TWI412501B - 顯示器玻璃的製造裝置及方法 - Google Patents

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Description

顯示器玻璃的製造裝置及方法
本發明係有關於一玻璃製造方法，特別是顯示器玻璃。在製造過程中，高黏性玻璃熔液，由熔化/淨化設備運送至攪拌機構的第一連接元件，於此處均質化，並由攪拌機構運送至成形機構的第二連接元件。本發明亦有關於一裝置，此裝置為顯示器玻璃或其他高品質玻璃的製造過程中，用於高黏性玻璃熔液的輸送、均質化及調控裝置。其具有：一攪拌機構；一第一連接元件，在攪拌機構的上游，以連接前置熔化/淨化設備與攪拌機構；以及一第二連接元件，在攪拌機構的下游，以連接成形裝置與攪拌機構。
本說明書中所定義的高黏性玻璃熔液，其黏性大約介於1到500 Pa之間。這種高粘性玻璃熔液從熔化/淨化設備到成形設備的途中，會形成一層薄流體。由於化學擴散係數非常小，通常是10-12 m2 /s或更小，因此玻璃熔液的擴散混合幾乎是不可能。若非藉由攪拌機構的機械均質化，玻璃熔液中的不均質成分將存留到玻璃成形，並且將在玻璃產品的顯微剖面圖上，以不規則波紋或條痕狀顯現，而且/或是在淨化出很薄的玻璃之後，顯示大伏波動狀。就鈣鈉玻璃(汽車和建築用平板玻璃)的使用而言，並沒有必要在接口處採取特別的措施以避免新氣泡產生，因為每公斤玻璃通常會在此處產生最多10個直徑>0.5mm的氣泡。而直徑0.5mm的氣泡通常不會對玻璃的使用造成妨礙。
上述規模的瑕疵，不論是波紋或氣泡，於生產厚度通常為2mm或更厚的建築和汽車製造用平板玻璃(例如：窗戶)時，並不會被視為嚴重的破壞，因此並不需要更進一步採取特殊措施來防止氣泡和波紋的產生。
不同的是，本說明書所提及的顯示器玻璃之製造，其玻璃帶厚度的範圍為2mm或更小，較佳是1mm或更小。而0.7mm則是特別常見的生產。此種玻璃的製造，需要非常高的變形率。目前已知這樣的變形率可以透過下拉法製程、溢流熔融法或浮浴製程達到。顯示器玻璃在吹製品質和純度上，要求每公斤玻璃的氣泡小於0.3，較佳小於0.1。微粒或氣泡被允許的大小範圍約在100μm左右。顯示器玻璃的厚度容許範圍，大面積而言，被認為是50μm；而小面積的厚度變化，又稱波紋度或波度，則被認為最大400nm，較佳250nm，及最好50nm。50nm的波紋度變動範圍特別受到偏好，因為一般說來，這樣的精確性使玻璃片不需進行拋光。
為了達成上述要求，玻璃熔液的化學成分和黏性必須與熱膨脹係數和折射率高度地均質化。
為達此目的，生產設備中的攪拌機構，如眾所周知，在此用以讓熔液在其中流動，使不均質成分伸展開來，重新分布，並且被切碎。典型的顯示器玻璃熔液調控和均質化裝置，DE 10 2005 013 468 A1或DE 10 2005 019 646 A1中都有描述。專門用來達成這個目的的裝置或系統，如：位於熔化/淨化設備和攪拌機構中間的連接器、以及從攪拌機構到成形裝置的連接器，並浮浴槽的注射針筒(流道控制閘板,,tweel“)，都是白金或其他貴金屬的合金製成的(以下簡稱白金)。使用白金的好處是，系統幾乎不會有接縫產生，並且和耐火石所製成的構造相反，白金不會有開孔性的接觸面存在，氣泡也不會因此被帶進玻璃熔液中。此外，相較於石頭，白金的表面也呈現穩定狀態，幾乎不會發生材料的腐蝕，所以並不需要在玻璃熔液中加上壁板材料，也因此不會造成玻璃成分的改變。
特別出於最後一原因，讓包含一攪拌槽、攪拌器的白金製攪拌機構得以有實現的可能。此攪拌機構中，介於攪拌槳和攪拌槽中間、以及介於複數個左右或前後排列在一起運轉的攪拌器之攪拌槳中間，只需要保持極小的距離即可。攪拌成效非常高，玻璃熔液達到高度的均質，並沒有由於過近的距離在壁板上產生剪應力，而增加壁板材料的損失。此類的攪拌機構在WO 2005/063633 A1或WO 2005/040051 A1皆有提及。
出自相同的考量，DE 10 2004 004 590 A1中建議：製造顯示器玻璃的高黏性玻璃熔液之輸送設備，其耐火材料製成的渠道，至少渠道內部和玻璃熔液有接觸壁板，應該裹上一層薄的白金層。
在和玻璃熔液產生接觸的表面使用白金，也不全然只有優點。例如：這樣的系統，在大於1200℃的溫度下，顯示只有一到兩年，相對較短的使用壽命，之後整套系統就必須進行修理或更換。這關係到和設備停機以及生產損失。此外，白金是眾所皆知的昂貴原料，價格也反映在高昂的生產成本上。並且即使是白金表面，也有可能產生氧氣氣泡，而對產品品質產生負面影響，進而影響生產過程的經濟效益。
因此本發明的任務，就是在顯示器玻璃的製造過程中，使高品質的產品更符合經濟效益。
依據這項發明，此任務可透過使用申請專利範圍第1項所述的方法，申請專利範圍第12項所述的設備、以及申請專利範圍第28項所述的設備來達成。本發明中其他具有優勢的擴充，於附屬項有詳細的說明。
依據本發明，其裝置的特徵在於：第一連接元件、攪拌機構及第二連接元件，其與玻璃熔液接觸的壁板和底部材料，基本上是由含高二氧化鋯的耐火材料所構成。
發明者認知到，不論是在連接器或是在攪拌機構中，和玻璃熔液接觸的壁板和底板部分使用這種材料。它在攪拌器的影響區域內，皆顯示出高度抗裂紋、抗錯位及抗蝕刻的結果，而能達到良好的均質。這種材料幾乎不會產生因熱而導致的壓力，且在熔液中融化時，基本上也不會產生微粒。因此原則上，這種材料也適於顯示器玻璃製造時，在高黏性玻璃熔液均質化和調控過程中，和玻璃熔液有直接接觸。
含高二氧化鋯的耐火材料在例如：EP 0 403 387 B1、EP 0 431 445 B1、US 5,023,218 B、DE 43 20 552 A1或DE 44 03 161 B4等文獻中，已為人知曉。這些研發的核心在於，面對相當高的熔化溫度下，這項材料於腐蝕性、裂紋性質及電阻率三方面所具有的耐力。這種材料因此被推薦用來建造熔爐，特別是高度熔化的玻璃成分。均質化過程出現的溫度明顯較低，因此化學引此的腐蝕在這裡也明顯偏低。發明者也認知到，含高二氧化鋯的耐火材料在這樣的溫度下，對機械引起的腐蝕顯示高度抵抗力，特別對壁板剪應力也顯示出抵抗力。值得注意的是，過高的壁板剪應力通常可能會導致壁板/底板耐火材料的脫落，脫落的小石會因而導致產品的報廢。這一點可以對照圖8的壁板剪應力最大數值，圖中顯示各種能夠對抗壁板剪應力損害的材料。常見的耐火材料可承受到300 Pa的壁板剪應力(\長條1至4)，而含高二氧化鋯的耐火材料，相較之下，則可承受到1000 Pa的壁板剪應力。這種材料的特性，明顯可以承受最大的壁板剪應力，使包裹貴金屬的玻璃輸送裝置不受到損害(長條5至7)。
這樣的觀察，使發明者有了先將含高二氧化鋯耐火材料用於壁板與底板部分的構想，特別是用在攪拌機構的壁板與底板，不過也用在第一和第二連接元件上，也就是用在融化溫度並非特別高的地方，而是用於有特殊技術需求的地方。此耐火材料原本並非被設計用在這樣的技術需求上頭。
由於這項耐火材料的價格顯著地比白金便宜很多，因此成為另一項可以用於生產高黏性玻璃熔液的輸送、均質化及調控裝置的材料，使成本適中的顯示器玻璃製造過程成為可能。基本上，這項發明中，由含高二氧化鋯耐火材料所構成的裝置，包含了在連接器和攪拌機構中，廣泛的至全面的含高二氧化鋯耐火材料和玻璃熔液產生接觸的部分。只有在小範圍(視總接觸面積而定)，尤其是有特殊需求的部分範圍，或是在需要直接加熱的部分，才能夠再塗上一層隔熱材料，較佳是白金。這項發明的關鍵在於，大部分和玻璃熔液接觸的壁板部分都由耐火材料所構成，以達到上述的優點。
當壁板和底板材料顯示下列一或複數個特徵的時候，上述的特性則特別突出。
原則上，依據本發明，這裡要使用的是含高二氧化鋯，密集燒結且無孔的材料。壁板和底板材料，較佳是具有玻璃質相的融澆鑄耐火材料。
相較於燒結的耐火材料，這樣的材料不會有開孔，因此不透氣，可防止玻璃熔液裡產生新的氣泡。
含高二氧化鋯的耐火材料含有ZrO2 重量比85%以上，較佳90%以上。較佳還要含有Al2 O3 ,SiO2 及小比例鹼，例如：Na2 O，及/或鹼土金屬，例如：CaO或BaO。
一種特別受到偏好的裝置設計為：第一連接元件、攪拌機構及/或第二連接元件，其與玻璃熔液接觸的壁板及/或底板是由具有在避開玻璃側的一絕緣層的耐火材料製成塊的一層所構成，該絕緣層由其間存在接縫的單一元件所組成，其與耐火材料製成塊之間的接縫一致。這種情況下，如果絕緣材料接縫的縫隙比耐火材料的大的話，會比較好。
在一般熟知的設計中，放置絕緣材料時，其上的耐火材料製塊並不會受到考量。結果導致玻璃熔液在槽內運轉時，滲進耐火材料製塊的接縫，而和耐火材料下的絕緣層產生接觸。熔液在這些接觸的地方產生氣泡，氣泡上升到接縫間，產品的品質因此降低。若在攪拌機構後，也就是在第二連接元件的區域，出現流向錯誤的情形，則這種的狀況會對產品品質造成特別負面的後果。本發明藉著無接縫的設計，即：不在耐火材料製塊的接縫後放置絕緣體，來斷絕熔液和絕緣材料的接觸。接縫後不放置絕緣材料的原因，是由於熔液在耐火材料製塊的接縫間，其實已經凝固，因此不會再有熔液流入。在熔液有機會和任何一種耐火材料之外的材料接觸前，系統自己本身就已經在關鍵的部位將縫隙填塞住了。此外，即使熔液在接縫外面才凝固，也不會和絕緣材料產生接觸，因為接縫後沒有放置絕緣材料。若絕緣材料的接縫比耐火材料的接縫來得大，則玻璃接觸材料接縫的冷卻效應、以及玻璃熔液和絕緣材料接觸的阻隔，就特別確定能夠達到。
上述問題的另一解決方式，其設計為：在第一連接元件、攪拌機構及第二連接元件中，其與玻璃熔液接觸的壁板及/或底板由耐火材料塊的二層所構成，相鄰耐火層塊被接縫錯開而設置。
此設計透過耐火材料製塊接縫的填充，使玻璃熔液通過接縫的出口變長，在熔液到達壁板之前就凝固，使絕緣材料的使用更有保障。即使玻璃熔液推進到絕緣材料，並且在那裏產生氣泡，這些氣泡也不會直接升到熔液中。
攪拌機構較佳顯現至少一攪拌器，由橫過第一及第二連接元件的流量的方向而設置的一攪拌軸所構成，及至少與該攪拌軸連接的一攪拌槳，該布置以達到在該攪拌機構的內部區域的一軸向輸送作用，其大於該流量。
經過證實，特別有利的狀況是在攪拌槳與壁板之間以及在攪拌槳與底板之間，形成夠大的間隙，所以在考量到攪拌槳的額定圓周速和玻璃熔液的黏性的情況下，在壁板和底板所造成剪應力，其值不超過1000Pa,較佳550Pa。
在現有技術的情況下，攪拌機構的均質化作用已有明顯的改善。上述的目標可在攪拌機構的均質化作用達成。上述依據發明設置的攪拌器，基於在該攪拌機構內部區域以及外部區域的高橫向流，產生橫過流量的方向一廣泛回流，其阻礙在攪拌機構中玻璃流的一貫穿旁流。
藉著延長玻璃在攪拌系統中的平均停留時間，可以更進一步改善均質化的效果。在規定的最大壁板剪應力下，這個目標可在保持上述的流動情況、流量、以及玻璃熔液的厚度和黏性、攪拌器旋轉速度下，透過適度擴張攪拌系統的規模來達成。
上述攪拌機構種類，可從DE 10 2006 060 972 A1中得知。依據此攪拌機構的原則，玻璃熔液的流向會在攪拌機構中被反轉，而攪拌器輸送的玻璃熔液總量，會比同一時間裡，整個裝置從熔化/淨化設備到塑型裝置所輸送的玻璃熔液總量還大。攪拌槳和底板或壁板之間的邊緣縫隙，會出現一和軸向輸送作用垂直的回流，此回流也和外部縫隙區域的流量流向垂直，此回流填塞住這個邊緣，防止了玻璃熔液直接流過。這樣一來，即使沒有使用邊緣縫隙狹窄的攪拌槽，也可以保證整個玻璃熔液會經過至少一次的攪拌流程。攪拌機構在某種程度上，可說形成一虛擬的攪拌槽。同時，較大的邊緣縫隙寬度，會使攪拌器在使用耐火石製的壁板和底板材料時，由於攪拌葉和壁板或底板之間較寬敞的距離，壁板剪應力相對顯著地降低。
依據本發明，流程可特別將阻礙或填塞作用設計為攪拌器的轉速為每分鐘5轉或以上。含高二氧化鋯耐火材料製造的攪拌槽以及上述的攪拌方法，使本發明的裝置於顯示器玻璃製造時，能夠對玻璃熔液有足夠的均質化，而不增加材料物質的危險性。
如果能在攪拌器底部設置一排出口，則更加理想。
透過底部的排出口，可排除在攪拌過程中被汙染的玻璃熔液。廣義上來說，「被汙染的玻璃熔液」是指厚度較高的、含有其他成分或不明微粒的玻璃熔液，例如：含有損壞的耐火材料。這種能夠循環到熔化/淨化設備的底部排出口還具有一優點，就是即使物料流在熔化/淨化設備裡以及熱成形停止的時候(例如：浮動浴槽內，由於流出槽或流道控制閘板，或其他工具的更換)，物料流也會受到保障。當熱成形中斷的時候，熔化/淨化的過程因此不受影響，而且也比較容易重新啟動整個物料流，因為玻璃熔直到第二攪拌器都停留在流質的形態，並且沒有「凍結」的部分。底部排出口較佳設計在中間攪拌器下方。除了底部排出口外，往底部排出口的方向，較佳應該要有一傾斜面，這樣(被汙染的)玻璃熔液以及殘留物才能夠毫無阻礙的進入排出口。
若製造壁板和底板時，將耐火材料的塊設置成靠近壁板或底板和攪拌葉之間的區域不要有接縫，則可使耐火材料的耗損的機率再次降低。因為塊在邊緣部分特別容易有產生裂紋的危險，而高度壓力作用下，材料也容易有錯位的情形發生。
若能遵守上述幾點，即使是這類攪拌機構的攪拌器，也可以不需要使用白金或其他貴金屬。
為了達到攪拌器的軸向輸送作用，攪拌槳較佳傾斜地安置在攪拌軸的旋轉面上。透過物理及數學的模似，可以計算出攪拌槳沿攪拌軸的斜置與其幾何分布，並達到最佳化。
為了提高攪拌機構的效率，至少要有在流量方向連續地所設置的二攪拌器，或是至少有橫過流量方向而相鄰地所設置的二攪拌器。尤其後者的設計，必須要注意到其共同的軸向輸送作用大於裝置的流量。
上述特徵所指的攪拌機構內部區域為，攪拌槳動作時所形成之圓柱的半徑內，也就是攪拌軸附近的區域。而廣泛的外部回流區域，則是指攪拌槳旋轉時的圓柱區以外的範圍。
如果沿著攪拌機構及/或第一連接元件及/或第二連接元件的壁板及/或底板，在攪拌器的周圍，至少設置一阻障元件，則會很理想。
攪拌器周圍，指的是在攪拌器之前、之間或之後的一區域，這個設計是為了改善攪拌器的密封效果，從而延長玻璃熔液在攪拌機構內的停留時間。
若攪拌機構的壁板形成以一圓周間距至少近似同心圓方式圍繞攪拌器的一攪拌槽，則更能提升攪拌機構的效率。
依據攪拌機構的特性，攪拌機構會形成自己的虛擬攪拌槽。雖然只要二平行的壁板，就可以形成一有效的攪拌機構，但如果壁板的位置，是在攪拌槳旋轉時產生的圓柱體周邊，具有至少大約同等的距離，則特別能夠提升玻璃熔液回流的密封效果。
攪拌槽底部作多邊形，最少六邊形，較佳八邊形。
尤其八角的基本形式近似圓柱形，但相較於圓形的實施形態，耐火材料製塊一般而言較容易放置於多邊的形式。
此裝置較佳有一耐火材料製流出槽係鄰接於該第二連接元件下游。
在第二連接元件內，均質化玻璃熔液會受到調控，也就是被調整到後續塑形階段所需的溫度(冷卻)。因此第二成形機構的形式，較佳是一開放的，或是有蓋的渠道，附有加熱設備，如：燒嘴、輻射加熱器，或一可加熱的蓋板，且透過不同的隔離可冷卻，以盡可能精確控制溫度。
此外，連接器尾可設置一潛入熔液內，垂直於熔液流動方向，且具有撇渣器的溢流道，舉例來說可以是石製或白金板製。熔液的組成成分(例如：硼)蒸發會形成一層不同成分的玻璃表面，而撇渣器能夠去除其他成分的玻璃表面層。
在第二連接元件中設置用於煙燻的媒介，透過先前舉例提到的含硼氣泡注射進入玻璃熔液上方的空間(上爐)。蒸氣產生高度濃縮的成品在會上爐被接收，或是熔液中產生一般的惰性氣體氣氛，可將變質的成分形成表面層的機率降到最低。如此一來，就可以進一步限制蒸發的狀況。
用來煙燻的媒介較佳設計成只有一小氣流在玻璃熔液上方形成，以降低易揮發玻璃成分的蒸發，使表面形成堅韌的玻璃層的可能性降到最小。透過這種媒介層的形成，就可以省去去除表面層的工作。如果無法避免堅韌表面層的形成，那麼就需考慮使用先前提到的溢流道、以及在溝槽口的流出槽前選擇是否要加上撇渣器。
上述想法也適用於透過化石燃燒器的加熱。這樣的設計有利於減低燃料體積和和廢氣製造。燃燒器能正確的進氣很重要，因為這是裝置最理想的能源規劃。也既是說：加熱設備需要的能源必須符合正常運作下燃燒器進氣最低必要所需，以確保玻璃的溫度能夠被控制或管制。透過燃燒器及其噴嘴的設計和布局，可以更進一步將燃燒器出口的流速，並玻璃表面的廢氣流速減到最低。另外也可考慮使用輻射式加熱器。
為了保持方法的安全，第二連接元件的設計越短越好。這表示從攪拌機構到成形裝置間的距離，例如：到流道控制閘板的長度設計的剛剛好，使塑形需要的玻璃溫度符合方法安全。要注意的是，第二連接元件的長度視流量、溫差、以及玻璃熔液的耐熱力而定。依據本發明方法，熱量的損失較佳為每公尺連接器大約25kW。一天的流量約50噸的情況下，第二連接元件的長度較佳小於5 m，小於4 m更好。長度的底限，以一天50噸的流向來說，較佳是2 m，2.7 m更好。流量越高，長度的底限也會跟著延長。一約1450 J/kg*K的典型熱容Cp，最低長度L，其流量以及必要的/期望的熱量損失如下：DT: L=6.75 X 10-4 m每一熱力學溫度冷卻及每噸/天流量。
第二連接元件這麼短的設計，使變化成分形成表面層以及(均質化後)產生新氣泡的機率都減到最小。此外，透過這樣的方式攪拌機構和成形機構也靠的比較近，這代表它們位於設備溫度較低的塊。這是相當有利的。透過熱能和機械負荷的組合，能夠降低耐火材料錯位發生的機率。
此項發明的其他任務、特徵和優點，接下來用實施例和圖式更清楚說明：
本發明的裝置，依據圖1，顯示：第一連接元件100，緊接著是一下游的攪拌機構110，緊接於後的是下游的第二連接元件120。第一連接元件100以一前置熔化/淨化設備，連接於攪拌機構110。玻璃熔液會流進此前置熔化/淨化設備中，此前置設備在這裡並沒有描繪出來。第二連接件器120，以一後置的成形機構連接於攪拌機構110，如：浮浴裝置、溢流熔融裝置或下拉裝置。成形機構在這裡也沒有描繪出來。第一連接元件100、攪拌機構110、以及第二連接元件120，界定壁板130和底板132，皆顯示以含高二氧化鋯耐火材料製塊製成。
第一連接元件100，基本上是由一具有蓋板或拱頂136的溝槽134製成的。拱頂136鄰接於上爐而於玻璃熔液上。攪拌機構110基本上是由一攪拌槽138、以及一同樣設置於玻璃熔液上方的拱頂140所構成。在拱頂140，有不同開口，用來通過攪拌軸及在上爐室之燃燒器的設置。第二連接元件120是由一溝槽142構成的，並未揭露於實施例中。當然，在本發明的範圍內，亦可以選擇一裝置，整個裝置被一或複數個拱頂完全覆蓋。
圖2以簡要的圖示攪拌機構的作用方式。此攪拌機構顯示一攪拌槽200，其中連接地設置二流量方向以箭頭206所示的攪拌器202,204。每個攪拌器上都顯示一攪拌軸208和複數個攪拌槳210，攪拌器旋轉時，產生在攪拌機構內部軸向往下輸送作用，也就是主要在攪拌槳內側徑向，以箭頭212所示。這個在二攪拌器202,204的徑向往下的物料流大於與此垂直的流量206。由此，造成一同樣與流量206呈垂直的回流214，此產生於外部，也就是在攪拌槳末端外側，且攪拌器202,204外圍朝向攪拌槽200的壁板和底板所密封住。在這種方式下，熔液不能直行，而必須要通過每個攪拌器202,204至少一次。
上述的效果係藉由阻障元件216,218及220所促成，其沿著攪拌機構的壁板和底板，或從此到第一及到第二連接元件的過渡區，在攪拌器202或204的前後而設置。阻障元件216是一壁板元件，其與流量方向206呈垂直，安裝在第一連接元件和攪拌槽200之間的過渡區域的底側。在相同的位置，壁板形狀的阻障元件218亦安裝在頂側，由上伸進玻璃熔液中。因此阻障元件216和218釋放一縫隙222，其界定在攪拌槽200的入口縮小斷面。阻障元件220形成在出口側，當作攪拌槽200的底板的一傾斜坡道。
圖3至5各描繪依據本發明裝置之三種選擇布置的側視和俯視圖。依據圖3，其顯示最簡易的布置，藉由具有相同斷面的溝槽來形成用以與一前置淨化/熔化槽301連接的第一連接元件、攪拌槽及用以與後置成形機構連接(只透過一箭頭指出)的第二連接元件，因而在結構上並不會構成在第一連接元件、攪拌槽及第二連接元件之間的一界限或一交界。攪拌機構位於二攪拌器302，304的區域，其如上述圖2所示方式，在溝槽300內，各形成各自虛擬攪拌槽。就此，只須確保，在顧慮到攪拌器302,304所產生的橫流的情況下，攪拌槳的壁板與底板的間距選擇得夠小，以產生密封。
依據圖4的實施形態顯示在淨化或熔化槽402與攪拌機構406的第一攪拌槽404之間的一第一連接元件400，用來將熔液引導出淨化槽。攪拌機構406由第一攪拌器408和第二攪拌器410構成，藉由一地面側連接通道412相連接。如俯視圖所示，二攪拌器各分配於底部成八角形的各自的攪拌槽404或414。攪拌器408和410各被設置在攪拌槽的中心，俾在旋轉時，攪拌槳416,418保持與攪拌槽404,414的壁板至少幾乎相同間距。此確實使與圖2所描述相關的玻璃熔液的直通回流214，藉由攪拌機構406而有效地阻擋。
由於第一攪拌槽404的出口被設置在下方連接通道412上，且第一攪拌槽404的入口被設置在上方第一連接元件400上，因此該直通回流更進一步地受到阻礙。而第二攪拌槽414剛好完全相反。當攪拌器408及410的輸送方向或回流方向的正確選擇，幾乎可以排除未至少流過所構成的虛擬攪拌槽且被均質化而通過攪拌器408及410。
依據圖5之本發明的裝置與圖4不同之處僅在於攪拌槽504和515各顯示一圓形斷面。上述關於圖4所說明更適用於本實施形態，因為攪拌槽504及514的輪廓想理地適應攪拌器508或510的攪拌槳旋的旋轉運動。
依據圖1,4及5的實施形態顯示較第一和第二連接元件加深的攪拌槽，而依據圖2或3的攪拌槽並沒有或只有部分地構成較相鄰接的連接元件更深。深化的攪拌槽除了可改善上述虛擬攪拌槽的構成之外，也可改善藉由於此處未顯示且主要設於中心的底部排出口而排出汙染玻璃熔液。
除了在圖1至5所描繪的實施形態外，也可以裝入一或多於二的攪拌器於攪拌機構中。
圖6以俯視和側視圖例示依據本發明裝置的一實施形態的攪拌機構區域的底板結構。當然這樣的結構也可以用在第一和第二連接元件的區域以及壁板結構上。底板是由含高二氧化鋯耐火材料製塊601的一層610所構成，其上側與熔液接觸。一絕緣層620位於下側，也就是避開玻璃側，其由複數單一元件602所構成。絕緣層的單一元件和耐火材料製塊顯示在大約一致基面上，且設置成在相鄰單一元件602之間的接縫與塊601之間的相應的接縫一致。換句話說，從耐火層610的上側到絕緣層620的下側，全部接縫603都是貫通的。貫通的接縫導致玻璃熔液至少大體可以滲進塊601的接縫間，直到基於溫度降低而凝固。此凝固過程由於塊601之間的接縫下方缺少絕緣材料而很早就進行，因此可以確保沒有流動的熔液可以到達塊601之間的縫隙603的下端。更精確觀察，絕緣層620的單一元件602大體較各個塊601小，因此上述效果即使在結構上不精確的情況下也被進行。
同一問題的另一解決方法提出於圖7中。於此，也以俯視和側視圖描繪依據本發明裝置的一實施形態的攪拌機構區域的底板結構。當然，與玻璃熔液接觸的底板的此實施形態相稱地由含高二氧化鋯耐火材料製塊701的二相鄰層所構成，其中相鄰的兩耐火層係在兩垂直方向，在地板的平面接縫錯開而設置。此上層710係與玻璃熔液直接接觸。熔液由上層710的接縫703滲入，大部分會被耐火材料下層720的塊701所阻止或轉向。因此，熔液的流出路徑係經由接縫直到由單一元件702所構成之絕緣層730而變長，可確保熔液到達絕緣層之前就會凝固。只有在上層710的接縫703和下層720的接縫704的無可避免的交會區域會形成貫穿二層的垂直通道。但在交會區域裡，流出路徑總長的很長，所以熔液不能到達耐火材料的背側壁板，也因此不能到達後置的絕緣層。
在依據圖8的長條圖中，長條1至4描繪四個含高二氧化鋯熔融澆鑄耐火材料製成的攪拌構件的壁板剪應力最大數值；長條5至7描繪三個白金製攪拌機構。依據長條1到3的測試中，證實完全沒有耐火材料的微粒在玻璃熔液中；依據長條4的測試中，到達臨界值，證實在玻璃產品中開始有零星的耐火材料微粒。因此，在依據本發明的攪拌機構的最大壁板剪應力的臨界值證實大體為1000Pa。在以白金攪拌槽的測試中，顯現明顯較高的壁板剪應力，其中基於貴金屬的明顯較高的表面強度，在此區域，可證實沒有玻璃品質惡化。
100．．．第一連接元件
110．．．攪拌機構
120．．．第二連接元件
130．．．壁板
132．．．底板
134．．．溝槽
136．．．蓋板/拱頂
138．．．攪拌槽
140．．．蓋板/拱頂
142．．．溝槽
200．．．攪拌槽
202．．．攪拌器
204．．．攪拌器
206．．．流量方向
208．．．攪拌軸
210．．．攪拌槳
212．．．攪拌流向
214．．．攪拌回流方向
216．．．阻障元件/壁板
218．．．阻障元件/壁板
220．．．阻障元件/坡道
300．．．輸送、均質化及調控裝置
301．．．淨化/熔化槽
302．．．攪拌器
304．．．攪拌器
400．．．第一連接元件
402．．．淨化/熔化槽
404．．．攪拌槽
406．．．攪拌機構
408．．．攪拌器
410．．．攪拌器
412．．．連接通道
414．．．攪拌槽
416．．．攪拌槳
418．．．攪拌槳
420．．．第二連接元件
504．．．攪拌槽
508．．．攪拌器
510．．．攪拌器
514．．．攪拌槽
601．．．耐火材料製塊
602．．．絕緣材料製單一元件
603．．．接縫
610．．．耐火層
620．．．絕緣層
701．．．耐火材料製塊
702．．．絕緣材料製單一元件
703．．．接縫
704．．．接縫
710．．．耐火材料製第一層
720．．．耐火材料製第二層
730．．．絕緣層
圖1係依據本發明裝置之一實施例的縱向剖面圖。
圖2係依據本發明裝置的一攪拌機構的簡略側視圖，具有設置二流量方向的攪拌，以說明攪拌機構的作用。
圖3係依據本發明裝置的具有一第一攪拌槽幾何結構的一實施形態的簡略側視圖及俯視圖。
圖4係依據本發明裝置的具有一第二攪拌槽幾何結構的一實施形態的簡略側視圖及俯視圖。
圖5係依據本發明裝置的具有一第三攪拌槽幾何結構的一實施形態的簡略側視圖及俯視圖。
圖6係依據本發明裝置之底板構造之一第一布置的一俯視圖及一側視圖。
圖7係依據本發明裝置之底板構造之一第二布置的一俯視圖及一側視圖。
圖8係說明各種壁板或底板材料的壁板剪應力的長條圖。
300．．．輸送、均質化及調控裝置
301．．．淨化/熔化槽
302．．．攪拌器
304．．．攪拌器

Claims (36)

  1. 一種玻璃的製造方法，特別是顯示器玻璃，在製造過程中，一高黏性玻璃熔液由一熔化/淨化設備運送至攪拌機構(110,406)的一第一連接元件(100,400)，在此中均質化，並由攪拌機構(110,406)運送至製造平板玻璃的成形機構的一第二連接元件(120,420)，其特徵在於：該第一連接元件(110,400)、攪拌機構(110,406)及第二連接元件(120,420)，其與玻璃熔液接觸的壁板和底部材料基本上是由包含二氧化鋯重量比85%以上的含二氧化鋯的耐火材料所構成，其中藉由該方法製造之該平板玻璃之厚度變化最大50μm，波紋度最大400nm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該壁板和底板材料是具有玻璃質相的融澆鑄耐火材料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該含高二氧化鋯的耐火材料含有ZrO2 重量比90%以上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該耐火材料含有Al2 O3 ,SiO2 及小比例鹼及/或鹼土金屬。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該第一連接元件(100,400)，及/或攪拌機構(110,406)，及/或第二連接元件(120,420)中，其與玻璃熔液接觸的壁板(130)及/或底板(132)是由具有在避開玻璃側的一絕緣層(730)的耐火材料製成(601)塊的一層所構成，該絕緣層(730)由其間存在接縫(603,703,704)的單一元件所組 成，其與耐火材料(601)製成塊之間的接縫一致。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，在該第一連接元件(100,400)、攪拌機構(110,406)及第二連接元件中(120,420)，其與玻璃熔液接觸的壁板(130)及/或底板(132)由耐火材料(601,701)塊的二層所構成，相鄰耐火層塊被接縫錯開而設置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該熔液係借助於在攪拌機構(110,406)內部的攪拌器(202,204,302,304,408,410,508,510)而橫過經由全部裝置的流量(206)的方向以一橫向流被輸送成，其大於該流量。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，在該攪拌機構(110,406)輸送該熔液時，在該攪拌機構(110,406)的壁板(130)和底板(132)上，施加一剪應力，其值不超過1000Pa。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該剪應力不超過550Pa。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，基於在該攪拌機構(110,406)內部區域以及外部區域的高橫向流，產生橫過流量(206)的方向一廣泛回流，其阻礙在攪拌機構(110,406)中玻璃流的一貫穿旁流。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，該攪拌器(202,204,302,304,408,410,508,510)的轉速為每分鐘5轉或以上時，該阻礙橫可達成。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該平板玻 璃之每公斤玻璃的氣泡小於0.3。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每公斤平板玻璃的氣泡小於0.1或波紋度最大250nm或50nm。
  14. 一種玻璃的製造裝置，特別是顯示器玻璃，用於高黏性玻璃熔液的輸送、均質化及調控(300)，其具有：一攪拌機構(110,406)；一第一連接元件(100,400)，在攪拌機構(110,406)的上游，以連接前置熔化/淨化設備與攪拌機構；以及一第二連接元件(120,420)，在攪拌機構(110,406)的下游，以連接製造平板玻璃的成形裝置與攪拌機構(110,406)，其特徵在於：該第一連接元件(110,400)、攪拌機構(110,406)及第二連接元件(120,420)，其與玻璃熔液接觸的壁板和底部材料基本上是由包含二氧化鋯重量比85%以上的含二氧化鋯的耐火材料所構成，其中藉由該裝置製造之該平板玻璃之厚度變化最大50μm，波紋度最大400nm。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，該壁板和底板材料是具有玻璃質相的融澆鑄耐火材料。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，該含高二氧化鋯的耐火材料含有ZrO2 重量比90%以上。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，該耐火材料含有Al2 O3 ,SiO2 及小比例鹼及/或鹼土金屬。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，該第 一連接元件(100,400)，及/或攪拌機構(110,406)，及/或第二連接元件(120,420)中，其與玻璃熔液接觸的壁板(130)及/或底板(132)是由具有在避開玻璃側的一絕緣層(730)的耐火材料製成(601,701)塊的一層所構成，該絕緣層(730)由其間存在接縫(603,703,704)的單一元件所組成，其與耐火材料(601,701)製成塊之間的接縫一致。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，在該第一連接元件(100,400)、攪拌機構(110,406)及第二連接元件中(120,420)，其與玻璃熔液接觸的壁板(130)及/或底板(132)由耐火材料(601,701)塊的二層所構成，相鄰耐火層塊被接縫錯開而設置。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，該攪拌機構(110,406)顯現至少一攪拌器(202,204,302,304,408,410,508,510)，由橫過第一及第二連接元件(120,420)的流量(206)的方向而設置的一攪拌軸(208)所構成，及至少與該攪拌軸(208)連接的一攪拌槳(210)，該布置以達到在該攪拌機構(110,406)的內部區域的一軸向輸送作用，其大於該流量。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中，在該攪拌槳(210)與壁板(130)之間以及在攪拌槳(210)與底板(132)之間，形成夠大的間隙，所以在考量到攪拌槳(210)的額定圓周速和玻璃熔液的黏性的情況下，在壁板(130)和底板(132)所造成剪應力，其值不超過1000Pa。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之裝置，其中該剪應 力不超過550Pa。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之裝置，其中，該耐火材料(601,701)塊被設置成在壁板(130)與攪拌槳(210)及/或底板(132)與攪拌槳(210)之間的最靠近的接近區域不形成接縫(603,703,704)。
  24. 申請專利範圍第20項所述之裝置，其中，在該攪拌器(202,204,302,304,408,410,508,510)下設置一壁板排出口。
  25. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中，該攪拌機構(110,406)顯現至少在流量(206)的方向連續地所設置的二攪拌器(202,204,302,304,408,410,508,510)。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中，攪拌機構(110,406)顯現至少橫過流量(206)的方向而相鄰地所設置的二攪拌器(202,204,302,304,408,410,508,510)，其共同的軸向輸送作用大於裝置的流量。
  27. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中，沿著該攪拌機構(110,406)，及/或第一連接元件(100,400)，及/或第二連接元件(120,420)的壁板(130)及/或底板(132)，在攪拌器(202,204,302,304,408,410,508,510)的周圍，至少設置一阻障元件(216,218,220)。
  28. 如申請專利範圍第20項所述之裝置，其中，該攪拌機構(110,406)的壁板形成以一圓周間距至少近似同心圓方式圍繞攪拌器(202,204,302,304,408,410,508, 510)的一攪拌槽(404,414,504,514)。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之裝置，其中，該攪拌槽(404,414)具有多邊形之一底部。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之裝置，其中該底部為六邊形或八邊形。
  31. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中，一耐火材料製流出槽係鄰接於該第二連接元件(120,420)下游。
  32. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，用於製造顯示器玻璃。
  33. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括於一連接器之尾端，提供具有一撇渣器的一溢流道，並設置於一潛入熔液內使其橫切於該潛入熔液之流動方向，其中該連接器係由耐火石或白金板所製。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中該撇渣器能夠去除大量的上述潛入熔液之不同成分的一層玻璃表面，其中該層玻璃表面係由蒸發上述潛入熔液之組成原料所形成。
  35. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，更包括於一連接器之尾端，提供具有一撇渣器的一溢流道，並設置於一潛入熔液內使其橫切於該潛入熔液之流動方向，其中該連接器係由耐火石或白金板所製。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之裝置，其中該撇渣器能夠去除大量的上述潛入熔液之不同成分的一層玻璃表 面，其中該層玻璃表面係由蒸發上述潛入熔液之組成原料所形成。
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