(57)【要約】  ガラス溶融システムのための排気導管は、ジルコニアを含む導管材料などの耐食性の耐火性導管材料を含む。該導管は、アルミナを含む耐火ブロックなど、比較的密度の高い耐火ブロック材料を通って延在しうる。排気導管は、さまざまなガラス溶融組成物の処理において、改善された耐食性を示すことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融システムのための排気導管であって、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料を含む、排気導管。
【請求項２】
前記耐火性導管材料がジルコニアを含む、請求項１に記載の排気導管。
【請求項３】
前記耐火ブロックがアルミナを含む、請求項１又は２に記載の排気導管。
【請求項４】
前記耐火性導管材料が、少なくとも約１×１０４Ｗ／ｍの耐熱衝撃性を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の排気導管。
【請求項５】
前記耐火性導管材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）が、前記耐火ブロックのＣＴＥの２０％以内である、請求項１から４のいずれか一項に記載の排気導管。
【請求項６】
前記導管が、第２の導管内にスリーブ付けされた第１の導管を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の排気導管。
【請求項７】
前記導管が、水平に対して角度を有する配置で延在する、請求項６に記載の排気導管。
【請求項８】
排気導管を備えたガラス溶融システムであって、前記排気導管が、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料を含む、ガラス溶融システム。
【請求項９】
前記耐火性導管材料がジルコニアを含む、請求項８に記載のガラス溶融システム。
【請求項１０】
前記耐火ブロックがアルミナを含む、請求項９に記載のガラス溶融システム。
【請求項１１】
前記耐火性導管材料が、少なくとも約１×１０４Ｗ／ｍの耐熱衝撃性を有する、請求項８から１０のいずれか一項に記載のガラス溶融システム。
【請求項１２】
ガラス溶融組成物をガラス溶融システムに流す工程を含む、ガラス物品を製造する方法であって、前記ガラス溶融システムが、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料を含む排気導管を備えている、方法。
【請求項１３】
前記耐火性導管材料がジルコニアを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記耐火ブロックがアルミナを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記耐火性導管材料が、少なくとも約１×１０４Ｗ／ｍの耐熱衝撃性を有する、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年４月６日出願の米国仮特許出願第６２／６５３，８０１号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、ガラス溶融システムのための排気導管に関し、より具体的には、耐食性が改善されたガラス溶融システムのための排気導管に関する。
【背景技術】
【０００３】
テレビを含むディスプレイ用途のガラスシートや、電話及びタブレットなどの携帯端末といったガラス物品の製造では、原材料は溶融ガラスへと溶融され、これが次に、成形及び冷却されて目的のガラス物品が製造される。ガラス溶融システムを通じて溶融ガラスを処理する１つ以上の段階の間に、溶融ガラス上の雰囲気の少なくとも一部は、排気導管を通して排出されうる。この雰囲気が排気導管を通過する際、雰囲気内の腐食性種が導管上で凝縮し、導管の腐食を引き起こす可能性がある。このような腐食は、最終的には導管を交換する必要が生じ、導管の交換コストだけでなく、プロセスのダウンタイムの観点からも、費用が発生する可能性がある。したがって、耐食性を高めたガラス溶融システム導管を設計することは有利であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、耐食性を高めたガラス溶融システム導管を設計することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示される実施形態は、ガラス溶融システムのための排気導管を含む。導管は、耐火性導管材料を含む。耐火性導管材料は、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する。
【０００６】
本明細書に開示される実施形態はまた、排気導管を備えたガラス溶融システムも含む。導管は、耐火性導管材料を含む。耐火性導管材料は、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する。
【０００７】
加えて、本明細書に開示される実施形態は、ガラス物品を製造する方法を含む。該方法は、ガラス溶融組成物をガラス溶融システムに流す工程を含む。ガラス溶融システムは排気導管を含む。導管は、耐火性導管材料を含む。耐火性導管材料は、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する。
【０００８】
本明細書に開示される実施形態のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、一部にはその説明から当業者には容易に明らかになり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含む本明細書に記載されるように開示される実施形態を実施することによって認識される。
【０００９】
前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、特許請求の範囲に記載される実施形態の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は本開示のさまざまな実施形態を例証しており、その説明とともに、それらの原理及び動作を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例となるフュージョンダウンドローガラス製造装置とプロセスの概略図
【図２】耐火ブロック内に延在する、ガラス溶融容器の例となる排気導管の側断面図
【図３】図２の例となる排気導管の斜視図
【図４】第２の導管内にスリーブ付けされた第１の導管を有する例となる排気導管の斜視図
【図５】耐火ブロック内に延在する、代替となる排気導管の側断面図
【図６】耐火ブロック内に延在する、角度を有する端面を有する代替となる排気導管の側面図
【図７】耐火ブロック内に延在する、代替となる排気導管の側断面図
【図８】本明細書に記載される静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に従った、アルミナ標準物質と比較した例示的な耐火材料のガラス溶融ライン腐食損失を示すチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
これより、その例が添付の図面に示されている本開示の好ましい実施形態について、詳細に説明する。可能な場合はいつでも、同一又は類似した部分についての言及には、図面全体を通して同じ参照番号が用いられる。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
【００１２】
本明細書では、範囲は、「約」１つの特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までとして表現することができる。このような範囲が表現される場合、別の実施形態は、その１つの特定の値から及び／又は他方の特定の値までを含む。同様に、例えば先行詞「約」の使用によって、値が近似値として表される場合、その特定の値は別の実施形態を形成することが理解されよう。さらには、範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは独立してのいずれにおいても重要であることが理解されよう。
【００１３】
本明細書で使用される方向用語（例えば、上、下、右、左、前、後、上部、底部）は、描かれた図を参照してのみ作られており、絶対的な方向を意味することは意図していない。
【００１４】
特に明記しない限り、本明細書に記載されるいずれの方法も、その工程が特定の順序で実行されることを必要とする、若しくは、装置には特定の向きが必要であると解釈されることは、決して意図していない。したがって、方法クレームが、その工程が従うべき順序を実際に記載していない場合、若しくは装置クレームが個々の構成要素に対する順序又は向きを実際に記載していない場合、あるいは、工程が特定の順序に限定されるべきであることが特許請求の範囲又は明細書に別段に明確に述べられていない場合、若しくは装置の構成要素に対する特定の順序又は向きが記載されていない場合には、いかなる意味においても、順序又は方向が推測されることは決して意図していない。これには、次のような解釈のためのあらゆる非明示的根拠が当てはまる：工程の配置、動作フロー、構成要素の順序、又は構成要素の方向に関する論理的事項；文法上の編成又は句読点から派生した平明な意味；及び、明細書に記載される実施形態の数又はタイプ。
【００１５】
本明細書で用いられる場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「ある１つの（ａ）」構成要素への言及は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、そのような構成要素を２つ以上有する態様を含む。
【００１６】
本明細書で用いられる場合、「ガラス溶融組成物」という用語は、ガラス物品を作る組成物を指し、該組成物は、実質的に固体状態及び実質的に液体状態を含めた、それらの間の任意の状態で存在することができ、例えば、原材料と溶融ガラスとを含む、それらの間の任意の度合いでの部分溶融を含めた、それらの間の任意の状態などで存在することができる。
【００１７】
本明細書で用いられる場合、「ガラス溶融システム」という用語は、ガラス溶融組成物を処理するシステムを指す。ガラス溶融システムは、例えば、ガラス溶融容器を含む、本明細書に記載されるようなガラス溶融炉の構成要素を含みうる（例えば、図１を参照）。ガラス溶融システムはまた、例えば、接続導管、調整（清澄）容器、混合容器、及び送達容器を含む、下流のガラス製造装置の構成要素も含みうる（例えば、図１を参照）。
【００１８】
本明細書で用いられる場合、「ガラス溶融ライン腐食損失」という用語は、本明細書に記載される静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）の条件などの特定の条件下で特定のガラス溶融組成物に材料が部分的に浸漬されたときに、特定のガラス溶融組成物と空気との界面での測定された材料の厚さの減少を指す。
【００１９】
本明細書で用いられる場合、「静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）」という用語は、本明細書に記載される特定の手順を指し、試料は、実験用ガラス溶融物（ＥＧＭ）に約１３７５℃で３日間懸濁され、その後、ガラス溶融ラインの腐食損失が測定される。
【００２０】
本明細書で用いられる場合、「アルミナ標準物質」という用語は、本明細書に記載される静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）で試験されるアルミナ標準物質、すなわち、Ｍｏｎｏｆｒａｘ社から入手可能なＭｏｎｏｆｒａｘ  Ｍ溶融アルファ−ベータアルミナ製品を指す。
【００２１】
本明細書で用いられる場合、「安定化ジルコニア」という用語は、実質的に純粋なジルコニア、並びに、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、及び酸化セリウム（ＩＩＩ）（Ｃｅ２Ｏ３）から選択される少なくとも１つのドーパントを含むジルコニアを含む、主成分としてジルコニア（ＺｒＯ２）を含む成形（例えば、プレス、溶融、又はスリップキャスティングによる）及び焼成された耐火材料を指す。安定化ジルコニアの例示的な実施形態は、約１０％未満、例えば約５％未満、さらには約１％未満の多孔率を有するものを含む。
【００２２】
本明細書で用いられる場合、「多孔率」という用語は、細孔空間で構成されている、材料の体積パーセントを指す。
【００２３】
本明細書で用いられる場合、「耐熱衝撃性」という用語は、次の耐熱衝撃性パラメータ（ＴＳＲ）によって定義されるような温度差に耐える材料の能力を指す：
【００２４】
【数１】
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【００２５】
式中、σｆは破壊強度、ｋは熱伝導率、Ｅは弾性係数、αｌは材料の線熱膨張係数である。
【００２６】
本明細書で用いられる場合、熱膨張係数（ＣＴＥ）という用語は、ＡＳＴＭ  Ｃ２２８−１１で決定される、材料の熱膨張を指す。
【００２７】
図１に例示的なガラス製造装置１０が示されている。幾つかの例では、ガラス製造装置１０は、溶融容器１４を含みうるガラス溶融炉１２を備えることができる。溶融容器１４に加えて、ガラス溶融炉１２は、任意選択的に、原料を加熱して該原料を溶融ガラスへと変換する加熱要素（例えば、燃焼バーナー又は電極）などの１つ以上の追加の構成要素を含むことができる。さらなる例では、ガラス溶融炉１２は、溶融容器の近傍からの熱損失を低減する熱管理装置（例えば、断熱構成要素）を含んでいてもよい。さらに別の例では、ガラス溶融炉１２は、原材料のガラス溶融物への溶融を促進する電子デバイス及び／又は電気機械デバイスを含むことができる。さらにまた、ガラス溶融炉１２は、支持構造（例えば、支持シャーシ、支持部材等）又は他の構成要素を含んでいてもよい。
【００２８】
ガラス溶融容器１４は、典型的には耐火セラミック材料、例えばアルミナ又はジルコニアを含む耐火セラミック材料などの耐火材料で構成される。幾つかの例では、ガラス溶融容器１４は、耐火セラミックブリックで構成されていてもよい。ガラス溶融容器１４の特定の実施形態は、以下により詳細に説明される。
【００２９】
幾つかの例では、ガラス溶融炉をガラス製造装置の構成要素として組み込んで、ガラス基板、例えば連続長のガラスリボンを製造することができる。幾つかの例では、本開示のガラス溶融炉は、スロットドロー装置、フロートバス装置、フュージョンプロセスなどのダウンドロー装置、アップドロー装置、プレス圧延装置、管延伸装置、又は本明細書に開示される態様から利益を享受するであろう他の任意のガラス製造装置を含む、ガラス製造装置の構成要素として組み込まれてもよい。例として、図１は、その後に個別のガラスシートへと加工するためにガラスリボンを溶融延伸するためのフュージョンダウンドローガラス製造装置１０の構成要素としてのガラス溶融炉１２を概略的に示している。
【００３０】
ガラス製造装置１０（例えばフュージョンダウンドロー装置１０）は、任意選択的に、ガラス溶融容器１４に対して上流に位置付けられた上流側ガラス製造装置１６を含みうる。幾つかの例では、上流側ガラス製造装置１６の一部又は全体をガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。
【００３１】
図示される例に示されるように、上流側ガラス製造装置１６は、貯蔵ビン１８、原料送達デバイス２０、及び該原料送達デバイスに接続されたモータ２２を含みうる。貯蔵ビン１８は、矢印２６で示すように、ガラス溶融炉１２の溶融容器１４に供給することができる、ある量の原料２４を保管するように構成することができる。原料２４は、典型的には、１つ以上のガラス形成金属酸化物と１つ以上の改質剤とを含む。幾つかの例では、原料送達デバイス２０が所定量の原料２４を貯蔵ビン１８から溶融容器１４に送達するように、モータ２２によって原料送達デバイス２０に動力を与えることができる。さらなる例では、モータ２２は、溶融容器１４の下流で感知された溶融ガラスのレベルに基づいて制御された速度で原料２４を導入するように原料送達デバイス２０に動力を与えることができる。その後、溶融容器１４内の原料２４を加熱して溶融ガラス２８を形成することができる。
【００３２】
ガラス製造装置１０はまた、任意選択的に、ガラス溶融炉１２に対して下流に位置付けられた下流側ガラス製造装置３０を含むことができる。幾つかの例では、下流側ガラス製造装置３０の一部をガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。幾つかの事例では、以下で論じる第１の接続導管３２、又は下流側ガラス製造装置３０の他の部分をガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。第１の接続導管３２を含む下流側ガラス製造装置の要素は、貴金属から形成することができる。適切な貴金属には、白金、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、及びパラジウムからなる金属の群から選択される白金族金属、又はそれらの合金が含まれる。例えば、ガラス製造装置の下流構成要素は、約７０〜約９０質量％の白金及び約１０質量％〜約３０質量％のロジウムを含む白金−ロジウム合金から形成することができる。しかしながら、他の適切な金属は、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、及びそれらの合金を含みうる。
【００３３】
下流側ガラス製造装置３０は、溶融容器１４の下流に位置し、かつ、上記第１の接続導管３２によって溶融容器１４に結合された、清澄容器３４などの第１の調整（すなわち、処理）容器を含みうる。幾つかの例では、溶融ガラス２８は、第１の接続導管３２によって溶融容器１４から清澄容器３４へと重力供給されうる。例えば、重力によって、溶融ガラス２８を、溶融容器１４から清澄容器３４へと第１の接続導管３２の内部経路を通過させることができる。しかしながら、他の調整容器を、例えば溶融容器１４と清澄容器３４との間など、溶融容器１４の下流に位置付けることができることが理解されるべきである。幾つかの実施形態では、一次溶融容器からの溶融ガラスをさらに加熱して溶融プロセスを継続するか、又は清澄容器に入る前に溶融容器内の溶融ガラスの温度より低い温度へと冷却する調整容器を溶融容器と清澄容器との間に用いることができる。
【００３４】
気泡は、清澄容器３４内の溶融ガラス２８から、さまざまな技術によって除去することができる。例えば、原料２４は、加熱されると化学還元反応を被り、酸素を放出する、酸化スズなどの多価化合物（すなわち清澄剤）を含みうる。他の適切な清澄剤としては、限定はしないが、ヒ素、アンチモン、鉄、及びセリウムが挙げられる。清澄容器３４は、溶融容器温度より高い温度へと加熱され、それによって溶融ガラスと清澄剤を加熱する。清澄剤の温度誘発性の化学還元によって生じた酸素気泡は、清澄容器内の溶融ガラスを通って上昇し、ここで、溶融炉内で生成した溶融ガラス内のガスは、清澄剤によって生成された酸素気泡中に拡散又は一体化しうる。次に、拡大した気泡は、清澄容器内の溶融ガラスの自由表面へと上昇し、その後、清澄容器から排出することができる。酸素気泡はさらに、清澄容器内での溶融ガラスの機械的混合も引き起こすことができる。
【００３５】
下流側ガラス製造装置３０は、溶融ガラスを混合するための混合容器３６など、他の調整容器をさらに含むことができる。混合容器３６は、清澄容器３４の下流に配置することができる。混合容器３６を使用して均質なガラス溶融組成物をもたらし、それによって、そうでなければ清澄容器から出る清澄された溶融ガラス内に存在しうる化学的又は熱的不均一性のコードを減少させることができる。示されるように、清澄容器３４は、第２の接続導管３８によって混合容器３６に連結されうる。幾つかの例では、溶融ガラス２８は、第２の接続導管３８によって清澄容器３４から混合容器３６へと重力供給することができる。例えば、重力によって、溶融ガラス２８を、清澄容器３４から混合容器３６へと第２の接続導管３８の内部経路を通過させることができる。混合容器３６が清澄容器３４の下流に示されているが、混合容器３６は、清澄容器３４の上流に位置付けられてもよいことに留意すべきである。幾つかの実施形態では、下流側ガラス製造装置３０は、例えば清澄容器３４の上流の混合容器と清澄容器３４の下流の混合容器など、複数の混合容器を含んでいてもよい。これらの複数の混合容器は、同じ設計のものであっても、異なる設計のものであってもよい。
【００３６】
下流側ガラス製造装置３０は、混合容器３６の下流に配置することができる送達容器４０などの別の調整容器をさらに含んでいてもよい。送達容器４０は、溶融ガラス２８を調整し、下流の成形装置内へと供給することができる。例えば、送達容器４０は、出口導管４４によって成形体４２への溶融ガラス２８の一定の流れを調整及び／又は提供するためのアキュムレータ及び／又は流量制御装置として機能することができる。示されるように、混合容器３６は、第３の接続導管４６によって送達容器４０に連結することができる。幾つかの例では、溶融ガラス２８は、第３の接続導管４６によって混合容器３６から送達容器４０へと重力供給することができる。例えば、重力によって、第３の接続導管４６の内部経路を通って清澄容器３６から送達容器４０へと溶融ガラス２８を駆動させることができる。
【００３７】
下流側ガラス製造装置３０は、上述の成形体４２と入口導管５０とを含む成形装置４８をさらに含むことができる。出口導管４４は、溶融ガラス２８を送達容器４０から成形装置４８の入口導管５０へと送達するように位置付けることができる。例えば、例において、出口導管４４は入口導管５０の内面に入れ子にされ、かつ、そこから離間され、それによって出口導管４４の外面と入口導管５０の内面との間に位置付けられた溶融ガラスの自由表面を提供することができる。フュージョンダウンドローガラス製造装置の成形体４２は、該成形体の上面に位置付けられたトラフ５２と、成形体の底部エッジ５６に沿って延伸方向に収束する収束成形面５４とを含みうる。送達容器４０、出口導管４４、及び入口導管５０を介して成形体トラフへと送達された溶融ガラスは、トラフの側壁から溢れ出て、溶融ガラスの別々の流れとして収束成形面５４に沿って下降する。溶融ガラスの別々の流れは、底部エッジ５６の下及び底部エッジ５６に沿って合流し、重力、エッジロール７２、及びプルロール８２などによってガラスリボンに張力を印加することにより、ガラスが冷えてガラスの粘性が増すにつれてガラスリボンの寸法を制御するように底部エッジ５６から延伸方向又は流れ方向６０に延伸される、単一のガラスリボン５８を生成する。したがって、ガラスリボン５８は、粘弾性転移を経て、ガラスリボン５８に安定した寸法特性を与える機械的性質を獲得する。ガラスリボン５８は、幾つかの実施形態では、ガラスリボンの弾性領域においてガラス分離装置１００によって個々のガラスシート６２へと分離することができる。次いで、ロボット６４によって、把持具６５を使用して個々のガラスシート６２をコンベヤシステムに移すことができ、その後、個々のガラスシートをさらに処理することができる。
【００３８】
図２は、耐火ブロック１１４内に延びるガラス溶融容器１４の例となる排気導管２００の側断面図を示している。図３は、図２に示される排気導管２００の斜視図を示しており、排気導管は、ほぼ円筒形の形状を有しており、排気導管層２０２を含んでいる。上記のように、ガラス溶融容器１４は、耐火セラミック材料などの耐火材料、例えば、耐火セラミックブリックを含めた、アルミナ、シリカ、アルミノケイ酸塩、及びジルコニアのうちの少なくとも１つを含む耐火セラミック材料から構成されうる。
【００３９】
本明細書に開示される実施形態は、動作中、排気導管２００が、ガラス溶融容器１４からの排気ガスを含む、ガラス溶融システムからの排気ガスなど、それを通って流れる排気流体を円周方向に取り囲むものを含む。このような実施形態は、排気流体が排気導管２００に直接物理的に接触するものを含み、さらに、排気流体内の少なくとも１つの材料が排気導管２００上で少なくとも一時的に凝縮するものを含む。
【００４０】
本明細書に開示される実施形態は、排気導管２００が、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して、３０％〜５０％、さらには例えば３５％〜４５％を含む、５０％以下、例えば４５％以下、さらには例えば４０％以下などのガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料を含むものを含む。
【００４１】
ある特定の例示的な実施形態では、排気導管２００は、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して、３０％〜５０％、さらには例えば３５％〜４５％を含む、５０％以下、例えば４５％以下、さらには例えば４０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料から実質的になる。
【００４２】
ある特定の例示的な実施形態では、排気導管層２０２を含む排気導管２００は、ジルコニア及び酸化クロムのうちの少なくとも一方を含む。ある特定の例示的な実施形態では、排気導管２００は、実質的に、ジルコニア及び酸化クロムのうちの少なくとも一方からなる。
【００４３】
ある特定の例示的な実施形態では、排気導管２００は、安定化ジルコニアなどのジルコニアを含む。ある特定の例示的な実施形態では、排気導管２００は、安定化ジルコニアなどのジルコニアから実質的になる。
【００４４】
排気導管２００のための例示的な材料には、ＣｏｏｒｓＴｅｋ社から入手可能な安定化ジルコニア、ＭｃＤａｎｉｅｌ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手可能な安定化ジルコニア、Ｚｙｃｒｏｎ組成物１８７６アイソプレス部分安定化ジルコニアなどのＺｉｒｃｏａ社から入手可能な静水圧プレスした（アイソプレスした）ジルコニア、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ社のＳｃｉｍｏｓ  ＣＺ溶融ジルコニア、及びＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ社のＣ１２２１酸化クロムが含まれるがこれらに限定されない。
【００４５】
排気導管２００が安定化ジルコニアなどのジルコニアを含む場合、ジルコニアは、例えば、１０％未満、例えば５％未満、さらには例えば１％未満、例えば１０％〜０．１％、さらには例えば５％〜１％の多孔率を有しうる。
【００４６】
ある特定の例示的な実施形態では、耐火性導管材料は、約１×１０４Ｗ／ｍ〜約５×１０４Ｗ／ｍ、例えば約２×１０４Ｗ／ｍ〜約４×１０４Ｗ／ｍなどを含めた、例えば少なくとも約２×１０４Ｗ／ｍ、さらには少なくとも約３×１０４Ｗ／ｍなど、少なくとも約１×１０４ワット／メートル（Ｗ／ｍ）の耐熱衝撃性を有する。
【００４７】
図２は、ほぼ水平方向に延びる排気導管２００を示しているが、本明細書の実施形態は、排気導管２００が、ほぼ垂直方向など、他の方向に延びるものを含むものと理解されたい。加えて、図３は、ほぼ円筒形の形状又は円形の断面を有する排気導管２００を示しているが、本明細書の実施形態は、排気導管が楕円形及び長方形の断面を含む他の形状又は断面を有するものを含むものと理解されたい。
【００４８】
耐火ブロック１１４は、例として、少なくとも３グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｍ３）、例えば、少なくとも３．５ｇ／ｃｍ３など、約３ｇ／ｃｍ３〜５ｇ／ｃｍ３を含む密度を有しうる。ある特定の例示的な実施形態では、耐火ブロック１１４は、例えば、溶融鋳込み、アイソプレス、一軸プレス、又はスリップキャスティングによって形成される、アルファ及び／又はベータアルミナなどのアルミナを含むか、若しくは実質的にそれらからなり、例えば、Ｍｏｎｏｆｒａｘ  ＬＬＣ社から入手可能なＭｏｎｏｆｒａｘ  Ｍアルファ−ベータアルミナ、Ｍｏｎｏｆｒａｘ  Ａ−２アルファアルミナ、及びＭｏｎｏｆｒａｘ  Ｈベータアルミナ、並びにＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎから入手可能なＳｃｉｍｏｓ  Ａアルファアルミナなどである。耐火ブロック１１４はまた、ジルコン、スピネル、シリカ、ムライト、及びアルミナジルコニアシリケート（ＡＺＳ）を含むさまざまなアルミノケイ酸塩などの他の材料も含みうる。
【００４９】
本明細書に開示される実施形態は、耐火性導管材料のＣＴＥが、例えば耐火ブロックのＣＴＥの１％〜２０％など、耐火ブロックのＣＴＥの２０％以内である実施形態など、耐火性導管材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）が耐火ブロックのＣＴＥと実質的に異ならないものを含む。
【００５０】
図４は、第２の導管層２０４内にスリーブ付けされた第１の導管層２０２を有する例となる排気導管２００の斜視図を示している。第１及び第２の導管層２０２、２０４は、同じ材料又は異なる材料で構成することができ、同じ又は異なる半径方向の厚さを有することができる。第１及び第２の導管層２０２、２０４が異なる材料で構成されている場合、本明細書に開示される実施形態は、例えば、第１の導管層２０２のＣＴＥが第２の導管層２０４のＣＴＥの約２０％以内である実施形態など、第１の導管層２０２のＣＴＥが第２の導管層２０４のＣＴＥと実質的に異ならないものを含む。
【００５１】
図５は、耐火ブロック１１４内に延びる代替となる排気導管２００の側面図を示しており、排気導管２００は、外向きにフランジが付けられた端部領域２０６を含んでいる。フランジ付きの端部領域２０６は、凝縮した液体が排気導管２００と耐火ブロック１１４との間を流れるのを防ぐのを助けることができる。
【００５２】
図６は、排気導管２００が角度の付いた配置で耐火ブロック１１４内に延びる代替的な構成の側面図を示している。耐火ブロック１１４はまた、排気導管２００の角度の付いた端面２０８にほぼ平行な角度の付いた面も有している。限定はしないが、排気導管２００は、溶融容器１４から離れる方向に、約２度から約１０度、例えば約３度から約８度の範囲の角度αで下向きに角度を付けることができる。排気導管２００の位置に角度を付けることにより、溶融容器１４からの凝縮液が、排気導管２００を通ってより容易に流出することが可能になりうる。
【００５３】
排気導管２００は、外向きにフランジが付けられた端部領域２０６を有するものとして図６に示されているが、本明細書に開示される実施形態は、排気導管２００が角度を有する配置にあるが、外向きにフランジが付けられた端部領域２０６を含まないものも含むものと理解されたい。加えて、角度を有する端面２０８は、耐火ブロック１１４の角度を有する面にほぼ平行であるものとして図６に示されているが、本明細書に開示される実施形態は、角度を有する端面２０８が耐火ブロック１１４の面に概ね平行ではないものを含み、さらに、角度を有する端面２０８が耐火ブロック１１４の面と同じ平面にないものを含むものと理解されたい（耐火ブロック１１４の面が角度を有する端面２０８よりも溶融容器１４の近くに延びている場合、またはその逆の場合など）。
【００５４】
図７は、２つの平行な面を有する耐火ブロック１１４内に延びる代替となる排気導管２００の側断面図を示しており、排気導管２００の長手方向軸は、２つの面に垂直ではないが、導管の少なくとも一方の端部２１０は２つの面に平行になるように構成される（すなわち、排気導管２００は、溶融容器１４から離れる方向に角度αで下向きに角度が付けられている）。
【００５５】
本明細書に開示される実施形態はまた、本明細書に記載される耐火ブロックを通って延びる排気導管を備えたガラス溶融システムを含めた、本明細書に記載される排気導管を備えたガラス溶融システムも含む。加えて、本明細書に開示される実施形態は、このようなガラス溶融システムにガラス溶融組成物を流すことを含む、ガラス物品の製造方法を含む。
【００５６】
例えば、本明細書に開示される実施形態は、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社のＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）、Ｌｏｔｕｓ（商標）、Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）、Ｉｒｉｓ（商標）、及びＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスなどの市販のガラスを製造するために使用することができる。
【００５７】
幾つかの非限定的なガラス組成物は、約５０モル％〜約９０モル％のＳｉＯ２、０モル％〜約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約２０モル％のＢ２Ｏ３、及び０モル％〜約２５モル％のＲｘＯを含むことができ、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちのいずれか１つ以上であり、かつｘは２であるか、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａであり、かつｘは１である。幾つかの実施形態では、ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３＞０；０＜ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３＜１５；ｘ＝２及びＲ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３＜１５；Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３＜２；ｘ＝２及びＲ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ＞−１５；０＜（ＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３）＜２５、−１１＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）＜１１、及び−１５＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ）＜１１；及び／又は−１＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３）＜２及び−６＜（Ｒ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ）＜１である。幾つかの実施形態では、ガラスは、それぞれ１ｐｐｍ未満のＣｏ、Ｎｉ、及びＣｒを含む。幾つかの実施形態では、Ｆｅの濃度は、＜約５０ｐｐｍ、＜約２０ｐｐｍ、又は＜約１０ｐｐｍである。他の実施形態では、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約４０ｐｐｍ、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約２０ｐｐｍ、又はＦｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約１０ｐｐｍである。他の実施形態では、ガラスは、約６０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約０．１モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％〜約１２モル％のＢ２Ｏ３、及び約０．１モル％〜約１５モル％のＲｘＯを含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちのいずれか１つ以上であり、かつｘは２であるか、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａであり、かつｘは１である。
【００５８】
少なくとも０．１モル％のアルカリ金属酸化物（すなわち、ＲｘＯ、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちのいずれか１つ以上である）を含むガラス組成物は、少なくとも１．０モル％のアルカリ金属酸化物など、少なくとも０．５モル％のアルカリ金属酸化物を含みうる。例えば、幾つかの実施形態では、ガラス組成物は、約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、約３．５２モル％〜約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約４．８３モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約３．０１モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約８．７２モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約４．２４モル％のＣａＯ、約０モル％〜約６．１７モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約４．３モル％のＢａＯ、及び約０．０７モル％〜約０．１１モル％のＳｎＯ２を含みうる。
【００５９】
追加の実施形態では、ガラスは、０．９５〜３．２３のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３比を含むことができ、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちのいずれか１つ以上であり、ｘは２である。さらなる実施形態では、ガラスは、１．１８〜５．６８のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３比を含むことができ、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちのいずれか１つ以上であり、かつｘは２であるか、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａであり、かつｘは１である。さらに別の実施形態では、ガラスは、−４．２５〜４．０のＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯを含むことができ、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちのいずれか１つ以上であり、ｘは２である。さらに他の実施形態では、ガラスは、約６６モル％〜約７８モル％のＳｉＯ２、約４モル％〜約１１モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約１１モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＬｉ２Ｏ、約４モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約５モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約２モル％のＣａＯ、約０モル％〜約５モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約２モル％のＢａＯ、及び約０モル％〜約２モル％のＳｎＯ２を含みうる。
【００６０】
追加の実施形態では、ガラスは、約７２モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約３モル％〜約７モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＬｉ２Ｏ、約６モル％〜約１５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約２モル％〜約１０モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約２モル％のＣａＯ、約０モル％〜約２モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約２モル％のＢａＯ、及び約０モル％〜約２モル％のＳｎＯ２を含みうる。ある特定の実施形態では、ガラスは、約６０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１５モル％のＢ２Ｏ３、及び約２モル％〜約５０モル％のＲｘＯを含むことができ、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちのいずれか１つ以上であり、かつｘは２であるか、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａであり、かつｘは１であり、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約６０ｐｐｍである。
【実施例】
【００６１】
本明細書に開示される実施形態は、以下の非限定的な例を参照してさらに説明される。
【００６２】
静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）
ＳＣＴＰは、例示的な耐火材料又はアルミナ標準耐火物質のフィンガーを、本明細書に記載される実験用ガラス溶融物（ＥＧＭ）組成物に部分的に懸架することによって実施した。具体的には、３００グラムのＥＧＭを２００立方センチメートルの白金るつぼ内で事前に溶融し、その後、例示的な耐火材料又はアルミナ標準耐火物質のフィンガーを約１３７５℃で３日間、ＥＧＭに懸濁した。例示的な耐火材料又はアルミナ標準耐火物質のフィンガーの寸法は、それぞれ、約１０ミリメートル×１０ミリメートル×５０ミリメートルであった。ＥＧＭに懸濁した後、例示的な耐火材料又はアルミナ標準耐火物質のフィンガーをるつぼから取り出し、縦方向に断面化し、ガラス溶融ライン腐食損失（すなわち、フィンガーがＥＧＭに懸架された結果として、ＥＧＭと空気との界面で測定された各フィンガーの厚さの減少）を測定した。
【００６３】
実験用ガラス溶融物（ＥＧＭ）
ＥＧＭは、Ｇｕａｒｄｉａｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能な市販のソーダ石灰ケイ酸塩のフロートカレットであり、表１に示す組成を有する：
【００６４】
【表１】
2021521076.tif 000004
【００６５】
ＳＣＴＰに供される例示的な耐火材料には、Ｚｉｒｃｏａ社から入手可能な組成１８７６アイソプレス部分安定化ジルコニア、及びＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ社のＳｃｉｍｏｓ  ＣＺ溶融ジルコニアが含まれていた。アルミナ標準物質は、Ｍｏｎｏｆｒａｘ社から入手可能なＭｏｎｏｆｒａｘ  Ｍ溶融アルファ−ベータアルミナ製品であった。各耐火性標準物質の２つの試料とアルミナ標準物質の２つの試料をＳＣＴＰに供した。それらの結果が図８に示されている。
【００６６】
具体的には、図８は、本明細書に記載される静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に従った、アルミナ標準物質と比較した２つの例示的な耐火材料のガラス溶融ライン腐食損失を示している。図８からわかるように、ＳＣＴＰに供された例示的な耐火材料（Ｓｃｉｍｏｓ  ＣＺ及び組成物１８７６）のそれぞれは、１ミリメートル未満のガラス溶融ライン腐食損失を示したのに対し、ＳＣＴＰに供されたアルミナ標準物質は、２ミリメートルを超えるガラス溶融腐食損失を示した。したがって、ＳＣＴＰに供された例示的な耐火材料のそれぞれは、ＳＣＴＰに供されたアルミナ標準物質と比較して、５０％以下、具体的には５０％未満のガラス溶融ライン腐食損失を示した。
【００６７】
本明細書に開示される実施形態は、ガラス溶融物の排気雰囲気などの雰囲気が導管上で凝縮する可能性がある状況を含めた、ガラス溶融物システムにおけるガラス溶融組成物の処理において、より耐食性の導管を可能にすることができる。このような耐食性の向上により、このような導管を交換する必要性の頻度を減らすことができ、その結果、導管の交換コスト及びプロセスのダウンタイムを減らすことができる。
【００６８】
上記の実施形態は、フュージョンダウンドロープロセスを参照して説明されているが、このような実施形態は、フロートプロセス、スロットドロープロセス、アップドロープロセス、チューブドロープロセス、及びプレス圧延プロセスなどの他のガラス成形プロセスにも適用可能であるものと理解されたい。
【００６９】
本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態に対してさまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。よって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入ることを条件として、そのような修正及び変形にも及ぶことが意図されている。
【００７０】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７１】
実施形態１
ガラス溶融システムのための排気導管であって、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料を含む、排気導管。
【００７２】
実施形態２
前記耐火性導管材料がジルコニアを含む、実施形態１に記載の排気導管。
【００７３】
実施形態３
前記ジルコニアが約１０％未満の多孔率を有する、実施形態２に記載の排気導管。
【００７４】
実施形態４
前記排気導管が、少なくとも３ｇ／ｃｍ３の密度を有する耐火ブロック内に延在する、実施形態１に記載の排気導管。
【００７５】
実施形態５
前記耐火ブロックがアルミナを含む、実施形態１に記載の排気導管。
【００７６】
実施形態６
前記耐火性導管材料が、少なくとも約１×１０４Ｗ／ｍの耐熱衝撃性を有する、実施形態１に記載の排気導管。
【００７７】
実施形態７
前記耐火性導管材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）が、前記耐火ブロックのＣＴＥの２０％以内である、実施形態１に記載の排気導管。
【００７８】
実施形態８
前記導管が、第２の導管内にスリーブ付けされた第１の導管を含む、実施形態１に記載の排気導管。
【００７９】
実施形態９
前記導管が、水平に対して角度を有する配置で延在する、実施形態４に記載の排気導管。
【００８０】
実施形態１０
排気導管を備えたガラス溶融システムであって、前記排気導管が、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料を含む、ガラス溶融システム。
【００８１】
実施形態１１
前記耐火性導管材料がジルコニアを含む、実施形態１０に記載のガラス溶融システム。
【００８２】
実施形態１２
前記排気導管が、少なくとも３ｇ／ｃｍ３の密度を有する耐火ブロック内に延在する、実施形態１０に記載のガラス溶融システム。
【００８３】
実施形態１３
前記耐火ブロックがアルミナを含む、実施形態１２に記載のガラス溶融システム。
【００８４】
実施形態１４
前記耐火性導管材料が、少なくとも約１×１０４Ｗ／ｍの耐熱衝撃性を有する、実施形態１０に記載のガラス溶融システム。
【００８５】
実施形態１５
ガラス溶融組成物をガラス溶融システムに流す工程を含む、ガラス物品を製造する方法であって、前記ガラス溶融システムが、静的腐食試験手順（ＳＣＴＰ）に供されたときに、アルミナ標準物質に対して５０％以下のガラス溶融ライン腐食損失を有する耐火性導管材料を含む排気導管を備えている、方法。
【００８６】
実施形態１６
前記耐火性導管材料がジルコニアを含む、実施形態１５に記載の方法。
【００８７】
実施形態１７
前記排気導管が、少なくとも３ｇ／ｃｍ３の密度を有する耐火ブロック内に延在する、実施形態１５に記載の方法。
【００８８】
実施形態１８
前記耐火ブロックがアルミナを含む、実施形態１７に記載の方法。
【００８９】
実施形態１９
前記耐火性導管材料が、少なくとも約１×１０４Ｗ／ｍの耐熱衝撃性を有する、実施形態１５に記載の方法。
【００９０】
実施形態２０  
前記ガラス溶融組成物が、少なくとも０．１モル％のアルカリ金属酸化物を含む、実施形態１５に記載の方法。
【符号の説明】
【００９１】
１０ガラス製造装置
１２ガラス溶融炉
１４ガラス溶融容器
１６上流側ガラス製造装置
１８貯蔵ビン
２０原料送達デバイス
２２モータ
２４原料
２８溶融ガラス
３０下流側ガラス製造装置
３２第１の接続導管
３４清澄容器
３６混合容器
３８第２の接続導管
４０送達容器
４２成形体
４４出口導管
４６第３の接続導管
４８成形装置
５０入口導管
５２トラフ
５４収束成形面
５６底部エッジ
５８ガラスリボン
６０延伸方向／流れ方向
６２ガラスシート
６４ロボット
６５把持具
７２エッジロール
８２プルロール
１００ガラス分離装置
１１４耐火ブロック
２００排気導管
２０２第１の導管層
２０４第２の導管層
２０６端部領域
２０８端面
２１０端部
【図１】
2021521076.tif 000005
【図２】
2021521076.tif 000006
【図３】
2021521076.tif 000007
【図４】
2021521076.tif 000008
【図５】
2021521076.tif 000009
【図６】
2021521076.tif 000010
【図７】
2021521076.tif 000011
【図８】
2021521076.tif 000012
【国際調査報告】
2021521076.tif 000013
2021521076.tif 000014