DE2530630C2 - Verfahren zur Herstellung von Metalloxidschichten auf Glasplatten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von Glasplatten mit einer Metalloxidschicht durch in situ erfolgende thermische Zersetzung, um dem Glas verbesserte optische Eigenschaften oder eine höhere elektrische Leitfähigkeit oder andere Eigenschaften zu verleihen.

Üblicherweise werden bei derartigen Verfahren zur Herstellung von Schichten durch thermische Zersetzung Metallverbindungen verwendet, die auf eine auf hohe Temperatur aufgeheizte Oberfläche des Glases aufgetragen werden, wobei die Temperatur insbesondere höher als die Zersetzungstemperatur der Mctallvcrbindung ist. Im allgemeinen ist die Metallvcrbindung in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst, und es wird entweder die Lösung auf die Oberfläche des Glases gesprüht oder aber das Glas in die Lösung getaucht.

Bei einem derartigen Verfahren wird die Lösung der Metallverbindung erst auf das Glas aufgebracht, wenn die Glasplatte, bei der es sich meistens um eine kontinuierliche Glasbahn handelt, auf eine ausreichend hohe Temperatur von mehr als 550⁰C aufgeheizt ist bzw. bevor die Glasbahn oder -platte eine Kühleinrichtung durchläuft

Bei der üblichen Durchführung eines derartigen Verfahrens führt eine Verteilereinrichtung, weiche die Lösung der Metall verbindung auf die Oberfläche des Glases sprüht, eine quer zur Bewegungsrichtung des Glases verlaufende Hin- und Herbewegung aus. Ein derartiges Verfahren weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. In dem Moment, in dem der Verteiler seine Bewegungsrichtung von der einen Seite der Glasbahn zur anderen ändert, kommt er für einen Augenblick von ungefähr 0,02 Sekunden zum Stillstand, während die Zerstäubung der Lösung auch in diesem kurzen Zeitraum kontinuierlich weitergeht. Infolgedessen schlägt sich in diesen beiden Haltepunkten der beiden Ränder der Glasbahn eine größere Menge der Lösung als im mittleren Bereich der Glasbahn nieder, und die sich auf diese Weise in den Ruhestellungen des Verteilers absetzende Lösung häuft sich in nicht vernachlässigbarer Weise an und bildet eine dickere Schicht Auf diese Weise wird die effektive Breite der mit einer Schicht gleichmäßiger Dicke beschichteten Glasbahn beträchtlich gegenüber der Länge der Hin- und Herbewegung des Verteilers verringert

Zur Vergrößerung der effektiven Breite kann man möglicherweise das Ausmaß der Versetzung des Verteilers bis auf die Brehe der Glasbahn oder sogar über die Breite der Glasbahn hinaus vergrößern. In diesem Falle werden jedoch über die Ränder der Glasbahn hinaus die Transportrollen und deren Umgebung verunreinigt, was weitere Nachteile schafft. Aus diesem Grunde hat man diese Methode nicht für die industrielle Fertigung verwenden können.

Darüberhinaus ist es bei einem derartigen Beschichtungsverfahren unter Versprühung einer Lösung so, daß das Lösungsmittel, im wesentlichen ein organisches Lösungsmittel, beim Kontakt mit der heißen Oberfläche des Glases verdampft und gefährliche Gase erzeugt. Man muß daher eine Absaugeinrichtung zum Abziehen und Beseitigen der in der Nähe des Verteilers frei werdenden Gase des Lösungsmittels vorsehen. Ferner sind bei den bisherigen Anlagen die Absaugleitungen an den beiden Rändern der Glasbahn angeordnet, damit ein großer Teil der Gase abgezogen wird, die sich aus der in den Ruhestellunger.-des Verteilers austretenden Lösung aa bilden. Auf Grund der dort angeordneten Absaugleitungen ist eine Vergrößerung der Wegstrecke des Verteilers unmöglich.

Bei näherer Betrachtung muß darauf hingewiesen werden, daß bei Vergrößerung der Wegstrecke des Verteilers die an den beiden Enden der Wegstrecke zerstäubte Lösung sich auf den Absaugleiiungen absetzt und anschließend in Tropfenform auf die Glasbahn fällt und diese verunreinigt, und daß die Lösung auch am unteren Teil der Absaugleitung entlang nach außen rinnt, wenn der Verteiler und die Absaugleitung sehr dicht beieinander angeordnet sind, wodurch ein weiteres Problem der Verunreinigung entsteht. Dieses Risiko macht ebenfalls eine Vergrößerung der Wegstrecke des Verteilers unmöglich.

Tatsächlich ist es bisher so, daß die maximal erreichbare wirksame Breite einer Beschichtung mit gleichmäßiger Dicke auf Werte von weniger als ungefähr 75 cm begrenzt ist. Infolgedessen müssen die beiden Ränder

der Glasbahn abgeschnitten und beseitigt werden und es ist erforderlich, wesentlich breitere Glasbahnen zu verwenden, um entsprechende Glasplatten vorgegebener Breite zu erhalten, was den Wirkungsgrad beträchtlich verringert

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und die effektive Breite einer Bahn mit gleichmäßiger Schichtdicke zu vergrößern sowie eine rationelle Ausnutzung der zu versprühenden Lösung zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Austreten der aus der Verteilereinrichtung herauskommenden Lösung der MetaHverbindung verringert oder unterbrochen wird, wenn die Verteilereinrichtung sich in der Nähe eines der beiden Ränder der Glasbahn oder der Glasplatte befindet

Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden, die mit einer eine quer zur Bewegungsrichtung des Glases verlaufende Hin- und Herbewegung ausführenden Verteilereinrichtung versehen ist. Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung- zur Einstellung der aus der Verteilereinrichtung austretenden Menge an Lösung zwischen einer maximalen und einer minimalen Ausströmüngsmenge, welche den Oberschuß an Lösung in den Zeitintervallen minimaler Ausströmungsmenge einer Rückleitung zuführt, und weiterhin dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung von einem die Stellung der Verteilereinrichtung abtastenden Organ betätigt wird, welche in einer vorgegebenen Stellung in der Nähe eines Randes der Glasbahn die Steuereinrichtung in den Zustand minimaler Ausströmungsmenge versetzt und die Steuereinrichtung wieder in die Stellung maximaler Ausströmungsmenge zurückführt, wenn die Verteilereinrichtung eine der vorgegebenen Randstellungen in Richtung des mittleren Bereiches der Glasbahn verläßt

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Anlage;

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht;

F i g. 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anlage, bei der die wesentlichen Teile im vergrößerten Maßstab dargestellt sind;

F i g. 4 eine Draufsich« der in F i g. 3 dargestellten Anlage; und in

F i g. 5 eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung nach dem Stande derTechnik.

In Fig.2 ist eine aus einer Herstellungsanlage für Floatglas kontinuierlich austretende Glasbahn 1 sowie ein Rollenförderer 2 erkennbar, der die Glasbahn 1 tirägt und einer nicht gezeichneten Kühleinrichtung auf der linken Seite der in der F i g. 2 erkennbaren Vorrichtung zuführt. Während seiner Bewegung auf dem Förderer 2 wird die Glasbahn 1 durch Zerstäuben mit einer Schicht einer Lösung einer Metallverbindung bedeckt, v/elche sich unter der Einwirkung der hohen Temperatur in eine Metalloxidschicht umwandelt.

Oberhalb des Rollenförderers 2 ist eine quer zur Glasbahn 1 verlaufende Schiene 3 angeordnet, längs der eine Zerstäubungsdnrichtung 4 verschiebbar ist. Die Hin- und Herbewegung, der Zerstäubungseinrichtung 4 wird über einen Kettenantrieb 5 sichergestellt (vgl.

F i g. 1). Die in vergrößertem Maßstab in F i g. 3 wiedergegebene Zerstäubungseinrichtung 4 weist zwei in Längsrichtung der Glasbahn durch einen geeigneten Abstand voneinander getrennte Zerstäuber 6 auf, die sich in der Nähe der Oberfläche des Glases in Düsen 9 öffnen.

Wie aus F i g. 3 erkennbar weist jeder Zerstäuber 6 ein Doppelrohr auf. wobei das Innenrohr 7 zur Zuführung der Lösung der Metallverbindung zur Zerstäuberdüse 9 dient, während über das Außenrohr 8 Druckluft zugeführt wird Die Rohre 7 sind in ihrem oberen Bereich über öffnungen 10 an Zuführungsleitungen für die Lösung angeschlossen. Die oberen Enden der Rohre 8 zur Zuführung von Luft sind miteinander verbunden und an eine gemeinsame Zuführungsöffnung für die Druckluft angeschlossen. Im oberen Bereich jedes Rohres 7 zur Zufuhr der Lösung ist ein Dreiwegventil 13 angeordnet der die aus den entsprechenden Düsen 9 austretende Lösungsmenge zu begrenzen gestattet Die Dreiwegventile 13 sind einstellbar, so daß in der einen Stellung die gesamte Menge an Lotting den Düsen 9 zugeführt wird und in einer anderen Stauung der den Düsen 9 zugeführte Flüssigkeitsstrom begrenzt oder unterbrochen wird, wobei die Lösung dann Rückleitungen 12 zugeführt wird. Die oben angegebenen Änderungen der Arbeitsbedingungen der Dreiwegventile 13 werden für jedes Dreiwegventil 13 mittels eines Hebels 14 erreicht der über eine im folgenden näher zu beschreibende Einrichtung betätigt wird.

An jedem Ende der die Zerstäubui/gseinrichtung 4 tragenden Schiene 3 ist auf beiden Seiten der Schiene eine Anschlagplatte 15 angebracht (vgl. Fig.3 und 4). Bei der Hin- und Herbewegung A der Zerstäubungseinrichtung 4 kommt am jeweiligen Ende der Bahn ein Steuerhebel 14 des Ventiles 13 mit einer der Anschlagplatten 15 in Berührung, so daß der Hebel in die in F i g. 4 erkennbare Stellung gekippt wird, in dieser Stellung wird die Lösung der Rückleitung 12 zugeführt, während die Zufuhr der Lösung in Richtung der Düse 9 erfolgt, wenn der Hebel 14 außer Eingriff kommt und in seine Ruhestellung zurückkehrt.

Die Anschläge 15 sind an Trägern mit Gewinden angebracht, die Muttern 19 bilden und über Schrauben 16 an Vorsprüngen 18 mit einem Hilfsrahmen 17 in Eingriff stehen. Die Stellung der Anschläge i5 läßt sich somit durch Drehen der Schrauben 16 mittels eines Handrades 16a in Verschiebungsrichtung der Zerstäubungseinrichtung 4 einstellen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Während die Glashahn 1 unter der Zerstäubungseinrichtung 4 hindurchläuft, welche sich quer zur Glasbahn mit einer der Vorrückge.;chwindigkeit der Glasbahn angspa jten Geschwindigkeit hin- und herbewegt, werden die Lösung der metallischen Verbindung und die Druckluft den jeweiligen Zuführungsöffnungen 10 bzw. 11 zugeführt und die Lösung an den Mündungen der Zerstäubungsdüsen 9 der Rohre 6 zerstäubt, so daß sie sich auf der Oberfläche de? Glases ausbreitet. Die in der Lösung enthaltene Metallverbindung setzt sich auf dem Glas ab und zersetzt sich unter Hitzeeinwirkung unter Bildung einer Metalloxidschicht, wobei ein Teil des Lösungsmittels und der MetaHverbindung unter Bildung von Restgasen verdampft, die mittels einer Absaugeinrichtung 20 abgeführt werden.

Erreicht der Zerstäuber 6 auf seiner Bahn den Rand der Glasbahn, so trifft der Steuerhebel 14 des Dreiwegventils 13 auf einen Anschlag 15, der das Dreiwegventil

in der Weise dreht, daß die gesamte Lösung der Rüekleitung 12 und der daran angeschlossenen, nicht gezeichneten unter Druck stehenden Versorgungseinrichtung für die Lösung zugeführt und gleichzeitig der aus der Düse 9 austretende Strahl der Lösung unterbrochen wird. Wenn dann die Verschiebungsrichtung der Zerstäubungseinrichtung 4 umgekehrt ist und der nicht mehr mit dem Anschlag 15 in Eingriff stehende Hebel 14 herumkippt, ändert sich sofort die Flußrichtung des Lösungsmittels und das Lösungsmittel fließt in Richtung der Düsen 9 und wird erneut auf die Oberfläche des Glases versprüht. Der gleiche Vorgang wiederholt sich an jedem Rand der Glasbahn, so daß die von der Zerstäubungseinrichtung 4 versprühte Lösung im wesentlichen die Breite der Glasbahn bedeckt, wobei die Zerstäubung sofort am Ende einer Bahn unterbrochen wird, ohne daß ein Überschuß entsteht.

Im Hinblick auf die oben beschriebene Vorrichtung sollten jedoch einige Überlegungen berücksichtigt werden:

1. Es ist wünschenswert, daß der Abstand zwischen den Dreiwegeventilen 13 und den Düsen 9 nicht zu groß ist.

Wenn nämlich der Abstand zwischen dem Dreiwegeventil und der Düse zu groß ist. so tritt der Effekt auf. daß zwar die Zufuhr von Lösung für die Düse durch den Hahn unterbrochen ist, aber die zwischen dem Hahn und der Düse befindliche Lösung fließt noch für einen kurzen Zeitraum weiter, bevor die Zerstäubung vollständig unterbrochen wird. Da die Geschwindigkeit der Zerstäubungseinrichtung relativ groß ist, muß die Unterbrechung der Zerstäubungseinrichtung sehr rasch erfolgen. Bewegt sich die Zerstäubungseinrichtung beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 2 m/s, so muß die Unterbrechung der Zerstäubung zu einem vorgegebenen Zeitpunkt mit einer Genauigkeit in der G rößenordnung von 0.! Sekunden gewährleistet sein.

Wenn aber das Ventil 13 zu dicht an der Düse 9 angeordnet ist. besteht die Gefahr einer unzureichenden Wirkungsweise des Ventiles selbst, was auf die ausgestrahlte Hitze des mit hoher Temperatur vorrückenden Glases und einer Ablagerung der Metallverbindung in festem Zustand im Inneren des Ventils auf Grund der Wärmeeinwirkung zurückzuführen ist. Infolgedessen muß der Abstand zwischen dem Dreiwegeventil 13 und der Glasplatte 1 in geeigneter Weise eingestellt werden.

2. Das Dreiwegeventil 13 muß ein Hindurchfließen der Lösung iuch beim Betrieb mit beschränktem Durchsatz ermöglichen.

Die Lösung wird unter Druck zugeführt, wobei der Durchsatz automatisch überwacht wird, damit eine konstante, volumenmäßige Zufuhr und eine gleichmäßige Zerstäubung gewährleistet ist Wenn aber die hindurchfließende Lösung nur für einen kurzen Augenblick unterbrochen wird, so schwankt unter gewissen Umständen die ausströmende Menge beträchtlich, wenn die Zufuhr der Lösung unterbrochen oder wiederhergestellt wird, was eine zufriedenstellende automatische Überwachung der herausfließenden Lösung verhindert.

Infolgedessen läßt sich das Dreiwegeventil, das weiter oben im einzelnen beschrieben worden ist, nicht durch ein einfaches Ventil ersetzen, das lediglich den Fluß unterbricht

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Be

schichten tritt kein Überschuß an zerstäubtem Lösungsmittel an den beiden Rändern der Glasbahn auf, so daß die Breite des beschichteten Bereiches fast der gesamten effektiven Breite entspricht. Die bisher an den bei-

s den Rändern der Glasbahn verlorengegangene Lösung kann nunmehr mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingespart werden.

Um beispielsweise mit einer Vorrichtung nach dem Stande der Technik eine effektive beschichtete Breite

ίο von 254 cm zu erreichen, benötigt man eine Zerstäubungsbreite von 330 cm, während man mit der erfindungsgemäßen Zerstäubungseinrichtung lediglich eine Zerstäubungsbreite von 254 cm benötigt. Das bedeutet, daß bei gleicher effektiver Breite bei dem erfindungsge mäßen Verfahren die erforderliche Menge an Lösungs mittel nur ungefähr 78% derjenigen Menge ausmacht, die sonst bei der Verwendung einer Vorrichtung nach dem Stande der Technik erforderlich wäre.

Da darüberhinaus kein Überschuß an zerstäubter Lo-

sung an den beiden Rändern erfolgt, werden weder die Rollen 2 noch der daran angrenzende Bereich verschmutzt, da die Zerstäubungsbreite praktisch genau so groß wie die maximale Breite einer vorgegebenen Glasbahn ist. Die Zerstäubungsbreite läßt sich durch die Ein- stellung der Lage der Anschläge 15 einstellen, so daß die effektive Breite den Erfordernissen entsprechend vorgegeben werden kann. Will man beispielsweise eine Glasbahi mit geringer Breite beschichten, so verringert man die Breite der Bahn indem man auf die Ziehge schwindigkeit des Glases aus dem Floatbad einwirkt und gleichzeitig die Zerstäubungsbreite verringert, wodurch die Produktivität erhöht wird, da die Durchlaufgeschwindigkeit des Glases erhöht ist. Wenn allerdings die Zerstäubung unterbrochen wird,

J5 sobald der das Ventil 13 steuernde Hebel vom Anschlag 15 geschwenkt wird, so kann die Bahn des Zerstäubers 6 ebenso groß wie die Breite des Glases oder sogar größer als diese Breite sein.

Die Zerstäubung der Lösung wird an den beiden En-

den der Bahn der Zerstäubungseinrichtung unterbrochen und es werden in diesen Bereichen nur wenig Gase frei, so daß nicht unbedingt Absaugleitungen für diese Gase angebracht sein müssen. Wenn aber eine Absaugung dieser Gase erforderlich ist, so kann man sich mit Absaugleitungen geringen Durchmessers begnügen, die mit einem geringen Unterdruck arbeiten. Je mehr der von den Rohrleitungen eingenommene Raum beschränkt wird, desto mehr läßt sich die Zerstäubungsbreite durch Verlängerung der Bahn des Zerstäubers vergrößern.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsge.· äßen Anlage wird der aus den Zerstäubern austretende Strahl an den beiden Enden der Bahn vollständig unterbrochen, jedoch kann man stattdessen auch eine Einrich- tung verwenden, die an den beiden Enden der Bahn das zerstäubte Volumen lediglich verringert und die überschüssige Lösung der Rückleitung 12 zuführt

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf:

1. Die Zerstäubung der Lösung in den beiden vorgegebenen extremen Zerstäubungsstellungen wird bis zur Unterbrechung reduziert Infolgedessen kann die von der Zerstäubung betroffene Breite b5 fast genau so groß wie die effektive Breite der mit einer Schicht gleichmäßiger Dicke zu versehenden Bahn sein. Wählt man die Bahn der Zerstäubungseinrichtung genau so groß oder breiter als das Glas,

so kann die Zerstäubungsbreite oder die effektive Breite fast die gesamte Breite der Bahn oder des Glases erreichen, wodurch die Glasbiihnen mit einem hohen Wirkungsgrad beschichtet werden.

2. Man vermeidet eine überschüssige Zerstäubung an s den beiden Enden der Zerstäuberbahn, wodurch Lösung eingespart und der Verbrauch an Lösung durch die Einheitlichkeit der effektiven bcschichte- >·λ Breite verringert wird.

3. Wird an den beiden Enden der Bahn des Zerstäubers die Zerstäubung der Lösung unterbrochen, so wird die nicht zerstäubte Lösung der Rückleitung zugeführt und die Versorgung mit Lösung bleibt auf diese Weise konstant. Beginnt daher die Zerstäubung von neuem, so wird infolgedessen der ur- sprüngliche Zerstäubungszustand wiedergewonnen, wobei lediglich der Weg der hindurchtretenden Flüssigkeit geändert wird, ohne daß dabei eine große Veränderung des Durchsatzes auftritt. Daraus ergib; sieh, daß die Zufuhr an Lösung sich leicht steuern und konstant halten läßt, was eine gleichmäßige Zerstäubung über die gesamte zu behandelnde Breite möglich macht.

4. In dem Moment, in dem die Zerstäubung unterbrochen wird, wird die überschüssige Lösung über die Rückleitung der Versorgungseinrichtung zugeführt und kann auf diese Weise wieder verwendet werden, wodurch der Wirkungsgrad des Verfahrens verbessert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

1. Patentansprüche:

   L Verfahren zur Herstellung einer Metalioxidschicht auf der Oberfläche von Glasplatten oder -bahnen, bei dem auf der Glasoberfläche hoher Temperatur eine Lösung einer Metallverbindung zerstäubt wird, die bei dieser Temperatur sich zu einem Oxid umwandelt, wobei die Glasbahn oder -platte kontinuierlich unter einer Verteilereinrichtung für die Lösung vorrückt, welche quer zur Bewegungsrichtung des Glases eine Hin- und Herbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Lösung der aus der Verteilereinrichtung austretenden Metall verbindung verringert oder unterbrochen wird, wenn die Verteilereinrichtung sich in der Nähe eines der beiden Ränder der Glasbahn oder -platte befindet.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Verteilereinrichtung für die Lösung «Jer Metallverbindung, welche quer zur Bewegungsrichtung des Glases eine Hin- und Herbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung zur Einstellung der aus der Verteilereinrichtung (4 bis 9) austretenden Menge an Lösung zwischen einer maximalen und einer minimalen Ausströmungsmenge vorgesehen ist, welche den Überschuß an Lösung in den Zeitintervallen minimaler Ausströmungsmenge einer Rückleitung (12) zuführt, und daß die Steuereinrichtung von einem die Stellung der Verteilereinrichtung (4 bis 9) abtastenden Organ betätigt wird, welches in einer vorgegebenen Stellung in dt-=. Nähe eines Randes der Glasbahn (I) die Steuereinrichtung in den Zustand minimaler Ausströmung: iienge versetzt und die Steuereinrichtung wieder in die Stellung maximaler Ausströmungsmenge zurückführt, wenn die Verteilereinrichtung (4 bis 9) eine der vorgegebenen Randstellungen in Richtung des mittleren Bereiches der Glasbahn (1) verläßt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Stellung der Zerstäubungseinrichtung (4) ansprechende Organ ein von einem Hebel (14) betätigtes Dreiwegeventil (13) ist, welcher bei Berührung mit an den beiden Enden der Bahn (1) der Zerstäubungseinrichtung (4) angeordneten festen Anschlägen (15) eine Schwenkbewegung ausführt.