DE3045603A1

DE3045603A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines glasfilmes

Info

Publication number: DE3045603A1
Application number: DE19803045603
Authority: DE
Inventors: Lawrence Vernon Toledo Ohio Pfaender
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1981-09-03
Also published as: AU6458980A; AU518412B2; IT1128640B; JPS5684325A; US4268296A; CA1155302A; GB2066803B; FR2471352A1; GB2066803A; IT8050241A0; DE3045603C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Glasfilmes

Das Ziehen von Glas in Bahnform aus einem Schmelzbad ist eine der ältesten industriellen Techniken. Diesbezüglich ist es seit langem bekannt, die Ränder der gezogenen Bahn beträchtlich unter der Temperatur der Mittelabschnitte der Bahn zu halten, wobei eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen bislang vorgeschlagen worden sind, um ein derartiges differentielles Kühlen der gezogenen Bahn zu ermöglichen. Alle diese bekannte Verfahren und Vorrichtungen haben sich jedoch als unwirksam erwiesen, wenn man sie beim Ziehen eines Glasfilmes einsetzte, dessen Dicke nicht über 0,0762 mm (0,003 Zoll} und normalerweise im Bereich von 0,0127 ram (0,005 Zoll) lag. Beispielsweise schlägt der Stand der Technik vor, die Ränder der gezogenen Glasbahn zu kühlen, indem kalte Luft auf diese Ränder geblasen wird. Ein solches Blasen von gekühlter Luft auf einen Glasfilm der vorgenannten Dicke würde jedoch zu einer vollständigen Zerstörung des Filmes führen. In anderen Patentschriften ist die Anordnung von Elektroden innerhalb des geschmolzenen Glaskörpers in einer Position unmittelbar zu den Punkten benachbart vorgeschlagen worden, an denen die Ränder der Glasbahn aus dem geschmolzenen Glas gezogen werden. Der gezogene Film ist jedoch so schmal, etwa 30,48 cm bis 60,96 cm (12 bis 24 Zoll} und die bei der Herstellung von dünnen Filmen aus einem Schmelzbad gezogene Glasmenge so

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gering, daß durch das Einsetzen van derartigen Elektroden kein wirksamer differentieller Heizeffekt auftritt.

Es ist daher Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Ziehen von dünnen Glas— filmen vorzusehen, deren Dicke 0,0762 mm (0,003 Zoll] nicht übersteigt. .

Ein spezielles Ziel der Erfindung ist es, das Ziehen eines dünnen Glasfilmes durch eine Öffnung zu erreichen, die von zwei beabstandeten Wänden aus einem glasresistenten, elektrisch leitenden Metall begrenzt wird, und ein differentielles Erhitzen eines derartigen Metalles über die Aufbringung von elektrischen Strömen zu bewirken, um dadurch die Endabschnitte der die Öffnung begrenzenden Wände auf einer niedrigeren Temperatur als die mittleren Abschnitte zu halten. Oa das Volumen des durch die Öffnung tretenden geschmolzenen Glases so gering ist, wird dieser Temperaturunterschied in den Öffnungswandungen unmittelbar in einen Temperaturunterschied im gezogenen Glasfilm umgewandelt, so daß dadurch die gewünschte Differenz von etwa 22,2°C (40^DF) zwischen der Temperatur der mittleren Abschnitte des gezogenen Glasfilmes und der Temperatur der Randabschnitte aufrechterhalten werden kann.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten AusfDhrungsbeispiels der Erfindung in Verbindung Mit der

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Zeichnung hervor. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemSS ausgebildeten Glasfilmzieh— vorrichtung! und

Figur 2 eine schematische elektrische Schaltung, die eine Art und Weise verdeutlicht, in der differentielle Heizströme an die Glasziehöffnung der Figur 1 angelegt werden können.

In Figur 1 ist mit der Bezugsziffer 10 ein länglicher Block bezeichnet, der eine schlitzähnliche Öffnung aufweist und der in einem Schmelzbad aus Glas montiert werden kann, so daß ein dünner Glasfilm in einem Oickenbereich von 0,0127 ram (0,0005 Zoll) bis zu 0,0762 mm (0,003 Zoll) durch das offene Bodenschlitzende 10a der Öffnung Ober eine rotierende Ziehrolle 20, die in Vertikalrichtung unter der schlitzähnlichen Öffnung 10a angeordnet ist, gezogen werden kann. Die Ziehrolle 20 besitzt eine herkömmliche Konstruktion und weist eine perforierte zylindrische Außenfläche 21 auf, an der der GÜLssfilm Ober einen Winkel von etwa 90° der Oberfläche durch die Aufbringung eines Vakuums anhaftet. Dieses Vakuum wird Ober einen stationären Saugkasten 22 aufgebracht, der in herkömmlicher Weise innerhalb der perforierten Ziehrolle 20 montiert ist. Nachdem der gezogene Glasfilm die Ziehrolle 20 verlassen hat, wird er zu einer geeigneten Wickeltrommel

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er

(nicht gezeigt) geführt, mit der/zu Rollen aufgewickelt wird, die zur Weiterverarbeitung dienen.

In der einfachsten Form der Erfindung kann der die Öffnung aufweisen Block 10 vollständig aus einem glasresistenten, elektrisch leitenden Metall, wie beispielsweise Platin oder einer Molybdänlegierung hergestellt sein. Eine minimale Dicke von 0,762 mm (0,030 Zoll) ist erforderlich. Eine Vielzahl von elektrischen Polklemmen TI, T2, T3, T4, T5 und T6 ist vorgesehen, um den mittleren Abschnitt und die seitlichen Randabschnitte des die Öffnung aufweisenden Blockes 10 separat an eine elektrische Energiequelle mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke anzuschließen. Die an die jeweiligen Polklemmen angelegten Spannungen bewirken, daß in den mittleren Abschnitten des die Öffnung aufweisenden Blocks 10 ein wesentlich größerer Stromfluß und somit Heizeffekt erzeugt wird, wie beispielsweise zwischen den Elektroden T2 und T4 sowie T3 und T5, als in den seitlichen Endabschnitten des Blockes 10a, beispielsweise durch die Elektroden T1 und T6.

In Figur 2 ist eine elektrische Schaltung dargestellt, mit der sich in bequemer Weise die unterschiedlichen Heizströme an die verschiedenen Abschnitte des die Öffnung aufweisenden Blocks 20 anlegen lassen. Eine herkömmliche elektrische Energiequelle, beispielsweise eine Stromquelle von 440 Volt und 60 Herz, versorgt einen Transformator 15, der eine

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Sekundärwicklung 15a aufweist, die eine mittlere Abgriffsstelle 15b besitzt, die zwei reduzierte Spannungen mit jeweils 115 Volt sowie eine Spannung von 230 Volt über die gesamte Sekundärwicklung 15a zur Verfügung stellt.

Desweiteren sind drei Nebentransformatoren 16a, 16b und 16c vorgesehen. Die Primärwicklung des Transformators 16b ist an die Enden der Sekundärwicklung 15a angeschlossen, und der Ausgang des Transformators 16b besitzt eine Seite, die an die Elektroden T2 und T3 angeschlossen ist, und eine andere Seite, die an die Elektroden T4 und T5 angeschlossen ist. Der Sekundärtransformator 16a wird von einer Hälfte der Sekundärwicklung 15a über einen variablen Autotransforraator 17a versorgt. Der Ausgang des Sekundärtransformators 16a besitzt eine Seite, die an die Elektroden T2 und T3 angeschlossen ist, und eine andere Seite, die an die Endelektrode T1 des Öffnungsblockes angeschlossen ist. In ähnlicher Weise ist der dritte Sekundärtransformator 16c an die andere Hälfte der Sekundär-wicklung 15a über einen variablen Autotrans-⁴ formator 17c angeschlossen, und die Ausgangswicklung des Sekundärtransformators 16c besitzt eine Seite, die an die Elektroden T4 und T5 angeschlossen ist, und eine anders Seite, die an die Endelektrode des Öffnungsblockes T6 angeschlossen ist.

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Es ist daher offensichtlich, daß die um die Endabschnitte des Öffnungsblockes 10 fließenden Strommsngen durch die durch die Endelektroden T1 und T6 fließenden Strommengen verkörpert werden. Diese Strommenge kann in bequemer Weise variiert werden, indem die Einstellung der Autotransformatoren 17a und 17c verändert wird. Eine derartige Einstellung wird durchgeführt, um zu einer Öffnungsblocktemperaturdifferenz gegenüber den mittleren Abschnitten zu gelangen, die primär durch Strom beheizt werden, der von dem Sekundartransformator 16b geliefert wird, so daß sich zwischen den seitlichen Rändern des gezogenen Glasfilmes, der sich durch den Öffnungsblock 10 erstreckt, und den mittleren Abschnitten eines derartigen Glasfilmes eine Temperaturdifferenz von etwa 22,2°C (40^DF) ergibt.

Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens sowie der entsprechenden Vorrichtung wird der Glasfilm im wesentlichen mit einer Geschwindigkeit gezogen, bei der das Volumen des hergestellten Glasfilmes dem aus der Öffnung 10a austretenden Glasvolumen entspricht. Der Vorgang läuft auf dieser
Basis kontinuierlich ab, und die relativ breite Bahn im Bereich von 30,5 - 61,0 cm (12 - 25 Zoll), was normalerweise bis zu 90 °/o der Länge der Öffnung 10a entspricht, bleibt auf dieser Breite aufgrund der genau gesteuerten Temperatur der seitlichen Ränder des Glasfilmes. Für ein Natron-Kalk-Glas beträgt die bevorzugte Randviskosität etwa log 4,2, wenn die Viskosität des mittleren Abschnittes des

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Glasfilraes etwa bei log 4 liegt. Dies entspricht einer Temperaturdifferenz von etwa 22,2°C (40°F). Mit dieser Temperaturdifferenz können die Filmränder den Oberflächenspannungskräften widerstehen, so daß ein breiter dünner Glasfilm hergestellt werden kann. Der Randquerschnitt des Filmes ist dabei im wesentlichen mit den restlichen Glasbandquerschnitten identisch und wird nur am äußersten Bandrand etwas dünner. Somit müssen die Ränder vor dem Gebrauch nicht zugerichtet werden.

Bei einem typischen Fall wird die gewünschte Öffnungstemperaturdifferenz durch Verwendung eines Wechselstromes von etwa 2550 Ampere erreicht, der mit einem Potential von 2 Volt angelegt wird. Dadurch wird etwa eine Gesamtenergie von 5 KVA an den Öffnungsblock 10 angelegt. Durch die Anordnung der beiden variablen Autotransformataren 17a und 17c kann nicht nur die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen den seitlichen Rändern des gezogenen Glasfilmes aufrechterhalten werden, sondern dadurch kann auch der eine oder andere Rand des Glasfilmes stärker erhitzt werden als das gegenüberliegende Ende, um damit einseitige Heiz— oder Kühlbedingungen, die auftreten können, auszugleichen. Wenn einmal die unterschiedlichen Öffnungstemperaturen und somit die unterschiedlichen Glasfilmtemperatureπ erreicht worden sind, bleiben sie unbegrenzt lange in dem gewünschten Zustand, so daß somit ein wirksames und zuverlässiges Verfahren zur Glasfilra— herstellung gewonnen wird·

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Obwohl die Vorrichtung schematisch so dargestellt worden ist, dafl sie einen einstückigen Öffnungsblock aufweist, ist dem Fachmann klar, daß auch ein Block aus mehreren Stücken eines feuerfesten Materials Verwendung finden kann, bei den nur die Glaskontaktflächen der Öffnung von einer dünnen Bahn oder einem dünnen Überzug aus Platin oder einem ähnlichen glasresistenten, elektrisch leitenden Materiel gebildet werden. Beipielsweise kann die in der US-PS 3 473 911 beschriebene einstellbare Öffnungskonstruktion vorteilhafterweise eingesetzt werden. Die die Öffnung begrenzenden Flächen der in dieser Patentschrift beschriebenen einstellbaren Offnungskonstruktian können entweder mit einem Überzug oder einer anstoßenden dünnen Platte aus Platin oder einem ähnlichen glasresistenten, elektrisch leitenden Metall versehen sein. Der metallische Überzug sollte eine Minimaldicke im Bereich von 0,508 mm (0,020 Zoll) aufweisen, um ausreichend Metall zur Leitung des Heizstromes zur Verfugung zu stellen· Getrennte elektrische Anschüsse können vorgesehen sein, um einen gesteuerten elektrischen StromfluB durch die Mittelabschnitte und die beiden seitlichen Endabschnitte des Metalls vorzusehen, das die glasemittierende Öffnung begrenzt.

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Claims

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Owens-Illinois, Inc.

P.O.Box 1035

Toledo, Ohio 43666

^{ö s Ä} December 2, 1980

Anwaltsekte U-534?

Patentansprüche

1« Vorrichtung zu« Ziehen eines ßlasfilines mit einer geringeren Dicke als 0,0762 mn (0,003 Zoll}, gekennzeichnet durch einen Block (10) aus eine» gegenüber heißem Glas resistenten Material» Einrichtungen zur Montage des Blockes unter einem Schmelzbad aus Glas» wobei der Block (10} eine längliche, schlitz— ähnliche Öffnung Mit einer Breite im Bereich von 2,54 mm bis 10,16 Mut (0,10 bis 0,40 Zoll} aufweist, durch die ein Slasfilm (CF) kontinuierlich gezogen werden kann, und wobei die Wände der Öffnung elektrisch leitend sind, eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen (T1-T6), die an voneinander beabstandete Bereiche der Wandungen angeschlossen sind, und Einrichtungen, um einen elektrischen Strom durch die Anschlüsse (Tt-Tß) und die Öffnungswandungen fließen zu lassen und damit die seitlichen Endabschnitte der Öffnungswandungen auf einer niedrigeren Temperatur als die mittleren Abschnitte zu halten, wodurch beide Randbereiche des gezogenen Glasfilmes(OF} auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden al* der mittlere Bereich.

ORiGiNAL hMSPECTED

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß die Teaperaturdifferenz dea gezogenen Filmes in eine· Bereich von 22_f2°C (40^qF) liegt.
3. Vorrichtung zu« Ziehen eines Glasfilmes einer geringeren Dicke als 0,0762 m (0,003 Zoll), gekennzeichnet durch eine feuerfeste Struktur, die unter eine* Schmelzbad aus Glas Montiert werden kann und zwei gegenüberliegende Flächen auf» weist« die einen Bodenöffnungsschlitz bilden, einen glas— resistenten Metallüberzug an den Flächen, die eine Öffnung ■it einer geringeren Breite als 10,16 bim (0,40 Zoll) bilden, durch die ein FHm aus geschmolzene« Glas kontinuierlich gezogen werden kann, eine elektrische Stromquelle und Einrichtungen, um elektrische Ströme separat durch die Mittleren Abschnitte der Metallüberzüge und die seitlichen Endabschnitte der Metallüberzüge von der Stromquelle aus fließen zu lassen und dadurch die seitlichen Endabschnitte der Überzüge auf einer niedrigeren Temperatur zu halten als die Mittleren Abschnitte.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnete daß sie Mit Einrichtungen zur Regulierung der elektrischen Ströme versehen ist, um eine Temperaturdifferenz zwischen den Rand— bereichert und Mittleren Bereichen des gezogenen File ?« Im Bereich von 22,2°C (4Q°F) aufrechtzuerhalten.

S. Verfahren zur Regulierung der Temperatur eines dünnen Glasfilmes, der aus einer schlitzähnlichen Öffnung mit metallischen Wänden gezogen wird, die eine Breite aufweist, die 10,16 mm (0,04 Zoll) nicht übersteigt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Leiten von separaten elektrischen Strömen durch die mittleren Abschnitte der Öffnungswandungen und durch jeden der seitlichen Endabschnitte der Öffnungs— wandungen und Regulieren der elektrischen Ströme, um eine Temperaturdifferenz zwischen den mittleren Abschnitten der Öffnungswandungen und den seitlichen Endabschnitten zu erzeugen, wobei die Temperatur der mittleren Abschnitte Ober der der seitlichen Endabschnitte liegt, und Ziehen eines Glasfilmes durch die Öffnung, der eine endgültige Dicke von nicht mehr als 0,0762 mm (0,003 Zoll) aufweist.

6* Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz der Öffnungswandungen so reguliert wird, daß eine Differenz im Bereich von 22,2°C (40°F) zwischen der Temperatur der mittleren Abschnitte des gezogenen Glasfilmes und der seitlichen Endabschnitte des gezogenen Glasfilmes erzeugt wird.

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