PL143751B1 - Method of smelting glass and furnace therefor - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 88 12 31 TWórca wynalazku: Longin Kociszewski Uprawniony z patentu: Bistytut Technologii Materialów Elektronicznych "UNITRA-CEMAT", Warszawa (Iblska) SPOSÓB WYTAPIANIA SZKLA I PIEC DO WYTAPIANIA SZKLA Erzedmiotem wynalazku Jest sposób i piec do wytapiania szkla stosowanego zwlaszcza w elektronice do laczenia elementów metalowych przez ich wtapianie luh obtapianie elementów elektronicznych, ukladów scalonych oraz hermetyzacje diod, tyrystorów itp. Szklo stosowane w elektronice musi miec odpowiednio wysokie parametry techniczne takie Jak: wysoka wytrzymalosc dielektryczna, odpowiedni wspólczynnik rozszerzalnosci termicznej i wysoka homogennosc.Szklo o wysokiej Jakosci uzyskuje sie przez dobranie odpowiednich Jego skladników oraz przez dobranie odpowiedniego sposobu Jego wytapiania.Rdstawowym warunkiem uzyskania szkla o wymaganej Jakosci Jest uJednorodnienie masy szklanej w trakcie Jego wytapiania. W celu ujednorodnienia szkla w czasie Jego wytapiania pod¬ daje sie mase szklana procesowi homogenizacji* Znane sa sposoby wytapiania szkiel, gdzie homogenizacje masy szklanej przeprowadza sie za pomoca wszelkiego rodzaju mieszadel mechanicznych, które do wytapiania szkiel dla potrzeb elektroniki nie moga byc stosowane.Znany Jest sposób wytapiania szkla opisany w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 108 149, w którym proces homogenizacji przeprowadza sie za pomoca pola elektrycznego.Natomiast w sposobie wytapiania szkla opisanym we francuskim opisie patentowym nr 2 067 361 proces homogenizacji masy szklanej przeprowadza sie za pomoca wytworzonych pól elektrycznych i magnetycznych.Siany Jest równiez sposób wytapiania szkla opisany w radzieckim opisie patentowym nr 1 006 393, w którym klarownosc i homogenizacje masy szklanej przeprowadza sie za pomoca prze¬ puszczania elektrycznego pradu zmiennego o okreslonych parametrach oraz wytworzenia zmiennego pola magnetycznego o czestotliwosci do 2000 Hz. W sposobie tym w celu zwiekszenia jednorodnosci masy szklanej wprowadza sie do niej co najmniej jedna pare elektrod odpowiednio izolowanych,2 143 751 przez które przepuszcza sie zmienny prad elektryczny, a w czasie wytapiania szkla przemiesz¬ cza sie Je z odpowiednia predkoscia w przeciwnych kierunkach równolegle-pionowych. aiane sposoby wytapiania szkla wymagaja skomplikowanego oprzyrzadowania do wytwarzania pól elektrycznych i magnetycznych.Celem wynalazku bylo opracowanie prostego sposobu oraz pieca o nieskomplikowanej kon¬ strukcji do wytapiania szkla przeznaczonego dla przemyslu elektronicznego.Zostalo to rozwiazane, w ten sposób, ze przez zmiane napiecia przylozonego do plaskich elektrod zanurzonych w wytapianej masie szklanej wytwarza sie odpowiedni potencjal powodujacy oscylacje Jonów i czasteczek w masie szklanej. Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze wartosc tego potencjalu reguluje sie w granicach od 100 do 380 V o czestotliwosci od 45-55 Hz oraz wprowadza zmiane odleglosci pomiedzy plaskimi elektrodami w ten sposób, aby stosunek odleglosci plaskich elektrod do ich wysokosci nie byl wiekflzy niz 3, zas stosunek ich odleglosci do ich szerokosci byl wiekszy od 3.Konstrukcja pieca do wytapiania szkla, wedlug wynalazku, polega na tym, ze w sklepie¬ niu pieca znajduja sie co najmniej dwa otwory przepustowe usytuowane symetrycznie wokól otworu zasypowego i znajdujace sie nad powierzchnia pojemnika topliwnego, W otworach tych umocowane sa doprowadzenia plaskich pionowych elektrod wspartych pionowo na wspornikach, usytuowanych na dnie pojemnika topliwnego, srednica pojemnika oraz wysokosc i szerokosc plaskich elektrod sa tak do¬ brane, aby w kazdym polozeniu plaskich elektrod wzdluz wsporników stosunek ich odleglosci do ich wysokosci byl nie wiekszy niz 3f zas stosunek ich odleglosci do ich szerokosci byl zawsze wiekszy od 3.Rozwiazanie, wedlug wynalazku, pozwala z surowców o róznych ciezarach czastkowych oraz o róznych temperaturach topnienia uzyskac szklo o odpowiednich parametrach technicznych, wyma¬ ganych w elektronice.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przykladzie wykonania pieca przedstawionego na rysunku, na którym fig, 1 przedstawia widok ogólny pieca do wytapiania szkla w przekroju pionowym sposobem wedlug wynalazku, a figi 2 - plaska elektrodei Piec do wytapiania szkla sklada sie z pojemnika topliwnego 1, w dnie którego znajduje sie otwór spustowy 2^ Wokól bocznych scian pojemnika topliwnego 1 usytuowane sa elementy grzejne 3# Wszystko to znajduje sie w obudowie 4 wykonanej z materialu izolacyjnego, W srodku sklepie¬ nia obudowy 4 pieca znajduje sie otwór zasypowy 5, wokól którego usytuowane sa symetrycznie dwa otwory przepustowe 6, zas w dnie obudowy 4 tuz pod otworem spustowym 2 pojemnika topliwnego 1 znajduje sie otwór wyplywowy 7. Na dnie pojemnika topliwnego 1 umieszczone sa kwadratowe wspor¬ niki 8, na których opieraja sie plaskie elektrody 9 wykonane z platyny lub jej stopu z irydem.Odprowadzenia 10 plaskich elektrod 9 sa wyprowadzone przez otwory przepustowe 6 obudowy 4 na zewnatrz pieca* Wytapianie szkla rozpoczyna sie od zmielenia mieszanki skladajacej sie z 440 g R)0, z 305 g Si02 i z 260 g NagCO^, Zasypuje sie zmielona mieszanke do pojemnika topliwnego 1, w którym zamocowuje sie plaska elektrode 9 tak na wsporniku 8, aby stosunek jej wysokosci do ich odleglosci wyniósl 2, a stosunek ich odleglosci do ich szerokosci wyniósl 3.Nastepnie za pomoca elementów grzejnych ogrzewa sie mase szklana do 1273 K, W tej temperaturze nastepuje rozpad Na2005 na Na20 i C0^, który jako lotny wydzielany jest na zewnatrz pojemnika topliwnego 1, W pojemniku topliwnym 1 pozostaje jedynie 15o g NauO, W ten sposób znajdujaca sie w nim masa szklana zawiera 5096 wagowych R)0; 35# wagowych SiO^; 15# wagowych Na20, Nie przerywajac grzania przyklada sie do plaskich elektrod 9 napiecie 280 V o czestotliwosci 50 Hz i mase dogrzewa sie do temperatury 1723 K, Temperature te utrzymuje sie przez 4 godz. wy¬ tapiania masy szklanej, regulujac Ja przez zmiane napiecia przylozonego do plaskich elektrod 9, albo przez zmiane temperatury zewnetrznych elementów grzejnych 3i W czasie 4 godzinnego wyta¬ piania masy szklanej nastepuje proces ujednorodnienia Jej poprzez utrzymywanie na Jej czastecz¬ kach odpowiednich potencjalów, co powoduje ich oscylacje. Oscylacja ta zapobiega dyferencjacji1*3 751 3 grawitacyjnej skladników masy szklanej majacych rózne ciezary czastkowe oraz wydluza ona ko¬ rzystnie czas trwania procesów dyfuzyjnych. Wytopiona w ten sposób mase szklana studzi sie i usuwa z pojemnika topliwnego 1 przez otwór spustowy 2 i otwór wyplywowy 7 pieca* PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1» Sposób wytapiania szkla w piecu, w którym przez zmiane napiecia przylozonego do plaskich elektrod zanurzonych w wytapianej masie szklanej wytwarza sie odpowiedni potencjal powodujacy oscylacje jonów i czasteczek w masie szklanej9 znamienny tym, ze wartosc tego potencjalu reguluje sie w granicach od 100 do 380 V o czestotliwosci od 45-55 tfe oraz wprowadzajac zmiane odleglosci pomiedzy plaskimi elektrodami w ten sposób, aby stosunek odleglosci plaskich elektrod do ich wysokosci byl nie wiekszy niz 3, zas stosunek ich odleglosci do ich szerokosci byl wiekszy od 3.

2. Piec do wytapiania szkla skladajacy sie z pojemnika topliwnego, wokól bocznych scian którego umocowane sa elementy grzejne, a wewnatrz niego umieszczone sa plaskie elektrody i wszystko to zamkniete jest w obudowie, znamienny tym, ze w sklepieniu pieca znajduja sie co najmniej dwa otwory przepustowe (6) usytuowane symetrycznie wokól otworu zasy¬ powego (5) i znajdujace sie nad powierzchnia pojemnika topliwnego (1 )f a przez te otwory prze¬ pustowe (6) przechodza doprowadzenia (10) plaskich elektrod (9) wspartych pionowo nu wspor¬ nikach (8) usytuowanych na dnit pojemnika topliwnego (1)9 przy czym srednice otworów przepusto¬ wych (6)f srednica pojemnika topliwnego (1) oraz wysokosc i szerokosc plaskich elektrod (9) sa tak dobrane, aby w kazdym polozeniu plaskich elektrod (9) wzdluz wsporników (8) stosunek ich odleglosci do ich wysokosci byl nie wiekszy niz 3$ zas stosunek ich odleglosci do ich sze¬ rokosci byl* zawsze wiekszy od 3«143 751 FI <° Fig 2 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 220 zl PL