玻璃棒、玻璃棒组、的用途以及制造的方法与流程

  本发明涉及一种玻璃棒、玻璃棒组、玻璃棒的用途以及一种制造玻璃棒的方法。根据本发明的玻璃棒适用于基于过渡玻璃的产品。根据本发明的制造玻璃棒的方法最大限度地减少和/或避免玻璃和最终玻璃产品在后续使用和后续制造步骤中明显的缺陷。

  1、过渡玻璃是高度专业化的玻璃组合物，其适合并被设计用于闪光灯。闪光灯用于医疗、工业和科学设备中。用来制造闪光灯的玻璃组合物会经历快速且极端的气温变化。根据闪光灯的类型和用途，温度可能达到700℃或甚至更高的温度。闪光灯通常由熔融的二氧化硅/石英或硼硅酸盐管制成，该管被设计为u形，其中两端与金属电极集成在一起。通过导电支架提供高压电力，导电支架在运行期间也可以用作底座或灯座。过渡玻璃用于将金属电极的金属导电支架连接到闪光灯的管壁上，具体地，鉴于使用的过程中气温变化大，要考虑的是金属和形成管的玻璃具有不一样热线胀系数。当持续使用闪光灯时，闪光灯会经历数百次点火和冷却循环，其导致玻璃变质，可能以玻璃上的白色层的形式反映出来。已经反复观察到的一个特别突出的问题是闪光灯玻璃的热破裂。

  2、虽然过渡玻璃和基于过渡玻璃的产品在本领域是已知的，但仍有改进的空间。将特别有用的是，在使用的过程中具有降低的物理张力的玻璃棒，因为这些张力有几率会使机械故障。

  3、因此，仍然需要出示一种玻璃产品，例如适用于例如反复经历快速气温变化的闪光灯和别的产品的玻璃棒，其中该玻璃产品在产品的预期生命周期内最大限度地减少和/或完全避免热破裂。此外，任旧存在提供一种制造该玻璃产品的方法的相关需求。

  2、第一方面，本发明提供了一种玻璃棒，所述玻璃棒的长度lrod为100mm至1600mm，并且

  3、所述玻璃棒的zro2的最高局部浓度和zro2的平均浓度之比zrmax/zravg为小于8.0，其中所述zro2的最高局部浓度zrmax为小于5500ppm。

  4、第二方面，本发明提供了一个玻璃组，所述玻璃组包括至少40根根据第一方面所述的玻璃棒。

  6、-提供反应器(1)，其包括下排放口(2)和围绕反应器体积的一个或多个反应器的壁；

  7、-加热所述反应器中的玻璃原料，以获得玻璃熔体(3)，其中所述玻璃熔体(3)具有t4温度为1400℃以上的玻璃组合物，其中t4是所述玻璃熔体组合物的粘度为104dpa·s时的温度；

  8、-将所述玻璃熔体(3)至少部分加热至温度t2.5，所述温度t2.5被定义为所述玻璃熔体(3)的粘度为102.5dpa·s时的温度，并保持这个温度，保持时间为至少10小时；

  10、-使所述玻璃熔体(3)冷却和/或成形，以获得一根或多根根据第一方面所述的玻璃棒(5)。

  13、-加热所述反应器中的玻璃原料，以获得玻璃熔体(3)，其中所述玻璃熔体(3)具有t4温度为1400℃以上的玻璃组合物，其中t4是所述玻璃熔体组合物的粘度为104dpa·s时的温度；

  14、-将所述玻璃熔体(3)至少部分加热至温度t2.5，所述温度t2.5被定义为所述玻璃熔体(3)的粘度为102.5dpa·s时的温度；

  15、-在取出温度下，以玻璃熔体的取出速率从所述反应器(1)中取出所述玻璃熔体(3)；以及

  18、-仅初始玻璃熔体体积的至多90vol.％、优选地至多70vol.％、以及最优选地至多50vol.％用于使所述玻璃熔体成形为所述玻璃棒；和/或

  22、所述反应器包括被布置在熔体表面上方的顶部加热器，优选地气体燃烧器。

  25、-加热所述反应器中的玻璃原料，以获得玻璃熔体(3)，其中所述玻璃熔体(3)具有t4温度为1400℃以上的玻璃组合物，其中t4是所述玻璃熔体组合物的粘度为104dpa·s时的温度；

  26、-将所述玻璃熔体(3)至少部分加热至温度t2.5，所述温度t2.5被定义为所述玻璃熔体(3)的粘度为102.5dpa·s时的温度；

  27、-在取出温度下，以玻璃熔体的取出速率从所述反应器(1)中取出所述玻璃熔体(3)；以及

  30、在取出初始玻璃熔体体积的90vol.％、优选地70vol.％和最优选地50vol.％之前，停止从所述反应器(1)中取出所述玻璃熔体(3)；和/或

  31、使用被布置在熔体表面上方的顶部加热器、优选地气体燃烧器加热所述玻璃原料；和/或

  32、使用被布置在熔体表面上方的顶部加热器、优选地气体燃烧器加热所述玻璃熔体；和/或

  33、从所述反应器中取出所述玻璃熔体(3)最重要的包含，特别是仅包括部分玻璃熔体，所述部分玻璃熔体与所述反应器(1)的壁相距至少5cm。

  34、过渡玻璃有很高的玻璃特征温度，例如1400℃以上的t4温度，其中t4是所述玻璃熔体组合物的粘度为104dpa·s时的温度。为了生产玻璃，需要由耐火材料制成的反应器。现存技术中已知不同的耐火材料，例如莫来石基耐火材料或红柱石基耐火材料。但是，由于所述非常高的玻璃特征温度，这些材料不适合生产过渡玻璃。因此，需要用即使在非常高的温度下也具有机械稳定性的高温耐火材料。这些高温耐火材料通常包括氧化锆和硅酸锆。本发明人已经证实，虽然在用来制造过渡玻璃的反应器的设计中很难避免锆基反应器材料，但所获得的具有锆的玻璃产品的进入和随后的污染被认为是导致所获得的玻璃有重大缺陷的核心问题，例如玻璃中的物理张力导致最终产品的机械故障，尤其是在经历温度快速变化时。

  35、根据本发明的制造玻璃棒的方法，通过最大限度地减少或甚至避免锆化合物和/或锆离子进入所述过渡玻璃熔体/所述过渡玻璃以及由其获得的产品，解决了以上问题。例如，在制备和均质化所合成的玻璃熔体后，能够最终靠在将所述玻璃熔体至少部分加热至温度t2.5的步骤之后和/或从所述反应器中取出所述玻璃熔体的步骤期间，确保基本上没有通过所述玻璃熔体的机械搅动(例如搅拌)进行混合，减少锆以锆化合物和/或锆离子的形式进入所述玻璃熔体。在这种情况下，应当理解的是，所述机械搅动不同于所述玻璃熔体的热对流(由玻璃熔体内部的热梯度引起的搅动)和所述玻璃熔体的自然流动(从所述反应器中取出所述玻璃熔体时由于湍流引起的搅动)。减少、特别是避免机械搅动可以最大限度地降低和/或减少锆从所述反应器壁溶解并吸收到所述玻璃熔体中。

  36、在不希望受理论的约束的情况下，已发现，整个反应器的长度维度和宽度维度(均在水平方向上)的温度曲线都是朝所述反应器壁下降，前提是，使通过搅动的混合保持在最低限度或避免所述通过搅动的混合。在所述玻璃熔体在与所述反应器壁的界面处温度越低越少的锆从所述反应器壁中溶解并引入所述玻璃熔体中。可替代地或者另外地，在从所述反应器中取出所述玻璃熔体时，可能是有利的是仅取出与所述反应器壁相距至少5cm的部分玻璃熔体，从而最大限度地减少了散发自所述反应器壁的锆的潜在吸收。模拟结果已经表明：相邻的玻璃熔体层起始于所述反应器壁，朝向所述反应器的中心部分，其中所述相邻的玻璃熔体层的物理和化学性质一直在变化，特别是它们的zro2含量。

  37、根据所述玻璃组合物，所述熔体从反应器壁溶解zro2的趋势可能会有所不同。例如，即使在相比来说较低的温度下，侵蚀性玻璃熔体、例如钠化合物含量为至少7wt.％的含钠化合物的玻璃熔体可以溶解所述反应器壁的大部分。对于很具有侵蚀性的玻璃组合物，在大多数情况下要采用上述措施中的一种以上的措施，例如下排放口的位置、顶部燃烧器、不搅拌、不使用全部的玻璃熔体体积等。

  38、本发明人发现，将zro2的最高局部浓度和zro2的平均浓度之比zrmax/zravg保持在一定阈值内可以克服现存技术的缺点。在不希望受理论约束的情况下，本发明人假设，大的zrmax和zrmax/zavg可能会引起zrmax位置的局部不规则性，反过来可能会引起玻璃内部的应力，所述应力在快速气温变化的影响下最后导致机械故障。根据本发明的基于所述过渡玻璃的产品在极端和一直在变化的温度条件下反复和长时间使用后，显示出较少的裂纹和机械故障。

  技术研发人员：S·海恩尔,C·布隆鲍尔,A·彼得森斯,H·利珀特,C·德布雷策尼

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