專利名稱：制備玻璃的方法和熔化玻璃的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一股涉及庫(kù)ij備鵬的方法和;l^七鵬的設(shè)備。具懶及由鵬性高的 材料制備高質(zhì)量玻璃的方法,以及i妨法中;)^七玻璃的設(shè)備。
背景技術(shù)：
折射率[nd]低、阿貝數(shù)[vd]大并顯示正性反常色散特性的一種光學(xué)玻璃，是用 于光學(xué)設(shè)計(jì)中考慮校正二次波譜的一種基本玻璃。這種光學(xué)玻璃包括JP-A-60-81042和JP-A-62-100452公開的一種氟石粦皿玻璃。
配制金屬磷,M(P03)x和氟化，MFX作原料(其中M是一種M^屬、 te^屬或其^^屬元素而x是M的價(jià)數(shù))并將這些原料燃1就育淛備氟磷離 玻璃c
盡管J^氟磷離玻璃是一種有用的玻璃,該玻璃的原料S^七時(shí)表現(xiàn)非常 強(qiáng)烈的腐蝕性。因此帶來以下問題。即鵬耐腐蝕優(yōu)異的鉑作容器來激A原料仍 腐蝕鉬,并且腐蝕的鉑以微粒形式包雜在熔融玻璃內(nèi),構(gòu)成光翻t源,令玻璃質(zhì)量降 低。
為了減少變脆造成的玻璃污染和熔化容器的損壞以及為了玻璃的脫泡和均 化因雌出含有^im的玻璃的制備方^(JP-B-8-25749)。而在該方法中,雖然對(duì)促 進(jìn)脫泡肖跑作用,但不能完全防lLh^容器腐tte成的玻璃、妝污。還，的另一個(gè) 問題是不可避勉也限制原料的組成。
還報(bào)導(dǎo)了一種方法中M^鉑污染的方式,其中將用作磷Kk玻璃原料的金屬
磷麟M(PC^進(jìn)行熱處理,然后j^七["鉬方飾latina)金屬綜述"，vol.36, No.l， pl4匿 25(1992)]。 i妨法中,用作玻璃的原料在920-1050。C進(jìn)行熱處理,然后再j^七。只要 斜蟲艦的金屬磷S^原賄1100-1200 。C的敲鵬化鵬戰(zhàn)方法就不魏成 問題。然而戰(zhàn)方法不育隨用矜有在700-100(TC鵬化的氟化激材料的混合 物,所以不育調(diào)于玻璃化7驢在1000。C或更低的玻璃組合物原J斗,例如氟磷隨玻
璃。然而在試圖用i:M方法制造時(shí),就要求釆用對(duì)M(P03)x原料熱處理的步驟和將
熱M的M(P03)x原料與另一種原料亦即氟化合物MFx原料進(jìn)行混合的步驟逸就 皿制備方法錢化而且不可避勉也增大制作駄的問題。
另外，劍七氟磷^玻璃原半輪出現(xiàn)以下不合要求盼膚況。亦即原料的反應(yīng)產(chǎn) 物和氣氛中玻璃或水的蒸氣會(huì)在熔化容器內(nèi)固化,氣氛中玻璃或水的蒸氣會(huì)與玻
璃原料反應(yīng)堵塞原料投料口 ,或者形成的固化滴落i4A熔融玻璃造成強(qiáng)烈發(fā)泡或
作為不燃七物質(zhì)殘留在玻璃內(nèi)。結(jié)栗出現(xiàn)的問題是斷氐班離質(zhì)量或陶^率。 由于戰(zhàn)原因,目前剝牛下難以大娜莫制造高質(zhì)量的氟磷,班離。 劍七硼硅離鵬也有類似于j^七氟磷鵬鵬的問題。亦即玻璃原茅檜在
熔化期間釋放大量的水阻塞原料進(jìn)料口 ,或者硼酸蒸發(fā)而遭受熔化容器內(nèi)的固化。

發(fā)明內(nèi)容
在這種情況下,本發(fā)明目的是掛共一種制備i鵬的方法,其中由i^七期間顯示 高反應(yīng)性的玻璃原料或含有高揮發(fā)性成分等用于制造氟磷Kk玻璃或硼硅,玻
璃的材料制備高質(zhì)量玻璃,^mf共該方法中懶七鵬的設(shè)備。
為超ij上述目的,本發(fā)明人作了深入研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)M:將氧化氣體直M^烙融 玻璃，并i&fch時(shí)將熔化期間表5販原劑性質(zhì)的玻璃原料裝i^Em泡位置的這樣一
種方法就能實(shí)5肚述目的,或者j頓這樣一種方法,其中用干燥的環(huán)境氣體填充容 器,同時(shí)讓環(huán)境氣體艦玻璃原料的裝料途徑流至鵬融玻璃的液風(fēng)裝載鵬原料, 并且專門制作進(jìn)行±^方法的衞七鵬設(shè)備。基于Ji^^現(xiàn)而完赫發(fā)明。 繊是說根據(jù)本發(fā)明，
(l難供一種玻璃制備方法,其中包括將玻璃原料裝入已加熱容器內(nèi)的熔融玻 璃以 化玻璃原料的步驟,其中將氧化性氣體鼓入熔融玻璃并在鼓泡位置將熔 化期間表5販原劑+頓的玻璃原f機(jī)幾下文叫^'制備方法n。
(2) 提供一種玻璃制備方法,其中包括將玻璃原料裝入已加熱容器內(nèi)的熔融玻 璃以便熔化玻璃原料的步驟,所述容器用干燥的環(huán)境氣體填充同時(shí)讓環(huán)境氣體沿 著玻璃原料的裝料途徑流到熔融玻璃的液面,裝載玻璃原賄下文叫{乍'制備方法 『)。
(3) 還提供一種玻璃劍七設(shè)備,ffi31^載玻璃原料并加熱I鵬原料使之劍七得
至U熔融玻璃,該設(shè)備包括,作為割牛的劍七玻璃原料的容器,向容器內(nèi)熔融玻璃供給 氧化氣體的氧化氣體供給口 ,和位于所述氧化氣體供給口上方的原料裝載口,以便
裝載鵬原辨下文叫,玻璃艦設(shè)備r)。
(4)還提供一種熔化玻璃的設(shè)備,iiii^載玻璃原料并加熱使它燃七得到熔融
玻璃,該設(shè)備包括作為基件的容器,加熱和熔化玻璃原料并留存所得的熔融玻璃,配 備 并接觸容器的原料裝載口,與]1:斑有供給干燥環(huán)境氣體填充容器的環(huán)境氣 體供給口 ,排放所述環(huán)境氣體的環(huán)境氣體排放出口 ,容器的內(nèi)部被區(qū)分形成一個(gè)環(huán)
境氣體通道將其從環(huán)境氣體供給口沿著原料裝i^t^M熔融玻璃液面導(dǎo)通并到達(dá) 氣湘瞰出口(T文叫作"玻璃劍七設(shè)備n")。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例所用煩七鵬設(shè)備的縱向咅曬圖。 具體實(shí) 式
本發(fā)明提供的帝恪玻璃方法是一種玻璃帝u備方法,包括將玻璃的原料裝入加 熱的容器內(nèi)熔化玻璃的步驟該方纟跑括兩種實(shí) 式。亦即(l)一種方法是將氧化 氣體鼓入熔融玻璃并且在鼓泡位置將熔化期間表現(xiàn)還原劑性質(zhì)的玻璃原料裝入
(制備方法1),而(2)另一種方法是所述容器用千燥環(huán)境氣體填充并且同時(shí)讓環(huán)境氣
#^原料裝繊繊鵬融玻璃液面,裝載鵬原茅4<制備方法n)。
戰(zhàn)制備方法i中,"熔化期間彭JK原劑性質(zhì)的玻璃原料"意指熔化期間將 產(chǎn)生一種腐t^hM容戮特別是鈾或鉑合織U造的容器)物質(zhì)的材料,并且戰(zhàn)玻璃 原料包括磷離玻璃的原料。另外，戰(zhàn)"氧化氣體"意 親^±^蝕物質(zhì)的氣 體包摘?dú)狻?br> 在使用金屬磷酸鹽化合物作玻璃原料和熔化磷酸鹽玻璃時(shí)^^4OT上述制 備方法i,尤雜鵬金屬磷,七合物和氟化，作鵬原料并靴氟磷鵬玻 璃附教雌它。
在4頓氟化合物作i鵬原料和燃七氟化物玻璃時(shí)^M頓J:^制備方法n 尤^^ra氟化，和金屬磷,化，作玻璃原料并熔化氟磷Kk玻璃附寺別 雌它。作為選擇,在〗頓硼酸鹽化合物作原料并;)^七含硼Kk玻璃時(shí)特別雌 它。
氟磷酸鹽玻璃是一種光學(xué)玻璃,它由于氟元素而有高阿貝數(shù)并且正性反常色
散特性大可由氟化^/ MFx和金屬磷,化合吻M'(P03)x，糊七制備。上述化學(xué)式 中,每個(gè)M和M，代表金屬元?dú)饫缫环N或多種金屬原子,選自堿金屬元素,feh^ 屬元素或其4lk^屬元?dú)獠⑶襵和x'是M和M'的價(jià)數(shù)。
氟磷麟玻璃的原料包括一種配方混^m含有氟化鋁A1F3,氟化鎂MgF2,氟
化鈣CaF2,氟化鍶SrF裁,乙可這些都是氟化娜,鍋磷麟Al,和金屬 磷^l貝Ba(P03)2(這些都是金屬磷麟化^1)。另外,也可4頓KP03, NaP03, H3P04,
P20s,Nd2(P03)3等。這 |酸化錄可用作磷鵬玻璃的原料。
戰(zhàn)玻璃原料可傾入容器中加熱到大約800-腦(TC的熔融玻璃內(nèi)。劍七時(shí)上 述玻璃原料的金屬磷 化合物會(huì)，軍,產(chǎn)生表現(xiàn)強(qiáng)烈還原活性的游離磷。游離磷 腐蝕鉬制容器,腐蝕形成的鉑微粒摻雜在熔融玻璃內(nèi)并構(gòu)成光t^t源,造成玻璃質(zhì) 量下降。
為^,問題本發(fā)明采用戰(zhàn)制備方法I和制備方法n。首先詳述制備方法I。
在本發(fā)明制備方法I中，鼓泡供纟條化氣體aA熔融玻璃。在氧化氣體鼓泡位 置^A^M磷,化合物，^l磷^k懶軍產(chǎn)生表現(xiàn)強(qiáng)還原活性的游離磷。但是在 游離磷撤蟲容器內(nèi)表面之辦戯iA的氧化氣體氧化所以能防止W^腐蝕。
如上所逸/A^磷麟，軍的產(chǎn)物游離磷被氧化,從而艦玻璃熔化并能有 繊麟艦玻璃。
氧化氣軒僅氧化游離磷,而且還^^1磷,化合物在裝載位置向掘流 流動(dòng)。裝入的原料通常沉降并至iJ達(dá)容器底部。但是M^鵬成傳纖流陶氐原 料的沉P繊。因此在原料到達(dá)容器底部之fTE懶軍,并且產(chǎn)生的游離磷也被氧化 所以能有效防止容器底部的腐蝕。
^tJ^制備方法I中,tt^鄉(xiāng)融玻璃液面的中刺iSMA氧化氣體并且讓 金屬磷Kk化合物的裝料aA鼓制iS。在這種方式中,^I^料，軍產(chǎn)生的游離磷 到達(dá)容體面特另睏艱而且容器內(nèi)的熔融玻璃也被攪動(dòng)。
以上鼓入的氧化氣體優(yōu)選干燥的含氧氣體，例如氧氣和氧氣與惰性氣體的混 ，。^iM頓千^R態(tài)的氧化氣體,下文榭乍說明,并且氧化氣體的構(gòu)成iMI支泡 氣體的水含量為4.25體積^或更低,^結(jié)露點(diǎn)在-7(TC^M低。氧化氣體的供給 鵬在50-500 ml/分。
在4頓氟化合物作玻璃原料時(shí),氟與金屬之間的結(jié)合與藩能一賠少500 kJ/mol,例如F-Mg之間是511.7 kJ/mciF-A]之間是587.7 kJ/molf-Ca之間是556.17 kJ/mo1。另一方面,O-Mg之間的結(jié)合與懶賴g是336.87 kJ/mol,0-Al之間是478.7 kJ/md,或^^些能都小于與F的禾口育遣,所以沒有直認(rèn)的氧氣會(huì)^131打破氟與金屬 的鍵合來清除玻璃中的氟。因此氧氣氧化游離磷而很少陶氐班離中的氟含量,所以
氧氣是制備氟磷艦玻璃剛M的鼓泡氣體。在氟磷麟玻璃用作光學(xué)玻璃時(shí)，特 另腰求具剤氐的折射率糊氐娜性。如果驗(yàn)全用氧代替，阿貝數(shù)[vd]就會(huì)陶氐。 fii^擇^B喿氧氣作氧化氣體時(shí)，能防止阿貝數(shù)卩對(duì)氐。
雖然根據(jù)原料M和熔融玻璃出料量可有差別,氧化氣體的鵬雌l"4升/
分。另外,氧化氣1祐供入劍七容器之前于熔化容默卜部的^JH腿調(diào)節(jié)到20-60 "C在供給到j(luò)^g蟲玻璃時(shí)的溫度^i調(diào)節(jié)到700-800°C 。
在裝載原料的位置熔融班離的深度要增大(亦即在容器底部和該位置熔融玻 璃液面之間的高^1),而從熔融玻璃液面起觀糧的原料裝載高度(距萄敷J^。這 種瞎況下,會(huì)增加^A原料到達(dá)容器底部的時(shí)間,從而防止容器壁的腐t夂甚至原料 含有大S)^蝕物。得到J^效果無(wú)需將原料的裝料口過于Wift熔融玻璃液風(fēng)， 融玻璃液面起觀懂的玻璃原料裝料高與距萄計(jì)算在原料裝劍體熔融玻璃的深 度4M調(diào)節(jié)到它的1.5-3倍,更優(yōu)選1.6-2.5倍。ilii控制玻璃原料的供鄉(xiāng)糧娜融 玻璃出料量或者控制戰(zhàn)供給和出料量?jī)烧?就能控制熔融玻璃液面。
玻璃原糊M^賣供料。^^用間歇式供給玻鴻原料的方法時(shí),為了^I亙量 的玻璃,應(yīng)增加每次裝載玻璃原料的M,并M即產(chǎn)生大量的游離磷。在遊賣裝料 時(shí),裝料量隨著時(shí)間均化產(chǎn)生的游離磷被可靠地氧化出于防止傾入腐蝕和促進(jìn)玻
璃;^^七考慮大為有益。
因此tti^續(xù)&Aj皮璃原料和連續(xù)出料熔融玻璃/(鵬融5鵬液面維持在上 述范圍。
熔融玻璃1131容器的出料口被輸送到精煉容器,經(jīng)過精煉和攪拌 均勻的 高質(zhì)量王鵬,它不含構(gòu)成光翻中源的微粒禾口氣泡。臠皮璃質(zhì)量如虹割棋適于用 作光學(xué)玻璃,并適于用作光學(xué)元件例如itl竟棱鏡和光學(xué)纖維以及激，鏡。
盡管己參照熔化氟磷酸鹽玻璃的實(shí)施例已說明了上述方法,但也能用于磷酸 鹽鵬的靴。
下面詳述制備方法n。
制備氟磷酸鹽玻璃所用原料的氟化合物包括許多易于升華的化合物,如
AF3(在1260-1272。C升華)。在，3織蟲300-400。C蒸汽時(shí)它部分懶軍而產(chǎn)生氟化 氫和氧化鋁。A1F3的蒸汽壓是2.19 kPa(1098。C)或0.102 MPa(1294。C)。 ？205具有 易于經(jīng)受汽化的特性。在培融班離伴隨的環(huán)境氣體t數(shù)蟲含有OH基團(tuán)氣體^ 時(shí),A1F3 m和P205蒸汽與OH基團(tuán)或H20蒸n^反應(yīng)形成少量的可溶性A1P04,這種A1P04鵬化容器內(nèi)熔融玻璃液面的上方魏受固化。玻璃上固化的A1P04
滴落以不規(guī)則間隔包雜鄉(xiāng)融玻璃內(nèi)。當(dāng)A1P04滴落i3A熔融玻璃時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈 發(fā)泡的反應(yīng)并將氣泡殘留在玻璃內(nèi)。另外，由于A1K)4有非常高的、至少150(TC的 熔點(diǎn)在滴落]￡\熔融玻璃時(shí)不易漸七。結(jié)栗滴^a留作為翻物的A1P04造成散 射顆粒,它將大大降低玻璃質(zhì)量。在將 顯度設(shè)定在高于輸送微細(xì)物熔點(diǎn)在大約 1100-1150°C時(shí),易于升華的物質(zhì)從玻璃中逸出,則難以得到預(yù)計(jì)組分的玻璃。
為得至i汰的阿貝數(shù)，用大魏代替氧的玻璃,例如氟磷,玻璃趨向與水反應(yīng) 所以 化步驟要 免熔融玻璃直,蟲水并避免煩七氣氛中包雜水。當(dāng)氟磷 鵬玻繊蟲OH基團(tuán)^7K蒸汽時(shí),氟離子被氧離子取代脇人玻璃中以HF氣體形 式逸出。結(jié)果陶氐玻璃的穩(wěn)定&藏附CT作光學(xué)玻璃的阿貝數(shù)。產(chǎn)生的HF氣 體有毒,并對(duì)環(huán)保產(chǎn)生有害影響。
為克月lh^問題得到高質(zhì)量氟磷,玻璃，要求降低熔融玻璃和熔化環(huán)境氣 氛中7XfBOH基團(tuán)的含量。在帝恪方法U中在將氟磷,玻璃的原料^A熔融狀
態(tài)的氟磷酸鹽玻璃步驟中,其中氟磷皿玻璃在加熱的容器內(nèi)積聚，用干燥的環(huán)境 氣體填充容器,并且在裝載玻璃原料的同時(shí)讓干燥環(huán)境氣體沿著玻璃原料的裝料
途徑流到熔融玻璃液面。
上述方法中,容器內(nèi)用干燥狀態(tài)的環(huán)境氣體填充,并減少環(huán)境氣氛中的水含 量。另外,由于千燥環(huán)境氣W^玻璃原料的裝料途徑流至(J觸蟲5鵬液風(fēng)玻璃原料 內(nèi)吸附的水與環(huán)境氣體混合,使得^Vi及璃原料內(nèi)吸附的7K含量陶氏。環(huán)境氣條
到達(dá)熔融玻璃液面之后從容器排放,容器內(nèi)氣氛保持干^R態(tài),就可防止熔融玻璃
與OH基團(tuán)或的7jC反應(yīng)。
還有,允許沿著玻璃原料的裝料途徑流至u熔融玻璃液面的環(huán)境氣體可防止以
下幾點(diǎn):從熔融玻璃產(chǎn)生的氣體到達(dá)i鵬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氣流作用向上飛濺而堵塞玻璃原料供料口。
干燥環(huán)境氣體優(yōu)選選自惰性氣體,干燥氧氣或惰性氣體與氧氣的干燥混合氣。
再者,為防止i^蒸汽遭受固化并堵塞待排放環(huán)境氣體的氣糊瞰出口,要將
區(qū)fe鄰隞出口加熱至隧樣一種 驢,亦即氣糊撖出口的^Mti^M少60(rc,更優(yōu)
魅少700。C。
當(dāng)連續(xù)裝載玻璃原料時(shí),容器內(nèi)要調(diào)節(jié)干燥環(huán)境氣體有相對(duì)于容默卜的正壓,
從而防止與玻璃原料一起的水蒸氣進(jìn)入容器。容器內(nèi)外彼此的壓差優(yōu)選調(diào)節(jié)到
10-30Pa^M多。
熔融玻璃ffiil容器向下出口傳送到精煉容器，經(jīng)皿煉和攪拌變成沒有構(gòu)成 光翻t源微粒和氣泡的均勻高質(zhì)量玻璃。該玻璃質(zhì)量如ilt^高使其適合用作光學(xué)
玻璃,并且可用作光學(xué)元件例如邀i,棱鏡和光學(xué)纖維以及激^tf竟。
盡管已參照船七氟磷 玻璃的實(shí)施例已說明了Jl^方法,但它也育調(diào)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
產(chǎn)生大量7尺并且硼酸有揮發(fā)性,含硼酸鹽造成的問題是玻璃蒸M熔化容器內(nèi)玻
璃液面上方趨于形成固體。也在制備含硼艦玻璃中，按照戰(zhàn)同樣方式讓環(huán)境氣 術(shù)荒動(dòng)，在劍七容器內(nèi)形成預(yù)定的流動(dòng)路幾并且MM，同樣方法供給玻璃原料, 從而克服玻璃蒸汽固4戰(zhàn)成的問風(fēng)使得肯灘順禾鵬給玻璃原料,并以良好產(chǎn)率生 產(chǎn)高質(zhì)量玻璃。
在制備方法n中,煩七玻璃如下。象以在制備方法i中說明的一樣，將一種氧 化氣體鼓入熔融玻璃,容器也用干燥環(huán)境氣#±真充,并同時(shí)讓干燥環(huán)境氣皿著玻 璃原禾雜料途徑流至嗨融玻璃液面,如同制備方法i已說明的另,，將熾七期間彭見 還原劑性質(zhì)的玻璃原料裝入熔融玻璃的鼓泡位置。
在鼓泡氣體出現(xiàn)的位置(該位置也是玻璃原料的裝糾立置),于氣氛中弓胞向 上的對(duì)流。而且由于環(huán)境氣1 料途徑流動(dòng)，可防止玻璃原料向上流動(dòng)。環(huán)境 氣體伴隨熔融玻璃液面出現(xiàn)的鼓泡氣體運(yùn)送到氣體排放出口,并不存在氧化氣體 滯留在容器內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。J^方法適賴iJ敘粦,玻璃,氟磷^k玻璃和含硼iK玻 璃如硼硅鵬玻璃，并且也可用來制^絲占度硅Kk玻璃。
，方法得到的熔融玻璃可M容器向下的出口輸送到精煉容器,經(jīng)過精煉 和攪拌，沒有光翻t源微粒和氣泡的均勻且高質(zhì)量的玻璃。該玻璃質(zhì)量之高可 適合用作光學(xué)玻璃,并且它可用作光學(xué)元件如透鏡,棱鏡和光學(xué)纖維,以及激光透 鏡。
本發(fā)明熔化玻璃的設(shè)備，是一種ffiil裝載玻璃原料并將其熔化得到熔融玻璃 的設(shè)備，該設(shè)備包括兩種實(shí)方te式。亦即(l)設(shè)備之一包括,作為割牛的、用于熔化玻 璃原料的容器,向容器內(nèi)熔融玻璃供給氧化氣體的氧化氣體供給口,和位于所述氧 化氣體供給口上方的原料裝載口,以便裝載玻璃原線玻璃熔化設(shè)備！),以及(2)另一
種方式的設(shè)備包括,作為基件的容器,加熱和熔化玻璃原料并維持所得的熔融玻璃, 瓶觸容器配備的原料裝載口,與此還有供給干燥環(huán)境氣體填充容器的環(huán)境 氣體供給口，排放所述環(huán)境氣體的環(huán)境氣體排放出口,容器的內(nèi)部被區(qū)分形成一個(gè) 環(huán)境氣體M,將環(huán)境氣體供給口沿著原料裝 ^11熔融玻璃液面并到達(dá)氣體 排放出口(玻璃劍七設(shè)備H)。
首先詳^f七玻璃設(shè)備I。
在;J^f七5鵬設(shè)備i中,熔化玻璃原料的容默卜部配備加熱器，用于加熱容器內(nèi) 的熔融玻璃和^A容器內(nèi)的玻璃原料。在保持熔融玻璃的容器底部的部分,配備一 個(gè)或多個(gè)氧化氣體供氣口供鄉(xiāng)舗如干燥氧氣的氧化氣體。^Eil^氧化氣體供氣口 上方,配備原料裝料口將班離原料^A容器?？膳鋫涠鄠€(gè)原料裝料口。在本發(fā)明設(shè) 備運(yùn)行時(shí),容器內(nèi)玻璃保持熔融'且氧化氣體從氧化氣體供氣口上方itA熔融玻璃
謝亍鼓泡。
王，原料iM^料口裝載并且滴,氧化氣體EA熔融5，的^g。 ^A的 玻璃原料被懶軍產(chǎn)生表現(xiàn)強(qiáng)烈還原性的中間^。而且由于直^A氧化氣體而易于 氧化原料，所以能防止容器內(nèi)H^蝕并能f腿玻璃倒七。
玻璃原料裝料口的構(gòu)造使得裝入的玻璃原料很少接觸或不接觸容器壁的表 面。因iifcj腿在容器中間上方配備原料裝料口,iat^在容器的中間部分配備氧化 氣體供氣口，以便同原料裝料口的健相匹配。
本發(fā)明的設(shè)備I適合從氟化^t/和金屬磷麟化^tH乍的原料熔化和制備氟 磷ilfe玻璃。氧化氣體tfciM自千M^態(tài)的氧氣或含有氧氣的千燥氣體。、皿,氧 化氣體供氣量和其他劍特吐文制備方法I所述相同。有關(guān)的容器,至少在撤螩 融5鵬的部6M腿由鉑或鉬合織蜷。
設(shè)備H腿具有裝載itSW^控制3tA容器的玻璃原料裝料量,以及排出計(jì) 量機(jī)M^控制熔融玻璃從容翻咄的熔融玻璃量。由于這些控娜JW可以控制原 料裝料量和熔融玻璃排出量,使得在玻璃原料裝入容器內(nèi)的位置處瑢融玻璃深度 為,規(guī)融玻璃液面起測(cè)量的裝料高度(距離)的1.5-31.6-2.5危^A的玻
璃原料在到達(dá)容器底部之itmi^(七。在這種方式中,能防止容器腐餓并能防止構(gòu)
^#^^表面的物質(zhì)包雜 融玻璃內(nèi)，的污染。
另外，戰(zhàn)原料裝徵幾術(shù)腿按照^^賣裝料方法實(shí)施。在連續(xù)裝載原料時(shí),原 料裝料鵬按照時(shí)間均化可避免因立即，軍而形駄量還原性物質(zhì)。按照驗(yàn)方
法的原料裝穀臓的一個(gè)實(shí)例如下。為保持原料的干^R態(tài),該豐/IM有一個(gè)用千燥 環(huán)境氣淋真充的輔助艙室,原料裝IWI從輔助艙室延伸到原茅4^料口。在輔助艙 室內(nèi)配備螺旋和給料通道,通過螺旋以恒定轉(zhuǎn)速的連續(xù)旋轉(zhuǎn)將保存在輔助艙室內(nèi) 的原料擠出到原料裝料口JS^料M^料口遊賣^A容器。 ，設(shè)備I適合用于制，^&玻i離。
現(xiàn)在詳述玻璃'j^[七設(shè)備n。
在玻璃;)^i七設(shè)備n中,如，制備方法n所^千燥環(huán)境氣^t真充容器,使容 器內(nèi)氣氛中的水含量斷氐。另外,由^i上環(huán)境氣iffi^料途徑伴隨玻璃原料流到 熔融玻璃液風(fēng)玻璃原料內(nèi)吸附的水即便水劃艮少也與環(huán)境氣體混合,使得裝入原 料中吸附的水量陶氐。環(huán)境氣體到達(dá)熔融玻璃液面并從容翻夂欣容器內(nèi)氣氛保持 ^B^I犬態(tài),所以能防止熔融玻璃與oh基團(tuán)或水的反應(yīng)。
再者,讓環(huán)境氣體髓裝料途徑流動(dòng)還能防止以下幾點(diǎn):從熔融玻璃產(chǎn)生的氣 體到達(dá)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氣 流作用向上飛濺而堵塞玻璃原料供料口 。
設(shè)備n適合用作 供氟化鄉(xiāng)口金屬磷鵬七倒乍原料并將其熔化 得到氟磷麟玻璃的設(shè)備。在這種情況下,千燥環(huán)境氣體tt^P燥惰性氣體千燥氧 氣或瞎性氣體與氧氣的千燥混^n。
另外,為防止來自容器的，可溶性aipo4在氣糊撖口固化并堵塞氣體排 放口,要求在氣4禍嗷口配備加MI來加熱環(huán)境氣4禍撖口 。在加Bfl加熱的氣體 排放口中,沒有aipo4經(jīng)受固lt它以氣態(tài)形式與環(huán)境氣體一^;人^f放。排放環(huán)
境氣體的部^it^加熱到600。C鞭高。
在設(shè)備n中,原料裝料禾/lMM按照連續(xù)方法,象Ji^設(shè)備i 一樣。為防止水 在供給原料時(shí)從容器外部i3A^tit配備一種調(diào)節(jié)干燥環(huán)境氣體壓力的裝置,使得 容器內(nèi)部相對(duì)于繊卜部有正壓。
容劉她內(nèi)部由隔板女，，它Mii料裝料口延伸到熔融班離液面Pftt以便環(huán) 繞裝料鵬并且環(huán)境氣糊瞎文口設(shè)置在位于廣料加料口和隔板的分隔處。當(dāng)如上 所述配備該隔板時(shí),容器內(nèi)的環(huán)境氣體被連續(xù)替換,環(huán)境氣體容易沿著預(yù)定路線流 動(dòng)。另外,裝載的原料容易^A熔S蟲玻璃,可防止原料艦氣翻瞰口排出。
優(yōu)選圓筒形的容器,并且加熱保留在容器內(nèi)熔融玻璃的加熱部分皿附加在 容器的側(cè)面。此外,容激皿具有一種控制機(jī)械，至少控制原料裝料量和熔融玻璃
排出量?jī)烧咧?使得自容器底部起的熔融玻璃液面高度4，是容器直徑的2.5-
io亂更雌3~6倍。更^^容器的控制豐;ws制原^^料量和熔融玻璃排出量 兩者。本發(fā)明設(shè)備特征在于，熔融玻璃和環(huán)境氣體之間相對(duì)于熔融玻璃容積的擬蟲 面之比被降低，而熔融玻璃和容器之間相對(duì)于熔融玻璃容積的接觸面之比被增
加。由于這對(duì)寺征M^了織蟲環(huán)境氣體的烙融玻璃,帶Jl!^了與水的反應(yīng)和玻璃成 分揮隨,以及能有效地加熱熔融玻璃。
當(dāng)自容器底部起熔融玻璃液面高度低于^l直徑的2.5倍時(shí),難以超lhM效 果。而在容器底部起熔融玻璃液面高度 大于直徑的10倍時(shí),難以穩(wěn)定地供給 和排放環(huán)境氣體。
M:容器出口將熔融玻劍專超1」精煉容器,經(jīng)過精煉鄰攪斧 沒有構(gòu)成光 翻頓微粒和氣泡的均勻高質(zhì)量玻璃。這種玻璃質(zhì)量之高使其適合用作光學(xué)玻璃, 并且它適合用于光學(xué)元件如邀兔棱f凝咣學(xué)纖纟乾以及激^itl竟。
戰(zhàn)設(shè)備n不僅適賴隨氟磷麟玻璃而且還肖淛齡硼,玻璃如硼硅
另外,熔化設(shè)備n還有氧化氣體供給口，將^B喿氧化氣體供入熔融玻璃,并且 在氧化氣體供給口上方配備原料裝載口。當(dāng)設(shè)備n具有，設(shè)備i的結(jié)構(gòu)時(shí),設(shè)備 n也就有了設(shè)備i的特征如戰(zhàn)制備方法n麻設(shè)備n適飾臘磷離玻璃,氟化 物玻璃,氟磷離王鵬,如硼硅M:玻璃的含硼鵬玻璃,并適賴隨低粘度的硅酸 鹽鵬。
本發(fā)明熔化玻璃設(shè)備i和n中,可根據(jù)需要將精煉容器和微半容器連，^h培 化設(shè)備。
參照下文實(shí)施例將進(jìn)一步說明本發(fā)明,而本發(fā)明絕非僅限于此。 實(shí)施例i
圖i是本發(fā)明實(shí)施例i的熵七玻璃設(shè)備的縱向截面圖。煩七J鵬容器io是
圓筒形,用鉑制逸內(nèi)徑0.28 m而高0.95 m。
在容器10的上面中央部分配備原料裝料口 5將原料^A容器,還配備原料裝 1和環(huán)境氣體供給口 6以便^i^^斗口 5。
裝料tW 1有^Hf助艙室13，留存予跌配制的原料,原料供^I5t 14將原料 供A^料口 5,螺旋2插入原料裝料M 14和輔助艙室13,馬達(dá)3 $慟螺旋2,控制 豐順未畫出)控制原料的供^iM。艦馬達(dá)3的運(yùn)乾螺旋2將留雜輔助艙室
13內(nèi)的玻璃原茅4^進(jìn)供纟^M 14,纟M原料出口 4的原料m原料裝料口 5 容器10。馬達(dá)3的轉(zhuǎn)數(shù)決定原料供纟^M,J^制flM^制馬達(dá)3的轉(zhuǎn)數(shù),使得原 料供給使llf尋到控制。輔助艙室13還有個(gè)環(huán)境氣體供給口 6'將千燥環(huán)境氣體供入 輔助艙室13。千M^態(tài)的環(huán)境氣體MJ:^環(huán)境氣體供給口 6和環(huán)境氣體供給口 6，駄容器10。
在容器IO的上方中央部分,配備圓筒狀隔板9以便環(huán)繞裝料逾t即M31原料 裝料口 5 ^Ai座璃原料的裝料鵬。另外,在容器10的圓筒部分上方,配備氣湘一 放出口 7,將13i環(huán)境氣體供給口 6和6'的環(huán)境氣體和鄉(xiāng)S1原料裝料口 5和容器10 內(nèi)部的環(huán)境氣糊咄。氣##放出口 7有個(gè)加鄉(xiāng)8,防止劍七玻璃期間產(chǎn)生的玻 璃蒸汽等趣i」^4卩而固化并堵塞氣i禍敝出口 。要求隔板9有一定長(zhǎng)度,使得環(huán)境 氣體的流動(dòng)不妨礙容器IO內(nèi)留存的熔融玻璃。
容器10的夕卜表鵬備加彌未畫出)將玻璃加熱JtiK而Ml容器10夕卜表
面的加^I加^V熔融I^離。
在容器10底部的圓筒狀部分配備下出口 12,排出容器內(nèi);^(七的玻璃。M31下
出口排出的熔融玻衝專超嫩煉容器進(jìn)行精煉。
在容器io底部中央配備供纟^化氣體的鼓泡管n。用氧^3行謝 過鼓
泡管11將千麟態(tài)的氧氣袁機(jī)融玻璃。
容器10和與之相連的原料裝料機(jī)喊1保持內(nèi)在的正氏itJ^除ii31環(huán)境氣體 供給口 6及6，的環(huán)境氣體和MI窮包管11的氧化氣體以外,不讓含有7K蒸氣的空 氣駄。
±^玻璃熔化設(shè)備用來腐七和制造氟磷 玻璃。容器io留存的熔融玻璃
由容默卜表面配備的加 加熱到800-1000 。C力述950-1000 。C。千燥氧氣iiai支 泡管11鼓入熔融玻璃，使中央部分的熔融玻璃與氧氣進(jìn)行鼓泡。
配制的玻璃原料置于原料裝料機(jī)械i的輔助艙室13,M:環(huán)境氣體供給口 6
及6，遊賣供給千燥氣俠千燥氧氣或千燥氧氣與千燥惰性氣體的千燥混仏體)。 作為氟磷離玻璃的原料,4頓一種配制的原料含有氟化鋁A1F3, MgF2， CaF2,
SrF2, YF3(這些都是氟化，XA1(P03)3, Mg(P03)2, Ca{P03)2， Sr(P03)2和Ba(P03)2(這
些都是金屬磷,七，。
iiii原料裝料口 5的環(huán)境氣體被隔板9弓l導(dǎo)朝向熔融5鵬液面移動(dòng),ii^隔板
9和熔融玻璃液面之間,^#5容器10內(nèi)壁表面和隔板9之間,并M31氣糊瞰出口 7
排出。在容器10用千燥環(huán)境氣彬真充的情況下,原料裝料IW1的馬達(dá)3以預(yù)定 車鍵旋轉(zhuǎn),將輔助艙室13內(nèi)的玻璃原料連續(xù)擠出到裝料口 5。玻璃原料M3^料口 5并艦隔板9環(huán)繞的部分行定滴^I純氣的熔融玻璃液面的中心部分。在 這種情況下，讓環(huán)境氣^^原料裝料途徑流動(dòng),不^t^^器10內(nèi)原料因?qū)α鞅?推向上的情況或不出現(xiàn)I支泡氣體向上流動(dòng)的情況。另外,能防iW融玻璃產(chǎn)生的玻 璃歉吸附在玻璃原料內(nèi)粘覆至源料裝料口,因而阻礙原料的裝料。
駄的玻璃原料成分,金屬磷麟化合物在熔融玻璃中，產(chǎn)生還原性非常 高的游離磷。而且游離磷易于被^A熔融玻璃的氧氣氧化并熔化。因此能有效地 進(jìn)行玻璃的燃&防lh^屬磷l^化合物和游離磷到達(dá)鉬制造容器10的內(nèi)壁，則能 防止容器10的腐蝕。所以,不出JI^器10內(nèi)鉑微粒包雜鵬融玻璃內(nèi)的情況。
A，融玻璃液面流動(dòng)到容器10內(nèi)壁表面和隔板9之間空間的環(huán)境氣體，含 有熔融玻璃產(chǎn)生的玻璃蒸汽,且玻璃蒸汽與適量的水反應(yīng)形成少量可溶的磷酸鋁, 磷勝呂與環(huán)境氣#^月向氣##放出口 7移動(dòng)。由于氣體排放出口 7處于加 7兄 磷勝呂不在氣糊嗷出口 7固化所以不阻礙環(huán)境氣慚荒動(dòng)。另外,沒有固化的磷酸 鋁滴落或包雜在熔融玻璃內(nèi),則避免了鼓》包等問題。
原料裝ti3I度控制機(jī)械控制原料的裝料速度,熔融玻璃出料速度控制機(jī)械控 制熔融玻璃的出料速度,從而^鵬融玻璃的深度(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測(cè)量玻璃原料裝料口 5的高度(距熟的1.6-2.5倍。因此艦該裝料口 5駄的原料在至iJ達(dá)^tl底部之IUm^^因而不會(huì)腐 蝕構(gòu)離器內(nèi)壁的,白。
由于Ji^融玻璃液面的控制，熔融玻璃的深度ttit維持在容器10內(nèi)徑的3-6倍,使得針對(duì)熔融玻璃總?cè)莘e熔融玻璃的環(huán)境氣體撤蟲面積得到陶氐而并不阻礙
環(huán)境氣體的流動(dòng)iSI。
容器10內(nèi)得到的熔融玻璃S51烙融鵬出料口 12傳超i臘煉容戮未畫出)
進(jìn)行撒泉得至殿有諸如殘留氣泡和鉑微粒雜質(zhì)的高質(zhì)S^學(xué)玻璃。
如上所逸在遊對(duì)縣姊境氣體和鼓泡氣體的同時(shí),連續(xù)裝載玻璃原料,從而能
以優(yōu)良產(chǎn)率遊賣制造沒有諸如殘留氣泡和鉬微粒雜質(zhì)的高質(zhì)量光學(xué)玻璃。 實(shí)施例2
用實(shí)施例1使用的同樣設(shè)備以實(shí)施例1同樣方^(七硼硅1 玻璃。
綱硅麒原料,硅《原料和其他原料混合并供給到原料裝辦 1 。在令
千燥環(huán)境氣^^l^的同時(shí),iiii原料裝料口 5將上述混合物連續(xù)m;^S蟲玻璃，得
至鵬硅艦玻璃。在本實(shí)施例中,也以優(yōu)良產(chǎn)率遊賣制造沒有氣泡和雜質(zhì)的高質(zhì)量 光學(xué)鵬。
按照本發(fā)明制造玻璃的方法和利用本發(fā)明提供的熔化玻璃設(shè)備,由高反應(yīng)性 原料能制造高質(zhì)量玻璃,特別是磷麟玻璃，氟化物玻璃,氟磷鵬玻璃和含硼, 玻璃等等。
權(quán)利要求
1.一種玻璃制備方法，其中包括將玻璃原料裝入已加熱容器內(nèi)的熔融玻璃以便熔化玻璃原料的步驟其中所述容器用干燥的環(huán)境氣體填充，同時(shí)讓環(huán)境氣體沿著玻璃原料的裝料途徑流到熔融玻璃的液面，使玻璃原料裝入。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中將氟化^t/用作玻璃原料并煩七氟化物玻璃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法,其中將金屬磷麟化合物用作鵬原料,并熵七氟 磷,及璃。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中糊朋酸化糊用作5鵬原料,并燃七含硼酸的玻璐
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將氧化氣體^V熔融瑯離并lEli泡j體^A熔 化期間表IJ^原劑性質(zhì)的玻璃原料。
6.—種在權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法中{頓的鵬熔化的設(shè)備,該設(shè)備包 括，作為Sf牛的，用于加熱和煩七玻璃原料并留存所得的;^S蟲玻璃的容器、M ,蟲該容器的原料裝載口、供給千燥環(huán)境氣彬真充容器的環(huán)境氣體供給口，和 排方處萬(wàn)述環(huán)境氣體的環(huán)境氣體排放出口，所述容器的內(nèi)部被區(qū)分形成一個(gè)從環(huán)境 氣體供給口髓玻璃原料裝載途，廷熔融玻璃液面并到達(dá)氣糊嗷出口的環(huán)境氣
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備,其具有鄉(xiāng)敏圓筒形式容器側(cè)面加熱熔g蟲玻璃的加熱 口,和控制玻璃原料的裝料速度和/，融玻璃出料皿的控制禾 使得從容器底 部至鵬融玻璃液面的高度為容器內(nèi)徑的2.5-10倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備,其具有氧化氣體供給口，將千燥氧化氣體供入觸蟲玻璃,在氧化氣體供給n上方配備原,和。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種玻璃的制備方法，包括將玻璃原料裝入已加熱容器內(nèi)的熔融玻璃以便熔化玻璃原料的步驟，其中所述容器用干燥的環(huán)境氣體填充，同時(shí)讓環(huán)境氣體沿著玻璃原料的裝料途徑流到熔融玻璃的液面，使玻璃原料裝入。本發(fā)明還提供了在本發(fā)明方法中使用的玻璃熔化的設(shè)備。
文檔編號(hào)C03B3/00GK101182097SQ20071018603
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2001年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月17日
發(fā)明者加藤泰子, 工藤理惠子, 市之瀨淳, 荻野一夫 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社