DE19956753A1 - Method and device for tempering flat bodies - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tempern von flachen Körpern insbesondere aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere Flachglasscheiben oder Glaskeramikscheiben, wobei einer oder mehrere der flachen Körper einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und der jeweiligen Glasübergangstemperatur unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem Temperbehälter durchgeführt wird.The invention relates to a method for tempering flat bodies, in particular made of an amorphous, inorganic material, in particular flat glass panes or glass ceramic panes, one or more of the flat bodies being subjected to a heat treatment in the temperature range between room temperature and the respective glass transition temperature, characterized in that the heat treatment in a tempering vessel is carried out.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tempern von flachen Körpern z. B. aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere Flachglasscheiben, bei dem eine oder mehrere Flachglasscheiben innerhalb eines Temperbehälters einer Wärmebehandlung im Bereich zwischen Raumtemperatur und der jeweiligen Glasübergangstemperatur, d. h. typischerweise bis zu 1000°C, unterzogen wird bzw. werden sowie einen geschlossenen ausgeführten Temperbehälter zum Tempern flacher Körper z. B. solchen aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere Flachglasscheiben und die Verwendung eines derartigen Behälters zur Wärmebehandlung, beispielsweise Tempern, von Flachglasscheiben, insbesondere für Displayanwendungen oder von Glaskeramikscheiben.The invention relates to a method for tempering flat bodies such. B. made of an amorphous, inorganic material, in particular Flat glass panes with one or more flat glass panes inside a tempering tank of a heat treatment in the area between Room temperature and the respective glass transition temperature, d. H. typically up to 1000 ° C, is or will be subjected to closed tempering container for tempering flat bodies z. B. those made of an amorphous, inorganic material, in particular Flat glass panes and the use of such a container Heat treatment, for example tempering, of flat glass panes, especially for display applications or glass ceramic panes.
Bei der Herstellung von flachen Körpern aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, vorzugsweise Flachglas, ist es, insbesondere im Fall von zumeist im Ziehverfahren erhaltenen Displaygläsern, erforderlich, die flachen Körper bzw. Flachglasscheiben nach ihrer Herstellung einer weiteren Wärmebehandlung zu unterziehen. Diese Notwendigkeit ergibt sich beispielsweise aus besonderen Anforderungen an die Planität der Glasscheiben, die unter Umständen direkt im Heißformgebungsprozeß nicht eingerichtet werden können. In diesem Fall läßt sich die Planität nachträglich verbessern, indem man die Flachglasscheiben auf einer ebenen Unterlage auf eine Temperatur in der Größenordnung der Glasübergangstemperatur erwärmt, bei dieser Temperatur eine Zeit lang hält, so daß das Glas sich unter seinem Eigengewicht an die Unterlage anpaßt, und schließlich langsam wieder abkühlt. Die so erreichbare Planität der Glasscheiben ist im wesentlichen nur noch von der Planität der Unterlage und der Dickenverteilung abhängig. In the manufacture of flat bodies from an amorphous, inorganic It is material, preferably flat glass, especially in the case of mostly Display glasses obtained in the drawing process, required the flat body or flat glass panes after their production another Undergo heat treatment. This need arises for example from special requirements for the flatness of the Glass panes, which may not be directly in the hot molding process can be set up. In this case, the flatness can be added later improve by placing the flat glass panes on a flat surface a temperature on the order of the glass transition temperature warmed, held at this temperature for a while, so that the glass is under adapts to its own weight and finally slowly cools down again. The flatness of the glass panes that can be achieved in this way is essential only from the flatness of the document and the Thickness distribution dependent.
Ein weiterer, ebenso wichtiger Grund, Flachglasscheiben einer nachträglichen Wärmebehandlung zu unterziehen, ergibt sich aus den besonderen Eigenschaften der Glasstruktur. Glas ist strukturell amorph, wobei seine amorphe Struktur nicht fest ist, sondern empfindlich von der thermischen Vorgeschichte abhängt. Sie kann sich auch nach der Herstellung noch ändern, wenn man das Glas wieder auf Temperaturen erwärmt, bei denen Relaxationsprozesse aktiviert werden. Mit jeder Änderung der amorphen Struktur ist auch eine Änderung des Ordnungszustandes im Glas und somit eine Änderung der Dichte verbunden. So wird bei schneller Kühlung des Glases nach der üblicherweise bei Temperaturen weit oberhalb der Glasübergangstemperatur stattfindenden Heißformgebung eine relativ ungeordnete Struktur eingefroren, so daß das Glas eine vergleichsweise geringe Dichte aufweist. Bei einer nachfolgenden Temperaturbelastung kann diese Struktur teilweise relaxieren und einen Zustand höherer Ordnung einnehmen, was mit einer Erhöhung der Dichte verbunden ist. Dies bedeutet jedoch, daß der Glaskörper durch die nachträgliche Erwärmung schrumpft. Umgekehrt kann es, abhängig von der vorangegangenen Kühlung und der Art der folgenden Temperaturbelastung, auch dazu kommen, daß die Dichte sinkt und sich der Glaskörper ausdehnt.Another, equally important reason, flat glass panes of a subsequent one To undergo heat treatment results from the special Properties of the glass structure. Glass is structurally amorphous, being its amorphous structure is not solid, but sensitive to the thermal Prehistory depends. You can still after the manufacture change when you reheat the glass to temperatures where Relaxation processes are activated. With every amorphous change Structure is also a change in the state of order in the glass and thus associated with a change in density. So when cooling the Glasses after the usually at temperatures well above the Glass transition temperature taking a hot molding a relative disordered structure frozen, making the glass a comparatively has low density. With a subsequent temperature load can this structure partially relax and a higher order state take what is associated with an increase in density. this means however, that the vitreous body shrinks due to the subsequent heating. Conversely, depending on the previous cooling and the type the following temperature load, also cause the density to decrease and the vitreous expands.
Die auf diese Weise auftretenden Größenänderungen liegen, je nach Temperaturbelastung und vorangegangener Kühlung typischerweise in der Größenordnung von maximal 0,1%, vielfach jedoch durch die geringe Temperaturbelastung (im Haushalt z. B. üblicherweise unter 100°C) wesentlich darunter, so daß dieser Effekt in den meisten Fällen überhaupt nicht bemerkbar ist. Bei der Herstellung von Flachbildschirmen ist dieser Effekt hingegen signifikant, da hier auf einer Flachglasscheibe zumeist in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten strukturierte Schichten, beispielsweise Halbleiterschichten, bei Temperaturen von typischerweise 250-600°C aufgebracht werden. Ein hierbei auftretender Schrumpf bzw. eine Ausdehnung hat zur Folge, daß im darauffolgenden Prozeßschritt die verwendete Maske nicht mehr zu den bereits auf das Glas aufgebrachten Strukturen paßt. Insbesondere gilt dies für einen beispielsweise durch Temperaturinhomogenitäten verursachten ungleichmäßigen Schrumpf, da dieser im Gegensatz zum gleichmäßigen Schrumpf auch durch ein Anpassen der Masken nicht kompensiert werden kann. Bei einer derartigen Anwendung ist es daher erforderlich, daß die bei der jeweils relevanten Temperaturbelastung auftretende Größenänderung typischerweise einen Betrag in der Größenordnung von 10 ppm nicht übersteigt.The size changes that occur in this way depend on Thermal stress and previous cooling typically in the Magnitude of maximum 0.1%, but often due to the low Temperature exposure (usually below 100 ° C in the household) much lower, so that in most cases this effect at all is not noticeable. This is in the manufacture of flat screens Effect, however, significant, since here mostly on a flat glass pane structured layers in several successive steps, for example semiconductor layers, at temperatures of typically 250-600 ° C can be applied. A shrinkage or one that occurs Expansion has the consequence that in the subsequent process step the mask no longer used to the already applied on the glass Structures fit. In particular, this applies to one, for example Temperature inhomogeneities caused uneven shrinkage because in contrast to uniform shrinkage, this can also be done by adjusting the masks cannot be compensated. In such an application it is therefore necessary that the relevant Thermal stress occurring size change typically a Amount on the order of 10 ppm does not exceed.
Einen derart geringen Schrumpf bzw. geringe Ausdehnung kann man erreichen, wenn man die verwendeten Flachglasscheiben nach der Heißformgebung einer zusätzlichen Wärmebehandlung im Bereich zwischen Raumtemperatur und der Glasübergangstemperatur unterzieht, bei der eine starke Vorverdichtung des Glases stattfindet. Eine solche Vorverdichtung hat zur Folge, daß die mögliche Größenänderung bei nachfolgender Temperaturbelastung wesentlich kleiner ausfällt. Diesbezüglich wird auf G. W. Scherer, Relaxation in Glass and Composites, Wiley, 1986, Seiten 113-174 verwiesen.Such a small shrinkage or small expansion can be achieved achieve if you use the flat glass panes after the Hot forming of an additional heat treatment in the area between Undergoes room temperature and the glass transition temperature at which one strong pre-compression of the glass takes place. Has such a pre-compression as a result that the possible size change in subsequent Temperature load turns out much smaller. In this regard, G. W. Scherer, Relaxation in Glass and Composites, Wiley, 1986, pages 113-174 referred.
Wesentlich für den Erfolg dieser zusätzlichen Wärmebehandlung ist neben der Wahl eines geeigneten Temperaturprogramms, daß diese mit einer sehr homogenen Temperaturverteilung durchgeführt wird, d. h. sowohl die Gradienten innerhalb einer Glasscheibe als auch die Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Scheiben müssen so gering wie möglich gehalten werden, da sonst zwar der Schrumpf bzw. die Ausdehnung bei nachfolgender Temperaturbelastung wie erwünscht klein ausfällt, innerhalb einer Scheibe bzw. zwischen den einzelnen Scheiben jedoch schwankt, was beispielsweise auch durch eine Maskenanpassung nicht kompensiert werden kann. Diese an die Temperaturhomogenität gestellte Anforderung gilt hinsichtlich der Homogenität innerhalb einer Scheibe gleichfalls für eine Temperung zur Verbesserung der Planität, da Temperaturinhomogenitäten stets zu Spannungen in der Flachglasscheibe führen.What is essential for the success of this additional heat treatment is in addition to the Choosing a suitable temperature program that this with a very homogeneous temperature distribution is carried out, d. H. both the Gradients within a glass pane as well as the temperature differences between the individual panes must be kept as low as possible be otherwise the shrinkage or the expansion in subsequent The temperature load, as desired, is small, within a pane or fluctuates between the individual disks, for example cannot be compensated for even by adjusting the mask. This on the temperature homogeneity requirement applies with regard to the Homogeneity within a pane also for tempering Improvement of the flatness, since temperature inhomogeneities always increase Lead tensions in the flat glass pane.
Ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Flachglasscheiben mit hoher Temperaturhomogenität ist aus der DE 197 44 666 C1 bekannt. Hiernach wird die Wärmebehandlung in einem Strahlungsofen in der Weise durchgeführt, daß eine Flachglasscheibe bzw. ein Stapel von Flachglasscheiben sich auf einer Keramikplatte bzw. zwischen zwei Keramikplatten hoher Wärmeleitfähigkeit befindet. Durch den Kontakt mit der hochwärmeleitenden Keramikplatte läßt sich der Einfluß eines im Ofen herrschenden Temperaturgradienten auf das Glas größenordnungsmäßig halbieren.A process for the heat treatment of flat glass panes with high Temperature homogeneity is known from DE 197 44 666 C1. After that will the heat treatment is carried out in a radiation furnace in such a way that a flat glass pane or a stack of flat glass panes is on a ceramic plate or between two ceramic plates higher Thermal conductivity. Through contact with the highly heat conductive Ceramic plate can be the influence of a prevailing in the furnace Halve the temperature gradient on the glass in the order of magnitude.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß an den verwendeten Ofen sehr hohe Ansprüche hinsichtlich seiner Sauberkeit gestellt werden müssen. Da zu Beginn der Wärmebehandlung die Flachglasscheiben in der Regel noch keine optimale Planität aufweisen, sind zwischen den einzelnen Scheiben stellenweise schmale Luftspalte vorhanden, so daß im Ofen befindliche Partikel zwischen die Scheiben gelangen können und so zu einer Beschädigung der Oberfläche führen. Diese Gefahr besteht insbesondere bei Verwendung eines Umluftofens.A disadvantage of this method is that the furnace used is very high Requirements regarding its cleanliness must be made. To As a rule, the flat glass panes do not yet begin heat treatment have optimal flatness are between the individual disks in places narrow air gaps so that there are in the furnace Particles can get between the disks and thus to a Damage to the surface. This is a particular risk with Use of a convection oven.
Problematisch ist des weiteren, daß die Anwendung des aus der DE 197 44 666 C1 bekannten Verfahrens im wesentlichen auf einen Chargenbetrieb im Strahlungsofen beschränkt ist. Jede Passage des beschriebenen Stapelaufbaus aus Keramikplatten und Flachglasscheiben durch einen Durchlaufofen kann leicht zur Bildung von Oberflächendefekten durch Verrutschen der Keramikplatten bzw. Flachglasscheiben führen. Dies gilt in besonderem Maße bei Verwendung eines Umluftofens, da die im Ofen herrschenden Luftströmungen ein Verrutschen begünstigen. Another problem is that the application of the from DE 197 44 666 C1 known method essentially on a Batch operation in the radiation furnace is restricted. Every passage of the described stack structure of ceramic plates and flat glass panes through a continuous furnace can easily form surface defects by sliding the ceramic plates or flat glass panes. This is especially true when using a convection oven, since the in the oven prevailing air currents favor slipping.
In den Schriften JP 05330836 und JP 05339021 wird die Verwendung von Glaskeramikplatten als Schutz vor von den Ofenwänden bzw. Heizelementen stammenden Partikeln beschrieben. Diese bieten zwar einen gewissen Schutz der Flachglasscheiben vor Verunreinigungen aus dem Ofen, können jedoch eine in einer Produktionsumgebung praktisch unvermeidbare Kontamination durch Staub aus der Umgebung nicht verhindern.JP 05330836 and JP 05339021 describe the use of Glass ceramic plates as protection from the furnace walls or heating elements originating particles described. These do offer some protection the flat glass panes from contamination from the oven, however, can contamination that is practically unavoidable in a production environment not prevent by dust from the environment.
Eine andere Möglichkeit des Schutzes eines Temperstapels wird in der JP08151224 aufgezeigt. Hiernach wird der Temperstapel seitlich von daneben gestellten Quarzgutplatten begrenzt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß bedingt durch die mangelnde Dichtigkeit des Aufbaus die Scheiben nicht zuverlässig gegen Verunreinigungen geschützt sind. Des weiteren kann bei dieser Anordnung ein Verrutschen der Flachglasscheiben während der Passage eines Durchlaufofens auch nicht sicher verhindert werden.Another way of protecting a tempering stack is in the JP08151224 shown. After that the tempering stack is laterally from quartz plates placed next to it are limited. A disadvantage of this method is that due to the lack of tightness of the structure, the panes are not reliably protected against contamination. Furthermore, with this arrangement, slipping of the flat glass panes during the Passage of a continuous furnace can also not be prevented safely.
Schließlich ist das aus der JP08151224 bekannte Verfahren nicht ausreichend temperaturhomogenisierend, da die Wärmeleitfähigkeit des hiernach als Boden- und Deckplatte verwendeten Edelstahls gering ist und keine Vorkehrungen zur Vermeidung senkrechter Temperaturgradienten getroffen werden.Finally, the method known from JP08151224 is not sufficient temperature-homogenizing, since the thermal conductivity of the Bottom and top plate used stainless steel is low and none Precautions are taken to avoid vertical temperature gradients become.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zu schaffen, das eine Beschädigung der Oberflächen der Flachglasscheiben vermeidet. Insbesondere soll eine Wärmebehandlung auch großer Losgrößen mit hoher Prozeßstabilität ermöglicht werden.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art overcome and create a procedure that damages the Avoid surfaces of the flat glass panes. In particular, a Heat treatment of large batch sizes with high process stability be made possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wärmebehandlung in einem vorzugsweise geschlossenen Temperbehälter durchgeführt wird. Hierdurch können Beschädigungen der Oberfläche aufgrund von Verschmutzungen vermieden werden. According to the invention this object is achieved in that the Heat treatment in a preferably closed annealing container is carried out. This can damage the surface due to contamination can be avoided.
Vorteilhafterweise ist der Temperbehälter derart ausgestaltet oder gelagert, daß die flachen Körper, vorzugsweise die Flachglasscheiben, während der Wärmebehandlung, insbesondere auch in einem Durchlaufofen ortsfest fixiert sind. Dies hat den Vorteil, daß die Flachglasscheiben gegen ein Verrutschen gesichert sind, so daß Beschädigungen der Oberfläche beispielsweise beim Transport vermieden werden.The tempering container is advantageously designed or stored in such a way that that the flat body, preferably the flat glass, during the Heat treatment, especially fixed in a continuous furnace are. This has the advantage that the flat glass panes prevent slipping are secured so that damage to the surface, for example when Transport avoided.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Temperbehälter schräg gelagert, so daß an wenigstens zwei Rändern der Flachglasscheiben wenigstens ein Randpunkt an jeweils wenigstens einem Punkt von wenigstens zwei der Seitenflächen des Temperbehälters anliegt.In a particularly advantageous embodiment, the tempering container mounted at an angle so that on at least two edges of the flat glass panes at least one edge point at at least one point from at least two of the side surfaces of the tempering vessel are in contact.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Wärmebehandlung einer oder mehrerer Flachglasscheiben in einem Temperbehälter auf einer Keramikplatte bzw. zwischen zwei Keramikplatten hoher Wärmeleitfähigkeit durchgeführt. Hierdurch kann eine hohe laterale Temperaturhomogenität erreicht werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the Heat treatment of one or more flat glass panes in one Annealing container on a ceramic plate or between two ceramic plates high thermal conductivity. This can result in a high lateral Temperature homogeneity can be achieved.
Der Temperbehälter ist in der bevorzugten Ausführungsform ein geschlossener Behälter, bei dem Abdeckfläche und Seitenflächen das Oberteil des Temperbehälters ausbilden sowie die Auflagefläche das Unterteil. Dadurch wird die Beladung des Behälters mit den Keramikplatten und Flachglasscheiben erleichtert.The tempering vessel is a in the preferred embodiment closed container, where the cover and side surfaces Form the upper part of the tempering tank and the support surface the lower part. This will load the container with the ceramic plates and Flat glass panes relieved.
Der Temperbehälter kann aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen Material hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, wodurch die Temperaturhomogenität innerhalb des Glases verbessert wird. In einer alternativen Ausgestaltung bestehen die Seitenwände des Temperbehälters aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, was zur Verringerung lateraler Temperaturgradienten beiträgt. The annealing container can be made of aluminum, copper or another Material consist of high thermal conductivity, whereby the Temperature homogeneity within the glass is improved. In a an alternative embodiment, there are the side walls of the tempering container made of a material with low thermal conductivity, resulting in reduction lateral temperature gradient contributes.
Erfindungsgemäß können sowohl die Flachglasscheiben als auch die Keramikplatte durch die Seitenwände des Temperbehälters gegen Verrutschen gesichert sein, so daß auch ruckartige Bewegungen des gesamten Aufbaus nicht zu Beschädigungen der Glasoberflächen führen können. Damit wird die Verwendung eines Durchlaufofens problemlos möglich. Bevorzugt wird hierbei der Temperbehälter schräg gelagert, so daß an wenigstens zwei Rändern der Flachglasscheiben wenigstens ein Randpunkt an jeweils wenigstens einer Seitenfläche des Temperbehälters anliegt.According to the invention, both the flat glass panes and the Ceramic plate against through the side walls of the tempering container Slip be secured so that jerky movements of the entire structure do not damage the glass surfaces can. This makes the use of a continuous furnace easy possible. The tempering container is preferably mounted at an angle, so that on at least two edges of the flat glass panes at least one Edge point on at least one side surface of the tempering container is present.
Vorteilhafterweise kann die Berührungsfläche zwischen Ober- und Unterteil des Temperbehälters gestuft, beispielsweise in Form eines Labyrinths ausgeführt sein, um einen optimalen Schutz der Flachglasscheiben vor Verschmutzung zu gewährleisten. Damit ist es praktisch möglich, daß innerhalb des Temperbehälters Reinraumbedingungen herrschen, während der geschlossene Behälter von außen rauhen Produktionsbedingungen ausgesetzt ist. Beispielsweise kann auch der in einem Reinraum beladene Temperbehälter nach Abschluß der Wärmebehandlung von außen gereinigt und wiederum im Reinraum geöffnet werden, um eine Prozessierung der Flachglasscheiben unter optimal sauberen Bedingungen zu gewährleisten, ohne daß hierzu besondere Anforderungen an den Ofen gestellt werden müssen.Advantageously, the contact surface between the upper and lower part of the tempering tank, for example in the form of a labyrinth be designed to provide optimal protection of the flat glass panes To ensure pollution. It is practically possible that clean room conditions prevail within the tempering vessel while the closed container from the outside rough production conditions is exposed. For example, the one loaded in a clean room The annealing container is cleaned from the outside after the heat treatment has been completed and again be opened in the clean room to process the To guarantee flat glass panes under optimally clean conditions, without special requirements being placed on the furnace have to.
Über die oben genannten Vorteile hinaus tragen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich dazu bei, daß die Entstehung von Temperaturgradienten, insbesondere lateraler Gradienten, innerhalb der Flachglasscheibe bzw. des Stapels aus Flachglasscheiben weitestgehend vermieden wird. Dies soll anhand eines Beispiels näher erläutert werden. In addition to the advantages mentioned above, the inventive features Device and the method according to the invention contribute significantly to that the formation of temperature gradients, especially lateral gradients, within the flat glass pane or the stack of flat glass panes is largely avoided. This should be illustrated using an example are explained.
Es sei angenommen, daß zur Durchführung der Wärmebehandlung ein Stapel von Flachglasscheiben auf einer 6 mm dicken Platte aus silicuminfiltriertem SiC gelagert wird, die aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit (ca. 100 W/mK bei 200°C) allein schon einen gewissen Beitrag zur Temperaturhomogenisierung liefert, wie in der DE 197 44 666 C1 ausgeführt wird. Liegt diese SiC-Platte ihrerseits auf einer 16 mm dicken Kupferplatte, die den Boden bzw. die Auflagefläche eines erfindungsgemäßen Temperbehälters darstellt, so ergibt sich aus der Wärmeleitfähigkeit des Kupfers (373 W/mK bei 200°C) und den anderen obengenannten Daten eine Erhöhung der temperaturhomogenisierenden Wirkung um den Faktor 10. Den gleichen Effekt erhält man an der Oberseite des Stapels, vorausgesetzt, der Temperbehälter ist derart dimensioniert, daß sein Deckel sich im Kontakt mit der oberen SiC-Platte befindet. Die oben erwähnte Kupferplatte kann auch mit einer Beschichtung gegen Verzundern versehen sein.It is assumed that a stack is used to carry out the heat treatment of flat glass panes on a 6 mm thick plate made of silicium filtered SiC is stored due to its high thermal conductivity (approx. 100 W / mK at 200 ° C) alone makes a certain contribution to Temperature homogenization provides, as stated in DE 197 44 666 C1 becomes. This SiC plate in turn lies on a 16 mm thick copper plate, the the bottom or the contact surface of an annealing container according to the invention represents, the thermal conductivity of the copper (373 W / mK at 200 ° C) and the other data mentioned above an increase in temperature-homogenizing effect by a factor of 10. The same You get an effect on the top of the stack, provided that Tempering vessel is dimensioned such that its lid is in contact with the upper SiC plate. The copper plate mentioned above can also be used be provided with a coating against scaling.
Im Falle eines Kontaktes zwischen oberer SiC-Platte und Deckel bzw. Abdeckfläche des Temperbehälters besitzt das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Vorteil, daß bei Verwendung hochwärmeleitfähiger Seitenwände des Temperbehälters die obere und die untere Keramikplatte thermisch kurzgeschlossen sind, so daß die Auswirkungen nicht nur horizontaler, sondern auch vertikaler im Ofen herrschender Temperaturgradienten auf die Flachglasscheiben weitestgehend eliminiert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß bei einem Temperbehälter, der vollständig aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, zur Verbesserung der lateralen Temperaturhomogenität die Seitenwände zusätzlich von einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit umgeben sind.In the event of contact between the upper SiC plate and cover or Covering surface of the tempering container has the inventive method the further advantage that when using highly thermally conductive side walls of the tempering container the upper and the lower ceramic plate thermally are short-circuited so that the effects are not only horizontal, but also vertical temperature gradients in the furnace on the Flat glass panes are largely eliminated. In an advantageous Embodiment of the invention can be provided that at a Tempering vessel made entirely of a material with high thermal conductivity exists to improve the lateral temperature homogeneity Side walls made of a material with low thermal conductivity are surrounded.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Strahlungsofen bzw. einem Ofen, in dem der Wärmetransport zumindest teilweise durch Strahlung erfolgt, durchgeführt, so ist es vorteilhaft, wenn ein Wärmeaustausch durch Strahlung zwischen dem Temperbehälter und seiner Umgebung stattfinden kann. Dies ist im Fall einer stark reflektierenden Metalloberfläche nur sehr eingeschränkt möglich.If the method according to the invention is carried out in a radiation oven or in a Furnace in which the heat is transported at least partially by radiation, performed, it is advantageous if a heat exchange by radiation can take place between the tempering vessel and its surroundings. This is very limited in the case of a highly reflective metal surface possible.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich der Wärmeaustausch durch Strahlung dadurch optimieren, daß man den Temperbehälter mit einer Beschichtung versieht, die im Infrarotbereich eine hohe Emissivität aufweist. Hierfür können beispielsweise keramische Beschichtungen auf der Basis von Aluminiumtitanat Verwendung finden. Soll der Wärmetransport bevorzugt über die Ober- und Unterseite des Temperbehälters stattfinden, was nochmals zur Verbesserung der lateralen Temperaturhomogenität beiträgt, so kann die Beschichtung mit hoher Emissivität auf diese Flächen beschränkt sein.According to a development of the invention, the heat exchange can by radiation by optimizing that the tempering vessel with a Provides coating that has a high emissivity in the infrared range. For example, ceramic coatings based on Find aluminum titanate. If the heat transfer is preferred over the top and bottom of the tempering container take place, which again Helps improve lateral temperature homogeneity Coating with high emissivity may be limited to these areas.
Anhand der Figur und der nachfolgenden Ausführungen soll das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft beschrieben werden.Based on the figure and the following explanations, Method according to the invention and the device according to the invention are described by way of example.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Temperbehälters zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 shows an inventive construction of an annealing container for performing the method according to the invention.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Temperbehälters 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der Temperbehälter 1 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem Oberteil 3 sowie einem Unterteil 5. Das Oberteil 3 umfaßt die Abdeckfläche 4 sowie die Seitenflächen 6.1, 6.2, das Unterteil 5 den Boden bzw. die Auflagefläche 8 des erfindungsgemäßen Temperbehälters 1. Bevorzugt ist das Material des Ober- und des Unterteils des Temperbehälters 1 beispielsweise ein Metall. In einer fortgebildeten Ausführungsform kann die Metalloberfläche des Temperbehälters 1, die zum Ofen hin zeigt mit einer nicht dargestellten Beschichtung, die im Infraroten eine hohe Emissivität besitzt, ausgestaltet sein.In Fig. 1, an inventive Temperbehälters 1 is shown for carrying out the inventive method. The tempering vessel 1 is made in two parts and consists of an upper part 3 and a lower part 5 . The upper part 3 comprises the cover surface 4 and the side surfaces 6.1 , 6.2 , the lower part 5 the bottom or the support surface 8 of the tempering container 1 according to the invention. The material of the upper and lower part of the tempering container 1 is preferably a metal, for example. In a further developed embodiment, the metal surface of the tempering container 1 , which faces the furnace, can be designed with a coating, not shown, which has a high emissivity in the infrared.
Die Berührungsfläche zwischen Oberteil 3 und Unterteil 5 des Temperbehälters ist mit einer Stufe 7 ausgeführt. Durch eine derartige Ausgestaltung wird der Stapels 9 aus Flachglasscheiben 11 im Innern des Temperbehälters 1 optimal vor dem Eindringen von Verschmutzungen geschützt. Erfindungsgemäß befindet sich der Stapel 9 aus Flachglasscheiben 11 zwischen zwei im Inneren des Behälters 1 angeordneten Keramikplatten 13, 15, die wiederum in Kontakt mit, der Abdeck- bzw. Auflagefläche stehen. Vorteilhafterweise werden Keramikplatten mit einer solchen Dicke verwendet, daß das Verhältnis der gesamten Dicke der Keramikplatten zur Höhe des gesamten Stapels 9 aus Flachglasscheiben mindestens 1/λ 40 W/(m.K) beträgt, wobei λ die Wärmeleitfähigkeit des Keramikmaterials im Bereich der Wärmebehandlungstemperatur ist.The contact surface between the upper part 3 and lower part 5 of the tempering vessel is designed with a step 7 . Such a configuration optimally protects the stack 9 of flat glass panes 11 in the interior of the tempering container 1 against the ingress of dirt. According to the invention, the stack 9 of flat glass panes 11 is located between two ceramic plates 13 , 15 arranged in the interior of the container 1 , which in turn are in contact with the cover or support surface. Ceramic plates with a thickness such that the ratio of the total thickness of the ceramic plates to the height of the entire stack 9 of flat glass panes is advantageously at least 1 / λ 40 W / (mK), where λ is the thermal conductivity of the ceramic material in the range of the heat treatment temperature.
Nachfolgend wird die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Temperbehälter 1 beschrieben:The implementation of a method according to the invention in an annealing container 1 is described below:
Es wird ein Stapel 9 aus zehn in einer Ultraschallreinigungsanlage gereinigten Scheiben 11 des Glases D263 (Schott DESAG AG, Grünenplan) im Format 340 × 320 × 1,1 mm3 ohne Verwendung eines Trennmittels gebildet und zwischen zwei ebenso großen, 6 mm starken plan geschliffenen Keramikplatten 13, 15 aus siliciuminfiltriertem SiC positioniert. Dieser Aufbau wird in einen Temperbehälter 1 aus Aluminium (Alimex ACP 5080) mit entsprechenden Innenabmessungen eingebracht, dessen Decke und Seitenwände eine Wandstärke von 20 mm besitzen, während die Stärke des Bodens 5 35 mm beträgt. Während des Temperns ist der Temperbehälter geschlossen. A stack 9 of ten disks 11 of glass D263 (Schott DESAG AG, Grünenplan) cleaned in an ultrasonic cleaning system is formed in the format 340 × 320 × 1.1 mm 3 without the use of a separating agent and between two equally large, 6 mm thick, flat-ground Ceramic plates 13 , 15 made of silicon infiltrated SiC positioned. This structure is placed in a tempering container 1 made of aluminum (Alimex ACP 5080) with corresponding internal dimensions, the ceiling and side walls of which have a wall thickness of 20 mm, while the thickness of the base 5 is 35 mm. The tempering container is closed during the tempering.
Zur Durchführung der Wärmebehandlung wird ein Umluftofen mit 48 Zonen verwendet, in dem ein Temperaturprofil im Bereich zwischen Raumtemperatur und 500°C eingestellt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit wird so gewählt, daß die Wärmebehandlung insgesamt 14 Stunden dauert.A convection oven with 48 zones is used to carry out the heat treatment used in which a temperature profile in the range between room temperature and 500 ° C is set. The feed rate is selected so that the heat treatment lasts a total of 14 hours.
Zur Bestimmung der Temperaturhomogenität werden sieben mit einer Genauigkeit von ± 1°C kalibrierte Thermoelemente vom Typ K verwendet, die zusätzlich in den Aluminiumkasten so eingebracht werden, daß während der Wärmebehandlung die Temperaturen an allen sechs Seiten und in der Mitte des Stapels gemessen werden können. Die Messung wird in Form einer Schleppmessung unter Verwendung entsprechend langer, temperaturunempfindlicher Kabel durchgeführt und alle Temperaturen in Abständen von fünf Minuten registriert.To determine the temperature homogeneity, seven with one Accuracy of ± 1 ° C uses type K calibrated thermocouples additionally be introduced into the aluminum box so that during the Heat treatment the temperatures on all six sides and in the middle of the stack can be measured. The measurement is in the form of a Drag measurement using correspondingly long, temperature insensitive cable and all temperatures in Every five minutes are registered.
Als Ergebnis der so beschriebenen Wärmebehandlung ergibt sich eine Temperaturabweichung innerhalb der Kühlphase, d. h. im relevanten Teil des Temperprogramms, von typischerweise etwa 2 K. Dies entspricht der Genauigkeit der verwendeten Thermoelemente, so daß Temperaturgradienten nicht nachgewiesen werden können. Die Inspektion der Flachglasscheiben nach der Wärmebehandlung ergibt, daß weder Oberflächendefekte durch Verrutschen der Scheiben noch eine Kontamination durch aus dem Ofen oder der Umgebung stammende Partikel nachgewiesen werden können.The result of the heat treatment described in this way is one Temperature deviation within the cooling phase, d. H. in the relevant part of the Tempering program, typically of about 2 K. This corresponds to the Accuracy of the thermocouples used, so that temperature gradients cannot be proven. The inspection of the flat glass panes after heat treatment reveals that neither surface defects due to Contamination due to slipping out of the oven or particles originating from the environment can be detected.
Somit gibt die Erfindung erstmals ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tempern einer Vielzahl von flachen Körpern, insbesondere Flachglasscheiben an, bei dem Beschädigungen beispielsweise aufgrund von im Ofen befindlichen Verunreinigungen oder des Transportes durch einen Durchlaufofen sicher vermieden werden. Des weiteren wird eine hohe Temperaturhomogenität innerhalb der flachen Körper gewährleistet.Thus, the invention provides for the first time a method and an apparatus for Annealing a large number of flat bodies, in particular flat glass panes at which damage, for example due to in the oven contamination or transport by a Continuous furnace can be safely avoided. Furthermore, a high Temperature homogeneity guaranteed within the flat body.
Claims (45)
- - Flachglasscheiben
- - Displaygläser
- - Glaskeramikplatten
- - flat glass panes
- - display glasses
- - glass ceramic plates
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