[发明专利]用于形成玻璃板的装置

说明书

本申请是申请日为2010年5月21日、申请号为201010228937.6、名称为“在玻璃成形工艺中降低来自成形体的辐射热损失的装置”的发明专利申请的分案申请。

要求在先提出的美国申请的优先权

本申请要求于2009年5月21日提出的、序列号第61/180,216号的美国申请的优先权。该文件的内容以及在此提到的公开文献、专利和专利文件的全部公开内容在此引入供参考。

技术领域

本发明涉及一种在玻璃制造工艺中降低辐射热损失的方法，更具体地，在下拉工艺中降低来自楔形成形体的辐射热损失。

背景技术

熔融下拉工艺是玻璃制备技术中生产玻璃板的一种方法。与其它工艺相比，例如，浮法和狭缝牵拉工艺，熔融工艺生产出具有优异平整度和光滑度表面的玻璃板，且不需使用二次成形工艺（研磨、抛光等）。因此，在制备其中必须严格控制表面质量的薄玻璃基板，例如用于液晶显示器（LCDs）制备工艺中的薄玻璃基板时，熔融工艺已变得特别重要。

熔融工艺，尤其是溢流下拉熔融工艺，是属于同一受让人，Stuart M.Dockerty的美国专利第3,338,696和3,682,609号的主题。如其所述，使用熔融玻璃通过溢流耐火材料成形体来形成玻璃板。

在一种示例性的熔融下拉工艺中，玻璃熔体供应给形成在耐火材料成形体中的槽。熔融玻璃在主体两边的槽的顶部溢出以形成两块半片玻璃板，玻璃板向下流动并随后沿着成形体的外表面向内。两块板在成形体的底部或根部汇合，在那里它们熔合在一起形成单块玻璃板。随后单块玻璃板供应给拉制设备。通过尤其是由拉制设备将板牵拉离开根部的速率和控制玻璃的温度（粘度）来控制玻璃板的厚度。

在下拉工艺中，最终玻璃板的外面的、面向外的表面将不会与成形体的外表面接触。更确切地，这些表面只能接触大气环境。形成最终玻璃板的两块半片玻璃板的内表面确实接触成形体，但这些内表面在等静压管的根部熔合，随后埋入最终玻璃板的主体内，并获得外表面性能优异的最终玻璃板。

当玻璃熔体流进成形体的槽并流过其外表面时，熔融工艺中使用的成形体经受高温和大的机械载荷。为了能够承受这些所要求的条件，成形体典型地由等静压制且烧结的耐火材料块体制成。尤其地，成形体可以由等静压制的锆耐火材料制成，例如，主要由ZrO₂和SiO₂组成的耐火材料。例如，成形体可以由锆耐火材料制成，其中ZrO₂和SiO₂共占材料的至少95wt％，材料的理论组成为ZrO₂·SiO₂或等效地为ZrSiO₄。

在制备玻璃板、尤其是用于LCD基板的玻璃板中，损失的一个来源是由于玻璃进入并穿过锆形成体，在玻璃中有锆晶体夹杂物的存在（在此称为“次生锆晶体”或“次生锆缺陷”或简单地称为“次生锆”）。对于需要在更高温度下形成的去玻璃化敏感的玻璃，次生锆问题变得更加显著。也就是说，高液相线温度的玻璃可能更易形成次生锆。

导致在制备的玻璃板中发现次生锆晶体的锆已被发现来源于锆成形体的上部。尤其地，由于氧化锆（即ZrO₂和/或Zr⁺⁴+2O^-2）在存在于成形体的槽中和沿着成形体外部的上壁的温度和粘度下溶入玻璃熔体，这些缺陷最终出现。由于玻璃顺着成形表面向下移动时，玻璃冷却并变得更加粘稠，相比于成形体的下部，在成形体的这些上部处的玻璃温度更高、粘度更低。这种冷却能够根据成形装置的性质而增加。在一种典型的配置中，成形体装入五边形盒中，其中成形体在其顶部和侧壁由盒壁包围。然而，盒的底部至少部分敞开以允许玻璃板从成形体中下降（即，成形体根部）。因此，根部和根部附近的区域通过这个开口辐射热量，根部随后冷却。

玻璃熔体中氧化锆的溶解度和扩散率是玻璃温度和粘度的函数（即，随着玻璃温度降低且粘度增加，较少的氧化锆能保留在熔液中且扩散速率降低）。当玻璃接近成形体的底部（根部）时，由于前述的冷却，玻璃可能对氧化锆过饱和。锆晶体（即，次生锆晶体）可以成核并在锆成形体的底部（如根部）生长。最终这些晶体生长得足够长以脱落进入玻璃流体并变成缺陷。

发明内容