DE2626118A1

DE2626118A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberziehen von flachglas

Info

Publication number: DE2626118A1
Application number: DE19762626118
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1976-06-10
Publication date: 1976-12-30
Also published as: SE7606431L; US4469045A; FR2314152B1; ZA763395B; DK258776A; GB1507996A; IT1062150B; FR2314152A1; CA1144825A; FI59980C; AU1470276A; PL107277B1; NL7606069A; JPS5244829A; BR7603664A; DK153833C; IE42834B1; CS191974B2; NO761965L; NO141714C

Description

PILKINGTON mOTHBRS LIMITBD

Prescot Road, St. Helens, Merseyslde WAlO (Großbritannien)

Verfahren und Vorrichtung zum Überziehen von Flachglas

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überziehen von Glas.

Es ist bereits bekannt, Flachglas durch Kontaktieren des Glases mit einem gasförmigen Überzugsmaterial bei im wesentlichen atmosphärischem Druck zu überziehen. Jedoch war es schwierig, nach bekannten Verfahren gleichmäßige Überzüge auf einem sich bewegenden Glasstreifen zu erzeugen. In der US-PS 3 850 679 ist angegeben, die Gleichmäßigkeit von durch chemische Dampf-

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abscheidung erzeugten Überzugsfilmen zu verbessern, indem man Überzugsgas auf die Glasoberfläche durch eine Düse bei einer Reynolds-Zahl von wenigstens 2500 richtet. Zum Hochgeschwindigkeitsüberziehen zusammenhängender Glasbänder oder -bahnen wird dort eine Reynolds-Zahl von mindestens 5000 für das strömende Gas empfohlen. Die Anwendung einer Reynolds-Zahl über 2500 bedeutetj daß der Gasstrom turbulent ist.

Im Gegensatz dazu"wurde nun gefunden, daß sich gleichmäßige Überzüge ausbilden lassen, indem man ein Überzugsgas im wesentlichen parallel zur Oberfläche eines zu überziehenden, sich bewegenden Glasstreifens unter LaminarStrömungsbedingungen im Gegensatz zu den bekannten turbulenten Strömungsbedingungen strömen läßt.

Gegenstand der Erfindung ist daher zunächst ein Verfahren zum Überziehen von Flachglas durch Kontakt mit einem Überzugsgas, mit dem Kennzeichen, daß man das Überzugsgas auf eine zu überziehende Oberfläche einer sich bewegenden Glasbahn von einem über die Oberfläche und quer zur Bewegungsrichtung der Bahn erstreckten Verteiler derart richtet, daß das Gas im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche unter laminaren Strömungsbedingungen und gleichmäßig über die Breite der Oberfläche strömt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere, jedoch nicht allein zum Überziehen des von seinem Erzeugungsprozeß noch heißen Glases, z. B. einer Schwimmglasbahn geeignet.

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Das Überzugsgas kann ein Gas sein, das ein gasförmiges, an der Glasoberfläche kondensierendes Material, beispielsweise einen Metalldampf, enthält.

Die Erfindung ist besonders nützlich zur Aufbringung eines Überzuges aus einem Überzugsgas, das beim Berühren der heißen Glasoberfläche unter Abscheidung eines Überzugsmaterials darauf reagiert.

Beispiele solcher Gase sind flüchtige Metallkarbony-Ie oder -hydride, die sich beim Kontakt mit heißem Glas zersetzen, z. B. Silane, insbesondere Monosilan, die sich pyrolysieren, wodurch ein Siliziumüberzug auf dem Glas abgeschieden wird, wie in der älteren deutschen Patentanmeldung P 25 26 209.3 vom 12. 6. 1975 vorgeschlagen wird.

Das Überzugsgas kann eine Mischung, beispielsweise eine oder mehrere der obigen Verbindungen enthaltende · Mischung oder.eine eine Verbindung, beispielsweise ein Metallhalogenid, und eine Verbindung oder ein Element, die bzw. das damit reagiert, beispielsweise Sauerstoff oder eine Sauerstoff enthaltende Verbindung, enthaltende Mischung sein, um ein Uberzugsmaterial abzuscheiden. Wenn erwünscht, kann das Überzugsgas auch einen nichtreagierenden Bestandteil, z. B. Stickstoff, enthalten, der als Trägergas dient.

Die Temperatur des Überzugsgases wird vorzugsweise gesteuert, um irgendeine wesentliche Bildung des festen Überzugsmaterials vor dem Eintreffen des Gases an der Glasoberfläche zu verhindern. So wird die Temperatur in Gaszuführkanälen in einem Verteiler für das Gas vorzugsweise ausreichend hoch, um eine

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Kondensation des Uberzugsgases zu verhindern, jedoch gleichzeitig ausreichend niedrig gehalten, um jede wesentliche Zersetzung des Uberzugsgases zu verhindern, bevor dieses die Glasoberfläche erreicht.

Das Überzugsgas wird zweckmäßig dem Glas bei im wesentlichen atmosphärischem Druck zugeführt. Höhere oder niedrigere Drücke können unter der Voraussetzung angewandt werden, daß alle notwendigen Vorsichtsmaßnahmen getroffen sind, um Druckunterschiede zu vermeiden, die die laminare Strömung des Gases parallel zur Glasoberfläche stören oder zu einem unerwünschten Entweichen von Gas aus der Überzugsstation führen.

Das Überzugsgas wird vorzugsweise parallel zum Glas über die Glasoberfläche bei im wesentlichen gleichmäßigem Druck über deren ganze zu überziehende Breite gerichtet. Dies fördert die laminaren Strömungsbedingungen und damit das Erzielen eines gleichmäßigen Überzuges. Um einen gleichmäßigen Überzug zu erhalten, ist es erwünscht, daß die Glasbahn über ihre volle zu überziehende Breite genau die gleiche Behandlung erfährt. Es ist daher vorteilhaft, daß die Strömungsrichtung des Überzugsgases parallel zur Ebene der Glasbahn im wesentlichen auch parallel zur Bewegungsrichtung der Glasbahn liegt. Während ein gleichgerichteter Strom oder ein Gegenstrom anwendbar ist, wurde gefunden, daß sich die laminaren Strömungsbedingungen am einfachsten beibehalten lassen, wenn man das Überzugsgas einsinnig in der gleichen Richtung wie der Bewegungsrichtung des Glases relativ zum Gasverteiler strömen läßt.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zum Überziehen von Flachglas nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit einem Träger für das zu über-

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ziehende Glas, mit dem Kennzeichen, daß sie einen Gasverteiler, der sich über die Breite der zu überziehenden Glasoberfläche erstreckt, und Mittel zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem Glas und dem Gasverteiler enthält, daß dieser eine Gaszuführleitung und einen sich über die Breite des zu überziehenden Glases erstreckenden Führungskanal aufweist und daß der Führungskanal durch geformte Wände begrenzt ist, die zum Leiten des von der Gas zuführleitung zugeführten Gases in einer im wesentlichen parallel zu Glasoberfläche unter Laminarströmungsbedingungen gerichteten Strömung ausgebildet sind.

Zur Erreichung gleichmäßiger Verteilung des Gases über die Breite des zu überziehenden Glases kann ein Gasdurchstrombegrenzer oder eine Gasdrossel zwischen der Gaszuführleitung und dem Führungskanal angebracht sein.

Der Gasdurchstrombegrenzer ist vorzugsweise aus einer Anzahl von Kanälen geringer Querschnittsfläche zwischen der Zuführleitung und dem Führungskanal zusammengesetzt, wobei die Abmessungen dieser Kanäle derart sind, daß der Druckabfall längs der Leitung im Vergleich mit dem Druckabfall längs der Kanäle gering ist.

Die Vorrichtung kann weiter Mittel zur Steuerung der Temperatur der den Weg des Gases im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche begrenzenden Wand enthalten. Die Temperatursteuermittel können aus einer Wärmeisolation zwischen der Zuführleitung und dieser Wand bestehen.

Weiter können erfindungsgemäß geformte Wände zur Ableitung des Gases von der Glasoberfläche nach Abschei-

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dung des Überzugsmaterials auf dem Glas vorgesehen sein.

Die Vorrichtung kann weiter Gebläse zur Verteilung des von der Glasoberfläche weggeführten Gases enthalten. Auch kann ein Exhaustor an einer geeigneten Stelle vorgesehen sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsart der Vorrichtung umfaßt der Gasverteiler einen Zentralblock und einen ersten und einen zweiten Seitenteil, die neben dem Zentralblock angeordnet sind und damit einen im wesentlichen U-förmigen Führungskanal für das Gas von dem Gasdurchstrombegrenzer zwischen dem ersten Seitenteil und der Stromaufseitenwand des Zentralblocks, zwischen der Bodenwand des Z'ntralblocks und dem bewegten Glas und zwischen dem zweiten Seitenteil und der Stroraabseitenwand des Zentralblocks definieren.

Vorzugsweise enden der erste Seitenteil und der zweite Seitenteil dicht über dem Durchlaufweg des Glases, und ihre Bodenseiten erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche, um das Entweichen von Gas zwischen dem Glas und den Böden der Seitenteile möglichst gering zu halten.

Die Erfindung richtet sich auch auf nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Überzug versehenes Glas.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Schwimmglasherstellvorrichtung mit einem Behälter, der

ein Metallschmelzebad und einen Gasverteiler geinäß der Erfindung enthält, der sich quer zur Bewegungsrichtung der Glasbahn nahe dem Auslaßende der Vorrichtung erstreckt;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Gasverteiler

nach der Linie II-II in Fig. 4 zur Veranschaulichung des Verteilers in mehr Einzelheiten;

Fig. 3 eine Vergrößerung eines Teils des Gasdurchstrombegrenzers in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine Teilschnittansicht nach der Linie V-V in Fig. 4; und

Fig. 6 eine Einzelheit der zur Lageeinstellung und Halterung des Gasverteilers über dem Durchlaufweg der Glasbahn verwendeten Einrichtung.

In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile.

Die Figuren veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Verwendung beim Aufbringen eines gleichmäßigen Überzugs auf die Oberfläche einer Bahn aus Schwimmglas. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Überzug nahe dem Ausgangsende des Bades angebracht, wo sich die Bahn der Stelle nähert, an der sie von der Oberfläche eines Metallschmelzebades, auf dem die Bahn vorher gebildet worden ist, abgehoben wird.

Fig. 1 zeigt eine Glasschmelze 1, die in üblicher

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Welse längs eines Kanals 2 vom Vorherd eines Glasschmelzofens her zugeführt wird. Der Kanal 2 endet in einem Ausguß mit Seitenwänden 3 und einer Lippe 4, und der Strom der Glasschmelze, üblicherweise Natriumoxid-Kalk-Siliziumdioxid-Glasschmelze, zum Ausguß wird durch eine Regulierplatte 5 gesteuert. Der Ausguß erstreckt sich über die Eingangsstirnwand 6 eines Behälters mit einem Boden 7, einer Auslaßstirnwand 8 und Seitenwänden 9·

Der Behälter enthält das Bad von Metallschmelze 10, üblicherweise Zinn- oder Zinnlegierungsschmelze, in der Zinn dominiert, und eine Glasschmelze strömt, wie bei 11 angedeutet, über die Ausgußlippe 4 auf die Oberfläche des Metallschmelzebades 10 am Eingangsende des Bades, wo die Temperatur im Bereich von 1000 ⁰C durch Heizeinrichtungen 12 gehalten wird, die in einem Dach 13 montiert sind, das über dem Behälter befestigt ist und einen Kopfraum 14 über dem Metallschmelzeband definiert. Das Dach hat eine Eingangsstirnwand 15, die nach unten bis nahe über der Oberfläche des Metallschmelzebades 10 am Eingangsende des Bades herabhängt, um einen Einlaß 16 von begrenzter Höhe zu ergeben. Eine Verlängerung 17 des Daches 13 reicht hier bis zur Platte 5, um eine Kammer zu bilden, in der der Ausguß eingeschlossen ist.

Das Dach weist außerdem eine nach unten hängende Wand 19 am Ausgangsende auf. Eine AuslaSöffnung 20 für eine auf dem Bad 10 gebildete Glasbahn 21 ist zwischen der Unterseite der Auslaßendwand 19 des Dachs und der Oberseite der Auslaßstirnwand 8 des Behälters begrenzt. Angetriebene Zugrollen 22 sind jenseits der Auslaßöffnung 20 montiert, wobei die Oberseiten der Rollen etwas über dem Niveau der Oberseite der Behälterstirn-

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wand 8 sind, so daß die Glasbahn zwecks horizontalen Abtransports aus der Auslaßöffnung 20 vom Bad auf den Rollen 22 sanft von der Badoberfläche abgehoben wird.

Eine Schutzatmosphäre, z. B. 95 % Stickstoff und 5 % Wasserstoff, wird im Bereich des Kopfraumes 14 über dem Bad aufrechterhalten und durch Leitungen 23 zugeführt, die sich durch das Dach nach unten erstrecken und über dem Dach mit einem gemeinsamen Sammelrohr 24 verbunden sind. Die Schutzatmosphäre strömt nach außen durch die Einlaßöffnung 16, um auch die Kammer unter dem Verlängerungsansatz 17, die den Ausguß einschließt, zu füllen.

Ein Temperaturgradient wird längs des Bades 10 von einer Temperatur von etwa 1000 C am Einlaßende des Bades bis zu einer Temperatur im Bereich von etwa 570 bis 650 °C am Auslaßende aufrechterhalten, wo die Glasbahn vom Bad weggeführt wird. Bei dieser niedrigeren Temperatur ist das Glas ausreichend versteift, um durch seinen Kontakt mit den Zugrollen 22 nicht geschädigt zu werden, läßt sich jedoch noch ohne weiteres von der Badoberfläche, wie dargestellt, abheben.

Die Glasschmelze 11, die über die Ausgußlippe 4 auf das Metallbad 10 fließt, läßt man seitlich auf dem Metallbad auseinanderfließen,um eine Schicht 25 von Glasschmelze zu bilden, die dann als Bahn 21 vorrückt, die abgekühlt und vom Bad weggeführt wird. Die Breite des Behälters, der das Metallbad zwischen den Seitenwänden 9 enthält, ist größer als die Breite der Glasbahn 21.

Ein Gasverteiler 26 zum Zuführen des Uberzugsgases zur Oberfläche der Glasbahn ist quer zum Weg der längs

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des Bades vorrückenden Glasbahn nahe dem Auslaßende des Bades, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet. Der Verteiler erstreckt sich so quer über die Oberseite der Glasbahn und quer zu deren Bewegungsrichtung. Der Gasverteiler 26 ist in mehr Einzelheiten in den Fig. bis 4 veranschaulicht und weist eine nach der Unterseite offene Kammer 27 auf, die zwecks laminarer Strömung des Überzugsgases parallel zur Glasoberfläche besonders geformt ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist der Gasverteiler 26 ein Kanalprofil 28 von umgekehrt U-förmigem Querschnitt mit Seitenwänden 29 und 30 und einer Oberwand 31 auf. Der Kanal innerhalb des Profils 28 ist durch eine vertikale Trennwand 32 unterteilt, die bei 33 mit der Oberwand 31 verschweißt ist. Horizontale Teile 3^ und 35 erstrecken sich von der Seitenwand 29 bzw. der Trennwand 32 an deren Unterkanten nach innen und definieren zusammen eine längliche öffnung 36. Ein zweites, kleineres U-Querschnittkanalprofil 37 ist umgekehrt symmetrisch zwischen der Seitenwand 29 und der Trennwand 32 angeordnet, und seine Unterkanten sind mit den horizontalen Teilen 3^- und 35 verschweißt. Eine horizontale Platte 38 ist an der Basis der vertikalen Trennwand 32 und der Basis der Seitenwand 30 angeschweißt und reicht bis jenseits der Wand 30.

Die beiden Kanalprofile 28 und 37 von umgekehrt U-förmigem Querschnitt definieren zusammen mit den horizontalen Teilen 34 und 35 eine U-Querschnittleitung 39 zum Durchstrom eines Warmeübertragungsfluids; eine rechteckquerschnittförmige Rückflußleitung 40 ist durch die Seitenwand 30, die Oberwand 31* die Trennwand 32 und die horizontale Platte 38 begrenzt. Die Innenseite des U-Querschnittkanalprofils 37 definiert zusammen mit

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den horizontalen Teilen 34 und 35 eine Gaszuführleitung 4l, in der zentral die nach außen führende Gasanschlußleitung 49 angeordnet ist.

Ein Gasdurchstrombegrenzer 42, der eine zwischen Halteplatten 44 montierte Waffelplatte 43 umfaßt, ist mit der Unterseite der horizontalen Teile 34 und 35 durch versenkte Bolzen verbolzt, die in Füllblöcke 46 eingeschraubt sind, die sich längs der Bodeneckkanten der Gaszuführleitung 41 zu beiden Seiten der öffnung erstrecken. Die Waffelplatte 43 ist so zur öffnung 36 ausgerichtet.

Die zentrale Waffelplatte 43 enthält, wie im einzelnen in Fig. 3 dargestellt ist, eine Mehrzahl von gleichartigen gewellten Metallstreifen ¹Vf, die phasenverschoben angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Kanälen 48 zu bilden, die von relativ zur Querschnittsfläche der Gaszuführleitung 41 geringer Querschnittsfläche sind, so daß beim Einführen von Überzugsgas unter Druck in die Leitung 41 durch Gasanschlußleitungen 49 am einen oder anderen Ende des Verteilers, wie in Fig. 4 dargestellt ist, der Druckabfall längs der Leitung 41 gering im Vergleich mit dem Druckabfall durch die eingeschnürten Kanäle 4b ist und die Waffelplatte 43 mit guter Wirkung einen Gasdurchstrombegrenzer zur Sicherung der Abgabe des Uberzugsgases bei im wesentlichen konstantem Druck und konstanter Temperatur über seine gesamte Länge darstellt, so daß die Gasverteilung über die Breite des zu überziehenden Glases gleichmäßig ist.

In bestimmter Gestalt geformte Kohlenstoffblöcke 50, 51, 52 und 53 definieren die U-förmige Kammer 27 als Gasführungskanal mit einer offenen Seite, die sich über die zu überziehende Glasbahn 21 erstreckt. Der

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Kohlenstoffblock 50 besteht aus einem oberen Teil 54 und einem unteren Teil 55, zwischen denen eine Schicht 56 aus faserigem wärmeisolierenden Material eingefügt ist. Der geformte Kohlenstoffblock 5I besteht in ähnlicher Weise aus einem Laminat aus dem oberen Teil 57 und dem unteren Teil 58 mit einer zwischengefügten Schicht 59 aus faserförmiger Wärmeisolation. Die Wärme-Isolierschichten 56 und 59 steuern den Wärmestrom zwischen der Gaszuführleitung 41 und der Kammer 27.

Mehrere getrennte Abstandsstücke 60 sind mit der Außenseite der Seitenwand 30 des U-querschnittförmigen Kanalprofils 2b verschweißt. Der geformte Kohlenstoffblock 52 steht auf der Oberseite des Kohlenstoffblockteils 57 im Kontakt mit den Hinterseiten der Abstandsstücke 60. Getrennte Abstandsstücke 61, entsprechend den Abstandsstücken 60, sind im Stromabschenkel der U-förmigen Kammer 27 angeordnet und halten die geformten Kohlenstoffblocke 52 und 53 auf Abstand. Die Abstandsstücke 61 und der Kohlenstoffblock 52 sind an den Abstandsstücken 60 durch Bolzen 62 befestigt, deren Köpfe in den Abstandsstücken 61 versenkt sind. Der geformte Kohlenstoffblock 53 ist durch Bolzen 63 befestigt, die ihrerseits in den Abstandsstücken 61 befestigt sind. Die Bolzen 63 sichern auch Tragarme 64 und 65, die sich längs des Verteilers erstrecken und eine Leitung 66 mit einer länglichen Öffnung halten, die eine Düse zur Zuführung von Gas unter Druck bildet.

Die Flächen der Kohlenstoffblocke 50, 51, 52.und 53, die die Wände der U-förmigen Kammer 27 darstellen, sind glatt und so gestaltet, daß eine Turbulenz vermieden und eine laminare Strömung des Gases über die Glasoberfläche ermöglicht wird. Zusätzliche Kohlenstoffblöcke 67 und 68 sind an der Hinterseite des geformten

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Kohlenstoffblocks 53 an dessen Ober- und Unterende befestigt, um die Steuerung der Gasströmung zu unterstützen. Der untere Zusatzblock 68 erstreckt sich horizontal nahe der Glasoberfläche und beschränkt weitgehend die Gasströmung unter dem Boden des Blocks 53.

Der obere Zusatzblock 67 erstreckt sich horizontal vom oberen Ende des Kamins aus, der zwischen den Kohlenstoffblöcken 52 und 53 gebildet ist, und lenkt aus dem Kamin austretendes Überzugsgas so, daß es nicht unmittelbar zur Glasbahn absinkt. Außerdem ist ein Absauger 69 mit einer Absaugleitung, Fig. 1, vorgesehen, der sich über die Länge des Verteilers in der Nähe des Auslasses des durch die Kohlenstoffblöcke 52 und 53 gebildeten Kamins erstreckt, um Überschußüberzugsgas von oberhalb der Glasbahn abzusaugen. Die Absaugleitung 69 ist so angeordnet, daß die Absaugung bzw. Abführung von Überzugs^s die laminare Strömung des Überzugsgases über der Glasbahn nicht stört.

Ein Wärmeübertragungsfluid, z. B. Kühlwasser, wird einem Ende des Gasverteilers außerhalb des Behälters zugeführt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Ein Fluidzuführrohr 70 ist mit der Leitung 39 verbunden, und ein Fluid strömt im Betrieb längs der Leitung 39 zum anderen Ende des Verteilers und dann durch ein nicht dargestelltes Loch in der Trennwand 32 in die Rückflußleitung 40 im Profil 28. Das Fluid strömt längs der Rückflußleitung 40 zu einem nicht dargestellten Auslaßrohr am gleichen Ende des Verteilers wie das Fluidzuführrohr 70. Die Zufuhr des Wärmeübertragungsfluids in dieser Weise steuert die Temperatur der Gaszuführleitung 4l und damit die Temperatur des Überzugsgases in der Leitung.

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Fig. 4 zeigt, wie sich die geformten Kohlenstoffblöcke 5Oi 51 j 52 und 53 nur in einem mittleren Bereich des Verteilers über die Breite der zu überziehenden Glasbahn erstrecken. Die längliche öffnung 36 reicht daher nur über einen entsprechenden mittleren Teil der Gaszuführleitung 4l, und zu beiden Enden der Leitung, d. h. jenseits der geformten Kohlenstoffblöcke haben die Gaszuführleitung 4l und die Kühlwasserleitung 39 3inen geschlossenen Boden, der von einer ununterbrochenen Platte gebildet wird, die mit den Wänden 29 und 32 verschweißt ist. L-förmige Kohlenstoffendblöcke 71 sind an jedem Ende der Kohlenstoffblöcke 50 bis 53 vorgesehen, um ein seitliches Entweichen von Überzugsgas aus den durch die Kohlenstoffblöcke 50 bis 53 gebildeten Gaskanälen zu verhindern. Die Endblöcke 71 sind ausreichend dick, um im wesentlichen ein Entweichen des Überzugsgases unter diesen zu verhindern.

Der Gasverteiler 2.6 ist justierbar an zwei Festpunkten 72 und 73 an Trägerprofilen 74 und 75 aufgehängt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Das linksseitige Trägerprofil 74 ist auf gestrichelt dargestellten Rollen 76 im Rahmen 77 montiert und in der Lage relativ zum Rahmen 77 durch eine Gleissperre 78 verriegelt. Der Rahmen 77 ist in Aufsicht rechteckig und wird an seinen Ecken von vier Winden abgestützt. Die beiden Winden 79 und 80, die den Rahmen 77 an dessen einer Seite tragen, sind dargestellt. Ein entsprechendes Paar von Winden ist direkt gegenüber den Winden 79 und 80 an der anderen Seite des Rahmens 77 angeordnet. Die Winden sind auf einem Traggestell/montiert, und die Winden 79 und 80 sind durch eine Antriebsstange 82 gekoppelt und durch ein Handrad 83 einstellbar. Die entsprechenden Winden auf der anderen Seite sind ähnlich einstellbar.

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Das rechtsseitige Trägerprofil 75 ist auf Tragschienen 84 und 85 montiert, die sich quer darunter erstrecken. Die Tragschiene 84 ist an ihren Enden auf einer Winde 86 und einer entsprechenden, nicht dargestellten Winde auf der anderen Seite des Trägerprofils 75 montiert. Ähnlich wird die Tragschiene 85 an ihren Enden von einer Winde 87 und einer entsprechenden, nicht dargestellten Winde auf der anderen Seite des Trägerprofils 75 montiert. Ähnlich wird die Tragschiene 85 an ihren Enden von einer Winde 87 und einer entsprechenden, nicht dargestellten Winde auf der anderen Seite des Trägerprofils 75 getragen. Die Winden 86 und 87 und die entsprechenden Winden an der anderen Seite sind auf einer Laufkatze 88 montiert, die zum Rollen auf einem Gleis 89 eingerichtet ist. Die Laufkatze ist in ihrer Stellung durch eine Gleissperre 90 verriegelt dargestellt. Die Winden 86 und 87 sind durch eine Treibstange 91 gekoppelt und durch ein Handrad 92 justierbar. Die entsprechenden Winden an der anderen Seite sind in gleicher Weise ein- · stellbar.

Pig. 5 ist ein Querschnitt durch das Trägerprofil 74 am Festpunkt 72 und veranschaulicht die Art der Aufhängung des Gasverteilers 26 an den Trägerprofilen 74 und 75· Das Trägerprofil 74 besteht aus drei rechteckigen Kanalteilen 93» 94 und 95, die unter Bildung eines umgekehrten U angeordnet sind, wobei die Teile 93 und 95 die Schenkel' des U darstellen. Gleisschienen 96 und 97 sind an den inneren Kanten der Kanalteile 93 und 95 vorgesehen, und geflanschte Räder 98 und 99 laufen längs der Gleisschienen 96 und 97 innerhalb des U. Die geflanschten Räder 98 und 99 sind drehbar an einer Achse 100 montiert, die zusätzlich einen Rahmen aufweist, der einen horizontalen Schwenkzapfen 101 senkrecht zur Achse 100 trägt. Eine Aufhängungslasche 102 für den Gasvertei-

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ler 26 ist drehbar am Schwenkzapfen 101 montiert und mit der Oberseite des Gasverteilers 26 verschweißt.

Die Räder 98 und 99 sind innerhalb des durch die Kanalteile 95> 9^ und 95 gebildeten umgekehrten U eng eingepaßt, so daß sie abgesehen von ihrer freien Rotationsfähigkeit im wesentlichen in ihrer Lage auf den Gleisschienen festliegen und der Schwenkzapfen 101 daher im wesentlichen in seiner Lage am Festpunkt 72 fixiert ist. Der Gasverteiler ist in gleichartiger Weise am Trägerprofil 75 am Festpunkt 73 aufgehängt.

Um den Gasverteiler über der Glasbahn 21 anzuordnen, führt man die Trägerprofile 74 und 7 5 in den Behälter von den entgegengesetzten Seiten so ein, daß Ansätze 103 am Trägerprofil 75* Fig· ^* zwischen vorspringenden Gegenstücken 104 am Trägerprofil 7^ eingreifen. Das Trägerprofil 74 gleitet über die Rollen 76, während das Trägerprofil 75 durch Vorrücken der Laufkatze 88 längs des Gleises 89 bewegt wird, wobei die dort im Gleisbereich stehende Säule I05 vorübergehend entfernt wird. Der Gasverteiler 26 wird dann längs der Trägerprofile 74 und 75 geführt, wobei die Räder 98 und 99 und entsprechende Räder, die evtl. am Festpunkt 73 angeordnet sind, auf den Schienen an der Unterseite der Trägerprofile laufen. Wenn der Gasverteiler in seiner Stellung ist, wird er in dieser durch eine Riegelschraube 106 verriegelt, die am Trägergestell 8l montiert ist, und die Trägerprofile 7^ und 75 werden dann in die in Fig. 4 gezeigten Stellungen herausgezogen und in diesen durch die Gleissperren 78 und 90 verriegelt.

Die Lage des Gasverteilers in dem Behälter kann

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durch Biegen des Verteilers um die Festpunkte 72 und justiert werden. Das linksseitige Ende des Gasverteilers, wie in Fig. 4 gezeigt, ist mit einer Winde 107 verbunden, die durch ein Handrad 108 betätigt wird und am Trägergestell 8l montiert ist. In gleicher Weise ist das rechtsseitige Ende des Gasverteilers 26 mit einer Winde 109 verbunden, die durch ein Handrad 110 betätigt wird und auf der Säule 105 montiert ist. Die Säule 105 ist mit dem Gleis 89 zwischen der Laufkatze 88 und dem Behälter verbolzbar.

Da der Verteiler an den Festpunkten 72 und "Jy wirksam in seiner Lage verriegelt wird, können die Winden 107 und 109 verwendet werden, um eine Vertikalverbiegung des Gasverteilers 26 zu korrigieren. Zum Beispiel läßt sich ein Absacken zur Mitte des Gasverteilers hin korrigieren, indem man die Winden I07 und 109 senkt, während man die Festpunkte 72 und 73 beibehält.

Die Vorrichtung enthält auch Mittel, um einer Neigung des Gasverteilers zur Verdrehung über der Glasbahn entgegenzuwirken. Eine U-förmige Haltegabel 111, Fig. und 6, mit Schenkeln 112 und II3 ist mittels eines Trägers 114 auf dem Gestell 8l montiert. Die Schenkel 112 und 113 der Haltegabel sind zu beiden Seiten des Gasverteilers 26 angeordnet. Schraubengewindestangen II5 und 116 greifen in Schraubengewindelöcher in den Schenkeln 112 und 113 ein und wirken direkt auf die Seitenwände 29 und 30 des Gasverteilerkanalprofils 28 nahe dem Boden der Wände. Handräder II7 und II8 sind an den Schraubengewindestangen II5 und II6 montiert und ermöglichen die Feststellung der Stangen. Eine U-förmige Haltegabel 119* ähnlich der Haltegabel 111, ist an der

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Säule 105 am rechten Ende des Gasverteilers montiert, wie Pig. 4 zeigt. Wie die Haltegabel 111 ist sie mit Schraubengewindestangen versehen, die durch Handräder einstellbar sind und direkt auf die Seitenwände des Gasverteilerkanalprofils 28 nahe dem Boden der Wände einwirken. Durch Justieren der Schraubengewindestangen in den Haltegabeln 111 und II9 unter Pesthalten der Pestpunkte 72 und 73 kann man jeder Neigung des Gasverteilers zur Verdrehung über der Glasbahn entgegenwirken.

Eine Einstellung der Schraubengewindestangen 115 und 116 hilft auch dazu, die Ausrichtung des Gasverteilers 26 mit seiner Unterseite parallel zur Glasbahn zu verbessern, d. h. seine Lage relativ zu den Festpunkten und 7j5j um welche er schwenkt, zu justieren.

Das die Leitungen 39 und 40 enthaltende Fluidzirkulationssystem wird vorzugsweise mit Wärmeübergangsfluidzuführungs- und -auslaßrohren verbunden, bevor der Gasverteiler über der Glasbahn angeordnet wird. Wenn der Gasverteiler in seiner Lage ist, werden die Gasanschlußleitung 49 mit einer Quelle von Überzugsgas und die Leitung 66 mit einer Spülgasquelle verbunden.

Die Trägerprofile 74 und 75 werden durch ein Kühlfluid, z. B. Wasser, gekühlt, das mittels eines Fluidzuführungsrohres 120 und eines Auslaßrohres 121 durch die Rechteckquerschnittleitungen innerhalb der Profile geleitet wird. Die Kühlung der Profile mildert ein Verziehen unter den Hochtemperaturbedingungen, die in dem Schwimmglasbad existieren, und trägt zur Beibehaltung des Gasverteilerniveaus über der Glasbahn bei.

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Wenn der Gasverteiler quer über der Glasbahn ist, kann man seine Höhe über der Glasbahn mittels der Winden justieren, die auf dem Gestell 8l und der Laufkatze 88 montiert sind und so wirken, daß die tagerprofile 7 und 75 gehoben bzw. gesenkt werden. Der Gasverteiler ist so angeordnet, daß die stromauf und stromab befindlichen Kohlenstoffblöcke 50 und 53 und die L-förmigen Blöcke 71 gerade etwas über der Oberfläche der Glasbahn hängen. In dieser Weise wird das Entweichen von Überzugsgas unterhalb der Kohlenstoffblöcke auf einen Mindestwert beschränkt. Die Abmessungen des Kohlenstoffblocks 51 sind so gewählt, daß, wenn die Blöcke 50 und 53 gerade etwas über dem Glas enden, der Teil der Kammer 27 zwischen dem Block 5I und der Glasbahn 21 so bemessen ist, daß das Überzugsgas durch die Kammer über dem Glas unter laminaren Strömungsbedingungen, d. h. bei einer Reynold¹s-Zahl unter 25OO strömt. In der Praxis ist hier die Reynold's-Zahl allgemein unter 1000 und vorzugsweise unter 100. Die Gasströmung ist im Beispiel gleichsinnig mit der Richtung der Bewegung des Glases relativ zum Verteiler gerichtet, wie in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist.

Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung eignet sich besonders für das Abscheiden von Silizium enthaltenden Überzügen aus Monosilangas, SiH₂^. Da sich Silan über 400 ⁰C merklich zersetzt, wird Wasser in den Leitungen 39 und 40 zum Kühlen des Gasverteilers und Verhindern vorzeitiger Zersetzung des Silangases verwendet. In ähnlicher Weise läßt man Wasser durch die Leitungen der Trägerprofile strömen, um ein Verziehen der Profile unter den heißen Betriebsbedingungen zu vermeiden. Die Isolationsschichten 56 und 59 in den Kohlenstoffblöcken 50 und 51 beschränken den Wärmefluß von den

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unteren Teilen 55 und 58 dieser Blöcke zum wassergekühlten Teil des Gasverteilers und ermöglichen, daß die unteren Teile 55 und 58 durch die von der Glasbahn 21 abgestrahlte Wärme erhitzt werden. So wird das in die Kammer 27 eingeleitete SilanUberzugsgas stetig aufgewärmt, wenn es zwischen den Kohlenstoffblöcken 50 und 5I strömt. Dieses stetige Erwärmen trägt zur Bewahrung der laminaren Strömungsbedingungen bei.

Die Kanten der Blöcke sind so gestaltet, daß die Gasströmung unter Beibehaltung der Laminarströmungsbedingungen parallel zum Glas umgelenkt wird. Wenn das Silanüberzugsgas zwischen dem Kohlenstoffblock 5I und der Glasbahn 21 strömt, scheidet sich Silzium auf dem Glas gleichmäßig über die ganze Breite der Glasbahn ab. Zur Förderung laminarer Strömungsbedingungen ist es zweckmäßig, daß im wesentlichen keine Temperaturgradienten quer zur Gasströmung auftreten. Auch sollten die Wände nicht so heiß sein, daß eine unannehmbare Abscheidung von Silizium an diesen Wänden auftritt. Die Wärmeisolationsschicht dient als Mittel zur Steuerung der Temperatur der die Strömung des Überzugsgases im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche begrenzenden Wand.

Die Kohlenstoffblöcke 5I und 53 sind so geformt, daß das Gas, das über die Glasbahn geströmt ist, anschließend wieder unter Beibehaltung der Laminarströmungsbedingungen nach oben abgelenkt wird. Der Gasströmungskanal zwischen den Kohlenstoffblöcken 51 und 53 hat einen größeren Querschnitt als der Strömungskanal zwischen den Blöcken 50 und 51* um der Ausdehnung des Überzugsgases Rechnung zu tragen, die beim Aufheizen des Gases aufgetreten ist. Die exakten relativen Abmessungen der Strömungskanäle, die zur Sicherung laminarer Strömungsbedingun-

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gen erforderlich sind, hängen von den jeweiligen Betriebsbedingungen und der Zusammensetzung und Art des verwendeten Überzugsgases ab.

Ein Strom von Gas aus der Düse der Leitung 66 verteilt das zwischen den Kohlenstoffblöcken 52 und 53 austretende Überzugsgas.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung wurde entsprechend vorstehender Beschreibung zum Aufbringen von Siliziumüberzügen errichtet und unter folgenden Bedingungen verwendet.

Zusammensetzung der Schutzatmosphäre 90 Vol.$ Stickstoff

10 Vol.$ Wasserstoff

Ofengeschwindigkeit der Glasbahn 365 m/h Glastemperatur 620 ⁰C.

Das Überzugsgas war mit Stickstoff verdünntes Silan. Die Zuführungsgeschwindigkeit des Überzugsgases wurde eingestellt, um laminare Strömungsbedingungen über der Glasoberfläche derart zu sichern, daß ein im wesentlichen gleichmäßiger Überzug erzielt wurde. Die Zuführungsgeschwindigkeit des Überzugsgases war dann 50 l/min je 1 m verfahrenswirksamer Verteilerlänge. Die Zusammensetzung des Überzugsgases wurde variiert, während man den gesamten Gasströmungsdurchsatz konstant hielt, um Siliziumüberzüge verschiedener Dicken zu erzeugen. Unter Verwendung von Gasmischungen der Zusammensetzung:

(a) 5 Vol.Ji Monosilan,
95 Vol.Ji Stickstoff

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(b) 10 Vol.^ Monosilan,
90 Vol.Ji Stickstoff

(c) 7 Vol.Ji Monosilan, SiH,
3 Vol.Ji Wasserstoff

90 Vol.Ji Stickstoff

wurde Glas mit im wesentlichen gleichmäßigen Siliziumüberzügen erzeugt. Die Dicke und der Brechungsindex der Überzüge und die optischen Eigenschaften der damit versehenen Gläser waren:

lsi

6000 j?

1190 A 348 A

Wellenlänge der Maximalreflexion 4800 Ä

Cs ^max)

Brechungsindex des Überzugs 3,45 Optische Dicke des Überzuges

Dicke des Überzuges

(optische Dicke/Brechungsindex)

Weißlichtdurchlässigkeit 25 %

Direkte Sonnenwärmedurchlässig- 37 % keit

Sonnenstrahlungsreflexion 43 % Farbe im durchscheinenden Licht braun Farbe im reflektierten Licht Silber

7100 A

4,00
I78O A
444 A

21 %
24 %

54 %
grün
Gold

I5OO A

395 A

18 % 28 %

52 % braun

Silber/ Gold

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wurden insbesondere für die Aufbringung eines Siliziumüberzugs auf Glasbahnen auf einem Metallschmelzebad beschrieben. Jedoch ist das Prinzip der Erfindung auch zum Aufbringen anderer als der oben beschriebenen Überzüge aus der Dampfphase auf eine Glasbahn anwendbar.

Hierzu können andere Gase, die sich beim Berühren

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heißen Glases zersetzen, zur Anwendung der Erfindung verwendet werden, beispielsweise die flüchtigen Metallkarbonyle, z. B. die Karbonyle von Eisen, Chrom, Wolfram, Nickel und Kobalt, und flüchtige organometallische Verbindungen, insbesondere Metallacethylacetonate, z. B. die Kupfer-, Eisen- und Kobaltacethylacetonate. Wenn diese Gase verwendet werden, wird die Temperatur in den Gaszuführkanälen im Verteiler 26 vorzugsweise ausreichend hoch gehalten, um eine Kondensation des Überzugsgases an den Wänden dieser Kanäle zu verhindern, jedoch ausreichend niedrig gehalten, um eine wesentliche Zersetzung des Überzugsgases, bevor es die heiße Glasoberfläche erreicht, zu verhindern. Falls erforderlich, kann die Gaszuführleitung 41 auch durch Zirkulation einer heißen Flüssigkeit, z. B. heißen Öles, durch die Leitungen 39 und 40 erwärmt werden.

Außerdem ist es selbstverständlich, daß abgesehen von Monosilan auch andere Silane, die sich auf heißen Glas zersetzen, zur Abscheidung eines Siliziumüberzuges verwendet werden können; beispielsweise kann man höhere Silane, wie z. B. Dilisan, oder substituierte Silane, wie z. B. Chlorsilane verwenden, die allgemein in Gegenwart von Wasserstoff eingesetzt werden.

Ebenso wie zum Überziehen von Schwimmglas gemäß obiger Beschreibung läßt sich die Erfindung auch zum Überziehen von Scheibenglas, das nach einem Vertikalziehprozeß erzeugt ist, oder zum Überziehen von gewalztem Plattenglas anwenden. Der Überzugsvorgang kann stattfinden, bevor das geformte Glasmaterial in den Vergütungs- oder Anlaßofen eintritt, oder auch an einer Stelle in diesem Ofen erfolgen, wo das Glas noch ausreichend heiß ist, um die erforderliche Zersetzung des Überzugsgases auf einer Glasoberfläche zu sichern.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Überziehen von Flachglas durch Kontakt mit einem Überzugsgas, dadurch gekennzeichnet , daß'man das Überzugsgas auf eine zu überziehende Oberfläche einer sich bewegenden Glasbahn von einem über die Oberfläche und quer zur Bewegungsrichtung der Bahn erstreckten Verteiler derart richtet, daß das Gas im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche unter laminaren Strömungsbedingungen und gleichmäßig über die Breite der Oberfläche strömt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Glas überzieht, wenn es noch heiß vom Formungsverfahren ist.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Überzugsgas beim Kontakt mit der heißen Glasoberfläche unter Abscheidung eines Überzugsmaterials auf dem Glas reagiert.

4. Verfahren nach Anspruch ~$> dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Überzugsgases zur Vermeidung jeder wesentlichen Bildung des festen Überzugsmaterials vor Ankunft des Gases an der Glasoberfläche steuert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsgas über die Glasoberfläche mit im wesentlichen atmosphärischem Druck strömt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß man das Überzugsgas parallel zum

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Glas über der Glasoberfläche bei im wesentlichen gleichmäßigem Druck über die gesamte zu überziehende Glasbreite richtet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Überzugsgas parallel zur Bewegungsrichtung des Glases relativ zum Gasverteiler richtet.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Träger für das zu überziehende Glas, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gasverteiler (26), der sich über die Breite der zu überziehenden Glasoberfläche erstreckt, und Mittel zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem Glas und dem Gasverteiler enthält, daß dieser eine Gaszuführleitung (41) und einen sich über die Breite des zu überziehenden Glases (21) erstreckenden Führungskanal (27) aufweist und daß der Führungskanal durch geformte Wände (50 - 53) begrenzt ist, die zum Leiten des von der Gaszuführleitung (41) zugeführten Gases in einer im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche unter Laminarströmungsbedingungen gerichteten Strömung ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Gasstromungsbegrenzer (42) enthält, der zwischen der Gaszuführleitung (41) und dem Führungskanal (27) zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Gases über die Breite des zu überziehenden Glases (21) angebracht ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstr-ömungsbegrenzer (42) aus einer Anzahl von Kanälen (48) geringer Querschnittsfläche zwischen der Zuführleitung (4l) und dem Führungskanal (27) besteht, wobei die Abmessungen der Kanäle (48) derart sind, daß der Druckabfall längs der Leitung (4l) gering im Vergleich mit dem Druckabfall längs der Kanäle (48)

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (56, 59) zur Steuerung der Temperatur der den Strömungsweg des Gases im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche (21) definierenden Wand (50 - 52) enthält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Temperatursteuermittel Wärmeisolationsschichten (56, 59) zwischen der Zuführleitung (4l) und der Wand (50 - 52) umfassen.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Wände (52, 53) ' so ausgebildet sind, daß das Gas von der Glasoberfläche (21) nach Abscheiden des Überzugsmaterials auf der Glasoberfläche weggeleitet wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gebläse (66) zur Verteilung des von der Glasoberfläche (21) weggeführten Gases enthält.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (26) einen Zentralblock (5I, 52) und einen ersten sowie

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einen zweiten Seitenteil (50, 53) aufweist, die neben dem Zentraltlock angeordnet sind und damit einen im wesentlichen U-förmigen Führungskanal (27) für das Gas von dem Gasströmungsbegrenzer (42) zwischen dem ersten Seitenteil (50) und der Stromaufseitenwand des Zentralblocks (51)> zwischen der Bodenwand des Zentralblocks (51) und der Bewegungsbahn des Glases (21) und zwischen dem zweiten Seitenteil (53) und der Stromabseitenwand des Zentralblocks (51) definieren.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Seitenteil (50) und der zweite Seitenteil (53) dicht über der Bewegungsbahn des Glases (21) enden und sich ihre Unterseiten im wesentlichen parallel zur Glasoberfläche unter weitestgehender Geringhaltung eines Entweichens von Gas zwischen dem Glas (21) und den Unterseiten der Seitenteile (50, 53) erstrecken.

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