CN1018541B - 玻璃的涂覆 - Google Patents

Abstract

在一种通过化学汽相沉积来涂覆平板玻璃的方法和设备中，一股惰性气流被引导流过导流装置的接近玻璃的表面，该导流装置把用过的涂覆气体从被涂覆的玻璃表面上引走。该惰性气流可防止用过的涂覆气体中的机积物在导流装置的上述表面上沉积并可使操作时间大大延长而不需停止操作来除去这类沉积物。

Description

本发明涉及平板玻璃的涂覆方法，尤其是涉及一种通过使涂覆气体沉积成涂层来涂覆平板玻璃的方法，本发明还涉及适用于实施该方法的设备。

已知用来涂覆平板玻璃的方法有化学汽相沉积法以及英国专利说明书1507996所述的方法和设备，在该专利的方法中，来自一个分配器的涂覆气体被引到待涂覆的热玻璃板带的表面上，所述的分配器以横截玻璃板带运动的方向横向延伸过玻璃表面，因此就使得该气体在层流条件下基本上平行于玻璃表面流动并均匀地分布在玻璃表面的整个宽度上。这样就在热玻璃表面上沉积上一层涂层，而用过的涂覆气体就离开玻璃表面沿着一条由上游和下游导向壁构成的排气道向上排出。在排气道的上端安装一个抽吸管，以收集从排气道放出的用过的涂覆气体，但抽吸管并不连接到排气道上。

在使用英国专利说明书1507996所述的方法和设备在热玻璃板带上沉积一种反光硅涂层时，发现了这样一种情况，即在操作一段时间后，一种含硅的沉积物沉积于下游构件的下表面上，该表面也就是导向构件上对着并接近玻璃的表面，该导向构件处于玻璃表面上的涂覆气的路径中，它将涂覆区限定在它的下游范围并将用过的气体从玻璃上引走。这种沉积物最终会接触到玻璃并损害玻璃表面上形成的涂层。当将设备从玻璃上方移走并清除沉积物时，就造成涂覆过程中断。

已经发现，在上述接近玻璃的表面上通过惰性气流可以减少或防止沉积物的沉积并可在相当长的期间内维持满意的涂覆效果。

根据本发明，提供了一种通过化学汽相沉积来涂覆平板玻璃的方法，在该方法中，使涂覆气体流过涂覆区中的热玻璃表面，并借助一个其表面与玻璃表面接近的导流装置把用过的气体在涂覆区的下游从玻璃上引走，其特征在于，以一股惰性气流通过导流装置上的上述表面，以防止用过的气体在上述表面上生成沉积物。

惰性气流可减少或防止用过的气体在接近玻璃表面的上述表面上生成沉积物，否则，会生成这种沉积物。通过上述表面的惰性气体的体积流量最好至少为从涂覆区下游端离开玻璃的用过的涂覆气体体积流量的50%。

此处所用的术语“惰性气体”是指这样一种气体，它本身不在玻璃表面沉积为涂层而且也不与用过的涂覆气体发生任何有害于涂覆工艺的反应。该惰性气流可由进行之处周围的气氛组成。在对正在通过浮法玻璃熔池的浮法玻璃板带涂覆涂层时，所用的惰性气流就可方便地由浮法熔池的保护气氛组成。

惰性气流可减少或防止用过的气体在接近玻璃表面的上述表面上生成沉积物，否则，会生成这种沉积物。

最好是把用过的气体沿着一条排气道从玻璃表面上引走，而通过导流装置的所述表面并沿着排气道流动的惰性气流则通过施加于排气道上的抽吸作用抽走。

导流装置可包括一个作为排气道下游壁的表面，该表面是与玻璃接近的那个表面的延续部分。导流装置的形状最好能使惰性气流平稳地流过导流装置的上述表面而不造成惰性气体与用过的涂覆气体在涂覆区发生混合。

本发明的方法可用于以化学汽相沉积来涂覆平板玻璃。此处所用 术语“化学汽相沉积”是指这样的一种方法，在该方法中，涂层是由一种或多种气相物质发生反应而形成的。例如，涂覆气体可以是一种能热解而沉积在玻璃上的气体，如金属的羧基化合物。也可以是能相互发生反应而沉积在玻璃上的气体混合物，如四氯化锡蒸气和水蒸汽。这种涂覆气体可以含有一种非反应性的组分作为载体，例如氮气。

已经发现，这种方法特别适于使用含硅烷的气体对热玻璃涂覆涂层。正如英国专利GB1507465及GB1507996所述，含有硅烷的气体可用来沉积一种反光的硅涂层，或者可用来沉积一种含有硅和氧并具有高透光率的涂层，这种涂层可以作为阻挡层以防止碱金属离子从玻璃表面向外界迁移。某些这类阻挡层的制备方法在已公布的英国专利说明书GB2163146A中有所叙述。

根据本发明的另一方面，还提供了一种可通过把涂覆气体沉积成涂层涂覆平板玻璃的设备，该设备包括一个用来支持待涂覆玻璃的支持体;一个使玻璃在上述支持体上移动的装置;一根横向延伸在玻璃移动路径上的供气导管，该导管安置方式可把涂覆气体导向涂覆区中的热玻璃表面上;一个导流装置，该装置有一表面接近玻璃的表面，它可以在涂覆区的下游端把用过的气体从玻璃表面引走;一个排气道，它可使从玻璃表面离开的用过的涂覆气体排出;以及一个抽吸装置，它用来收集由排气道排出的用过的气体。其特征在于，该抽吸装置与排气道相连接，以及导流装置的上述表面与玻璃的运动路径之间有一定距离，以便通过操作抽吸装置吸进上述表面上的惰性气流。

该导流装置最好具有一个作为排气道下游壁的表面，该表面是与玻璃接近的那段表面的延续部分，而该表面的形状可使上述惰性气体平稳地流过，而不使其与用过的涂覆气体在涂覆区中混合。

与玻璃接近的这段表面最好是基本上平行于该玻璃表面，而且最好它距离玻璃表面的运动路径至少5mm。这种方式有利于玻璃表面与上述表面之间的气体向外流动，这种作为惰性气体的气氛流过上述表面并防止用过的涂覆气体在上述表面上形成沉积物。

在本发明的一个较佳实施例中，涂覆设备包括一个中心构件以及与该中心构件相邻近的第一和第二旁侧构件，它们共同构成一个基本上为U形的导向通道，以使从供气管道来的气体通过，该导向通道包括第一旁侧构件与中心构件的上游侧壁之间形成的通道，中心构件底壁与玻璃运动路径之间形成的通道以及中心构件的下游侧壁与第二旁侧构件之间形成的通道，其中，中心构件的下游侧壁与第二旁侧构件之间形成的那部分通道构成排气道。

下面将参考附图对本发明进行解释，但这些不能作为对本发明的限制。其中

图1为一个浮法玻璃制造设备的垂直剖面图，它大致地（而且不按比例）示出了用来实施本发明的涂覆设备的配置情况，该设备横向地延伸于玻璃板带的运动路径上。

图2是图1所示涂覆设备的放大垂直剖面图。

图3是图1和图2所示的涂覆设备沿图2中箭头Ⅲ的方向的局部正视图，其中不包括石墨构件37和抽吸器60。

图4是沿图2的箭头Ⅳ的方向对抽吸器60的正视图，其中不包括抽吸器60的水平导向部件56、57。

图5是一个附加于抽吸器60中的堵塞物清理装置的平面图。

图6是一个沿图5中的Ⅵ-Ⅵ线的剖面图。

图1表示熔融的玻璃1正在输送到熔池3内的熔融锡或锡合金熔 体上，一条窄于熔融金属熔池的玻璃板带4在熔池之上形成，该玻璃板带浮在熔融的锡上。玻璃板带沿着熔池前进并从熔池拉出，经过安装在熔池出口6外面的驱动牵引滚轮5。在金属熔池的上部空间7充满一种保护气氛，例如95%N₂及5%H₂。这种气氛是通过管道8来供给的，该管道8向下穿过顶盖9，而其上端与总集气管11连接。温度沿熔池按一定的梯度下降，从熔池的入口端12处的约1000℃逐渐降到玻璃板从熔池排出的出口处的570℃至650℃。

用来向玻璃板带表面供给涂覆气体的气体分配器14横向安装在玻璃板带靠近熔池出口端的运动路径上。这样气体分配器就横向延伸过玻璃板带表面及玻璃板带运动路径。

如图2所示，气体分配器14有一个倒置的U形截面的通道部件21，它具有侧壁22、23和顶壁24。部件21内的通道被一块焊到部件21的顶壁24上的垂直隔板25隔开。一块水平部件26焊接在侧壁23的底端并由此向内和向外延伸;部件26向内延伸的部分与隔板25、侧壁23和顶壁24一起构成矩形通道27。水平部件28、29分别从侧壁22和垂直隔板25处向内延伸，而它们之间的空隙构成一个细长开口30。第二个较小的倒置U形截面通道部件31处于侧壁22及隔板25之间的中心位置，部件31的底边焊接到水平部件28和29上。

这两个倒置的U形截面通道部件21和31与水平部件28和29一起构成一个供冷却液体通过的U形截面通道32，而矩形通道27则供冷却液体回流之用。U形截面通道部件31的内表面与水平部件28、29的斜端面一起构成涂覆气体的供气管道33，管道33经过细长开口30通向一个气流节气门34。

这种气流节气门34是英国专利说明书GB1507996中所述的型式，如要详细地了解可参考该专利说明书。该节气门包含有多片按纵向弯曲成正弦波形的金属带，这些金属带以一个挨着一个的方式沿分配器的长度方向延伸并垂直固定于节气门中（所说的分配器横跨过待涂覆玻璃的运动路径）。这些邻接的波形金属带相互间有一“相位差”，因而它们之间构成很多垂直的通道。相对于供气管道33的横截面来说，所说的垂直通道的横截面积是很小的，这样就使得在加压下把涂覆气体通入管道33时，沿管道33方向的压力降落远小于通过垂直通道的压力降落，因此，气体节气门34在沿供气管道33的整个长度上以基本上均匀的压力从供气管道排出涂覆气体。

上游、中游和下游的成型石墨构件35、36和37皆横向延伸过被涂覆玻璃的整个宽度。上游石墨构件35被螺栓（未示出）固定于水平部件28上，而中游石墨构件36被螺栓（未示出）固定于水平部件26和29上。下游石墨构件37也同样用一些穿过垫片40（图2、3）的螺栓48固定到一些按一定距离分布的钢块38上，所说的那些垫片40按一定间距横向分布在分配器的整个宽度上，而所说的钢块38则焊接于U形截面通道部件21的侧壁23的外表面上。在下部钢块38的上方，一些按一定间距分布的上部钢块39焊接到U形截面通道部件21的侧壁23的外表面上。第4个成型石墨构件41安装在中心石墨构件36的上方边缘并被螺栓49固定于下部钢块38上。第5个石墨构件42安装在石墨构件41的顶部并被螺栓50固定于上部钢块39上。石墨构件41和42皆横向延伸过待涂覆玻璃的整个宽度。

石墨构件35和37构成通道的第一和第二侧壁构件，它们和中 心构件一起形成基本上为U形的导向通道47a、47b和47c，以便让从供气管道33经过气体节气门34出来的涂覆气体流过，其中石墨构件35和中心构件上的上游侧壁之间形成通道47a，中心构件的底壁和玻璃运动路径之间形成通道47b，中心构件的下游侧壁和石墨构件37之间形成通道47c。由中心构件底壁和玻璃运动路径之间形成的U形导向通道47b的那段就构成涂覆区。石墨构件37有一个表面43相对并接近玻璃的表面，当不象本发明那样供给惰性气流时，上述用过的涂覆气体的沉积物就会沉积在表面43上。石墨构件37有一段凸弧形表面45，它是表面43的延续部分并构成排气通道下游内壁的下部分。

成型石墨构件41和42与下游石墨构件37一起构成排气通道的延续部分44。通常有一个抽吸器60安装在气体分配器的下游，以便抽吸从排气通道出来的气体。

气体分配器还装上石墨端块，以便和构成气体通道47a、47b、47c和44的侧壁的石墨构件35、36、37、41和42的侧面相连接，这样就防止了涂覆气体从分配器的两侧逸出。

抽吸器60（见图2和4）包括一个正方形截面的空心钢构件61，它的两端为壁62和63所密封，而在它的前端壁上有一细长开口64，61的两端不封口。水平通道部件56、57的一端带有垂直的法兰58、59并与石墨构件42、37的垂直面相连接，部件56、57的另一端分别焊到钢构件61前端细长开口的上方与下方，这样就形成一条气流通道55，也就使排气通道延续到构件61的细长开口64处。与导向部件56、57的垂直边缘相接触的端板构成通道55的侧边，这样就防止用过的气体从气体分配器的边缘逸出。

一个矩形截面的空心构件65（图2）在其前端有一个开口54，它与开口64水平连接，用一些钢棒66把空心构件65固定于两个开口64和54的上方和下方，它们的两端分别焊到构件61前壁的内表面和构件65前壁的外表面上。水平板69的两端分别焊到构件65后壁的外表面和构件61后壁的内表面上。矩形截面空心构件65与水平板68、69一起构成让冷却水流过构件61的下部通道70的上边界。构件65与水平板67、69一起构成让冷却水回流的上部部通道71的下边界。入口管72和出口管73分别通向通道70和和71。矩形截面空心构件65构成一个横跨涂覆设备整个宽度的水冷却气体抽吸管道74并通过排气管75、76（图4）与一个低压真空泵相接。

正如图4所示，构件61上的开口64被通道前面的相互有一定间隔的盖板77遮住。愈接近开口的中心位置，盖板77愈短，这样就可以保证在通过排气管75、76进行抽吸时，沿抽吸器的整个长度上有尽可能均匀的抽吸效果。在盖板77的上方和下方的水平钢条78和79焊到构件61的前壁上。这些钢条把带有狭缝81（不是全部加编号）的狭缝板80支承在开口64上的各块盖板77之前的间隙上。狭缝81提供了一条气流通道，气体从石墨构件之间和水平通道部件56、57之间的排气通道，经过开口64进入构件61内的两块水平板67、68之间的通道82，然后进入矩形截面空心构件65内的抽吸管道74。

在使用狭缝板80上的狭缝81时，容易被来自用过的涂覆气体中的固体沉积物部分堵塞。为了清除这些沉积物，在狭缝中装有一些细杆83。它们的固定方式是使细杆能在狭缝中往复运动。每一个细杆83 固定在一个钢块84上（见图2、5和6）并伸入相应的狭缝81中。钢块84与上下水平钢条85、86相连接，钢条85、86嵌入钢块84的狭缝中。钢条85、86固定在矩形截面65（见图2）的前壁内表面及支持结构87之间，该支持结构包括上，下水平板88、89，矩形截面65内的一些垂直圆棒90以一定间距支撑这两块水平板。水平钢条85、86与延伸到截面65两端之外的把手91、92相连接（见图4）。借助把手91、92使钢条85、86在构件65内往复运动，这就带动细杆83在板80上的狭缝81中来回运动，借此可除去狭缝边缘上的任何沉积物并可防止在其他情况下可能产生的堵塞。与低压真空泵（未示出）连接的抽吸器60构成这样一种抽吸装置，它可把气体沿着排气道抽出来，并且通过使用各种不同长度的盖板77使在整个排气道的宽度上都有均匀的抽吸效果。

石墨构件35和37中的每一个也象中心石墨构件36一样与浮法熔池上的玻璃板带运动路径保持一定距离。石墨构件37的下表面43与玻璃表面的运动路径之间的最佳距离将随所用涂覆气体和涂覆条件而变化，但该距离通常至少应为5mm，以使熔池气氛能在表面43和玻璃表面之间流过。在图2所示的设备中，由石墨构件37组成的第二侧壁构件以距玻璃表面的运动路径一定距离终止，这个距离约等于涂覆区的U形导向通道的47b在中心构件底壁与玻璃表面运动路径之间的高度。这样，在表面43上的由熔池气氛组成的惰性气氛通过表面43和玻璃表面之间流入排气道的体积流量约等于用过的涂覆气体流入排气道的体积流量。

在运行中，要对涂覆气体的供气量加以调节，以使得在中心构件36下面的涂覆气体成为平行于玻璃表面的层流。同时与抽吸器60 施加到排气通道上的抽吸作用一起选构件37的高度，以便抽取构件37的下表面43与玻璃板带4之间的熔池气氛。作为构件37的表面43的延续表面45的曲率相似而且接近中心构件36的下游壁的相应位置的曲率，这样能使熔池气氛成为稳流，因而不会导致用过的涂覆气体与熔池气氛在涂覆区或在排气通道的较低一段发生混合，这种混合可能破坏中心构件36下面平行于玻璃表面的涂覆气体的均匀层流并因此影响涂层的均匀性。

用来使用过的涂覆气体流入抽吸器60的一些狭缝81相互之间有一定距离，这样可以保证在横跨被涂覆的玻璃板带的整个宽度的排气道上有基本上均匀的抽吸效果，也因此可在玻璃板带的整个宽度上保持涂层的均匀性。如有必要，可使把手91和92往复运动，以带动细杆83在狭缝81中来回运动，这样就防止涂覆气体中的沉积物沉积并堵塞狭缝。本发明可使涂覆操作持续较长时间而不需不断停下来清除导流装置表面上的沉积物。所说的导流装置用来把用过的涂覆气体从玻璃表面上引走。例如，所述设备用于在6mm厚的浮法玻璃上涂覆一种反光的硅涂层时，涂覆操作可持续17小时而不需停止操作来消除设备上的硅沉积物。

虽然根据实施例的一种方法对本发明进行了解释，在实施例的方法中，涂覆气体在层流的条件下平行流过被涂覆玻璃的表面，但是应该理解，本发明还可用于其他的玻璃涂覆工艺，在该工艺中，用过的涂覆气体在涂覆区的末端从玻璃表面被引走。此处所用的术语“用过的涂覆气体”是指那些已用来涂覆过玻璃的气体，这并不意味着在该气体中的所有反应性组分已必然得到利用。实际上从排气通道排出的用过的涂覆气体可能含有相当多未反应的涂覆组分。

Claims (13)

1、一种通过化学汽相沉积来涂覆平板玻璃的方法，在该方法中，使涂覆气体在涂覆区的热玻璃表面上沿着排气道流过并在该涂覆区的下游端借助一个导流装置把用过的气体从玻璃表面引走，所说的导流装置有一个表面接近玻璃的表面，其特征在于，一股惰性气流在导流装置的上述表面上流过，通过抽吸作用抽进排气道防止用过的气体在该表面上形成沉积物。

2、根据权利要求1所述的方法，其中上述的惰性气流由涂覆涂层的涂覆地点周围的气氛组成。

3、根据权利要求2所述的方法，其中涂层是在浮法玻璃板带通过浮法熔池时涂覆到玻璃上的，而上述的惰性气流是由浮法熔池的保护气氛组成的。

4、根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中导流装置有一作为排气道下游壁的表面，该表面是接近玻璃的上述表面的延续部分，该导流装置的形状能使惰性气体平衡地流过该导流装置的上述表面而不会导致惰性气体与用过的涂覆气体在涂覆区发生混合。

5、根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中反应气体含有硅烷。

6、根据权利要求5所述的方法，其中反光的硅涂料被沉积在玻璃上。

7、根据权利要求5所述的方法，该方法把一种含有硅和氧并具有高透光率的涂料沉积在玻璃上，该涂层可作为阻挡层防止碱金属离子从玻璃表面向外迁移。

8、一种通过涂覆气体沉积为涂层来涂覆平板玻璃的设备，该设备包括一个支持被涂覆玻璃的支持体，一个使玻璃在该支持体上移动的装置，一根横向延伸过玻璃运动路径、将涂覆气体导向涂覆区中的热玻璃表面的供气导管，一个导流装置，该装置有一表面与玻璃的表面接近，以便在涂覆区的下游端把用过的气体从玻璃表面引走，一条使从玻璃表面离开的用过的涂覆气体流出的排气道，一个用于收集来自排气道的用过的涂覆气体的抽吸器，其特征在于，该抽吸器连接到排气道上，导流装置的上述表面与玻璃的运动路径之间有一定距离，以便通过操作该抽吸器把惰性气流引导过上述表面。

9、根据权利要求8所述的设备，其中的导流装置有一作为排气道下游壁的表面，该表面是上述接近玻璃的表面的延续部分，它的形状能使惰性气体平稳地流过而不会导致惰性气体与用过的涂覆气体在涂覆区发生混合。

10、根据权利要求8所述的设备，其中上述接近玻璃的表面距离玻璃表面的运动路径至少为5mm。

11、根据权利要求8至10中任一项所述的设备，该设备包括一个中心构件以及靠近该中心构件两侧的第一和第二旁侧构件，在第一旁侧构件与中心构件的上游侧壁之间、中心构件底壁与玻璃运动路径之间以及中心构件的下游侧壁与第二旁侧构件之间构成使来自供气导管的气体通过的基本上为U形的导向通道，中心构件的下游侧壁与第二旁侧构件之间的那段导向通道构成排气通道。

12、根据权利要求11所述的设备，其中接近玻璃的第二旁侧构件的表面与玻璃表面运动路径之间的距离基本上等于U形导向通道在中心构件底壁与玻璃表面运动路径之间的高度。

13、根据权利要求12所述的设备，其中上述距离至少为5mm。

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