DE102014106817A1

DE102014106817A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Dünnglas-Bands und verfahrensgemäß hergestelltes Dünnglas-Band

Info

Publication number: DE102014106817A1
Application number: DE102014106817.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Vogt; Thomas Wiegel; Stephan Zachmann; Thomas Roßmeier; Ulrich Lange; Andreas Habeck
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-11-19
Also published as: US11897806B2; US20170057860A1; TW201607902A; CN106458681B; WO2015172957A1; CN106458681A; US20200223734A1; JP2017515783A; US10618834B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung (2) zur Herstellung eines Dünnglas-Bands (1) mit einer Dicke von höchstens 300 Mikrometern, das bzw. die das Abtrennen von Verdickungen an den Rändern des Dünnglas-Bands (1), den sogenannten Borten (7, 8), vorsieht. Dabei werden mechanisch hochwertige Kanten (11, 12) ausgebildet, und die Bildung neuer Sekundärborten nach dem Abtrennen aus der bandförmigen Glasschmelze (3) wird unterbunden oder zumindest die Dicke der Sekundärborten gegenüber den ursprünglichen Borten (7, 8) verringert. Insbesondere werden nach dem Trennen mechanische Permanentspannungen im Glas möglichst vermieden. Dazu wird das Dünnglas-Band (1) aus einer Glasschmelze (3) oder einem Vorkörper gezogen, die Borten (7, 8) mittels einer Trennvorrichtung vom Dünnglas-Band (1) abgetrennt und das resultierende Glasband gekühlt. Dabei erfolgt das Trennen an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands (1), beziehungsweise zu einem Zeitpunkt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) die Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa·s bis 1011 dPa·s beträgt, so dass die durch das Abtrennen der Borten (7, 8) neu ausgebildeten Kanten (11, 12) des Dünnglas-Bands (1) verrunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Dünnglas-Bands und ein verfahrensgemäß hergestelltes Dünnglas-Band. Dabei kann es sich bei dem Dünnglas-Band auch um eine Glasfolie handeln.
Für verschiedenste Anwendungen, wie zum Beispiel in den Bereichen der Verbraucherelektronik, beispielsweise als Abdeckgläser für Halbleitermodule, für organische LED-Lichtquellen oder für dünne oder gebogene Anzeigevorrichtungen oder in Bereichen der regenerativen Energien oder Energietechnik, wie für Solarzellen, wird zunehmend Dünnglas eingesetzt. Beispiele hierfür sind Touch Panel, Kondensatoren, Dünnfilmbatterien, flexible Leiterplatten, flexible OLEDs, flexible Photovoltaikmodule oder auch e-Papers. Dünnglas gerät für viele Anwendungen immer mehr in den Fokus aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften, wie der Chemikalien-, Temperaturwechsel- und Hitzebeständigkeit, Gasdichtigkeit, des hohen elektrischen Isolationsvermögens, angepassten Ausdehnungskoeffizienten, der Biegsamkeit, hohen optischen Qualität und Lichtdurchlässigkeit oder auch der hohen Oberflächenqualität mit sehr geringer Rauigkeit bei einer feuerpolierten Oberfläche der beiden Dünnglasseiten.
Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands, bei welchen das Dünnglas-Band mit einer Dicke von kleiner oder gleich 300 Mikrometern aus einer Glasschmelze gezogen wird, führen an den beiden Rändern des ausgezogenen Dünnglas-Bands quer zur Bewegungs- bzw. Ziehrichtung üblicherweise zur Ausbildung von Verdickungen, sogenannten Borten, gegenüber dem dünneren Nutzglas in der Mitte des Dünnglas-Bands. Diese Borten sind üblicherweise etwa 350 Mikrometer bis 400 Mikrometer dick.
Um ein Dünnglas in Form eines Glas-Bands volumensparend und insbesondere im Hinblick auf eine kompakte Lagerung und einen kostengünstigen Transport zur Weiterverarbeitung auch auf kleinere Durchmesser aufrollen oder biegen zu können, ist es vorteilhaft bzw. notwendig, diese Borten abzutrennen. Zudem ist es erwünscht, die Borten abzutrennen, da sie wegen einer ungleichmäßigen Abkühlung des gesamten Glas-Bands auch zu Spannungen im Glas führen und daher problematisch sein können. Das Abtrennen der Borten erfolgt bisher üblicherweise im Kaltnachverarbeitungsbereich an der abgekühlten Glasschmelze. Als Dünnglas-Trennverfahren bzw. -Schneideverfahren werden sowohl konventionelle Technologien, wie zum Beispiel das Trennen via Rädchen-Anritzen mit nachfolgendem Brechen, als auch lichtoptische Verfahren, wie zum Beispiel durch Laserritzen mit nachfolgendem Brechen, eingesetzt.
So beschreibt beispielsweise auch die WO 2010/099304 A2 ein Verfahren zur Abtrennung eines Teils von einem Glasband an einer festgelegten Trennlinie. Dabei wird das Glasband zunächst entlang der Trennlinie in einem Bereich geformt bei einer Viskosität von kleiner oder gleich 7 × 10¹⁴ Poise (dPa·s), indem der Bereich bis zur Erweichungstemperatur oder darüber gebracht wird, insbesondere mittels Laser, Plasma, Mikrowelle, Flamme oder eines fokussierten Infrarotstrahls, und das Glasband wird quer mit einer Spannung beaufschlagt, so dass ein verengter Abschnitt geformt wird mit einer Dicke, die geringer ist als der Bereich beidseitig dieses Abschnitts. Anschließend wird das entsprechend geformte Glasband abgekühlt, um eine Viskosität von größer als 7 × 10¹⁴ Poise (dPa·s) aufzuweisen. Dann wird das abgekühlte Glasband mit einer Spannung beaufschlagt, so dass das Glasband an dem verengten Abschnitt bricht und somit entlang der festgelegten Trennlinie getrennt wird.
Aufgrund der gebrochenen Kanten mit entsprechender Rauigkeit und Mikrorissen können derartige Trennverfahren jedoch zu einem unkontrollierten Glasbruch führen.
Um das Entstehen von Rissen und Brüchen, insbesondere im aufgerollten oder gebogenen Glas-Band, zu vermeiden, ist daher die Qualität und Unversehrtheit der Kanten von besonderer Bedeutung.
Ein besonderes Problem beim Ziehen von Dünngläsern besteht auch darin, dass die Borte aufgrund der deutlich größeren Glasdicke wesentlich langsamer abkühlt, als das Nutzglas zwischen den Bortenbereichen. Die langsamere Abkühlung führt dazu, dass das Glas im Bortenbereich im Vergleich zur Mitte stärker komprimiert. Damit entstehen Spannungen im Glasband, die zu Verwölbungen führen können.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung bereit zu stellen, das bzw. die das Abtrennen der Glasborten vorsieht, wobei mechanisch hochwertige Glaskanten ausgebildet werden und die Bildung neuer Sekundärborten nach dem Abtrennen aus der bandförmigen Glasschmelze unterbunden oder zumindest die Dicke der Sekundärborten gegenüber den ursprünglichen Borten verringert wird. Auch sollen nach dem Trennen Spannungen im Glas, die zu Glasunebenheiten bzw. -verwerfungen, sogenannten Warps, führen können, möglichst vermieden werden. Somit soll das verfahrensgemäß hergestellte Dünnglas-Band qualitativ besonders hochwertig und in der Nachverarbeitung leichter zu verarbeiten sein.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands vor, bei welchem das Dünnglas-Band mit einer Dicke von höchstens 300 Mikrometern, vorzugsweise höchstens 200 Mikrometern, aus einer Glasschmelze oder einem Vorkörper gezogen wird, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas-Bands Borten ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen, als die Mitte des Dünnglas-Bands, wobei das Dünnglas-Band nach dem Ziehen abkühlt, und wobei mittels einer Trennvorrichtung die Borten vom Dünnglas-Band abgetrennt werden, und wobei das Trennen an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands beziehungsweise zu einem Zeitpunkt erfolgt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands die Viskosität des Glases im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s beträgt, wobei die durch das Abtrennen der Borten neu ausgebildeten Kanten des Dünnglas-Bands verrunden.
Das Glasband wird nach dem Ziehen, Abtrennen der Borten und dem Verrunden der Kante heruntergekühlt. Dabei werde Spannungen im Glasband, die ansonsten durch verschieden schnelle Abkühlung des Nutzglases und der dickeren Borte entstehen können, minimiert.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens wird das Abtrennen der Borten während der Abkühlung des Dünnglas-Bands bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 10⁸ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, besonders bevorzugt im Bereich von 10⁹ dPa·s bis 10¹⁰ dPa·s, durchgeführt.
Vorteilhafterweise erfolgt das Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands mittels einer Vorrichtung, bei welcher eine die Glasschmelze führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse, sowie eine Vorrichtung, die zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band in einem Abstand im Bereich von 80 mm (Millimetern) bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zur nächstliegenden Schmelzkontaktfläche der die Glasschmelze führenden Einrichtung, angeordnet ist. Beim Ziehen eines Glasbands aus einem Vorkörper können die gleichen genannten Abstände zum Heißformbereich verwendet werden. Beim Ziehen aus einem Vorkörper wird der Heißformbereich durch eine Heizeinrichtung zur Erwärmung eines Vorkörpers definiert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist daher die Vorrichtung zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band so angeordnet, dass diese die Borten in einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm zur Heizeinrichtung zur Erwärmung des Vorkörpers abtrennt.
Der bevorzugte Bereich entspricht Glastemperaturen von ungefähr 750°C bis 900°C respektive den oben genannten Glasviskositäten (von 10¹¹ dPas·s bis 10⁷ dPas·s).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst daher bevorzugt eine Einstelleinrichtung, um zumindest einen der Parameter Ziehgeschwindigkeit, Massendurchsatz und/oder Trennort so einzustellen, dass das Abtrennen der Borten während der Abkühlung des Dünnglas-Bands bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, bevorzugt im Bereich von 10⁸ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, besonders bevorzugt im Bereich von 10⁹ dPa·s bis 10¹⁰ dPa·s, erfolgt.
Um ein besonders homogenes Temperaturprofil des Nutzglas-Bands zu erreichen und um dadurch die Bildung von mechanischen Permanentspannungen im Glas zu vermeiden, erfolgt das Abtrennen der Borten vorzugsweise mit einer Breite im Bereich von 30 bis 150 Millimetern, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 100 Millimetern.
Vorteilhafterweise erfolgt das Trennen bzw. Schneiden der Borten vom Dünnglas-Band mit zumindest einem Laser, wobei das nach dem Ziehen immer noch viskose, beziehungsweise viskoelastische Glas durch den Laser aufgeschmolzen und durchgeschmolzen wird. Dazu kann für jede abzutrennende Borte ein separater Laser vorgesehen werden, oder der Laserstrahl eines Lasers wird in zwei Teilstrahlen aufgeteilt.
Hierbei wird das Dünnglas nicht, wie beim Laserritzverfahren gebrochen, wie beispielsweise in der DE 693 04 194 T2 , der EP 0 872 303 B1 und der US 6,407,360 beschrieben, sondern durch das Einbringen von Energie entlang einer Trennungslinie mittels eines Laserstrahls in einem sehr schmalen Bereich quasi durchgeschmolzen, so dass durch ein vollständiges Durchtrennen eine feuerpolierte, glatte, durchgehend mikrorissfreie Schnittkante entsteht. Das Durchschmelzen erfolgt durch eine lokale Erhitzung am Auftreffpunkt des Laserstrahls, wobei die Viskosität des Glases gegenüber dem umgebenden, durch den vorhergehenden Heißformungsprozess aus einer Schmelze oder einem Vorkörper ebenfalls noch viskosen Glas weiter abgesenkt wird. Durch die Oberflächenspannung wird das Glas im erhitzten Bereich zusammengezogen und trennt sich an der erhitzten Stelle infolgedessen auf.
Zur Durchführung kann das Dünnglas entlang eines feststehenden Lasers geführt werden oder der Laser bewegt sich entlang eines festliegenden Dünnglases oder beide bewegen sich relativ zueinander. Hierbei kann der Laser entlang der vorgegebenen Trennlinie einen kontinuierlichen Vorschub beschreiben oder der Laser kann sich einmal oder mehrmals entlang der Trennlinie hin- und herscannend vorwärts bewegen.
Für das Schmelztrennen des Glases, insbesondere in dem beanspruchten Viskositätsbereich, eignet sich unter anderem ein CO₂-Laser, insbesondere ein CO₂-Laser mit einer Wellenlänge im Bereich von 9,2 μm (Mikrometern) bis 11,4 μm, bevorzugt von 10,6 μm, oder einem frequenzgedoppelten CO₂-Laser. Dies kann ein AC-Laser, insbesondere auch ein gepulster CO₂-Laser oder ein DC-CO₂-Laser (CW-Laser, „continous-wave laser”) sein.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren ist bei Verwendung eines CO₂-Lasers, insbesondere im Hinblick auf die Schnittgeschwindigkeit, eine mittlere Laserleistung P_AV von kleiner 500 W (Watt), bevorzugt von kleiner 300 W, besonders bevorzugt von kleiner 200 W, geeignet und ausreichend. In Bezug auf die Schnittkantenqualität ist eine mittlere Laserleistung von kleiner 100 W bevorzugt, welche für die Ausbildung einer guten Schnittkantenqualität förderlich ist, aber die Schnittgeschwindigkeit ist dabei gering.
Wird ein AC-CO₂-Laser, also ein mittels eines Hochfrequenzfelds angeregter CO₂-Laser verwendet, werden HF-Anregungsfrequenzen im Bereich von 10 kHz bis 200 kHz bevorzugt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein HF-Feld mit einer Frequenz von 20 kHz, alternativ ein SLAB Laser mit einer Frequenz von 100 kHz zur Anregung verwendet.
Besonders geeignet für die Erfindung ist insbesondere auch ein gepulster CO₂-Laser. Bei einem solchen Laser erfolgt die Leistungssteuerung mit zeitlich aufeinanderfolgenden Anregungspulsen. Durch Einstellung der Pulsfrequenz und insbesondere der Pulsdauer kann in einfacher Weise die mittlere Leistung des CO₂-Lasers eingestellt werden. Für die mittlere Laserpulsfrequenz, beziehungsweise Pulswiederholrate f eines solchen gepulsten CO₂-Lasers werden Werte von 5 kHz bis 50 kHz (Kilohertz), insbesondere von 10 kHz bis 30 kHz bevorzugt.
Weiterhin wird bei Verwendung eines gepulsten CO₂-Lasers eine Laserpulsdauer t_p von 0,1 μs (Mikrosekunden) bis 500 μs bevorzugt, insbesondere eine Laserpulsdauer t_p von 1 μs bis 100 μs.
Das Einbringen von Energie zum Trennen des Dünnglases entlang der Trennungslinie kann erfindungsgemäß mit jedem geeigneten Laser erfolgen, dessen Licht im Glas hinreichend absorbiert wird, um eine Aufheizung über die am Auftreffpunkt des Lasers herrschende Temperatur des dort noch viskosen Glases zu erzielen.
Das Schmelztrennen mittels eines Lasers erfolgt gemäß der Erfindung deutlich bevor die Transformationstemperatur des Glases erreicht wird, das heißt bei Temperaturen deutlich oberhalb der Transformationstemperatur. Dadurch, dass das Glas beim Abtrennen der Borte noch viskoelastisch ist, entstehen bei der Trennung keine oder nahezu keine mechanischen Spannungen.
Der Transformationspunkt wird als die Temperatur definiert, bei der das Glas während der Abkühlung aus dem viskoelastischen Bereich in den festen Zustand übergeht. Der Temperatur/Viskositätsverlauf an diesem Punkt hängt von der Kühlkurve, der Aufheiz- oder Abkühlgeschwindigkeit während des Temperaturwechsels und der chemischen Zusammensetzung der Schmelze ab. In der Regel ist der Transformationspunkt nahe dem oberen Kühlpunkt bei 10¹³ Poise = 10¹³ dPa·s.
Der Erfindung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass die mechanische Stabilität des Glas-Schmelzbandes im beanspruchten viskosen Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, bevorzugt von 10⁸ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, weiter bevorzugt im Bereich von 10⁹ dPa·s bis 10¹⁰ dPa·s am Ort der Bortenabtrennung hinreichend hoch ist. Spannungen werden wegen der viskosen Eigenschaften des Glas-Schmelzbands, vorzugsweise in einem Kühlofen schnell abgebaut.
Das Dünnglas-Band ist in diesem Bereich bereits so formstabil, dass eine Sekundärborte aufgrund von Ziehkräften nicht zu erwarten ist bzw. dass deren Bildung unterbunden wird oder zumindest mit deutlich verringerter Dicke lediglich als Miniborte gebildet wird und die Trennungskante automatisch verrundet bzw. abgerundet wird.
Aufgrund der bevorzugt geringen Einwirkzeit des Lasers wird ein kleiner Teil des Nutzglases beim Trennen erhitzt.
Selbst bei sehr großem Laserfokus (D_L ≈ 1 mm) breitet sich die Temperaturüberhöhung nur circa 200 μm in den Nutzglasbereich aus.
Aufgrund der Kapillarkräfte kann dadurch eine Sekundärborte entstehen, wobei für die maximale Dicke D_B (der Mini-Borte) an den Rändern des Dünnglas-Bands gilt:
wobei D_Nutz die Dicke des Dünnglas-Bands in der Bandmitte bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Dünnglas-Band weist Kanten auf, die verrundet sind und eine feuerpolierte Oberfläche aufweisen. Feuerpoliert bedeutet dabei, dass sich die Glasoberfläche beim Erstarren des Glases während der Heißformgebung nur durch die Grenzfläche zur Luft ausbildet und danach weder mechanisch noch chemisch verändert wird. Das so hergestellte Dünnglas hat also während der Heißformgebung keinerlei Kontakt zu anderen festen oder flüssigen Materialien.
Das Nutzglas-Band weist nach dem Abtrennen der Borten bei annähernd gleicher Dicke des Glases an den Rändern bzw. Kanten und in der Mitte ein besonders homogenes Temperaturprofil auf, so dass die Kühlung von beiden Bereichen gleichwertig und symmetrisch erfolgt und die Glasebenheit verbessert bzw. die Bildung eines sogenannten Warp minimiert wird. Weiterhin werden Spannungen im Übergangsbereich zur Borte und demzufolge die Wahrscheinlichkeit eines unkontrollierten Glasbruchs verringert, und das Dünnglas-Band ist folglich reproduzierbarer und mit höherer Ausbeute zu fertigen.
Alternativ kann das Abtrennen der Borten vom Dünnglas-Band mit Rädern bzw. Rollen auch durch Abquetschen vorgenommen werden, ohne dass das nach dem Ziehen noch viskoelastische Glas bricht.
Das Abtrennen der Borten erfolgt somit nicht durch Brechen, sondern kann über ein Paar gegenüberliegender, beispielsweise auch ineinandergreifender Rollen zerteilt werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine oder umfassen beide Rollen ein umlaufendes Messer.
Durch das Zusammenwirken beider Rollen wird die Abtrennstelle der Borte derart verengt, bzw. zusammengedrückt, so dass die Borte abgequetscht und das Glas ohne zu brechen durchtrennt wird.
Die deutlich verringerten Bortendicken bzw. Kantendicken des verfahrensgemäß hergestellten Dünnglas-Bands führen zu wesentlich geringeren Spannungen im Nutzglas-Produkt, insbesondere im aufgerollten Dünnglas-Band, so dass die Lebenserwartung des Produkts erhöht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für ein Dünnglas mit einem Alkalioxidgehalt von höchstens 2 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 1 Gew.-%, weiter bevorzugt von höchstens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt von höchstens 0,03 Gew.-%.
Dieses Verfahren eignet sich weiterhin besonders für ein Dünnglas, das die folgenden Komponenten in Gew.-% auf Oxidbasis enthält:

SiO₂ 40–75

Al₂O₃ 1–25

B₂O₃ 0–16

Erdalkalioxide 0–30

Alkalioxide 0–2.
Dieses Verfahren eignet sich weiterhin besonders für ein Dünnglas, das die folgenden Komponenten in Gew.-% auf Oxidbasis enthält:

SiO₂ 45–75

Al₂O₃ 5–25

B₂O₃ 1–16

Erdalkalioxide 1–30

Alkalioxide 0–1.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird für das Dünnglas ein Lithiumaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%) verwendet:

Zusammensetzung	(Gew.-%)
SiO₂	55–69
Al₂O₃	18–25
Li₂O	3–5
Na₂O + K₂O	0–30
MgO + CaO + SrO + BaO	0–5
ZnO	0–4
TiO₂	0–5
ZrO₂	0–5
TiO₂ + ZrO₂ + SnO₂	2–6
P₂O₅	0–8
F	0–1
B₂O₃	0–2

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen aufzuprägen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.

Dieses Lithiumaluminosilikatglas weist bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung	(Gew.-%)
SiO₂	57–66
Al₂O₃	18–23
Li₂O	3–5
Na₂O + K₂O	3–25
MgO + CaO + SrO + BaO	1–4
ZnO	0–4
TiO₂	0–4
ZrO₂	0–5
TiO₂ + Zr0₂ + SnO₂	2–6
P₂O₅	0–7
F	0–1
B₂O₃	0–2

Wie oben angegeben, können gegebenenfalls färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃. 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen aufzuprägen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.

Das vorstehend beschriebene Lithiumaluminosilikatglas weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung	(Gew.-%)
SiO₂	57–63
Al₂O₃	18–22
Li₂O	3.5–5
Na₂O + K₂O	5–20
MgO + CaO + SrO + BaO	0–5
ZnO	0–3
TiO₂	0–3
ZrO₂	0–5
TiO₂ + ZrO₂ + SnO₂	2–5
P₂O₅	0–5
F	0–1
B₂O₃	0–2

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden. 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Kalknatronglas ald ultradünnes flexibles Glas gezogen, wobei das Kalknatronglas die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 40–81

Al₂O₃ 0–6

B₂O₃ 0–5

Li₂O + Na₂O + K₂O 5–30

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–30

TiO₂ + ZrO₂ 0–7

P₂O₅ 0–2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O3, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das Kalknatronglas der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 50–81

Al₂O₃ 0–5

B₂O₃ 0–5

Li₂O + Na₂O + K₂O 5–28

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–25

TiO₂ + ZrO₂ 0–6

P₂O₅ 0–2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O3, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das Kalknatronglas der vorliegenden Erfindung weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 55–76

Al₂O₃ 0–5

B₂O₃ 0–5

Li₂O + Na₂O + K₂O 5–25

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–20

TiO₂ + ZrO₂ 0–5

P₂O₅ 0–2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
In einer Ausführungsform ist das Dünnglas ein Borosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%):

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 60–85

Al₂O₃ 0–10

B₂O₃ 5–20

Li₂O + Na₂O + K₂O 2–16

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–15

TiO₂ + ZrO₂ 0–5

P₂O₅ 0–2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das vorstehend beschriebene Borosilikatglas der vorliegenden Erfindung weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 63–84

Al₂O₃ 0–8

B₂O₃ 5–18

Li₂O + Na₂O + K₂O 3–14

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–12

TiO₂ + ZrO₂ 0–4

P₂O₅ 0–2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Dieses Borosilikatglas weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 63–83

Al₂O₃ 0–7

B₂O₃ 5–18

Li₂O + Na₂O + K₂O 4–14

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–10

TiO₂ + ZrO₂ 0–3

P₂O₅ 0–2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird für das Dünnglas ein Alkalimetallaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%) verwendet:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 40–75

Al₂O₃ 10–30

B₂O₃ 0–20

Li₂O + Na₂O + K₂O 4–30

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–15

TiO₂ + ZrO₂ 0–15

P₂O₅ 0–10
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃. 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden. 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das Alkalimetallaluminosilikatglas gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 50–70

Al₂O₃ 10–27

B₂O₃ 0–18

Li₂O + Na₂O + K₂O 5–28

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–13

TiO₂ + ZrO₂ 0–13

P₂O₅ 0–9
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃. 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden. 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Dieses Alkalialuminosilikatglas weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 55–68

Al₂O₃ 10–27

B₂O₃ 0–15

Li₂O + Na₂O + K₂O 4–27

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–12

TiO₂ + ZrO₂ 0–10

P₂O₅ 0–8
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃. 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden. 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
In einer Ausführungsform wird das Dünnglas aus einem Aluminosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%) hergestellt:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 50–75

Al₂O₃ 7–25

B₂O₃ 0–20

Li₂O + Na₂O + K₂O 0–4

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–25

TiO₂ + ZrO₂ 0–10

P₂O₅ 0–5
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃. 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden. 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Dieses Aluminosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 52–73

Al₂O₃ 7–23

B₂O₃ 0–18

Li₂O + Na₂O + K₂O 0–4

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–23

TiO₂ + ZrO₂ 0–10

P₂O₅ 0–5
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃. 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden. 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Am meisten bevorzugt weist dieses Glas die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 53–71

Al₂O₃ 7–22

B₂O₃ 0–18

Li₂O + Na₂O + K₂O 0–4

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–22

TiO₂ + ZrO₂ 0–8

P₂O₅ 0–5
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃. 0–2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden. 0–5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Die Dicke des Dünnglasbands, beziehungsweise der Glasfolie ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kleiner 350 μm, vorzugsweise kleiner 250 μm, bevorzugt kleiner 100 μm, besonders bevorzugt kleiner 50 μm. Die Dicke beträgt gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung aber mindestens 5 μm, vorzugsweise mindestens 10 μm, besonders bevorzugt mindestens 15 μm. Bevorzugte Glasdicken des Dünnglasbands sind 15 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 50 μm, 55 μm, 70 μm, 80 μm, 100 μm, 130 μm, 145 μm, 160 μm, 190 μm, 210 μm oder 280 μm.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein solches Dünnglas-Band aus einem erschmolzenen, vorzugsweise alkaliarmen Glas in einem Ziehverfahren bzw. einem Schmelzziehverfahren hergestellt. Das sogenannte Down-Draw-Verfahren ist zum Beispiel in der WO 02/051757 A2 angegeben, das sogenannte Overflow-Downdraw-Fusion-Verfahren in der WO 03/051783 A1 und das sogenannte New Fusion-Draw-Verfahren in der WO 2012/158232 A2 , wobei die Glasschmelze führende Einrichtung einen Formgebungskeil bzw. ein Formgebungsschwert aufweist, wie insbesondere an der 2 der WO 2012/158232 A2 beschrieben.
Bei einem Glasziehverfahren fließt grundsätzlich blasenfreies und gut homogenisiertes Glas in ein Glasreservoir, den sogenannten Ziehtank. Der Ziehtank besteht üblicherweise aus Edelmetallen, wie etwa Platin oder Platinlegierungen. Unterhalb des Ziehtanks ist eine Düseneinrichtung, insbesondere mit einer Schlitzdüse, angeordnet. Die Größe und die Form dieser Düse definiert den Durchfluss des ausgezogenen Dünnglas-Bands sowie die Dickenverteilung über dessen Breite. Das Dünnglas-Band wird üblicherweise unter Verwendung von Ziehrollen mit einer Geschwindigkeit je nach Glasdicke von ungefähr 2 bis 110 Meter pro Minute (33 mm/s bis 1833 mm/s), bevorzugt von 4 Meter pro Minute bis 50 Meter pro Minute (66 mm/s bis 833 mm/s) nach unten gezogen und gelangt schließlich durch einen Kühlofen, an den sich eine Ziehvorrichtung mit Ziehrollen anschließt. Die Geschwindigkeit der Ziehrollen definiert z. B. die Dicke des Glas-Bands. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Glas-Band mit einer Geschwindigkeit von 7,2 Metern pro Minute abgezogen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1: ein Diagramm mit den Isothermen des Glas-Bands in Abhängigkeit von der Höhe unter der Düse und der Breite des Glas-Bands,
2: ein Diagramm mit den vertikalen Temperaturprofilen des Glas-Bands und der Umgebung bei zwei Fällen (Fall 1 und Fall 2) verschiedener Muffeltemperaturprofile in Abhängigkeit von den Abständen von der Düse,
3: ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm,
4: ein Diagramm mit den Dickenprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm,
5: ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm,
6: ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm,
7: ein Diagramm mit den Dickenprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm,
8: ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm,
9: ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm,
10: ein Diagramm mit den Dickenprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 und einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm,
11: ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm,
12: ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm,
13: ein Diagramm mit den Dickenprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm,
14: ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm,
15: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Laser als Trennvorrichtung,
16: ein Diagramm mit Temperaturprofilen in Abhängigkeit des Abstands von der Schnittlinie,
17: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Rädern als Trennvorrichtung, und
18 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Dünnglas-Bands durch Ziehen aus einer Vorform.
Beispielhaft wird ein alkalifreies Glas, das von der Schott AG Mainz unter der Bezeichnung AF32^® angeboten wird, mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% eingesetzt:

SiO₂ 61

Al₂O₃ 18

B₂O₃ 10

CaO 5

BaO 3

MgO 3
Das Glas AF32^® hat eine Dichte ρ von 2430 kg/m³ und eine Oberflächenspannung γ von 0,3 N/m, eine Wärmeleitfähigkeit λ von 2 W/mK und eine spezifische Wärmekapazität c_p von 1360 J/kgK.
Die Transformationstemperatur T_g des Glases AF32^® beträgt 713°C.
Zur Herstellung des Dünnglas-Bands mit einer Zieldicke von 100 μm bzw. 50 μm wird das Glas in einem Ofen aufgeheizt und durch eine Düse mit einer Düsenbreite von beispielsweise 800 mm gezogen. Eine geeignete Düsenweite liegt zwischen 8 mm und 18 mm Die Düsentemperatur liegt vorzugsweise bei über 1100°C. Auf diese Weise kann mit einem Durchsatz von mehr als 1,5 kg pro Minute das Dünnglasband mit einer Ziehgeschwindigkeit von 6 m/min und mehr gezogen werden.
In 1 wird ein Diagramm mit den Isothermen bei 1000°C, 900°C und 800°C des Dünnglas-Bands 1 in Abhängigkeit von der Höhe unter der Düse und der Breite des Glas-Bands gezeigt.
Das Glas-Band kühlt beim Herausziehen aus der Düse ab und bei dem schmaler werdenden Glas-Band entstehen an den Rändern bzw. Kanten des ausgezogenen Dünnglas-Bands 1 verfahrensbedingt und aufgrund der Materialeigenschaften der hochviskosen Glasschmelze zunehmend Verdickungen, die sogenannten Borten. Dadurch treten Temperaturinhomogenitäten innerhalb des Glas-Bands auf, die zu Spannungen und Glasunebenheiten bzw. -verwerfungen (Warp) innerhalb des Glases führen können.
An den Borten kann das Glas aus der Düse gezogen und geführt werden.
In 2 wird ein Diagramm mit den vertikalen Temperaturprofilen des Glasbands und der Umgebung bei zwei Fällen verschiedener Muffeltemperaturprofile in Abhängigkeit von den Abständen von der Düse gezeigt.
Betrachtet werden zwei Fälle (Fall 1 und Fall 2) mit dem vertikalen Muffeltemperaturprofil:
Fall 1 (mit einem Temperaturgradient von 4000 K/m): T(y) = max (700°C; 1055°C) + 4000·y und Fall 2 (mit einem Temperaturgradient von 2000 K/m): T(y) = max (700°C; 1055°C) + 2000·y
Dabei bezeichnet y den Abstand zur Ziehdüse in Metern. Die resultierenden Glastemperaturen sind für das Dünnglas-Band mit einer Dicke von 50 μm und für das Dünnglas-Band mit einer Dicke von 100 μm praktisch identisch.
Die 3 bis 8 zeigen jeweils Diagramme mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm, wobei die 3 bis 5 für den Fall 1 und die 6 bis 8 für den Fall 2 angegeben sind.
In 3 bzw. 6 ist jeweils ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm und 400 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm dargestellt.
Daraus ist ersichtlich, dass bis circa 400 mm unter der Düse die Temperatur noch über der Transformationstemperatur des Glases AF32^® in Höhe von 713°C ist. Daher ist der Bereich bei einem Abstand von kleiner bis zu 400 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der Borten.
In 4 bzw. 7 ist jeweils ein Diagramm mit den Dickenprofilen in verschiedenen Höhen von 20 mm, 40 mm, 60 mm und 80 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm dargestellt.
Aus 4 und 7 ist jeweils zu erkennen, dass bereits circa 80 mm unter der Düse das gestrichelt dargestellte Enddicken-Profil (bei 100 μm) des Glas-Bands nahezu erreicht ist. Daher ist der Bereich bei einem Abstand von größer als 80 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der Borten.
In 5 bzw. 8 ist jeweils ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm und 150 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm gezeigt.
Aus 5 und 8 ist jeweils ersichtlich, dass sich das Dünnglas-Band bei circa 150 mm nahezu mit der gestrichelt dargestellten Ziehgeschwindigkeit von 7,2 m/min wie ein Festkörper bewegt. Bei bzw. nach einer Abtrennung der Borten in diesem Bereich erfolgt folglich keine erneute Einschnürung des Dünnglas-Bands in der Bandmitte, insbesondere des Nutzglas-Bands, durch Ziehkräfte.
Aus den Diagrammen der 3 bis 5 bzw. der 6 bis 8 wird somit deutlich, dass das Verfahren zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band bei einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu der Düse durchgeführt werden sollte.
Die 9 bis 14 zeigen die entsprechenden Diagramme wie die 3 bis 8, jedoch bei einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm, wobei die 9 bis 11 für den Fall 1 und wobei die 12 bis 14 für den Fall 2 angegeben sind.
Somit gilt Folgendes:
In 9 bzw. 12 ist jeweils ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm und 400 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm dargestellt.
Daraus ist ersichtlich, dass bis circa 400 mm unter der Düse die Temperatur noch über der Transformationstemperatur des Glases AF32^® in Höhe von 713°C ist. Daher ist ohne Beschränkung auf das spezielle Ausführungsbeispiel der Bereich bei einem Abstand von kleiner bis zu 400 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der Borten.
In 10 bzw. 13 ist jeweils ein Diagramm mit den Dickenprofilen in verschiedenen Höhen von 20 mm, 40 mm, 60 mm und 80 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 μm dargestellt.
Aus 10 und 13 ist jeweils zu erkennen, dass bereits circa 80 mm unter der Düse das gestrichelt dargestellte Enddicken-Profil (bei 50 μm) des Glas-Bands nahezu erreicht ist. Daher ist ohne Beschränkung auf das spezielle Ausführungsbeispiel der Bereich bei einem Abstand von größer als 80 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der Borten.
In 11 bzw. 14 ist jeweils ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm und 150 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 μm gezeigt.
Aus 11 und 14 ist jeweils ersichtlich, dass sich das Dünnglas-Band bei circa 150 mm nahezu mit der gestrichelt dargestellten Ziehgeschwindigkeit von 7,2 m/min wie ein Festkörper bewegt. Bei bzw. nach einer Abtrennung der Borten in diesem Bereich erfolgt folglich keine erneute Einschnürung des Dünnglas-Bands in der Bandmitte, insbesondere des Nutzglas-Bands, durch Ziehkräfte.
Aus den Diagrammen der 3 bis 14 wird somit deutlich, dass das Verfahren zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band vorzugsweise bei einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, bevorzugt von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu der Düse durchgeführt werden sollte.
Folglich wird bevorzugt eine Vorrichtung 2 eingesetzt, die eine die Glasschmelze 3 führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse 4, sowie eine Vorrichtung 9 zum Trennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 umfasst, die in einem Abstand im Bereich von 80 mm (Millimetern) bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zur nächstliegenden Schmelzkontaktfläche der die Glasschmelze 3 führenden Einrichtung, insbesondere der Ziehdüse 4, angeordnet ist. Beispiele einer solchen Vorrichtung 2 werden später anhand der 15 und 17 erläutert.
Zudem ist aus den Diagrammen ersichtlich, dass die Verdickungen in den Randbereichen des Dünnglas-Bands 1, also die Borten 7, 8, eine Breite im Bereich von 30 mm (Millimetern) bis 150 mm, insbesondere im Bereich von 50 mm bis 100 mm, vom gesamten Dünnglas-Band 1 aufweisen. Folglich ist es bevorzugt, gerade diesen Breiten-Bereich der Ränder mit den Temperaturinhomogenitäten abzutrennen, um Spannungen und Glasunebenheiten bzw. -verwerfungen (warps) zu vermeiden. Bezogen auf die Breite eines Dünnglas-Bands 1 werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ohne Beschränkung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele Borten 7, 8 abgetrennt, deren addierte Breite mindestens 1/10, vorzugsweise mindestens 1/8 der Breite des Dünnglas-Bands 1 nach der Abtrennung der Borten 7, 8 beträgt. Die Breite der Borten 7, 8 ist im Allgemeinen weniger von der absoluten Breite des gezogenen Dünnglas-Bands 1 abhängig. Typischerweise kann ohne Beschränkung auf die Ausführungsbeispiele durch Abtrennen eines Streifens von mehr als 30 Millimetern eine gute Homogenisierung des Temperaturprofils beim Abkühlen des Dünnglas-Bands 1 erreicht und damit das Auftreten von mechanischen Permanentspannnungen wirksam unterdrückt werden. Daher ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass Borten 7, 8 abgetrennt werden, die jeweils eine Breite von mindestens 30 Millimetern, vorzugsweise mindestens 40 Millimetern aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden von einem Dünnglas-Band 1 mit einer Breite von 600 Millimetern Borten 7, 8 abgetrennt, die jeweils eine Breite von 50 Millimetern aufweisen.
Wie insbesondere aus den 1, 3, 6, 9 und 12 zu erkennen ist, weist das Dünnglas-Band 1 in der Bandmitte und somit auch das Nutzglas-Band nach dem Abtrennen der Borten 7, 8 ein besonders homogenes Temperaturprofil auf. Wird beispielsweise bei dem in 6 gezeigten Beispiel bei einem Abstand von 300 oder 400 Millimetern unter der Düse die Borte so abgetrennt, dass ein Glasband mit einer Breite von 0,4 Metern erhalten wird, ist die Differenz der Temperatur von der Kante bis zur Mitte in beiden Fällen kleiner als 20°C. Die Temperaturdifferenz wird bei kleinerem Abstand des Trennorts zur Ziehdüse sogar noch kleiner. Allgemein, ohne Beschränkung auf die Ausführungsbeispiele ist in Weiterbildung der Erfindung daher vorgesehen, dass das Dünnglas-Band 1 nach dem Abtrennen der Borten eine Temperaturdifferenz zwischen Kante und Bandmitte, gemessen senkrecht zur Zugrichtung von kleiner als 20°C aufweist.
Oberhalb der Trennstelle 10 bzw. des Schnitts dienen die Borten 7, 8 vorzugsweise dazu, um das Dünnglas-Band 1 quer zur Bewegungsrichtung aufzuspannen. Die Borten 7, 8 sind wegen deren größerer Dicke gegenüber der Mitte des Dünnglas-Bands 1 bzw. des Nutzglases steifer.
Um ein verbessertes Verfahren bereit zu stellen, das das Abtrennen der Borten 7, 8 vorsieht, wobei mechanisch hochwertige Kanten 11, 12 ausgebildet werden, die Bildung neuer Sekundärborten nach dem Abtrennen aus der bandförmigen Glasschmelze 3 unterbunden oder zumindest die Dicke der Sekundärborten gegenüber den ursprünglichen Borten 7, 8 verringert wird und nach dem Trennen Spannungen im Glas, die zu Glasunebenheiten bzw. -verwerfungen, sogenannten Warp, führen können, vermieden werden, sieht die Erfindung folgendes Verfahren vor, wobei Vorrichtungen 2 gemäß den 15 und 17 zur Durchführung des Verfahrens bevorzugt sind.
Zur Herstellung eines besonders hochwertigen Dünnglas-Bands 1 wird beispielsweise das oben genannte Glas eingesetzt.
Zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Dünnglas-Bands 1 umfasst eine bevorzugte Vorrichtung 2 nach 15 eine die Glasschmelze 3 führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse 4, die innerhalb von Heizeinrichtungen 5 und einer Heizmuffel 6 angeordnet ist. Das Dünnglas-Band 1 wird aus der Glasschmelze 3 gezogen, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas-Bands 1 Borten 7, 8 ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen als die Mitte des Dünnglas-Bands 1. Das Dünnglas-Band 1 kühlt nach dem Ziehen aus der Glasschmelze 3 ab und die Borten 7, 8 werden mittels einer Trennvorrichtung 9, insbesondere eines Lasers 9a, von dem Dünnglas-Band 1 an einer Trennstelle 10, das heißt an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands 1 beziehungsweise zu einem Zeitpunkt abgetrennt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands 1 die Viskosität des Glases im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s beträgt, so dass die durch das Abtrennen der Borten 7, 8 neu ausgebildeten Kanten 11, 12 des Dünnglas-Bands verrunden und insbesondere eine feuerpolierte Oberfläche aufweisen.
Gemäß der Ausführungsform nach 15 wird das Dünnglas-Band 1 über Roller 13, 14 abgezogen, die nur an den bereits abgetrennten Borten 7, 8 angreifen. Zugkräfte werden auf das Dünnglas-Band 1 daher nur im Bereich oberhalb der Trennstelle 10, das heißt, wo das Glas noch über der Transformationstemperatur T_g und damit weich ist, ausgeübt. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da die Roller 13, 14 nicht auf das eigentliche Dünnglas-Band 1 einwirken. Alternativ oder kumulativ können auch Roller 15, 16, dargestellt in gestrichelten Linien, eingesetzt werden, über die das Dünnglas-Band 1 im Bereich der Bandmitte abgezogen wird.
Die Vorrichtung 2 umfasst bevorzugt eine nicht in den Figuren dargestellte Einstelleinrichtung, um zumindest einen der Parameter Ziehgeschwindigkeit, Massendurchsatz und/oder Trennort so einzustellen, dass das Abtrennen der Borten 7, 8 während der Abkühlung des Dünnglas-Bands 1 bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, bevorzugt im Bereich von 10⁸ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, besonders bevorzugt im Bereich von 10⁹ dPa·s bis 10¹⁰ dPa·s, erfolgt.
Erfindungsgemäß erfolgt das Abtrennen der Borten 7, 8 vorzugsweise noch im Heißformgebungsbereich, wobei die Ziehdüse 4 zum Trennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 in einem Abstand bevorzugt im Bereich von 80 mm bis 400 mm, besonders bevorzugt von 150 mm bis 400 mm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, angeordnet ist. Dies entspricht Glastemperaturen von circa 750°C bis 900°C respektive Glasviskositäten in dem beanspruchten Bereich. Circa 150 mm unter der Düse 4 bewegt sich das Dünnglas-Band nahezu wie ein Festkörper, so dass bei der Abtrennung der Borten 7, 8 keine erneute Einschnürung des Nutzbereichs durch Ziehkräfte vorliegt.
Um eine besonders homogenes Temperaturprofil des Dünnglas-Bands 1 als Nutzglas-Band zu erreichen und um dadurch die Bildung von Spannungen und damit einhergehend die Ausbildung von Verwölbungen („Warp”) zu vermeiden, erfolgt das Abtrennen der Borten 7, 8 vorzugsweise mit einer Breite im Bereich von 30 bis vorzugsweise höchstens 150 Millimetern, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis vorzugsweise höchstens 100 Millimetern.
Bei der in 15 gezeigten Vorrichtung 2 wird in besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens das Abtrennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 im temperaturhomogenen Bereich mit einem Laser 9a durchgeführt, wobei das Glas durch den Laser 9a, beziehungsweise durch den vom Laser 9a erzeugten Laserstrahl 90 aufgeschmolzen wird.
Die Aufheizung der Schnittkante durch den Laser 9a kann (theoretisch) zu einer kapillaritätsgetriebenen Sekundärborten-Bildung führen.
Dies kann folgendermaßen abgeschätzt werden:
Es wird angenommen, dass das Glas AF32^® im Laserfokus auf die Temperatur T₀ aufgeheizt wird:
Die Einwirkzeit t des Lasers ist
wobei D_L der Durchmesser des Laserfokus und V_Zieh die Ziehgeschwindigkeit das Glas-Bands ist.
Die Ziehgeschwindigkeit ist bei Verwendung des Verfahrens in einem Online-Prozess direkt in Verbindung mit der Formgebung des Dünnglases abhängig von der Glasbandgeschwindigkeit bei der Herstellung und von der Glasdicke. In Korrelation mit dem Glasvolumen wird ein dünneres Glas schneller gezogen als ein dickeres. So liegt die Ziehgeschwindigkeit vorliegend für ein Dünnglas von 100 μm Dicke bei V_Zieh von 7,2 m/min (120 mm/s), beziehungsweise für ein Dünnglas mit 50 μm Dicke bei 15 m/min (250 mm/s).
Bei dem Beispiel mit einem Durchmesser des Laserfokus D_L von 1 mm (0,001 m) und der Ziehgeschwindigkeit V_Zieh von 7,2 m/min (120 mm/s) ergibt sich eine Einwirkzeit des Lasers von
In dieser Zeit breitet sich die Temperaturüberhöhung näherungsweise gemäß der Formel (*)
im Glas-Band 1 aus, wobei
t die Einwirkzeit des Lasers ist,
X der Abstand von der Schnittlinie ist,
T₀die Aufheiztemperatur des Glases im Laserfokus ist,
T_∞die Glastemperatur auf Höhe des Laserfokus ist,
D_Lder Durchmesser des Laserfokus i,
ρ die Dichte des Glases ist (von AF32^® = 2430 kg/m³),
γ die Oberflächenspannung des Glases ist (von AF32^® = 0,3 N/m),
λ die Wärmeleitfähigkeit des Glases ist (von AF32^® = 2 W/mK), und
c_p die spezifische Wärmekapazität des Glases ist (von AF32^® = 1360 J/kgK).
In 16 ist ein Diagramm mit den Temperaturprofilen gemäß der Formel (3) in Abhängigkeit des Abstands x von der Schnittlinie gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass sich selbst bei einem sehr großen Laserfokus (D_L ≈ 1 mm) die Temperaturüberhöhung nur circa 200 μm in den Nutzglasbereich ausbreitet.
Aufgrund der bevorzugt geringen Einwirkzeit des Lasers 9a wird ein kleiner Teil des Nutzglases beim Trennen erhitzt. Aufgrund der Kapillarkräfte kann dadurch eine Sekundärborte entstehen, wobei für die maximale Dicke D_B an den Rändern des Dünnglas-Bands gilt:
wobei D_Nutz die Dicke des Dünnglas-Bands in der Bandmitte und π = 3,1415 die Kreiszahl bezeichnet.
Bei einer Dicke des Nutzglases D_Nutz im Beispiel von 100 μm beträgt die maximale Dicke D_B an den Rändern des Dünnglas-Bands 1 daher
und bei einer Dicke des Nutzglases D_Nutz im Beispiel von 50 μm beträgt daher die maximale Dicke D_B an den Rändern des Dünnglas-Bands 1:
Dies bedeutet für ein zu einer Rolle aufgewickeltes Dünnglas-Band 1 mit einem Wickelkern von 500 mm, dass die Dauerlastspannungen in den Borten 7, 8 von 50 MPa auf 24 bzw. 16 MPa reduziert werden.
Alternativ zu der Vorrichtung 2 mit einem Laser 9a als Trennvorrichtung 9 gemäß 15, wobei das Glas durch den Laser 9a aufgeschmolzen wird, kann das Abtrennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 gemäß der Vorrichtung 2 nach 17 mit Rädern 9b durch Abquetschen erfolgen, ohne dass das nach dem Ziehen noch viskoelastische Glas bricht.
Zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Dünnglas-Bands 1 umfasst eine weiterhin bevorzugte Vorrichtung 2 nach 17 eine die Glasschmelze 3 führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse 4, die innerhalb von Heizeinrichtungen 5 und einer Heizmuffel 6 angeordnet ist. Das Dünnglas-Band 1 wird aus der Glasschmelze 3 gezogen, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas-Bands 1 Borten 7, 8 ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen als die Mitte des Dünnglas-Bands 1. Das Dünnglas-Band 1 kühlt nach dem Ziehen aus der Glasschmelze 3 ab und die Borten 7, 8 werden mittels einer Trennvorrichtung 9, insbesondere mittels Rädern 9b, von dem Dünnglas-Band 1 an einer Trennstelle 10, das heißt an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands 1 beziehungsweise zu einem Zeitpunkt abgetrennt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands 1 die Viskosität des Glases im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s beträgt, so dass die durch das Abtrennen der Borten 7, 8 neu ausgebildeten Kanten 11, 12 des Dünnglas-Bands verrunden und insbesondere eine feuerpolierte Oberfläche aufweisen.
Gemäß der Ausführungsform nach 17 wird das Dünnglas-Band 1 über Roller 13, 14 abgezogen, die nur an den bereits abgetrennten Borten 7, 8 angreifen. Zugkräfte werden auf das Glas-Band 1 daher nur im Bereich oberhalb der Trennstelle 10, das heißt, wo das Glas noch über der Transformationstemperatur T_g und damit weich ist, ausgeübt. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da die Roller 13, 14 nicht auf das eigentliche Dünnglas-Band 1 einwirken. (Alternativ oder kumulativ können auch Roller 15, 16 (wie gemäß 15), die in 17 nicht dargestellt sind, eingesetzt werden, über die das Dünnglas-Band 1 im Bereich der Bandmitte abgezogen wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde das Glasband aus einer Glasschmelze 3 gezogen, wobei die Abmessungen des Glasbands im Wesentlichen durch die Form einer Ziehdüse 4 bestimmt wird. Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung in entsprechender Weise auch auf das Ziehen von Glasbändern aus Vorkörpern angewendet werden. Bei diesem Verfahren wird ein typischerweise plattenförmiger Vorkörper bereitgestellt und ein Längsabschnitt des Vorkörpers mittels einer Heizeinrichtung so weit erwärmt, dass das Glas des Vorkörpers erweicht. Durch Anlegen einer Zugkraft kann dann das erweichte Glas zu einem Glasband ausgezogen werden. 18 zeigt ein Beispiel einer solchen Vorrichtung 2 zur Herstellung des Dünnglas-Bands 1. Die plattenförmige Glas-Vorform 18 ist hier von der Seite in Sicht auf eine Kantenfläche, beziehungsweise die sich beim Ziehen bildende Borte am Dünnglas-Band 1 gezeigt.
In der Vorrichtung 2 wird die Glas-Vorform 18 beispielsweise von oben nach unten bewegt. Die Vorrichtung 2 weist eine Heizeinrichtung 20 auf, die einem mittleren Bereich der Vorrichtung 2 angeordnet sind. In dieser Ausführungsform umfasst die Heizeinrichtung 20 Blenden 23 zum thermischen Abschirmen einer sich bildenden Verformungszone 25. Ein Anteil der Glas-Vorform 18, der sich in der Verformungszone 25 befindet, wird derart erwärmt, dass er eine Temperatur T2 erreicht, bei welcher die Viskosität des Glases unterhalb von 10⁸ dPas, vorzugsweise höchstens 10^7,6 dPas liegt. Die Glas-Vorform 18 wird durch eine Zugeinrichtung 26, die hier in Form zweier angetriebener Rollen 13, 14 ausgeführt ist, in Ziehrichtung 110, beispielsweise nach unten gezogen. Dadurch, dass eine Nachschubeinrichtung 27, hier ebenfalls in Form von Rollen ausgestaltet, die Glas-Vorform 18 langsamer nachschiebt als die Zugeinrichtung 26 zieht, verformt sich die Glas-Vorform 18 im Verformungsbereich 25. Die Glas-Vorform 18 wird dadurch dünner, die Dicke nach der Verformung d des so ausgebildeten Glasbands 1 ist kleiner als diejenige Dicke D vor der Verformung.
Allgemein, ohne Beschränkung auf das in 18 gezeigte spezielle Beispiel einer Vorrichtung 2 wird die Glas-Vorform 18 vorzugsweise vor dem Erwärmen in der Verformungszone 25 bereits vorgewärmt. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 2 vorzugsweise eine Vorwärmzone 28 auf, in welcher die Vorform 18 auf eine Temperatur T1 erwärmt werden kann. Die Vorwärmzone 28 ist vorzugsweise in einem der Verformungszone 25 in Ziehrichtung 110 gesehen vorgeordneten Bereich, beispielsweise in einem oberen Bereich der Vorrichtung 2 angeordnet. Die Temperatur T1 entspricht vorzugsweise einer Viskosität η1 von 10¹⁰ bis 10¹⁴ dPas. Die Glas-Vorform 18 wird also vorzugsweise vor dem Eintritt in die Verformungszone 25 vorgewärmt. Dadurch wird eine schnellere Bewegung durch die Verformungszone 25 möglich, weil die Zeit, die benötigt wird, um die Temperatur T2 für die Erweichung des Glases zu erreichen, kürzer ist. Ebenfalls wird durch die Vorwärmzone 28 vermieden, dass Gläser mit hohem Temperaturausdehnungskoeffizienten durch zu hohe Temperaturgradienten zerspringen. Die Temperatur T2 ist allgemein, ohne Beschränkung auf das Ausführungsbeispiel so gewählt, dass das Glas erweicht, dass also die Viskosität des Glases höchstens einen Wert von 10⁸ dPas, besonders bevorzugt höchstens 10^7,6 dPas aufweist.
Nach Durchlaufen der Verformungszone 25 wird das so erhaltene Dünnglas-Band 1 einer Kühleinrichtung 29 zugeführt, die hier durch einen Eiskristall symbolisiert wird. Das Glas wird vorzugsweise kontrolliert langsam heruntergekühlt, um Spannungen abzubauen. Tatsächlich kann die Kühleinrichtung 29 daher als Kühlofen ausgebildet sein, wobei das Glas im Kühlofen den Viskositätsbereich zwischen oberem und unterem Kühlpunkt durchläuft.
Wie auch bei dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Laser 9a als Trennvorrichtung vorgesehen, mit dessen Laserstrahl 90 das nach dem Ziehen noch viskoelastische Glas des Dünnglas-Bands 1 aufschmilzt, so dass das Dünnglas-Band an der Auftreffstelle des Laserstrahls 90 durchschmilzt. Der Laserstrahl 90 kann beispielsweise wie dargestellt durch eine Öffnung in der Wandung der Vorrichtung 2 eingeführt werden, so dass der Laserstrahl 90 unterhalb der Verformungszone 25 auf das Dünnglas-Band 1 trifft. Dabei ist der Auftreffpunkt so gewählt, dass die Viskosität des Glases dort noch im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s liegt.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise im Rahmen der nachstehenden Ansprüche verändert werden kann. Insbesondere können die Merkmale einzelner Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann die in 18 dargestellte Vorrichtung 2 anstelle mit einem Laser 9a mit einem Schneidrädchen, beziehungsweise mit Rädern 9a, wie sie im Ausführungsbeispiel der 15 gezeigt sind, ausgestattet sein, um die Borten abzutrennen.
Bezugszeichenliste

1: Dünnglas-Band
2: Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des Dünnglas-Bands 1
3: Glasschmelze
4: Ziehdüse
5: Heizeinrichtungen
6: Heizmuffel
7, 8: Borten
9: Trennvorrichtung
9a: Laser als Trennvorrichtung
9b: Räder als Trennvorrichtung
10: Trennstelle
11, 12: Kanten
13, 14: Roller
15, 16: Roller
18: Vorkörper
20: Heizeinrichtung zur Erwärmung von 18
25: Verformungsbereich
26: Zugeinrichtung
27: Nachschubeinrichtung
28: Vorwärmzone
29: Kühleinrichtung
90: Laserstrahl
110: Ziehrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/099304 A2 [0005]
DE 69304194 T2 [0019]
EP 0872303 B1 [0019]
US 6407360 [0019]
WO 02/051757 A2 [0074]
WO 03/051783 A1 [0074]
WO 2012/158232 A2 [0074, 0074]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands (1), bei welchem das Dünnglas-Band (1) mit einer Dicke von höchstens 300 μm (Mikrometern), vorzugsweise höchstens 200 μm, aus einer Glasschmelze (3) oder einem Vorkörper (18) gezogen wird, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas-Bands (1) Borten (7, 8) ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen als die Mitte des Dünnglas-Bands (1), wobei das Dünnglas-Band (1) nach dem Ziehen abkühlt, und wobei mittels einer Trennvorrichtung (9) die Borten (7, 8) von dem Dünnglas-Band (1) abgetrennt werden, und wobei das Trennen an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands (1) beziehungsweise zu einem Zeitpunkt erfolgt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) die Viskosität des Glases im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s beträgt, wobei die durch das Abtrennen der Borten (7, 8) neu ausgebildeten Kanten (11, 12) des Dünnglas-Bands (1) verrunden.
Verfahren gemäß vorstehendem Anspruch, bei welchem das Abtrennen der Borten (7, 8) während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 10⁸ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, besonders bevorzugt im Bereich von 10⁹ dPa·s bis 10¹⁰ dPa·s, erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Abtrennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas-Band (1) mit einem Laser (9a) erfolgt, wobei das viskoelastische Glas durch den Laser (9a) aufgeschmolzen und durchgeschmolzen wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 und 2, bei welchem das Abtrennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas-Band (1) mit Rädern (9b) durch Abquetschen erfolgt, ohne dass das nach dem Ziehen noch viskoelastische Glas bricht.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Trennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas-Band (1) bei einem Abstand im Bereich von 80 mm (Millimetern) bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu einer die Glasschmelze (3) führenden Einrichtung, vorzugsweise einer Ziehdüse (4) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Trennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas-Band (1) bei einem Abstand im Bereich von 80 mm (Millimetern) bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu einer Heizeinrichtung (20) zur Erwärmung eines Vorkörpers (18) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Abtrennen der Borten (7, 8) mit einer Breite im Bereich von 30 mm (Millimetern) bis 150 mm, vorzugsweise im Bereich von 40 mm bis 100 mm, erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnglas-Band (1) nach dem Abtrennen der Borten eine Temperaturdifferenz zwischen Kante und Bandmitte, gemessen senkrecht zur Zugrichtung von kleiner als 20°C aufweist.
Dünnglas-Band (1), herstellbar mit einem vorzugsweise laserbasierten Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dünnglas-Band (1) eine Dicke von höchstens 300 μm (Mikrometern), vorzugsweise höchstens 200 μm, aufweist, wobei die Kanten (11, 12) des Dünnglas-Bands (1) verrundet sind und eine feuerpolierte Oberfläche aufweisen, und wobei für die maximale Dicke D_B an den Rändern des Dünnglas-Bands (1) gilt:
wobei D_Nutz die Dicke des Dünnglas-Bands (1) in der Bandmitte und π die Kreiszahl bezeichnet.
Dünnglas-Band gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei das Dünnglas-Band eines der folgenden Gläser umfasst: – ein Lithiumaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%: SiO₂ 55–69 Al₂O₃ 18–25 Li₂O 3–5 Na₂O + K2O 0–30 MgO + CaO + SrO + BaO 0–5 ZnO 0–4 TiO₂ 0–5 ZrO₂ 0–5 TiO₂ + ZrO₂ + SnO₂ 2–6 P₂O₅ 0–8 F 0–1 B₂O₃ 0–2

– ein Kalknatronglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%: SiO₂ 40–81 Al₂O₃ 0–6 B₂O₃ 0–5 Li₂O + Na₂O + K₂O 5–30 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–30 TiO₂ + ZrO₂ 0–7 P₂O₅ 0–2,

– ein Borosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%: SiO₂ 60–85 Al₂O₃ 0–10 B₂O₃ 5–20 Li₂O + Na₂O + K₂O 2–16 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–15 TiO₂ + ZrO₂ 0–5 P₂O₅ 0–2,

– ein Alkalimetallaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%: SiO₂ 40–75 Al₂O₃ 10–30 B₂O₃ 0–20 Li₂O + Na₂O + K₂O 4–30 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0–15 TiO₂ + ZrO₂ 0–15 P₂O₅ 0–10,

– ein Alkalimetallaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%: SiO₂ 50–75 Al₂O₃ 7–25 B₂O₃ 0–20 Li₂O + Na₂O + K₂O 0–4 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5–25 TiO₂ + ZrO₂ 0–10 P₂O₅ 0–5.
Dünnglas-Band gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, wobei die Dicke des Dünnglas-Bands kleiner als 350 μm, vorzugsweise aber mindestens 5 μm beträgt.
Vorrichtung (2), eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Dünnglas-Bands (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Einrichtung zur Führung einer Glasschmelze (3), vorzugsweise eine Ziehdüse (4) oder eine Heizeinrichtung (20) zur Erwärmung eines Vorkörpers (18), sowie eine Einrichtung, die zum Trennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas-Band (1) in einem Abstand im Bereich von 80 mm (Millimetern) bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zur nächstliegenden Schmelzkontaktfläche der die Glasschmelze (3) führenden Einrichtung, insbesondere der Ziehdüse (4), oder zur Heizeinrichtung (20) angeordnet ist.
Vorrichtung (2) gemäß vorstehendem Anspruch, umfassend eine Einstelleinrichtung, um zumindest einen der Parameter Ziehgeschwindigkeit, Massendurchsatz und/oder Trennort so einzustellen, dass das Abtrennen der Borten (7, 8) während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 10⁷ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, bevorzugt im Bereich von 10⁸ dPa·s bis 10¹¹ dPa·s, besonders bevorzugt im Bereich von 10⁹ dPa·s bis 10¹⁰ dPa·s, erfolgt.