DE2535603B2

DE2535603B2 - Vorrichtung zum Verändern der Oberflächeneigenschaften von Glas durch Ioneneinwanderung

Info

Publication number: DE2535603B2
Application number: DE2535603A
Authority: DE
Inventors: Antrag auf Nichtnennung .
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1975-08-07
Publication date: 1978-12-21
Also published as: SU629870A3; LU73157A1; BE832189A; DE2535603A1; NL170524C; FR2281324A1; CA1061115A; PL108345B1; SE411200B; ZA754864B; SE7508879L; IT1041500B; NL7509410A; GB1491483A; JPS5152417A; US3996034A; AR206042A1; DE2535603C3; EG11726A; CS186291B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verändern der Oberflächeneigenschaften von Glas durch loneneinwanderung aus einem geschmolzenen Körper, der gegen eine Oberfläche eines fortbewegten Glasbandes in Berührung gehalten ist und an einem Halter haftet.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise durch die DE-PS 17 71 566 bekannt.

Mit derartigen Vorrichtungen können vorgegebene ;o Oberflächeneigenschaften der oberen Fläche eines Glasbandes erteilt werden, das üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, Floatglas ist, indem ein oder mehrere Elemente aus dem geschmolzenen Körper, der mit der Glasoberfläche in Berührung gehalten ist, einwandern, wobei der geschmolzene Körper an der Unterfläche des Halters haftet. Das Einwandern der Ionen in das Glas aus dem geschmolzenen Körper, der aus einem geschmolzenen Metall oder einer geschmolzenen Legierung bestehen kann, wird beispielsweise mi durch Steuerung der oxidierenden Bedingungen in der Berührungsfläche zwischen dem Glas und dem geschmolzenen Körper gesteuert. Gebräuchlicher ist die Verwendung einer elektrolytischen Verfahrensführung, bei welcher der Halter als eine Elektrode, beispielsweise t-i die Anode, geschaltet ist, so daO. der Strom aus dem geschmolzenen Körper durch das Glas hindurch, das bei der Betriebstemperatur des Floatverfahrens elektrisch leitend ist, zum Badmetall fließt, um eine gesteuerte Einwanderung der Ionen aus dem geschmolzenen Körper in die obere Glasoberfläche zu erreichen.

In der Praxis stellt man eine Erosion an der unteren Fläche des Halters fest, insbesondere, wenn sich dessen Werkstoff elektrolytisch in dem geschmolzenen Körper löst. Ein elektrolytisches Lösen des Halters in dem geschmolzenen Körper kann im übrigen auch zum Nachfüllen des geschmolzenen Körpers verwendet werden. Nachteilig ist jedoch, daß diese Erosion auch zu einer ungleichmäßigen Behandlung der Glasoberfläche führen kann. Die vorderen und hinteren Flächen des unteren Teils des Halters, d. h. die stromabwärtigen und die stromaufwärtigen Flächen in bezug zur Fortbewegungsrichtung des Glasbandes gesehen, sind besonders anfällig gegen Erosion und hierbei ist die stromabwärtige Fläche stärker anfällig als die stromaufwärtige. Diese Erosion bewirkt eine Verkürzung des geschmolzenen Körpers in der Fortbewegungsrichtung des Glasbandes. Um eine gleichmäßige Behandlung zu gewährleisten, muß daher der Halter verhältnismäßig bald ausgewechselt werden, wodurch sich ein Verlust an Produktionszeit sowie am behandelten Produkt ergibt.

Es ist zwar bereits bekannt (DE-PS 19 15 311), um diese Abnutzung zu bekämpfen und eine konstante Länge des geschmolzenen Körpers in Fortbewegungsrichtung des Glasbandes für längere Betriebszeiten aufrechtzuerhalten, mindestens die stromabwärtige Kante des Halters aus einem Werkstoff zu bilden, der abriebfester ist als der übrige Teil. Diese stromabwärtige Kante wird durch einen in den Halter über Nuten festgehaltenen Einsatz gebildet. Dieser Weg ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten, die durch die Erosion an der unteren Fläche des Halters entstehen, auf andere Weise zu überwinden, und geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß eine wesentliche Erosion an den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kanten des Halters auftritt.

Diese Aufgabe wird durch die >m Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst. Durch diese Ausbildung wird zunächst die Herstellung des Halters vereinfacht und damit verbilligt und weiterhin eine erheblich längere Lebenszeit des Halters gegenüber bisherigen Bauarten erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele vor, Vorrichtungen nach der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Ausschnitt aus einer Floalanlage im Bereich einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Ausschnitt mit während des Betriebes abgenutztem Halter,

Fig.3 eine schematische Darstellung des Halters nach eingetretenem Abrieb,

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Abnutzung bei einem üblichen, nicht geschützten Halter,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausfiihrungsform,

F i g. 6 einen Teilschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 7 eine Ansicht auf die untere Fläche eines Halters einer anderen Ausführungsform und

Fig. 8 eine Ansicht auf die untere Fläche eines Halters einer weiteren Ausführungsform.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in eine

Floatanlage eingegliedert. Nahe dem Auslaß des Badbehälters wird ein geschmolzener Körper 16 in Berührung mit der oberen Fläche 17 des Glasbandes 14 gehalten. Der geschmolzene Körper 16 besteht üblicherweise aus geschmolzenem Metall oder einer geschmolzenen Legierung, um die Oberflächeneigenschaften des Glasbandes zu verändern. Der geschmolzene Körper benetzt die Oberfläche des Glasbandes nicht und wird in seiner Lage durch Haften an der benetzbaren unteren Fläche 18 eines länglichen Halters 19 gehalten, der in Querrichtung einen rechteckigen Querschnitt hat, so daß die untere Fläche 18 und lotrechte Flächen 20 und 21 gebildet werden (Fig. 1). Wird der Halter 19 in den Badbehälter 2 eingebaut, so befindet sich die untere Fläche 18 dicht oberhalb der Bewegungsbahn der oberen Fläche 17 des Glasbandes und die lotrechte Fläche 20 ist die stromabwärtige, während die lotrechte Fläche 21 die stromabwärtige Fläche darstellt.

Der Halter 19 hat einen Kopf 22, der in einem Schuh 23 gehalten ist, der seinerseits über Hängebolzen 24 an einem wassergekühlten Träger befestigt ist, Her auf den Seitenwänden 3 des Badbehälters abgestützt ist.

Eine nicht dargestellte elektrische Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle ist so vorgenommen, daß der Halter 19 die Anode ist. Die andere Seite der elektrischen Stromquelle ist mit einer Elektrode verbunden, die in das Bad 1 aus geschmolzenem Metall in der Nähe des Halters 19 taucht. Es fließt also Strom von dem Halter 19 durch den geschmolzenen Körper 16 und die Dicke des Glasbandes 14 zum Badmetall 1. Kupfer- und Bleiionen wandern aus dem geschmolzenen Körper 16 in das Glasband 17. Das Kupfer in der Legierung des geschmolzenen Körpers 1& wird durch Lösen von Kupfer aus der unteren Fläche 18 des Halters ergänzt. Blei kann entweder durch ein schmales, nicht dargestelltes Loch im Halter 19 ergänzt werden oder durch Zuspeisen von Bleikügelchen auf die Oberfläche des Glasbandes stromaufwärts des Halters, das auf dem Glasband schmilzt und in den geschmolzenen Körper 16 mitgenommen wird.

Eine Abnutzung an der Unterfläche 18 des Halters 19 wird besonders an den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kanten des Halters festgestellt und um die Gestalt des geschmolzenen Körpers 16 trotz der Abnutzung an den Kanten des Malters aufrecht zu erhalten, wird gemäß Fig. 2 der Oberflächenbereich des Halters, der von dem geschmolzenen Körper 16 benetzt ist, zu mindestens teilweise, im Ausführungsbeispiel allerdings völlig, d-irch Oberflächenschichten eines Werkstoffes, der von dem geschmolzenen Körper 16 nicht benetzbar ist, begrenzt. Diese nicht benetzbaren Überzüge 27 und 28 bestehen aus Chrom und sind an den längeren lotrechten Flächen 20 und 21 des Halters aufgebracht. Die Chromüberzüge sind vorzugsweise aufplattiert und die Dicke der Überzüge ist zur bessei en Darstellung in der Zeichnung übertrieben groß gezeichnet. Wenn sich im Ausführungsbeispiel die Überzüge auch über die volle Höhe der längeren lotrechten Flächen erstrecken, so ist es klar, daß es nicht unbedingt nötig ist, daß sie sich bis zur oberen Kante des Halters erstrecken müssen.

An den mit Chrom plattierten lotrechten äußeren Flächen des Überzuges wird nach Einbau des Halters in die Floatanlage beim Betrieb der Anlage durch das Aufheizen eine Ch.omoxidschicht gebildet, da sich in der Schutzgasatmosphäre bekannterweise Spuren von Sauerstoff und Wasserdampf vorfinden. Die Chromüberzüge haben demzufolge eine Oberflächenschicht 29 aus Chromoxid, die von dem geschmolzenen Körper 16 aus Kupfer-Bleilegierung nicht benetzt wird.

Bei eingetretener Abnutzung oder Erosion der benetzten unteren Fläche 18 des Halters, wie sie in Fig.2 dargestellt ist, liegt noch eine genügende Haftung des geschmolzenen Körpers an den inneren Oberflächen der Chromüberzüge 27,28 und dem Kupfer des Halters vor. Hierdurch wird die Gestalt des geschmolzenen Körpers trotz der Abnutzung der unteren Fläche 18 des Halters in der ursprünglichen Form aufrechterhalten, da die äußeren Konturen nach wie vor durch die nicht benetzbaren Oberflächen 29 der Chromüberzüge gegeben sind.

Dies ist deutlicher in Fig. 3 dargestellt, in der ein Halter schematisch nach 16stündiger Betriebszeit dargestellt ist Eine beträchtliche Abnutzung hat im Bereich der stromabwärtigen Kante des Halters stattgefunden, jedoch hat der Chromüberzug 28 nicht gelitten, so daß der geschmolzene Körper 16 an der inneren Fläche des Überzuges -::ine ausreichende Haftung findet, um seine ursprüngliche, durch die nicht benetzbaren Oberflächen 29 der Chromüberzüge gegebene Form beizubehalten.

Vergleichsweise ist in Fig. 4 die Form eines ungeschützten Halters 1 nach 16 Betriebsstunden dargestellt, wo keine Möglichkeit besteht, daß der geschmolzene Körper 16 seine ursprüngliche Gestalt beibehält, da an den durch Erosion abgetragenen Stellen des Halters der geschmolzene Körper außer Berührung mit der Glasoberfläche kommt.

Die Chromüberzüge 27 und 28 können auch anders als durch Elektroplattieren aufgebracht werden, beispielsweise durch Plasmasprühen. In abgewandelter Weise können auch Chromoxidüberzüge durch Aufsprühen gebildet werden, ohne zuvor einen Chromüberzug bilden zu müssen.

Überzüge aus anderen Werkstoffen, die nicht vor dem geschmolzenen Körper 16 benetzt werden. Können unter den Betriebsbedingungen des Floatverfahrens, also bei Temperaturen zwischen 600 und 950⁵C verwendet werden. Geeignete Überzüge können Metalloxide, Metallkarbide und Metallboride sein, beispielsweise Chromkarbid, Chromborid, Aluminiumoxid oder Zirkonborid. Alle diese Werkstoffe sind inerte feuerfeste Werkstoffe und können durch Aufsprühen eines dickeren Films verwendet werden, um die körnigere Form dieser Werkstoffe auszugleichen.

Die Dicke der nicht benetzbaren Überzüge ist nicht kritisch. So kann beispielsweise ein extrem dünner Film eine verbesserte Lebenszeit der Halter bewirken.

während es keinen theoretischen Höchstwert für iie Dicke gibt, der verwendet werden kann.

Bei Verwendung von plattierten Chromüberzügen kann eine Dicke zwischen 0,001 und 0,100 mm, vorzugsweise zwischen 0,0125 bis 0.05 mm. gewählt werden. Chromüberzüge in dem bevorzugt angegebenen Bereich behalten die in F i g. 3 dargestellte Form für eine erhebliche Zeit, beispielsweise 24 Stunden,

μ zuweilen auch 48 Stunden. Im Laufe der Zeit ergibt sich an der Bodenkante des Chromüberzuges, insbesondere an der stromabwärtigen Kante 28, ein gewisser Verlust. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine beträchtliche Erhöhung der Lebenszeit der als Anode wirkenden Halter erreicht, da bei den bisher ungeschützten Haltern ein Auswechseln bereits nach etwa 8 Betriebsstunden erforderlich war, wobei sich sehr frühzeitig Fehler in der Oberflächenbehandlung zeigten.

die sich aus der Erosion an der stromabwärtigen Kante der Halter erklären lassen.

Während die Erosion an der stromabwärtigen Kante die meisten Schwierigkeilen bereitet, ist trotzdem an der stromaufwärtigen Kante auch eine Erosion möglich, die jedoch durch die vorgesehenen Überzüge aus Chrom leicht unschädlich zu machen ist.

Halter nach der Erfindung haben wegen ihrer längeren Lebenszeit den Vorteil, daß sie weniger häufig ausgewechselt werden müssen, so daß die Länge eines mit einem Halter zu behandelnden Glasbandes wesentlich größer wird und die während des Wechselns des Halters unbehandclte Länge des Glasbandes verhältnismäßig kürzer wird.

Der Halter 19 kann aus einem reaktionsunfrcudigen Metall, beispielsweise einem der Platingruppe oder anstelle von Kupfer auch aus Silber, Messing, Bronze, Stahl oder Legierungen des Kupfers oder Silbers, bestehen.

Als geschmolzenes Metall für den geschmolzenen Körper 16 sind Zinn, Blei, Wismut, Antimon. Indium. Zink oder Thallium geeignet und ferner auch Legierungen des Zinns oder Bleis oder Wismuts als Lösungsmetall mit Lithium, Natrium, Kalium, Zink. Magnesium, Kupfer oder Silber. Die Erfindung wurde auch erfolgreich eingesetzt bei Verwendung von Wolfram als Halter mit chromplattierten Überzügen an den lotrechten Seitenflächen und einem geschmolzenen Körper aus einer Wismutlegierung, die an dem Halter aus Wolfram haftet.

Unabhängig von den Werkstoffen, die für den Halter 19 und den geschmolzenen Körper 16 verwendet werden, ergibt sich bereits eine Erhöhung der Lebenszeit, wenn nur die stromabwärtige lotrechte Fläche 21 mit einem nicht benetzbaren Überzug 28 versehen wird. Vorteilhafter ist es natürlich, wenn beide lotrechte Flächen 20 und 21 durch nicht benetzbare Schichten geschützt werden.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Form eines Halters, bei dem der Halter 19 mit nicht benetzbaren Überzügen 27, 28 nicht nur an den lotrechten Seitenflächen 20 und 21 versehen ist. Die Überzüge 27 und 28 erstrecken sich hier noch über die Kanten der unteren ebenen Fläche 18 und überdecken diese mit Ansätzen 30 und 31. Der mittlere Bereich der unteren Fläche 18 wird von dem geschmolzenen Körper benetzt und ist durch die Kanten der Ansätze 30 und 31 begrenzt. Ein derartiges Überdecken einer Kante kann natürlich auch vorgenommen werden, wenn nur an einer der lotrechten Flächen ein Überzug vorgesehen ist.

Die Ansätze 36 und 31 unterstützen die Haltbarkeit der unteren Kantendes Halters, wenn Erosion auftritt.

Eine weitere Ausführungsform veranschaulicht Fig.6, bei der die lotrechten Flächen 20, 21 mit abgeschrägten Flächen in die untere Fläche 18 des Halters übergehen. Die abgeschrägten Flächen sind hierbei mit Teilen 32 und 33 der nicht benetzbaren Schichten 27 und 28 überdeckt. Auch diese Ausführungsform verhindert einer Zusammenbruch der Kanten des Halters beim Eintreten von Mrosion. Auch hier ist eine Abschrägung an nur einer Kante möglich, wenn nur dort ein Überzug vorgesehen ist.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung das Beseitigen der Schwierigkeiten infolge der Erosion der unteren Fläche 18 des Halters in einfacherer und zweckmäßigerer Weise als bisher erreicht wird. Die Erfindung ist auf die Anwendung bei Hallern rechteckigen (,Micrsehrilts nicht beschränkt, wie sie normalerweise vcrwcndel werden, um gleichmäßige Oberflächeneigenschafteii durch loneneinwanderung /u er/iclen. Sie ist auch anwendbar auf Halter, die eine bestimmte Gestalt aufweisen, um Muster durch Schalten des elektrischen Stromes zu bewirken. In solchen Fällen dient der Überzug nicht nur der Bekämpfung der schädlichen t-.inHüsse der Erosion an den Kanten des Halters, sondern verbessert auch die Begrenzung der Gestalt des geschmolzenen Körpers, der an der entsprechend geformten unteren Fläche des Halters haftet, indem Einschnitte in dem Muster einwandfrei begrenzt werden.

F i g. 7 zeigt einen Halter in Form einer Stange 34 aus weichem Stahl, die Einschnitte 35 aufweist. Die stromabwärtige Fläche des Halters hat einen Chromüberzug 36, der eine nicht benetzbare Oberfläche aus Chromoxid aufweist. Der geschmolzene Körper 16 besteht aus Indium, das an der profilierten Unterfläche des Halters haftet. Die vorhandene nicht benetzbare Fläche 36 des Überzuges unterstützt die Formhaltigkeil des geschmolzenen Körpers 16, so daß das geschmolzene Indium nicht über die Grenzen der Einschnitte 35 treten kann, beispielsweise bis zu den strichpunktierten Linien 37.

Ferner kann auf der ebenen unteren Fläche eines einfachen Halters rechteckigen Querschnitts durch Aufbringen nicht benetzbarer Flächenelemente an der

jo unteren Fläche 18 ein bestimmtes Muster gebildei werden (Fig. 8). Der benetzbare Teil 39 der unteren Fläche 18 ist durch Überzüge 38 aus nicht benetzbarem Werkstoff eingeschränkt. Beispielsweise besteht der Halter aus Kupfer und der geschmolzene Körper aus einer Kupfer-Bleilegierung. Die dreieckigen Überzüge 38 sind Teile der an den lotrechten Seitenwänden ebenfalls vorgesehenen Überzüge.

Der erfindungsgemäße Halter kann zur Behandlung von Glasoberflächen auch außerhalb des Floatverfahrens verwendet werden, beispielsweise, um die Oberfläche eines gewalzten Glasbandes oder einer senkrecht abgezogenen Glasscheibe zu bearbeiten.

In diesem Falle wird der Glasoberfläche eine Bewegung längs einer vorgegebenen Bahn erteilt üblicherweise auf einer Förderanlage, und der Halter in entsprechender Weise über dieser Bewegungsbahn angeordnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verändern der Oberflächeneigenschaften von Glas durch loneneinwanderung aus einem geschmolzenen Körper, der gegen eine Oberfläche eines fortbewegten Glasbandes in Berührung gehalten ist und an einem Halter haftet, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Halters (19), der von dem geschmolzenen Körper (16) benetzt ist, mindestens in dem für die Formhaltigkeit des geschmolzenen Körpers maßgeblichen Bereich durch einen vom geschmolzenen Körper nicht benetzbaren Oberzug (27, 28) des Halters begrenzt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich nicht benetzbare lotrechte Flächen (27, 28) des Überzugs über schräge, ebenfalls nicht benetzbare Flächen (32, 33) bis zur benetzbaren Fläche (18) des Halters erstrecken

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich nicht benetzbare lotrechte Flächen (27, 28) des Überzugs um die unteren Kanten des Halters (19) bis zur benetzbaren Fläche (18) des Halters erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht benetzbare Überzug (38) im Bereich der benetzbaren Fläcne (18) des Halters ein vorgegebenes Muster (39) begrenzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (36) des Halters im Bereich seiner benetzbaren Fläche (34) die Form eines vorgegebenen Musters mit mindestens einem Einschnitt (35)hb..

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (28' aus Chrom besteht und seine nicht benetzbare Außenfläche (29) aus Chromoxid.