用于硅酸盐玻璃的澄清剂制造技术

一种用来减少硅酸盐玻璃中的气籽浓度的澄清剂。所述澄清剂包含至少一种无机化合物，例如作为水的来源的水合物或氢氧化物。在一个实施方式中，所述澄清剂还包含至少一种多价金属氧化物，和任选的氧化剂。还提供了可熔化成形的可离子交换的硅酸盐玻璃，所述玻璃的气籽浓度约小于1个气籽/厘米3。本发明专利技术还描述了减小硅酸盐玻璃的气籽浓度的方法，以及气籽浓度约小于1个气籽/厘米3的硅酸盐玻璃的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
用于硅酸盐玻璃的澄清剂本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2009/001063，国际申请日为2009年2月18日，进入中国国家阶段的申请号为200980111940.5、专利技术名称为“用于硅酸盐玻璃的澄清剂”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§ 119(e)要求2008年2月26日提交的美国临时专利申请第61/067，130号的优先权。
技术介绍
本专利技术涉及硅酸盐玻璃。更具体来说，本专利技术涉及用于硅酸盐玻璃的澄清剂。更具体来说，本专利技术涉及用于所述玻璃的无毒的澄清剂。在由熔体形成玻璃的过程中，熔体内的污染物会形成气泡，在本领域中也称作“气籽”。所述气籽会影响玻璃的性能和质量，人们努力将气籽从玻璃中除去，或者“澄清化”。气籽的形成对于硅酸盐玻璃来说是一个问题。具体来说，铝硅酸盐玻璃和其它的在高温下熔融的硅酸盐玻璃的澄清化要比其它的玻璃困难得多。这些玻璃的高粘度减缓了通过斯托克斯澄清化(Stokes fining)除去气泡的速率；所述斯托克斯澄清化通过浮力的作用使得气泡上升到熔体的表面。人们使用As2O3, Sb2O3和卤素之类的澄清剂从铝硅酸盐玻璃中除去气泡。这些化学澄清剂包装通过以下方式起作用:向已有的气泡中释放气体，使得气泡尺寸增大，更快地上升到熔体的顶部。不幸的是，这些组分是有毒的，操作时有害，价格昂贵，并且不利于环保绿色产品和工艺。人们已经将硫酸盐澄清剂用于软玻璃。但是，这些软玻璃会释放出硫，实际上加剧了铝硅酸盐玻璃中的气籽形成。
技术实现思路
本专利技术提供了环保型的澄清剂，用来减小硅酸盐玻璃中的气籽浓度。所述澄清剂包含至少一种无机化合物，例如作为水的来源的水合物或氢氧化物。在一个实施方式中，所述澄清剂还包含至少一种多价金属氧化物，和任选的氧化剂。还提供了可熔化成形的可离子交换的硅酸盐玻璃，所述玻璃的气籽浓度约小于I个气籽/厘米3。本专利技术还描述了减小硅酸盐玻璃的气籽浓度的方法，以及气籽浓度约小于I个气籽/厘米3的硅酸盐玻璃的制备方法。因此，本专利技术一个方面提供一种硅酸盐玻璃。所述硅酸盐玻璃的气籽浓度约小于1个气籽/厘米3，形成所述硅酸盐玻璃的批料或原料包括至少一种澄清剂。所述澄清剂包含至少一种在形成熔体的温度下作为水的来源的无机化合物。本专利技术的另一个方面提供一种用于硅酸盐玻璃的澄清剂。所述澄清剂包括在形成熔体的温度下作为水的来源的无机化合物，所述水在熔体中形成气泡，将硅酸盐玻璃中的气籽浓度减小到约小于I个气籽/厘米3。本专利技术的第三个方面涉及一种减小硅酸盐玻璃中的气籽浓度的方法。该方法包括以下步骤:提供批料，所述批料包含用于硅酸盐玻璃的原料以及至少一种澄清剂，所述至少一种澄清剂包含在形成熔体的温度下作为水的来源的至少一种无机化合物；使得所述批料熔融，形成熔体；使得水蒸发，形成水蒸气，所述水蒸气在熔体中形成大量气泡；使得所述大量气泡与熔体中的气籽结合，从而将熔体中的大量气籽的浓度减小到低于预定的浓度；从熔体中除去至少一部分结合的气泡和气籽。本专利技术的第四个方面提供了一种制造硅酸盐玻璃的方法，所述硅酸盐玻璃的气籽浓度约小于I个气籽/厘米3。该方法包括以下步骤:提供批料，所述批料包含用于硅酸盐玻璃的原料以及至少一种澄清剂，所述至少一种澄清剂包含在熔体的温度下作为水的来源的至少一种无机化合物；使得所述批料熔融，形成熔体；使得水蒸发，形成水蒸气，所述水蒸气在熔体中形成大量气泡；使得所述大量气泡与熔体中的气籽结合，从而将熔体中的气籽的浓度减小到低于预定的浓度；从熔体中除去至少一部分结合的气泡和气籽；使得熔体凝固，形成硅酸盐玻璃，所述硅酸盐玻璃的气籽浓度约小于I个气籽/厘米3。由以下详细描述、附图和所附权利要求书能更清楚地了解本专利技术的这些方面以及其他方面，优点和显著特征。附图简要说明附图说明图1是由包含澄清剂的熔体制得的玻璃的抛光横截面的照片；图2是由熔体制得的玻璃的抛光横截面的照片，显示了不同的澄清剂对熔体中气籽浓度的影响；图3是由熔体制得的玻璃的抛光横截面的照片，比较了氢氧化物澄清剂减少气籽形成的功效。具体实施例方式在以下描述中，类似的附图标记表示所有附图中类似或相应的部分。还应理解，除非另外指出，否则，术语如“顶部”，“底部”，“向外”，“向内”等是方便用语，不构成对术语的限制。此外，应理解，将一个基团描述为包含一组元素中的至少一个及其组合时，该基团可包含任意数量的所列元素，或者由任意数量的所列元素组成，或者主要由任意数量的所列元素组成，所述任意数量是指单独的或相互组合的。类似地，应理解，将一个基团描述为包含一组元素中的至少一个或其组合时，该基团可包含任意数量的所列元素，所述任意数量是指单独的或相互组合的。除非另外指出，否则，列举的数值的范围包括该范围的上下限。参见所有附图，并具体参见图1，应理解为描述本专利技术的具体实施方式进行的说明，这些说明不构成对本专利技术的限制。具有较高粘度(即在大约1500_1675°C的温度范围内的粘度为200泊)的玻璃可能需要进行熔融，以制得具有低夹杂物含量的玻璃。气态夹杂物，浮泡或气泡，在本文中也称作“气籽”，会对玻璃的光学质量和性质造成负面影响。例如，气籽的存在会影响折射率、密度以及玻璃的透光率。为了帮助消除或减小这些气态夹杂物的浓度，在一些情况下，加入化学澄清剂是有效的。这些澄清剂会用气体填充早期阶段的气泡，从而增大气泡上升穿过熔体的速度。常规的澄清剂包括但不限于:砷的氧化物、锑的氧化物、锡的氧化物和铈的氧化物；金属卤化物(氟化物，氯化物和溴化物)；金属硫酸盐；等等。氧化砷是特别有效的澄清剂，因为它们会在熔融阶段中非常晚地释放氧气。但是，人们通常将砷和锑看作是有害的材料。因此，在特别的实施方式中，可以优选完全避免使用砷或锑，作为替代，使用无毒的组分，以产生澄清化效果。本专利技术通过以下方式减少了硅酸盐玻璃中的气籽的数量:提供澄清剂，所述澄清剂包含至少一种在熔体温度下作为水的来源的无机化合物，所述熔体由用来形成所述硅酸盐玻璃的原料混合物(在本文中也称作“批料”或“批料材料”)形成。所述无机化合物可以在低于熔体温度的温度下熔融或分解，从而产生水。所述水最初以蒸气的形式溶解在熔体中。随着熔体的温度升高，水蒸气离开溶液，在熔体中形成气泡。例如，用作澄清剂的氢氧化铝Al (OH)3在低于开始出现熔体的温度下发生分解，形成勃姆石(A10.(OH))和水。勃姆石会在更高的温度下分解，形成氧化铝(Al2O3)和水，该两步分解制得的水最终会在熔体中形成气泡。该澄清剂还基本上不含砷和锑。在一个实施方式中，所述水的来源包括以下组分的至少一种:水合物、金属氢氧化物，及其组合。水合物是包含水分子的固体无机化合物，所述水分子与金属或硅中心相结合，或者与金属络合物结晶。称所述水合物包含“结晶水”或“水合水”。除了硼酸以外，所述水合物可以包含硅酸盐玻璃的任意组分(例如氧化铝，碱金属和碱土金属，锆)形成的氧化物或盐的水合物。金属氢氧化物是包含金属和双原子氢氧根OF阴离子的化合物。无机或金属水合物和氢氧化物的非限制性例子包括但不限于:层状硅酸盐，例如黏土和云母；沸石；其它的水合硅酸盐；等等。可以用作澄清剂中的水的来源的黏土包括:铝硅酸盐氢氧化物，例如高岭石和叶蜡石；滑石(镁硅酸盐氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅酸盐玻璃，所述硅酸盐玻璃的气籽浓度约小于1个气籽/厘米3,所述硅酸盐玻璃包含：60‑70摩尔%SiO2;6‑14摩尔%Al2O3;0‑3摩尔%B2O3;0‑20摩尔%Na2O;0‑10摩尔%K2O;0‑2.5摩尔%CaO;0‑5摩尔%ZrO2;0‑1摩尔%SnO2;0‑1摩尔%CeO2;基本不含锂，其中12摩尔%≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔%且所述硅酸盐玻璃含有小于50ppm的As2O3。

【技术特征摘要】
2008.02.26 US 61/067,1301.一种硅酸盐玻璃，所述硅酸盐玻璃的气籽浓度约小于I个气籽/厘米3，所述硅酸盐玻璃包含:60-70 摩尔 %Si02;6-14 摩尔 ％A1203;0-3 摩尔 %B203;0-20 摩尔 ％Na20;0-10 摩尔 ％k2o;0-2.5 摩尔 %CaO;0-5 摩尔 %Zr02;0-1 摩尔 %Sn02;0-1 摩尔 %Ce02; 基本不含锂， 其中12摩尔％ ( Li20+Na20+K20 ( 20摩尔％且 所述娃酸盐玻璃含有小于50ppm的As2O3。2.如权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硅酸盐玻璃还包括最多8摩尔％的 MgO。3.如权利要求2所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，其中0摩尔％( MgO+CaO < 10摩尔％。4.如权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硅酸盐玻璃包含0.05摩尔%-0.25摩尔%的SnO2。5.如权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硅酸盐玻璃包含小于50ppm的Sb2O3。6.如权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硅酸盐玻璃包含0.05摩尔%-0.25摩尔%的CeO2。7.如权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硅酸盐玻璃由批料或原料形成，所述批料或原料包括至少一种水合物澄清剂、氢氧化物澄清剂或氧化物澄清剂。8.如权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硅酸盐玻璃由批料或原料形成，所述批料或原料包括至少一种氧化物澄清剂。9.如权利要求8所述的硅酸盐玻璃，其特征在于，所述硅酸盐玻璃包含最高达4mol%的至少一种氧化物澄清剂。10.一种硅酸盐玻璃，所述硅酸盐玻璃的气籽浓度约小...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·德内卡，S·戈麦斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US