[发明专利]包含氧化锆晶体的生产玻璃的设备和方法

说明书

公开了用于制造玻璃制品的设备和方法，所述设备和方法包括具有氧化锆晶体的表面。还公开了利用所述设备来制造玻璃制品的方法以及制造所述设备的方法。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119要求于2017年1月3日提交的系列号为62/441,772的美国临时申请的优先权权益，本申请以该申请的内容为基础，并通过引用的方式将其全文纳入本文。

技术领域

本公开的实施方式一般涉及用于制造玻璃的设备和方法，玻璃制品以及在这些设备和方法中使用的耐火材料，所述设备和方法包括氧化锆晶体。

背景技术

玻璃制造设备、系统和方法用于广泛的各种领域，并且熔融玻璃产生且移动通过这些设备系统并形成各种玻璃部件，例如玻璃片、玻璃容器和其他玻璃部件。

历史上，在玻璃片的制造中，已经使用浮法工艺或熔合溢流下拉工艺(熔合工艺)商业化生产出了显示品质的玻璃片。在每种情况中，工艺涉及三个基本步骤：使批料在槽(也称为玻璃熔化器或熔化器)中熔化，调整熔融玻璃以移除气体包含物并使熔融玻璃均化以为成形作准备，以及成形，在浮法工艺的情形中所述成形涉及熔融锡浴的使用，而对于熔合工艺，所述成形涉及成形结构(例如，等压槽)的使用。在每种情况中，成形步骤生产出了玻璃带，所述玻璃带被分离成各个玻璃片。对片材进行检验，并且完成并交付符合客户要求的片材。未通过检验并且具有少量包含物(例如Pt、ZrO₂的颗粒)的片材通常被粉碎成碎玻璃并与新的原料一起重新熔化。将具有大量包含物的片材弃去，这导致了更高的制造成本。

浮法工艺和熔合工艺的共同目标是生产具有低缺陷水平的玻璃片，即低的气体和固体缺陷水平的玻璃片。更具体地，目标是使所制造的玻璃片实现低的缺陷水平，以减少检验过程拒绝的玻璃片数目。工艺的经济性以及玻璃片的成本取决于拒绝玻璃的程度。

气体缺陷在熔化过程期间被引入到熔融玻璃中，以及在下游通过例如氢渗透的机理引入(参见Dorfeld等人的第5,785,726号美国专利)。固体缺陷可源自批料，以及源自耐火材料和/或耐热金属，当熔融玻璃移动通过工艺时，耐火材料和/或耐热金属与槽中的熔融玻璃接触。系统(包括用于熔化批料的炉)的玻璃接合表面的磨损是固体缺陷的其中一个主要来源。用于玻璃熔化系统和设备(例如熔化炉)的壁的常见材料是由粉末或晶粒制成的玻结多晶氧化锆，例如电熔氧化锆，其中氧化锆粉末或晶粒的截面尺寸在1-80微米的范围内。所得到的熔合铸造材料是各种小的氧化锆晶体(通常是玻璃相中的单斜晶结构或四方晶结构)的组合。这种耐火材料的玻璃相组分一般超过5％。当玻璃相因为炉磨损而从材料中腐蚀出来时，例如，其导致在熔融玻璃中形成含氧化锆的固体缺陷，因此这一直是并且将继续成为显示品质的玻璃片制造中的一个挑战性问题。

由于对采用显示品质的玻璃片的产品的需要增加，因此这些产品的制造商寻求更大尺寸的玻璃片来实现规模经济。例如，目前供给平板显示器制造商的片材已知是10代(Gen)片材，其尺寸为3200mm×3000mm×0.7mm。从玻璃制造商的角度来看，生产更大的显示品质的玻璃片意味着每单位时间必须使更多的玻璃移动通过制造过程。然而，不能通过降低供给客户的片材品质来实现这种生产速率的增加。事实上，由于显示产品的分辨率必须并持续增加，因此用于这些产品的玻璃片的品质需要并且必需持续得到改进。就拒绝的玻璃片而言，较大的片材使得降低固体和气体缺陷水平变得更为重要，这是因为每个被拒绝的片材代表更多的玻璃被生产出来但未被供应给客户。客户所要求的更高的品质标准只会加剧这个问题。