DE1596449A1

DE1596449A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Glasschmelze

Info

Publication number: DE1596449A1
Application number: DE1966G0046625
Authority: DE
Inventors: Emile Plumat
Original assignee: Glaverbel Belgium SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 1965-05-06
Filing date: 1966-04-18
Publication date: 1971-03-04
Also published as: SE342609B; DE1596449B2; NL134328C; DK123815B; AT267102B; GB1141208A; ES325294A1; FR1554582A; IL25685A; LU48533A1; US3505047A; NL6606088A; BE679416A; FI46366C; CH457741A; FI46366B

Description

Dr. müller-bor£ qibi~4s Dr. mänitz PATENTANWÄLTE '

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Braunschweig, d. 4. April 1966 Unser Zeichen: G/Deu - G- 1537

GIAVEEBEL

79» Avenue Louise

Brüssel 5 / BELGIEN

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Glasschmelze

Priorität: Luxemburg vom 6. Hai 1965 Nr. 48.533

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Behandlung einer Glasschmelze, die sich in einer Arbeitswanne in Richtung auf einen nach oben gerichteten Glaszug bewegt und in der Jüahe des Glaszuges Glasströme bildet, die die beiden Seiten einer Ziehwulst speisen·

Bei der Herstellung von gezogenem Glas nach, üblichen Verfahren ist es bekannt, die Glasschmelze in der

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-iSr-etea*.Arbeitswanne thermisch zu behandeln, indem in die umgebende Atmosphäre mittels Brennern
pulverisierte Metalle eingeführt werden. Man kann auf diese Weise zwischen der Glasmasse und der
Atmosphäre, mit der die Glasschmelze in Berührung steht, einen Ionenaustausch herbeiführen, der eine Veränderung der Zusammensetzung der äußersten Zone der Glasschmelze herbeiführt, die an die Oberfläche angrenzt, die der unter erhöhter Temperatur stehenden Atmosphäre ausgesetzt ist.(Belgische Patentschrift 55O 858), Leider ist diese Wirkung wenig steuerbar^, und das Verfahren führt häufig zu nachteiligen
Ergebnissen, zumindest sind die Ergebnisse sehr
schlecht reprodizierbar. Wenn man beispielsweise
in die Arno Sphäre Alkaliionen ■ einführt, um den Verlust an alkalischen Bestandteilen zu kompensieren, der aufgrund ihrer Flüchtigkeit an der/Oberfläche des Glases während der Abkühlung auftritt, ist die Steuerung der Ionendiffusion schwierig. Das Verfahren hat darüber hinaus einen geringen Wirkungsgrad^und die Qualität des gezogenen Glases wird
schlecht.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Einfügung von Ionen in die Oberfläche der Glasschmelze, das leicht durchführbar ist, geringe Anlagekosten bedingt

und gut reproduzierbare Ergebnisse liefert.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass man wenigsten^ auf einen Bereich der Glasschmelze, der in der Nähe des Glaszuges liegt, ein elektrisches Gleichfeld einwirken läßt, das sich zwischen diesem Bereich der Glasschmelze und der Atmosphäre erstreckt, die mit dem "betreffenden Bereich der Glasschmelze in Berührung steht. In dem elektrischen Feld kann die Glasschmelze auf einer positiven oder negativen Polarität,bezogen auf die Atmosphäre,liegen. Han weiß, daß die Diffusion von Ionen durch ihre Aktivierung und durch die Diffusionshindernisse zwischen der Glasschmelze und der Atmosphäre bestimmt wird, mit der sie in Berührung steht. Indem man ein elektrisches Feld in dem elektrochemischen System aufbaut, das durch wenigstens einen Bereich der Glasschmelze und die Atmosphäre, die mit diesem Abschnitt in Berührung steht,gebildet wird, kann man eine Diffusion von Ionen in diesen Bereich der Glasschmelze herbeiführen, insbesondere in die mit der Atmosphäre in Berührung stehende oberste Schicht der Glasschmelze. Man kann somit in das Glas Ionen eindiffundieren lassen, die .ursprünglich in der Atmosphäre enthalten sind und eine Polarität aufweisen, die der des Glases ,gegenüber der Atmosphäre entgegengesetzt gerichtet ist. Han kann

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ferner den Gehalt der Oberflächenschicht an bestimmten Ionen, wie Alkaliionen, verringern, indem man sie unter dem. Einfluß des elektrischen Feldes in tiefere Schichten wandern läßt.

Torzugsweise läßt man in die Glasschmelze Ionen diffundieren, die die chemischen Eigenschaften des Glases verbessern können oder seine mechanischen bzw. optischen Eigenschaften verändern. Beispielsweise kann man die Korrosionsfestigkeit des Glases gegen atmosphärische · oder chemische Bestandteile merklich verbessern, indem man die oberste Schicht mit Kalzium oder Magnesium an—,- · reichert. Man kann in gleicher Weise gewisse optische Eigenschaften, wie den Glanz, verbessern, indem man Blei, Zinn oder Barium zufügt.. Man kann ferner eine Färbung wenigstens eines Bereiches des Glases durchführen, indem man Ionen, wie Eisen-, Mangan-, Nickel-, Kobalt-, Kupfer-, Selenionen und dergleichen eindiffundieren läßt. In anderen Fällen kann man auch Natriumionen, die in dem Glas enthalten sind, durch andere Ionen, wie Lithium- oder Kaliumionen ersetzen, die merklich den Dehnungskoeffizienten der Oberflächensohichten des Glases modifizieren.

Zweckmäßig fügt man der Atmosphäre Ionen zu, die in die Glasschmelze diffundieren können, und zwar

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in den Bereich der Atmosphäre, der der Wirkung des elektrischen Feldes unterliegt. Dieses Verfahren "bietet einen sehr wesentlichen Vorteil, man kann nämlich gezielt diejenigen Ionen eindiffundieren lassen, die man in das Glas einzuführen wünscht, und im übrigen sehr schnell die Art dieser Ionen verändern. .

Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf eine Vorrichtung für die Behandlung einer Glasschmelze, in der die Glasschmelze in einer Arbeitswanne in ' · Sichtung auf-.'eine nach oben gerichtete Ziehsirecke bewegt und in der Nähe dieser Ziehstrecke Glasströme bildet, die die beiden Seiten der Ziehwulst speisen.

Gemäß der Erfindung ist eine solche Vorrichtung gekennzeichnet durch Mittel, mit denen ein elektrisches Gleichfeld zwischen dem betreffenden Bereich der Glasschmelze und der Atmosphäre, die mit der Glasschmelze in Berührung steht, aufgebaut wird. Vorzugsweise sind Elektroden vorgesehen, an die eine gegebenenfalls regelbare Potentialdifferenz angelegt wird und von denen wenigstens eine in der Atmosphäre liegt", während die andere in der Glasschmelze oder unterhalb der Glasschmelze angeordnet ist.

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In dieser Vorrichtung bestimmen die Glasschmelze und die Elektrode, die in der Atmosphäre angeordnet ist, ein elektrochemisches System, das es ermöglicht,. ein Verfahren durchzuführen, das weiter unten im einzelnen "beschrieben und anhand eines großen Teiles seiner Möglichkeiten gewürdigt wird.

Bei bestimmten Anwendungsfällen kann man für die Elektrode, die unter der Glasschmelze liegt, die Wanne selbst benutzen, beispielsweise wenn sie aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist. Diese Vorrichtung ermöglicht es, Elektroden großer Ausdehnung zu installieren, ohne die Konstruktion der Vorrichtung merklich zu komplizieren.

Vorzugsweise wird die in der Glasschmelze angeordnete Elektrode durch einen Teil der Vorrichtung gebildet, die in dieser Glasschmelze liegt,oder von einem solchen Teil getragen. Beispielsweise kann man zu diesem Zweck die Ziehstange benutzen, die in einer Gl&iehmaschine für das Pittsburgh-Verfahren verwendet wird. Da die Elektrode der Einwirkung des Glases mit hoher Temperatur ausgesetzt ist, ist es zweckmäßig, sie so auszubilden, daß sie sich unter diesen Bedingungen nicht» verformt. Die Verwendung

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eines Teiles der Ziehstange oder die Anbringung .der Elektrode an der Ziehstange gibt dieser eine: sehr gute Stabilität.

Zweckmäßig besteht wenigstens eine Elektrode aus mehreren Einzelelektroden, die elektrische Felder mit einer Intensität erzeugen können, die von einer Einzelelektrode zur anderen differiert. Diese Einzelelektroden können elektrisch voneinander unabhängig sein und auf verschiedenen Potentialdifferenzen,bezogen auf eine andere Einzelelektrode, gehalten werden. Es ist auch möglich, die Einzelelektroden mit unterschiedlichen Abständen von der Gegenelektrode anzuordnen. Man verfügt also über mehrere Möglichkeiten, Örtlich die Wirkungen des elektrischen Feldes zu steuern, indem man dessen Intensität modifiziert. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist vorzugsweise weiter Mittel auf, mit denen Ionen in die Atmosphäre eingebracht werden können, die der Einwirkung des elektrischen Feldes unterliegt. Als solche Mittel können beispielsweise eine oder mehrere Leitungen vorgesehen sein, die in der Atmosphäre in der Nähe der Elektroden münden, die dort angeordnet sind. Man kann auf diese Weise Behandlungen des Glases durchführen, deren Wirkungen abhängig von der Art der Ionen, die in die Atmosphäre eingeführt, v/erden,

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- 8 sehr unterschiedlich sind.

Die Erfindung ist in- der Zeichnung anhand von mehreren Ausführungsformen dargestellt und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine Arbeitswanne.*—«fcdre in einer Ebene rechtwinklig zur Ebene des Flachglases, das nach dem Pittsburgh-Verfahren gezogen wird.

Fig. 2. zeigt schematisch eine Spannungsquelle, die an die Elektroden einer Vorrichtung gemäß der Erfindung anlegbar ist.

Fig. 3 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine 'Arbeitswanne in einer Ebene rechtwinkelig zur Ebene des Flachglases, das nach dem Libbey-Owens gezogen wird.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf die Herstellung von Flachglas, das nach dem Pittsb^urgh-Verfahrsn gezogen wird. Die Arbeitswanne 1,von der nur ein Teil dargestellt ist, weist eine Decke 2, übliche L-förmige Abschirmungen 3 sowie

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geneigte Platten 4· auf, die das obere Ende der Abschirmungen 3 mit dem unteren Ende der Wände 5 des Ziehschacht©s 6 verbinden, von dem in Fig. 1 nur das untere Ende und ein Ziehwalzenpaar 7 erscheint. Die Arbeitswanne 1 enthält eine Glasschmelze 8, in die in einer geringen Tiefe unterhalb des Oberfläohenspiegels der Glasschmelze eine Ziehstange 9 eingetaucht ist, die die ganze Breite der Arbeitswanne 1 einnimmt. In der Mhe dieser Ziehstange 9 bildet . die Glasschmelze 8 Glasströme, die die beiden Seiten der Ziehwulst speisen. Im Inneren der Arbeitswanne sind zwei Elektrodenpaare 10 und 11 angeordnet, von denen die Elektroden 10 in der Atmosphäre unter den Abschirmungen 3 und die Elektroden 11 oben auf den Seitenrändern der Ziehstarige 9 angebracht sind. In der dargestellten Ausführungsform haben die Elektroden 10 eine positive Polarität in bezug auf die Elektroden Die Arbeitswanne 1 enthält weiter Leitungen 131 die durch die Decke 2 hindurchgeführt sind und in der Atmosphäre 12 in der Nähe der Elektroden 10 münden, die in der Atmosphäre liegen. Durch diese Leitungen 13 können Ionen zugeführt werden, die in der Atmosphäre, die der Wirütung des elektrischen Feldes unterliegen, verteilt werden.I In Fig. 2 ist sohematisch eine Spannungsquelle dargestellt, die an einen Spannungsumsohalter 15 und einen Spannungsregler, beispielsweise eine . Potentiometer

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16, angeschlossen sind.

Es soll jetzt ein Arbeitsbeispiel dieser ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Nachdem die Elektroden 10 an den positiven Pol und die Elektroden 11 an den negativen Pol der Spannungsquelle 14· angelegt sind, wird an die Elektroden 10 und 11 eine Potentialdifferenz in der Größenordnung von 60 Volt angelegt. Auf diese Weise wird ein elektrochemisches System gebildet, in dem die positiven Ionen von oben nach unten bewegt werden. Wenn man unter diesen Bedingungen in die Atmosphäre 12 Lithiumionen einführt, die aus ionisierten Dämpfen stammen, die aus den Leitungen austreten, kann man Lithiumionen in die Glasschmelze eindiffundieren lassen, wobei diese die Stelle von

sich Natriumionen einnehmen, die/ursprünglich in der äußersten Schicht der Oberfläche der. Glas ströme befunden haben, die sich oberhalb der Händer der Ziehstange bewegen und die beiden Seiten der Ziehwulst speisen. Die Natriumionen werden dabei gezwungen, unter der Wirkung des elektrischen Feldes in das Innere der Glasschmelze zu wandern. Bei dieser Arbeitsweise bildet man eine Ziehwulst, deren beide Seiten derart behandelt sind, daß ein Flachglas 17 entsteht, dessen beide Oberflächen mechanisch duroh Lithium verstärkt sind und daji anschließend in üblicher Weise

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- 11 zwischen Kühlern 18 hindurchgezogen wird.

Es ist ebenso möglich, in das Glas andere Ionen eindiffundieren zu lassen, die in der Atmosphäre enthalten sind und auf diese Weise Flachglas zu bekommen, dessen Oberfläche andere spezielle Eigenschaften aufweist, abhängig von der Art der Ionen.

Venn man andererseits die Potentialdifferenz derart anlegt, wie es weiter unten beschrieben wird, führt man in dem .Glas eine Wanderung von Ionen durch, die in dem Glas enthalten sind und insbesondere der Ionen, die am beweglichsten sind, d.h. der Alkaliionen. Falls dabei die Atmosphäre keine Alkaliionen enthält, wird der Alkaligehalt der Oberflächenschicht verringert, Infolge dessen weist das unter diesen Bedingungen hergestellte Flachglas zwei Oberflächen auf, die arm an Alkaliionen sind, wie es günstig für eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Bestandteile ist.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die sich auf die Herstellung von Flachglas bezieht, das nach dem Libbey-Owens-Verfahren gezogen wird. Nach dieser Ausführungsform fließt die Glasschmelze 19 von einem Läuterungsbecken 20, das nur durch den geneigten

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Boaenteil 21, die Decke 22 und einen senkrechten Wandteil 23 angedeutet ist, in eine Arbeitswanne 24-. Diese ist oberhalb einer Kammer 25 angeordnet, die durch den Boden 26,die Seitenwand 27 an der Zuflußseite und die gegenüberliegende Wand 28 gebildet ist. Die Arbeitswanne liegt auf der Wand 27 und Stützen 29 auf, die im Inneren der Kammer 25 angeordnet sind. Die Kammer kann durch Gasflammen erhitzt werden, die durch übliche Brenner 30 erzeugt werden, die schematisch dargestellt sind. Oberhalb der Arbeitswaniie 24 sind zwei reflektierende Abschirmungsn 31 und 32 angeordnet, die auf gekühlten Querstangen 33 und 34 aufgehängt sind. Zwischen den Abschirmungen 31 und 32 sind zwei Kühler angebracht, die auf die gegenüberliegenden Flächen des Flachglases 37 wirken, das oberhalb der Ziehwulst 38 gebildet wird. Nachdem das Flachglas über die Umlenkwalze39 gelaufen ist,, wird das Flachglas 37 über Walzen 38 dem Kühlofen 41 zugeführt, dessen Decke 42 und Boden 43 in Fig. 3 ange'deutet sind. Unterhalb der senkrechten Wand 23 ist eine Elektrode 44 befestigt, eine zweite Elektrode 45 ist unterhalb der Glasschmelze 19 in Anlage an der Oberfläche des Zielwannenbodens angebracht. Die Elektroden 44 und 45 werden an eine Spannungsquelle nach Fig. 2 angeschlossen.

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In Ii g. 3 ist schließlich, eine Leitung 44 dargestellt, die durch die Decke 22 hindurchgeführt ist und in der Atmosphäre 47 im Bereich der Elektrode 44 mündet. Durch diese leitung 46 können Ionen eingeführt werden, die in der Atmosphäre 47 verteilt unter der Wirkung des elektrischen Feldes stehen..

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Erfindung entspricht der oben unter Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Arbeitsweise. ^r

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung einer Glasschmelze, die sich in einer Arbeitswanne in Richtung auf einen nach oben gerichteten Glaszug bewegt und in der Nähe des Glaszuges Glasströme bildet, die die beiden Seiten einer Ziehwulst speisen, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens auf einen Bereich der Glasschmelze, der in der Nähe des Glaszuges liegt, ein elektrisches Gleichfeld einwirken läßt, das sich zwischen diesem Bereich der Glasschmelze und der Atmosphäre erstreckt, die mit dem betreffenden Bereich der Glasschmelze in Berührung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld so aufgebaut ist, daß sich die Glasschmelze, bezogen auf die Atmosphäre, auf einer positiven Polarität befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß elektrisch© Feld so aufgebaut ist, daß sich die Glasschmelze, bezogen auf die Atmosphäre, auf einer negativen Polarität befindet»

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4. Verfahren 'nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, äaß man in dem durch das elektrische leid gebildeten elektrochemischen System eine Diffusion von Ionen wenigstens in einem Bereich der Glasschmelze herbeiführt, insbesondere dem Bereich, der an die Atmosphäre angrenzt, die mit diesem Bereich der Glasschmelze in Berührung steht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens in einem Bereich der Glasschmelze Ionen eindiffundieren läßt, die die Eigenschaften des Glases modifizieren, beispielsweise die chemischen mechanischen oder optischen Eigenschaften.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß man in die Glasschmelze wenigstens Ionen eines Metalles aus der Gruppe Kalzium, Magnesium, Barium, Blei, Zinn, Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Kupfer, Selen und Alkalimetalle: eindiffundieren läßt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Atmosphäre Ionen zugeführt werden, die in die Glasschmelze eindiffundieren können und daß man diese Ionen in den Bereich der Atmosphäre einläßt, der unter der Wirkung des elektrischen Feldes steht.

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8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Gleichfeldes zwischen wenigstens einem Bereich der Glasschmelze und der Atmosphäre vorgesehen sind, die mit dem Bereich der Glasschmelze in Berührung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Gleichfeldes Elektroden vorgesehen sind, an die eine gegebenenfalls regelbare Potentialdifferenz anlegbar

von denen
ist und/wenigstens eine in der Atmosphäre liegt, während die andere irufrhalb oder unterhalb der Glasschmelze angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet,

daß die Elektrode, die unterhalb der Glasschmelze liegt, durch den Wannenboden gebildet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode innerhalb der Glasschmelze durch einen Teil der Ziehvorrichtung gebildet wird., die innerhalb der Glasschmelze liegt oder von einem solchen Teil getragen wird.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Elektrode aus mehreren Einzelelektroden besteht, durch die jeweils elektrische Felder erzeugt werden können, deren Intensität von einer Einzelelektrode zur anderen differiert.

13· Vorrichtung nach Anspruch. 12, dadurch gekennzeichnet,

.elektrisch daß die Einzelelektroden voneinander/unabhängig sind und in bezug auf die Gegenelektrode auf verschiedenen Potentialdifferenzen gehalten werden können.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektroden mit unterschiedlichen Abständen von der Gegenelektrode angeordnet sind.

15· Vorrichtung, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen' sind, mit denen Ionen in die Atmosphäre eingeführt werden können, die der Wirkung des elektrischen Feldes unterliegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leitung zur Zuführung von Ionen vorgesehen ist, die in der Atmosphäre im Bereich der Elektroden münde.t, die dort angeordnet sind.

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