用于在玻璃成型过程中减小来自成型体的辐射热损失的设备的制作方法

用于在玻璃成型过程中减小来自成型体的辐射热损失的设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于生产玻璃板的设备,其包括下热屏蔽件和上热屏蔽件,下热屏蔽件定位于冷却门下方用于最小化来自成型体的辐射热损失,成型体用于形成熔融玻璃带，从熔融玻璃带切割玻璃板,上热屏蔽件定位于冷却门与成型体的根部之间以最小化来自成型体的辐射热损失。热屏蔽件通常成对布置并且定位于作为连续带从成型体下降的熔融玻璃流动的水平相反侧上。下热屏蔽件和上热屏蔽件对中的每个热屏蔽件可以包括多个区段，包括末端区段和中央区段，其中，末端区段可以相对于中央区段单独地移动，允许与带相邻的热屏蔽件的边缘变化。
【专利说明】用于在玻璃成型过程中减小来自成型体的辐射热损失的设 备
[0001] 根据35U.SC. § 119,本申请要求保护在2011年11月28日提交的美国临时申请序 列号No. 61/564062的优先权的权益，本文根据该专利申请的内容并且该专利申请的内容 以全文引用的方式并入到本文中。

【技术领域】
[0002] 本发明针对于一种减小玻璃制造过程中的辐射热损失，和特别地减小熔融下拉过 程中自楔形成型体的辐射热损失的方法。

【背景技术】
[0003] 熔融下拉过程为在玻璃制造技术中用于生产板式玻璃的一种方法。与其它过程例 如浮动和狭缝拉制过程相比，熔融过程产生表面具有优良平坦度和平滑性而无需后成型加 工（研磨、抛光等）的玻璃板。因此，熔融过程在薄玻璃基板的生产中变得特别重要，诸如 在用于制造液晶显示器（IXD)中所用的那些薄玻璃基板中，其中必须严格地控制地控制表 面品质。
[0004] 烙融过程，具体而言，溢流下拉烙融过程为共同转让于Stuart M. Dockerty的美国 专利No. 3, 338, 696和3, 682, 609的主题。如在其中所描述，通过使熔融玻璃从耐火成型体 溢流而形成玻璃板。
[0005] 在一示例性熔融下拉过程中，向形成于耐火成型体中的槽供应玻璃熔体。熔融玻 璃在成型体两侧从槽顶部溢流以形成沿着成型体的外表面向下并且然后向内流动的单独 玻璃流动。两个流动在成型体的底部或根部处会合，在那里，它们熔融在一起成为单个熔融 玻璃带。单个熔融玻璃带然后进给到拉制器械并且在根部的粘性液体冷却为弹性固体。在 带实现了最终厚度（在设置区）的点控制的带厚度，特别地，以由拉制设备远离根部拉制带 的速率和通过控制玻璃的温度（粘度）控制的带厚度。
[0006] 在拉制过程中，最终玻璃板的外部、朝向外的表面将不接触成型体的外表面。而 是，这些表面仅暴露于周围气氛。形成该带的两个单独流的内表面并不接触成型体，而是在 成型体的根部熔融在一起并且因此埋入于最终板主体内。因此，实现了最终板的外表面优 良的性质。
[0007] 在玻璃熔体流入到其槽内和其外表面上时，用于熔融过程的成型体经受高温和显 著机械负荷。为了耐受这些苛刻条件，成型体通常由等静压制和烧结的耐火材料块制成。特 别地，成型体可以由等静压制锆石耐火料，即主要由Zr0 2和Si02组成的耐火料制成。例如， 成型体可以由锆石耐火料制成，其中，Zr02和Si0 2 -起占材料的至少95重量％，其中该材 料的理论组成为Zr02、Si02或等效地ZrSi0 4。然而，应当指出的是与本文关于锫石所描述的 效果类似的效果可以利用其它耐火材料根据其化学性质发生。
[0008] 如上文所描述通过下拉过程制造和特别地用作LCD基板的板式玻璃的损失源是 由于玻璃传递到锆石成型体内并且在锆石成体上传递而在玻璃中存在的锆石晶体夹杂物 (在本文中被称作"二次锆石晶体"或"二次锆石缺陷"或简单地"二次锆石"）。二次锆石 晶体的问题对于需要在更高温度形成的脱玻化敏感玻璃而变得更加显著。即，高液相线温 度玻璃可能变得更易于形成二次锆石。
[0009] 发现导致在完成的玻璃板中二次锆石晶体的锆石源于锆石成型体的上部。特别 地，这些缺陷最终由于氧化锆（即，21〇2和/或Ζι· +4+2(Γ2)在成型体槽中和沿着成型体外侧 上的上壁中存在的温度和粘度溶解到玻璃熔体内造成。与成型体下部相比，在成型体的这 些上部，玻璃的温度更高并且其粘度更低，因为当玻璃顺着成型表面向下行进时，其冷却并 且变得粘性更强。由于成型设备的性质而增加了这种冷却。在典型布置中，成型体封闭于 五侧面盒中，其中，成型体在顶部和侧部由盒壁包围。然而，盒底部至少部分地敞开以允许 玻璃板从成型体（即，从成型体根部）下降。因此，热通过根部和根部相邻区域穿过其开口 辐射，并且根部随后冷却。
[0010] 氧化锆在玻璃熔体中的溶解度和扩散率是玻璃温度和粘度（即，当玻璃温度降低 并且粘度增加时，更少的氧化锆可以保持在溶液中并且扩散率减小）的函数。随着玻璃靠 近成型体的底部（根部），由于前述冷却，其可能变得过于饱和氧化锆。锆石晶体（即，二次 锆石晶体）可能因此成核并且在锆石成型体的根部上生长。最后，这些晶体生长足够长以 折断玻璃流动并且变成缺陷。


【发明内容】

[0011]为了控制自用于生产玻璃板的成型体的辐射热损失，描述了热屏蔽件，热屏蔽件 通过最小化从封壳外侧到成型体底部的"视野"而用于控制成型体根部的温度。即，通过减 小从封壳外侧到封壳内的视线范围，成型体和熔融玻璃在成型体上流动以向外侧辐射热和 因此冷却成型体和熔融玻璃的能力可能显著减弱。
[0012] 更特定而言，在熔融下拉过程中示例性成型体包括在成型体底部会聚的表面。在 成型体侧部上流动的熔融玻璃在成型表面上流动。顺着成型表面下降的分开流动在会聚线 处熔融并且形成玻璃板。热屏蔽件通常成对布置，其中一对热屏蔽件中的一个热屏蔽件靠 近板的一个表面定位，而另一屏蔽件靠近板的另一侧定位，从而形成窄开口或裂缝，玻璃通 过窄开口或裂缝流动。热屏蔽件足够靠近玻璃板表面放置以最小化显著辐射热损失，同时 也不靠近到与熔融玻璃流动接触的程度。
[0013] 因此，在一实施例中，本发明公开了一种用于形成玻璃板的设备，包括：绕成型体 安置的封壳，封壳包括在成型体下方的开口，以允许从成型体下降的熔融玻璃流动从封壳 穿过；以及，冷却门，其定位于成型体下方。该设备还包括：第一对热屏蔽件，其定位于冷却 门下方以最小化自成型体的辐射热损失，第一对热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个 区段并且可以相对于熔融玻璃流动进行移动，其中第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末 端部分和中央部分，末端部分和中央部分中每一个包括相对于熔融玻璃流动的前向边缘， 并且其中与第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，第一对热屏蔽件 中每个热屏蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近熔融玻璃流动平面延伸；以及，定位于 冷却门上方的第二对热屏蔽件，第二对热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且 可以相对于熔融玻璃流动进行移动，其中第二对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和 中央部分，末端部分和中央部分中每一个包括相对于熔融玻璃流动的前向边缘并且其中与 第二对热屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，第二对热屏蔽件中每个热屏 蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近熔融玻璃流动平面延伸。
[0014] 冷却门包括与熔融玻璃流动布置成对置关系的面构件，在某些实施例中，面构件 是坚直的，在其它实施例中，面构件相对于坚直成角度。最靠近熔融玻璃流动的相邻表面的 面构件的一部分离相邻表面优选地小于l〇cm。
[0015] 在另一实施例中，本发明描述了一种用于形成玻璃板的设备，包括：绕成型体安置 的封壳，封壳包括在成型体下方的开口，以允许从成型体下降的熔融玻璃从封壳穿过；以 及，冷却门，其定位于成型体下方。该设备还包括：第一对热屏蔽件，其定位于冷却门下方 以最小化自成型体的辐射热损失，第一对热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并 且可以相对于熔融玻璃流动进行移动，其中第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分 和中央部分，末端部分和中央部分中每一个包括相对于熔融玻璃流动的前向边缘，并且其 中与第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，第一对热屏蔽件中每个 热屏蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近熔融玻璃流动平面延伸；以及，定位于冷却门 上方的第二对热屏蔽件，第二对热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相 对于熔融玻璃流动进行移动，其中第二对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部 分，末端部分和中央部分中每一个包括相对于烙融玻璃流动的前向边缘且其中与第二对热 屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，第二对热屏蔽件中每个热屏蔽件的末 端部分的前向边缘并不更靠近所述熔融玻璃流动平面延伸。在第一对热屏蔽件的一热屏蔽 件的中央部分的前向边缘与熔融玻璃流动的相邻表面之间的第一距离在约3cm至约9cm的 范围，并且第二对热屏蔽件的一热屏蔽件的中央部分的前向边缘与熔融玻璃流动的相邻表 面之间的第二距离在约3cm至约23cm的范围。
[0016] 在一实施例中，末端部分的前向边缘的至少一部分相对于中央部分的前向边缘为 凹入的。
[0017] 冷却门包括与熔融玻璃流动布置成对置关系的面构件。在某些实施例中，面构件 为坚直的。在其它实施例中，面构件相对于坚直成角度。最靠近熔融玻璃流动的相邻表面 的面构件的一部分离相邻表面较佳地小于l〇cm。
[0018] 在再一实施例中，本发明公开了一种通过下拉方法来形成玻璃的方法，包括：使熔 融玻璃在成型体上流动，熔融玻璃以连续带从成型体下降，一对对置的冷却门位于成型体 下方，每个冷却门包括多个气体出口，用于将冷却气体导向至冷却门的面构件。该方法还包 括：将安置于冷却门下方的第一对热屏蔽件定位成最小化自成型体的辐射热损失，第一对 热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对于熔融玻璃流动进行移动，其 中第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部分，末端部分和中央部分中每一 个包括相对于熔融玻璃流动的前向边缘，并且其中与第一对热屏蔽件的中央部分的前向边 缘相比，第一对热屏蔽件中热屏蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近熔融玻璃流动平面 延伸。
[0019] 该方法还可包括：将安置于冷却门上方的第二对热屏蔽件定位，第二对热屏蔽件 中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对于熔融玻璃流动进行移动，其中第二对 热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部分，末端部分和中央部分中每一个包括相 对于熔融玻璃流动的前向边缘且其中与第二对热屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前 向边缘相比，第二对热屏蔽件中每个热屏蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近熔融玻璃 流动平面延伸。在定位了第一对热屏蔽件和第二对热屏蔽件之后，在第一对热屏蔽件的一 热屏蔽件的中央部分的前向边缘与熔融玻璃流动的相邻表面之间的第一距离在约3cm至 约9cm的范围，并且在第二对热屏蔽件的一热屏蔽件的中央部分的前向边缘与熔融玻璃流 动的相邻表面之间的第二距离在约3cm至约23cm的范围。
[0020] 该方法还可包括：最靠近熔融玻璃流动的相邻表面定位的面构件的一部分离相邻 表面小于10cm。
[0021] 在又一实施例中，本发明公开了一种用玻璃拉制设备来拉制玻璃的方法，包括：使 单独熔融玻璃流在成型体的会聚成型表面上流动，单独熔融玻璃流在成型体的底部接合以 形成熔融玻璃带；以及，选择沿着玻璃拉制设备的长度的预定温度分布曲线。可以通过建 模或者通过实验分析来确定预定温度分布曲线。温度分布曲线表示基于诸如应力和压紧等 因素获得所希望的玻璃特征集合所需的分布曲线并且可以例如根据玻璃类型、熔融玻璃流 率、玻璃组成等不同。
[0022] 该方法还可包括：将第一热屏蔽件定位成热屏蔽件的前向边缘在离熔融玻璃带的 表面约3cm至约9cm的范围；将第二热屏蔽件定位成热屏蔽件的前向边缘在离成型体的底 部约3cm至约23cm的范围；将位于第一热屏蔽件与第二热屏蔽件之间的冷却门定位成其最 靠近熔融玻璃带的冷却门的面离熔融玻璃带的相邻表面小于约l〇cm。
[0023] 在下文解释说明的过程中，这些和其它实施例将更易于理解并且本发明的其它目 的、特征、细节和优点将变得更加显而易见，参考附图给出下文的解释性描述，而并不以任 何方式暗示限制。预期所有这样的额外系统、方法、特点和优点包括于本描述中，在本发明 的范围内并且受到所附权利要求保护。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 图1为根据本发明的一实施例在熔融下拉玻璃熔化过程中示例性成型体的透视 图和局部截面侧视图。
[0025] 图2为根据本发明的一实施的示例性熔融成型设备的截面侧视图，其包括图1的 成型体，其中热屏蔽件定位于冷却构件下方。
[0026] 图3为图2的成型设备的一部分截面图。
[0027] 图4A为根据本发明的一实施例具有单区段的热屏蔽件的顶视图。
[0028] 图4B为图4A的一对热屏蔽件的顶视图，具有定位于这对热屏蔽件之间的玻璃板 的截面。
[0029] 图5A为根据本发明的另一实施例具有单区段的热屏蔽件的顶视图。
[0030] 图5B为图5A的一对热屏蔽件的顶视图，具有定位于这对热屏蔽件之间的玻璃板 的截面。
[0031] 图6A为根据本发明的又一实施例具有单区段的热屏蔽件的顶视图。
[0032] 图6B为图6A的一对热屏蔽件的顶视图，具有定位于这对热屏蔽件之间的玻璃板 的截面。
[0033] 图7A为根据本发明的一实施例具有多个区段的热屏蔽件的顶视图。
[0034] 图7B为图8A的一对热屏蔽件的顶视图，具有定位于这对热屏蔽件之间的玻璃板 的截面。
[0035] 图8A为根据本发明的另一实施例具有多个区段的热屏蔽件的顶视图。
[0036] 图8B为图9A的一对热屏蔽件的顶视图，具有定位于这对热屏蔽件之间的玻璃板 的截面。
[0037] 图9为热屏蔽件区段的一部分的截面侧视图，示出了分层构造。
[0038] 图10为热屏蔽件区段的一部分的顶视图，示出了扩展狭缝。
[0039] 图11A为示出单个热屏蔽件对成型体根部温度的影响的示意图。
[0040] 图11B为示出单个热屏蔽件对成型体根部温度的影响的示意图。
[0041] 图12A为示出根据下热屏蔽件（LTS)的中央部分的前向边缘离玻璃带的相邻表面 之间的距离的、成型体根部温度的曲线图。
[0042] 图12B为示出根据下热屏蔽件（LTS)的中央部分的前向边缘离玻璃带的相邻表面 之间的距离的、力因数的曲线图。
[0043] 图13A为示出根据下热屏蔽件（LTS)和上热屏蔽件（UTS)的中央部分的前向边缘 离玻璃带的相邻表面之间的距离的、成型体根部温度的曲线图。
[0044] 图13B为示出据下热屏蔽件（LTS)和上热屏蔽件（UTS)的中央部分的前向边缘离 玻璃带的相邻表面之间的距离的、力因数的曲线图。
[0045] 图14为比较使用单对热屏蔽件与使用两对热屏蔽件的相对操作空间的曲线图；
[0046] 图15为示出表明修改之后熔融玻璃带计算厚度的实际厚度数据和表明使用单对 热屏蔽件的厚度均一性的滑窗平均厚度的曲线图。
[0047] 图16为示出表明在修改之后熔融玻璃带计算厚度的实际厚度数据和表明使用两 对热屏蔽件的厚度均一性的厚度的滑窗平均值的曲线图。

【具体实施方式】
[0048] 在下文的详细描述中，出于解释目的而不是限制目的，陈述了公开具体细节的示 例实施例以提供对本发明的透彻理解。然而，对于受益于本公开的本领域普通技术人员显 然，本发明可以在偏离于本文所公开的具体细节的其它实施例中实践。此外，可能省略熟知 的装置、方法和材料的描述以便不混淆本发明的描述。最后，在任何可能的情况下，相同的 附图标记指代相同的元件。
[0049] 在用于制造根据本文所公开的实施例的玻璃板的示例性熔融下拉过程中，玻璃成 型前体（配合料）在熔炉中熔化以形成熔融原材料或者玻璃熔体，熔融原材料或玻璃熔体 之后在成型体上流动以形成玻璃板。一般而言，这种成型体包括外成型表面，熔体在外成型 表面上流动。例如，在熔融下拉板成型过程中，熔体在成型表面上流动，成型表面在成型体 的底部处相交。成型表面包括在成型体的底部（即，根部）处会聚的倾斜或会聚成型表面 以形成楔状。上成型表面当存在时可以基本上是坚直的并且彼此平行。
[0050] 成型体的设计必须考虑多种竞争性利益。熔融原材料（即，熔融玻璃）被引入到 成型体中的槽中，槽在其侧部由坝状物（堰）界定。熔融原材料必须以足够低的粘度引入 到成型体内，即，在足够高的温度，以在堰顶部上（界定槽的上壁）产生玻璃熔体的均匀流 动。熔融原材料然后顺着成型体的外成型表面流动，包括向主体的底部的会聚成型表面。
[0051] 另一方面，离开成型体根部的熔融原材料必须在足够低的温度具有足够高的粘度 以允许成功地拉制熔融原材料，也不低至熔融原材料的粘度降低到低于熔融原材料的液相 线粘度的程度，这可以造成玻璃熔体结晶。
[0052] 如果在玻璃熔体顺着成型表面下降时，从成型体溢流的玻璃熔体保持在高温太长 时间，构成成型体的材料可能溶解，并且在成型体的下部更冷部分诸如根部作为"二次锆 石"再结晶。二次锆石晶体可以生长足够长从而折断并且变得夹带于玻璃流动中，导致在完 成的玻璃产品中的缺陷。
[0053] 夹带的晶体可能特别麻烦，因为根部靠近容纳成型体的封壳的底部处的开口，熔 融玻璃通过该开口离开封壳。因此，熔融玻璃通过开口辐射而失去热。由于开口是必需的， 必需做出努力来减小自成型体和特别地自成型体根部的辐射热损失。一种方案是加热根部 以弥补热损失，但这仅是部分有效的。此外，施加到根部的额外热能经由对流向上流动并且 可以升高成型体的上部的温度。在成型体顶部上升高的温度可能实际上证明适得其反，因 为升高的上温度可以导致成型体本身增加的溶解，加剧了二次锆石问题。也可以改变拉制 品质玻璃所需的上玻璃粘度和下玻璃粘度（在成型体顶部的粘度和在成型体底部的粘度） 之间微妙平衡。还应当指出的是用于形成二次锆石的机制适用于其它成型体材料的溶解和 冷凝并且并不限于氧化锆。
[0054] 图1描绘了根据一实施例的示例性成型体10。成型体10包括用于从供应源（未 图示）接纳熔融玻璃14的槽12。成型体10还包括入口 16、堰18、20、上成型表面22、24和 下会聚成型表面26、28。下会聚成型表面26、28在成型体的底部或根部30处相交。根部 30形成拉制线，或者从成型体拉制玻璃体的线。
[0055] 供应到成型体10的熔融玻璃14从堰18、20溢流并且作为两个不同流动顺着成型 表面22、24和26、28流动，一个流动顺着成型体的每一侧下降。因此，一个流动在成型表面 22和26上下降而其它流动在会聚成型表面24和28下降。两个熔融玻璃流动在底部30处 再联合或烙融以形成玻璃带32，玻璃带32通过牵拉器械向下拉制，牵拉器械由牵拉棍34表 示。表面张力造成玻璃带的边缘部分36以变得比玻璃带的内部38更厚。更厚的边缘部分 或厚边由安置于成型体下游的牵拉辊夹紧，牵拉辊在玻璃板上施加向下拉力。厚边内部的 玻璃带的内部38为随后变成可销售的玻璃的区域，而边缘部分36通常从玻璃切割并且丢 弃，或者用作碎玻璃并且在熔化过程中添加到配合料。下降的玻璃带32最终在切割线37 处分成个别玻璃片39。
[0056] 成型体10通常由陶瓷耐火材料诸如锆石或氧化铝组成并且容纳于封壳40 (参看 图2)中。封壳40包括布置于内壁（消音器44)后方的加热元件42。加热元件用于控制在 成体的成型表面上的熔融玻璃的温度且因此控制熔融玻璃的粘度，并且可以根据需要遍布 于封壳上。通常，加热元件成组地坚直布置使得在封壳内的温度可以根据在封壳中的坚直 位置进行控制。
[0057] 冷却门46定位于封壳40下方并且可以移动使得冷却门可以定位于离下降玻璃带 32适当距离处，并且借助于图3最佳地看出，图3示出了图2被虚线圆包围的一部分。虚线 33表示平分成型体并且穿过根部30和熔融玻璃流动带32的坚直平面。冷却门46包含冷 却器械，冷却器械使冷却门的表面和特别是冷门的面48冷却。冷却门面48的冷却又控制 沿着玻璃宽度（例如，水平地）从成型体下降的玻璃的温度且因此控制粘度。例如，冷却门 可以包含沿着冷却门的长度延伸的一个或多个冷却剂供应管线50和出口。每个出口发射 冷却剂（通常为空气），冷却剂冷却与出口相邻的每个冷却门面48的一部分。由每个出口 发射的冷却剂的体积可以个别地根据在面上的位置（例如，水平位置）而受到控制，从而控 制冷却门面的温度。在某些实施例中，单个供应管线可以供给集管，集管包括多个出口，每 个出口受到遥控阀控制。
[0058] 从前文显然，冷却门依靠热扩散来进行其操作。S卩，个别冷却出口的效果在冷却门 面的宽阔区域上缓和。虽然这可能通过防止从玻璃带宽度上的一个位置到另一相邻位置的 较大离散粘度变化而是有利的，其也可能限制设备的空间分辨率。换言之，由冷却门面产生 的热缓和效果防止在较短距离上玻璃带粘度的较小改变。在常规熔融下拉设备中，缺少足 够的空间分辨率由于在冷却门面与玻璃带的相邻表面之间的最小距离而加剧。
[0059] 上文所描述的冷却布置允许冷却门面48根据在玻璃板宽度上的位置来改变从成 型体下降的玻璃的温度和粘度，并且可以用于例如控制玻璃的横跨玻璃板的厚度。虽然冷 却门能水平平移（由箭头52表示）以能相对于玻璃带的主表面定位冷却门，但在设置了最 佳位置之后，冷却门在拉制过程中很少移动，因为这种移动可能会影响到带属性（例如，形 状、厚度等）。更确切地，很大程度上通过控制冷却剂到冷却门的流动和因此冷却门面的温 度来得到冷却门的功能。最佳位置取决于特定拉制设置，并且可以在拉制之间不同。然而， 在常规熔融下拉过程中，冷却门延伸离开玻璃带的相邻表面不少于4英寸（10. 16cm)以避 免接触可能与成型体上流动的熔融玻璃体解离的熔融玻璃。将熔融玻璃覆盖到冷却门面上 减小了冷却门局部冷却熔融玻璃带的效果。
[0060] 为了进一步更精确地控制在封壳40内的热环境和特别地成型体根部30的温度， 热屏蔽件54邻近冷却门46定位，具体地在冷却门下方，以控制来自成型体的辐射热损失和 特别地来自成型体的根部区域的辐射热损失。同样，热屏蔽件55定位于冷却门46上方。热 屏蔽件54和55成对布置，使得热屏蔽件54包括在冷却门4下方定位于玻璃带32的相对 侧上的两个对置热屏蔽件。同样，热屏蔽件55还包括定位于冷却门46上方玻璃带32的相 对侧上的两个对置的热屏蔽件。热屏蔽件54和55可以独立地移动。即，在某些实施例中， 热屏蔽件对中的一个热屏蔽件（即，热屏蔽件54或55)可以独立于对置的热屏蔽件（在带 的另一侧上）移动，并且同样冷却门能进行水平移动，可以朝向玻璃带延伸并且可远离玻 璃带缩回。朝向或远离带移动可以以若干方式来提供。热屏蔽件54可以被定位成使得热 屏蔽件54的平面离成型体的根部30至少约10cm。热屏蔽件55可以定位成当闭合时，热屏 蔽件55刚好离开根部30。即，热屏蔽件55的水平面在成型体根部下方不超过约lcm。
[0061] 如从上文的描述可以认识到，冷却和加热可以在彼此相当靠近的区域同时发生。 热屏蔽件54和55最小化来自成型体底部的福射热损失以防止烙融玻璃在成型体根部冷 却，而冷却门46用于跨下降的带宽度有效冷却玻璃，作为厚度控制的辅助。实际上，冷却门 46和热屏蔽件54和55的操作可以协调以维持在成型体附近的具体热环境。如在下文中更 详细地讨论，利用两对热屏蔽件，一对在冷却门46上方并且一对在冷却门46下方，提供管 理成型体根部上方和下方的热环境的灵活性。此外，将热屏蔽件定位于冷却门上方保护冷 却门的面，允许冷却门更靠近熔融玻璃带移动，而不会从上方遇到熔融玻璃或其它碎屑，从 而增加了冷却门对玻璃带的空间分辨率。
[0062] 如图2所示，并且在上文中指出，可以水平地执行热屏蔽件的移动，其中热屏蔽件 朝向或远离玻璃带平移以增加或减小在热屏蔽件之间的间隙。分别由箭头56和57表示热 屏蔽件54和55的这种水平移动。
[0063] 每个热屏蔽件可以包括单区段或多个区段。在下面的图4A至图10中，将参考热 屏蔽件54。然而，下文的描述同样适用于热屏蔽件55。
[0064] 在图4A中所示的一实施例中，每个热屏蔽件54包括单区段，单区段包括末端部分 54a、54b和中央部分54c。末端部分的前向边缘76a、76b可以与中央部分54c的前向边缘 76c对齐，但可以凹入使得末端部分的前向边缘离熔融玻璃流动平面比中央部分的前向边 缘更远。图4B描绘了图4A的一对热屏蔽件，以及穿过热屏蔽件之间的玻璃带的截面图。 [0065] 图5A和图6A描绘了单区段热屏蔽件的替代实施例并且示出了凹入末端部分。例 如，图5A不出了其中末端部分54a、54b中每一个的前向边缘部分76a、76b以距离δ凹入 于中央部分54c的前向边缘部分76c后方的实施例。在此实施例中，前向边缘部分76a至 76c中的每一个与其它前向边缘部分平行。
[0066] 图6A描绘了其中末端部分54a、54b的前向边缘76a、76b相对于中央部分54c的 前向边缘76c凹入并且成角度的实施例。也可以采用其它配置，诸如其中末端部分的前向 边缘包括弯曲边缘。
[0067] 图5B和图6B分别描绘了图5A和图6A的一对热屏蔽件，以及穿过热屏蔽件之间 传递的玻璃带的截面图。
[0068] 在其它实施例中，每个热屏蔽件可以包括多个区段或叶片。每个热屏蔽件的每个 区段可以独立于相邻区段移动。由于每个热屏蔽件在构造上与其它（相对）热屏蔽件基本 上相同，将参考单个热屏蔽件，应了解这些描述也适用于相对应的相对热屏蔽件（即，定位 于下降带的相对侧上的热屏蔽件）。
[0069] 图7A描绘了示例性分段热屏蔽件54的实施例。分段热屏蔽件54包括一个或多 个区段，例如末端构件58a、58b和中央构件58c。末端构件58a、58b可以相对于中央构件 58c单独移动。此外，末端构件58a可以从末端构件58b单独移动，但通常末端构件58a、58b 一致地移动，并且也可以与中央构件58c-致地移动。可以通过多种方法实现移动。例如， 热屏蔽件的每个区段可以经由适当联动装置62 (例如，一个或多个轴62)和/或一个或多 个齿轮箱64连接到致动器66,致动器66可以被操纵以造成一个或多个部段向内朝向玻璃 带延伸或者向外远离玻璃带收回（参看图3)。例如，致动器66可以是简单手动曲柄或杠 杆，或者致动器可以是电动马达或伺服器，并且优选地经由计算机或其它电子处理器进行 控制。图7B描绘在图7A的一对热屏蔽件将被部署时的这些屏蔽件，以及穿过热屏蔽件之 间传递的玻璃带的截面图。
[0070] 图8A示出了类似于图7A的热屏蔽件的多区段热屏蔽件54,除了末端构件58a、 58b包括前向边缘76a、76b，前向边缘76a、76b都相对于中央构件58c的前向边缘76c成角 度并且凹入。图8B描绘了图8A的一对热屏蔽件，以及在热屏蔽件之间传递的玻璃带的截 面图。
[0071] 如之前简要描述，经由熔融下拉过程来拉制玻璃带在玻璃带从成型体下降时利用 对玻璃周围热环境的精确控制。为此目的，每个热屏蔽件可以包括维持热屏蔽件的尺寸完 整性的特点。热屏蔽件的形状或位置的变化原本可能会改变过程温度。例如，热屏蔽件的 任何部分的翘曲可能会造成热环境混乱。
[0072] 如以截面图描绘了热屏蔽件区段的一部分的图9所示，热屏蔽件54(单区段屏蔽 件或多区段屏蔽件）的每个区段可以本身由多个构件形成：上构件70、绝缘中间层（绝缘 构件72)和下构件74。上构件70和下构件74沿着前边缘或前向边缘76 (即，最靠近流动 玻璃的边缘）经由分别形成于上构件和下构件中的互锁弯曲部78、80联接在一起。联锁弯 曲部可以具有多种目的。首先，它们接合上区段和下区段。但它们也辅助加强每个部分或 区段的前向边缘76并且防止边缘翘曲。甚至少量的翘曲可能会通过略微改变热屏蔽件边 缘相对于玻璃带的位置而不利于该过程。然而，每个实施例中央构件包括直（线性）前向 边缘。
[0073] 如图10所示，末端区段和中央区段的上构件70和下构件74中每一个可以包括扩 展狭缝79以便于上构件和下构件扩展而不会导致各个部分或区段的翘曲。每个扩展狭缝 还可以止于切口 81处，诸如圆形切口，以防止构件在狭缝的末端应力断裂。
[0074] 上构件70和下构件74还可以沿着后边缘82连接。如图9所示，沿着后边缘82 连接可以经由沿着边缘布置的紧固件84诸如螺栓。然而，也可以采用沿着后边缘紧固上 构件和下构件的其它方法，例如，通过焊接。由于热屏蔽件部署于高温环境（上构件的温 度可以是约l〇〇〇°C并且下构件的温度可以是约900°C )中，上构件和下构件应由耐受高温 和氧化的材料构成以确保充分的寿命。例如，上构件70和下构件74可以包括一种或多种 高温金属合金，诸如Haynes?合金No. 214或者Haynes?合金No. 230。绝缘材料，例如， Fiberfrax? Durablanket? 2600是用于绝缘层72的合适绝缘材料。由于上构件通 常暴露于比下构件更高的温度，上构件可以由具有比下构件更大热阻和抗氧化性的材料形 成。尽管在热屏蔽件厚度两端的典型温差通常为约l〇〇°C，但温差可以大于100°C。
[0075] 顺着成型表面22、24向下流动的熔融玻璃的温度基本上为恒定的。另一方面，成 型表面26、28在成型体下方暴露于更冷温度。即，成型表面26、28具有相对于其方位的水平 分量和坚直分量。因此，在成型表面26、28上流动的熔融玻璃在其从成型表面下降时冷却。 成型体的最下部，例如根部和邻近根部的区域具有朝向封壳底部开口的"视野"并且通过开 口辐射热，这不当地冷却根部和在根部的熔融玻璃。即，它们具有通过开口的直接视线。
[0076] 如上文所描述，为了防止破坏玻璃带的品质区域（先前所描述的可销售的区域） 周围的热环境，各种配置的热屏蔽件的中央构件54c、58c的前边缘76是直的、平坦边缘。优 选地，中央区段（或部分）的前向边缘至少跨玻璃带的品质部分延伸以确保跨该带宽度的 一致的热环境。在操作中，末端构件54a、54b或者58a、58b的前向边缘76a和76b通常分 别在中央区段54c或58c的前向边缘76c或77c的后方凹入一定距离δ。末端构件54a、 54b或58a、58b和其相应前向边缘离玻璃带比中央区段更远定位既适应玻璃带的厚边区域 增加的厚度还可以提供额外的空隙用于成型体本身。对于每次拉制，根据成型体和拉制器 械的特定设计、设置以及被拉制的玻璃的组成来确定距离S。同样，在中央区段的前向边 缘76c或77c与玻璃带表面之前的距离d应被选择为最小化来自封壳的热损失，同时防止 破坏玻璃带流动，并且通常取决于每个单独成型体的特定操作条件、相关联的拉制器械和 玻璃组成。
[0077] 使用下热屏蔽件54和上热屏蔽件55赋予熔融成型设备显著的多样性，这是采用 单个下热屏蔽件集合或者单个上热屏蔽件集合的类似设备所不具备的。图11A描绘了示 例性熔融成型设备的建模温度和特别地在会聚的成型表面26上靠近成型体的根部流动的 玻璃温度。根据图11A所示的设置，在单个热屏蔽件54定位于冷却门46下方使得热屏蔽 件的前向边缘离熔融玻璃流动的相邻表面3. 2cm的情况下，在成型体根部处的温度为约 1180°C。在下热屏蔽件维持在其先前位置的情况下并且通过将第二热屏蔽件55添加在冷 却门46上方的上部位置（例如，在冷却门面48上方）在热屏蔽件55的前向边缘离熔融玻 璃流动的相邻表面约5. 7cm处，根部温度升高到大约1220°C并且根部温度升高大约40°C， 如图11B所示。
[0078] 冷却门46的一方面是通过局部冷却不同于带的另一区域的带的一个区域来跨玻 璃带的宽度控制玻璃带的厚度。即，在跨粘性带的宽度的温度分布中可能存在差异。这种 温差可能导致带的不均一的厚度。为了减轻这种效果，玻璃带的各种区域可能被局部冷却 以影响局部厚度，从而抵消了厚度非均一性。当然，靠近成型体根部冷却粘性玻璃带具有冷 却成型体根部和邻近该根部的成型体会聚成型表面26、28的区域的不希望的效果。而这可 能会对成型操作具有不希望的影响。
[0079] 熔融成型过程中常见的意图是避免在成型体上所有类型的结晶（或脱玻化）累 积。当在这些固体表面上流动时玻璃温度充分降低到低于其液相线温度时脱玻化可能积 聚，其中在固体-玻璃界面附近，玻璃驻留时间相对较长。如果升高根部温度将造成在根部 30拉伸玻璃层到其最终所希望的厚度所需的力因数匕减小太大，简单地升高根部温度（经 由位于下热屏蔽件附近的功率源或者通过进一步闭合下热屏蔽件）到高于液相线温度常 常并非一种选择。如果F f太低，那么发生以下情形：在根部与牵拉辊之间的带重量造成比 实现所希望的拉伸所需的更多力。结果导致偏离带的平面性，被称作松垂翘曲。
[0080] 例如，某些玻璃组成，特别是适用于显示应用的玻璃组成，具有高液相线温度。如 果玻璃温度降低到低于液相线温度，存在可能发生玻璃脱玻化的危险，从而向玻璃接种晶 体。因此，通过优先冷却在根部附近的带以降低的根部温度为代价来控制玻璃带的厚度。利 用在冷却门与根部之间的第二对热屏蔽件可以减轻对根部和相邻会聚成型表面的冷却效 果。因此，靠近根部的玻璃流动温度升高，而在根部下方的玻璃流动温度降低。
[0081] 对于适合于在熔融方法中拉制的典型玻璃，在根部便于将玻璃带拉伸到其最终所 希望的厚度的力F由下式给出：
[0082]

【权利要求】
1. 一种用于形成玻璃板的设备，包括： 绕成型体安置的封壳，所述封壳包括在所述成型体下方的开口，以允许从所述成型体 下降的熔融玻璃流动从所述封壳穿过； 冷却门，所述冷却门定位于所述成型体下方； 第一对热屏蔽件，所述第一对热屏蔽件定位于所述冷却门下方以最小化自所述成型 体的辐射热损失，所述第一对热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对 于所述熔融玻璃流动进行移动，其中所述第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和 中央部分，所述末端部分和所述中央部分中每一个包括相对于所述熔融玻璃流动的前向边 缘，并且其中与所述第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，所述第 一对热屏蔽件中每个热屏蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近所述熔融玻璃流动平面 延伸；以及 第二对热屏蔽件，所述第二对热屏蔽件定位于所述冷却门上方，所述第二对热屏蔽件 中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对于所述熔融玻璃流动进行移动，其中所 述第二对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部分，所述末端部分和所述中央部 分中每一个包括相对于所述熔融玻璃流动的前向边缘并且其中与所述第二对热屏蔽件的 每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，所述第二对热屏蔽件中每个热屏蔽件的末端部 分的前向边缘并不更靠近所述熔融玻璃流动平面延伸。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述冷却门包括与所述熔融玻璃流动布 置成对置关系的面构件。
3. 根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述面构件为坚直的。
4. 根据权利要求2所述的设备，其特征在于，最靠近所述熔融玻璃流动的相邻表面的 所述面构件的一部分离所述相邻表面小于l〇cm。
5. -种形成玻璃板的设备，包括： 绕成型体安置的封壳，所述封壳包括在所述成型体下方的开口，以允许从所述成型体 下降的熔融玻璃流动从所述封壳穿过； 冷却门，所述冷却门定位于所述成型体下方； 第一对热屏蔽件，所述第一对热屏蔽件定位于所述冷却门下方以最小化自所述成型体 的辐射热损失，所述第一对热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对于 熔融玻璃流动进行移动，其中所述第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部 分，所述末端部分和所述中央部分中每一个包括相对于所述熔融玻璃流动的前向边缘，并 且其中与所述第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，所述第一对热 屏蔽件中每个热屏蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近所述熔融玻璃流动平面延伸； 第二对热屏蔽件，所述第二对热屏蔽件定位于所述冷却门上方，所述第二对热屏蔽件 中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对于熔融玻璃流动进行移动，其中所述第 二对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部分，所述末端部分和所述中央部分中 每一个包括相对于所述熔融玻璃流动的前向边缘且其中与所述第二对热屏蔽件的每个热 屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，所述第二对热屏蔽件中每个热屏蔽件的末端部分的前 向边缘并不更靠近所述熔融玻璃流动平面延伸；并且 其中在所述第一对热屏蔽件的一热屏蔽件的所述中央部分的前向边缘与所述熔融玻 璃流动的相邻表面之间的第一距离在约3cm至约9cm的范围，并且所述第二对热屏蔽件的 一热屏蔽件的所述中央部分的前向边缘与所述熔融玻璃流动的相邻表面之间的第二距离 在约3cm至约23cm的范围。
6. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述末端部分的所述前向边缘的至少一 部分相对于所述中央部分的所述前向边缘为凹入的。
7. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述冷却门包括与所述熔融玻璃流动布 置成对置关系的面构件。
8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述面构件为坚直的。
9. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，最靠近所述熔融玻璃流动的相邻表面的 所述面构件的一部分离所述相邻表面小于l〇cm。
10. -种通过下拉方法来形成玻璃的方法，包括： 使熔融玻璃在成型体上流动，所述熔融玻璃以连续带从所述成型体下降，一对对置的 冷却门位于所述成型体下方，每个冷却门包括多个气体出口，用于将冷却气体导向至所述 冷却门的面构件； 将安置于所述冷却门下方的第一对热屏蔽件定位成最小化自所述成型体的辐射热损 失，所述第一对热屏蔽件中的每个热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对于熔融玻璃流 动进行移动，其中所述第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部分，所述末 端部分和所述中央部分中每一个包括相对于所述熔融玻璃流动的前向边缘，并且其中与所 述第一对热屏蔽件的每个热屏蔽件的中央部分的前向边缘相比，所述第一对热屏蔽件中热 屏蔽件的末端部分的前向边缘并不更靠近所述熔融玻璃流动平面延伸； 对安置于所述冷却门上方的第二对热屏蔽件进行定位，所述第二对热屏蔽件中的每个 热屏蔽件包括至少一个区段并且可以相对于熔融玻璃流动进行移动，其中所述第二对热屏 蔽件的每个热屏蔽件包括末端部分和中央部分，所述末端部分和所述中央部分中每一个包 括相对于所述熔融玻璃流动的前向边缘并且其中与所述第二对热屏蔽件的每个热屏蔽件 的中央部分的前向边缘相比，所述第二对热屏蔽件的每个热屏蔽件的末端部分的前向边缘 并不更靠近所述熔融玻璃流动平面延伸；以及 其中在定位了所述第一对热屏蔽件和第二对热屏蔽件之后，在所述第一对热屏蔽件的 一热屏蔽件的所述中央部分的前向边缘与所述熔融玻璃流动的相邻表面之间的第一距离 在约3cm至约9cm的范围，并且所述第二对热屏蔽件的一热屏蔽件的所述中央部分的前向 边缘与所述熔融玻璃流动的相邻表面之间的第二距离在约3cm至约23cm的范围。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括最靠近所述熔融玻璃流动的相 邻表面定位的所述面构件的一部分离所述相邻表面小于l〇cm。
12. -种用玻璃拉制设备来拉制玻璃的方法，包括： 使单独熔融玻璃流在成型体的会聚成型表面上流动，所述单独熔融玻璃流在所述成型 体的底部接合以形成熔融玻璃带； 选择沿着所述玻璃拉制设备的长度的预定温度分布曲线； 将第一热屏蔽件定位成所述热屏蔽件的前向边缘离所述熔融玻璃带的表面约3cm至 约9cm的范围； 将第二热屏蔽件定位成所述热屏蔽件的前向边缘离成型体的底部约3cm至约23cm的 范围；以及 将位于所述第一热屏蔽件与第二热屏蔽件之间的冷却门定位成最靠近所述熔融玻璃 带的所述冷却门的面离所述烙融玻璃带的相邻表面小于约l〇cm。
【文档编号】C03B18/04GK104203846SQ201280068109
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2011年11月28日
【发明者】O·N·伯拉塔瓦, R·德利亚, B·科卡图鲁姆, S·R·马卡姆, W·A·惠登 申请人:康宁股份有限公司