由诸如玻璃的材料制造薄片的方法
【专利说明】由诸如玻璃的材料制造薄片的方法
[0001] 本申请为2008年9月24日提交的名称为"由诸如玻璃的材料制成的薄片"、申请 号为200880108496. 7的发明专利申请的分案申请。 发明领域
[0002] 本发明设及玻璃或其他玻璃质、陶瓷或金属材料的薄片或其他颗粒，特别设及厚 度小的薄片或颗粒，设及制造该样薄片或颗粒的方法，它们的某些用途，W及设及含有它们 的产品。
[000引发明背景
[0004] 已知生产玻璃薄片的方法是利用转杯来形成从转动的杯边缘呈放射状地发散的 烙融玻璃平面膜。在两个板之间输送膜，形成环形文丘里管，并用强制通风过冷却。由于 高速空气流和由其造成的阻力（摩擦阻力），膜破碎。该种方法和实施该方法的设备是 EP0289240 的主题。
[0005] 根据EP0289240中描述的方法，设及成功生产厚度均匀的平面玻璃薄片的参数各 不相同并且是复杂的。已发现它们包括W下内容：
[0006] ?玻璃组成、烙化温度和粘度
[0007] ?玻璃在烙炉中的温度
[000引?玻璃离开炉和进入杯的质量流量
[0009] ?玻璃进入杯的温度
[0010] ?玻璃炉的出口与杯的入口之间的距离
[0011] ?杯的直径和深度
[001引?杯的散热性能 [001引 ?杯的转动速度
[0014] ?杯的边缘与呈放射状的文丘里管的入口之间的距离
[0015] ?形成呈放射状的文丘里管的板之间的距离
[0016] .文丘里管板的直径
[0017] ?文丘里管板之间吸入的空气的体积和压力
[0018] ?文丘里管板之间空气流的温度
[0019] ?旋风收集器的直径和结构
[0020] 该些参数全部都可W变化，其结果是生产出玻璃薄片或生产不出来。若是生产出 来，薄片可W是平面的或是波状的。薄片的厚度可W有实质变化，或者非常一致。薄片的横 截面和/或厚度可W大或小。
[0021] 使用所述方法，并且恰当控制W上所述的参数，能够初步制造出平均厚度范围为1 至10 ym的薄片。进一步的开发研究使得能够生产出平均厚度为350皿至1 ym的薄片。
[0022] 然而，该种方法不能用于制造平均厚度为约350nmW下的二氧化娃（玻璃）薄片。
[0023] 为了生产大约350nm W下的薄片，W02004/056716中公开的装置能够加热来自烙 炉的下行玻璃流，该装置向烙炉出口喷管附近的上部电极至连接转动设备的下部电连接之 间的所述玻璃流通入电流。然而，存在很多与该种装置相关的不利之处。首先，该种装置通 常要求非常高的电压（一般超过5, 000V，并且许多情况下高达10, 000V) W确保充足的加 热，而该给操作者造成了非常严重的触电致死危险。其次，该种装置对于长期生产运行而言 往往不能有效地运行。不希望被任何理论束缚，认为该是因为进入杯的热玻璃流一旦与冷 得多的转杯整体接触而固化，并形成电绝缘层，其极大地减少了沿下行玻璃流向上传递的 电流量和与此相关的加热。
[0024] W02004/056716还能够通过使用RF感应加热来加热下行玻璃流，但是已发现该种 方法效率低，在生产中很难有效实施。
【发明内容】
[0025] 薄片
[0026] 根据本发明，提供了平均厚度至多为350nm的薄片。优选地，所述薄片的平均厚度 至多为200皿。特别优选的范围为10至100皿，包括40至100皿的范围。
[0027] 优选地，最大横向尺寸与厚度的纵横比为50 ;1至25, 000 ;1，优选为50 ;1至1500 ; 1〇
[002引根据本发明，薄片可W由玻璃、玄武岩、如氧化侣的陶瓷、石墨和例如铜的金属组 成。玻璃是优选的材料，一个实例为ECR玻璃。其他实例为C玻璃、E玻璃LA玻璃。
[0029] 本发明优选的玻璃薄片具有基本上一致的厚度。优选地，至少80%的玻璃薄片在 标称平均厚度的20%内。
[0030] 制推薄片的方法
[0031] 根据本发明，为了制造具有低厚度和/或低厚度分布的玻璃薄片，已发现必须仔 细控制W下参数：
[0032] ?玻璃组成、烙化温度和粘度
[0033] ?玻璃在烙炉中的温度
[0034] ?玻璃离开烙炉和进入杯的质量流量
[0035] ?玻璃进入杯的温度
[0036] ?玻璃炉的出口与杯的入口之间的距离
[0037] ?杯的直径和深度
[00測 ?杯的散热性能
[0039] ?杯的转动速度
[0040] ?杯的边缘与呈放射状的文丘里管的入口之间的距离
[0041] ?形成呈放射状的文丘里管的板之间的距离
[0042] ?文丘里管板的直径
[0043] ?文丘里管板之间吸入的空气的体积和压力
[0044] ?文丘里管板之间空气流的温度
[0045] ?旋风收集器的直径和结构
[0046] 根据本发明，为了制造玻璃薄片，进一步发现必须在1050至1600°C的较高温度范 围内操作烙炉。
[0047] 进一步发现，为了生产该种薄片，特别重要的是非常仔细地控制（i)玻璃流离开 烙炉的温度，（ii)玻璃流的质量流量，（iii)玻璃在转杯中的热损耗W及（iv)烙融膜的旋 转及其拉伸（在其过冷却和破碎成薄片之前）。
[0048] 就将离开烙炉的玻璃流的温度控制在期望的范围内而言，重要的是将热损耗的量 降低至非常低的水平。
[0049] 已发现烙融玻璃在转杯内损耗了大部分热，转杯由金属制成，并且在生产过程期 间内的任意时刻具有与其内的烙融玻璃的量有关的高质量、传导率和比热特性。当需要生 产较厚的薄片时，已惊奇地发现，已知的杯的热损耗量是可W采用已知设备制造的薄片的 厚度的限制因素。为了减小所得薄片的厚度W制造出本发明的薄片，已发现需要将杯隔热 W防止热损耗。进一步发现需要提供用于加热杯的装置。
[0050] 通过采用该样的隔热和/或加热，可W免去使用外部RF(微波）加热下行玻璃流 (在W02004/056716中描述的类型），或者还可W利用增加玻璃降落（fall)来实现，该样有 利于提高用户操作装置简便性。
[0051] 在本发明的优选实施方案中，既利用了外部RF加热，又利用了杯的隔热和/或加 热。该种元件之间的相互作用使得玻璃W比采用已知方法更高的温度离开杯进入文丘里管 板，并能形成平均厚度范围为10至350nm的小薄片。不希望被任何特定理论束缚，认为在 玻璃从烙炉下行期间从外部加热玻璃，确保隔热和/或加热的杯保持在高得多的温度，因 而使得出来的玻璃一穿过文丘里管板就被制成更薄的薄片。
[0化2] 赶
[0化3] 现在将参考附图的图1更详细地描述杯的隔热，图1为穿过本发明的设备的局部 纵剖面图。
[0化4] 杯1由例如合适的钢制成，但是也能使用其他诸如销的金属和其他合金。上部2 形成杯的上部部分。该上部的中央圆锥部分3被移除。移除部分4的顶部直径为48mm，底 部直径为28mm，杯1的内部深度为15至16mm。
[0化5] 上部2可从下部6分离，并且可固定连接于下部6。下部6具有下部移除的圆柱部 分7,用于将下部6可分离的连接至电动机（未示出）的输出驱动轴。
[0056] 根据本发明，为了生产薄片，必须在中央圆锥部分3周围提供非常有效的隔热。使 得该点可W实现的充分隔热显示于图1中（8a和8b)。上部3具有经机械加工形成于其中 的圆柱凹槽9。适合用于隔热的材料包括高温陶瓷纤维毯。为了在适当位置保持隔热件8a， 提供了紧密配合的外部基本是圆柱的部分1，其能够通过已知的连接装置，诸如螺栓（未示 出）或者通过焊接被可分离的或永久的连接于上部2。
[0化7] 根据本发明，为了一致地制造薄片，已发现中央圆锥部分3的下端进一步采用保 温件8b是有利的。其配合进入经机械加工而成的凹槽11，并且当下部6通过已知的连接装 置，诸如螺栓（未示出）或者通过焊接连接于上部2时，被保持在适当的位置。
[005引 加热巧各
[0化9] 现在将参考附图的图2和图3更详细地描述用于杯的加热设备。
[0060] 图2示出了合适的加热设备，其包括与RP(微波）发生器3相连的紧密围绕转杯 2配合的线圈1，该RP(微波）发生器3运转时将能量直接引到金属杯2。
[0061] 图3示出了可供选择的气焰喷射器1，其从环形管燃烧器3 (沿着气体输送管道5 输送气体混合物4)向内指向杯2的外表面，用于加热转杯或简单地减少转杯的热损耗。
[0062] 优选的方法是W上描述RF加热方法，示于图2中，因为利用RF加热没有在不注意 时气焰喷射器预热流入文丘里管板和在文丘里管板之间流动的冷却空气流的风险。该种预 热可能使得形成（一致地）期望的薄片变成不可能或困难。 实施例
[0063] 现在将给出使用根据本发明的设备的方法的实施例。
[0064] 连施例1 [00 化]
【主权项】
1. 一种制造玻璃薄片的方法，其包括将熔融玻璃输送至用于制造薄片的设备的杯中， 并且围绕其纵轴转动所述杯，使熔融玻璃从所述杯的边缘呈放射状地发散；其中，所述设备 包括安装用于围绕纵轴转动的杯，用于输送熔融玻璃至所述杯内的装置，和用于使所述杯 围绕所述轴转动的装置，借以使熔融玻璃膜从所述杯的边缘呈放射状地发散，所述设备包 括至少部分地环绕所述杯延伸的隔热装置和/或用于在杯转动时加热杯的装置。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述设备包括当熔融玻璃被输送至所述杯时用于 加热熔融玻璃的装置。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述设备包括用于容纳熔融玻璃的容器， 所述容器具有用于控制从其中流动的喷嘴，其中控制喷嘴与转杯入口之间的距离为75至 850mm〇
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述转杯的直径为28至48mm0D。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述转杯的深度为15至60_。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述设备具有形成环形文丘里管的 板，用于接收熔融玻璃膜，杯的边缘与环形文丘里管的板入口之间的距离为10至75mm。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述形成环形文丘里管的板之间的 深度为2至12謹。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述设备包括用于施加180至580mm 水柱气压的装置。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述设备包括用于提供从玻璃来源 至所述杯的玻璃质量流量为每分钟〇. 4至2. 5千克玻璃的装置，来自所述来源出口处的玻 璃温度为1200至1400°C，而且转杯中的玻璃温度为1180至1380°C。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中使用以下参数：来自容器的玻璃的 质量流量为每分钟〇. 5至2. 5千克玻璃，在控制喷嘴处的玻璃温度为1200至1400°C，并且 转杯中的玻璃温度为1080至1380°C。
【专利摘要】本发明提供的薄片具有至多350nm的厚度，该薄片由玄武岩、陶瓷、氧化铝、石墨、金属、金属氧化物或其中的两种或多种的组合物制成。还描述了用于制造这种薄片的设备和制造该薄片的方法。所述设备包含安装用于转动并用于接收熔融玻璃的杯。所述设备还包含至少部分地围绕所述杯延伸的隔热装置，或者用于在杯转动时加热杯的装置。
【IPC分类】C03B17-06
【公开号】CN104724910
【申请号】CN201510087062
【发明人】查尔斯·沃特金森
【申请人】查尔斯·沃特金森
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2008年9月24日
【公告号】CA2700611A1, CN101883740A, EP2203394A1, EP2203394B1, US8796556, US20100288538, WO2009040520A1