DE10233356A1

DE10233356A1 - Verfahren zur Bortenrückerwärmung eines Glasbandes bei der Herstellung von Flachglas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10233356A1
Application number: DE2002133356
Authority: DE
Inventors: Steffen Körner; Jens Kludzuweit; Andreas Mevers
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: DE10233356B4

Abstract

Bei der Herstellung von Flachglas aus einem Glasband (1) entstehen an beiden Glasbandseiten sogenannte Bortenbereiche (2), die eine unterschiedliche Dicke gegenüber dem übrigen Teil des Glasbandes haben, was beim Abkühlen zu eingefrorenen inneren Spannungen führt, die das Schneiden des Glasbandes ungünstig beeinträchtigen. DOLLAR A Um dies zu vermeiden, sehen bekannte Anlagen gasbeheizte Brennerleisten für die lokale Rückerwärmung des Bortenbereiches vor dem Schneiden vor, was Verschmutzungsprobleme und lange Beheizungsstrecken bedingt. DOLLAR A Dies kann erfindungsgemäß vermieden werden, indem für die lokale Beheizung des Glasbandes im Bortenbereich leistungsstarke elektrische Lichtstrahlen (4) eingesetzt werden, deren Leistungsmaximum vorzugsweise im kurzwelligen Infrarotbereich liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bortenrückerwärumg eines Glasbandes bei der Herstellung von Flachglas, bei dem nach der Abkühlung des geformten Glasbandes zeitlich kurz vor dem Schneiden des Glasbandes der Bortenbereich lokal beheizt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Unter Flachglas als Kontrast zum Hohlglas versteht man alle in flacher Form hergestellten Gläser unabhängig von der Fertigungstechnik.
Zur Herstellung von Flachgläsern werden heute neben dem Floatverfahren vor allen Dingen verschiedene Down-Draw-Verfahren wie Overflow-Fusion, Redraw und Düsenverfahren als auch verschiedene Up-Draw-Verfahren wie Fourcault- oder Asahi-Verfahren zur Formgebung eingesetzt. Im Anschluß an die eigentliche Formgebung zu einem Glasband, bei der sich das Glas aufgrund der hohen Betriebstemperaturen noch in einem viskosen Zustand befindet, erfolgt eine Abkühlung des Glasbandes, in dessen Verlauf die Temperatur des Glases die beiden Kühlpunkte durchläuft und nachfolgend auf quasi Raumtemperatur abkühlt. Das kontinuierlich fortlaufend hergestellte Glasband wird nachfolgend zu Tafeln in verschiedenen End- bzw. Zwischenformaten vereinzelt. Hierfür wird in der Regel mit Hilfe eines mechanischen Schneiders oder auch durch thermisch-induzierte Spannungszustände eine Verletzung der Glasoberfläche erzeugt bzw. weitergeführt und nachfolgend der dabei entstandene oder weitergeführte mikroskopisch kleine Anriß mit Hilfe äußerer Kräfte soweit durchgetrieben, dass er die gegenüberliegende Seite erreicht und das Glasband geteilt wird.
Bei der Formgebung des Glasbandes bildet sich aufgrund von Oberflächenkräften, Temperatur- bzw. Viskositätsgradienten und infolge mechanischer Formgebungswerkzeuge, wie z.B. Rollern, an den Rändern in der Regel eine etwas andere Dickenverteilung aus als in der Mitte bzw. der späteren Netto-Nutzfläche. Diese kann sich wie beim Düsen-Verfahren im Down-Draw dicker, aber auch wie beim Float-Verfahren dünner als die Netto-Fläche ausbilden. Dieser Randbereich zu beiden Seiten des Glasbandes wird als Borten-Bereich bezeichnet.
Als Folge dieses Dickenunterschiedes zwischen Borten-Bereich und Netto-Fläche des Glasbandes sowie dem unterschiedlichen Geometrie-Faktor für den Wärmeübergang durch Strahlung bei höheren Temperaturen, ergibt sich im Verlauf der Abkühlung auf Raumtemperatur in der Regel auch ein etwas unterschiedliches zeitliches Temperaturprofil für die verschiedenen Bereiche des Glasbandes. Der hieraus resultierende lokale Temperaturgradient quer zur Ziehrichtung des Glasbandes führt beim Durchlaufen des oberen und unteren Kühlpunktes des Glases dazu, dass im Glasband permanente Spannungen zwischen Bortenbereich und Netto-Fläche eingefroren werden. Überschreiten diese eingefrorenen Spannungen einen kritischen Wert, ist ein Schneiden bzw. die Weiterführung einer bereits vorhandenen gewollten Anfangsverletzung auf der Grundlage von thermisch-induzierten Spannungen nicht mehr möglich, da in diesem Fall der Riß nicht mehr von außen thermisch aufgeprägten, sondern den im Glas eingefrorenen Spannungen folgt.
Die in der Glasindustrie eingesetzten Anlagen zur Herstellung von Flachglas sehen daher eine temporäre Minimierung der im Glasband befindlichen Spannungen vor, derart, dass die thermisch-induzierte Weiterführung einer bestehenden Anfangsverletzung zum Trennen eines Glasbandes auch dann möglich ist, wenn die Borten dicker sind als die Netto-Fläche des Glasbandes bzw. später als diese den unteren Kühlpunkt durchlaufen. Um die hierdurch verursachten parallel zur Ziehrichtung des Glasbandes orientierten Zugspannungen im Bortenbereich temporär zu minimieren, können diese durch eine lokal begrenzte Energiezufuhr thermisch gedehnt werden.
Üblicherweise kommen für diese Aufgabe gasbeheizte Brennerleisten zum Einsatz, die nach der Abkühlung des Glasbandes zeitlich kurz vor dem Schneidprozeß den Bortenbereich lokal von außen erhitzen, d.h. Rückerwärmen, und hierdurch den Spannungszustand des Glasbandes temporär positiv beeinflussen. In der Regel treten hierbei aufgrund der offenen Gasflammen Verschmutzungs- und Kondensationsprobleme auf. Da die für die Temperaturerhöhung im Bortenbereich notwendige thermische Energie durch die Gasflamme im wesentlichen nur von außen aufgebracht werden kann, ist zusätzlich eine vergleichsweise lange Beheizungsstrecke notwendig, was die Anlagenlänge mit Nachteil vergrößert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einmal Verschmutzungsprobleme bei der Bortenrückerwärmung zu vermeiden, so dass ein Einsatz auch unter Reinraumbedingungen möglich wird und zum anderen zusätzlich die Länge der notwendigen Beheizungsstrecke der Bortenrückerwärmung auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren.

Verfahrensmäßig gelingt die Lösung dieser Aufgabe ausgehend von einem Verfahren zur Bortenrückerwärmung eines Glasbandes bei der Herstellung von Flachglas, bei dem nach der Abkühlung des geformten Glasbandes zeitlich kurz vor dem Schneiden des Glasbandes der Bortenbereich wieder lokal beheizt wird, gemäß der Erfindung dadurch, dass die lokale Beheizung durch eine Lichtstrahlung, deren Leistungsmaximum im Infrarotbereich liegt, erfolgt.

Vorrichtungsmäßig gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass für die lokale Beheizung der Bortenbereiche des Glasbandes leistungsstarke elektrische Lichtstrahler vorgesehen sind, deren Leistungsmaximum im Infrarotbereich liegt.

Da die meisten Gläser Strahlung im kurzwelligen Infrarotbereich vergleichsweise gut absorbieren, findet vorzugsweise eine Lichtstrahlung mit einem Leistungsmaximum im kurzwelligen Infrarotbereich Anwendung. Auf diese Weise kann eine hohe thermische Leistung auf relativ kleiner Beheizungsstrecke an das Glasband übertragen werden. Im Gegensatz zur Gasbeheizung findet hierbei keine Erwärmung nur von der Oberfläche, sondern im gesamten durchleuchteten Volumen statt, was einerseits zu einer deutlich homogeneren Temperaturverteilung im beheizten Glasvolumen führt, andererseits eine schnelle Aufheizung bzw. deutlich kompaktere Beheizungselemente ermöglicht. Zusätzlich ermöglichen elektrisch betriebene Lichtstrahler einen so sauberen Betrieb, dass auch Reimraumbedingungen erfüllt werden können und Verschmutzungen durch Abgabe oder Kondensation nicht auftreten.

Prinzipiell kann aber auch ein Lichtstrahler mit einem Leistungsmaximum im langwelligen Infrarotbereich Anwendung finden.

Um Strahlungsverluste und damit die für die Beheizungsaufgabe notwendige elektrische Leistung zu minimieren, ist die Vorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, dass eine Umhausung der Lichtstrahler und des gesamten beheizten Bereiches, bestehend aus einem temperaturbeständigen Material mit hoher Reflexion der von den Lichtstrahlern emittierten IR-Strahlung vorgesehen ist.

Die notwendige Heizleistung kann dabei gemäß einer Weiterbildung noch mehr minimiert werden, indem im beheizten Bereich auf der Unterseite des Glasbandes eine Reflektorplatte aus temperaturbeständigem Material und hoher Reflexion der von den Lichtstrahlern emittierten IR-Strahlung vorgesehen ist. Die an der Reflektorplatte reflektierte IR-Strahlung wird dann mit Vorteil ebenso zum Aufheizen des Bortenbereiches des Glasbandes eingesetzt.

Das für die Umhausung und die Reflektorplatte verwendete Material besteht in vorteilhafter Weise aus einem Sinterquarzgut, d.h. aus einem nach keramischen Verfahren hergestellten amorphen SiO₂-Produkt feiner Körnung.

Um die Leistung der in den Lichtstrahlern eingesetzten Strahlen nicht voll auszuschöpfen, ist die Vorrichtung zweckmäßig so ausgebildet, dass jeder Lichtstrahler mindestens zwei hintereinander geschaltete Strahleinheiten aufweist.

Die Strahler weisen als Lampen vorzugsweise handelsübliche Halogen-Birnen mit 300 W maximaler Leistung auf, die in ihrer Leistung elektrisch begrenzt werden. Alternativ sind auch sogenannte Industrie-Strahler denkbar, die ggf. auch wassergekühlt sein sollten, die aber im Vergleich zu den handelsüblichen Halogenbirnen relativ teuer sind.

Aber auch Lichtstrahler mit Infrarot-Heizelementen mit jeweils 750 W bei max. 1100°C Heizerleistung sind einsetzbar.

Anhand eines in der Zeichnung in einer einzigen Figur in einer Querschnittansicht dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt in einer schematisierten Querschnitt-Darstellung das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Rückerwärmen eines Bortenbereiches 2 eines Glasbandes 1 im Rahmen der Flachglas-Herstellung. Der Einfachheit halber ist dabei nur ein Bortenbereich mit größerer Dicke als im Netto-Bereich des Glasbandes gezeigt. Am rechten Ende des Glasbandes findet sich ein zweiter gleichartiger Bortenbereich, den es ebenso rückzuerwärmen gilt.
Dieses Rückerwärmen findet kurz vor dem Schneiden des Glasbandes im Querschneider statt. Sowohl die Schneid-Anlage als auch die Vorrichtungsteile zur Herstellung des Glasbandes sind nicht dargestellt. Sie entsprechen dem Stand der Technik.
Für die lokale Beheizung des Bortenbereiches 2 ist ein leistungsstarker elektrischer Lichtstrahler 4 mit einer handelsüblichen Halogenbirne vorgesehen, deren Leistungsmaximum im vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise kurzwelligen Infrarotbereich liegt. Die Farbtemperatur des in erster Näherung als schwarzer Strahler betrachteten Lichtstrahlers sollte über ca. 1000 K liegen und liegt typischerweise bei ca. 3000 K.
Der Lichtstrahler heizt den Bortenbereich 2 abhängig vom Anwendungsfall bis auf eine mittlere Temperatur von ca. 120°C oder ggf. auch deutlich mehr auf, damit innere Spannungen abgebaut werden und ein problemloses Schneiden gewährleistet ist, wie es eingangs beschrieben wurde.
Um Strahlungsverluste zu vermeiden, ist einmal der Strahler 4 von einer Umhausung 5 umgeben bzw. ist unterhalb des Bortenbereiches 2 ein Reflektor 6 vorgesehen. Die Umhausung und der Reflektor reflektieren die auftreffende Infrarot-Strahlung 3 des Strahlers 4 und führen sie der Beheizung des Bortenbereiches 2 zu. Das Reflexionsvermögen kann am einfachsten durch ein entsprechendes Material für die Umhausung und den Reflektor, das zudem noch wärmebeständig sein muß, beispielsweise durch ein Sinterquarzgut mit feiner Körnung erzielt werden. Es ist aber auch denkbar, ein wärmebeständiges Material mit einer IR-Strahlung reflektierenden Schicht zu versehen.

Claims

Verfahren zur Bortenrückerwärmung eines Glasbandes bei der Herstellung von Flachglas, bei dem nach der Abkühlung des geformten Glasbandes zeitlich kurz vor dem Schneiden des Glasbandes der Bortenbereich wieder lokal beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Beheizung durch eine Lichtstrahlung, deren Leistungsmaximum im Infrarotbereich liegt, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtstrahlung verwendet wird, deren Leistungsmaximum im kurzwelligen Infrarotbereich liegt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die lokale Beheizung des Bortenbereiches (2) des Glasbandes (1) leistungsstarke elektrische Lichtstrahler (4) vorgesehen sind, deren Leistungsmaximum im Infrarotbereich liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtstrahler vorgesehen ist, deren Leistungsmaximum im langwelligen Infrarotbereich liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umhausung (5) der Lichtstrahler (4) und des gesamten beheizten Bereiches, bestehend aus einem temperaturbeständigen Material mit hoher Reflexion der von den Lichtstrahlern emittierten IR-Strahlung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im beheizten Bereich auf der Unterseite des Glasbandes (1) eine Reflektorplatte (6) aus temperaturbeständigem Material und hoher Reflexion der von den Lichtstrahlern emittierten IR-Strahlung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Sinterquarzgut mit feiner Körnung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtstrahler (4) mindestens zwei hintereinander geschaltete Strahleinheiten aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahler (4) als Lampen handelsübliche Halogen-Birnen mit 500 W maximaler Leistung aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahler (4) Infrarot-Heizelemente mit jeweils 750 W bei max. 1100°C Heizertemperatur aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahler als Lampen Industrie-Strahler aufweisen.