專利名稱：浮法平板玻璃的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于玻璃制品的浮法玻璃板制造方法。
人們所知的浮法制造平板玻璃的方法是將熔融的玻璃澆注到一種比玻璃密度高的液體承載物(或“槽”)上(例如一個錫槽)，并且使已形成的玻璃帶沿著槽表面向前伸展，然后將上述冷卻固化的玻璃帶切割成板。
一種普通方法在于用沿槽和玻璃帶放置的牽引輥從側面夾住玻璃帶而在槽表面上運載玻璃帶。使用該方法的設備通常是大產(chǎn)率(每天可達幾百噸)的設備并適合生產(chǎn)幾個毫米厚的玻璃板。該方法具有某些缺陷特別是能量消耗大(其中要冷卻整個槽上的所有牽引輥)，由于牽引輥的擠壓，被牽引輥留下痕跡的玻璃帶兩邊不得不被去掉，這樣導致大量材料的損失，同時還發(fā)現(xiàn)從最末牽引輥出來的玻璃帶具有收縮現(xiàn)象，該收縮可使玻璃產(chǎn)生缺陷，特別是光學缺陷。另外，當生產(chǎn)的玻璃板的厚度減小時，用該方法所生產(chǎn)的玻璃板的收縮就會增大，并且在生產(chǎn)薄的玻璃板(例如厚度小于3毫米)時會出現(xiàn)殘次品。尤其是因為在較寬的玻璃帶上使用較多的牽引輥使所生產(chǎn)的玻璃板厚度減小時，被牽引輥留下痕跡兩邊的寬度同樣會增加。因而準確地說，厚度小的玻璃其幾何產(chǎn)率(即切去留有痕跡的兩邊后剩余玻璃比率)特別低。
根據(jù)法國專利FR 1,378,839和增補專利86.221，86.222，86.817，87.798和91.543，專利FR 2,123,096和專利FR 2,150,249中作為其主題的另一種方法，是采用可連續(xù)使用的，易彎曲的可移動的導向部件(例如金屬絲)，該導向部件通過玻璃帶兩邊附在玻璃帶兩邊玻璃上，并且導引上述玻璃帶一起運動。這種方法比使用槽表面牽引輥的方法更經(jīng)濟，同樣收縮也很小，然而，對于厚度小的玻璃來說，使用上述專利中所敘述的方法也不能夠獲得令人滿意的質(zhì)量，尤其是所得到的玻璃板沒有一個恒定的厚度(在板的中央很薄，呈“凹形”)。
本發(fā)明提供一種用浮法制造平板玻璃的方法，該方法沒有上述的缺點。特別是本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟的，適合于浮法制造薄玻璃板的方法，并可獲得具有良好的光學性能和恒定厚度的薄玻璃板。
根據(jù)本發(fā)明的方法，將熔融的玻璃澆注到比玻璃密度高的液體承載物上，尤其是澆注在一個金屬槽(例如熔融的錫或錫合金)上，其后拉伸形成的玻璃帶，并且用一種能夠附在熔融的玻璃上的固體材料的可連續(xù)使用彎曲的導向部件導引玻璃帶一起運動，這些導向部件與玻璃帶兩邊接觸，帶的速度值(s)與其成品厚度值(t)的乘積(p)小于2.5×10-4m2·s-1。
根據(jù)本發(fā)明的方法，選擇玻璃帶的速度值(s)(在槽出口處測得)按照獲得的玻璃帶成品厚度值(t)，使乘積(p＝t×s)不超過2.5×10-4m2·s-1，2×10-4m2·s-1更好，1.5×10-4m2·s-1特別好，甚至更好為1×10-4m2s-1或9×10-5m2·s-1(實踐中可以降到1×10-5m2·s-1甚至更低)。此外，無論所需玻璃帶的成品厚度是多少，玻璃帶的速度低于15米/分，更好是低于10米/分。根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合于制造厚度小于6毫米，更好小于4毫米，特別是厚度小于3毫米的薄玻璃板，該方法在為一定厚度的玻璃帶(e)確定一個相對低的最大速度(v)的同時，可獲得具有一恒定厚度(避免產(chǎn)生凹形)和良好光學性能的薄玻璃板。玻璃帶“成品厚度”可理解為脫開導向部件之后的玻璃帶的(平均)厚度，或者是經(jīng)過冷卻固化后玻璃帶的厚度。根據(jù)本發(fā)明所得到的玻璃帶的成品厚度將小于2毫米，該厚度可降到0.4毫米或更小。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，當要獲得0.2毫米成品厚度的玻璃帶時，選擇的玻璃帶的速度低于7.5米/分，低于6米/分更好。最好低于4.5米/分，甚至低于3米/分，甚或低于1米/分或低于0.5米/分。這一極限速度同樣可以有利于成品厚度小于2毫米的玻璃帶的生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，當希望獲得4毫米成品厚度玻璃帶時，選擇的玻璃帶的速度低于3.75米/分，低于3米/分更好，甚至低于2.25米/分，甚或低于1.5米/分或0.5米/分。這一極限速度同樣有利于2至4毫米成品厚度的玻璃帶的生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，通過調(diào)節(jié)玻璃帶的產(chǎn)率和寬度，完全能夠使玻璃帶速度低于上述數(shù)值，獲得指定的厚度。這樣制備的產(chǎn)品具有恒定的厚度，并且與用上述方法獲得的相同厚度的產(chǎn)品相比質(zhì)量有所提高，在上述方法中，這些厚度的玻璃帶速度比較快，當研究的產(chǎn)品厚度降低時，這些速度就會更快。
根據(jù)本發(fā)明，導向部件是按照法國專利FR 1378839及其增補專利中描述的導向部件樣式，用金屬或金屬合金，或合適的非金屬材料的絲或絲束，編織帶，格網(wǎng)，帶子，鏈條等構成，在專利FR 2,123,096和專利FR 2,150,249中大部分信息參考了該導向部件及其特點。按照本發(fā)明該導向部件可以是通用型的金屬絲，特別是直徑約1～2毫米的不銹鋼或耐高溫合金或金屬絲。
該導向部件通常是在處于槽的上游和下游的旋轉卷軸，牽引輥或線軸等裝置之間被拉緊，并且經(jīng)過夾緊器或“沖壓器”(壓力導軸，牽引輥，小檔板等)或輸送管，與玻璃帶接觸。為了確保玻璃帶運載和拉伸，只要導向部件附在玻璃表面上就足夠，另外，該不太笨重的的導向部件將便于貼近玻璃帶兩邊，因此避免由導向部件劃痕的部分切割后損失大量材料。
最好使用處在玻璃帶兩側的兩個導向部件，其中的每一個導向部件都被放置在玻璃帶的一邊。該導向部件可通過加熱改善玻璃對它的潤濕性，避免從玻璃中脫離出來，然而，根據(jù)本發(fā)明，通常不需要這種加熱。同樣希望使用就玻璃帶而言彼此相對的兩個夾緊器，每個用來將導向部件插到玻璃表面。使用該夾緊器是為了抗導向部件的磨損和抗熔融玻璃的腐蝕。例如，夾緊器是由具有氧化鋁涂層的鉬或鎢制成的，并被固定在可調(diào)節(jié)其位置的承載物上?？赏瑯邮褂萌芜x能加熱的輸送管或?qū)蚪z，將導向部件在一定角度下送進夾緊器中。
該導向部件的作用是從澆注到槽上的玻璃液體制成玻璃帶，有助于玻璃帶的移動及其拉伸。按照專利FR 1,378,839，及其增補專利FR2,123,096和FR 2,150,249中所描述的方法模式，該導向部件通常與即將形成玻璃帶邊，或玻璃帶形成之時，或形成之后，澆注的玻璃漂浮區(qū)域中形成玻璃帶之前的玻璃接觸，當玻璃通過冷卻到達具有足夠硬度的階段時，導向部件方可與玻璃脫開。
從用夾緊器將導向部件送進玻璃中到將其從玻璃中脫離出來的這段時間內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明，每個導向部件至少通常要經(jīng)過一個固定裝置(或“擴展元件”或“間隔元件”或“擴展指針”或“定位元件”等等)，該固定裝置與上述導向部件處在槽的同一側。該固定裝置一般作用是將導向部件分開，以便使玻璃帶橫向伸展，直至其確定的寬度和厚度，其后，導向部件的間隔保持到玻璃冷卻之后。這些固定裝置通常被成對的放置在玻璃板的兩側(同導向部件和夾緊器一樣)，在前述的專利中也同樣引用過在上述專利中獲得許多關于這些裝置的信息。
最好是使用兩個就玻璃帶而言彼此相對的固定裝置。這些固定裝置可以具有不同的形狀環(huán)狀，鉤形，檔板式，垂直的棒狀等等，并由一種耐導向部件磨損和耐腐蝕的耐火材料，如具有氧化鋁涂層的鉬或鎢構成。固定裝置的位置最好可經(jīng)過手柄調(diào)節(jié)，以便能夠改變玻璃帶的寬度。該手柄由耐熱擠壓的材料制成。加熱這些固定裝置是為了使玻璃經(jīng)過這些裝置之后能夠再重新粘合。在該固定裝置處于玻璃粘度低于50,000泊的區(qū)域的通常情況下，不需要加熱。這些固定裝置最好放置在玻璃粘度在5,000泊到50,000泊之間的區(qū)域內(nèi)。夾緊裝置與固定裝置之間的距離同樣進行適當?shù)卣{(diào)節(jié)，以便使離開最后的固定裝置的玻璃帶都盡可能獲得均一的速度。經(jīng)過這些固定裝置后所觀察到的收縮現(xiàn)象非常小，通常低于其寬度的10％，甚至低于7％(而在現(xiàn)有方法中得到的，特別是用牽引輥得到的玻璃板，其收縮可達50％)。
按照本發(fā)明的實施方式，使用兩個導向部件，兩個夾緊裝置和至少兩個幾乎對稱地置于玻璃帶兩側的固定裝置，該固定裝置使導向部件分開，拉伸玻璃帶直到所希望的寬度，選擇的分開角(即玻璃帶軸線與處在玻璃帶同一邊的夾緊裝置和固定裝置之間最近的直線間的測定角度絕對值小于25°最好小于20°以便提高所得到的玻璃板的質(zhì)量和平整度。太大的角度可能導致玻璃帶過度劇烈拉伸。
根據(jù)本發(fā)明，同樣最好選擇該方法中使用的玻璃為具有小于1.5微米/分鐘的結晶速度(結晶增長速度)，使用的玻璃最好粘度在10000和100000泊之間，結晶速度小于1微米/分鐘(粘度為10,000泊時，該結晶速度小于0.4最好小于0.2微米/分鐘)以便避免尤其是固定裝置處的任何不透明現(xiàn)象的發(fā)生。
通常該玻璃要具備專業(yè)人員所熟悉的所有條件，以便在浮法玻璃板制造方法中使用(玻璃中尤其不能含有砷，銻，鉛，氟等)。
根據(jù)本發(fā)明，在該方法中可以使用各種類型的玻璃。除在浮法工藝中習慣使用的玻璃(傳統(tǒng)的鈉鈣硅玻璃)外，還可使用加工范圍(1000泊粘度的玻璃溫度與106泊粘度的玻璃溫度之間的差異)較短的玻璃，加工范圍尤其要小于350度，具體而言要小于300度。實際上，根據(jù)本發(fā)明，該方法，比使用牽引輥的現(xiàn)有方法形成其成品厚度玻璃的速度快，至今只有拉軋法制造玻璃板所使用的玻璃，由于其加工范圍小仍可在本發(fā)明浮法中得到有效地使用。
那些可在本發(fā)明方法中有效使用的玻璃是在專利和專利申請EP526,272，EP 576,362，F(xiàn)R 2,727,399，F(xiàn)R 2,725,713，F(xiàn)R 2,725,714，WO-96/11888和WO-96/11887中描述的玻璃。
按照本發(fā)明的一個有利的實施方式，該方法使用的玻璃具有WO-96/11887專利中描述的成分，即用重量百分比表示的下列成分SiO245至68％Al2O30至2O％ZrO20至20％B2O30至10％Na2O 2至12％K2O3,5至9％CaO 1至13％MgO 0至8％氧化物SiO2，Al2O3和ZrO2的含量總數(shù)等于或小于70％，氧化物AL2O3和ZrO2的總量等于或者大于20％，堿金屬氧化物Na2O和K2O的總量大于或等于8％，上述成分可任選地包括氧化物BaO和/或SrO，其比例為11％≤MgO+CaO+BaO+SrO≤30％，并且上述成分具有等于或者大于約530℃的低退火溫度(形變點)和介于80至95×10-7/℃間的膨脹系數(shù)(α25～300℃)。
在本發(fā)明的方法中，該玻璃非常適合于耐熱并尤其用于生產(chǎn)等離子體屏幕的薄玻璃板的制造。
根據(jù)另一個實施方式，本發(fā)明的方法中所用的玻璃具有WO-96/11888專利申請說明書中介紹的成分，即用重量百分比來表示的成分SiO245至65％Al2O30至20％ZrO20至20％B2O30至5％Na2O4至12％K2O 3,5至12％CaO 0至13％MgO 0至8％氧化物SiO2，Al2O3和ZrO2的總含量等于或小于70％，上述成分任選地包括氧化物BaO和/或SrO，其比例為11％≤MgO+CaO+BaO+SrO≤24％，并根據(jù)重量百分比如0.22≤Na2O/(Na2O+K2O)≤0.60使用堿金屬氧化物。
在本發(fā)明的方法中，該玻璃尤其適合制造用于數(shù)據(jù)存儲單之中作為載體的薄玻璃板(如制造計算機外存儲器光盤)。
澆注在槽表面玻璃液溫度通常在1100～1400℃之間(該溫度比使用牽引輥法的溫度高約40～100℃)，這種比較高的溫度有助于提高所獲玻璃板的平整度并且在此溫度下該玻璃最好具有一種介于1,000～6,000泊之間的粘度，在玻璃帶覆蓋槽表面以后，通常逐漸冷卻直至達到機械拉伸不影響其平面度與其表面光澤的硬度。玻璃通常是在退火爐中退火和/或經(jīng)過其他處理。然后按照要求的尺寸切割。
一般地說使用本發(fā)明方法，可以觀察到所獲得的產(chǎn)品具有相對恒定的厚度。作為實例，在許多情況下，玻璃板厚度的變化不會超過70微米，或者不會超過玻璃板厚度的6％，最好不超過3％，甚至不超過1.5％。
在光學性質(zhì)方面，獲得的玻璃有非常好的斑紋值(大于或等于50°)，高于用現(xiàn)有方法生產(chǎn)玻璃得到的斑紋值(用牽引輥法約為40～45°)。按照光能當量，40～45°的斑紋值等于20～23毫屈光度。50°的斑紋值等于15毫屈光度。
此外，當按本發(fā)明的方法獲得的玻璃的某些表面缺陷(屈光的或平行面)和按現(xiàn)有方法獲得玻璃的缺陷相似時，可觀察到按本發(fā)明的方法獲得的玻璃沒有或幾乎沒有高速設備拉伸的典型振蕩缺陷。由于按照本發(fā)明的方法玻璃是快速形成的，所以所獲得的玻璃也不存在傳統(tǒng)方法中觀察到的錫缺陷。
如上所述，玻璃帶的收縮同樣很小，并且不會引起光學缺陷。
按照本發(fā)明所獲得的玻璃的光學性質(zhì)至少等于，甚至優(yōu)于按現(xiàn)有方法所獲得的玻璃的光學性質(zhì)。
按照本發(fā)明的方法比使用牽引輥的傳統(tǒng)方法更經(jīng)濟。作為指標，按照本發(fā)明的方法一臺玻璃產(chǎn)率10～20噸/天的設備運轉，所需功率約90千瓦，而根據(jù)現(xiàn)有方法，一臺具有同樣產(chǎn)率的使用2～12對牽引輥設備，所需功率平均240千瓦。
根據(jù)本發(fā)明，該方法比現(xiàn)有的牽引輥法的幾何產(chǎn)率高，不管玻璃帶寬是多少，去掉的每個側邊不超過30毫米(所以按體積計幾何率一般高于70％)，而用牽引輥法，去掉每個側邊的寬度經(jīng)常超過60毫米(按體積計幾何產(chǎn)率通常低于60％)。同樣由于這些具有與玻璃帶余下部分厚度不同厚度的側邊的寬度較小，所以按本發(fā)明所獲得的玻璃帶不存在退火問題。
除上面解釋的方法之外，本發(fā)明還提供了實施本發(fā)明方法的專門設備。這些已經(jīng)在本發(fā)明前面的介紹中有過大量解釋的設備，還要在下文中通過一個非限制性的實例，參考本發(fā)明的設備部分的平面圖


。特別適用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的設備是具有如上面定義的分開角的設備。
按照本發(fā)明，該設備最好是低產(chǎn)率(低于200噸/天，甚至低于100噸/天，甚至更低于50噸/天或低于25噸/天)小型設備。由于能快速形成一定厚度的玻璃，如果有的話可以選用比現(xiàn)有設備短的設備。能量損失和能量消耗均比使用牽引輥的常用設備要小，并且由于使用體積小的導向部件而使得槽表面利用程度增大(即槽表面寬度大部分由玻璃所覆蓋)，在使用錫槽的情況下，這可以避免錫通過蒸發(fā)而損失掉。
如圖1中所示，該設備一般包括一個容器，其護板部分用1表示，該容器包括一個金屬槽2，例如錫槽。在運輸玻璃方向該容器上游部分有兩條擴張邊或“限流器”3。糟的加熱裝置沒有畫出。
將熔融玻璃送入在容器上游末端區(qū)域4里。由于重力作用和上游牽引，這樣澆注的玻璃在槽表面沿兩條擴張邊伸展。然后將立刻從頂面卷軸6的金屬絲5(導向部件)在玻璃帶離開分流器兩邊之前或剛剛離開之后引入到玻璃帶的兩邊。每根金屬絲經(jīng)過一個使其改向的導管7進入，這樣可使卷軸從側面與熔爐相對而置，并可將金屬絲引到所需的位置上，然后經(jīng)過夾緊裝置8，將金屬絲向下牽引，以便插到玻璃中。
固定裝置9處在玻璃帶區(qū)域下游，可使金屬絲分開，然后避免在表面張力的作用下碰在一起。金屬絲靠在固定裝置上，使玻璃帶的寬度與要獲得的成品厚度相一致。該金屬絲伴隨玻璃帶在槽下游區(qū)冷卻，直到玻璃帶有足夠的硬度(玻璃帶溫度低于600℃)。
根據(jù)本發(fā)明，該設備可具有專業(yè)人員實施的任何方案，尤其是在上述專利中描述的設備樣式所進行的改進。
本發(fā)明的其他特點將從下面說明性，但是非限制性的例子中體現(xiàn)出來。
實例1在附圖所示的浮法爐中裝配使用本發(fā)明方法用以生產(chǎn)厚度等于或小于2毫米的玻璃的設備，該浮法爐由一臺熔融玻璃產(chǎn)率為8～12公斤/小時的玻璃熔爐供料。
浮法爐中，導向部件由直徑為1.5毫米的，明退火的或暗退火的兩種軟鋼絲構成。
所使用玻璃的重量百分比成分如下SiO254,6％Al2O33％CaO 3,5％MgO 4,2％Na2O 6％K2O6,9％BaO 3,8％ZrO210％SrO 8％排出口處的玻璃溫度約1320℃，鋼絲從與后濕底部10在同一水平線上的鋼絲導套中拉出，夾緊裝置位于擴張邊的尖端，固定裝置距后濕底部約290毫米，距夾緊裝置約250毫米，而鋼絲速度20米/小時和1.1毫米玻璃帶的成品厚度的指狀物之間的距離是160毫米。
觀察到到所獲得的玻璃非常平整(5cm長度的偏差是15μm，厚度的變化小于6％)。當人們改變玻璃帶的厚度時，發(fā)現(xiàn)與使用牽引輥的傳統(tǒng)方法的結果相反，當厚度薄時，玻璃帶的光學性能提高。
實例2在一個如實施例1的浮法爐中，人們使用的玻璃重量百分比成分如下
SiO250,25％Al2O312,5％CaO 5％MgO 4,2％Na2O5,3％K2O 6,2％BaO- 5,95％ZrO23％SrO 7,6％在玻璃帶的速度分別是15米/小時，22米/小時和27米/小時，和固定裝置之間的寬度分別是135毫米，130毫米和140毫米情況下，生產(chǎn)的玻璃厚度分別是1.6毫米，1.1毫米，和0.9毫米，在6.5厘米的寬度的其厚度的變化分別是70微米，70微米和50微米。在6厘米的長度上其厚度的變化不超過20微米。
應該注意到，在固定裝置的溫度約為1130℃，從170°到11°改變分開角，所獲厚度變化較小。
按照本發(fā)明，該方法可以制造用于汽車，電子，等離子體屏幕，硬磁盤等領域的薄玻璃板。
權利要求
1.浮法玻璃板的制造方法，根據(jù)此方法，將熔融玻璃傾至密度比玻璃大的液體承載物上，然后拉伸形成的玻璃帶；并在其運動中伴隨有由可粘附于熔融玻璃的固體材料制成的柔軟連續(xù)的導向部件，該部件與玻璃帶的側邊相接觸，玻璃帶的速度(v)與其最終厚度(e)的乘積(p)小于2.5×10-4m2·s-1。
2.權利要求1的方法，其特征在于玻璃帶的速度小于15m·min-1。
3.權利要求1或2的方法，其特征在于使用的玻璃在10,000泊至100,000泊粘度之間時其結晶速度小于1.5微米/分鐘。
4.權利要求1至3之一的方法，其特征在于其總的幾何產(chǎn)率大于70％。
5.權利要求1至4之一的方法，其特征在于每一個導向部件通過至少一個夾緊裝置與玻璃接觸，然后通過至少一個固定裝置使之分開以確保將玻璃帶逐漸地橫向拉伸至其確定寬度，分開角小于25°。
6.權利要求1至5之一的方法，其特征在于寬度收縮小于10％。
7.使用權利要求1至6中的方法的裝置，其特征在于它包括至少一個夾緊裝置和一個固定裝置，其特征還在于分開角小于25°。
8.權利要求1至6之一的方法應用于生產(chǎn)厚度小于6毫米的玻璃板。
9.由浮法生產(chǎn)且由加工范圍小于350℃的玻璃組成的玻璃板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種浮法玻璃板制造方法,按照這個方法,將熔融的玻璃澆注到比玻璃密度高的液體承載物上,然后拉伸形成的玻璃帶,并且用一種能夠附在熔融玻璃上的固體材料的可連續(xù)使用和易彎曲的導向部件導引其運動,這些導向部件接觸玻璃帶的兩邊。玻璃帶的速度值(s)與其成品厚度值(t)的乘積(p)小于2.5×10
文檔編號C03B18/06GK1194627SQ9719060
公開日1998年9月30日 申請日期1997年3月27日 優(yōu)先權日1996年4月5日
發(fā)明者G·考爾特曼徹, M·科奎龍 申請人:圣戈班玻璃制造公司