TWI245749B - Meltdown device as well as a process for the production of high-UV-transmitting glass type - Google Patents

Description

Ϊ245749 九、發明說明： 【先前技術背景說明】 穿置本㈣为疋一種製造高紫外線透過率玻璃的炼化 =的=開口二一個設置在熔化槽上方的頂蓋、以及一個加熱 ^。本务明的第二個部分是一種製造高紫外線透過率玻璃的方 -個m造均f光學玻璃關熔化裝置主要伽—悔化槽、 蓋成:個出料開”及-個設置概槽上方的頂 執f兩種方式可則《能量輸人躲物，—種方式是直接加熱炫 =。如利用電極加熱），另一種方式是利用燃燒器燒灼溶融物表 i If送-進原料時要注意不能產生任何封閉的混合物覆蓋面，這 故 的父2，，均質光學玻璃時，需要將均質化高純度原料. 物以疋1分批的方式經進料開口送至溶融物的溶融物表 曰 -α 1 玍工丨工門列「才」匕合物覆蓋面， 7 口為以财技術製造玻璃時並未峨拌ρ將原料 封閉的混合物覆蓋面會對玻璃的屈光度均質性造成不良影響 =用電極加熱），另-财式是以現杻術及現魏化裝置的方 沄，利用設於熔融物表面上方的燃燒器燒灼熔融物表。 旎入方式（即直接加熱熔融物及利用設於熔融物表面上方的 ，燒器加熱)都是由裝在溶化槽底部和頂蓋（或爐頂）上的辞 來控制，使熔化槽底部和頂蓋（或爐頂）的溫度維持大致相等

iisfoto^ 13〇〇〇C J 由於熔化槽内的溫度分佈木當均勻，因此可使熔化 物的獲得均勻栽化。這樣可使溶化的材料獲得良好的^學^^ 1245749 性二接著熔化的材料再從出料開口或溢流口流出並通過一白 路系統進入精煉室。 利用現有技術及熔化裝置製造出來的玻璃雖然具有極佳的 但是透光率卻明顯的降低，尤其是紫外線的透過率更是明 ，種低紫外線透過率玻稿於通訊、微光刻、高功率投影 ί 力率~卜LGD)方關應用會造成不利的影 本身含㈣玻璃，由聰對於紫外線具有相當高的本 更ί收率，若再加上_過程造成的紫外線透過率降低，則影響 哭光彈性係數極小，原本極適用於反射式液晶顯5

Crystal displays r^LCD) J 過率過低’因此不能用於這方面的應用，這是非常可惜白 【發明内容】 的新於提種可以製造出高紫外線透過率玻尹 前述的朗可知，現有的製造方法無》 一種新=法。匕率玻璃’因此本發明提出的製造方法必須; 玻璃除了用在反射式 此外，均必須具有报高的調整彈性 =具有一 所能達到的程度相等。 征反主夕要和現有技術和裝· 1245749 狀/· ί 5 Γ提出的溶化裝置是在現雜術使用_化裝置中以安 底部的加熱元件(如電極)作為唯—的加熱裝置，並加 二明二化ί用的擾摔器:最好是以一圓形的熔化掛鋼作本 ^拌二J的炼化槽。獅器安裝在這娜化職的正中央。 想的構造是分成3赌落，第1個段落是由正中央的 =伸入溶化_ ’第2個段落是從伸人熔融物表面下方一點點 =们個段落轉90。角向前延伸，第3個段落則是在溶化掛鋼的三 t二外徑處再轉回9G°角向下延伸。這種構造的獅器可以使分 政在熔融物表面上的混合物均勻的混入熔融物。 溫度控制用的溫度量測裝置可以安裝在熔化槽底部或頂蓋 (或爐頂）上。 、 除了新的熔化裝置外，本發明還提出製造高紫外線透過率玻 璃的新方法。這财法㈣徵是均f的高純度_原料混合物的 ，料方式會在熔融物表面形成一封閉的混合物覆蓋面，使熱量全 邛被送入玻璃炫液，而且玻璃溶液在溶化過程中已被授拌。 〜令發明人感到意外的是，經試驗證明，按照本發明的方法在 溶化過程中攪拌可以加速玻璃溶液的溶化，而不會產生攪拌通常 會造成的不良作用。依據本發明的方法，只有在混合物覆蓋面之 下的玻璃熔液會受到攪拌，因此可以避免混合物的顆粒對熔化坩 銷造成磨損。 匕本發明的方法可用於製造含鉛玻璃同時大幅改善含鉛玻璃的 紫外線透過率，亦可用於製造具有高紫外線透過率的一般玻璃。 【實施方式】.一 _______ 圖式1所示為一現有技術使用之熔化裝置的熔化槽的剖面 圖，此熔化槽為一具有3個槽的連續式小型熔化設備所用的溶化 槽。熔化的混合物/玻璃⑶從熔化槽⑴流出，經排出口⑸及一 白金管路系統(7)流至圖式1上未繪出的精煉室，然後再從精煉室 流至圖式1上未繪出的攪拌坩鍋攪拌，最後再流至一給料器進行 後續的熱定形處理。這種裝置的流量約在每小時150—200公斤之 1245749 =職裝置的主要構成部分除了雜槽⑴之 外尚匕括-個頂盍⑼、一個進料開口⑼、以及一個煙自⑽。 進料具'有一個熔f物表面(15)，高純度原料會經由 、"二疋里分批或連續方式被送到熔融物表面（15)上。 ηΐίίΐ玻璃時並不會在該處形成一封閉的混合物覆蓋 二=f、t”一方面由設置在溶融物表面⑽之下的2 “ 自—沾、17.3、17.4)來加熱，另一方面亦由兩個設 $角ΐ的九丄盗⑽來燒灼玻璃熔融物⑶的溶融物表面 (15。)。14兩種加熱農置【即電極（17.2、17. 2、17. 3、卫 是i由設置在熔化槽⑴的頂蓋 =23 ’ 25)加以控制’使頂蓋⑼附近的溫度保持在刪左右， 在i35〇t左右。良雜度控制可以使混合物 用的圖的光學均質性。圖式2所示為一現 從圖式2中可明顯辨認出兩偭燃燒器，19幻、位 ㈣(13)' _口（11)、以及通往精練 圖式及圖式2中的編號。 舟糊J仏口用 ，，都沒有設置 又a比較低。熔融物表面（15)上方的溫度大約在500—7〇〇之 從進料開口（ 11)進人熔化槽的均f混合物 y 1245749 溶化=，混合物覆蓋面對玻璃原料的連續快速 術的if質性都會造成不良影響，這是因為現有技 破彻料溶化時並沒有用_器_。 之溶化裝置的另—個明顯區別是，本發明之 段落^ ^拌器⑽。攪拌器⑽分成3個段^，第1個 是從仲入、中央的方向伸人熔化槽⑴，第2個段落(30·2) rii=t』(15)下方一點點的第1個段落轉9〇。角向前延 ql Λ 洛)默祕倾(1)的三分之二外徑處再轉回 肉八ij 7^伸。這麵造的攪拌器可以使在封閉的混合物覆蓋面 熔W物表面Ο5)上的混合物均勻的混域1融物，而且能 加熱，不會因封閉的混合物覆蓋面而受到影響。由於 士盍邛分沒有加熱器，因此整個熔化槽的溫度會略降至125〇。〇左 。封_混合物覆蓋面可以防止熔化槽的溫度補蓋方向產生 不均1的下降。由於熔融物表面（15)沒有設置加熱器，因此本發 明之熔化裝置消耗的熱能遠少於現有技術使用的熔化裝置，同時 ，用本，明之熔化裝置如製造方法所製造的玻璃的紫外線透過率 了 得很大的改善，如果所製造的是SF玻璃 ，則除了可以大幅 提南紫外線透過率之外，熒光特性也可以獲得極大的改善。以圖 式3所示之溶化裝置按前述方法製造的玻璃具有與現有技術製造 之玻璃相同的光學均質性。 圖式4是本發明之熔化裝置的上視圖。圖式4中與圖式3中 相同的構件均使用相同的編號。從圖式4中可以清楚的辨識出授 拌器(30)的-第1個段落(30· 1)、第2個段落(30· 2_)—，.以及第3個 段落(30. 3)〇 底下以若干個實施例證明以本發明的熔化裝置及製造方法製 造的玻璃的紫外線透過率遠高於以傳統方法及設備製造的玻璃。 表1為4種受測玻璃的成份重量百分比(％)，我們分別利用傳 統方法及設備和本發明提出的方法及設備來製造這4種玻璃，並 比較兩種方法及設備的差異。 1245749 表1 :受測玻璃的成份 成份 玻璃1 玻璃2 玻璃3 玻璃4 Si〇2 24.4 61.2 52.15 45. 75 PbO 74.3 25.7 34.05 45.20 Na2〇 0.4 4.8 6. 6 3.7 K2〇 0.6 8.2 7.0 5.1 AS2O3 0.3 0.2 0.25 0.05 nd 1.84666 1.54814 1.548144 1.62004 Vd 23.83 45.75 40.85 36.37 表1中的m代表玻璃的折射率，Vd代表玻璃的阿貝數（色散本 領倒數）。 表2為利用傳統方法及設備和本發明提出的方法及設備製造 這4種玻璃時的溶化參數的比較。 表2 :熔化參數 玻璃種類 燃燒器消耗 的瓦斯量 m3/h 頂蓋溫度 °c 熔融物溫度 °c 攪拌器轉數 U/min 玻璃1 6 1020 960 —— 玻璃1 HT 一一 780 960 5 玻璃2 16 1350 1300 — 玻璃2 HT 一- 1050 1300-- 5 玻璃3 12 1320 1280 —— 玻璃3 HT —- 1050 1280 5 玻璃4 10 1280 1250 —— 玻璃4 HT 一一 1000 1250 5 1245749 表3所系不同波長的光對以傳統方法及本發明 各種玻璃的純透射度。 去製造的 表3 :純里 波長[nm]--純透射度 __^厚 100mm) 玻璃種類 365 380 390 400~ 42fP一 玻璃1 " —--- 11 42 玻璃1 HT 21 53 — 玻璃2 94 97 98 98 玻璃2 HT 97 98 98.7 99 玻璃3 92 96· 5 97.8 98.4 玻璃3 HT 96.5 98.3 98.8 99.1 ----- 玻璃4 77 91 94 96 ^—-— 玻璃4 HT 87 95 96.8 98 .〜_ 在表2及表3中，附加” HT”的玻璃種類表示係利用 的方法及設備製造的玻璃，沒有附加” HT”的玻璃種類則表^係 利用傳統方法及設備製造的玻璃。在表2中還列出傳統方燃 燒器消耗的瓦斯量，以及本發明方法的攪拌器的轉數，以便更清 楚的指出傳統方法及本發明方法的差異。由於本發明的方法沒有 用到燃燒器，因此利用本發明的方法製造玻璃不但可以大幅提高 玻$离的紫外線透過率，還可以在比較低—的溫度下製造玻璃，並省 下大量的能源（瓦斯）。 一表4為燧石類及輕燧石類玻璃的成份範圍（以重量百分比表 示）。 4ii 成份 1245749

Si〇2 19 - 67 PbO 20-80 Na2〇 0 - 9 K2O 0-10.5 AS2O3 0 - 1 表5為燧石類及輕燧石類玻璃的最佳成份範圍（以重量百分比 表示）。 表5 · 成份 Si〇2 40 - 67 40 - 58 47 - 67 PbO 20-51 29 - 51 20 - 39 M2O 1.5 - 9 1.5 - 9 2 - 9 K2O 3-10.5 3-9 6-10-5 AS2O3 0-1 0 - 1 0 -1 表6為玻璃1、玻璃2、玻璃3、玻璃4(均屬於燧石類及輕璲石類 玻璃）的成份範圍（以重量百分比表示）。 表6 '· ——玻璃種類 成份 玻璃1 玻璃2 玻璃3 玻璃4 Si〇2 19-30 56 - 67 47 - 58 40-51 PbO 69-80 20-31 29 - 39 40 - 51 Na2〇 0-2.5 2 - 7 ' 4.5-9 1.5-6 K2O 0 - 2.5 6 - 10.5 5-9 3 - 7 AS2O3 0 - 1 0 - 1 0 - 1 0-1 12 1245749 利用本發明的方法還可以製造出許多其他種類的玻璃。表7 所示的玻璃成份僅為諸多種類中的一例。 表7 :其他可能的玻璃成份，此例的玻璃均含有鋇(Ba)，但不含鉛 (Pb) 玻璃種類 成份 Si〇2 25 - 70 B2O3 2-12 AI2O3 0 - 4 Na2〇 0 - 11 K2O 0 - 10 CaO 0 - 10 BaO 3 - 45 ZnO 0 - 20 Ti〇2 1-12 Zr〇2 0 - 7 Sb2〇3 0 - 1 表8為表7之玻璃種類的最佳成份範圍v 表8 : 玻璃種類 成份 Si〇2 25 - 60 45 - 70 B2O3 3-12 2 - 12 AI2O3 0 - 4 U2O NazO 0-9 1-11 13 1245749

本發明提出的熔化裝置及製造方法是 種類的玻璃時一邊熔化一邊樓拌的# 種能夠在製造不同 拌通常會造成的不良作用，因見法二而且不會產生授 化過程、以及大幅提高玻外線透過率^^肖耗、加速溶 【圖式簡單說明】 技術使用之熔化裝置的 有技術使用之溶化裝置的上視圖 圖式3 ·本發明之溶化裝置。 ^式4 :本發明之熔化裝置的上視 【主要兀件符號說明】 I 熔化槽 3· 混合物/玻璃— 5·排出口 .白金管路系統 9·頂蓋 η·進料開口 13·煙固 15·炫融物表面 14 1245749 17.1- 17.4 電極 19, 19.1, 19.2 燃燒器 22.底部 23，25溫度計 30 攪拌器 30.1- 30.3 段落 15

Claims (1)

1245749 率破璃的炼製方法，該方法包含下列步驟： 表面（15)切成-删的混合物f蓋面，* θ ’雜在熔融物 (15)4下1^能輸入玻璃嫁融物，熱能輪入全部是在熔融物表面 和紐物表林身均沒有熱能輪入， 融物表面上方的溫度介於500t」70(rc之間。C之間，且雜 璃======外線透過率玻 項的方法，其賴··溶化池 8* :嫌製造的玻璃 維強化劑。 LCD)、透鏡糸統、玻璃纖維、以及纖 17