專利名稱：減小下垂的溢流槽設計特征的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于熔制法制造玻璃板的設備，具體是控制溢流槽使用過程中 的下垂的溢流槽設計。
背景技術：
熔制法是制造玻璃板的主要技術之一，相對于采用其他方法如浮法和狹槽 拉制法，熔制法可以制造具有優(yōu)良的表面平坦度和光滑度的玻璃板。因此，發(fā)
現(xiàn)熔制法能優(yōu)選用于制造在制備光發(fā)射顯示器如液晶顯示器(LCD)時所用的玻 璃基板。
熔制法(具體指溢流下拉熔制法)包括將熔融玻璃供給耐火體中形成的收 集槽(稱作溢流槽(isopipe))的供應管。在溢流下拉熔制法中，熔融玻璃從供 應管通過至收集槽，然后在收集槽兩側從頂部溢流，由此形成兩個玻璃板，所 述玻璃板沿溢流槽的外表面向下然后向內(nèi)流動。兩個玻璃板在溢流槽的底部或 根部匯合，在此熔合在一起形成單板。然后，將該單板輸送至拉制設備，該設 備通過從根部將該板拉離的速率來控制該板的厚度。拉制設備通常位于根部的 下游，使單板在與該設備接觸之前已經(jīng)冷卻和變硬。
通常，在該過程的任何階段，成品玻璃板外表面不與溢流槽外表面的任何部 分接觸。相反，這些表面只向外與環(huán)境氣氛接觸。形成成品玻璃板的兩個半片玻 璃板的內(nèi)表面與溢流槽接觸，但是這些內(nèi)表面在溢流槽的根部熔合在一起，因 此埋沒到成品玻璃板體內(nèi)。以這種方式，成品玻璃板可具有優(yōu)異的外表面性能。
溢流槽在玻璃成形過程中的尺寸穩(wěn)定性可能影響制造工藝的總體成功性， 以及制造的玻璃板的性質(zhì)。在溢流下拉熔制工藝中，溢流槽可能需要承受約 100(TC的溫度。雖然經(jīng)歷這樣的溫度，但是溢流槽必須支承自身重量、包含在 溢流槽內(nèi)和從其側面溢流的熔融玻璃的重量、以及在拉制熔融玻璃時由其回傳 至溢流槽的至少部分張力。
商業(yè)和市場的因素持續(xù)要求增大光發(fā)射顯示器的尺寸，因此要求增大玻璃板 的尺寸。根據(jù)要制造的玻璃板的寬度，溢流槽可具有約大于或等于1.5米的未支承長度。
為經(jīng)受住這些嚴苛的條件，溢流槽通常由耐火材料的等靜壓塊制造(因此稱作"等-管(iso-pipe)")。具體地， 一直使用等靜壓鋯石耐火材料來形成用于
熔制法的溢流槽。傳統(tǒng)的鋯石耐火材料主要由Zr02和Si02組成，或者說等同于ZrSi04，還含有燒結添加劑。即使采用這種高性能的材料，溢流槽的材料仍可能蠕變，導致尺寸發(fā)生變化，這樣會限制其使用壽命。具體地，溢流槽會發(fā)生下垂現(xiàn)象，使溢流槽中間的無支承長度下陷到低于其外側受支承端部的高度。
因此，需要解決常規(guī)溢流槽以及制造玻璃板的方法相關的尺寸穩(wěn)定性和其他缺陷。通過本發(fā)明裝置的設計和組成，可以滿足這些和其他需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供在熔融玻璃的熔制法中使用的溢流槽，在熔制法中向溢流槽施加壓縮負荷，所述溢流槽包括耐火體，其包含
近端，其構造能施加至少一部分的壓縮負荷；遠端，其構造能施加至少一部分的壓縮負荷；
上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融玻璃；和
與上部相對的根部，
其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分縱向延伸在各近端和遠端之間，空穴的橫截面積沿該空穴至少一部分的縱向長度變化。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的一些實施方式(下面稱作實施方式C2)，耐火體的重量和熔融玻璃的重量在耐火體上施加重力彎矩，其中，施加至耐火體的各近端和遠端的壓縮負荷在耐火體上施加負荷彎矩，空穴的至少一部分的橫截面形狀的構形能使得至少在耐火體縱向長度的中心部分上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。實施方式C2的一些特定實施方式中，空穴的至少一部分的橫截面形狀的構形能使得在在耐火體的縱向長度上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。C2的一些特定實施方式中，耐火體的橫截面有一中性軸，該中性軸與耐火體的縱軸基本上垂直，在空穴的至少一部分的任何橫截面上施加的負荷彎矩基本上等于壓縮負荷乘以從中性軸至壓縮負荷的作用線的距離。根據(jù)本發(fā)明第一方面的一些實施方式，空穴在耐火體的近端和遠端之間延伸。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的一些實施方式(下面稱作實施方式C6，它們可以是上述的實施方式或者不是上述的實施方式)，空穴的橫截面的形狀沿該空穴至少一部分的縱向長度變化。在實施方式C6的一些特定實施方式中，各橫截面上空穴的橫截面形狀的至少一部分具有與該橫截面的耐火體外部形狀的至少一部分類似的形狀。在實施方式C6的一些特定實施方式中，各橫截面上空穴的橫截面形狀的至少一部分不同于該橫截面的耐火體外部形狀的至少一部分。
在實施方式C2的一些特定實施方式(下面稱作實施方式C9)中，空穴具有下表面，其中，至少部分下表面為彎曲形狀，下表面的中心部分相對于該空穴的各端部向下與耐火體的縱軸隔開。
在實施方式C9的一些特定實施方式中，空穴具有上表面，其中，至少一
部分上表面具有彎曲形狀，并且對于耐火體的橫截面，上表面的彎曲部分的相對曲率小于下表面的彎曲部分的曲率。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的一些實施方式(下面稱作實施方式Cll)，耐火體包括鋯石耐火材料。在實施方式Cll的一些特定實施方式中，鋯石耐火材料還包含Ti02、 ZrSi04、 Zr02和Fe203中的至少一種。
本發(fā)明的第二方面提供在熔融玻璃的熔制法中使用的溢流槽，在熔制法中向溢流槽施加壓縮負荷，所述溢流槽包括
耐火體，其包含近端，其結構能施加至少一部分的壓縮負荷；遠端，其構造能施加至少一部分的壓縮負荷；
上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融玻璃；和
與上部相對的根部，
其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分縱向延伸在相應的近端和遠端之間，空穴的橫截面形狀沿該空穴至少一部分的縱向長度變化。
本發(fā)明的第三方面提供減小在熔融玻璃通過熔制法制造玻璃板中使用的溢流槽下垂的方法，該方法包括a)提供耐火體，其包含近端；遠端；
上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融玻璃；和
與上部相對的根部，其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分在相應的近端和遠端之間縱向延伸，空穴的橫截面積沿該空穴至少一部分的縱向長度變化；和
b)在耐火體的部分近端和遠端上施加壓縮負荷。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的一些實施方式(下面稱作實施方式C15)，耐火體的重量和熔融玻璃的重量在耐火體上施加重力彎矩，其中，施加至耐火體的相應近端和遠端的壓縮負荷在耐火體上施加負荷彎矩，空穴的至少一部分的橫截面積經(jīng)設計能使得至少在耐火體縱向長度的中心部分上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。
在實施方式C15的一些特定實施方式中，空穴的至少一部分的橫截面積經(jīng)設計能使得在耐火體的縱向長度上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。
C15的一些特定實施方式中，耐火體的橫截面有一中性軸，該中性軸與耐火體的縱軸基本上垂直，在空穴的至少一部分的任何橫截面上施加的負荷彎矩基本上等于壓縮負荷乘以從中性軸至壓縮負荷的作用線的距離。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的一些實施方式，空穴在耐火體的近端和遠端之間延伸。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的一些實施方式(下面稱作實施方式C19)，耐火體包括鋯石耐火材料。
在實施方式C19的一些特定實施方式中，鋯石耐火材料還包含Ti02、ZrSi04、 Zr02和Fe203中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的一些實施方式，空穴的橫截面形狀沿空穴的至少一部分的縱向長度變化。
本發(fā)明的第四方面提供減小在熔融玻璃通過熔制法制造玻璃板中使用的溢流槽下垂的方法，該方法包括
a)提供耐火體，其包含近端；遠端；
上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融玻璃；和
與上部相對的根部，其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分在相應的近端和遠端之間縱向延伸，空穴的橫截面的形狀沿該空穴至少一部分的縱向長度變化；和
b)在耐火體的部分近端和遠端上沿作用線施加壓縮負荷。
在以下詳細描述和任意權利要求中部分地提出了本發(fā)明的另外一些實施方式，它們部分源自詳細描述，或可以通過實施本發(fā)明來了解。應理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都只是示例和說明性的，不構成對所揭示和/或所要求權利的本發(fā)明的限制。


附圖被結合在本說明書中，并構成說明書的一部分，

了本發(fā)明的一些方面，并與描述部分一起用來說明本發(fā)明的原理，但不構成限制。在所有的附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式在制造玻璃板的溢流下拉熔制法中使用的溢流槽的示意圖。
圖2是常規(guī)溢流槽的側視圖，說明作用于該溢流槽上的示例的力。該圖中，G表示重力，F(xiàn)1和F2表示壓縮負荷。
圖3是在圖2所示的常規(guī)溢流槽上重力負荷的力矩圖。
圖4是在圖2所示的常規(guī)溢流槽上壓縮負荷的力矩圖。
圖5是本發(fā)明溢流槽的側視圖，說明該溢流槽的內(nèi)空穴和作用于該溢流槽上的示例的力。在該圖中，F(xiàn)1和F2是壓縮負荷；G表示重力。
圖6是按照本發(fā)明的實施方式，在圖5的溢流槽上的壓縮負荷的力矩圖。
圖7是在例如圖2所示的常規(guī)溢流槽的截面圖和相應中性軸(BB，)。
圖8A是按照本發(fā)明的實施方式，沿圖5的8A-8A線的截面圖，顯示該溢流槽截面的中性軸(BB')。
圖8B是按照本發(fā)明的實施方式，沿圖5的8B-8B線的截面圖，顯示該溢流槽截面的中性軸(BB')。
圖9A是按照本發(fā)明的實施方式，對例如圖2所示的常規(guī)溢流槽上的力矩圖。
圖9B是按照本發(fā)明的實施方式，對例如圖l和圖5所示的具有內(nèi)空穴的 溢流槽上的力矩圖。
具體實施例方式
提供以下對本發(fā)明的描述，作為按其最佳已知實施方式來揭示本發(fā)明內(nèi) 容。因此，相關領域的技術人員會認識并理解，可以對本文所述的本發(fā)明的各 實施方式進行許多變化，而且仍能實現(xiàn)本發(fā)明的有益的結果。還顯而易見的是， 本發(fā)明所需的有益結果中的一部分可以通過選擇本發(fā)明的一些特征而不利用 其他的特征來獲得。因此，本領域技術人員會認識到，對本發(fā)明的許多更改和 修改都是可能的，在某些情況下甚至是希望的，并且是本發(fā)明的一部分。因此， 提供的以下描述作為對本發(fā)明原理的說明而不構成對本發(fā)明的限制。
如本文中所用，單數(shù)形式的"一個"，"一種"和"該"包括復數(shù)的指代物，除 非文本中有另外的明確表示。因此，例如，對"空穴"的引用包括具有兩個或
更多個此類"空穴"的方面，除非文本中有另外的明確表示。
在本文中，范圍可以表示為從"約"一個具體值和/或到"約"另一個具體值。 當表示這樣的一個范圍時，另一方面包括從一個具體值和/或至另一個具體值 的范圍。類似地，當使用前綴"約"表示數(shù)值為近似值時，應理解，具體數(shù)值 形成另一個方面。還應理解，每個范圍的端值無論是與另一個端值聯(lián)系起來還是 獨立于另一個端值，都是有意義的。
以下的美國專利和未審査的申請描述了制造玻璃板的各種組合物和方法， 其全文通過參考結合于本文，用于具體揭示與耐火陶瓷和溢流槽的形成相關的 材料和方法美國專利第6， 974， 786號和美國專利公開第2005/0130830號。
如上面所簡要介紹的，本發(fā)明提供了在制造玻璃板中使用的溢流槽，尤其是 設計成能控制使用期間的下垂的溢流槽。參見附圖，圖l示出本發(fā)明實施方式的 溢流槽100的示意圖，該溢流槽的構造能夠用于通過例如溢流下拉熔制法制造 玻璃板。
參見圖2，常規(guī)溢流槽10和玻璃板制造系統(tǒng)包括向收集槽104提供熔融玻 璃的供應管102，所述收集槽在溢流槽的耐火體106中形成。在操作中，熔融玻璃從供應管流動至收集槽，在槽兩側從頂部溢流，形成兩個玻璃板，所述玻 璃板沿溢流槽的外表面向下然后向內(nèi)流動。兩個玻璃板在溢流槽的底部或根部 108匯合，在此熔合在一起形成單板。然后將單板輸送至拉制設備(以箭頭110 表示)。
在溢流下拉熔制法中，用來控制熔融玻璃流動的溢流槽非常重要。溢流槽 處于和熔融玻璃相同的通常很高的溫度下。在該溫度下，溢流槽的材料經(jīng)受蠕 變應變，因此開始以很低速率變形。施加在溢流槽上的重力負荷包括例如溢流 槽本身的重量以及熔融玻璃的重量，重力負荷可引起溢流槽下垂。因為溢流槽 的作用類似于簡單支承的梁，所以溢流槽的下垂與溢流槽的彎曲直接相關。應 理解，下垂影響玻璃的流動特性，因此會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。通常在溢流槽 的各端施加壓縮負荷，以抵消重力負荷的效應。
但是，在常規(guī)溢流槽中，壓縮負荷不足以抵消重力負荷，來防止溢流槽發(fā)
生下垂。圖2是常規(guī)溢流槽10的側視圖，該圖顯示作用于溢流槽上的重力負 荷和壓縮負荷。圖3顯示對在常規(guī)溢流槽上的重力負荷的示例的重力力矩圖。 如本領域已知的，沿溢流槽任意點的力矩簡單地等于該力乘以從該點至力的作 用線的距離。應理解，如果溢流槽具有恒定的橫截面，則重力力矩圖的形狀一 般是拋物線形。在常規(guī)溢流槽中，收集槽在溢流槽的各端之間通常成一定的角， 這導致溢流槽的橫截面變化。為此，會略偏離一般的拋物線形，如圖3中所示。 圖4顯示根據(jù)在常規(guī)溢流槽的各端部施加的壓縮負荷，對該溢流槽的示例的負 荷彎矩圖?？梢岳斫?，如果溢流槽的橫截面恒定，則力矩圖沿溢流槽長度具有 恒定值。
在常規(guī)溢流槽上產(chǎn)生的力矩圖(包括例如，重力矩和負荷彎矩)示于圖9A。 如上所述，對重力負荷的彎矩的形狀一般是拋物線形，對壓縮負荷的彎矩沿長 度相對恒定；兩個彎矩都因為收集槽的角度而略偏離。常規(guī)梁理論說明偏差的 二次導數(shù)與沿該梁的彎矩成比例，推論是偏差與彎矩圖下的面積相關。因此， 在常規(guī)溢流槽中，壓縮負荷可以減小力矩圖下的面積，在圖9A中表示為"力"， 但是不可能消除該面積。因此，常規(guī)的溢流槽總是會產(chǎn)生下垂。
如參見圖1和圖5所討論的，溢流槽IOO包括耐火體106，上部107，上 部的一部分限定收集槽104，收集槽的構造為能夠接受熔融玻璃，以及與上部 相對的根部108。溢流槽IOO還包括各端部，例如近端IIO和遠端112，端部 的構造使得能夠沿作用線施加壓縮負荷，例如在圖5中的"壓縮負荷"箭頭所不。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，溢流槽100包括限定在耐火體106內(nèi)的空穴
120。在一個實例中，空穴位于溢流槽上部和根部之間，沿溢流槽長度至少部 分延伸在近端和遠端之間。在一個實施方式中，任選地，空穴120在耐火體的 近端和遠端之間延伸。在一個實施方式中，如圖5中所示的示例的溢流槽，空
穴120的面積沿溢流槽長度變化；因此，空穴的橫截面積也沿溢流槽的長度變
化。在一些實施方式中，空穴的橫截面積沿溢流槽整個長度變化。任選地，空
穴的橫截面積只沿空穴的一部分變化。在另一個實施方式中，空穴120的形狀 沿溢流槽長度變化。在該實例中，空穴的橫截面的形狀也沿溢流槽長度變化。 在一些實施方式中，空穴的橫截面的形狀沿溢流槽整個長度變化。任選地，空 穴的橫截面的形狀只沿空穴的一部分變化。
如上討論的，溢流槽(如耐火體)的重量和熔融玻璃的重量在耐火體上施加 重力彎矩。類似地，在耐火體各近端和遠端上施加的壓縮負荷在耐火體上提供 負荷彎矩。根據(jù)一個實施方式，空穴120的至少一部分的橫截面的形狀構造成 能使得在耐火體的縱向長度上，彎矩大于或大致等于重力彎矩。任選地，在一 個實施方式中，空穴120的至少一部分的橫截面的形狀構造成能使得至少對耐 火體的中心部分、沿該耐火體的縱向長度，彎矩大于或大致等于重力彎矩。
圖7顯示常規(guī)溢流槽的示例的橫截面，如圖2中所示的常規(guī)溢流槽10。類 似地，圖8A和8B顯示本發(fā)明的溢流槽100的示例橫截面，按照不同實施方式， 該溢流槽具有空穴120，如圖1和圖5所示。可以理解，在沿溢流槽縱向長度 方向所取的所有橫截面上都存在一個限定中性軸的零應變點。如圖所示，以及 如本領域技術人員所理解的，中性軸依據(jù)溢流槽橫截面的形狀變化。在一個實 施方式中，在溢流槽任一橫截面上(或其一部分，例如空穴)施加的負荷彎矩基 本上等于壓縮負荷與從各中性軸至壓縮負荷作用線的距離的乘積。圖6顯示具 有不同橫截面的空穴120對溢流槽負荷彎矩圖的作用(例如，與圖4的負荷彎 矩圖相比)。圖9B顯示對具有不同橫截面的空穴的力矩圖(g卩，組合的負荷彎 矩和重力力矩圖)。
由圖可以知道，本發(fā)明的溢流槽100的設計基本上消除了力矩圖下的面積， 如圖9A中的面積。在各實施方式中，可以通過空穴120的形狀實現(xiàn)上述 效果，使中性軸以和重力負荷的重力彎矩圖類似的曲線沿耐火體的縱向長度變 化。在一些實施方式中，中性軸的曲線與重力負荷的重力彎矩圖的曲線基本相同。可以理解，隨空穴120形狀發(fā)生變化，溢流槽本身重量發(fā)生變化，因此會 影響重力彎矩圖曲線。因此，在各實施方式中，進行迭代法，以獲得具有與重 力彎矩圖類似或基本上相同的曲線的空穴。
如圖8A和8B所示，在各實施方式中，溢流槽100的空穴120的橫截面的 形狀與該橫截面耐火體的外形的至少一部分類似。任選地，空穴的橫截面可以 是任何其他形狀，不必相應于耐火體的外形的形狀。在各實施方式中，空穴橫 截面在耐火體的縱向長度上變化。圖8A和8B顯示分別在圖5的'8A-8A，和 '8B-8B'所取的示例橫截面。如圖所示，兩個橫截面的形狀類似，但是尺寸不同。 任選地，在一些實施方式中，空穴120的形狀和尺寸可以沿耐火體的長度變化。
由圖5可知，在一個實施方式中，空穴120沿其縱向長度具有上表面和下 表面，在該圖中用彎曲虛線表示。在各實施方式中，下表面為彎曲形狀，其中 心部分相對于該空穴各端部向下與耐火體的縱軸隔開。在其他實施方式中，上 表面同樣具有彎曲形狀，其中心部分與該耐火體的另一個縱軸向下隔開。任選 地，在一個實施方式中，上表面可以基本上平行于耐火體的縱軸，而下表面可 以如上所述是彎曲的。在另一個實施方式中，上表面可以如上所述是彎曲的， 而下表面可以基本上平行于耐火體的縱軸。在其他實施方式中，上表面和下表 面可以具有其他構形，或者是曲線部分和直線部分以及其他構形的組合。如圖 5所示，在一個實施方式中，上表面和下表面都可具有彎曲部分，上表面的彎 曲部分的相對曲率小于下表面的彎曲部分的曲率。
本發(fā)明還提供了減小熔融玻璃熔制法中使用的溢流槽100的下垂的方法。 在一個實施方式中，提供的方法包括提供耐火體106，在其內(nèi)限定空穴，向 耐火體的各端部施加壓縮負荷。在一個實施方式中，耐火體包括近端IIO、 遠端112、上部107(該部分的一部分限定收集槽104，其構形為可以接受熔融 玻璃)以及與上部相對的根部108?？昭?20位于上部和根部之間，至少部分地 在各近端和遠端之間縱向延伸。因此，在一些實施方式中，空穴120僅部分地 在各端部之間延伸；任選地，空穴在近端和遠端之間延伸?？昭?20的橫截面 形狀沿該空穴的至少一部分的縱向長度變化，例如但不限于上面所述。
如上所述，耐火體的重量和熔融玻璃的重量在耐火體上施加重力彎矩，而 在各端部施加的壓縮負荷在耐火體上提供負荷彎矩。在一個實施方式中，提供 具有空穴的耐火體，其中，所述空穴的至少一部分的橫截面形狀構造成使得在 耐火體的縱向長度的至少一部分上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。在一個實施方式中，該部分是耐火體的中心部分。在其他實施方式中，空穴的橫截 面的形狀構造成使得在耐火體的縱向長度上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎 矩。
如上所述，耐火體的各橫截面限定了中性軸，該軸與耐火體的縱軸垂直。 在一個實施方式中，在空穴的至少一部分的任一橫截面上施加的負荷彎矩基本 上等于壓縮負荷與從中性軸至壓縮負荷作用線的距離的乘積。
在本發(fā)明的一個實施方式中，溢流槽的耐火體包括鋯石耐火材料。在另一
個實施方式中，鋯石耐火材料包含Ti02、 ZrSi04、 Zr02和Fe203中的至少一種。 在--個實施方式中，鋯石耐火材料的Ti02含量大于約0. 2重量°/。但小于約0. 4 重量％，例如約O. 3重量％。存在Ti02可能因為耐火材料的平均蠕變速率小于本 領域目前使用的鋯石耐火材料的蠕變速率而使溢流槽的下垂減小。例如，鋯石 耐火材料在118(TC和250 psi條件下的平均蠕變速率明顯小于0. 5xl0—6英寸/ 英寸/小時。此外，這樣的Ti02含量還可以使耐火材料對小于平均蠕變速率的 50%的平均蠕變速率(MCR)具有95%置信帶(CB)，即CB/MCR<0. 5。該置信帶 減小了特定溢流槽的鋯石耐火材料具有異常高蠕變速率的機會，異常高的蠕變 速率會使溢流槽過早地顯示不可接受的下垂，因而具有較短的壽命。
在其他實施方式中，耐火材料具有至少以下組分的組合物Ti02 (0. 23-0. 50重量°/0 、 ZrSi04 (98 . 75-99. 68重量％) 、 Zr02 (0. 01-0. 15重量％) 和Fe203 (0 . 08-0 . 60重量％)。在該組合物中可以任選加入添加劑如粘結劑和分 散劑。例如，添加約2.00-4.00重量％的粘結劑可有助于噴霧干燥過程，以提 高細粒強度，并提高壓制的鋯石耐火體的生坯強度。類似地，添加約0. 06-0. 25 重量％的分散劑可有助于對組合物組分的潤濕，以產(chǎn)生可用來制備鋯石耐火材 料的流體混合物。當組分尤其是壓制的鋯石耐火體進行燒結過程以形成抗蠕變 的鋯石耐火材料時，粘結劑和分散劑可以燃燒或揮發(fā)。在一個實施方式中，粘 結劑是聚乙二醇，例如Carbowax⑧PEG 8000 (美國密歇根州米蘭的陶氏化學公 司(Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA))，在耐火組分的混合 物中加入聚電解質(zhì)分散劑，例如含水聚甲基丙烯酸銨(如，美國康涅狄格州諾 沃克的達泛C， RT凡迪貝特有限公司(Darvan C， RT Vanderbilt Company, Inc.， Norwalk, Connecticut, USA))。
由上面可以知道，鋯石通常占耐火材料的約98.75%以上。二氧化鈦(Ti02) 是礦物化劑或致密化添加劑，可以用來提高鋯石耐火材料的密度和強度。氧化鐵(Fe203)也是一種礦物化劑，添加該礦物化劑以提高鋯石耐火材料的密度和強 度。任選的粘結劑和/或分散劑通常是有助于對鋯石耐火原材料進行處理的有 機材料，在燒結過程中可以完全或者基本上完全燃燒和/或揮發(fā)。在燒結過程 中，發(fā)生晶粒生長和結合，形成連續(xù)結合的鋯石耐火材料。致密化和結合的程 度決定了用來形成例如溢流槽的鋯石耐火材料的強度和抗蠕變性。
在一個實施方式中，鋯石原料組分可以包括多峰粒度分布，例如，雙重、 三重或更高重的粒度分布。在一個特定的實施方式中，本發(fā)明組合物包括雙重 粒度分布，包含大于約40重量份的中值粒度為大于3微米至約25微米的粗鋯 石組分和小于約60重量份的中值粒度為小于或等于3微米的細鋯石組分。
在另一個實施方式中，耐火組合物在燒制和/或燒結之前可以包含鋯石材料和 鋯石前體。鋯石前體可以例如原位制備，并可以在燒制后形成鋯石顆粒。鋯石前體 可以填充在耐火陶瓷體結構的孔隙中，覆蓋形成孔的晶粒邊界的一部分，還可以作 為預成形的鋯石晶粒之間的粘結劑。該粘結劑的作用是可以減少或消除制備和形成 鋯石耐火體所需的添加劑的量，所述添加劑例如是，Ti02， Fe203，玻璃化合物或它 們的組合。存在鋯石前體時，鋯石前體可以包含至少一種含鋯化合物(例如，水合 鋯)和至少一種含硅化合物(例如四乙氧基硅烷)。
最后，應理解，雖然參照一些說明性的特定實施方式描述了本發(fā)明，但是 并不認為構成對本發(fā)明的限制，在不偏離所附權利要求書定義的本發(fā)明的廣義 精神和范圍內(nèi)，可以進行許多的修改。
權利要求
1.一種在對熔融玻璃的熔制法中使用的溢流槽，在熔制法中向該溢流槽施加壓縮負荷，所述溢流槽包括耐火體，其包含近端，其構造能施加至少一部分的壓縮負荷；遠端，其構造能施加至少一部分的壓縮負荷；上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融玻璃；和與上部相對的根部，其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分縱向延伸在相應的近端和遠端之間，空穴的橫截面積沿該空穴至少一部分的縱向長度變化。
2. 如權利要求l所述的溢流槽，其特征在于，耐火體的重量和熔融玻璃的 重量在耐火體上施加重力彎矩，施加至耐火體的各近端和遠端的壓縮負荷在耐 火體上施加負荷彎矩，空穴的至少一部分的橫截面形狀構造成使得至少在耐火 體縱向長度的中心部分，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。
3. 如權利要求2所述的溢流槽，其特征在于，空穴的至少一部分的橫截面的形狀構造成使得在耐火體的縱向長度上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎 矩。
4. 如權利要求2或3所述的溢流槽，其特征在于，耐火體的橫截面有一中 性軸，該中性軸與耐火體的縱軸基本上垂直，在空穴的至少一部分的任何橫截 面上施加的負荷彎矩基本上等于壓縮負荷乘以從中性軸至壓縮負荷的作用線 的距離。
5. 如前述權利要求中任一項所述的溢流槽，其特征在于，空穴在耐火體的 近端和遠端之間延伸。
6. 如前述權利要求中任一項所述的溢流槽，其特征在于，空穴的橫截面形 狀沿空穴至少一部分上的縱向長度變化。
7. 如權利要求6所述的溢流槽，其特征在于，各橫截面上空穴的橫截面形 狀的至少一部分具有與該橫截面的耐火體外部形狀的至少一部分類似的形狀。
8. 如權利要求6所述的溢流槽，其特征在于，各橫截面上空穴的橫截面形狀的至少一部分不同于該橫截面的耐火體外部形狀的至少一部分。
9. 如權利要求2所述的溢流槽，其特征在于，空穴具有下表面，其中，至 少部分下表面為彎曲形狀，下表面的中心部分相對于該空穴的各端部向下與耐 火體的縱軸隔開。
10. 如權利要求9所述的溢流槽，其特征在于，空穴具有上表面，其中，至少一部分上表面具有彎曲形狀，并且對于耐火體的橫截面，上表面的彎曲部 分的相對曲率小于下表面的彎曲部分的曲率。
11. 如前述權利要求中任一項所述的溢流槽，其特征在于，耐火體包含鋯 石耐火材料。
12. 如權利要求11所述的溢流槽，其特征在于，鋯石耐火材料還包含Ti02、 ZrSi04、 Zr02和Fe203中的至少一種。
13. —種在對熔融玻璃的熔制法中使用的溢流槽，在熔制法中向該溢流槽 施加壓縮負荷，所述溢流槽包括耐火體，其包含近端，其構造能施加至少一部分的壓縮負荷； 遠端，其構造能施加至少一部分的壓縮負荷；上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融 玻璃；和與上部相對的根部，其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分 地縱向延伸在各近端和遠端之間，空穴的橫截面形狀沿該空穴至少一部分的縱 向長度變化。
14. 一種減小在熔融玻璃通過熔制法制造玻璃板中使用的溢流槽的下垂的 方法，該方法包括a)提供耐火體，其包含 近端； 遠端；上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融玻璃；和與上部相對的根部， 其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分地在各近端和遠端之間縱向延伸，空穴的橫截面積沿該空穴至少一部分的縱向長 度變化；和b)在耐火體的部分近端和遠端上施加壓縮負荷。
15. 要求14所述的方法，其特征在于，耐火體的重量和熔融玻璃的重量在 耐火體上施加重力彎矩，施加至耐火體的各近端和遠端的壓縮負荷在耐火體上 施加負荷彎矩，空穴的至少一部分的橫截面積經(jīng)設計使得至少在耐火體縱向長 度的中心部分，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。
16. 如權利要求15所述的方法，其特征在于，空穴的至少一部分的橫截面 積經(jīng)設計使得在耐火體的縱向長度上，負荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。
17. 如權利要求15或16所述的方法，其特征在于，耐火體的橫截面有一 中性軸，該中性軸與耐火體的縱軸基本上垂直，在空穴的至少一部分的任何橫 截面上施加的負荷彎矩基本上等于壓縮負荷乘以從中性軸至壓縮負荷的作用 線的距離。
18. 如權利要求14-17中任一項所述的方法，其特征在于，空穴在耐火體 的近端和遠端之間延伸。
19. 如權利要求14-18中任一項所述的方法，其特征在于，耐火體包含鋯 石耐火材料。
20. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，鋯石耐火材料還包含Ti02、 ZrSiOo Zr02和Fe203中的至少一種。
21. 如權利要求14-20中任一項所述的方法，其特征在于，空穴的橫截面 形狀沿空穴至少一部分的縱向長度變化。
22. —種減小在熔融玻璃通過熔制法制造玻璃板中使用的溢流槽的下垂的 方法，該方法包括a)提供耐火體，其包含 近端； 遠端；上部，其中，所述上部的至少一部分限定一收集槽，其構造能接受熔融 玻璃；和與上部相對的根部， 其中，耐火體進一步限定位于上部和根部之間的空穴，該空穴至少部分地 在相應的近端和遠端之間縱向延伸，空穴的橫截面的形狀沿該空穴至少一部分的縱向長度變化；和b)在耐火體的部分近端和遠端上沿作用線施加壓縮負荷。
全文摘要
揭示了在制造玻璃板中使用的溢流槽，具體地是設計用來控制使用期間下垂的溢流槽，以及減小在熔融玻璃的熔制法中使用的溢流槽下垂的方法。在一個實施方式中，溢流槽包括空穴，所述空穴至少部分地沿溢流槽縱向長度通過耐火體?？昭ň哂凶兓臋M截面構形，使得對溢流槽長度的至少一部分，電荷彎矩大于或大致等于重力彎矩。在一個實施方式中，中性軸沿空穴長度變化，并具有與重力彎矩圖類似的曲線。
文檔編號C03B17/00GK101652327SQ200880011252
公開日2010年2月17日 申請日期2008年2月8日 優(yōu)先權日2007年2月23日
發(fā)明者S·F·霍伊森 申請人:康寧股份有限公司