DE2035126A1

DE2035126A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung von Flachglas

Info

Publication number: DE2035126A1
Application number: DE19702035126
Authority: DE
Inventors: Yokohama Kanagawa Kanai Eizo (Japan) P
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1969-07-15
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1971-02-04
Also published as: GB1302772A; FR2051755A1; US3679389A; FR2051755B1; BE753466A; DE2035126B2; DE2035126C3

Description

Patentanwalt DipL-Phys. Gerhard Lied! 8 München 22 Steinsdorfetr. 21-22 Tel. 29B4 62 "'

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ASAHDt GLASS CO., LTD., No, 1-2, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, TOKYO/JAPAN

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Flachglas

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hersteilung von Flachglas, bei dem ein Glasband in einen ein schmelzflüssiges Metallbad enthaltenden Behälter eingebracht und auf dem Bad aufliegend weitergeführt wird, wobei die Oberfläche des Bandes geglättet wird, und bei dem das Band auf eine entsprechend niedrige Temperatur abgekühlt und aus dem Behälter hinausgefördert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des "Verfahrene.

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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann als eine Abwandlung eines Schwimmverfahrens angesehen werden, bei welchem das Glas in Form eines Bandes auf einem geschmolzenen Metallbad, dessen spezifisches Gewicht größer ist als dasjenige des Glases,vorgerückt und dabei feuerpoliert wird.

Bei der Herstellung von Flachglas mittels eines Schwimmverfahrens wird ein schmelzflüssiges Metallbad verwendet, das aus geschmolzenem Zinn oder einer geschmolzenen Zinnlegierung besteht. Das ein höheres spezifisches Gewicht als Glas besitzende Bad befindet sich in einem langen Behälter oder einem Bassin, welches aus hitzebeständigem Material hergestellt ist.

Um eine Oxydation der Metallschmelze zu verhindern, wird im allgemeinen eine Anfüllung einer Schutzatmosphäre, d. h. eines nicht oxydierenden Gases, z. B. Stickstoff, welcher eine kleine Menge Wasserstoff enthält, in der Zone über der Metallschmelze aufrechterhalten.

Bei dem Schwimmverfahren läßt man dann geschmolzenes Glas mit hoher Temperatur kontinuierlich aus einem Glasschmelzbehälter über einen Vortiegel auf das Metallbad fließen. Das Glas kann dann auf dem Bad aufliegend in Form eines kontinuierlichen Bandes vorrücken. Dabei wird die Oberfläche des Bandes geglättet oder feuerpoliert. Das Glasband wird anschließend gekühlt und aus dem Behälter ausgebracht.

Die Glasschmelze nimmt auf dem Metallbad eine Gleichgewichtsstärke an, welche sich aus dem Zusammenspiel der Schwerkraft und der in dem Temperaturbereich von etwa 85O⁰C bis HOO⁰C vorliegenden Ober-

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flächenspannung des Glases sich ergibt. Diese Gleichgewichtestärke liegt im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 6 bis etwa 7 mm.

Wenn nun bei den üblichen Schwimmverfahren ein Glasband mit . geringerer Gleichgewichtsstärke hergestellt werden soll, dann läßt man in der Niedertemperaturzone des Bades auf das Glasband eine Zugkraft einwirken. Diese Zugkraft wirkt dann zurück auf den Bereich des Glasbandes, welcher in der Hochtemperaturzone des Bades sich befindet und in dem das Glas noch eine so hohe Temperatur besitzt, daß es seine Stärke ändern kann. Auf diese Weise ergibt sich eine entsprechende Verminderung der Stärke des Bandes. Soll auf der anderen Seite ein Glasband hergestellt werden, dessen Stärke größer . 1st als die Gleichgewichtsstärke, dann wird der freie Fluß des Glasbandes nach der Seite hin durch Anordnung von nicht benetzbaren parallelen Führungen, z.B. Graphitstäben, beschränkt, die dann also an beiden Seitenkanten des sich auf dem Metallbad befindenden Glaebandes anliegen.

Wenn also bei den üblichen Schwimmverfahren eine eine hohe Temperatur und einen hohen Grad von Fließbarkeit aufweisende Glasschmelze direkt auf dasMetallbad gefördert wird, wird das Glasband mit Sicherheit die Gleichgewichtsstärke annehmen, wenn nicht besondere Vorkehrungen vorgesehen werden, um ein Glasband zu erzielen, das entweder dünner oder dicker als der Gleichgewichtswert ist. Besonders schwierig ist ein Glasband herzustellen, dessen Stärke unter S mm liegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Ver-

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fahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, um ein Glasband mit einer von der Gleichgewichtestärke abweichenden Stärke, insbesondere ein ultradünnes Glasband, leichter herzustellen, als mit den üblichen Schwimmverfahren.

Diese Aufgabe wird bei dem in Hede stehenden Verfahren dadurch gelöst, daß zuerst aus der Glasschmelze ein Glasband bestimmter Stärke gebildet wird und daß dieses Band auf ein Metallbad aufgelegt wird, das in der Hochtemperaturzone im Mittelbereich eine wesentlich höhere Temperatur als in den Randbereichen aufweist, so daß ein seitliches Ausfließen des Glasbandes verhindert wird.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird aue einer Glasschmelze kontinuierlich ein Glasband mit einer bestimmten Stärke.und Breite geformt. Für diese Verfahrensstufe lann jedes übliche Flachglasformverfahren, z.B. Walsverfahren, ein Colburn-Verfahren oder ein Verfahren mit nach abwärts gerichtetem Zug auf die Glasschmelze angewendet werden. Man läßt das so gebildete Glasband in/wesentlichen horizontaler Lage vorrücken, bis es auf das in einem langen Behälter befindliche Bad aus geschmolzenem Metall aufläuft. >

Das Metallbad wird auf einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 1000⁰C und etwa 1100⁰C am Glaseingangsende (heißes Ende) und auf einer Temperatur zwischen etwa 600⁰C und etwa 65O⁰C an dem Glasausgangsende (kaltes Ende) gehalten. Das Glasband auf dem geschmolzenen Metallbad befindet sich in der Hochtemperaturzone auf einer Temperatur zwischen etwa 85O⁰C bis etwa 1100⁰C und ist dementsprechend in einem Viskositätsbereich, in dem es sich verformen kann.

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Es fließt also zur Seite hin und ändert seine Breite und Stärke, und zwar letztere auf die obenerwähnte Gleichgewichtsstärke hin.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wäcdai nun, um eine Änderung der Ab-. messungen des Glasbandes, und zwar sowohl hinsichtlich der Stärke als auch hinsichtlich der Breite aufgrund seines seitlichen AusfHeßens zu verhindern, beide Ränder des Glasbandes auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur in der Hochtemperaturzone des Bades gehalten. Der Mittelteil des Glasbandes befindet sich jedoch auf hoher Temperatur in dem Bereich von etwa 850 C bis etwa 1100 C und vorzugsweise von etwa 900⁰C bis etwa 1050 C, um eine feuerpolierte Oberfläche zu erzielen.

Die sich in der Nähe der beiden Bänder befindenden Teile des Glasbandes, d.h. die Zonen. V innerhalb von 10 cm bis etwa 40 cm oder manchmal auch etwas mehr, von jedem Rand weg gerechnet,bef inden sich im allgemeinen außerhalb der Schneidelinien, auf welche das Glas zugetrimmt wird. Diese Zonen werden auf einer so niedrigen Temperatur, gehalten, daß ein seitliches Ausfließen des Glases verhindert wird.

Im Fall von normalem Natronkalkglas liegt die Temperatur unter etwa 85O⁰C, vorzugsweise im Bereich von etwa 65O⁰C bis etwa 800⁰C.

Wenn also in der Hochtemperaturzone des schmelzflüssigen Metallbades der Mittelteil und die Randteile des Bandes beispielsweise auf 1000⁰C bzw. auf 700⁰C gehalten werden, dann wird die Oberfläche des Mittelteiles geglättet, während die Randteile des Bandes soweit verfestigt sind, daß sie ein freies seitliches Verfließen des Bandes ver-

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hindern, Dae Glasband läuft also durch die Hochtemperaturzone ohne irgendeine Dimensionsänderung. Da in der Niedertemperaturzone des Metallbades das Glasband sich sowieso in seinem Abmessungen nicht ändern kann, ist es dort nicht mehr notwendig, die Bandteile besonders zu kühlen.

Um die' Ränder des Glasband©® auf einer wrliältnismlßig niedrigen Temperatur in der Hochtemperaterzoae des sdunelzflüssigen Metallbades zu halten, wird bei der-praktischen Ausführung der Erfindung der in äer Nähe der Ränder gelegene Teil des Bades oder die Atmosphäre unmittelbar Über diesen Bändern auf niedriger Temperatur gehalten oder gekühlt«

Folgende Einrl<&tungen feBnnen su diesem Zwedfe einzeln, ©der In Kombination verwendet werden: . ." ■

(1) Am Boden des das sehmelsQSssige Metallbad enthaltenden Behälters sind zwei sich in Längsrichtung erstreckende Trennwände angeordnet, die sich jedoch, nicht ganz bis mg OÖeifllche des Bades erstrecken. Derjenige Teil des Bades, welcher sich In dem Baum zwischen (hr TxmMwmä und der zugeordneten 8ettenwand'des-Behälters befindet,wird geMihlt und auf .einer verhältnismäßig' niedrige!! Temperatur gehalten«

(2) Unter der Otorililehe des sctaaeMlilssigea MetaÄades -la der Nähe der beiden Bänder des Glasbandes sind EOhIeinrichtnngen^ -z.B. wassergekühlte Rohre, angeordnet, welche die BäBdbr des Bandes von der Bodenseite her kühlen»

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(3) Im Oberbau des Behälters und insbesondere im Raum über dem schmelzüüssigen Metallbad sind zwei Trennwände oder Vorhänge angeordnet, die sich in Längsrichtung erstrecken. Die Atmosphäre in dem Baum zwischen den Trennwänden und den zugeordneten Seltenwänden wird jeweils auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten. Die untere Kante jeder Teilwand befindet sich dabei ziemlich nahe an dem Glasband auf dem Bad. Zweckmäßigerweise sind noch Einrichtungen vorgesehen, um ein Puffergas zwischen die untere Kante und die Oberfläche des Glasbandes einzublasen, um auf diese Weise einen besseren Abschluß gegenüber der Atmosphäre zu erzielen.

(4) In dem Raum Über dem schmelzflüssigen Metallbad in der Nähe der Oberfläche des (Hasbandes sind Rflhleinrichtungen, z.B. wassergekühlte Rohre, vorgesehen, welche die beiden Ränder des Grlasbandes kühlen können.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der Hochtemperaturzmie des schmelzflüssigen Metallbades lediglich der Mittelteil des Glasbandes auf einer ausreichend hohen Temperatur gehalten, um den erwünschten Feuerpoliereffekt und eine ausreichende Fließeigenschaft des Glases zu erzielen, während die Randteile des Glases auf niedriger Temperatur gehalten werden. In der Niedertemperaturzone wird das gesamte Glasband auf niedriger Temperatur gehalten. Dementsprechend behält das Glasband die ihm bei dem vorgängigen Formverfahren erteilte Stärke und Breite.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn Rollen oder Rändelräder am Rand vorgesehen werden, welche die beiden Ränder des Glasbandes in der

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Hochtemperaturzone erfassen, wobei auf diese Weise nicht nur eine ■ entsprechende Antriebskraft auf das Glasband übertragen werden kann, sondern dieses auch vielmehr an Schaukelbewegungen in Querrichtung gehindert wird.

Aueführungsbeispiele der Erfindung sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und werden ün folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Die Figuren 1, 2 und 3. je Mittellängsschnitte von drei Vorrichtungen gemäß der Erfindung, wobei die Formung des Glasbandes schematisch erläutert ist;

Fig. 4 eine Seitenschnlttansicht der Hochtemperaturzone des das ßchmelzflüssige Metallbad enthaltenden Behälters,'

Fig. 5 eine Draufsicht längs der Linie A-A in Fig. 4, aus welcher die Hochtemperaturzone zusammen mit einem TeU der Niedertemperaturzone des Behalters ersichtlich ist und

Fig. β einen Teilquerschnitt der Hochtemperaturzone des Behälters.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird geschmolzenes Glas 1 aus einem Vortiegel 2 des Glaßschmelzbehälters kontinuierlich in ein Band zwischen ein Paar Formwalzen, d.h. eine Oberwaise Sjund eine Unterwalze 4, geformt. Das so geformte Glasband 10 läuft dann auf ein in einem Behälter 11 befindliches schmelzflüssiges Metallbad 12 auf.

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Der Behälter 11 besitzt einen Überbau, durch welchen sich mehrere Rohre 13 erstrecken, die dazu dienen, dem Behälter ein nichtoxydierendes Gas, im allgemeinen Stickstoff mit einem kleinen Anteil Wasserstoff zuzuführen. Das Gas bildet eine Schutzatmosphäre in dem Freiraum des Behälters 11.

Wenn das Glasband 10 über das schmelztlüssige Metallbad 12 läuft, werden seine Oberflächen geglättet und feuerpoliert. Anschließend wird das Glasband nach und nach gekühlt. Dann verläßt es den Behälter 11 am Ausgangsende und läuft auf ein Förderwalzenpaar 14 auf,

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Glasband durch einen nach abwärts gerichteten Ziehprozeß geformt· Die Glasschmelze 1 fließt durch einen Schlitz 5 nach unten, welcher in dem vorderen Bodenteil des Vordertiegels 2 vorgesehen ist, und bildet ein Glasband 10 mit einer bestimmten Breite und Stärke. Das Glasband 10 wird nach und nach gebogen, bis es in den Tank 11 in im wesentlichen horizontaler Lage einläuft.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Glasband 10 mittels eines Colbura-Verfahrens gebildet. Bei diesem Ver- \ fahren wird geschmolzenes Glas 1-in den Vordertiegel oder in einer Glasziehkammer 2 vertikal nach oben gezogen, so daß ein Glasband IQ gebildet wird. Dieses Band wird mittels einer Biegewalze 6 gebogen, bis es im wesentlichen in eine horizontale Stellung kommt. Anschließend läuft es auf das in einem Behälter 11 befindliche Metallschmelzbad auf. ; .

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In den Fig, 1, 2 und 3 sind die Trennwände, die KUhleinrichtungen und

Erhitzungseinrichtungen, welche in dem Oberraum des Behälters und bzw. oder in dem Metallbad zu installieren sind, nicht dargestellt.

Das aus der Schmelze gebildete Glasband besitzt also eine bestimmte Stärke und Breite, bevor es auf das geschmolzene Metallbad aufläuft. Wenn es über das Metallbad läuft, wird seine Oberfläche geglättet, ohne dass sich dabei seine Stärke im wesentlichen ändert.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine AusfUhrungsform, bei der der Tank 11 einen entsprechenden unteren Einbau hat; der Boden ist mit dem Bezugszeichen bezeichnet.

Die Seitenwände des Unterbaues' sinnt mit 16 bezeichnet. Der Überbau des Behälters besitzt ein Dach 17 mit SettenwSnden 18« Längs des Bodens; 15 erstrecken sieli in Längsrichtung des Behälters Trennwände 19 and 20, weiche vollkommen in dem Metallbad liegen. Ton dem Dach 17 erstrecken sich nach unten obere Trennwände 21 und 22, die sich ebenfalls in Längsrich-, tung durch den Über dem Bad befindlichen Raum erstrecken.

Durch die Trennwände 21 und 22 wird der Raum über dem Metallbad in ein Mittelabteil umi zwei daneben liegende Seitenabteile aufgeteilt. Das Metallbad ist ebenfalls durch die unteren Trennwände 19 und 20 in einen Mitteltrog und in zwei Seitentroge aufgeteilt.

In dem Mittelabtell des oberen Baumes ist eine ISrMtzungseiifirichtung 23, beispielsweise aw$ elektrischen Heizelementen,

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ν vorgesehen. In dem Mitteltrog des Metallbades ist ein Taucherhitzer 28 Installiert. Auf diese Weise kann der Mittelteil des Glasbandes 10 auf derFeuerpoliertemperatur, beispielsweise auf 1000⁰Q gehalten werden. In den Seltenabtellen des Überraumes sind Wasserkühlrohre 24 und 25 In der Nähe der zugeordneten Ränder des Glasbandes 10 angeordnet. In den Seltentrogen des Metallbades sind Wasserkühlboxen 26 und 27 eingetaucht (s. Flg. 5). Die Ränder des Glasbandes werden dementsprechend durch die Kühleinrichtungen auf eine Temperatur von beispielsweise 800
nach der Seite hin verfließen kann.

Temperatur von beispielsweise 800⁰C gekühlt, so daß das Band nicht

Auf diese Welse 1st also das Glasband 10 während seines Vorrückens durch die Hochtemperaturzone des Metallbades gegen Änderungen In der Stärke und Breite geschützt. Der Mittelteil des Bandes wird zufriedenstellend feuerpolie »

Das (Hasband 10, welches durch die Hochtemperaturzone des Metallbades gelaufen ist, besitzt dann eine Temperatur von etwa 8CO⁰C bis 85O⁰C Es wird nach und nach von einer Wasserkühlbox 29 (Fig. 5) auf eine Endtemperatur von etwa 600⁰C am Glasausgangsende des Behälters gekühlt;

In der Nähe der Ränder des Glasbandes 10 sind Randrollen 30 vorgesehen, welche angetrieben werden und sich in Reibkontakt mit den zugeordneten Rändern befinden, so daß eine entsprechende Zugkraft auf das Glasband übertragen wird. Diese Rollen können in der Hochtemperaturzone des Behälters installiert sein.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Glasband im allgemeinen auf einer Temperatur von etwa 800⁰C bis 900⁰C am Eingangsende des Behälters gehalten. Das geschmolzene Metallbad wird auf einer Temperaturvon etwa 1000⁰C bis etwa 1050⁰C in dem Mtteltrog in der Nachbarschaft des Eingangsendes des Behälters und auf etwa 700⁰C bis 800⁰C in den Seitentrogen in derselben Zone gehalten. Mit Vorrücken des Glasbandes nimmt die Temperatur dann nach und nach ab, so daß . am stromabwärts gelegenen Ende der Hochtemperaturzone über die gesamte Breite hinweg gleichmäßig eine Temperatur von etwa 700⁰C vorherrscht. Bei dem in Fig. 6 erläuterten Beispiel ist längs der Unterkante der oberen Trennwand 21 ein Gaseinblasrohr 31 vorgesehen, durch welches ein Gas nach unten durch die Schlitze eingeblasen wird. Dieses Gas kann dasselbe nicht oxydierende Gas wie zuvor angegeben sein, welches die Schutzatmosphäre bildet. Die Atmosphäre in dem über dem Glasband stehenden Raum ist dementsprechend durch diesen Gasvorhang völlig abgeschlossen. Auf diese Weise können auch die Seitenabteüe des überstehenden Raumes leicht auf einer verhältnismäßig niederen Temperatur gehalten werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch auf die Herstellung von Glasprodukten anwendbar, welche eine größere Stärke als die Gleichgewichtsstärke haben, z.B. eine Stärke von 10 bis 15 mm. Die Vorteile der Erfindung sind jedoch bei der Herstellung von ultradünnen Glasscheiben von etwa 1 bis 2 mm Stärke besonders ausgeprägt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Flachglas, bei dem ein Glasband in einen ein schmeMlüssiges Metallbad enthaltenden Behälter eingebracht und auf dem Bad aufliegend weitergeführt wird, wobei die Oberfläche des Bandes geglättet wird und bei dem das Band auf eine entsprechend niedrige Temperatur abgekühlt und aus dem Behälter hinausgefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst aus der Glasschmelze ein Glasband mit einer bestimmten Stärke gebildet wird und daß dieses Band auf ein Metallbad auf gelegt wird, das in der Hochtemperaturzone im Mittelbereich eine wesentlich höhere Temperatur als an den Randbereichen aufweist, so daß ein seitliches Ausfließen des Glasbandes verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturzone des schmelzflüssigen Metallbades auf etwa 85O⁰C bis etwa HOO⁰C gehalten wird, wöbet der Mittelteil des Glasbandes eine Temperatur von etwa 900⁰C bis 1OSO⁰C und die Randteile des Glasbau-» des Temperaturen von etwa 650⁰C bis 8OJO⁰C während des Durchlau- : fes durch die Hochtemperaturzone habenj, '

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3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, bei der eine Einrichtung zum kontinuierlichen Verformen einer Glasschmelze in ein Band einer bestimmten Stärke, ein langer Behälter, weicher ein schmelzflüssiges Metallbad und Einlaß- und Auslaßmittel für das Glasband besitzt, Fördermittel, welche das Glasband auf das Metallbad auflegen und es längs diesem vorrücken und Mittel zum Ausbringen des Glasbandes aus dem Tank vorgesehen sind, da-

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durch gekennzeichnet, daß die Rochtemperaturzone des Schmelzfluss!- gen Metallbades, bei der die vorherrschende Temperatur im Bereich von etwa 85O⁰C bis HOO⁰C gehalten ist, durch ein sich in Längsrichtung erstreckendes Paar von Bodentremvänden, welche in der Unterstruktur des Behälters angeordnet und völlig in dem Metallbad eingetaucht sind, in einen Mitteltrog und zwei daneben liegende Seitentroge aufgeteilt ist, wobei in den letzteren die Metallschmelze auf einer niedrigeren Temperatur als in dem Mitteltrog gehalten wird, so daß dementsprechend beide Händer des Glasbandes auf dem Bad auf verhältnismäßig niederen Temperaturen gehalten werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der über dem Metallbad und dem Glasband sich befindliche Raum in der Hochtemperaturzone des sdimelzflüssigen Metallbades durch ein sich in Längsrichtung erstreckendes Paar von Trennwänden in ein Mittelabteil und zwei daneben liegende Seitenabteile unterteilt ist und daß in den Seitenabteilen KQhleinrichtungen vorgesehen sind, um die beiden Ränder des Glasbandes zu kühlen. .

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