CN206858417U

CN206858417U - 耐火物以及玻璃物品的制造装置

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Publication number: CN206858417U
Application number: CN201720522799.XU
Authority: CN
Inventors: 金谷仁; 福西晃朗
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: JP6693263B2; JP2017206394A

Abstract

本实用新型的课题是提供耐火物和玻璃物品的制造装置，其通过提高将熔融玻璃的周围包围的炉壁的耐用性，从而能适当地制造玻璃物品。耐火物(11)作为构成炉壁的构成材料使用，该炉壁配置于将熔融玻璃的周围包围的位置使用。耐火物(11)包括：耐火基材(B)；以及由晶质二氧化硅粒子烧结而成的包膜(12)，其以构成炉壁的内表面的方式设置于耐火基材(B)上。玻璃物品的制造装置包括配置于将熔融玻璃的周围包围的位置的炉壁。炉壁由耐火物(11)构成。耐火物(11)以包膜(12)构成炉壁的内表面的方式配置。

Description

耐火物以及玻璃物品的制造装置

技术领域

本实用新型涉及耐火物和玻璃物品的制造装置。

背景技术

在平板玻璃等玻璃物品的成形工序中，为了使从成形装置流出或者沿着成形装置流动的熔融玻璃的温度稳定，成形装置的周围由炉壁包围。作为这样的炉壁的一种，在日本特开2013-79156号公报中公开了一种炉壁，其包括以二氧化硅为主成分的氧化包膜。该氧化包膜是通过使由碳化硅烧结体构成的表面氧化而形成的玻璃状的包膜，含有作为二氧化硅晶体的一种的方英石。

在玻璃物品的制造中，将熔融玻璃的周围包围的炉壁的劣化会使玻璃物品的生产率、品质受到影响。在包括上述现有的氧化包膜的炉壁中，例如对从熔融玻璃挥发的蒸气的耐性未必充分，仍有改善的余地。

实用新型内容

本实用新型是鉴于这样的实情完成的，其目的在于提供如下耐火物和玻璃物品的制造装置：通过提高将熔融玻璃的周围包围的炉壁的耐用性，能适当地制造玻璃物品。

为了解决上述课题，在本实用新型的一方式中提供耐火物，其构成炉壁，所述炉壁配置于将熔融玻璃的周围包围的位置使用，所述耐火物包括：耐火基材；以及由晶质二氧化硅粒子烧结而成的包膜，其以构成所述炉壁的内表面的方式设置于所述耐火基材上。

优选所述耐火基材由碳化硅质构成。

为了解决上述课题，在本实用新型的其它方式中提供玻璃物品的制造装置，其包括配置于将熔融玻璃的周围包围的位置的炉壁，由所述熔融玻璃制造玻璃物品，所述炉壁所述炉壁由耐火物构成，所述耐火物包括：耐火基材；以及由晶质二氧化硅粒子烧结而成的包膜，其以构成所述炉壁的内表面的方式设置于所述耐火基材上。

优选上述玻璃物品的制造装置进一步包括成形部，所述成形部使熔融玻璃一边流动一边成形，所述炉壁配置于包围所述成形部的位置。

根据本实用新型，将熔融玻璃的周围包围的炉壁的耐用性提高，从而能适当地制造玻璃物品。

附图说明

图1是表示实施方式中的耐火物的局部侧视图。

图2是表示玻璃物品的制造装置的局部的示意剖视图。

图3(a)、图3(b)、图3(c)是表示耐火物的制造方法的示意图，图3(d)是表示耐火物的耐用性试验中使用的装置的概要的局部剖视图。

附图标记说明

11：耐火物 12：包膜

13：玻璃物品的制造装置 14：炉壁

14a：内表面 15：成形部

B：耐火基材 G：玻璃带

MG：熔融玻璃

具体实施方式

以下参照附图对耐火物及玻璃物品的制造装置的实施方式进行说明。此外，在附图中，为了方便说明，有时将构成的一部分放大或者简化地示出。另外，关于各部分的尺寸比率，也有时与实际不同。

<耐火物>

如图1所示，耐火物11包括包膜12，包膜12具有由晶质二氧化硅粒子烧结而成的结构。耐火物11作为构成炉壁的构成材料使用，该炉壁配置于将熔融玻璃的周围包围的位置使用。

耐火物11的包膜12设置于耐火基材B上，保护耐火基材B。从更加提高包膜12自身的耐用性、耐火基材B的保护性能的观点出发，耐火物11的包膜12优选含有85质量％以上的晶质二氧化硅。作为晶质二氧化硅，例如可列举方英石、石英以及鳞石英。耐火物11的包膜12例如含有60～70质量％的方英石、20～30质量％的石英、以及5～10质量％的鳞石英。

耐火物11的包膜12中的晶质二氧化硅的含量及晶质二氧化硅的各晶体的含量能根据使用X射线衍射装置测定的衍射峰的峰面积求出。

耐火物11的包膜12除含有晶质二氧化硅以外，也可以含有非晶质二氧化硅。从更加提高包膜12的耐性的观点出发，优选耐火物11的包膜12中的二氧化硅(SiO₂)的含量为95质量％以上，更优选为97质量％以上。从确保包膜12的粘结强度的观点出发，优选耐火物11的包膜12中的二氧化硅的含量为99.5质量％以下。

作为耐火物11的包膜12中的二氧化硅以外的成分，例如可列举氧化铝(Al₂O₃)、氧化铁(Fe₂O₃)、氧化钙(CaO)以及氧化钠(Na₂O)等金属氧化物。

从更加提高包膜12自身的耐用性、耐火基材B的保护性能的观点出发，优选耐火物11的包膜12的厚度为60μm以上，更优选为130μm以上。从抑制包膜12从耐火基材B剥离的观点出发，优选耐火物11的包膜12的厚度为500μm以下，更优选为270μm以下。

耐火物11的耐火基材B因为导热性及均热性高，所以优选是碳化硅质。作为碳化硅质的耐火基材B，例如可列举碳化硅耐火物、氮化硅结合碳化硅耐火物、以及硅酸盐结合碳化硅耐火物。碳化硅质的耐火基材B中的碳化硅的含量例如为70质量％以上。

<耐火物的制造方法>

耐火物11的制造方法包括涂敷工序和烧结工序。在涂敷工序中，将包含晶质二氧化硅粒子的分散液涂敷于耐火基材B上。

从确保分散液的涂敷性并且形成更致密的包膜12的观点出发，优选涂敷工序中使用的分散液中含有的晶质二氧化硅的粒径为50μm以下。此外，晶质二氧化硅的粒径例如为1nm以上。

作为涂敷工序中使用的分散液中含有的分散介质，例如使用水性分散介质。分散液也可以含有晶质二氧化硅粒子以外的成分。作为晶质二氧化硅粒子以外的成分，例如可列举非晶质二氧化硅粒子、金属氧化物粒子、分散剂、氨等pH调节剂、增粘剂等。

分散液中的晶质二氧化硅粒子的含量能考虑分散性等来进行调节。分散液中的晶质二氧化硅粒子的含量例如为1～50质量％的范围。

涂敷工序中使用的涂敷方法不作特别限定。作为涂敷方法，例如可列举喷涂、刷涂以及浸渍。涂敷工序中的分散液的涂敷量只要根据分散液中的晶质二氧化硅粒子的含量、上述的包膜12的厚度进行调节即可。

此外，优选在涂敷工序后且烧结工序前设置使分散液干燥的干燥工序。具体地，将涂敷有分散液的耐火基材B例如以100～150℃保持12小时以上，使分散液中的分散介质的一部分或者全部挥发。此外，干燥工序的条件如果是能干燥分散液的条件，则可以是以常温(0～40℃)保持18小时以上的条件。通过这样的干燥工序，得到更致密、均匀的包膜12。

在烧结工序中，在涂敷工序后使晶质二氧化硅粒子在耐火基材B上烧结。由此，形成使晶质二氧化硅粒子彼此结合的烧结体层，并且形成使该烧结体层和耐火基材B结合而成的包膜12。

在烧结工序中，从形成更致密的包膜12的观点出发，优选用1350℃以上的温度加热耐火基材B上的晶质二氧化硅粒子，更优选用1400℃以上的温度加热。在烧结工序中，例如从抑制耐火基材B和晶质二氧化硅粒子的不必要的反应的观点出发，优选用1500℃以下的温度加热耐火基材B上的晶质二氧化硅粒子，更优选用1475℃以下的温度加热。对于烧结工序中的加热条件例如可列举如下条件：以15～30℃/小时进行升降温，用最高温度(上述温度范围)保持4～12小时。当升降温速度过快时，由于耐火基材B和晶质二氧化硅粒子的热膨胀率不同，包膜12相对于耐火基材B的粘结性有可能下降。另外，当最高温度的保持时间过短时，有可能包膜12的晶质二氧化硅粒子不充分烧结。烧结工序能在大气压下及空气下进行。此外，烧结工序也可以在加压下或者减压下进行，而且也可以在例如惰性气体下进行。另外，烧结工序也可以在使分散液中含有的分散介质等成分挥发或者热分解的预加热工序后进行。烧结工序能使用电气式、气体式等公知的烧结炉。

<玻璃物品的制造装置及玻璃物品的制造方法>

如图2所示，由熔融玻璃MG制造玻璃物品的玻璃物品的制造装置13包括炉壁14，炉壁14配置于将熔融玻璃MG的周围包围的位置。本实施方式的玻璃物品的制造装置13进一步包括成形部15，成形部15一边使熔融玻璃MG流动一边成形，炉壁14配置于包围成形部15的位置。

在玻璃物品的制造装置13中，炉壁14由上述的耐火物11构成。耐火物11以包膜12构成炉壁14的内表面14a的方式配置。此外，炉壁14也可以构成为除了包含耐火物11以外还包含例如勾缝材料。炉壁14例如能通过堆积多个耐火物11来构筑(筑炉)。众所周知，在炉壁14的外侧配置有加热炉壁14的发热体(省略图示)。玻璃物品的制造装置13也可以包括覆盖发热体的外侧的外壁。

在本实施方式的图2中，作为成形部15的一例，示出了使用作为下拉法的一种的溢流下拉法成形玻璃带G的成形部15(也称为成形体。)。成形部15一边使熔融玻璃MG流下一边成形玻璃带G。成形部15具有：槽15a，其使熔融玻璃MG溢流；以及第1引导面15b及第2引导面15c，其引导已溢流的熔融玻璃MG流下。第2引导面15c位于第1引导面15b的相反侧，沿着第1引导面15b和第2引导面15c流下的熔融玻璃MG在成形部15的下端熔融，由此可成形玻璃带G。虽然省略图示，但是成形部15连接有供给熔融玻璃MG的供给管，并连续地供给熔融玻璃MG。

作为熔融玻璃MG(玻璃物品)，例如可列举钠玻璃、碱石灰玻璃、硼硅酸盐玻璃、硅铝酸盐玻璃、含碱玻璃以及无碱玻璃。玻璃的组分例如按质量％为如下，SiO₂：50～80％，Al₂O₃：5～25％，B₂O₃：0～20％，MgO：0～15％，CaO：1～15％，SrO：0～15％，BaO：0～15％，SnO₂：0～1％。另外，作为钢化玻璃使用的含碱玻璃含有3质量％以上碱金属氧化物(Na₂O、K₂O以及Li₂O)。

众所周知，玻璃物品的制造装置13包括：退火部，其一边牵引玻璃带G一边退火；以及切断部(省略图示)，其将已冷却的玻璃带G切断。利用玻璃物品的制造装置13中的切断部切断玻璃带G，由此得到作为玻璃物品的平板玻璃。

此外，玻璃物品的制造装置13也可以包括卷取装置，该卷取装置卷取已冷却的玻璃带G。在该情况下，能得到将玻璃带G卷取成辊状的辊状的玻璃物品。

玻璃物品的制造方法是使用上述的制造装置13由熔融玻璃MG制造玻璃物品的方法。玻璃物品的制造方法包括：成形工序，由熔融玻璃MG成形玻璃带G；退火工序，使玻璃带G退火；以及切断工序，将已冷却的玻璃带G切断。玻璃物品的制造方法也可以包括卷取玻璃带G的卷取工序。在该情况下，如上所述，能得到辊状的玻璃物品。

作为玻璃物品的用途，例如可列举显示器上的用途、触摸面板上的用途、光电转换面板上的用途、电子设备上的用途、窗玻璃上的用途、建材上的用途、以及车辆上的用途。

<试验例>

接着，对试验例进行说明。

(试验例1)

如图3(a)所示，进行涂敷工序：使用喷雾器S将含晶质二氧化硅粒子的分散液涂敷于耐火基材B上。由此，如图3(b)所示，在耐火基材B上形成涂膜C。作为耐火基材B，使用碳化硅质的耐火基材B。在涂敷工序后且烧结工序前，进行使分散液干燥的干燥工序。接着，进行烧结工序：在耐火基材B上使晶质二氧化硅粒子烧结。由此，如图3(c)所示，得到具有晶质二氧化硅粒子已烧结的包膜12的耐火物11。烧结工序的气氛是大气压下及空气下，烧结工序的温度在1400℃以上且1475℃以下的范围，烧结时间约为12小时。所得到的包膜12具有白色的粒子烧结而成的结构，包膜12的厚度约为200μm。

(试验例2)

在试验例2中，通过使碳化硅质的耐火基材的表面氧化，从而得到表面形成有氧化包膜的耐火物。形成氧化包膜的气氛是大气压下及空气下，加热温度是1200℃以上且1350℃以下的范围，加热时间约为24时间。

(组分)

将试验例1的耐火物11中的包膜12的组分及试验例2的耐火物中的氧化包膜的组分在表1中示出。表1中的表示组分的数值的单位是质量％。

【表1】

(耐用性试验)

如图3(d)所示，在有底筒状的耐火容器16内配置已投入玻璃的坩埚，使用试验例1的耐火物11作为耐火容器16的盖件。此时，以耐火物11的包膜12侧成为盖件的内表面的方式配置耐火物11。已投入坩埚的玻璃、即熔融玻璃MG的组分按质量％为如下，SiO₂：61.5％、Al₂O₃：18.0％、B₂O₃：0.5％、Li₂O：0.1％、Na₂O：14.5％、K₂O：2.0％、MgO：3.0％、SnO₂：0.4％。

接着，将耐火容器16投入电炉，进行升温，使得电炉内的温度成为1100℃以上且1250℃以下的范围，由此使耐火物11的包膜12暴露在从耐火容器16内的熔融玻璃MG挥发的蒸气中。进行在该状态下保持7天的耐用性试验。另外，对试验例2的耐火物也与试验例1的耐火物11同样地进行耐用性试验。

此外，耐用性试验中使用的熔融玻璃MG的组分、耐火容器16内的温度及电炉内的温度是耐用性试验的一条件，丝毫不限定上述的玻璃物品的制造中的条件。

(外观的观察)

使用目视、光学显微镜、以及电子显微镜观察试验例1的耐用试验后的耐火物11中的包膜12的状态。在试验例1的耐火物11中，没有确认出包膜12的剥离、变质。另外，对试验例2的耐火物中的氧化包膜的状态也同样地观察。在试验例2的耐火物中，确认出多个氧化包膜破裂的部分。

(粘结状态)

根据JIS H8504(1999)规定的附着性试验方法，评价试验例1的耐用试验后的耐火物11中的包膜12的粘结状态。在试验例1的耐火物11中，没有确认出包膜12的剥离，可知也可维持包膜12的粘结强度。关于试验例2的耐火物，通过氧化包膜的外观的观察已经确认多个剥离部分，因此省略粘结状态的确认。

根据以上详述的实施方式，可发挥如下作用效果。

(1)耐火物11作为构成炉壁14的构成材料使用，炉壁14配置于将熔融玻璃MG的周围包围的位置。耐火物11包括包膜12，包膜12具有晶质二氧化硅粒子烧结而成的结构。这样的耐火物11的包膜12比例如通过碳化硅氧化而形成的氧化包膜容易得到相对于从熔融玻璃MG挥发的蒸气的耐性。因此，将熔融玻璃MG的周围包围的炉壁14的耐用性提高，从而能适当地制造玻璃物品。例如，能提高玻璃物品的生产率、品质。

(2)优选耐火物11的包膜12设置于碳化硅质的耐火基材B上。在该情况下，碳化硅质的导热性及均热性比较高，因此能提高炉壁14的导热性及均热性。由此，能使熔融玻璃MG的温度更稳定。因此，能使由熔融玻璃MG得到的玻璃物品的品质稳定。

在此，使碳化硅质的耐火物的表面氧化而形成的氧化包膜容易被例如从熔融玻璃MG挥发的蒸气侵入，另外，空气中的氧在氧化包膜中扩散，有时允许氧从氧化包膜的表面向耐火物中透过。由此，进行耐火物中的碳化硅(SiC)的氧化，按下述化学式产生二氧化碳。

SiC+2O₂→SiO₂+CO₂↑

此时，耐火物的氧化包膜的粘度由于与从熔融玻璃MG挥发的蒸气的反应及炉壁使用时的热而下降。该状态的氧化包膜被如上所述产生的二氧化碳的气泡冲破，如上述的试验例2的耐火物那样，在氧化包膜形成有多个破裂的部分。另外，伴随氧化包膜的破裂，氧化包膜的破片飞散到被炉壁包围的空间(被炉壁包围的室内)，并附着于熔融玻璃上，从而得到的玻璃物品有时产生缺陷。

本实施方式的耐火物11的包膜12容易得到相对于从熔融玻璃MG挥发的蒸气的耐性，因此容易维持包膜12的氧阻隔性。因此，即使耐火物11的耐火基材B是碳化硅质，也不易进行该耐火基材B中的碳化硅的氧化。由此，也可抑制二氧化碳的产生，所以不易产生以二氧化碳的气泡为主要原因的包膜12的破裂。因此，在得到的玻璃物品中，能抑制以构成炉壁14的耐火物11为主要原因的缺陷的产生。

(3)优选耐火物11的包膜12含有85质量％以上晶质二氧化硅。在该情况下，相对于从熔融玻璃MG挥发的蒸气的耐性容易更加提高。由此，能更加提高将熔融玻璃MG的周围包围的炉壁14的耐用性。这样的耐火物11的包膜12例如含有60～70质量％的方英石、20～30质量％的石英、以及5～10质量％的鳞石英。

(4)耐火物11的制造方法包括：涂敷工序，将含晶质二氧化硅粒子的分散液涂敷于耐火基材B上；以及烧结工序，在涂敷工序后，在耐火基材B上使晶质二氧化硅粒子烧结。通过该方法，能形成上述包膜12。

(5)在耐火物11的制造方法中的烧结工序中，优选用1350℃以上的温度加热晶质二氧化硅粒子。在该情况下，晶质二氧化硅粒子的烧结适当地进行，能形成更致密的包膜12。由此，能更加提高将熔融玻璃MG的周围包围的炉壁14的耐用性。

(6)耐火物11的制造方法优选在涂敷工序后且烧结工序前进一步包括使分散液干燥的干燥工序。在该情况下，能形成更致密且均匀的包膜12。

(7)玻璃物品的制造装置13是包括配置于将熔融玻璃MG的周围包围的位置的炉壁14、由熔融玻璃MG制造玻璃物品的装置。玻璃物品的制造方法是使用该制造装置13由熔融玻璃MG制造玻璃物品的方法。在玻璃物品的制造装置13及制造方法中，炉壁14由上述的耐火物11构成。耐火物11以耐火物11的包膜12构成炉壁14的内表面14a的方式配置。由此，将熔融玻璃MG的周围包围的炉壁14的耐用性提高，从而能适当地制造玻璃物品。

(8)玻璃物品的制造装置13包括一边使熔融玻璃MG流动一边成形的成形部15，玻璃物品的制造装置13中的炉壁14配置于包围成形部15的位置。对这样的成形部15连续地供给熔融玻璃MG，因此在熔融玻璃MG与炉壁14之间，从熔融玻璃MG挥发的蒸气的浓度比较容易升高，被炉壁14包围的空间容易成为苛刻的环境下。即使在这样的比较苛刻的环境下，通过使用包括上述的包膜12的炉壁14，也能适当地制造玻璃物品。

(9)在玻璃物品的制造方法中，熔融玻璃MG也可以含有3质量％以上的碱金属氧化物。含有碱金属氧化物的熔融玻璃MG容易产生由碱金属氧化物(例如Na₂O、K₂O等)引起的蒸气，被炉壁包围的空间容易成为苛刻的环境下。即使在这样的苛刻的环境下，通过使用上述炉壁14，也能适当地制造玻璃物品。另外，对于含有硼氧化物(B₂O₃)的熔融玻璃，被炉壁包围的空间也容易成为苛刻的环境下，因此，通过使用上述炉壁14，能适当地制造玻璃物品。

<变更例>

也可以按如下变更上述实施方式。

·上述耐火物11的包膜12设置于碳化硅质的耐火基材B上，但是，例如也能设置于氮化硅质的耐火基材上。

·上述耐火物11也能适用于炉壁14中要求对从熔融玻璃MG挥发的蒸气具有耐性的局部(例如炉壁14的上壁)。即，炉壁14也可以包含具有上述包膜12的耐火物11以外的耐火物。另外，炉壁14中使用的耐火物11的数量可以是单个，也可以是多个。

·上述耐火物11不限于上述的炉壁14的构成材料，能作为要求相对于从熔融玻璃MG挥发的蒸气的耐性的炉壁的构成材料适当地使用。上述耐火物11例如作为包围成形部的炉壁的构成材料合适，其中成形部使用上述的溢流下拉法以外的下拉法成形玻璃带。作为溢流下拉法以外的下拉法，例如可列举流涎下拉法及再拉伸法。另外，上述耐火物11作为通过丹纳(Danner)法制造玻璃管的制造装置中使用炉壁的构成材料也合适。玻璃管的制造装置包括：成形部，其一边使熔融玻璃流动一边成形；以及炉壁，其配置于包围成形部的位置。玻璃管的制造装置中的成形部为圆筒状，被称为成形套筒。在玻璃管的制造装置中构成为：一边在被驱动旋转的成形部卷绕熔融玻璃，一边将熔融玻璃成形为管状。

Claims

1.一种耐火物，其构成炉壁，所述炉壁配置于将熔融玻璃的周围包围的位置使用，所述耐火物的特征在于，包括：

耐火基材；以及

由晶质二氧化硅粒子烧结而成的包膜，其以构成所述炉壁的内表面的方式设置于所述耐火基材上。

2.根据权利要求1所述的耐火物，其特征在于，所述耐火基材由碳化硅质构成。

3.一种玻璃物品的制造装置，其包括配置于将熔融玻璃的周围包围的位置的炉壁，由所述熔融玻璃制造玻璃物品，所述制造装置的特征在于，

所述炉壁由耐火物构成，所述耐火物包括：

耐火基材；以及

4.根据权利要求3所述的玻璃物品的制造装置，其特征在于，所述制造装置进一步包括成形部，所述成形部使熔融玻璃一边流动一边成形，

所述炉壁配置于包围所述成形部的位置。