DE2309445B2

DE2309445B2 - Verfahren zur Herstellung von dünnem Floatglas

Info

Publication number: DE2309445B2
Application number: DE2309445A
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. 5190 Stolberg Benden; Franz Dipl.-Ing. Classen; Frederic Dipl.-Ing. 5100 Aachen Jungels; Lothar 5120 Herzogenrath Kraus; Eberhard 5190 Stolberg Liepelt
Original assignee: Erste Deutsche Floatglas GmbH and Co OHG
Current assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1973-02-26
Publication date: 1975-05-15
Also published as: ES423517A1; JPS502009A; BR7401301D0; BE811051A; IT1019602B; SE400071B; NO133934C; FR2219123B1; DE2309445C3; NO133934B; DK145570C; FR2219123A1; NO740631L; DE2309445A1; DK145570B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dünnem Floatglas von weniger als 2,5 mm Dicke, bei dem geschmolzenes Glas in freiem Fall auf das Metallbad aufgegossen wird, wo es sich im Viskositätsbereich bis zu IO⁵·²⁵ Poise ungehindert ausbreitet, worauf das Glasband im folgenden Abschnitt des Floatbades unter Erhöhung seiner Geschwindigkeit in Längsrichtung gestreckt wird, wobei in diesem Verformungsbereich ausschließlich mittels von oben auf die Randbereiche des Glasbandes einwirkender Rollen auf das Glasband Kräfte ausgeübt werden, die eine Einschnürung des Glasbandes verhindern, die Streckwirkung der Zugkraft fortschreitend vermindern und das allmähliche Strecken auf die gewünschte Dicke bewirken, und wobei die auf das Glasband einwirkenden Kräfte so eingestellt und gesteuert werden, daß im Bereich des freien Ausbreitens der Glasschicht diese sich bis auf einen geringen Sicherheitsabstand den Seitenwänden des Floatbadbehälters nähert.

Die Herstellung von sehr dünnem Floatglas ist bekanntlich mit großen Schwierigkeiten verbunden. Dementsprechend sind bisher eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren vorgeschlagen worden.

Bei einer ersten Gruppe der bekannten Verfahren (DT-OS 2127 491, DT-OS 20 31863 und DT-AS 12 38 628) wird grundsätzlich so vorgegangen, daß die Glasschicht nach ihrer Ausbreitung auf dem Metallbad zunächst gekühlt und dadurch so weit verfestigt wird, daß es seitlich durch auf beiden Seiten zwischen sich fassende Rollenpaare, sogenannte »edge-rolls«, gegriffen werden kann. Man schafft so einen verfestigten und seitlich gehaltenen Teil des Glasbandes, der eine Reaktionszone zu der das Glasband streckenden Zugkraft darstellt, und die Übertragung dieser Zugkraft auf das sich ausbreitende Glas verhindert, so daß die Ausbreitung in der Querrichtung ungestört verlaufen kann. Im Anschluß an diese verfestigte Zone wird das Glasband wieder erhitzt, um es in einen Zustand zu bringen, in dem es durch die Zugkraft auf die gewünschte Dicke gestreckt werden kann.

Diese Verfahren sind zum einen energetisch ungünstig, denn es wird das Glasband zunächst gekühlt und anschließend wieder aufgeheizt. Zum anderen hat es sich gezeigt, daß mit diesen Verfahren der optischen Qualität des Glasbandes, d. h. der Ebenheit und der Planparallelität seiner Oberflächen, Grenzen gesetzt sind. Das läßt sich möglicherweise durch die Diskontinuität im Temperaturverlauf erklären, etwa in der Weise, daß das Glasband auch in dem verfestigten Bereich noch teilweise verformt wird, und diese Deformationen bei der späteren Behandlung nicht vollständig beseitigt werden können.

Bei dem gattungsgemäßen Verfahren, das in der DT-OS 20 38 688 beschrieben ist, wird dagegen auf die Verfestigung des Glasbandes im Bereich vor dem Verformungsbereich, sowie auf die Fixierung dieses Bereiches durch »edge-rolls« verzichtet. Dieses Verfahren, sieht vielmehr vor, auf das Glasband auf der gesamten Länge des verformbaren Bereiches Kräfte zur Einwirkung zu bringen, die die Streckwirkung fortschreitend steuern und ein allmähliches Strecken bewirken. Dabei werden die Kräfte außer durch die

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Zugwirkung ausschließlich durch allein auf die obere Oberfläche einwirkende Rollen, sogenannte »toprolls«, ausgeübt. Durch diese »top-rolls« werden die Reaktionskräfte zur Zugkraft eingestellt. Es erfolgt jedoch bei diesem Verfahren noch eine erhebliche Einschnürung des Glasbandes. Dadurch aber wird die Zinnbadoberfläche entlang den Seitenwandungen freigegeben. Als Folge davon entstehen im Zinnbad Querströmungen, weil durch die Freigabe der Zinnbadoberfläche ein Temperaturgradient quer zum Zinnbad entsteht. Die Strömungen im Zinnbad bedeuten aber Temperaturunterschiede, die sich aui das Glasband übertragen und dort zu geringfügigen Viskositätsunterschieden führen. Beim Strecken des Glasbandei bedingen diese Viskositätsunterschiede Oberflächendeformationen, sogenannte »Distorsionen«.

Für die Herstellung eines Glasbandes von 2,5 mm Dicke nach diesem Verfahren z. B. wird das erste Paar von »top-rolls« bei einer Temperatur des Glas- ao baades von 86O⁰C angeordnet. Hinter diesen rtoprolls« wird das Glasband allmählich auf 820° C gekühlt. In diesem Bereich greift das zweite Paar »top-rolls« an. Nach dem Passieren des zweiten »ioproHs«-Paares wird die Temperatur wieder auf 840° C gesteigert, einem dritten Paar »top-rolls« zugeführt und danach auf einer Temperatur von etwa 815° C gehalten. Während des gesamten Streckprozesses nimmt die Breite des Glasbandes von 6,35 auf 2,8 m ab. Durch die zwischenzeitliche Steigerung der Temperatur wird aber nicht nur die Einschnürung des Glasbandes weiter begünstigt, sondern es werden dadurch weitere unerwünschte Strömungen im Zinnbad hervorgerufen.

Es hat sich gezeigt, daß auch bei Anwendung dieses Verfahrens noch Oberflächenfehler beobachtet werden, und daß dementsprechend die optische Qualität des Glases nicht zufriedenstellend ist, wenn man einen strengen Maßstab anlegt, was beispielsweise notwendig ist, wenn das Glas für die Weiterverarbeitung zu Automobil-Windschutzscheiben vorgesehen ist.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, das auf der ausschließlichen Viskositätssteuerung des Glases basiert, ohne daß das Glas seitlich gefaßt wird (DT-OS 14 71 955). Nach diesem Verfahren ist es nicht möglich, ein Glasband von weniger als 2,5 mm Dicke in einer akzeptablen Breite und einer zufriedenstellenden optischen Qualität herzustellen. Für die Herstellung von Dünnglas ist in jedem Fall eine mechanische Beeinflussung des Glasbandes im Floatbad Voraussetzung. Durch die zwangläufige starke Einschränkung des Glasbandes auf dem Zinnbad treten bei diesem Verfahren außerdem in verstärktem Maße Temperaturgradienten und damit Querströmungen im Zinnbad mit ihren schädlichen Folgen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung von dünnem Floatglas so zu führen, daß die schädlichen Zinnströmungen und die dadurch bedingte inhomogene Temperaturverteilung weiter reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Verringerung der im Metallbad entstehenden Strömungen, und damit zur Verbesserung der optischen Qualität des Glasbandes in dem Bereich des Glasbandes, der einer Viskosität des Glases von 10⁵·²⁵ bis 10⁰·⁷⁵ Poise entspricht, in an sich bekannter Weise die Temperatur ohne zwischenzeitlichen Wiederanstieg stetig und gleichmäßig verringert wird, und daß in dem Bereich des Glasbandes, der einer Viskosität des Glases von 10⁵·²⁵ bis ΙΟ⁶ Poise entspricht, die Kanten des Glasbandes nit Hilfe der von oben einwirkenden Rollen unter Vermeidung einer stärkeren Einschnürung des Glasbandes in der Nähe der Seitenwände geführt werden, so daß die Verringerung der Brate des Glasbandes in diesem Bereich weniger als 20 °/o beträgt

Es hat sich gezeigt, daß durch diese erfindungsgemäße Kombination verschiedener, einzeln für sich jeweils bekannter Maßnahmen eine deutliche Verbesserung der Qualität des Floatglases eintritt. Insbesondere ist eine Verbesserung der Oberflächenqualität der oberen Seite des Floatglasbandes zu beobachten.

Um dem schädlichen Einfluß der Metallströme entgegenzuwirken, ist es bekannt, durch intensive Durchmischung des Metallbades eine thermische Homogenisierung zu erreichen. Die Erfindung geht aber einen anderen Weg, bei dem eine erzwungene Durchmischung des Metallbades nicht erforderlich ist, und die zu einem noch besseren Ergebnis führt. Insbesondere werden durch die vorgeschlagenen Maßnahmen in optimaler Weise stabile Temperaturuiid Strömlingsverhältnisse erzeugt und gleichzeitig ein gewisser Gleichgewichtszustand im Verfahrensablauf erreicht. Dabei kommt jedem einzelnen Verfahrensschritt der Kombination eine wesentliche Bedeutung zu. Dadurch, daß sowohl im Bereich des freien Ausbreitens der Glasschicht als auch im eigentlichen Verformungsbereich so weit wie eben möglich die gesamte Breite des Metallbades bedeckt wird, wird zweierlei erreicht: Zum einen wird ein sehr breites Glasband erzeugt, wodurch, verglichen mit einem schmäleren oder stärker eingeschnürten Glasband, bei gleicher Leistung die Ziehgeschwindigkeit des Glasbandes herabgesetzt und damit die schädlichen Metallströmungen in Längsrichtung des Floatbades verringert werden. ?,um anderen wird in Querrichtung des Glasbandes eine gewisse Temperaturstabilität erreicht. Berücksichtigt man nämlich, daß das Metallbad der darauf schwimmenden Glasschicht die Wärme gesteuert entziehen muß, dann wird ersichtlich, daß die Metallbadbereiche unter dem Glasband eine höhere Temperatur aufweisen als die Rardbereiche des Metallbades. Je weiter also das Metallbad von der Glasschicht bedeckt ist, desto günstiger ist das für eine homogene Temperaturverteilung in Querrichtung des Metallbades, und um so weniger können sich störende Strömungen ausbilden.

Ebenfalls in dem gleichen Sinne wirkt sich die Maßnahme aus, daß im Verformungsbereich keine Temperaturerhöhung des Glasbandes erfolgen darf. Gerade eine solche Temperaturerhöhung wird aber bei allen bekannten Dünnglasverfahren angewandt. Es wurde gefunden, daß solche Unstetigkeiten im Temperatur-Längsprüfil selbst dann schädlich sind, wenn die Wiedererwärmung nur 20 oder 30° C beträgt, wie es selbst in der DT-OS 20 38 688 für die Herstellung eines 2,0 mm dicken Floatglasbandes im Temperaturbereich zwischen 840 und 870° C beschrieben ist. Selbst solche relativ geringen Temperaturerhöhungen bedingen ja anschließend eine stärkere Temperaturerniedrigung, um das Glasband auf der festliegenden Länge des Floatbades auf den vorgegebenen Wert abzukühlen. Die dadurch erzeugten Temperaturgradienten aber führen offenbar wieder

zu den unerwünschten und schädlichen Zinnströmungen.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß im eigentlichen Verformungsbereich zwischen 10⁵·²⁵ und 10^07ftPoise über die gesamte Länge des Verformungsbereicches gleichmäßig verteilt auf jeder Seite wenigstens sechs von oben auf das Glasband einwirkende Rollen zum Einsatz kommen, die dafür sorgen, daß die Kanten des Glasbandes in diesem Bereich in geringem Abstand von den Seitenwänden des Floatbades geführt werden.

Weiter ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, die Kanten des Glasbandes in dem Verformungsbereich an den Stellen, an denen die einzelnen Ro'.len angreifen, durch Fernsehkameras laufend zu überwachen und im Bedarfsfall ihre Lage mit Hilfe der Rollen zu korrigieren. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Korrektur der einzelnen Rollen durch Fernsteuerung der Rollen vorgenommen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, das Glasband im Bereich der Viskosität zwischen 10° und 10⁷ Poise unter Verringerung seiner Breite und Dicke weiter zu strecken.

In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, den Floatbadabschnitt, in dem sich die Glasschicht frei ausbreitet, in Längsrichtung des Floatbades so weit wie möglich auszudehnen, um auch auf diese Weise eine Glasschicht zu erzeugen, die schon in diesem Stadium einen möglichst weitgehenden Gleichgewichtszustand und eine möglichst vollkommene Oberflächenqualität aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen horizontalen Schnitt durch eine Floatanlage, und

F i g. 2 das Viskositätsprofil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Der das geschmolzene Zinn 1 aufnehmende Floatbadbehälter weist die Seitenwände 2, 2' sowie die beiden Stirnwände 3,4 auf. Oberhalb der Stirnwand 3 wird durch einen Ausguß S das flüssige Glas 6 in freiem Fall auf das Zinnbad 1 aufgegossen, wobei die auffließende Menge durch einen höhenverstellbaren Regelschieber 7 geregelt wird. Hinter der Stirnwand 5 am anderen Ende des Floatbades sind angetriebene Transportwalzen 8 angeordnet, mit deren Hilfe das Glasband mit der gewünschten Geschwindigkeit über das Zinnbad gezogen wird. Innerhalb des Zinnbades und/oder oberhalb des Zinnbades sind Mittel vorgesehen, um dem Glasband in seiner Längsrichtung das gewünschte Temperaturprofil und das diesem entsprechende Viskositätsprofil zu geben.

Zur Herstellung eines Glasbandes mit einer Dicke von 2,2 mm wird wie folgt verfahren:

Zunächst wird dafür gesorgt, daß sich in dem mit / bezeichneten Abschnitt des Floatbades, d. h. in dem S Bereich niedriger Viskosität bis zu einer Viskosität von etwa lO⁵·²·¹"¹ Poise, das geschmolzene Glas ohne jede mechanische Beeinflussung seitlich frei ausbreitet. Es ist wichtig, daß sich in diesem Bereich eine gute Homogenisierung und Stabilisierung der Temperatur einstellt, und das geschmolzene Glas Zeit hat, einen möglichst vollkommenen Gleichgewichtszustand anzunehmen. Dabei muß die Glasschicht sich seitlich so weit ausbreiten, daß sich die Kanten der Glasschicht so weit wie möglich, lediglich unter Aufrechterhaltung eines Sicherheitsabstandes von etwa 10 bis 15 cm, den Seitenwänden 2, 3 des Floatbades nähert.

Der auf den Abschnitt / folgende Abschnitt // in der Längsrichtung des Floatbades zeichnet sich da-

ao durch aus, daß in diesem Bereich auf das Glasband neben den in dem Glasband herrschenden Zugkräften von der Glasoberseite her Kräfte in der Querrichtung des Glasbandes ausgeübt werden. Dadurch wird das Glasband daran gehindert, sich über ein gegebenes

as Maß einzuschnüren. Gleichzeitig werden die Kanten des Glasbandes über die ganze Länge dieses Bereiches // in einem möglichst geringen Abstand zu den Seitenwänden 2, 3 geführt. Die erforderlichen Kräfte für die Führung des Glasbandes an den Kanten werden mit Hilfe der von oben auf das Glasband einwirkenden angetriebenen Rollen 10 bis 15 und 10' bis 15' ausgeübt. Der Bereich // ist auf der einen Seite durch eine Viskosität von etwa 10⁵·²⁵ Poise, und auf der anderen Seite durch eine Viskosität von etwa 10^e Poise, bestimmt. In diesem Bereich // sollen die Kanten des Glasbandes sich so wenig wie möglich von den Seitenwänden 2, 3 entfernen.

Im Anschluß an den Bereich // kann das Glasband nun eine stärkere Einschnürung erfahren, ohne daß diese Verringerung der Breite in dem Viskositätsbereich oberhalb 10⁶ Poise noch zu schädlichen Beeinflussungen der Glasoberfläche führt. Die weitere Streckung des Glasbandes vollzieht sich in dem Viskositätsbereich bis etwa 10⁷·⁵ Poise, so daß in diesem Bereich die Geschwindigkeit des Glasbandes weiter ansteigt.

Wie aus dem in F i g. 2 dargestellten Viskositätsprofil ersichtlich, muß dafür gesorgt werden, daß in dem kru'schen Verformungsbereich zwischen 10⁵ und 10⁶·⁷⁵ Poise kein Viskositätsabfall im Glasband, bzw. dementsprechend keine Temperaturerhöhung in dem Zinnbad auftritt. Je gleichmäßiger in diesem Bereich der Viskositätsanstieg erfolgt, um so besser stellen sich die gewünschten Gleichgewichtszustände ein, und um so besser wird die optische Qualität des Glasbandes.

Hierzu !Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von dünnem Floatglas von weniger als 2,5 mm Dicke, bei dem geschmolzenes Glas in freiem Fall auf das Metallbad aufgegossen wird, wo es sich im Viskositätsbereich bis zu 10⁵.²⁵ Poise ungehindert ausbreitet, worauf das Glasband im folgenden Abschnitt des Floatbades unter Erhöhung seiner Geschwindigkeit in Längsrichtung gestreckt wird, wobei in diesem Verformungsbereich ausschließlich mittels von oben auf die Randbereiche des Glasbandes einwirkender Rollen auf das Glasband Kräfte ausgeübt werden, die eine Einschnürung des Glasbandes verhindern, die Streckwiri'ung der Zugkraft fortschreitend vermindern und das allmähliche Strecken auf die gewünschte Dicke bewirken, und wobei die auf das Glasband einwirkenden Kräfte so eingestellt und gesteuert werden, daß im Bereich des freien Ausbreitens der Glasschicht diese sich bis auf einen geringen Sicherheitsabstand den Seitenwänden des Floatbadbehälters nähert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der im Metallbad entstehenden Strömungen, und damit zur Verbesserung der optischen Qualität des Glasbandes, in dem Bereich des Glasbandes, der einer Viskosität des Glases von 10⁵.-⁵ bis 10⁶,⁷⁵ Poise entspricht, in an sich bekannter Weise die Temperatur ohne zwischenzeitlichen Wiederanstieg stetig und gleichmäßig verringert wird, und daß in dem Bereich des Glasbandes, der einer Viskosität des Glases von 10⁵.²⁵ bis 10° Poise entspricht, die Kanten des Glasbandes mit Hilfe der von oben einwirkenden Rollen unter Vermeidung einer stärkeren Einschnürung des Glasbandes in der Nähe der Seitenwände des Fluatbadbehälters geführt werden, so daß die Verringerung der Breite des Glasbandes in diesem Bereich weniger als 20 °/o beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verformungsbereich zwischen 10⁵,²⁵ und 10V⁵ Poise über die gesamte Länge des Verformungsbereiches gleichmäßig verteilt auf jeder Seite wenigstens sechs von oben einwirkende Rollen zum Einsatz kommen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Glasbandes im Verformungsbereich an der Stelle der einzelnen Rollen durch Fernsehkameras laufend überwacht und im Bedarfsfall ihre Lage mit Hilfe der Rollen korrigiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der einzelnen von oben auf die Randbereiche des Glasbandes einwirkenden Rollen durch Fernsteuerung vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasband im Bereich der Viskosität zwischen 10° und 10⁷ Poise unter Verringerung seiner Breite und Dicke weiter gestreckt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Floatbadabschnitt, in dem sich die Glasschicht frei auf dem Metallbad ausbreitet, in Längsrichtung des Floatbades soweit wie möglich ausgedehnt wird.