专利名称：均匀化粘性材料的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及均匀化粘性材料的方法和设备。更具体地，本发明的目 的在于提供均匀化熔化状态的玻璃批料的方法和实施该方法的设备或 熔炉。
背景技术：
当熔化粘性材料时，例如熔化的玻璃，熔化的批料易于包含异类物 质(耐火的石头残余物、未熔化的批料微粒)和气泡(当该批料在通过 含有多个孔的衬套随后变细之后想要形成丝时)。现在，玻璃批料中溶解的气泡的存在导致在纤维化期间产生缺陷的 风险，气泡被夹杂到玻璃丝内，从而形成夹杂物。通常该类型的丝用于 生产微电子领域中的支撑基底，且容易理解，如果形成该基底的材料具 有不均匀性(气泡夹杂物，即使是微观的量级)，由于比例因子，这些 不均匀性可能导致含有该基底的电子元件的故障(例如短路)，当批料原料不以粉状材料的形式而以玻璃球的形式供应时，该现象 更普遍，这些玻璃球必须在合适的设备(通常称为"熔炉")中加热到 液化温度，从而形成粘性批料，所述批料将通过通常位于支撑所述熔炉 的衬套下侧的孔流出，以形成丝。US 3056846和US 3013096公开了用于玻璃球的大体上平行六面体 的熔炉，其限定腔以接收玻璃球且该腔的壁之一设置有孔，所述孔允许 该批料向进料给衬套的出口孔流出。现在，在该类型的熔炉中，出口孔大致位于该腔内玻璃球进入区的 轴线上。根据该结构，在玻璃球已经熔化之后，批料在熔炉内非常短的 停留时间之后快速地向出口传输，从而减少到气泡脱气需要的最小时 间。在这种类型的玻璃球熔炉上进行的计量显示，每kg熔化批料具有 几千个气泡。发明内容因而本发明的目的在于，通过提出用于熔化基于高性能材料或为技 术用途尤其基于玻璃的玻璃球的设备，减轻这些缺陷，所述设备特别地 减少熔化批料内的气泡数量。为此，熔炉包括用于接收玻璃球等的上部室；通过多孔壁从上部 室分开的下部室，因为加热，玻璃球等通过所述多孔壁以批料的形式液 化，所述上部和下部室限定熔化区；和将熔化区从精炼区分开的中心隔 离件，所述精炼区经由从熔化区出来的至少一个通道进料，其特征在于 精炼区一方面由熔炉的外壁限定，且另 一方面由中心隔离件和精炼壁限 定，所述通道的自由端开口到所述精炼壁。由于该精炼区，玻璃批料的熔化温度高于对应于批料气泡温度的温 度，从而批料能够在熔炉内的进料点和其流出到衬套内的点之间几乎全 部脱气。在本发明的优选实施例中，进一步可选地包括一个或更多以下构造精炼壁也包括至少一个出口开口 ，用于批料向熔炉的出口孔流出； 精炼壁包括隔离壁，所述隔离壁在所述通道的自由端和出口开口之 间限定隔室，所迷隔离壁设置有在所述隔室之间提供连通的至少一个开口 ；熔炉的出口孔设置有打开/关闭阀；所述阀通过第一水平检测器控制，所述笫一水平检测器位于由所述熔炉进料的衬套中；和熔炉包括第二水平检测器，所迷第二水平检测器调节用玻璃球等向 所述熔炉的熔化区内的进料。根椐本发明的另 一方面，本发明的主题为在包括熔化区和精炼区的 熔炉内均匀化批料的方法，其特征在于，玻璃球等(碎玻璃、粉状批料 原料)被进料给熔化区内，其中玻璃球等在一皮供热之后熔化且变成批料 的状态，该批料然后排出且引通到精炼区，其中批料脱气，且然后该脱 气的批料向生产衬套抽出。根据又一方面，本发明的主题为通过上述方法获得的玻璃批料，该 批料含有至多1000个气泡每千克所抽出的材料，且优选为在10和800 个气泡每千克所抽出的材料之间。
在阅读由附示的非限制性示范实施例的以下详细说明之后，将更清楚地理解本发明图l是构成本发明的一个主题的熔炉的透视图； 图2是所迷熔炉的正面；和 图3是所述熔炉的侧视图。
具体实施方式
来自待熔化的玻璃球源，从用于制作纤维的合适的玻璃成分生成的 玻璃球被引入到构成本发明的一个主题的设备(通常称为熔炉)内。作为变型，玻璃球进料可以用碎玻璃进料替换，或更一般地，用希 望熔化和脱气的用于玻璃批料的粉状材料进料替换。在供应热之后，玻璃球等在熔炉中熔化，且产生进料给衬套的批料。 在该衬套中，批料的温度调节为实现适于生产具有给定线性密度的基于 玻璃的丝(在变细之后)所规定的粘度。在该示例中，构成所使用的玻 璃球的玻璃基体成分是已知的，例如E -玻璃成分或用于需要特定属性 (低介电损耗、高沖莫数和/或高机械强度、对酸和/或碱的良好化学抵抗) 的特殊应用的其它成分。图1所示的构成本发明一个主题的熔炉由90%铂/10%铑合金制成， 且具有大体上平行六面体形状，该平行六面体形状衬有耐火的组件，从 而限制热损失。从图1可以看出，熔炉1常规地由底壁2、四个侧壁(两个长侧4 和5、和两个短侧3和6)和形成盖7的壁限定。该封闭的室实际上在 其中心部分沿大致平行于平行六面体的长侧4、 5的方向由中心隔离件8 分开，在熔炉内限定两个分开的部分，即熔化区NZ和精炼区RZ,该两 个区通过该隔离件8彼此隔离(见于图3)。现在将接连描述这些区的每一个。熔化区NZ以大致平行于熔炉的 底壁2或形成盖7的壁的平面再分为两部分。该分离通过栅格形式的有 孔的壁9实现，如图所示，壁9的轮廓形成V形， 一方面，该V形限定 了限定上部室A (见于图3)的接收玻璃球等(碎玻璃、或粉状批料原 料)的区，其中玻璃球在供热的影响下从固态转到液态，落入液体玻璃 池且在其中熔化；另一方面，该V形在下部限定了用于熟化的下部室B(见于图3),其中批料变为希望的温度和粘度。热通过将电流通过该熔炉1供应，电流在从熔炉1的侧壁3、 6侧 向凸出的至少两个夹钳IO、 11 (见于图2)之间流动，由于焦耳效应， 电流的流动引起玻璃^t、碎玻璃或粉状批料原料的熔化。中心隔离件8还设置有多个通道12、 13或通路，允许批料从熔化 区通到熔炉的精炼区。这些通道12、 13 (在该示范性实施例中为两个)以垂直于熔炉1的 底壁2的方向大致定位在中心隔离件8的每个边缘处。通道12、 13的 每个在其下部具有开口 14且在其上部具有出口开口 15,批料涌到开口 14。由于对流运动，引通到每个通道12、 13内的批料在每个通道的自 由端处经由出口开口 15出来到熔炉1的精炼区内。熔炉的精炼区RZ包括由多个隔离件的明智定位限定的多个隔室， 由于分隔，使得可以将相当大的停留时间加于该批料，从来自加热区的 批料从通道12、 13出来的时刻t到当批料通过熔炉的出口孔16流出时 的时刻t+l以进料给位于下面的衬套。从图1和3可以看出，精炼区RZ由此包括三个隔室。第一隔室占 据了精炼区RZ的整个体积的大部分。该隔室由熔炉1的三个侧壁3,5,6 和将精炼区RZ从熔化区MZ分开的中心隔离件8、以及一方面熔炉的 底壁2和另一方面大致平行于熔炉1的底壁2和盖7延伸的精炼壁17 限定。该精炼壁17(在该示范性实施例中大致位于熔炉1的上部)设置有 多个第一和第二孔。其具有大的尺度和与大气接触。其限定具有与其它 尺度相比小的深度的交换体积，从而限定与大气接触的自由交换区域， 允许批料的最优脱气。第一孔15实际上是通道12、 13的自由出口端，其使得熔化区MZ 和精炼区RZ彼此连通；第二孔18用于使批料流向出口孔16。为了增加玻璃批料的停留时间(停留时间的增加实际上反应在批料 从它进入精炼区RZ行进到其离开所需要的时间的增加)，由熔炉的精 炼壁17和盖壁7限定的体积由分离壁19划分。大致垂直于精炼壁17 的所迷分离壁19在后者的任一侧上限定至少两个隔室。该分离壁19产 生了批料从进口孔15到出口孔18的盘绕，批料能够仅通过在分离壁19 中制成的开口 20在两个隔室之间通行。该盘绕使得捕获在批料中的气泡能够在精炼壁17的自由表面处脱气，因而使得可以在熔炉的出口处输送至多含有几十个(而不是通过根据现有技术熔炉的几千个)气泡每kg提取材料的玻璃批料。熔炉1的出口孔16设置有打开/关闭闽，所述阀由通过批料的臂致 动，所述臂通过多个联接/铰接臂直接或间接地连接到位于衬套元件中的 笫一液位检测器，所迷村套元件位于熔炉下面。第二液位检测器21安放在所迷熔炉1的熔化区MZ内且调节批料 原料(玻璃球、碎玻璃、粉状原料等)的流入。这具有大致减少进入熔 炉的玻璃的粘度和直接从熔炉表面开始粗略脱气的效果。所述第二液位 检测器实际上由铂浮子制成，该浮子通过将焊接在一起的两个半壳体组 装获得，该浮子漂浮在由溶化玻璃球形成的浆料的自由表面上。考虑在 该浮子内所捕获的气体的膨胀效应，在该浮子中制成孔，使得气体能够 释放。使用该熔炉，根据本发明的均匀化方法特征在于，玻璃球被进料给 熔化区内，其中玻璃球在被供热之后熔化且变成批料的状态，该批料然 后排出且引通到精炼区，其中批料脱气且然后该脱气的批料向生产衬套 抽出。在精炼区内批料的停留时间由于多次盘绕延长。抽出的批料舍有至多1000个气泡每千克所抽出的材料，且优选为 在10和800个气泡每千克所抽出的材料之间。进料给村套的该批料使 得可以在变细之后生产出具有大致小于5微米的直径和包含小于100个 气泡每kg的丝。确定气泡含量的第一方法包括使用由所述纤维制成的织物，将所述 织物放置在伍德氏(wood)灯下面的标记液体内，且计数作为气泡存在 的结果的较亮区域。笫二方法包括使用半自动的光学仪器计数气泡，以通过影像图技术 限定在衬套下面取样的玻璃液滴中的气泡的直径直方图([30,60]; [60,卯];[90,120]等，单位y m)。放置在填充有标记液体的试管内的液 滴位于CDD照相^L和光源的相交处。为了获得良好的统计表示的测量， 需要计舉最少IO克没有表面缺陷的样品，对应于大约100个玻璃液滴。 该样品的整个测量时间是大约2小时。微型计算机通过图像分析检测气 泡。为了避免错误的测量，操作者用视觉检查每个液滴，改变照相机的增益和偏移并旋转试管通过90。，从而辨别液滴并因而排除错误的检 测。
权利要求
1. 一种熔炉(1)，包括用于接收玻璃球等的上部室(A)；通过多孔壁(9)从上部室(A)分开的下部室(B)，因为加热，玻璃球等通过所述多孔壁(9)以批料的形式液化，所述上部和下部室(A、B)限定熔化区(MZ)；和将熔化区(MZ)从精炼区(RZ)分开的中心隔离件(8)，所述精炼区(RZ)经由从熔化区(MZ)出来的至少一个通道(12、13)进料，其特征在于精炼区(RZ)一方面由熔炉(1)的外壁(2、3、5、6)限定，且另一方面由中心隔离件(8)和精炼壁(17)限定，所述通道(12、13)的自由端(15)开口到所述精炼壁(17)。
2. 根据权利要求l所述的熔炉(1),其特征在于精炼壁(17) 也包括至少一个出口开口 (18),用于批料向熔炉(1)的出口孔(16) 流出。
3. 根据权利要求1或2所迷的熔炉(1)，其特征在于精炼壁(17) 包括分离壁U9),所迷分离壁(19)在所述通道(12、 13)的自由端(15)和出口开口 U8)之间限定隔室，所述分离壁设置有在所述隔室 之间提供连通的至少一个开口 (20)。
4. 根据权利要求2所述的熔炉(1)，其特征在于熔炉(1)的 出口孑L (16)设置有打开/关闭阔。
5. 根椐前述权利要求所述的熔炉(1),其特征在于阀通过第一 水平^r测器控制，所述第 一水平检测器位于由所述熔炉进料的衬套中。
6. 根椐前迷权利要求任何一项所迷的熔炉U),其特征在于它 包括浮子(21),所述浮子(21)调节用玻璃球等向所述熔炉的熔化区 内的进料。
7. —种在包括熔化区(MZ)和精炼区(RZ)的熔炉(1)内均匀 化批料的方法，其特征在于，玻璃球等^^皮进料给熔化区(MZ)内，其 中玻璃球等在被供热之后熔化且变成批料的状态，该批料然后排出且引 通到精炼区(RZ),其中批料脱气，且然后该脱气的批料抽出。
8. 根据前述权利要求所述的方法获得的玻璃批料，其特征在于 该批料含有至多1000个气泡每千克所抽出的材料，且优选为在10和800 个气泡每千克所抽出的材料之间。
9.由根据权利要求IO所迷的批料制造的玻璃纤维或丝，其特征在于它们包含小于100个气泡每kg且具有小于5微米的直径。
全文摘要
本发明涉及一种熔炉(1)，其包括用于接收玻璃球等的上部室(A)、通过多孔壁(9)从上部室(A)分开的下部室(B)，在加热之后，玻璃球等通过多孔壁(9)液化为可玻璃化材料的形式，所述上部和下部室(A、B)构成熔化区(ZF)。本发明特征在于它还包括精炼区(ZA)，其通过从熔化区(ZF)出来的至少一个通道(12、13)进料。
文档编号C03B5/225GK101282914SQ200680037767
公开日2008年10月8日 申请日期2006年10月5日 优先权日2005年10月13日
发明者J·赖蒙德, P·德尔普莱斯 申请人:法国圣戈班韦特罗特斯有限公司