制备玻璃的方法和熔化玻璃的设备的制作方法

专利名称：制备玻璃的方法和熔化玻璃的设备的制作方法
技术领域：
本发明一股涉及库ij备鹏的方法和;l^七鹏的设备。具懒及由鹏性高的 材料制备高质量玻璃的方法,以及i妨法中;)^七玻璃的设备。
背景技术：
折射率[nd]低、阿贝数[vd]大并显示正性反常色散特性的一种光学玻璃，是用 于光学设计中考虑校正二次波谱的一种基本玻璃。这种光学玻璃包括JP-A-60-81042和JP-A-62-100452公开的一种氟石粦皿玻璃。
配制金属磷,M(P03)x和氟化，MFX作原料(其中M是一种M^属、 te^属或其^^属元素而x是M的价数)并将这些原料燃1就育淛备氟磷離 玻璃c
尽管J^氟磷離玻璃是一种有用的玻璃,该玻璃的原料S^七时表现非常 强烈的腐蚀性。因此带来以下问题。即鹏耐腐蚀优异的铂作容器来激A原料仍 腐蚀钼,并且腐蚀的铂以微粒形式包杂在熔融玻璃内,构成光翻t源,令玻璃质量降 低。
为了减少变脆造成的玻璃污染和熔化容器的损坏以及为了玻璃的脱泡和均 化因雌出含有^im的玻璃的制备方^(JP-B-8-25749)。而在该方法中,虽然对促 进脱泡肖跑作用,但不能完全防lLh^容器腐tte成的玻璃、妝污。还，的另一个 问题是不可避勉也限制原料的组成。
还报导了一种方法中M^铂污染的方式,其中将用作磷Kk玻璃原料的金属
磷麟M(PC^进行热处理,然后j^七["钼方饰latina)金属综述"，vol.36, No.l， pl4匿 25(1992)]。 i妨法中,用作玻璃的原料在920-1050。C进行热处理,然后再j^七。只要 斜虫舰的金属磷S^原贿1100-1200 。C的敲鹏化鹏战方法就不魏成 问题。然而战方法不育隨用矜有在700-100(TC鹏化的氟化激材料的混合 物,所以不育調于玻璃化7驢在1000。C或更低的玻璃组合物原J斗,例如氟磷隨玻
璃。然而在试图用i:M方法制造时,就要求釆用对M(P03)x原料热处理的步骤和将
热M的M(P03)x原料与另一种原料亦即氟化合物MFx原料进行混合的步骤逸就 皿制备方法錢化而且不可避勉也增大制作駄的问题。
另外，劍七氟磷^玻璃原半輪出现以下不合要求盼膚况。亦即原料的反应产 物和气氛中玻璃或水的蒸气会在熔化容器内固化,气氛中玻璃或水的蒸气会与玻
璃原料反应堵塞原料投料口 ,或者形成的固化滴落i4A熔融玻璃造成强烈发泡或
作为不燃七物质残留在玻璃内。结栗出现的问题是斷氐班离质量或陶^率。 由于战原因,目前剝牛下难以大娜莫制造高质量的氟磷,班离。 劍七硼硅離鹏也有类似于j^七氟磷鹏鹏的问题。亦即玻璃原茅桧在
熔化期间释放大量的水阻塞原料进料口 ,或者硼酸蒸发而遭受熔化容器内的固化。

发明内容
在这种情况下,本发明目的是掛共一种制备i鹏的方法,其中由i^七期间显示 高反应性的玻璃原料或含有高挥发性成分等用于制造氟磷Kk玻璃或硼硅,玻
璃的材料制备高质量玻璃,^mf共该方法中懒七鹏的设备。
为超ij上述目的,本发明人作了深入研究结果发现M:将氧化气体直M^烙融 玻璃，并i&fch时将熔化期间表5贩原剂性质的玻璃原料装i^Em泡位置的这样一
种方法就能实5肚述目的,或者j顿这样一种方法,其中用干燥的环境气体填充容 器,同时让环境气体舰玻璃原料的装料途径流至鹏融玻璃的液風装载鹏原料, 并且专门制作进行±^方法的衞七鹏设备。基于Ji^^现而完赫发明。 繊是说根据本发明，
(l难供一种玻璃制备方法,其中包括将玻璃原料装入已加热容器内的熔融玻 璃以 化玻璃原料的步骤,其中将氧化性气体鼓入熔融玻璃并在鼓泡位置将熔 化期间表5贩原剂+顿的玻璃原f機幾下文叫^'制备方法n。
(2) 提供一种玻璃制备方法,其中包括将玻璃原料装入已加热容器内的熔融玻 璃以便熔化玻璃原料的步骤,所述容器用干燥的环境气体填充同时让环境气体沿 着玻璃原料的装料途径流到熔融玻璃的液面,装载玻璃原贿下文叫{乍'制备方法 『)。
(3) 还提供一种玻璃劍七设备,ffi31^载玻璃原料并加热I鹏原料使之劍七得
至U熔融玻璃,该设备包括,作为割牛的劍七玻璃原料的容器,向容器内熔融玻璃供给 氧化气体的氧化气体供给口 ,和位于所述氧化气体供给口上方的原料装载口,以便
装载鹏原辨下文叫,玻璃舰设备r)。
(4)还提供一种熔化玻璃的设备,iiii^载玻璃原料并加热使它燃七得到熔融
玻璃,该设备包括作为基件的容器,加热和熔化玻璃原料并留存所得的熔融玻璃,配 备 并接触容器的原料装载口,与]1:斑有供给干燥环境气体填充容器的环境气 体供给口 ,排放所述环境气体的环境气体排放出口 ,容器的内部被区分形成一个环
境气体通道将其从环境气体供给口沿着原料装i^t^M熔融玻璃液面导通并到达 气湘瞰出口(T文叫作"玻璃劍七设备n")。


图1是本发明实施例所用烦七鹏设备的纵向咅晒图。 具体实 式
本发明提供的帝恪玻璃方法是一种玻璃帝u备方法,包括将玻璃的原料装入加 热的容器内熔化玻璃的步骤该方纟跑括两种实 式。亦即(l)一种方法是将氧化 气体鼓入熔融玻璃并且在鼓泡位置将熔化期间表现还原剂性质的玻璃原料装入
(制备方法1),而(2)另一种方法是所述容器用千燥环境气体填充并且同时让环境气
#^原料装繊繊鹏融玻璃液面,装载鹏原茅4<制备方法n)。
战制备方法i中,"熔化期间彭JK原剂性质的玻璃原料"意指熔化期间将 产生一种腐t^hM容戮特别是铀或铂合織U造的容器)物质的材料,并且战玻璃 原料包括磷離玻璃的原料。另外，战"氧化气体"意 親^±^蚀物质的气 体包摘气。
在使用金属磷酸盐化合物作玻璃原料和熔化磷酸盐玻璃时^^4OT上述制 备方法i,尤雜鹏金属磷,七合物和氟化，作鹏原料并靴氟磷鹏玻 璃附教雌它。
在4顿氟化合物作i鹏原料和燃七氟化物玻璃时^M顿J:^制备方法n 尤^^ra氟化，和金属磷,化，作玻璃原料并熔化氟磷Kk玻璃附寺别 雌它。作为选择,在〗顿硼酸盐化合物作原料并;)^七含硼Kk玻璃时特别雌 它。
氟磷酸盐玻璃是一种光学玻璃,它由于氟元素而有高阿贝数并且正性反常色
散特性大可由氟化^/ MFx和金属磷,化合吻M'(P03)x，糊七制备。上述化学式 中,每个M和M，代表金属元氣例如一种或多种金属原子,选自碱金属元素,feh^ 属元素或其4lk^属元氣并且x和x'是M和M'的价数。
氟磷麟玻璃的原料包括一种配方混^m含有氟化铝A1F3,氟化镁MgF2,氟
化钙CaF2,氟化锶SrF裁,乙可这些都是氟化娜,鍋磷麟Al,和金属 磷^l贝Ba(P03)2(这些都是金属磷麟化^1)。另外,也可4顿KP03, NaP03, H3P04,
P20s,Nd2(P03)3等。这 |酸化錄可用作磷鹏玻璃的原料。
战玻璃原料可倾入容器中加热到大约800-腦(TC的熔融玻璃内。劍七时上 述玻璃原料的金属磷 化合物会，军,产生表现强烈还原活性的游离磷。游离磷 腐蚀钼制容器,腐蚀形成的铂微粒掺杂在熔融玻璃内并构成光t^t源,造成玻璃质 量下降。
为^,问题本发明采用战制备方法I和制备方法n。首先详述制备方法I。
在本发明制备方法I中，鼓泡供纟條化气体aA熔融玻璃。在氧化气体鼓泡位 置^A^M磷,化合物，^l磷^k懒军产生表现强还原活性的游离磷。但是在 游离磷撤虫容器内表面之辦戯iA的氧化气体氧化所以能防止W^腐蚀。
如上所逸/A^磷麟，军的产物游离磷被氧化,从而舰玻璃熔化并能有 繊麟艦玻璃。
氧化气軒仅氧化游离磷,而且还^^1磷,化合物在装载位置向掘流 流动。装入的原料通常沉降并至iJ达容器底部。但是M^鹏成传纖流陶氐原 料的沉P繊。因此在原料到达容器底部之fTE懒军,并且产生的游离磷也被氧化 所以能有效防止容器底部的腐蚀。
^tJ^制备方法I中,tt^鄉融玻璃液面的中刺iSMA氧化气体并且让 金属磷Kk化合物的装料aA鼓制iS。在这种方式中,^I^料，军产生的游离磷 到达容體面特另睏艰而且容器内的熔融玻璃也被搅动。
以上鼓入的氧化气体优选干燥的含氧气体，例如氧气和氧气与惰性气体的混 ，。^iM顿千^R态的氧化气体,下文榭乍说明,并且氧化气体的构成iMI支泡 气体的水含量为4.25体积^或更低,^结露点在-7(TC^M低。氧化气体的供给 鹏在50-500 ml/分。
在4顿氟化合物作玻璃原料时,氟与金属之间的结合与藩能一赔少500 kJ/mol,例如F-Mg之间是511.7 kJ/mciF-A]之间是587.7 kJ/molf-Ca之间是556.17 kJ/mo1。另一方面,O-Mg之间的结合与懒賴g是336.87 kJ/mol,0-Al之间是478.7 kJ/md,或^^些能都小于与F的禾口育遣,所以没有直认的氧气會^131打破氟与金属 的键合来清除玻璃中的氟。因此氧气氧化游离磷而很少陶氐班离中的氟含量,所以
氧气是制备氟磷艦玻璃剛M的鼓泡气体。在氟磷麟玻璃用作光学玻璃时，特 另腰求具剤氐的折射率糊氐娜性。如果驗全用氧代替，阿贝数[vd]就会陶氐。 fii^择^B喿氧气作氧化气体时，能防止阿贝数卩對氐。
虽然根据原料M和熔融玻璃出料量可有差别,氧化气体的鹏雌l"4升/
分。另外,氧化气1祐供入劍七容器之前于熔化容默卜部的^JH腿调节到20-60 "C在供给到j^g虫玻璃时的温度^i调节到700-800°C 。
在装载原料的位置熔融班离的深度要增大(亦即在容器底部和该位置熔融玻 璃液面之间的高^1),而从熔融玻璃液面起观糧的原料装载高度(距萄敷J^。这 种瞎况下,会增加^A原料到达容器底部的时间,从而防止容器壁的腐t夂甚至原料 含有大S)^蚀物。得到J^效果无需将原料的装料口过于Wift熔融玻璃液風， 融玻璃液面起观懂的玻璃原料装料高與距萄计算在原料装劍體熔融玻璃的深 度4M调节到它的1.5-3倍,更优选1.6-2.5倍。ilii控制玻璃原料的供乡糧娜融 玻璃出料量或者控制战供给和出料量两者,就能控制熔融玻璃液面。
玻璃原糊M^卖供料。^^用间歇式供给玻鴻原料的方法时,为了^I亘量 的玻璃,应增加每次装载玻璃原料的M,并M即产生大量的游离磷。在遊卖装料 时,装料量随着时间均化产生的游离磷被可靠地氧化出于防止倾入腐蚀和促进玻
璃;^^七考虑大为有益。
因此tti^续&Aj皮璃原料和连续出料熔融玻璃/(鹏融5鹏液面维持在上 述范围。
熔融玻璃1131容器的出料口被输送到精炼容器,经过精炼和搅拌 均匀的 高质量王鹏,它不含构成光翻中源的微粒禾口气泡。脔皮璃质量如虹割棋适于用 作光学玻璃,并适于用作光学元件例如itl竟棱镜和光学纤维以及激，镜。
尽管己参照熔化氟磷酸盐玻璃的实施例已说明了上述方法,但也能用于磷酸 盐鹏的靴。
下面详述制备方法n。
制备氟磷酸盐玻璃所用原料的氟化合物包括许多易于升华的化合物,如
AF3(在1260-1272。C升华)。在，3織虫300-400。C蒸汽时它部分懒军而产生氟化 氢和氧化铝。A1F3的蒸汽压是2.19 kPa(1098。C)或0.102 MPa(1294。C)。 ？205具有 易于经受汽化的特性。在培融班离伴随的环境气体t数虫含有OH基团气体^ 时,A1F3 m和P205蒸汽与OH基团或H20蒸n^反应形成少量的可溶性A1P04,这种A1P04鹏化容器内熔融玻璃液面的上方魏受固化。玻璃上固化的A1P04
滴落以不规则间隔包杂鄉融玻璃内。当A1P04滴落i3A熔融玻璃时，会发生强烈 发泡的反应并将气泡残留在玻璃内。另外，由于A1K)4有非常高的、至少150(TC的 熔点在滴落]￡\熔融玻璃时不易渐七。结栗滴^a留作为翻物的A1P04造成散 射颗粒,它将大大降低玻璃质量。在将 显度设定在高于输送微细物熔点在大约 1100-1150°C时,易于升华的物质从玻璃中逸出,则难以得到预计组分的玻璃。
为得至i汰的阿贝数，用大魏代替氧的玻璃,例如氟磷,玻璃趋向与水反应 所以 化步骤要 免熔融玻璃直,虫水并避免烦七气氛中包杂水。当氟磷 鹏玻繊虫OH基团^7K蒸汽时,氟离子被氧离子取代脇人玻璃中以HF气体形 式逸出。结果陶氐玻璃的稳定&藏附CT作光学玻璃的阿贝数。产生的HF气 体有毒,并对环保产生有害影响。
为克月lh^问题得到高质量氟磷,玻璃，要求降低熔融玻璃和熔化环境气 氛中7XfBOH基团的含量。在帝恪方法U中在将氟磷,玻璃的原料^A熔融状
态的氟磷酸盐玻璃步骤中,其中氟磷皿玻璃在加热的容器内积聚，用干燥的环境 气体填充容器,并且在装载玻璃原料的同时让干燥环境气体沿着玻璃原料的装料
途径流到熔融玻璃液面。
上述方法中,容器内用干燥状态的环境气体填充,并减少环境气氛中的水含 量。另外,由于千燥环境气W^玻璃原料的装料途径流至(J觸虫5鹏液風玻璃原料 内吸附的水与环境气体混合,使得^Vi及璃原料内吸附的7K含量陶氏。环境气條
到达熔融玻璃液面之后从容器排放,容器内气氛保持干^R态,就可防止熔融玻璃
与OH基团或的7jC反应。
还有,允许沿着玻璃原料的装料途径流至u熔融玻璃液面的环境气体可防止以
下几点:从熔融玻璃产生的气体到达i鹏原料供料口固化玻璃原料,使供料口堵塞, 或者玻璃原料由于向上的气流作用向上飞溅而堵塞玻璃原料供料口。
干燥环境气体优选选自惰性气体,干燥氧气或惰性气体与氧气的干燥混合气。
再者,为防止i^蒸汽遭受固化并堵塞待排放环境气体的气糊瞰出口,要将
区fe邻隞出口加热至隧样一种 驢,亦即气糊撖出口的^Mti^M少60(rc,更优
魅少700。C。
当连续装载玻璃原料时,容器内要调节干燥环境气体有相对于容默卜的正压,
从而防止与玻璃原料一起的水蒸气进入容器。容器内外彼此的压差优选调节到
10-30Pa^M多。
熔融玻璃ffiil容器向下出口传送到精炼容器，经皿炼和搅拌变成没有构成 光翻t源微粒和气泡的均匀高质量玻璃。该玻璃质量如ilt^高使其适合用作光学
玻璃,并且可用作光学元件例如邀i,棱镜和光学纤维以及激^tf竟。
尽管已参照船七氟磷 玻璃的实施例已说明了Jl^方法,但它也育調于磷 ,及璃的靴。
另外，，方法可用于熔化含有硼Kfe的班敲,硅^:玻璃。含硼離玻璃
产生大量7尺并且硼酸有挥发性,含硼酸盐造成的问题是玻璃蒸M熔化容器内玻
璃液面上方趋于形成固体。也在制备含硼艦玻璃中，按照战同样方式让环境气 術荒动，在劍七容器内形成预定的流动路幾并且MM，同样方法供给玻璃原料, 从而克服玻璃蒸汽固4战成的问風使得肯滩顺禾鹏给玻璃原料,并以良好产率生 产高质量玻璃。
在制备方法n中,烦七玻璃如下。象以在制备方法i中说明的一样，将一种氧 化气体鼓入熔融玻璃,容器也用干燥环境气#±真充,并同时让干燥环境气皿着玻 璃原禾雜料途径流至嗨融玻璃液面,如同制备方法i已说明的另,，将熾七期间彭见 还原剂性质的玻璃原料装入熔融玻璃的鼓泡位置。
在鼓泡气体出现的位置(该位置也是玻璃原料的装糾立置),于气氛中弓胞向 上的对流。而且由于环境气1 料途径流动，可防止玻璃原料向上流动。环境 气体伴随熔融玻璃液面出现的鼓泡气体运送到气体排放出口,并不存在氧化气体 滞留在容器内的风险。J^方法适賴iJ叙粦,玻璃,氟磷^k玻璃和含硼iK玻 璃如硼硅鹏玻璃，并且也可用来制^絲占度硅Kk玻璃。
，方法得到的熔融玻璃可M容器向下的出口输送到精炼容器,经过精炼 和搅拌，没有光翻t源微粒和气泡的均匀且高质量的玻璃。该玻璃质量之高可 适合用作光学玻璃,并且它可用作光学元件如透镜,棱镜和光学纤维,以及激光透 镜。
本发明熔化玻璃的设备，是一种ffiil装载玻璃原料并将其熔化得到熔融玻璃 的设备，该设备包括两种实方te式。亦即(l)设备之一包括,作为割牛的、用于熔化玻 璃原料的容器,向容器内熔融玻璃供给氧化气体的氧化气体供给口,和位于所述氧 化气体供给口上方的原料装载口,以便装载玻璃原线玻璃熔化设备！),以及(2)另一
种方式的设备包括,作为基件的容器,加热和熔化玻璃原料并维持所得的熔融玻璃, 瓶触容器配备的原料装载口,与此还有供给干燥环境气体填充容器的环境 气体供给口，排放所述环境气体的环境气体排放出口,容器的内部被区分形成一个 环境气体M,将环境气体供给口沿着原料装 ^11熔融玻璃液面并到达气体 排放出口(玻璃劍七设备H)。
首先详^f七玻璃设备I。
在;J^f七5鹏设备i中,熔化玻璃原料的容默卜部配备加热器，用于加热容器内 的熔融玻璃和^A容器内的玻璃原料。在保持熔融玻璃的容器底部的部分,配备一 个或多个氧化气体供气口供乡舗如干燥氧气的氧化气体。^Eil^氧化气体供气口 上方,配备原料装料口将班离原料^A容器。可配备多个原料装料口。在本发明设 备运行时,容器内玻璃保持熔融'且氧化气体从氧化气体供气口上方itA熔融玻璃
謝亍鼓泡。
王，原料iM^料口装载并且滴,氧化气体EA熔融5，的^g。 ^A的 玻璃原料被懒军产生表现强烈还原性的中间^。而且由于直^A氧化气体而易于 氧化原料，所以能防止容器内H^蚀并能f腿玻璃倒七。
玻璃原料装料口的构造使得装入的玻璃原料很少接触或不接触容器壁的表 面。因iifcj腿在容器中间上方配备原料装料口,iat^在容器的中间部分配备氧化 气体供气口，以便同原料装料口的健相匹配。
本发明的设备I适合从氟化^t/和金属磷麟化^tH乍的原料熔化和制备氟 磷ilfe玻璃。氧化气体tfciM自千M^态的氧气或含有氧气的千燥气体。、皿,氧 化气体供气量和其他劍特吐文制备方法I所述相同。有关的容器,至少在撤螩 融5鹏的部6M腿由铂或钼合織蜷。
设备H腿具有装载itSW^控制3tA容器的玻璃原料装料量,以及排出计 量机M^控制熔融玻璃从容翻咄的熔融玻璃量。由于这些控娜JW可以控制原 料装料量和熔融玻璃排出量,使得在玻璃原料装入容器内的位置处瑢融玻璃深度 为,规融玻璃液面起测量的装料高度(距离)的1.5-31.6-2.5危^A的玻
璃原料在到达容器底部之itmi^(七。在这种方式中,能防止容器腐饿并能防止构
^#^^表面的物质包杂 融玻璃内，的污染。
另外，战原料装徵几術腿按照^^卖装料方法实施。在连续装载原料时,原 料装料鹏按照时间均化可避免因立即，军而形駄量还原性物质。按照驗方
法的原料装穀臓的一个实例如下。为保持原料的干^R态,该丰/IM有一个用千燥 环境气淋真充的辅助舱室,原料装IWI从辅助舱室延伸到原茅4^料口。在辅助舱 室内配备螺旋和给料通道,通过螺旋以恒定转速的连续旋转将保存在辅助舱室内 的原料挤出到原料装料口JS^料M^料口遊卖^A容器。 ，设备I适合用于制，^&玻i离。
现在详述玻璃'j^[七设备n。
在玻璃;)^i七设备n中,如，制备方法n所^千燥环境气^t真充容器,使容 器内气氛中的水含量斷氐。另外,由^i上环境气iffi^料途径伴随玻璃原料流到 熔融玻璃液風玻璃原料内吸附的水即便水劃艮少也与环境气体混合,使得装入原 料中吸附的水量陶氐。环境气体到达熔融玻璃液面并从容翻夂欣容器内气氛保持 ^B^I犬态,所以能防止熔融玻璃与oh基团或水的反应。
再者,让环境气体髓装料途径流动还能防止以下几点:从熔融玻璃产生的气 体到达玻璃原料供料口固化玻璃原料，使供料口堵塞，或者玻璃原料由于向上的气 流作用向上飞溅而堵塞玻璃原料供料口 。
设备n适合用作 供氟化鄉口金属磷鹏七倒乍原料并将其熔化 得到氟磷麟玻璃的设备。在这种情况下,千燥环境气体tt^P燥惰性气体千燥氧 气或瞎性气体与氧气的千燥混^n。
另外,为防止来自容器的，可溶性aipo4在气糊撖口固化并堵塞气体排 放口,要求在气4祸嗷口配备加MI来加热环境气4祸撖口 。在加Bfl加热的气体 排放口中,没有aipo4经受固lt它以气态形式与环境气体一^;人^f放。排放环
境气体的部^it^加热到600。C鞭高。
在设备n中,原料装料禾/lMM按照连续方法,象Ji^设备i 一样。为防止水 在供给原料时从容器外部i3A^tit配备一种调节干燥环境气体压力的装置,使得 容器内部相对于繊卜部有正压。
容劉她内部由隔板女，，它Mii料装料口延伸到熔融班离液面Pftt以便环 绕装料鹏并且环境气糊瞎文口设置在位于廣料加料口和隔板的分隔处。当如上 所述配备该隔板时,容器内的环境气体被连续替换,环境气体容易沿着预定路线流 动。另外,装载的原料容易^A熔S虫玻璃,可防止原料舰气翻瞰口排出。
优选圆筒形的容器,并且加热保留在容器内熔融玻璃的加热部分皿附加在 容器的侧面。此外,容激皿具有一种控制机械，至少控制原料装料量和熔融玻璃
排出量两者之一,使得自容器底部起的熔融玻璃液面高度4，是容器直径的2.5-
io乱更雌3~6倍。更^^容器的控制丰;ws制原^^料量和熔融玻璃排出量 两者。本发明设备特征在于，熔融玻璃和环境气体之间相对于熔融玻璃容积的擬虫 面之比被降低，而熔融玻璃和容器之间相对于熔融玻璃容积的接触面之比被增
加。由于这對寺征M^了織虫环境气体的烙融玻璃,带Jl!^了与水的反应和玻璃成 分挥隨,以及能有效地加热熔融玻璃。
当自容器底部起熔融玻璃液面高度低于^l直径的2.5倍时,难以超lhM效 果。而在容器底部起熔融玻璃液面高度 大于直径的10倍时,难以稳定地供给 和排放环境气体。
M:容器出口将熔融玻劍专超1」精炼容器,经过精炼邻搅斧 没有构成光 翻顿微粒和气泡的均匀高质量玻璃。这种玻璃质量之高使其适合用作光学玻璃, 并且它适合用于光学元件如邀兔棱f凝咣学纤纟乾以及激^itl竟。
战设备n不仅适賴隨氟磷麟玻璃而且还肖淛龄硼,玻璃如硼硅
另外,熔化设备n还有氧化气体供给口，将^B喿氧化气体供入熔融玻璃,并且 在氧化气体供给口上方配备原料装载口。当设备n具有，设备i的结构时,设备 n也就有了设备i的特征如战制备方法n麻设备n适飾腊磷離玻璃,氟化 物玻璃,氟磷離王鹏,如硼硅M:玻璃的含硼鹏玻璃,并适賴隨低粘度的硅酸 盐鹏。
本发明熔化玻璃设备i和n中,可根据需要将精炼容器和微半容器连，^h培 化设备。
参照下文实施例将进一步说明本发明,而本发明绝非仅限于此。 实施例i
图i是本发明实施例i的熵七玻璃设备的纵向截面图。烦七J鹏容器io是
圆筒形,用铂制逸内径0.28 m而高0.95 m。
在容器10的上面中央部分配备原料装料口 5将原料^A容器,还配备原料装 1和环境气体供给口 6以便^i^^斗口 5。
装料tW 1有^Hf助舱室13，留存予跌配制的原料,原料供^I5t 14将原料 供A^料口 5,螺旋2插入原料装料M 14和辅助舱室13,马达3 $恸螺旋2,控制 丰顺未画出)控制原料的供^iM。舰马达3的运乾螺旋2将留雜辅助舱室
13内的玻璃原茅4^进供纟^M 14,纟M原料出口 4的原料m原料装料口 5 容器10。马达3的转数决定原料供纟^M,J^制flM^制马达3的转数,使得原 料供给使llf寻到控制。辅助舱室13还有个环境气体供给口 6'将千燥环境气体供入 辅助舱室13。千M^态的环境气体MJ:^环境气体供给口 6和环境气体供给口 6，駄容器10。
在容器IO的上方中央部分,配备圆筒状隔板9以便环绕装料逾t即M31原料 装料口 5 ^Ai座璃原料的装料鹏。另外,在容器10的圆筒部分上方,配备气湘一 放出口 7,将13i环境气体供给口 6和6'的环境气体和乡S1原料装料口 5和容器10 内部的环境气糊咄。气##放出口 7有个加鄉8,防止劍七玻璃期间产生的玻 璃蒸汽等趣i」^4卩而固化并堵塞气i祸敝出口 。要求隔板9有一定长度,使得环境 气体的流动不妨碍容器IO内留存的熔融玻璃。
容器10的夕卜表鹏备加彌未画出)将玻璃加热JtiK而Ml容器10夕卜表
面的加^I加^V熔融I^离。
在容器10底部的圆筒状部分配备下出口 12,排出容器内;^(七的玻璃。M31下
出口排出的熔融玻衝专超嫩炼容器进行精炼。
在容器io底部中央配备供纟^化气体的鼓泡管n。用氧^3行謝 过鼓
泡管11将千麟态的氧气袁機融玻璃。
容器10和与之相连的原料装料机喊1保持内在的正氏itJ^除ii31环境气体 供给口 6及6，的环境气体和MI穷包管11的氧化气体以外,不让含有7K蒸气的空 气駄。
±^玻璃熔化设备用来腐七和制造氟磷 玻璃。容器io留存的熔融玻璃
由容默卜表面配备的加 加热到800-1000 。C力述950-1000 。C。千燥氧气iiai支 泡管11鼓入熔融玻璃，使中央部分的熔融玻璃与氧气进行鼓泡。
配制的玻璃原料置于原料装料机械i的辅助舱室13,M:环境气体供给口 6
及6，遊卖供给千燥气俠千燥氧气或千燥氧气与千燥惰性气体的千燥混仏体)。 作为氟磷離玻璃的原料,4顿一种配制的原料含有氟化铝A1F3, MgF2， CaF2,
SrF2, YF3(这些都是氟化，XA1(P03)3, Mg(P03)2, Ca{P03)2， Sr(P03)2和Ba(P03)2(这
些都是金属磷,七，。
iiii原料装料口 5的环境气体被隔板9弓l导朝向熔融5鹏液面移动,ii^隔板
9和熔融玻璃液面之间,^#5容器10内壁表面和隔板9之间,并M31气糊瞰出口 7
排出。在容器10用千燥环境气彬真充的情况下,原料装料IW1的马达3以预定 车键旋转,将辅助舱室13内的玻璃原料连续挤出到装料口 5。玻璃原料M3^料口 5并舰隔板9环绕的部分行定滴^I純气的熔融玻璃液面的中心部分。在 这种情况下，让环境气^^原料装料途径流动,不^t^^器10内原料因对流被 推向上的情况或不出现I支泡气体向上流动的情况。另外,能防iW融玻璃产生的玻 璃歉吸附在玻璃原料内粘覆至源料装料口,因而阻碍原料的装料。
駄的玻璃原料成分,金属磷麟化合物在熔融玻璃中，产生还原性非常 高的游离磷。而且游离磷易于被^A熔融玻璃的氧气氧化并熔化。因此能有效地 进行玻璃的燃&防lh^属磷l^化合物和游离磷到达钼制造容器10的内壁，则能 防止容器10的腐蚀。所以,不出JI^器10内铂微粒包杂鹏融玻璃内的情况。
A，融玻璃液面流动到容器10内壁表面和隔板9之间空间的环境气体，含 有熔融玻璃产生的玻璃蒸汽,且玻璃蒸汽与适量的水反应形成少量可溶的磷酸铝, 磷勝吕与环境气#^月向气##放出口 7移动。由于气体排放出口 7处于加 7兄 磷勝吕不在气糊嗷出口 7固化所以不阻碍环境气慚荒动。另外,没有固化的磷酸 铝滴落或包杂在熔融玻璃内,则避免了鼓》包等问题。
原料装ti3I度控制机械控制原料的装料速度,熔融玻璃出料速度控制机械控 制熔融玻璃的出料速度,从而^鹏融玻璃的深度(自容器底部中心到熔融玻璃液面 的高萄/W^保持在自熔融玻璃液面起测量玻璃原料装料口 5的高度(距熟的1.6-2.5倍。因此舰该装料口 5駄的原料在至iJ达^tl底部之IUm^^因而不会腐 蚀构離器内壁的,白。
由于Ji^融玻璃液面的控制，熔融玻璃的深度ttit维持在容器10内径的3-6倍,使得针对熔融玻璃总容积熔融玻璃的环境气体撤虫面积得到陶氐而并不阻碍
环境气体的流动iSI。
容器10内得到的熔融玻璃S51烙融鹏出料口 12传超i腊炼容戮未画出)
进行撒泉得至殿有诸如残留气泡和铂微粒杂质的高质S^学玻璃。
如上所逸在遊對縣姊境气体和鼓泡气体的同时,连续装载玻璃原料,从而能
以优良产率遊卖制造没有诸如残留气泡和钼微粒杂质的高质量光学玻璃。 实施例2
用实施例1使用的同样设备以实施例1同样方^(七硼硅1 玻璃。
綱硅麒原料,硅《原料和其他原料混合并供给到原料装辦 1 。在令
千燥环境气^^l^的同时,iiii原料装料口 5将上述混合物连续m;^S虫玻璃，得
至鹏硅艦玻璃。在本实施例中,也以优良产率遊卖制造没有气泡和杂质的高质量 光学鹏。
按照本发明制造玻璃的方法和利用本发明提供的熔化玻璃设备,由高反应性 原料能制造高质量玻璃,特别是磷麟玻璃，氟化物玻璃,氟磷鹏玻璃和含硼, 玻璃等等。
权利要求
1.一种玻璃制备方法，其中包括将玻璃原料装入已加热容器内的熔融玻璃以便熔化玻璃原料的步骤其中所述容器用干燥的环境气体填充，同时让环境气体沿着玻璃原料的装料途径流到熔融玻璃的液面，使玻璃原料装入。
2. 根据权利要求1的方法,其中将氟化^t/用作玻璃原料并烦七氟化物玻璃。
3. 根据权利要求2的方法,其中将金属磷麟化合物用作鹏原料,并熵七氟 磷,及璃。
4. 根据权利要求1的方法,其中糊朋酸化糊用作5鹏原料,并燃七含硼酸的玻璐
5. 根据权利要求1的方法，其中将氧化气体^V熔融瑯离并lEli泡j體^A熔 化期间表IJ^原剂性质的玻璃原料。
6.—种在权利要求1-5中任一项的方法中{顿的鹏熔化的设备,该设备包 括，作为Sf牛的，用于加热和烦七玻璃原料并留存所得的;^S虫玻璃的容器、M ,虫该容器的原料装载口、供给千燥环境气彬真充容器的环境气体供给口，和 排方处万述环境气体的环境气体排放出口，所述容器的内部被区分形成一个从环境 气体供给口髓玻璃原料装载途，廷熔融玻璃液面并到达气糊嗷出口的环境气
7.根据权利要求6的设备,其具有乡敏圆筒形式容器侧面加热熔g虫玻璃的加热 口,和控制玻璃原料的装料速度和/，融玻璃出料皿的控制禾 使得从容器底 部至鹏融玻璃液面的高度为容器内径的2.5-10倍。
8.根据权利要求6的设备,其具有氧化气体供给口，将千燥氧化气体供入觸虫玻璃,在氧化气体供给n上方配备原,和。
全文摘要
本发明提供了一种玻璃的制备方法，包括将玻璃原料装入已加热容器内的熔融玻璃以便熔化玻璃原料的步骤，其中所述容器用干燥的环境气体填充，同时让环境气体沿着玻璃原料的装料途径流到熔融玻璃的液面，使玻璃原料装入。本发明还提供了在本发明方法中使用的玻璃熔化的设备。
文档编号C03B3/00GK101182097SQ20071018603
公开日2008年5月21日 申请日期2001年8月17日 优先权日2000年8月17日
发明者加藤泰子, 工藤理惠子, 市之濑淳, 荻野一夫 申请人:Hoya株式会社