TWI591036B - 使用物理性起泡器的玻璃澄清方法 - Google Patents

Description

使用物理性起泡器的玻璃澄清方法

本申請案係根據專利法主張2013年2月5日申請之美國申請案第13/759,578號之優先權的利益，依賴該美國申請案之內容且該美國申請案之全部內容在此以引用之方式併入本文。而該美國申請案係根據美國專利法主張2012年2月27日申請之美國臨時申請案第61/603,581號之優先權的利益，依賴該美國臨時申請案之內容且該美國臨時申請案之全部內容在此以引用之方式併入本文。

本發明之揭露大體上有關玻璃澄清的方法，更明確地係為包括起泡之玻璃澄清方法，其可用於低成本玻璃製造。

氣體性夾雜物通常於玻璃熔體過程中藉由原料在熱之下的反應產生。氣體性夾雜物然後可以各種方式移除。氣泡的移除包括下述四種類型：大熔融槽，其中批次材料加入熔融槽的後側，而在接近熔融槽的前側存在自由表面，且玻璃內的氣泡係當氣泡上升至該玻璃的表面且彈出時而被移除；或供給批次材料至熔融槽的後側，將玻璃移動至澄清槽(澄 清槽的溫度高於熔融槽)，然後氣泡上升至表面且彈出；或供給批次材料至熔融槽的後側，將玻璃移動至澄清槽(澄清槽的溫度高於熔融槽)，然後當玻璃抵達澄清槽時，加入化學澄清劑至批次材料以在高溫下使澄清劑釋放氣體，增加現有的氣泡尺寸來改善上升速率，因而改善澄清；或供給批次材料至熔融槽的後側，將玻璃移動至澄清槽(澄清槽的溫度高於熔融槽)，將澄清槽中的玻璃表面上方抽成真空，此使氣泡增長而上升至表面且彈出。

許多氣體性夾雜物可用上述各種成功的方法來移除，視裝置、玻璃組成份與操作安裝的詳細情況而定。因而存在低成本且/或使氣體性夾雜物最少化之澄清方法的需求。

在製造玻璃的方法中，例如，其中玻璃從熔融槽移動至澄清槽，強制起泡(可為單一起泡器、一排起泡器或多排起泡器)被置於澄清槽中以改善澄清，例如，使氣泡最少化或消除氣泡。

一個具體例係為用於澄清玻璃熔體的方法，該方法包含在熔融槽中提供玻璃熔體；將玻璃熔體經由第一通道移動至澄清槽；以及在澄清槽中物理性地加入氣泡至玻璃熔體以形成澄清的玻璃，其中熔融槽及澄清槽彼此間係水平定向。

本發明額外的特徵與優點將描述於如下的詳細說明中，且對熟悉該項技藝之人士而言，從敘述或藉由實施於說明書、申請專利範圍和附加圖式所述之具體例的理解，部份來說係為顯而易見。

應瞭解前述大體上的描述和下述詳細說明僅僅是示範性的敘述，且意欲提供概述或框架以瞭解申請專利範圍的本質和特徵。

包括附加圖式以提供進一步的瞭解，其併入說明書中且成為說明書的一部分。圖式闡明一個或多個具體例，且與說明書一起解釋各種具體例的原則與操作。

100‧‧‧方法

10‧‧‧玻璃熔體

11‧‧‧澄清的玻璃

12‧‧‧熔融槽

14‧‧‧澄清槽

16‧‧‧第一通道

18‧‧‧氣泡

20‧‧‧起泡器

22‧‧‧部分

24‧‧‧第二通道

26‧‧‧線

28‧‧‧線

30‧‧‧線

32‧‧‧槽

第1圖係為依據一個具體例闡明該方法的示意圖。

第2圖係為顯示氣泡(氣體性夾雜物)除去的距離的數學模型結果圖。

第3A圖顯示澄清槽中不具有氣泡下的玻璃流與溫度。

第3B圖顯示澄清槽中具有氣泡下的玻璃流與溫度。

具體例可提供一個或多個優點，例如增加玻璃的產量，該玻璃經由澄清槽澄清來得到品質相當於不使用起泡器下所得之玻璃，在現有製程的情況下，可能增加現有裝置佔用空間的總銷售額而導致成本/單位的降低。在新製程的情況下，允許建造更小、更便宜的澄清槽來節省淨資本。進一步來說，此使得能從澄清槽移除之氣體性夾雜物之尺寸的最小值降低，因而可用來減小玻璃產物中可允許之氣體性夾雜物尺寸，以提供卓越的品質而不增加損失。而且，此使得藉由澄清所移除的氣體性夾雜物總數增加，因此可用來減少熔融槽的佔用空間，增加澄清槽的氣泡裝載而沒有增加損失或使 品質惡化。

一個具體例，如第1圖所示，係為用於澄清玻璃熔體的方法100，該方法包含在熔融槽12中提供玻璃熔體10，將玻璃熔體10經由第一通道16移動至澄清槽14；以及在澄清槽中物理性地加入氣泡18至玻璃熔體以形成澄清的玻璃11，其中熔融槽及澄清槽彼此間係水平定向。

根據一個具體例，物理性地加入氣泡至玻璃熔體的步驟包含在玻璃熔體中經由至少一個起泡器20產生氣泡。單一起泡器、一排起泡器或多排起泡器可置於澄清槽的後側以改善澄清，例如，使氣體性夾雜物最少化。

在一個具體例中，移動該玻璃熔體的步驟包含移動玻璃熔體至澄清槽中之起泡器上方的部分22。氣泡在澄清槽的入口處創造一向上的力，藉以使從熔融槽經由第一通道16進入澄清槽的氣體性夾雜物，和單獨斯托克斯定律(Stokes Law)(氣泡上升)相比，其展現較快的向上拉升。因而，和沒有氣泡的情況相比，氣體性夾雜物能較快達到玻璃表面，而更有效率地移除氣體性夾雜物。

在一個具體例中，起泡器、一排起泡器或多排起泡器係置於澄清槽的後側。在一個具體例中，澄清槽具有高的長寬比，例如，長度是寬度的至少1.5倍，例如，1.5倍、例如，1.6倍、例如，1.7倍、例如，1.8倍、例如，1.9倍、例如，2.0倍、例如，1.5倍至2.0倍。後側起泡結合澄清槽高的長寬比，藉此創造玻璃熱對流不會被大幅干擾的條件。

熔融槽可由陶瓷耐火材料塊所製成，且可(或不可) 被襯以鉑或鉑合金。在一個具體例中，該方法進一步包含在熔融槽加熱玻璃熔體。熔融槽藉由任何多種的方法加熱，包括單獨使用側部或底部電極、或結合置於玻璃熔體上方側壁內的氣體/氧氣或氣體/空氣燃燒器。

在一個具體例中，第一通道，例如係為一管，其由陶瓷耐火材料組成且從熔融槽運送玻璃至澄清槽。通道也可包含鉑或鉑合金，以陶瓷耐火材料支持來增加強度。在一個具體例中，該方法進一步包含在第一通道內加熱玻璃熔體。第一通道可使用加熱元件間接加熱或使用鉑(例如鉑管)直接加熱，視通道的設計而定。在耐火通道的情況下，利用在玻璃下加熱的元件電極加熱或利用在玻璃上的燃燒器加熱，或兩者的混合。

澄清槽可由陶瓷耐火材料所製成，且可(或不可)被襯以鉑或鉑合金。在一個具體例中，該方法進一步包含在澄清槽內加熱玻璃熔體。熔融槽藉由任何多種的方法加熱，包括單獨使用側部或底部電極、或結合置於玻璃熔體上方側壁內的氣體/氧氣或氣體/空氣燃燒器。

起泡器元件係由一些配置所構成，包括：在澄清槽後側的一起泡器；在槽後側的一排起泡器；在槽後側的多排起泡器。

起泡器可冒出不同氣體組成份，但具有相似效果的氣泡，因為該效果係為物理性。一些氣泡的例子包括氧氣、空氣、氮氣、氬氣或其組合。基於使用於槽內的材料和玻璃組成份，一氣體可較佳於其他的氣體，氧氣和空氣能氧化玻 璃或耐火材料，以及氮氣或氬氣能減少玻璃內的澄清劑(例如砷或銻)。因此，很有可能將氣體組成份量身打造至玻璃組成份與材料的選取一所有在澄清槽內經由強制起泡因而改善澄清的組合皆被涵蓋。

在一些具體例中，起泡率相對較低，例如，12~30個氣泡/分鐘，仍能使玻璃進行物理混合。在一些具體例中，起泡率係為12~60個氣泡/分鐘。在60個氣泡/分鐘的情況下，澄清改善的程度可能下降，但仍然優於未起泡的狀態。

在一些具體例中，氣泡具有從0.5至3英吋範圍內的平均直徑，例如，1至3英吋，例如，1至2.5英吋，例如，1至2英吋。

在一些具體例中，物理性地加入氣泡的步驟包含在每分鐘12至60個氣泡的起泡率範圍內加入氣泡且氣泡具有0.5至3英吋範圍內的平均直徑。

根據一個具體例的方法，進一步包含將澄清的玻璃經由第二通道24移動至形成製程。第二通道，例如係為一管，可由陶瓷耐火材料所製成。第二通道可包含鉑或鉑合金，例如，以陶瓷耐火材料支持來增加強度。根據一些具體例的方法，進一步包含在第二通道中加熱玻璃熔體。第二通道可使用加熱元件、線圈或鉑(例如管)的直接加熱來加熱，視通道的設計而定。

第2圖係為數學模型結果圖，其顯示氣泡(氣體性夾雜物)除去的距離係藉由澄清槽後側內的起泡而減少。例如，最佳起泡率係小於每分鐘30個氣泡。每分鐘12個氣泡也顯 示非常好的結果。高於此起泡率，澄清的改善將下降。第2圖顯示以數學模型示各種情況下的澄清出位置。情況0係為未起泡，情況1係為起泡12個氣泡/分鐘，具有1英吋的氣泡，情況2係為起泡12個氣泡/分鐘，具有2英吋的氣泡，情況3係為起泡30個氣泡/分鐘，具有2英吋的氣泡。澄清出位置(從槽底部到所有推出的氣泡皆被移除的位置之距離)越小，槽的澄清越好。線26、28與30顯示在相同池深下增加的磅/小時。因而，第2圖所顯示的優點如下所述；藉由起泡來改善澄清，且有一最佳起泡速率；低速率的起泡將改善澄清，增加起泡速率最後將導致較差的澄清，但和沒有澄清的狀況相比仍是較佳的。

第3A圖顯示澄清槽中不具有氣泡的玻璃流與溫度。灰色的陰影越淡，代表溫度越高。

第3B圖顯示澄清槽中具有氣泡的玻璃流與溫度。灰色的陰影越淡，代表溫度越高。在具有氣泡的情況中，在槽32的後側處具有非常明顯的向上力。此向上力可增加氣泡流(或氣泡缺陷)向上至玻璃的表面，允許氣泡更多時間澄清出(從熔融表面跳出)。

除非另有明文規定，本文所闡述的任何方法並非被解釋成需要以特定的順序進行其步驟。因而，申請專利範圍方法項實際上並非實際記載所進行步驟的順序，或在申請專利範圍或說明書中所述的步驟並非被限制在一個特定的順序，當然並沒有暗示任何特定的順序。

對熟悉該項技藝人士而言，在不背離本發明的精神 與範疇的情況下，可進行各種修改和變化。併入本發明的精神和實質的修改組合、次組合和已揭露具體例的改變對於熟悉該項技藝人士係可理解的，本發明應被理解為包括在所附申請專利範圍及其等同物範圍內的一切。

100‧‧‧方法

10‧‧‧玻璃熔體

11‧‧‧澄清的玻璃

12‧‧‧熔融槽

14‧‧‧澄清槽

16‧‧‧第一通道

18‧‧‧氣泡

20‧‧‧起泡器

22‧‧‧部分

24‧‧‧第二通道

Claims (15)

1. 一種用於澄清一玻璃熔體的方法，該方法包含下列步驟：在一熔融槽中提供一玻璃熔體；將該玻璃熔體經由一第一通道移動至一澄清槽；以及在該澄清槽中物理性地加入氣泡至該玻璃熔體以形成一澄清的玻璃，其中該熔融槽及該澄清槽彼此間係水平定向；其中該物理性地加入氣泡的步驟包含在每分鐘12至60個氣泡範圍內的起泡率下加入氣泡。
2. 如請求項1所述之方法，其中該物理性地加入氣泡至該玻璃熔體的步驟包含經由至少一個起泡器在該玻璃熔體中產生氣泡。
3. 如請求項2所述之方法，其中移動該玻璃熔體的步驟包含移動該玻璃熔體至該澄清槽中之該起泡器上方的部分。
4. 如請求項2所述之方法，包含經由複數個起泡器在該玻璃熔體中產生氣泡。
5. 如請求項4所述之方法，其中該些起泡器包含一排的起泡器或多排的起泡器。
6. 如請求項4所述之方法，其中移動該玻璃熔體包含移動該玻璃熔體至該澄清槽中之該些起泡器上方的部分。
7. 如請求項1所述之方法，進一步包含經由一第二通道移動該澄清的玻璃至一形成製程。
8. 如請求項1所述之方法，其中該物理性地加入氣泡的步驟包含使空氣、氧氣、氮氣、氬氣或其組合通過至少一個起泡器且進入該玻璃熔體中。
9. 如請求項1所述之方法，其中該物理性地加入氣泡的步驟包含在每分鐘12至30個氣泡範圍內的起泡率下加入氣泡。
10. 如請求項1所述之方法，其中該氣泡具有0.5至3英吋範圍內的平均直徑。
11. 如請求項1所述之方法，其中該澄清槽具有的長度是其寬度的至少1.5倍。
12. 如請求項1所述之方法，進一步包含在該熔融槽中加熱該玻璃熔體。
13. 如請求項1所述之方法，進一步包含在該澄清槽中加熱該玻璃熔體。
14. 如請求項1所述之方法，進一步包含在該第一通道中加熱該玻璃熔體。
15. 如請求項7所述之方法，進一步包含在該第二通道中加熱該澄清的玻璃。