DE69421502T2

DE69421502T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Flachglasscheiben mit verbesserten Eigenschaften

Info

Publication number: DE69421502T2
Application number: DE69421502T
Authority: DE
Inventors: Pier Paolo Boattini; Jean Claude Marique
Original assignee: Societa Italiana Vetro SIV SpA
Current assignee: Societa Italiana Vetro SIV SpA
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2014-11-18
Also published as: US5597394A; ITRM930797A0; ITRM930797A1; DE69421502D1; EP0656324A1; IT1262463B; US5782949A; ES2140522T3; EP0656324B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Flachglasscheiben mit verbesserten optischen und mechanischen Eigenschaften.
Sie betrifft insbesondere eine Verbesserung beim Vorgang des Überführens des Glasscheibenbandes aus dem Bad aus geschmolzenem Zinn zu einem Walzen-Kühlofen beim Prozeß zum Herstellen von Flachglasscheiben unter Verwendung des "Schwimm"- Verfahrens, das in der Technik bekannt ist, und des weiteren betrifft sie eine Vorrichtung zum Umsetzen der Verbesserung.
Es ist eine bekannte Tatsache, daß Flachglasscheiben in Anlagen hergestellt werden, die eine erste Stufe aufweisen, in der die Rohstoffe geschmolzen werden, sowie eine darauffolgende Stufe, in der die Glasscheibe hergestellt wird, indem das geschmolzene Material auf einem Zinnbad schwimmt und gleitet.
Diese Anlagen, die in der Technik als Schwimmanlagen bekannt sind, weisen einen Kühlofen stromab von dem Bad aus geschmolzenen Zinn auf, in dem dem Glasscheibenband die erforderlichen mechanischen Eigenschaften verliehen werden.
Die PCT-Patentanmeldung WO-A-9211646fi, die von GLASSTECH, Inc. eingereicht wurde, beschreibt eine Schwimmanlage, die mit einem Kühlofen versehen ist, in der sich das Glasscheibenband von einem Fluidbett getragen bewegt.
US-A-3,506,422 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Flachglases auf einem Fluidtragebett, bei dem ein Glasband kontinuierlich von einem tra genden Bad aus geschmolzenem Metall auf ein Gaspolster angehoben wird, auf dem das Band transportiert und bezüglich seiner Temperatur konditioniert wird, bevor es einen Kühlofen erreicht, um Beschädigung der weichen Unterseite zu vermeiden.
Die Aufgabe dieser Vorrichtung besteht darin, einen Kühlvorgang zu ermöglichen, bei dem das Glasscheibenband nicht mit den Walzen in Kontakt kommt, wie dies beim herkömmlichen Verfahren der Fall ist, um die optischen und mechanischen Eigenschaften der Glasfläche selbst zu verbessern, die in dieser Phase noch eine hohe Temperatur aufweist und somit beschädigt werden kann, wenn sie mit Walzen in Kontakt kommt.
Der größte Nachteil bei der obenbeschriebenen Vorrichtung besteht in der Tatsache, daß kostenaufwendige Veränderungen an den vorhandenen Systemen vorgenommen werden müssen, wenn der Kühlofen, der mehrere Dutzend Meter lang ist, als Ganzes ausgewechselt werden muß.
Ein weiterer Nachteil besteht in der Tatsache, daß bei der Einrichtung einer neuen Schwimmanlage die Einrichtung eines Kühlofens mit einem kompletten Fluidbett hohe Investitionen erforderlich macht, wobei darüber hinaus die Verfahrenssteuerung schwieriger wird.
US-A-3,506,422 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Flachglases auf einem Fluidtragebett, bei dem ein Glasband kontinuierlich von einem tragenden Bad aus geschmolzenem Metall auf ein gasförmiges Polster gehoben wird, auf dem das Band transportiert und bezüglich seiner Temperatur konditioniert wird, bevor es einen herkömmlichen Kühlofen erreicht, der mit Förderwalzen versehen ist, um Beschädigung der weichen Unterseite zu vermeiden, wobei eine identische Verbesserung der optischen und mechanischen Eigenschaften der Glasscheibenbandoberfläche erreicht wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dieses bekannte Verfahren und die Vorrichtung weiter zu verbessern, um verschiedene Behandlungen des Glasscheibenbandes zwischen dem Zinnbad und dem Kühlofen zu ermöglichen.
Daher schafft die Erfindung ein Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
In diesem Verfahren werden die Oberflächen des Glases verstärkt, so daß sie beim nächsten Kontakt mit den Walzen nicht beschädigt werden können und der folgende Kühlvorgang in einem herkömmlichen Walzen-Kühlofen ausgeführt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Oberfläche des Glases beschädigt wird und die optischen Eigenschaften beeinträchtigt werden, wie dies bei dem aus US-A-3,506,422 bekannten Verfahren der Fall ist, und es weist des weiteren den Vorteil auf, daß das Fluidbett durch zwei verschiedene Gemische aus Gasen gebildet wird, so daß zwei verschiedene Behandlungen des Glasscheibenbandes nacheinander ausgeführt werden können.
Das Fluidbett besteht aus einem geeigneten Gemisch von Gasen mit gesteuerter Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit, so daß das Glasscheibenband den Eintritt zu dem Walzen-Kühlofen bei einer gewählten Temperatur erreicht, die vorzugsweise nicht über ungefähr 570ºC (+/- 10ºC) liegt, und zwar unabhängig von der Temperatur des Glases beim Austritt aus dem Zinnbad.
Vorzugsweise liegt die Temperatur des Glases beim Eintritt in die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen 650ºC und 600ºC, und zwar je nach der Dicke des Glases und der Geschwindigkeit, mit der es transportiert wird, so daß der Temperaturunterschied zwischen 600-650ºC beim Eintreten in die Vorkühlstufe und 570ºC beim Austreten aus selbiger hergestellt und über die Temperatur und die Strömungsgeschwindigkeit der Gase in dem Fluidbett gesteuert werden kann.
Das Kühlen des Glasscheibenbandes durch das allmähliche Absenken der Temperatur von ungefähr 570ºC auf ungefähr 495ºC wird dann wie üblich, in dem mit Walzen versehenen Kühlofen ausgeführt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gemisch aus Gasen, das von dem ersten Modul emittiert wird, um ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff, wobei der Sauerstoff in einer Menge von 4-8% des Stickstoffs enthalten ist, und der zweite Modul erzeugt ein Gemisch aus Luft und SO&sub2;, wobei das SO&sub2; in einem prozentualen Anteil zwischen 10 und 12% der Luft vorhanden ist.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren auch genutzt werden, um dünne Schichten auf eine oder beide der Flächen des Glases aufzutragen. In diesem Fall handelt es sich bei dem Gemisch von Gasen, das von dem zweiten Modul emittiert wird, um ein Gemisch aus Luft und organischen Metallelementen (beispielsweise Ti, Fe, Sn, Sb, Co, Zn, Zr, Si usw.), das für das Abscheiden aus der Dampfphase geeignet ist.
Des weiteren kann das Verfahren vorteilhafterweise auch genutzt werden, um die Kohäsion zwischen dem Substrat und der dünnen Schicht zu verbessern, indem in geeigneter Weise gewählte Gasgemische emittiert werden (in diesem Fall wird beispielsweise im ersten Teil ein Gemisch aus Fluor und Schwefeldioxid eingesetzt, und im zweiten Teil ein Gemisch aus Luft und organischen Metallelementen).
Die Erfindung schafft des weiteren eine Vorrichtung nach Anspruch 7. Die Düsen sind vorzugsweise in Gruppen unterteilt, deren Strömungsmenge unabhängig voneinander reguliert werden kann, um sie an die verschiedenen Größen und die Planheit des Glasbandes anzupassen. Das heißt, das Verfahren und die Vorrichtung, die oben beschrieben sind und den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden, ermöglichen die gleichzeitige Lösung einer Reihe technischer Probleme: Verbesserung der optischen und mechanischen Eigenschaften der Glasoberfläche, Auftragen von Dünnschichten, Verbesserung der Kohäsion zwischen der Oberfläche des Substrates und den darauf aufgetragenen Dünnschichten, wobei gleichzeitig die Installationskosten merklich verringert werden können, da nur eine einzelne Mehrzweckvorrichtung installiert werden muß.
Die oben aufgeführten Vorteile ergeben sich aus der Tatsache, daß die betreffende Fluidbettvorrichtung in dem Bereich zwischen dem Zinnbad und dem Kühlofen installiert wird.
Weitere Eigenschaften und Einzelheiten der Erfindung werden unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen erläutert, die lediglich als nichteinschränkende Beispiele dienen, und in denen eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung dargestellt ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, wobei:
Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Vertikalschnittansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht der Blasdüse ist.
Die Fluidbettvorrichtung 2 ist entsprechend der Erfindung, wie aus Fig. 1 bis 3 zu sehen ist, gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen dem Zinnbad 1 und dem Walzen-Kühlofen 3 angeordnet, wobei die Bewegungsrichtung des Glasscheibenbandes mit dem Pfeil A angedeutet ist.
Die Fluitbettvorrichtung 2 besteht, wie in Fig. 1 zu sehen ist, aus zwei Abschnitten: Der Abschnitt, der sich am nächsten an dem Zinnbad 1 befindet, ist mit 2a gekennzeichnet und hat eine Länge, die nicht über 500 mm liegt, und der folgende Abschnitt 2b hat eine Länge, die nicht über 1000 mm liegt.
Die Fluidbettvorrichtung ist in zwei Abschnitte unterteilt, so daß sie mit verschiedenen Gemischen arbeiten kann, und des weiteren der fehlerhafte Abschnitt bei Fehlfunktion eines der beiden Abschnitte entfernt werden kann, wobei mit dem anderen weitergearbeitet werden kann.
Das Vorhandensein zweier Module, d. h. eines oberen S und eines unteren I in bezug auf die Bewegungshöhe des Glasbandes ermöglicht es, unter Einsatz von geeigneten Gemischen mit geeigneten Temperaturen auf beide Seiten des Glasstreifens V einzuwirken.
Jeder Modul weist einen Tank 4 zum Zurückführen des Gemisches und einen Tank 5 zum Herstellen des Luft-Gas-Gemisches und zum Verteilen des Gemisches über die Leitungen 8 auf.
Die Rückführgebläse 6 bewirken, daß das Gemisch aus dem Rückführtank 4 in den Herstellungstank 5 strömt.
Jede Leitung 8 weist ein Regulierventil 7 auf, mit dem die Strömungsmenge der Gase in dem Fluidbett reguliert werden kan.
Ein Temperaturregler 9 befindet sich zwischen dem Rückführtank 4 und dem Verteilungstank 5 und hält die Temperatur des Fluids auf dem gewünschten Pegel, um das Temperaturgefälle des Glasscheibenbandes bei seiner Bewegung aus dem Zinnbad zu dem Kühlofen 3 zu steuern.
Ein Gebläse 10, das über Leitung 13 mit einem Ventil 11 und einem Tank 5 verbunden ist, hält die Strömungsmenge des Fluids auf dem gewünschten Pegel.
Zuführrohre 12 führen das Gas zu, das erforderlich ist, um das Gemisch für das Fluidbett herzustellen.
Die Tanks 5 werden von Hebevorrichtungen 14 getragen, die auf Platten 15 aufsitzen, die wiederum auf Hebevorrichtungen 16 aufsitzen, so daß die Gruppe von Tanks 4 und 5, die integral miteinander verbunden sind, in bezug auf die Höhe des Glasscheibenbandes je nach Bedarf abgesenkt oder angehoben werden kann.
Die Fluidbettvorrichtung, die im Schnitt zu sehen ist, sowie das von ihr erzeugte Fluidbett sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, im Vergleich zur Horizontalen um einen Betrag geneigt, der vorzugsweise zwischen 1, 2º und 5º liegt.
In Fig. 2 ist zu sehen, daß die Gruppe von Tanks 4 und 5, die integral miteinander verbunden sind, vorzugsweise in zwei Module unterschiedlicher Breite unterteilt ist, die von der Mitte der Glasscheibenbandes V nach außen abnehmen, um größere Flexibilität bei der Regulierung in den Randbereichen des Glasbandes V zu ermöglichen, in denen die Temperaturverteilung noch geringer ist als in den Mittelbereichen.
Kühlgebläse 17 halten die Gebläse 6, die das Fluidbett umwälzen, auf einer konstanten Temperatur.
Die Seiten der Fluidbettvorrichtung werden mit beweglichen Türen 18 verschlossen, die mit Heizelementen 19 versehen sind, um jeglichen Wärmeverlust an den Rändern auszugleichen.
Die Düsen, die das Fluidbett erzeugen, sind so geformt, daß der Glasstreifen V auf einer Seite getragen werden kann, und auf der anderen Seite wahlweise chemisches Abscheiden von Metalloxiden aus der Gasphase zur Herstellung dünner Schichten ausgeführt werden kann.
Das heißt, das Gemisch wird mit den Düsen 20 verteilt. Diese Düsen sind in dem Modul I unter dem Glasscheibenband und dem Modul S darüber so angeordnet, daß das Auftragen an der Ober- oder der Unterseite des Glasbandes ausgeführt werden kann.
Jede dieser Düsen weist eine Umhüllung 21 aus feuerfestem Material auf, in der die Form des Schlitzes 22 zum Austritt des gasförmigen Gemisches ausgebildet ist.
Der Schlitz 22 ist in der gleichen Richtung geneigt, in der sich das Glasscheibenband bewegt, um Gasturbulenzen auf ein Minimum zu verringern und so die bestmöglichen Bedingungen für das chemische Abscheiden dünner Schichten zu gewährleisten.
Der Block aus feuerfestem Material 21 seinerseits ist um Gelenk 23 herum gelenkig gelagert, und der Schub eines Kolbens 24 wirkt auf ihn. Dieser Kolben ändert je nach den Anforderungen die Neigung des Blocks aus feuerfestem Material und damit des Schlitzes 22 zur Horizontalen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Flachglasscheiben mit verbesserten optischen und mechanischen Eigenschaften, das das Schmelzen von Ausgangsmaterialien in einem Ofen, das Formen eines Glasscheibenbandes auf einem Bad aus geschmolzenem Zinn (1), den Transport des Glasscheibenbandes (V) von dem Bad aus geschmolzenem Zinn in einer Bewegungsrichtung (A) zu einem Kühlofen (3), der mit Walzen versehen ist, und das Vorkühlen des Glasscheibenbandes während es von einem Fluidbett getragen wird, in einem Stadium der Bewegung zwischen dem Bad aus geschmolzenem Zinn und dem Walzen-Kühlofen, um so die Glastemperatur selbst durch die kühlende und tragende Wirkung von Gemischen von Gasen gesteuert zu senken, einschließt, gekennzeichnet durch die Schritte des Ausbildens des Fluidbettes mit zwei verschiedenen Gemischen von Gasen, die von einem ersten Modul (2a) des Fluidbettes und von einem zweiten Modul (2b) des Fluidbettes emittiert werden, wobei der erste und der zweite Modul in der Bewegungsrichtung aneinander angrenzend angeordnet sind, jedoch nicht in Fluidverbindung miteinander stehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die beiden verschiedenen Gemische von Gasen jeweils unter und über dem Glasscheibenband (V) emittiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß während des Vorkühlstadiums die Temperatur des Glasbandes (V) über eine Strecke von ungefähr 1500 mm von einem Pegel zwischen 650 und 600ºC auf einen Pegel zwischen 580 und 560ºC reduziert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das erste Gemisch von Gasen, das von dem ersten Modul (2a) emittiert wird, aus Stickstoff und einem Wasserstoffanteil zwischen 4 und 8% besteht, wo bei das zweite Gemisch von Gasen, das von dem zweiten Modul (2b) emittiert wird, aus Luft und einem Schwefeldioxidanteil zwischen 10 und 12% besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das erste Gemisch von Gasen, das von dem ersten Modul (2a) emittiert wird, aus Stickstoff und einem Wasserstoffanteil zwischen 4 und 8% besteht, und das zweite Gemisch von Gasen, das von dem zweiten Modul (2b) emittiert wird, aus Luft und organischen Metallelementen zur chemischen Gasphasenabscheidung dünner Schichten auf einer oder beiden Flächen des Glasbandes (V) besteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das erste Gemisch von Gasen, das von dem ersten Modul (2a) emittiert wird, aus Fluor und Schwefeldioxid besteht und das zweite Gemisch von Gasen, das von dem zweiten Modul (2b) emittiert wird, aus Luft und organischen Metallelementen besteht, um die Kohäsion zwischen Substrat und Dünnschichten zu verbessern.

7. Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß sie umfaßt: einen Ofen zum Schmelzen von Ausgangsmaterialien, ein Bad aus geschmolzenem Zinn (1) zum Ausbilden eines Glasscheibenbandes (V), einen Kühlofen (3), der mit Walzen versehen ist, um das Glasscheibenband zu transportieren, sowie eine Fluidbettvorrichtung (2) zwischen dem Bad aus geschmolzenem Zinn und dem Walzenkühlofen, die das Glasscheibenband (V) mit Gemischen von Gasen trägt und vorkühlt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidbettvorrichtung in der Bewegungsrichtung (A) des Glasscheibenbandes umfaßt: einen ersten Modul (2a) mit einer Länge nicht über 500 mm und einen zweiten Modul (2b) mit einer Länge nicht über 1000 mm, wobei beide Module Gruppen von Blasdüsen (20) umfassen, die das Fluidbett herstellen und über (S) sowie unter (I) dem Glasband (V) angeordnet und in bezug auf die Horizontale um einen Winkel zwischen 1,2º und 5,0º geneigt sind, sowie eine Einrichtung, die den ersten und den zweiten Modul mit verschiedenen Gemischen von Gasen versorgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß sie aneinandergrenzende separate Blastanks (5) unterschiedlicher Breite umfaßt, die quer zur Bewegungsrichtung (A) des Glasbandes (V) angeordnet sind, wobei die Tanks, die am Rand des Bandes angeordnet sind, eine geringere Breite haben als die in der Mitte.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 bzw. 8, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß jede Blasdüse (20) einen Schlitz (22) zum Austritt der Gase in dem Fluidbett hat, wobei der Schlitz in der Bewegungsrichtung (A) des Glases geneigt ist, um Turbulenz der Gase des Fluidbettes aufzuheben und die Bedingungen für das Auftragen von Dünnschichten zu verbessern.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jede Blasdüse (20) mit einer Umhüllung aus feuerfestem Material (21) versehen ist, die die gleiche Form hat wie die Düse (20) und sich um ein Gelenk (23) herum drehen kann, das an der Düse befestigt ist, so daß die Neigung der Umhüllung in bezug auf die horizontale Ebene verstellt werden.