專(zhuān)利名稱(chēng)：在玻璃制造系統(tǒng)中使用的抗蠕變鋯石耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋯石耐火材料，可用于制造具有改善的抗蠕變性能的成型容器 (等靜壓板)以及用于制備玻璃板的玻璃制造系統(tǒng)。相關(guān)技術(shù)描述Corning公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種稱(chēng)為熔化法的工藝(例如，下拉工藝)用于形成可用于各種裝置，如平板顯示器的高質(zhì)量薄玻璃板。對(duì)于制造用于平板顯示器的玻璃板來(lái)說(shuō)，這種熔化法是一種優(yōu)選的技術(shù)，因?yàn)榕c通過(guò)其它方法制造的玻璃板相比，該工藝制造的玻璃板表面非常平坦和光滑。在美國(guó)專(zhuān)利Nos. 3，338，696和3，682，609中描述了這種熔化法， 其內(nèi)容在此供參考。這種熔化法使用一種稱(chēng)為等靜壓板(如，成型容器)的特別形狀的耐火磚，熔融態(tài)玻璃在其兩側(cè)流下并且在底部相遇以形成單個(gè)的玻璃板。盡管通常這種等靜壓板適用于形成玻璃板，但等靜壓板比它的橫截面長(zhǎng)，并且由于負(fù)重和與熔化法相關(guān)的高溫，隨著時(shí)間這種等靜壓板可以發(fā)生蠕變或者凹下。當(dāng)這種等靜壓板蠕變或者凹下太多時(shí)，對(duì)玻璃板質(zhì)量和厚度的控制變得很難。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方法是，通過(guò)在某個(gè)方面改變其物理性能，對(duì)用于制造等靜壓板的成份進(jìn)行調(diào)節(jié)以提高其抗蠕變性能。這在本發(fā)明中得到了實(shí)現(xiàn)。發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明包括一個(gè)由具有提高的抗蠕變性能鋯石耐火材料制造的等靜壓板(例如，成型裝置)。這種鋯石耐火材料是具有至少一種下列成份的組合物 ZrSiO4 (98. 75-99. 68wt % ) ；Zr02(0. 01-0. 15wt % ) ；Ti02 (0 . 23 -0 . 50wt % )；和 Fe2O3 (0. 08-0. 60wt% )。如此處所述，將包括粘合劑和分散劑的兩種添加劑加入到用來(lái)制備鋯石耐火材料的配料里(例如，ZrSiO4, ZrO2, TiO2和Fe2O3)。粘合劑和分散劑加入的重量％是基于將無(wú)機(jī)配料作為100%。在噴霧干燥過(guò)程中加入2. 00到4. 00%的粘合劑，對(duì)模壓鋯石耐火材料體的顆粒強(qiáng)度和生坯強(qiáng)度是有幫助的。在用水浸潤(rùn)配料粉末的過(guò)程中，加入O. 06到O. 25%的分散劑有助于制造鋯石耐火材料用的流體混合物。當(dāng)將配料和特殊模壓鋯石耐火材料體進(jìn)行燒結(jié)以形成抗蠕變的鋯石耐火材料時(shí)，粘合劑和分散劑被燒掉。本發(fā)明還包括(I)制造鋯石耐火材料的方法；(2)應(yīng)用該鋯石耐火材料形成玻璃板的玻璃制造系統(tǒng)；和(3)使用該鋯石耐火材料制造的玻璃板。
附圖簡(jiǎn)述可以通過(guò)結(jié)合附圖并參照下列詳細(xì)說(shuō)明對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的了解，其中圖I是說(shuō)明示范性玻璃制造系統(tǒng)的方框圖，該玻璃制造系統(tǒng)包括一個(gè)依照本發(fā)明制造的等靜壓板；圖2是對(duì)圖I所示用于玻璃制造系統(tǒng)的等靜壓板進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明的透視圖；圖3是依照本發(fā)明制造圖I和2中所示等靜壓板的優(yōu)選方法的基本步驟流程圖；圖4是用于制造表#3中所列錯(cuò)石耐火材料試樣的焙燒圖表；圖5A-5E是常規(guī)等靜壓板和表#3中所列的#s 26,30,36和53鋯石耐火材料試樣顯微結(jié)構(gòu)的500 X掃描電鏡圖像；圖6是常規(guī)鋯石耐火材料與表#3中所列的#s 26、30A和36鋯石耐火材料試樣的蠕變速率(I/小時(shí))對(duì)應(yīng)力(PSi)的比較圖；圖7是常規(guī)鋯石耐火材料與表#3中所列的#s 26、30、36、37、39、40、35A、51、52、 45，53和56鋯石耐火材料試樣的密度(gm/cc)對(duì)應(yīng)蠕變速率的比較圖；圖8是表#3中所列的#8 26、30A、36、37、39和40鋯石耐火材料試樣的蠕變速率 (I/小時(shí))對(duì)密度的比較圖；圖9是表#3中所列的#8 26、30A、36、37、39和40鋯石耐火材料試樣的蠕變速率 (I/小時(shí))對(duì)孔隙率的比較圖；

圖10是表#3中所列的#s 26、30A、36、37、39和40鋯石耐火材料試樣的蠕變速率 (I/小時(shí))對(duì)楊氏-模量的比較圖；圖11是表#3中所列的#s 26、30A、36、37、39和40鋯石耐火材料試樣的蠕變速率 (I/小時(shí))對(duì)顯微結(jié)構(gòu)等級(jí)的比較圖；圖12是表#3中所列的#s 26、30A、36、37、39和40鋯石耐火材料試樣的蠕變速率 (I/小時(shí))對(duì)添加劑％ Fe2O3的比較圖；圖13是表#3中所列的#s 26、30A、36、37、39和40鋯石耐火材料試樣的蠕變速率 (I/小時(shí))對(duì)添加劑％ TiO2的比較圖；圖14是表#3中所列的#s 26、30A、36、37、39和40鋯石耐火材料試樣的蠕變速率 (I/小時(shí))對(duì)添加劑％ ZrO2的比較圖。附圖詳述參照?qǐng)D1，其顯示了使用下拉熔化法制造玻璃板105的示范性玻璃制造系統(tǒng)100 的示意圖。玻璃制造系統(tǒng)100包括熔化容器110、澄清容器115、混合容器120(例如，攪動(dòng)室120)、輸送容器125 (例如，碗狀物125)和成型容器135 (例如，等靜壓板135)。熔化容器UO是如箭頭112所示引入玻璃配料和熔化物以形成熔融態(tài)玻璃126的地方。澄清容器 115 (例如，精煉爐管115)接受從熔化容器110出來(lái)的熔融態(tài)玻璃126 (此處未顯示)并從熔融態(tài)玻璃126中除去氣泡。通過(guò)精煉爐將澄清容器115連接到混合容器120 (例如，攪動(dòng)室120)來(lái)攪動(dòng)連接管122的室。通過(guò)將攪動(dòng)室連到碗狀連接管127上，將混合容器120連接到輸送容器125上。輸送容器125通過(guò)下導(dǎo)管130將熔融態(tài)玻璃126輸送到進(jìn)口 132并進(jìn)入成型容器135 (例如，等靜壓板135)內(nèi)，形成玻璃板105。在下面的圖2中，更加詳細(xì)地顯示了由本發(fā)明的鋯石耐火材料制成的成型容器135 (例如，等靜壓板135)。參照?qǐng)D2，這是用于玻璃制造系統(tǒng)100的等靜壓板135的透視圖。等靜壓板135包括一個(gè)開(kāi)口 202，該開(kāi)口接收流入槽206后溢出并且在根部210熔凝以前，從208a和208b 兩側(cè)壁淌下的熔融態(tài)玻璃126。根部210是208a和208b兩側(cè)壁聚集的地方，是向下移動(dòng)并冷卻形成玻璃板105以前，熔融態(tài)玻璃126重新聚集的兩個(gè)溢流壁。應(yīng)該理解，等靜壓板 135和玻璃制造系統(tǒng)100可以具有與圖I和2中所示的不同結(jié)構(gòu)和部件，并且仍應(yīng)該認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如圖2所示，等靜壓板135比它的橫截面長(zhǎng)，因此等靜壓板135不會(huì)由于負(fù)重和熔化過(guò)程的高溫，隨著時(shí)間發(fā)生蠕變是很重要的。如果等靜壓板135蠕變或者凹下太多，就很難控制玻璃板105的質(zhì)量和厚度。為了保證等靜壓板135不會(huì)發(fā)生蠕變或者凹下太多，由包括ZrSi04、Zr02、Ti02和Fe2O3以及粘合劑和分散劑的配料制成等靜壓板135，在形成等靜壓板135(鋯石耐火材料)的階段，粘合劑和分散劑均有助于形成比常規(guī)等靜壓板高的抗蠕變性能。用表#1、2和3更詳細(xì)的描述了新型等靜壓板135和常規(guī)等靜壓板之間的差別。由具有如表#1所示的成份鋯石耐火材料制成常規(guī)等靜壓板。表 #權(quán)利要求
1.一種制造玻璃板的方法，所述方法包括以下步驟(i)在至少一個(gè)容器中形成熔融玻璃；(ii)提供等靜壓板，所述等靜壓板的至少一部分由具有至少下列組分組成的鋯石耐火材料制成ZrSiO4 98. 75-99. 68wt%,ZrO2 :0· 01-0. 15wt%,TiO2 0. 23-0. 50wt%,Fe2O3 0. 08-0. 60wt% ;和(iii)將熔融玻璃輸送到等靜壓板并使用所述等靜壓板形成所述玻璃板。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)容器包括熔化、澄清、混合或者輸送容器。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，不將配料中TiO2和Fe2O3計(jì)算在內(nèi)，所述ZrSiO4還含有已知量的TiO2和Fe203。
4.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，在步驟(ii)中，將粘合劑和分散劑加入到含有ZrSi04、ZrO2, TiO2和Fe2O3的配料中，所有配料都用來(lái)制造所述鋯石耐火材料，其中在燒結(jié)過(guò)程中，將粘合劑和分散劑燒完，以形成該鋯石耐火材料。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述粘合劑是聚乙二醇。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述分散劑是聚電解質(zhì)。
7.如權(quán)利要求4所述的玻璃板，其特征在于，所述分散劑是聚甲基丙烯酸銨和水。
8.如權(quán)利要求I或2所述的玻璃板，其特征在于，所述鋯石耐火材料具有下列組成 ZrSiO4 98. 75-99. 65wt%,ZrO2 :0· 02-0. 15wt%,TiO2 0. 23-0. 50wt%,Fe2O3 0. 10-0. 60wt%。
9.如權(quán)利要求I或2所述的玻璃板，其特征在于，所述鋯石耐火材料具有下列組成 ZrSiO4 98. 95-99. 55wt%,ZrO2 :0· 03-0. 15wt%,TiO2 0. 30-0. 45wt%,Fe2O3 0. 12-0. 45wt %。
全文摘要
在玻璃制造系統(tǒng)中使用的抗蠕變鋯石耐火材料。本文描述了一種制造玻璃板的方法，所述方法包括以下步驟(i)在至少一個(gè)容器中形成熔融玻璃；(ii)提供等靜壓板，所述等靜壓板的至少一部分由具有至少下列組分組成的鋯石耐火材料制成ZrSiO498.75-99.68wt％，ZrO20.01-0.15wt％，TiO20.23-0.50wt％，F(xiàn)e2O30.08-0.60wt％；和(iii)將熔融玻璃輸送到等靜壓板并使用所述等靜壓板形成所述玻璃板。
文檔編號(hào)C04B35/634GK102584286SQ20121002279
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者D·J·埃姆斯, D·L·吉勒, E·K·布拉克曼 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司