TW202208299A - 由光學玻璃組成物連續製造玻璃棒之方法 - Google Patents

由光學玻璃組成物連續製造玻璃棒之方法 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於一種按照連續鑄造工藝連續製造玻璃棒(2)之方法，其中，熔融光學玻璃自進料器(3)被送入模具(5)，並形成玻璃連鑄坯(6)，玻璃連鑄坯由輸送帶(7)送入冷卻裝置(9)，且接著被送入切割裝置，在切割裝置中，冷卻後的玻璃連鑄坯(6)被切割成單個玻璃棒(2)，其中，最遲在玻璃連鑄坯(6)被送入冷卻裝置(9)之前，藉由非接觸式測量裝置(10)連續測定玻璃連鑄坯(6)之外部尺寸的投影，並根據所得到的值設定進料器溫度及/或輸送速度等參數。

Description

由光學玻璃組成物連續製造玻璃棒之方法
本發明係有關於一種用於連續製造玻璃棒之方法與設備，該玻璃棒特別是由光學玻璃組成物組成。在另一個態樣中，本發明係有關於一種玻璃棒及該玻璃棒被用來製造光學元件之用途。
玻璃棒之製造，特別是光學玻璃棒之製造，在先前技術中基本上為已知的，通常係藉由水平連續鑄造工藝來完成，該工藝乃是將取自進料器之熔融玻璃送入模具，即所謂的拉棒筒(Barren-Ziehschacht)。熔融玻璃通常被送入拉棒筒中央、暈開，並形成玻璃連鑄坯(Glasstrang)，該玻璃連鑄坯進一步由輸送裝置如輸送帶送入冷卻裝置。
關於品質要求，棒材截面之形狀穩定性、避免裂紋及壓痕以及儘可能高的無條痕光學均勻性等方面對於製棒特別重要。
特別是，目前，純粹因工藝技術方面的問題，尚不能達到儘可能高的光學均勻性，因為缺乏可直接控制製程之測量裝置。
先前技術中目前已知的測量方法僅允許在製造過程結束時，即在玻璃連鑄坯通過退火爐並被分割成單個玻璃棒之後，進行不連續的測量。然而，由於通過退火爐之時間自數分鐘至數小時不等，因此，在玻璃連鑄坯之冷端進行測量會造成測量值的死區時間。
因此，本發明之目的在於提供一種能克服先前技術之缺點的方法與設備。特別是，本發明之目的在於提供一種可製造出均勻性儘可能高的玻璃棒之方法與設備。
根據本發明，該目的藉由一種具有申請專利範圍之特徵的方法而達成。
本發明進一步的有利技術方案提供在附屬項中。附屬項中單獨列出的特徵可以技術上有用之方式相互結合，並且可定義本發明的進一步技術方案。此外，申請專利範圍中所提供的特徵在說明書中得到進一步之說明與解釋，其中，對本發明進一步的較佳技術方案進行了說明。
根據本發明之方法適合用於連續製造由玻璃組成物構成之玻璃棒，並按照連續鑄造工藝進行。其中，熔融玻璃首先自進料器被送入模具，形成玻璃連鑄坯，該玻璃連鑄坯由輸送裝置，特別是由輸送帶送入冷卻裝置，且接著被送入切割裝置，在切割裝置中，冷卻後的玻璃連鑄坯被切割成單個玻璃棒。根據本發明，最遲在玻璃連鑄坯被送入冷卻裝置之前，藉由非接觸式測量裝置連續測定玻璃連鑄坯之外部尺寸的投影，並根據所得到的值設定進料器溫度及/或輸送速度(特別是輸送帶速度)等參數。
同樣地，本發明提供一種用於連續製造由玻璃組成物構成之玻璃棒的設備。該設備包括：用於將熔融玻璃送入模具(較佳為槽或溝)以形成玻璃連鑄坯之進料器；用於輸送玻璃連鑄坯之輸送裝置，特別是輸送帶；用於冷卻玻璃連鑄坯之冷卻裝置；以及切割裝置，在該切割裝置中，冷卻後的玻璃連鑄坯可被切割成單個玻璃棒。根據本發明，該設備包括佈置在冷卻裝置前面的測量裝置，該測量裝置可用來無接觸地連續測定特別是位於輸送裝置上的玻璃連鑄坯之外部尺寸的投影，從而可根據所得到的值來設定進料器溫度及/或輸送速度等參數。
本發明基於以下重要發現：連續監測熱玻璃連鑄坯之最大膨脹，以透過直接重新調整參數儘可能穩定製程，從而可獲得具有特別高的均勻性之玻璃棒，特別是在棒材高度及折射率方面。
較佳地，單個玻璃棒在589 nm處的折射率nD方差為最大0.001，尤佳為最大6*10-4 ，更佳為最大每棒3*10-4 ，甚或為最大每棒0.0001。折射率方差係指在一個棒材內最大測得折射率與最小測得折射率之差。例如，可藉由在至少四個、至少八個、至少十二個或至少20個特別是等距分佈於棒材上之部位處測量折射率，來測量該折射率。儘可能均勻的折射率對玻璃之光學應用特別有利，因為此種棒材可用來製造特別精密之光學元件。
在一個具體例中，藉由根據本發明而使用的測量裝置來測定玻璃連鑄坯之外部尺寸的投影。若成型的玻璃連鑄坯具有足夠的自照明並發光，則此光可被測量裝置偵測到。針對不具有足夠自照明之玻璃，可有利地使用照明手段。在視覺範圍內，須對透明及不透明的光學玻璃進行區分。
在一個具體例中，例如針對透明玻璃，將聚焦光源(例如白光LED光源)定向成使其大約聚焦於進料器位置。由於玻璃為透明的，可對導光能力加以利用。自光源進入玻璃連鑄坯的光會耦合出來，從而可被偵測到。
在另一個具體例中，例如針對不透明的玻璃，即吸收可見光之玻璃，將光源定向成能夠實現掠射照明(streifende Beleuchtung)，特別是將背景與被照亮之玻璃連鑄坯之間的對比度最大化。
「不透明」的玻璃被理解為在根據本發明之方法的條件下，在觀察位置上於380 nm至780 nm之光譜範圍內透射率低於10%之玻璃。透射率係指測量裝置處之入射光的強度與光源朝測量裝置方向所發射之光之強度的關係。若已知曉玻璃的內部透射率，便可輕易測定觀察位置處之玻璃透射率。在此，透射率更高的玻璃被認為是「透明」的。
作為替代方案，亦可使用近紅外或紫外線範圍內之照明手段來照亮玻璃連鑄坯，特別是當玻璃在上述條件下在相關波長範圍內具有至少為10%之透射率時。
測量裝置或測量方向較佳被設置成與玻璃連鑄坯之縱軸實質上成直角，以便能測定玻璃連鑄坯之高度膨脹(Höhenausdehnung)。可使用一個或數個測量裝置。作為測量方向實質上橫向於玻璃連鑄坯縱軸之測量裝置的替代或補充，可使用第二測量裝置。第二測量裝置同樣可具有與玻璃連鑄坯之縱軸實質上成直角之測量方向。然而，本發明亦包括一個或數個測量裝置的其他佈置方式。特別是，當使用兩個或更多測量裝置時，可進行三角測量。例如，可沿著寬度測定玻璃連鑄坯之厚度，亦即，沿著玻璃連鑄坯之寬度方向在不同測量點上測定玻璃連鑄坯之厚度。
在一個具體例中，至少一個測量裝置被定向成能夠偵測到玻璃連鑄坯之寬度。例如，一個測量裝置可實質上被佈置於玻璃連鑄坯上方。
在一個具體例中，如下設置：該非接觸式測量裝置為尤佳被設計成CMOS攝影機形式之光學測量裝置。
另一個用於測定玻璃連鑄坯之外部尺寸投影的光學測量裝置較佳包括共焦干涉儀或雷射裝置，在一個具體例中，該共焦干涉儀或雷射裝置根據三角測量原理測定玻璃連鑄坯之外部尺寸的投影。雷射裝置可使用一個或數個波長，該等波長之投影影像可以可選地形成為點或線。
在另一個有利的具體例變體中，該測量裝置為用於測量β輻射吸收之輻射測量裝置及/或基於超音波之測量裝置，例如超音波ToF。
在一個尤佳具體例變體中，藉由對比度閾值微分影像處理測定玻璃連鑄坯之外部尺寸。所測定的資料例如可呈現給工人。
因此，藉由最遲在熱玻璃連鑄坯被送入冷卻裝置之前(即緊接著在成型之前或之後)測量玻璃連鑄坯之外部尺寸或膨脹，可推導出直接測量變量，如玻璃連鑄坯橫向於拉伸方向或輸送方向之最大膨脹或連續製程中玻璃連鑄坯之最大膨脹隨時間的變化，及/或在假設其他邊界條件之情況下的間接測量變量。間接測量變量在規定玻璃連鑄坯寬度及輸送速度之情況下係為體積流量，在規定密度之情況下係為質量流量。因此，連續監測能使體積流量、質量流量及/或通量保持恆定。
在一個具體例中，在製造過程的一個階段中測定玻璃連鑄坯之外部尺寸，在該階段中，玻璃溫度對應於介於104 dPas與1013 dPas之間的黏度。玻璃黏度與溫度相關。黏度與溫度的相關性用VFT曲線(Vogel-Fulcher-Tammann方程)描述。若不知曉某種玻璃的此種關聯，則可根據DIN ISO 7884中適用於相關黏度範圍之部分來確定黏度測量。
因此，連續監測玻璃連鑄坯之膨脹，有助於減少過量生產，防止玻璃連鑄坯膨脹不足，更能減小沿著棒體的高度變化。
由於縮短了死區時間，測量裝置因此而允許用輸送速度或拉伸速度及/或進料器溫度等控制變量來控制膨脹度此一變量。由此使得直接控制成為可能，進而實現特別高的折射率一致性，減少玻璃棒中條痕之形成。此外，事實表明，該等玻璃棒具有特別低的斷裂敏感性。
在本發明中，術語「斷裂敏感性」係指在仍然熱著的且位於輸送裝置上的玻璃連鑄坯處所測定之脆性。為了測定斷裂敏感性，用金屬測量探針碰觸尚熱的玻璃連鑄坯，以在玻璃連鑄坯中產生裂紋。在此，裂紋係因處於室溫的金屬測量探針與溫度約為300℃之玻璃連鑄坯之間的自發溫差而形成。結果出人意料地表明，與按照傳統工藝製成的玻璃連鑄坯相比，藉由金屬測量探針所產生的裂紋最多可減少15%，較佳地最多可減少25%。
由於使用測量探針可能會導致棒材斷裂，因此，本發明之方法較佳不使用此種探針。確切地說，此方法的一個優點即在於可以在不使用測量探針之情況下測定棒材尺寸。藉此進一步降低了雖有減小但仍存在於棒材中之斷裂風險。
根據另一個較佳具體例變體，在用非接觸式測量裝置進行測量之前，導引玻璃連鑄坯穿過具有至少一個下輥及至少一個上輥之滾壓裝置，從而形成滾壓玻璃連鑄坯。在此具體例變體中，藉由非接觸式測量裝置連續測定滾壓玻璃連鑄坯之外部尺寸的投影。根據所得到的值，除了進料器溫度及/或輸送帶速度等參數外，進一步設定上下輥間距此一參數。
在一個有利的具體例變體中，將玻璃連鑄坯之測定膨脹度例如呈現給操作者，他隨後再根據控制圖(例如手動)設定進料器溫度、輸送帶速度及/或上下輥間距等參數中之一者。作為替代方案，可透過控制迴路自動設定該等參數中之一者或數者。
在另一個態樣中，本發明係有關於一種特別是可按照本發明之方法製成的玻璃棒。該玻璃棒在589 nm處的折射率nD方差為最大0.001，尤佳為最大6*10-4 ，更佳為最大每棒3*10-4 ，甚或為最大每棒0.0001。折射率方差係指在一個棒材內最大測得折射率與最小測得折射率之差。例如，可藉由在至少四個、至少八個、至少十二個或至少20個特別是等距分佈於棒材上之部位處測量折射率，來測量該折射率。儘可能均勻的折射率對玻璃之光學應用特別有利，因為此種棒材可用來製造特別精密之光學元件。該玻璃棒較佳可按照本文所說明之方法製成。
根據本發明之玻璃棒有利地以優良的幾何特性為特色。其中尤其包括玻璃棒在寬度及長度上之格式方差(Formatvarianz)。寬度方差(Breitenvarianz)BV 係為棒材之最大寬度Bmax 與最小寬度Bmin 之差。長度方差(Längenvarianz)LV 係為棒材之最大長度Lmax 與最小長度Lmin 之差。相對寬度方差為BV /(0.5*(Bmax +Bmin ))。相對長度方差為LV /(0.5*(Lmax +Lmin ))。
較佳地，該玻璃棒之寬度方差為最大4.0 mm，尤佳為最大3.0 mm，更佳為最大2.0 mm或最大1.0 mm。相對寬度方差較佳小於2.0%，特別是小於1.0%。有利地，在長度上顯示出最大4.0 mm，尤佳為最大3.0 mm，最佳為最大2.0 mm之長度方差。相對長度方差較佳小於1.0%，特別是小於0.7%或小於0.5%。
在一個具體例中，該棒材之平均寬度(0.5*(Bmax +Bmin ))至少為50 mm，特別是至少為70 mm或至少為100 mm。平均寬度可最大為500 mm，最大為300 mm或最大為200 mm。在一個具體例中，該棒材之平均長度(0.5*(Lmax +Lmin ))至少為100 mm，特別是至少為150 mm或至少為200 mm。平均長度可最大為2000 mm，最大為1000 mm或最大為500 mm。
在本案所說明之製造方法中，藉由對所製連鑄坯進行適當分離，可輕易達到想要的棒材長度。基於棒筒(Barrenschacht)寬度，同樣可較容易地按需要設定寬度。另一方面，控制高度或設置儘可能恆定的高度，則更具挑戰性，藉由採用本文所述的基於非接觸測量之工藝控制，首次使其成為可能。因此，以此方法可獲得高度方差極小之棒材。高度方差HV 係為一個棒材之棒材高度的標準偏差。例如，可藉由在至少四個、至少八個、至少十二個或至少20個特別是等距分佈於棒材上之部位處測量棒材厚度，來測量高度方差。相對高度方差係為相對高度方差與棒材平均高度之商(以%為單位)。平均高度係為為了測定標準偏差而測量之高度值的算術平均值。在一個具體例中，該棒材之相對高度方差不超過3.0%，不超過2.0%，不超過1.5%或不超過1.25%。可選地，相對高度方差可處於0.1%至3.0%範圍內，或者至少為0.5%。相對高度方差如此之低的棒材非常適合於光學應用。例如，棒材高度可為至少10 mm或至少15 mm。可選地，高度最大為400 mm，特別是最大為300 mm或最大為200 mm。
該玻璃較佳為光學玻璃。此意味著，該玻璃被定為用於光學應用。在高要求的光學應用中，即便是玻璃特性中的微小差異亦會造成重大誤差。
該玻璃組成物較佳選自由含氟玻璃、含磷酸鹽玻璃、氟磷酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、含硼玻璃、含矽玻璃及/或含鉛玻璃所組成之群組。在一個尤佳具體例變體中，該玻璃棒或由其製成的玻璃製品具有以下組分(按重量百分比，基於氧化物)：
P2 O5 1-60
Al2 O3 0-30
B2 O3 0-10
SiO2 0-10
鹼金屬氧化物 0-15
MgO 0-10
CaO 0-25
BaO 1-60
SrO 0-30
La2 O3 0-10
Gd2 O3 0-15
Y2 O3 0-15
Nb2 O3 0-10
F 0-50
CuO 0-10
該等玻璃可含有少量的Sb2 O3 及/或AS2 O3 ，例如含量分別小於0.1 wt%，小於0.03 wt%或小於0.01 wt%。
下表顯示了根據本發明可使用之玻璃的較佳含量範圍。
   第一範圍 第二範圍
P2 O5 45-60 50-58
Al2 O3 0.5-5 0.5-5
B2 O3 0-5 0-1
SiO2 0-10 0-1
Na2 O 1 -10 3-7
K2 O 1 -10 5-10
MgO 5-10 5-10
CaO 5-15 8-12
BaO 1-5 1 -5
SrO 0-1 0-0.1
La2 O3 0-10 0-1
Gd2 O3 0-15 0-1
Y2 O3 0-15 0-1
Nb2 O3 0-10 0-1
F 1 - 10 2-5
CuO 1 -7 2-5
該等玻璃較佳以至少1 wt%，較佳至少5 wt%或至少10 wt%之含量含有P2 O5 。然而，該等玻璃較佳在P2 O5 之最大含量方面受到限制。因此，該等玻璃較佳含有至多60 wt%，較佳至多30 wt%，尤佳至多25 wt%或至多15 wt%的P2 O5 。
該等玻璃進一步較佳以至少1 wt%或至少5 wt%，較佳至少10 wt%之含量含有BaO。然而，該等玻璃較佳在BaO之最大含量方面受到限制。因此，該等玻璃較佳含有至多60 wt%，較佳至多50 wt%，尤佳至多45 wt%的BaO。BaO含量可選地為至多30 wt%或至多20 wt%。
此外，該等玻璃較佳以至少5 wt%，較佳至少10 wt%，至少15 wt%或至少25 wt%之含量含有氟。然而，該等玻璃較佳在氟之最大含量方面同樣受到限制。因此，該等玻璃較佳含有至多50 wt%，較佳至多45 wt%，尤佳至多40 wt%或至多35 wt%的氟。
該等玻璃可含有SiO2 。然而，含量不得過高，否則會造成結晶與失透明化。因此，SiO2 含量較佳為最高10 wt%，較佳最高5 wt%，尤佳最高1 wt%。該等玻璃甚佳為不含SiO2 。
該等玻璃可進一步含有Al2 O3 。其含量較佳為至少1 wt%，尤佳為至少2 wt%，至少5 wt%或至少10 wt%。然而，Al2 O3 含量亦不應過高，否則混合物的熔化效果會較差，玻璃之結晶趨勢亦會增加。因此，該等玻璃較佳具有最高30 wt%，較佳最高25 wt%，尤佳最高20 wt%或最高15 wt%之Al2 O3 含量。
該等玻璃較佳以0至最高10 wt%，較佳0至最高5 wt%之含量含有B2 O3 。該等玻璃尤佳以最高1 wt%之含量含有B2 O3 。該等玻璃更佳為不含B2 O3 。
該等玻璃較佳以0至最高15 wt%，較佳0至最高10 wt%或5 wt%之含量含有鹼金屬氧化物。該等玻璃尤佳以最高1 wt%之含量含有鹼金屬氧化物。該等玻璃更佳為不含鹼金屬氧化物。
較佳地，該等玻璃以0至最高10 wt%之含量，較佳以1 wt%至最高5 wt%或2 wt%至4 wt%之含量含有MgO。藉此可降低玻璃之熔化溫度。
較佳地，該等玻璃以0至最高25 wt%之含量，較佳以1 wt%至最高20 wt%或5 wt%至10 wt%之含量含有CaO，否則會發生結晶。
該等玻璃可含有SrO，但較佳以最高30 wt%的量，尤佳以1 wt%至最高25 wt%之含量，進一步較佳地以5 wt%至最高25 wt%之含量，否則會發生結晶。可選地，SrO含量可為至少10 wt%或至少15 wt%及/或最高25 wt%。
在一個具體例中，該等玻璃含有較高含量之鹼土金屬氧化物(MgO、CaO、BaO、SrO)，特別是至少25 wt%、至少30 wt%或至少35 wt%的鹼土金屬氧化物。此等組分之含量可限制在最高60 wt%或最高50 wt%。具有上述成分之玻璃非常適合作為高要求應用所需的光學玻璃。
此外，該等玻璃可含有CuO，但較佳以最高10 wt%的量，尤佳以0至最高5 wt%之含量，進一步較佳地以0至最高1 wt%之含量。CuO含量可選地為1 wt%至7 wt%或2 wt%至5 wt%。
較佳地，該等玻璃以0至最高10 wt%之含量，較佳以0至最高5 wt%之含量且甚佳以0至最高1 wt%之含量含有La2 O3 。
較佳地，該等玻璃以0至最高15 wt%之含量，較佳以0至最高10 wt%之含量含有Gd2 O3 。
較佳地，該等玻璃以0至最高15 wt%之含量，較佳以0至最高10 wt%之含量含有Y2 O3 。
較佳地，該等玻璃以0至最高10 wt%之含量，較佳以0至最高5 wt%之含量含有Nb2 O3 。
鑒於以下組分的毒性及生態學問題，該玻璃較佳不含Pb、Cd、Ni及/或As。
當本說明書指出玻璃不含某種組分時，乃是指此組分最多允許作為雜質存在於玻璃中。此意味著，此組分非大量地為玻璃所包含且/或不作為玻璃組分被添加到玻璃中。根據本發明，非大量係指低於1000 ppm，較佳低於500 ppm且最佳低於100 ppm之量。
該等玻璃較佳亦不含有在本說明書中未作為玻璃成分被提及之組分。
該玻璃較佳具有至少為1.40之折射率nd ，尤佳具有至少為1.45之折射率nd ，尤佳具有至少為1.50之折射率nd 。然而，折射率較佳應不超過2.0的值，尤佳應不超過1.80的值，尤佳應不超過1.70的值。
該玻璃之平均線性熱膨脹係數較佳為4.5 ppm/K至13.7 ppm/K，尤佳為4.5 ppm/K至6.5 ppm/K，進一步較佳地為5.0 ppm/K至6.0 ppm/K或6.0 ppm/K至13.0 ppm/K。「熱膨脹係數」或「CTE」係為20℃至300℃之溫度範圍內的平均線性熱膨脹係數。熱膨脹係數係根據DIN ISO 7991:1987加以測定。
在樣品厚度為10 mm之情況下，該玻璃在400 nm至600 nm之波長範圍內的內部透射率較佳為60%以上，尤佳為85%以上，尤佳為90%以上，尤佳為93%以上，尤佳為95%以上。術語「內部透射率(英文為「Internal Transmission」)」係指無反射損失的光透射。內部透射率或內部透射度可藉由相關領域通常知識者常用的方法來測量，例如根據DIN 5036-1:1978。本說明書所給出的純透射率與10 mm之樣品厚度有關。對「樣品厚度」的說明並不意味著玻璃或棒材具有此厚度，而是僅表明內部透射率與何種厚度有關。
除非另有說明或者對相關領域通常知識者來說是顯而易見的，本文所述之測量係在20℃及101.3 kPa之氣壓下進行。
在另一個態樣中，本發明進一步係有關於根據本發明之玻璃棒在成像、感測技術、顯微技術、醫療技術、數位投影、遠程通信、光通信工程/資訊傳輸、汽車領域的光學器件/照明、太陽能技術、光刻技術、步進器、準分子雷射器、晶圓、電腦晶片及/或積體電路以及包含此類電路與晶片之電子設備等領域中被用來製造選自由透鏡、稜鏡、導光棒、陣列、光纖、梯度組件及光學窗所組成之系列的光學元件之應用。
應注意的是，圖式僅為示意性的，僅用於幫助理解本發明。相同元件以相同符號標示。各種實施例之不同特徵原則上亦可自由地相互組合。
圖1以高度簡化之示意圖圖示根據本發明之設備1的一個具體例變體。
設備1適合用於連續製造例如由光學玻璃組成物所構成之玻璃棒2，並且包括用於將熔融玻璃4送入模具5的進料器3，該模具例如為槽或溝。在本具體例變體中，熔融玻璃4被送入模具5中央並且在模具中暈開，從而形成玻璃連鑄坯6。如圖1所示，玻璃連鑄坯6進一步由輸送帶7沿箭頭方向8送入冷卻裝置9，例如退火爐，仍高溫的玻璃連鑄坯6於該處被冷卻。圖1所示之具體例變體進一步包括切割裝置(未圖示)，在該切割裝置中，冷卻後的玻璃連鑄坯6被切割成單個玻璃棒2。
根據本發明，設備1具有佈置在冷卻裝置9前面的光學測量裝置10，該光學測量裝置可用來無接觸地連續測定玻璃連鑄坯之外包層的投影，以便能根據所得到的值來設定進料器溫度及/或輸送速度等參數。其中，較佳如下設置：測量裝置10或測量方向被設置成橫向於玻璃連鑄坯6之縱軸(圖2)。
圖2以高度簡化之透視性示意圖圖示圖1所示之具體例變體的一個部分。特別是，可看到較佳包括CMOS攝影機之測量裝置10相對於玻璃連鑄坯6的佈置方式。如圖2中詳細所示，測量裝置10佈置在玻璃連鑄坯6側面，使得測量裝置10之孔眼11與玻璃連鑄坯6之縱軸成直角，因此，測量方向亦與玻璃連鑄坯6實質上成直角。
之所以能夠藉由較佳為CMOS攝影機形式之測量裝置10來測定玻璃連鑄坯6之外包層的投影，原因在於成型的玻璃連鑄坯6具有足夠的自照明，並且發出光12，該光被測量裝置10偵測到。
圖3例示性地圖示在本文所述之氟磷酸鹽玻璃的生產過程中，折射率隨時間(min)變化之情況。在此可看出，所測定的折射率在數小時內變化穩定，且從未超出規範。
[實施例] [實施例1] 在拉棒工藝中，兩種氟磷酸鹽玻璃根據本說明書所述被製成了棒材。以下為玻璃成分之重量百分比。
   玻璃1 玻璃2
Al2 O3 12 13
MgO 3 3
CaO 8 8
BaO 18 17
SrO 17 18
P2 O5 17 12
F 28 30
Sb2 O3 ＞0 ＞0
As2 O3 - ＞0
在兩種情況下，最初皆是在未對玻璃連鑄坯之外部尺寸進行非接觸式測量(此為本案請求保護之對象)且亦未控制進料器溫度及/或輸送速度之情況下實施該工藝(區間1)。隨後，在該工藝中對玻璃連鑄坯之外部尺寸進行了非接觸式測量，同時控制進料器溫度及/或輸送速度(區間2)。下表顯示了工藝控制對玻璃折射率之均勻性的影響。可以看出，此處所描述的措施使折射率均勻性得到極大改善。折射率均勻性在此係指沿玻璃連鑄坯測量250次所得之折射率標準偏差。
   σ nd 區間1 σ nd 區間2
玻璃1 4.20*10-4 2.66*10-4
玻璃2 6.04*10-4 3.18*10-4
[實施例2] 根據實施例1中針對區間2所描述的條件，用氟磷酸鹽成分之玻璃製造棒材。測定了棒材厚度並測定了相對高度變化。相對高度變化為1.1%。
1:設備 2:玻璃棒 3:進料器 4:熔融玻璃 5:模具 6:玻璃連鑄坯 7:輸送裝置 8:箭頭 9:冷卻裝置 10:測量裝置 11:孔眼 12:光
下面將參照圖式對本發明及技術環境進行詳細闡述。需要指出，本發明不應受圖示實施例限制。特別是，亦可提取圖中所述事實之部分方面，並將其與來自本說明書及/或圖式之其他成分及認識相結合，另有明確說明者除外。特別要指出的是，圖式且特別是所圖示之比例僅為示意性的。相同的符號指代相同物件，因此，視情況可使用來自其他圖式的闡述作為補充。其中： 圖1以高度簡化之示意圖圖示根據本發明之設備的一個具體例變體， 圖2以透視圖圖示圖1所示之具體例變體的一個部分，以及 圖3為本文所述之氟磷酸鹽玻璃的生產過程中，折射率隨時間變化之情況，時間單位為分鐘。
3:進料器
6:玻璃連鑄坯
10:測量裝置
11:孔眼
12:光

Claims (15)

  1. 一種按照連續鑄造工藝連續製造玻璃棒(2)之方法，其中，熔融玻璃自進料器(3)被送入模具(5)，並形成玻璃連鑄坯(6)，該玻璃連鑄坯由輸送裝置(7)，特別是由輸送帶送入冷卻裝置(9)，且接著被送入切割裝置，在該切割裝置中，冷卻後的該玻璃連鑄坯(6)被切割成單個玻璃棒(2)，其特徵在於：最遲在該玻璃連鑄坯(6)被送入該冷卻裝置(9)之前，藉由非接觸式測量裝置(10)連續測定該玻璃連鑄坯(6)之外部尺寸的投影，並根據所得到的值設定進料器溫度及/或輸送速度等參數。
  2. 如請求項1之方法，其中，測量方向被設置成與該玻璃連鑄坯(6)之縱軸成直角。
  3. 如請求項1或2之方法，其中，該非接觸式測量裝置(10)為光學測量裝置、輻射測量裝置及/或基於超音波之測量裝置(10)。
  4. 如前述請求項中任一項之方法，其中，該等玻璃棒(2)具有最大為每棒0.001之折射率nD方差。
  5. 如前述請求項中任一項之方法，其中，在用該非接觸式測量裝置(10)進行測量之前，導引該玻璃連鑄坯(6)穿過具有至少一個下輥及至少一個上輥之滾壓裝置，並且根據所得到的值，設定該下輥與該上輥之間的距離。
  6. 一種玻璃棒(2)，特別是可按照前述請求項中任一項所述之方法製成，具有最大為每棒0.001之折射率nD方差。
  7. 如請求項6之玻璃棒(2)，具有不超過3.0%之相對高度方差。
  8. 如請求項6或7之玻璃棒(2)，具有選自以下系列之玻璃組成物：含氟玻璃、含磷酸鹽玻璃、氟磷酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、含硼玻璃及/或含鉛玻璃。
  9. 如請求項6至8中任一項之玻璃棒(2)，包含以下組分(按重量百分比，基於氧化物)： P2 O5 1-60 Al2 O3 0-30 B2 O3 0-10 SiO2 0-10 鹼金屬氧化物 0-15 MgO 0-10 CaO 0-25 BaO 1-60 SrO 0-30 La2 O3 0-10 Gd2 O3 0-15 Y2 O3 0-15 Nb2 O3 0-10 F 0-50 CuO 0-10
    。
  10. 一種請求項6至9中任一項之玻璃棒(2)之用途，其係在成像、感測技術、顯微技術、醫療技術、數位投影、遠程通信、光通信工程/資訊傳輸、汽車領域的光學器件/照明、太陽能技術、光刻技術、步進器、準分子雷射器、晶圓、電腦晶片及/或積體電路以及包含此類電路與晶片之電子設備等領域中被用來製造選自由透鏡、稜鏡、導光棒、陣列、光纖、梯度組件及光學窗所組成之系列的光學元件。
  11. 一種用於連續製造玻璃棒(2)之設備(1)，包括： 用於將熔融玻璃(4)送入模具(5)以形成玻璃連鑄坯(6)之進料器(3)， 用於輸送該玻璃連鑄坯(6)之輸送裝置(7)，特別是輸送帶， 用於冷卻該玻璃連鑄坯(6)之冷卻裝置(9)，以及 切割裝置，在該切割裝置中，冷卻後的該玻璃連鑄坯(6)可被切割成單個玻璃棒(2)， 其特徵在於 佈置在該冷卻裝置(9)前面的測量裝置(10)，該測量裝置可用來無接觸地連續測定該玻璃連鑄坯(6)之外部尺寸的投影，從而可根據所得到的值來設定進料器溫度及/或輸送速度等參數。
  12. 如請求項11之設備(1)，其中，該測量裝置(10)被佈置成與該玻璃連鑄坯(6)之縱軸成直角。
  13. 如請求項11或12之設備(1)，其中，該測量裝置(10)為光學測量裝置、輻射測量裝置及/或基於超音波之測量裝置(10)。
  14. 如請求項11至13中任一項之設備(1)，其中，該模具(5)包括槽或溝。
  15. 如請求項11至14中任一項之設備(1)，進一步包括佈置在該測量裝置(10)前面的滾壓裝置，該滾壓裝置具有至少一個下輥及至少一個上輥。
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