脂或玻璃底材构成的后支架1上面装配有数个数据电极13(图中画出分别用于显示红色、绿色、和蓝色的三种电极)。下面，红色、绿色和蓝色分别标以R、G和B。例如，R管意思是指一种用于红色的管。用按照下述方法生产的R、G、和B扁平椭圆形细玻璃与相应的数据电极13接触。多对垂直于电极13的显示电极11安装在一块透明薄板3上；每个扁平椭圆形细玻璃管2的外表面在底部处与相应的数据电极13接触，而在顶部处与显示电极11接触。显示电极11由起到前支架作用的透明薄板3覆盖。透明薄板3用一粘合剂层(未示出)粘结到各细玻璃管上。尽管在附图中没有示出，但每个显示电极11都具有一个复合结构，该复合结构包括一个透明电极和一个金属母线电极，以便减少它的线路电阻和遮光区，因此可见光可以有效地穿过细玻璃管辐射。
每个细玻璃管都充有放电气体，并且在内壁上具有一层发射电子层14和三基色荧光剂层16R、16G、和16B。这些荧光剂层16R、16G、和16B都是事先在荧光剂支承件15上形成，并且荧光剂支承件15安放在细玻璃管内预定位置处。
为了进行显示，在一与选定的细玻璃管接触的数据电极13和一对显示电极11之间产生选择性的放电，并且然后在这对显示电极11之间产生连续放电。
现在将按照下述步骤说明用于制造上述扁平椭圆形细玻璃管的方法。
用于制造扁平椭圆形玻璃管的步骤
图2是一种用于制造扁平椭圆形玻璃管的装置透视图，而图3A-3C是该装置的剖视图。
参见图2的左边，玻璃管21(Corning公司制造的Pyvex#7740，直径：10mm，厚度：1.0mm，长度：500mm，软化点：821℃)的两端侧用熔化的方法密封。将密封好的玻璃管21放入500mm长的成形单元22中，该成形单元22由碳、石英、或碳化硅组成，并具有一个8.6mm×11.8mm的矩形剖面。密封好的玻璃管21两端可以放入成形单元22中或者可以位于成形单元22的外部，如图中所示。图3A示出玻璃管21在成形单元22中的状态。
将成形单元22中的玻璃管21放入一加热炉(图中未示出)中并加热到640℃，以使玻璃管21变形成一种形状(扁平椭圆形剖面)，由于增加的内压和玻璃管21软化，所以该形状始终是成形单元22的内部形状，如图2和图3A的右边所示。玻璃管21变形之后，将玻璃管21和成形单元22一起冷却。由此形成一种扁平椭圆形玻璃管23。因为在冷却过程中玻璃管比管内空气冷得更快，所以玻璃管23保持它的扁平椭圆形剖面形状。优选的是，对pyrex玻璃，加热炉的最高温度是在600℃-720℃范围内，或者是在其它玻璃材料软化点70％-90％的范围内。
参见图3B，放入成形单元22中的玻璃管21可以具有大于成形单元22短边的外径。在这种情况下，成形单元22内的玻璃管21以这样一种状态放在加热炉中，即成形单元22的一个侧板22a与其它部分分开。从侧面22a所加的预定压力25使软化的玻璃管21沿着成形单元22的剖面形状变形成一种扁平椭圆形剖面形状。
可供选择地，参见图3C的左面，可以用一种扁平椭圆形玻璃管26来形成具有所希望剖面形状的扁平椭圆形玻璃管23。
在这个实施例中，放入成形单元中的玻璃管两端侧事先密封。可供选择地，可以用一种开口的玻璃管。在这种情况下，开口的玻璃管放入成形单元中并在成形单元中密封。
用于制造扁平椭圆形细玻璃管的步骤
图4是一种用于制造扁平椭圆形细玻璃管的装置示意图。扁平椭圆形细玻璃管由上述步骤中生产的扁平椭圆形玻璃管43制成。扁平椭圆形玻璃管43在围绕炉壁42设置的加热器41中加热并在保持它的形状时重新拉拔，以便形成一种具有预定尺寸和形状的扁平椭圆形细玻璃管44。在实际生产装置中，加热器41分成许多分段(图中未示出)，每个分段都装配有一个热电偶构成的热传感器45。将由热传感器45检测的温度反馈，以便控制加热器41中的电流，用于使炉温保持在预定范围内。
扁平椭圆形玻璃管43以一个进给速率V朝箭头所示的方向进给，而扁平椭圆形细玻璃管44以一个拉拔速率C×V朝箭头B所示的方向拉拔，此处C是一个拉拔因子。进给扁平椭圆形玻璃管43和拉拔扁平椭圆形细玻璃管44通过设置在玻璃管两边的许多辊子(未示出)完成。拉拔因子C取决于扁平椭圆形玻璃管43的材料和尺寸，并且优选的是在20-400范围内。在拉拔因子小于20时，剖面相似比约为4.5；因此，扁平椭圆形玻璃管43的主轴必需是4.5mm，以便形成具有主轴为1mm的扁平椭圆形细玻璃管44。这个数字是不切实际的。在拉拔因子C超过400时，玻璃管的加热不能跟随加热炉的温度。结果，玻璃管由于在拉拔过程中未充分软化而将会断裂。因而，拉拔因子C优选的是在20-400范围内。
图5是示出实验所用加热炉中温度分布图的曲线。垂直轴代表加热炉中的温度，而水平轴是距加热炉入口的距离。温度分布图必需具有三个区域，亦即一个用于使玻璃管升温的加热区，一个用于保持预定的最高温度的保温区，和一个用于降低玻璃管温度的冷却区。在加热区中，加热速率是在10℃/min-300℃/min范围内。加热速率超过300℃/min由于玻璃管在加热炉中加热不够而引起玻璃管软化不够。因此，在拉制过程中，玻璃会因图4中所示B方向上的张力而断裂。低于10℃/min的加热速率要求一个不切实际的更长加热炉来充分加热玻璃管。
保温区优选的是短的。在一长的保温区时，软化的玻璃管往往会因为玻璃的表面张力而从扁平椭圆形剖面变形到一种圆的剖面。因此，保温区的长度优选的是加热炉的加热器长度的10％或小于10％，以便保持扁平椭圆形剖面。保温区的温度对pyrex优选的是在891℃±10℃范围内，并且对pyrex更优选的是在891℃±3℃范围内。对任何其它玻璃，温度优选的是在玻璃软化点1.07-1.1倍范围内，而更优选的是在1.08倍-1.09倍范围内。如果保温区具有一不规则的温度分布图，则玻璃的高温部分被拉拔，而低温部分不容易被拉制，同时造成细玻璃管不规则的剖面形状。
在冷却区，玻璃管被缓慢地冷却至温度达到应变点(在这个实施例中对pyrex为510℃)，以便除去玻璃管中的永久应变。
图6A和6B分别是一重新拉拔装置61的前视图和后视图。重新拉拔装置61可以垂直地或水平地安放。重新拉拔装置61具有一个滑动件62和一对拉拔辊63。如上所述，滑动件62以进给速率V进给玻璃管43，而拉拔辊63以拉拔速率C×V拉拔细玻璃管44。
在这个实施例中，装置用来制造一种由pyrex玻璃制的玻璃管。在本发明中，任何其它玻璃都可以用。一些可用的玻璃例子包括钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、和石英玻璃。加热炉的温度分布图优选的是根据所用玻璃的软化点确定。

Claims (9)

1.用于制造放电管用的扁平椭圆形细玻璃管的方法，包括下列步骤：
(a)密封地封闭一根圆筒形玻璃管；
(b)利用由加热所述玻璃管所引起的所述玻璃管增加的内压，使所述圆筒形玻璃管加热和在一模具中变形，以便形成一种扁平椭圆形玻璃管，所述模具具有至少限定扁平椭圆形玻璃管的短轴方向上尺寸的装置；及
(c)在加热扁平椭圆形玻璃管时拉拔，以便形成扁平椭圆形细玻璃管。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，在上述步骤(b)中，所述圆筒形玻璃管保持在一个温度下，所述温度是玻璃管软化点的70％至90％。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，在上述步骤(c)中，在用于加热所述扁平椭圆形玻璃管的加热路线最高温度下的区域长度，是加热路线总长度的10％或更少。
4.按照权利要求3所述的方法，其中，在所述加热路线的加热部分中，加热速率是在10℃/min至300℃/min范围内。
5.按照权利要求3所述的方法，其中，所述加热路线的最高温度，是扁平椭圆形玻璃管软化点的1.07倍至1.1倍。
6.按照权利要求5所述的方法，其中，在所述加热路线的加热部分中，加热速率是在10℃/min至300℃/min范围内。
7.按照权利要求3所述的方法，其中，所述加热路线的最高温度是扁平椭圆形玻璃管的软化点的1.08倍至1.09倍。
8.按照权利要求7所述的方法，其中，在所述加热路线的加热部分中，加热速率是在10℃/min至300℃/min范围内。
9.按照权利要求1所述的方法，其中，在上述步骤(c)中，所述扁平椭圆形细玻璃管的进给速率是扁平椭圆形玻璃管进给速率的20至400倍。
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