DE3103195C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer
Metallverbindungsbeschichtung auf einer Oberfläche eines
erwärmten Glassubstrats während dessen Förderung durch eine
Beschichtungsstation, unter Kontaktieren des Substrats mit
wenigstens einem Tröpfchenstrom, der eine Substanz oder
Substanzen enthält, aus der oder aus denen die
Metallverbindungsbeschichtungen auf dieser Fläche
ausgebildet wird, wobei dieser wenigstens eine Strom nach
unten und in Förderrichtung oder nach unten und
entgegengesetzt zur Förderrichtung gegen das Substrat
geneigt wird, und wenigstens ein gasförmiger Strom unter
einem Winkel zum Tröpfchenstrom auf das Glassubstrat
gerichtet wird.
Die Erfindung befaßt sich auch mit einer Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens zur Ausbildung eines Metall-
oder Metallverbindungsüberzugs auf einer Oberfläche eines
erwärmten Glassubstrats während seiner Förderung durch eine
Beschichtungsstation, mit einer Sprüheinrichtung, die wenigstens
einen Tröpfchenstrom der Substanz(en) enthält, aus der
oder aus denen diese Metallverbindungsbeschichtungen auf
dieser Substratoberfläche ausgebildet ist, wobei die
Sprüheinrichtung nach vorne und gegen das Substrat geneigt
ist.
Derartige Verfahren werden verwendet, um Überzüge oder
Beschichtungen zu bilden, welche die sichtbare oder wahrnehmbare
Farbe des Glases verändern und/oder gewisse
andere erfolgreiche Eigenschaften bezüglich der einfallenden
Strahlung haben, beispielsweise infrarot-reflektierende
Eigenschaften.
Bei der Herstellung von Beschichtungen oder Überzügen, die
gleichförmige Eigenschaften haben, treten Probleme auf.
Diese entstehen insbesondere durch die Schwierigkeit, eine
Gleichförmigkeit der Struktur und Dicke der Beschichtung
von einer Zone zu einer anderen sicherzustellen.
In der britischen Patentschrift 15 16 032 bzw. der
DE-OS 27 16 183 ist ein Verfahren
der vorstehend erwähnten Art beschrieben, bei dem die Bildung
einer homogenen Beschichtung dadurch unterstützt wird,
daß das Beschichtungsmaterial gegen das Substrat als ein
Strom abgegeben wird, der nach unten zum Substrat hin in
Förderrichtung geneigt ist, so daß ein spitzer oder mittlerer
Einfallswinkel dieses Stroms auf das Substrat, gemessen
in einer Ebene senkrecht zum Substrat und parallel zu
dessen Förderrichtung, entsteht, der nicht größer als
60° ist.
Die britische Patentschrift 15 23 991 beschreibt ein Glasbeschichtungsverfahren
der gleichen Art, bei dem zum gleichen
Zweck der Verbesserung der Homogenität und Gleichförmigkeit
Saugkräfte in Absaugkanälen ausgeübt werden, die
derart angeordnet sind, daß Gase aus der Umgebung des Tröpfchenstromes
von dem Strom fort und in diesen Abzugskanal
strömen, ohne die Bewegungsbahnen der Tröpfchen zum Substrat
hin zu beeinflussen.
Auch wenn man die Bedingungen, die in diesen Patentschriften
vorgeschlagen werden, beachtet, treten manchmal Fehler unterhalb
der Beschichtung oder an der Oberfläche der Beschichtung
auf. Obwohl diese Fehler oft nicht sehr bedeutend sind, vermindern
sie die Qualität des Produktes gegenüber den nunmehr
geforderten hohen Qualitätsbedingungen. Wenn sich die Fehler
an der Oberfläche der Beschichtung befinden, kann die Qualität
des Produktes in einigen, jedoch nicht in allen Fällen,
durch eine Oberflächennachbehandlung der Beschichtung
verbessert werden. Derartige zusätzliche Nachbearbeitungen
erhöhen jedoch die Kosten des Produktes.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die
Beschichtungen durch Rückströmung und dgl. verunreinigende
Produkte so zu beseitigen, daß eine einwandfreie Oberfläche,
die gleichmäßig quer über die Bahn ist, erhalten wird und
durch eine entsprechende Regelmaßnahme Beschichtungsfehler
der obengenannten Art vermieden werden. Hierbei sollen
insbesondere auch Dämpfe aus der Querbewegungsbahn des
Tröpfchenstroms ausgespült werden, so daß diese nicht in den
Strömen eingefangen bleiben oder werden.
Erreicht wird dies erfindungsgemäß überraschend dadurch, daß
auf einer Oberfläche eines erwärmten Glassubstrats während
dessen Förderung durch eine Beschichtungsstation, unter
Kontaktieren des Substrats mit wenigstens einem
Tröpfchenstrom, der eine Substanz oder Substanzen enthält,
aus der oder aus denen die Metallverbindungsbeschichtungen
auf dieser Fläche ausgebildet wird, wobei dieser wenigstens
eine Strom nach unten und in Förderrichtung oder nach unten
und entgegengesetzt zur Förderrichtung gegen das Substrat
geneigt wird, und wenigstens ein gasförmiger Strom unter
einem Winkel zum Tröpfchenstrom auf das Glassubstrat
gerichtet wird.
Die oben angegebene Vorrichtung zeichnet sich
erfindungsgemäß aus durch wenigstens eine schlitzartige
Austrittsöffnung für den Gasstrom langgestreckten
Querschnitts, wobei die längere Querschnittsabmessung quer
zur Bewegungsbahn des Substrats liegt, und wobei die
Austrittsöffnung für den Gasstrahl hinter der einen stabilen
Sprühkonus erzeugenden Spritzpistole angeordnet ist, und der
Gasstrahl so einstellbar ist, daß eine geringe Verformung
des Querschnitts des oder der Tröpfchenströme sich
einstellt.
Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird also erreicht,
daß die in dieser Weise in Zuordnung zum Tröpfchenstrom
geblasene Luft Wirkung hat, Dämpfe aus dieser
Querbewegungsbahn herauszuspülen, so daß diese nicht in den
Strömen eingefangen bleiben oder werden.
Der Impuls des Gases, das den Strahl bildet, kann so
eingestellt werden, daß eine geringe Verformung des
Querschnitts des Tröpfchenstroms erfolgt.
Bei der Wahl des Gasstrahles ist zu berücksichtigen die
Zusammensetzung der Tröpfchen und die Zusammensetzung der
Beschichtung, und zwar derart, daß das Gas nicht von sich
aus zu irgendwelchen unerwünschten chemischen Reaktionen
führt.
Bisher dagegen wurden Substanzen aus der Umgebung
unmittelbar hinter den nach unten geneigten Tröpfchenstrom
zum Substrat hin mitgerissen.
Erfindungsgemäß ist es immer wichtig, daß der
Druckluftstrahl auf den Tröpfchenstrom so aufgeblasen wird,
daß dieser sich verformt.
Versuche zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren weniger
dazu neigt, Beschichtungen zu bilden, die zu einer
Lichtstreuung, insbesondere an der Beschichtungsoberfläche
oder an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem
Substrat führen. Ohne Festlegung auf irgendeine Theorie wird
doch angenommen, daß einige Beschichtungsfehler, die bei den
bisherigen Verfahren auftraten und eine Lichtstreuung oder
Lichtbrechung bewirkten, dadurch entstanden, daß Substanzen
aus der Umgebung unmittelbar hinter dem nach
unten geneigten Tröpfchenstrom zum Substrat hin mitgenommen
oder mitgerissen werden, wobei die Rückseite des
Tröpfchenstromes diejenige ist, an der die Tröpfchen
die kürzeren Bahnen durchlaufen. Wenn dies zutreffend ist,
kann die Verbesserung, die ermöglicht wird, wenn das erfindungsgemäße
Verfahren angewendet wird, auf einem Abfangen
wenigstens eines Teiles der so mitgenommenen unerwünschten
Verbindungen beruhen und/oder auf einer Verminderung
der Konzentration dieser Verbindungen dieser Gasströmung.
Die Beschichtungsqualität, die mit solchen Verfahren
erzielt wird, mit denen sich die Erfindung befaßt,
unterliegt zahlreichen und sehr deutlich erkennbaren Einflüssen,
und es können daher gewisse andere Erklärungen
für die vorteilhafte Wirkung des Gasstrahles oder der Gasstrahlen
möglich sein.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der
Gasstrahl oder sind die Gasstrahlen nach unten und vorwärts,
d. h. in Förderrichtung zum Substrat hin geneigt. In diesen
Fällen ist die erfindungsgemäße Qualitätssteuermaßnahme in
der Lage, das Auftreten von Fehlern an der Beschichtung-
Glasgrenzfläche oder innerhalb der Grenzfläche zwischen
der Beschichtung und einer vorher hergestellten Beschichtung,
falls diese vorhanden ist, auszuschalten oder zu vermindern.
Derartige, unterhalb der Oberfläche liegende Fehler können
insbesondere störend sein. Sie können in gar keinem Fall
durch eine Nachbehandlung entfernt werden.
Die Tröpfchen können in mehreren Strömen abgegeben oder ausgestoßen
werden, die über die Bewegungsbahn des Substrates
hinweg verteilt sind. Diese Ströme können gemeinsam über
die volle Substratbreite, die beschichtet werden soll,
hinweg auf das Substrat aufprallen. In diesem Fall können
die Vorratsquellen der Ströme stationär sein, und der
Gasstrahl oder die Gasstrahlen können von einer stationären
Düsenöffnung oder von stationären Düsenöffnungen
abgegeben werden, wobei sich die Öffnung oder die Öffnungen
über die Substratbewegungen hinweg erstrecken oder
über diese Bewegungsbahn hinweg verteilt sind, derart, daß
der Strahl oder die Strahlen gegen die Tröpfchenströme
über ihre kombinierte Breite hinweg aufprallt oder aufprallen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen prallt wenigstens ein
Tröpfchenstrom auf eine Zone innerhalb der Substratoberfläche,
die beschichtet werden soll, auf, und dieser Strom
wird wiederholt in Querrichtung über die Bewegungsbahn des
Substrates hinweg bewegt. Beschichtungen guter
Qualität können auf diese Weise leichter erhalten werden.
Bei einigen Ausführungsformen wird der Spritzkopf oder
werden die Spritzköpfe, von dem oder von denen die Tröpfchen
ausgestoßen werden, entlang einer endlosen Bahn derart
verschoben, daß wiederholt die Substratbewegungsbahn in
einer Richtung an der Beschichtungsstation überquert wird.
Bei anderen Ausführungsformen wird der Spritzkopf oder
werden die Spritzköpfe quer über die Bewegungsbahn des
Substrates hinweg hin und her verschoben. Das zuerst genannte
Verfahren führt zu einem gleichmäßigen Betrieb des
Spritzkopfbewegungsmechanismus. In einigen Fällen kann
jedoch ein Mechanismus, der zu einer Hin- und Herbewegung
führt, leichter eingebaut werden. Die Erfindung umfaßt
Verfahren, bei denen der Gasstrahl oder die Gasstrahlen
von einer Düsenöffnung oder von Düsenöffnungen abgegeben
wird oder werden, die quer über die Bewegungsbahn des
Substrates gleichzeitig mit dem Tröpfchenstrom oder den
Tröpfchenströmen bewegt wird oder werden. Derartige Verfahren
können sehr wirksam bezüglich der Gasvolumenrate
sein, die abgegeben wird, um den Gasstrahl oder die Gasstrahlen
zu bilden. Bei anderen erfindungsgemäßen Verfahren
wird der Gasstrahl oder werden die Gasstrahlen von einer
stationären Düsenöffnung oder von stationären Düsenöffnungen
abgegeben, wobei sich die Düsenöffnung quer über die Bewegungsbahn
des Substrates hinweg erstreckt oder wobei
diese Düsenöffnungen quer über die Bewegungsbahn des Substrates
hinweg verteilt sind. Bei derartigen Verfahren
kann der Tröpfenstrom oder können die Tröpfchenströme quer
über die Substratbewegungsbahn hinweg bewegt werden, was
jedoch nicht immer unbedingt erforderlich ist.
Zum Zweck der folgenden Beschreibung soll Bezug auf einen
Tröpfchenstrom und auf einen Gasstrahl (einzelner Tröpfchenstrom,
einzelner Gasstrahl) genommen werden, wobei in jedem
gegebenen Verfahren zwei oder mehr derartige Ströme und/oder
zwei oder mehr derartige Gasstrahlen beispielsweise nebeneinander
verwendet werden.
Vorzugsweise wird der Gasstrahl durch ein Gas gebildet, welches
in die Umgebung oberhalb des Substrates aus einer
außenliegenden Quelle geblasen wird. Die Ergebnisse, die
erzielt werden, wenn man in dieser Weise arbeitet, sind
im allgemeinen besser als die, die erzielt werden können,
wenn man das Gas aus der Umgebung stromauf oder stromab
von der Beschichtungsstation mittels eines Gebläses oder
dgl. abzieht, welches in dieser Umgebung eingebaut ist.
Bei der Wahl des Gases zur Bildung des Gasstrahles soll
die Zusammensetzung der Tröpfchen und die Zusammensetzung
der Beschichtung, die auf dem Substrat ausgebildet werden
soll, berücksichtigt werden, so daß das Gas nicht von sich
aus zu irgendwelchen unerwünschten chemischen Reaktionen
führt.
Vorzugsweise wird Luft für den Gasstrahl verwendet. Die
Wahl von Luft hat den Vorteil, daß man Wirksamkeit mit geringen
Kosten kombinieren kann. Es können jedoch auch andere
Gase verwendet werden, beispielsweise ein Inertgas,
wie beispielsweise Stickstoff.
Es ist zweckmäßig, daß der Gasstrahl aus einem Gas bei
gewöhnlicher Temperatur besteht, und zwar hinsichtlich des
geringen erforderlichen Gasvolumens.
Die Strömungsrate des Gases, welches den Gasstrahl bildet,
und die räumliche Ausdehnung des Querschnittes der
Strömungsbahn des Substrates, sind wichtige Faktoren zur
Verminderung der Ursache einer Lichtbrechung oder Lichtstreuung.
Diese Faktoren sind ebenfalls von Bedeutung für
die Ergiebigkeit des Beschichtungsverfahrens. Hiermit ist
die Menge an erforderlichem Beschichtungsmaterial gemeint,
welches für eine gegebene Menge von Material, welches den
Tröpfchenstrom bildet, auf das Glas abgeschieden wird. Das
Blasen eines Gasstrahles gegen den Tröpfchenstrom verringert
die Ergiebigkeit bis zu einem Ausmaß, welches mit der Volumenströmungsrate
des Gases, welches den Strahl bildet, ansteigt.
Diese Volumenströmungsrate sollte deshalb nicht
größer sein als diejenige, welche die besten Ergebnisse
bezüglich der Beschichtungsqualität mit sich bringt.
Die günstigsten Volumenströmungsraten für den Strahl hängen
von den Betriebsbedingungen in einzelnen Anlagen ab und
können in jeder gegebenen Anlage durch Tests bestimmt werden.
Vorzugsweise ist diese Volumenströmungsrate derart, daß
der Strahl den Querschnitt des Tröpfchenstromes leicht
verformt. Wenn diese leichte Verformung auftritt, so ist
dies ein Zeichen dafür, daß die Stärke des Strahles wenigstens
für den betrachteten Zweck ausreicht. In jedem Fall
sollte jedoch die Stärke des Strahles nicht derart sein,
daß der Tröpfchenstrom unterbrochen oder unstabil gemacht
wird. Praktisch strömt der größte Teil des Gases, wenn
nicht das gesamte Gas, welches den Strahl bildet, um die
Seite des Tröpfchenstromes herum und strömt dann stromab
weiter. Die räumliche Ausdehnung des Querschnittes des
Gasstrahles und die Volumenströmungsrate eines derartigen
Gasstrahles sind Faktoren, welche die Einwirkung des Gasstrahles
auf die Temperaturbedingungen in der Umgebung
oberhalb des erhitzten Glassubstrates beeinflussen. Wie
jedoch bereits dargelegt wurde, kann die Volumenströmungsrate
des Gases, welches den Strahl bildet, gering sein,
und falls der Gasstrahl über einen beträchtlichen Bereich
verteilt ist, können diese thermischen Einwirkungen vernachlässigt
werden.
Die Breite des Gasstrahles, d. h. dessen räumliche Ausdehnung
in Richtung quer zur Bewegungsbahn des Substrates,
ist vorzugsweise zumindest ausreichend, um ein Aufprallen
des Strahles gegen die volle Breite des Tröpfchenstromes
sicherzustellen. Der Strahl fängt in diesen Fällen jede
Strömung eines Umgebungsgases ab, welches hinter dem Tröpfchenstrom
nach unten mitgenommen wird.
Vorzugsweise hat der Gasstrahl einen langgestreckten Querschnitt,
wobei die größere Querschnittsabmessung in Richtung
quer zur Bewegungsbahn des Substrates verläuft. Diese
Form des Gasstrahles ist bevorzugt, da diese in dem Sinn
zum Wirkungsgrad beiträgt, so daß eine gegebene Verbesserung
der Beschichtungsqualität bei einer relativ kleinen Volumenströmungsrate
des Gases, welches den Strahl bildet, erreicht
werden kann. Gute Ergebnisse bezüglich einer Verbesserung
der Beschichtungsqualität können dessen ungeachtet mit Gasstrahlen
anderer Formen verwendet werden, beispielsweise
mit Gasstrahlen mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt.
Es ist vorteilhaft, daß der Gasstrahl von seiner
Austrittsdüse aus in Querrichtung oder seitlich divergiert,
beispielsweise unter Bildung eines eingeschlossenen Winkels
von 70 bis 110°.
Der Gasstrahl ist vorzugsweise derart ausgerichtet, daß
dieser gegen den unteren Abschnitt oder unteren Teil des
Tröpfchenstromes neben dem Glassubstrat einwirkt. In diesem
Fall ist der Gasstrahl wirksamer als in dem Fall, in welchem
der Gasstrahl gegen den Tröpfchenstrom in der Nähe
seiner Quelle gerichtet wird.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der
Gasstrahl von seiner Austrittsdüse aus nach unten geneigt.
Diese Neigung trägt dazu bei, daß der Strahl den gewünschten
Effekt hat, ohne daß die Stabilität des Tröpfchenstromes
gestört wird.
Vorzugsweise ist der Gasstrahl derart gerichtet, daß er
gegen den unteren Teil des Tröpfchenstromes vom Glassubstrat
abgelenkt wird. Diese Ablenkung kann die Verteilung
des Gases über die Breite des Tröpfchenstromes, ausgehend
von einem Strahl relativ geringer Breite, unterstützen.
Vorzugsweise ist der Tröpfchenstrom derart geneigt, daß
der eingeschlossene Winkel zwischen der Achse des Tröpfchenstromes
und der Substratoberfläche, die beschichtet
werden soll, im Bereich von 20° bis zu 60°, und insbesondere
im Bereich von 25° bis 35°, liegt. Dieses Merkmal
erleichtert die Bildung von Beschichtungen mit guten
optischen Qualitäten. Zur Erzielung bester Ergebnisse
sollten alle Teile des Tröpfchenstromes auf das Substrat
unter einer beträchtlichen Neigung gegenüber der Senkrechten
auftreffen. Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
ist der Tröpfchenstrom ein paralleler Strom oder
ein Strom, der von seiner Quelle aus unter einem Winkel
von nicht mehr als 30°, beispielsweise unter einem Winkel
von etwa 20°, divergiert.
Untersuchungen haben ergeben, daß gleichförmige Beschichtungen
leichter hergestellt werden können, wenn bestimmte
Bedingungen bezüglich des senkrechten Abstandes zwischen
der Substratoberfläche, die beschichtet werden soll, und
der Quelle des Tröpfchenstromes beachtet werden. Vorzugsweise
sollte dieser Abstand, gemessen senkrecht zur Substratoberfläche,
im Bereich von 15 cm bis 35 cm liegen. Es wurde
gefunden, daß dieser der am besten geeignete Bereich ist,
insbesondere wenn man die bevorzugten Neigungs- und Divergenzbereiche
für den Tröpfchenstrom berücksichtigt, die
im Vorstehenden erwähnt wurden.
Die Erfindung ist sehr gut zur Beschichtung eines kontinuierlich
sich in Längsrichtung bewegenden Glasbandes geeignet.
Die Erfindung kann aber ebenfalls zur Beschichtung einzelner
Glasscheiben verwendet werden.
Die Erfindung umfaßt Verfahren, bei denen das Substrat ein
kontinuierliches Flachglasband ist, welches sich von einer
Flachglasherstellungsanlage, beispielsweise einem Schwimmtank,
fort bewegt. Bei einigen Anwendungsfällen der Erfindung
prallt der Tröpfchenstrom auf die Oberfläche des Glasbandes
an einer Stelle auf, an welcher die Temperatur
des Glases im Bereich von 650°C bis 100°C liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann verwendet werden, um
verschiedene Oxidbeschichtungen dadurch herzustellen, daß
eine flüssige Zusammensetzung verwendet wird, welche ein
Metallsalz enthält. Der Gasstrahl verhindert oder vermindert
das Auftreten von Beschichtungsfehlern, die entstehen
können, wenn Lösungen verwendet werden, welche Reaktionsdämpfe
abgeben, die sonst hinter der aufgesprühten Lösung
leicht in Kontakt mit dem Glas mitgenommen werden können.
Sehr vorteilhafte erfindungsgemäße Verfahren sind Verfahren,
bei denen die Tröpfchen einer Lösung eines Metallsalzes
sind, wobei aus dieser Lösung eine Metalloxidbeschichtung
auf dem Substrat ausgebildet wird und wobei ein
sehr gutes Beispiel hierfür die Metallchloride sind. Bei
einigen Verfahren ist die Lösung eine Zinnchloridlösung,
beispielsweise ein wäßriges oder nichtwäßriges Medium,
welches Zinnchlorid und ein Dotiermittel enthält, beispielsweise
eine Substanz, die Antimonionen, Arsenionen oder
Fluorionen zur Verfügung stellt. Das Metallsalz kann zusammen
mit einem Reduktionsmittel, beispielsweise Phenylhydrazin,
Formaldehyd, Alkohole verwendet werden oder mit
kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln, wie beispielsweise
Hydroxylamin und Wasserstoff. Andere Zinnsalze können
anstelle von Zinnchlorid oder zusätzlich von Zinnchlorid
verwendet werden, wie beispielsweise Zinnoxalat oder Zinnbromid.
Beispiele anderer Metalloxidbeschichtungen, die in
gleicher Weise hergestellt werden können, umfassen Oxide
von Cadmium, Magnesium und Wolfram. Zur Herstellung derartiger
Beschichtungen kann die Beschichtungslösung in gleicher
Weise dadurch hergestellt werden, daß eine wäßrige
oder organische Lösung einer Zusammensetzung des Metalles
und eines Reduktionsmittels gebildet wird. Lösungen
von Nitraten können verwendet werden, beispielsweise
Eisen- und Indium-Nitrate, um Beschichtungen der entsprechenden
Metalloxide herzustellen. Die Erfindung
kann als weiteres Ausführungsbeispiel dazu verwendet
werden, Beschichtungen durch Pyrolyse organo-metallischer
Verbindungen herzustellen, beispielsweise Carbonyl
und Metall-Acetylacetate, die in Tröpfchenform der zu
beschichtenden Substratoberfläche zugeführt werden. Ebenfalls
können bestimmte Metall-Acetate und Metall-Alkylate
verwendet werden, wie beispielsweise Zinn-Dibutyl-Diacetat
und Titan-Isopropylat. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
eine Zusammensetzung zu verwenden, welche Salze verschiedener
Metalle enthält, um eine Metalloxidbeschichtung zu
erzeugen, welche ein Gemisch von Oxiden unterschiedlicher
Metalle enthält.
Bei einigen Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Gasabzugssystem
betrieben, um Umgebungsgase vom Tröpfchenstrom
in der gleichen Richtung über das Substrat hinweg abzuziehen,
in der der Gasstrahl gerichtet ist. Zu diesem Zweck können
Saugkräfte in einem Abzugskanal oder in mehreren Abzugskanälen
erzeugt werden, wobei der Gaseintritt oder die Gaseintrittsöffnung
derart angeordnet ist oder sind, daß die Öffnung
oder die Öffnungen zur Vorderseite des Tröpfchenstromes
hinweist oder hinweisen. Ein derartiges Absaugsystem vermindert
die Gefahr von unerwünschten Oberflächenabscheidungen
auf der Beschichtung in dem Fall, in dem der Tröpfchenstrom
nach unten und vorwärts, d. h. in Förderrichtung zum Substrat
hin gerichtet ist. Die Saugkräfte sind natürlich derart
eingestellt, daß sie den Tröpfchenstrom nicht unterbrechen
oder diesen unstabil machen. Derartige Verfahren vereinigen
die technische Lehre der vorliegenden Erfindung mit der
technischen Lehre der britischen Patentschrift 15 23 991 und
können ebenfalls die technische Lehre umfassen, wie sie in der
DE-OS 31 03 233 beschrieben ist.
Die Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung weist einen Substratträger auf und Einrichtungen,
mit denen ein Substrat in einer gegebenen Richtung,
nämlich in der Förderrichtung oder in der Vorwärtsrichtung,
gefördert wird, wobei dieses Substrat getragen wird, und
es ist eine Sprüheinrichtung vorgesehen, welche wenigstens
einen Tröpfchenstrom auf das getragene Substrat abgibt,
und diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Sprüheinrichtung derart aufgebaut und angeordnet ist,
daß wenigstens ein Tröpfchenstrom nach unten und vorwärts
oder in Förderrichtung oder nach unten und rückwärts oder
entgegengesetzt zur Förderrichtung auf das getragene Substrat
gerichtet ist und daß diese Vorrichtung Blaseinrichtungen
aufweist, um wenigstens einen Gasstrom in die Umgebung
oberhalb des Substrates derart abzugeben, daß sich dieser
Strahl in der gleichen (Förderrichtung oder entgegengesetzt
zur Förderrichtung) Richtung über das Substrat hinweg bewegt
und gegen den Tröpfchenstrom oder die Tröpfchenströme prallt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann irgendein zusätzliches
Merkmal oder irgendwelche zusätzlichen Merkmale aufweisen,
die erforderlich sein können, um eines oder mehrere der
verschiedenen Verfahrensmerkmale, die im Vorstehenden beschrieben
wurden, durchzuführen.
Vorzugsweise kann die Sprüheinrichtung derart aufgebaut
und angeordnet sein, daß der Tröpfchenstrom oder die
Tröpfchenströme nach unten und vorn, d. h. in Förderrichtung,
auf das getragene Substrat abgegeben wird oder
werden.
Bei bestimmten Vorrichtungen gemäß der Erfindung ist der
Sprüheinrichtung ein Antriebsmechanismus zugeordnet, mit
dem der Tröpfchenstrom oder die Tröpfchenströme wiederholt
in einer Richtung quer über die Bewegungsbahn, längs
der das Substrat gefördert wird, hin und her bewegt wird
oder werden.
Vorzugsweise ist die Beschichtungsvorrichtung in einem
Tunnel montiert, durch den das Glassubstrat gefördert wird,
und die Einrichtungen, die den Gasstrahl oder die Gasstrahlen
abgeben, erhalten das Gas aus einer Quelle außerhalb
des Tunnels.
Vorzugsweise sind bei der Vorrichtung die Sprüheinrichtungen
derart ausgebildet, daß der Tröpfchenstrom oder die
Tröpfchenströme unter einem derartigen Winkel abgegeben
wird oder abgegeben werden, daß der eingeschlossene Winkel
zwischen der Achse oder den Achsen des Tröpfchenstromes
oder der Tröpfchenströme und der das Substrat tragenden
Ebene der Trageinrichtung im Bereich von 20° bis zu 60°,
und insbesondere im Bereich zwischen 25° bis 35° liegt.
Vorzugsweise ist die Sprüh- oder Spritzeinrichtung derart
aufgebaut, daß der Tröpfchenstrom oder die Tröpfchenströme
als ein paralleler Strom oder parallele Ströme abgegeben
werden oder als ein Strom oder als Ströme, der oder die
von der Quelle unter einem Winkel von nicht mehr als 30°
divergiert oder divergieren.
Die Erfindung umfaßt eine Vorrichtung der oben beschriebenen
Art, die einer Flachglasherstellungsanlage zugeordnet
ist, beispielsweise einem Schwimmtank, um ein Glasband
zu beschichten, wenn es sich von dieser Anlage fortbewegt.
Vorzugsweise ist die Spritz- oder Sprüheinrichtung
derart angeordnet, daß der Tröpfchenstrom oder die Tröpfchenströme
auf die Oberfläche des Glasbandes in einer Zone
aufprallt oder aufprallen, in der die Glastemperatur im
Bereich zwischen 650°C bis 100°C liegt.
Bei einigen erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist die Gasabzugslage
derart angeordnet, daß Umgebungsgase vom
Tröpfchenstrom oder von den Tröpfchenströmen in der gleichen
Schicht oberhalb des Substrates abgezogen werden, in
der die Gasabgabeeinrichtungen den Gasstrahl oder die Gasstrahlen
abgeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung
erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teiles einer Flachglasherstellungsanlage,
die eine bekannte Glasbeschichtungseinrichtung,
entsprechend der
GB-PS 15 23 991, aufweist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf bestimmte Beschichtungsfehler,
die bei der Verwendung dieser Einrichtung auftreten
können,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teiles einer Anlage, die
ähnlich aufgebaut ist, wie die in Fig. 1 gezeigte,
jedoch eine erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung
aufweist,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Einzelheit der in
Fig. 3 dargestellten Beschichtungseinrichtung
und einen Teil einer Glasscheibe
und
Fig. 5 einen Teil einer anderen Anlage, bei der eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Beschichtungseinrichtung vorgesehen ist.
Es sei nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Beschichtungseinrichtung
ist in einer Entspannungskammer 1 angeordnet,
welche eine Deckenwandung 2 und eine Bodenwand
3 aufweist, wobei durch diese Kammer das Glasband 4 von
einer Bandherstellungsstation der Anlage gefördert wird.
Die Kammer 1 kann beispielsweise ein Teil des Glaskühl-
oder Entspannungsofens einer Libbey-Owens-Tafelglasziehmaschine
sein. Diese Kammer kann aber auch einem Schwimmtank
zugeordnet sein, in dem das Glasband mittels eines
Schwimmverfahrens hergestellt wird.
Das Glasband 4 wird von Rollen 5 getragen und bewegt sich
durch die Kammer 1 in der Richtung, die durch den Pfeil 6
angezeigt wird. Oberhalb der Bewegungsbahn des Glasbandes
ist die Kammer 1 mit zurückziehbaren feuerfesten Wänden 7
und 8 ausgerüstet, die zwischen sich einen abgeteilten
Raum begrenzen, in welchem der Metallverbindungsüberzug
auf der oberen Oberfläche des Glasbandes hergestellt wird,
wenn dieses sich durch die Kammer bewegt.
Eine Spritzpistole 9 ist oberhalb der horizontalen Bewegungsbahn
des Glasbandes angeordnet und ist mit einem
nicht dargestellten Mechanismus verbunden, der diese Spritzpistole
längs einer horizontalen Bewegungsbahn, quer
zur Bewegungsrichtung des Bandes, hin und her bewegt. Der
senkrechte Abstand zwischen der Spritzpistole und der Oberseite
des Glasbandes liegt im Bereich von 15 bis 35 cm.
Die Spritzpistole ist derart ausgerichtet, daß die Tröpfchen
in einem stabilen Spritzkonus ausströmen, dessen Mittelneigungswinkel
gegenüber dem Band im Bereich von 20° bis
60° liegt, wobei dessen Konuswinkel 20° beträgt. Die allgemeine
Ausstoß- oder Ausströmrichtung der Tröpfchen aus
der Spritzpistole verläuft bei der Darstellung in Fig. 1
von links nach rechts. Diese Strömungsrichtung von links
nach rechts ist die Vorwärts- oder Förderrichtung im Sinne
dieser Beschreibung.
In einem Abstand in der Größenordnung von 10 bis 30 cm
stromab von der stromabgelegenen Grenze 10 der Aufprallzone
des Tröpfchenstromes auf das Glasband ist ein Abzugskanal
11 angeordnet, der mit nicht dargestellten Einrichtungen
verbunden ist, welche Saugkräfte in diesem Kanal
aufrechterhalten. Der Kanal erstreckt sich quer über die
Bandbewegungsbahn und weist eine Düse 12 auf, welche einen
schlitzartigen Gaseinlaß bildet. Die Eintrittsöffnung der
Düse befindet sich in einer Höhe im Bereich von 1 cm bis
zu 20 cm oberhalb des Glasbandes.
Die Saugkräfte, die in dem Kanal 11 erzeugt werden, wenn
die Einrichtung in Betrieb ist, bewirken, daß Gase in der
Umgebung des Tröpfchenstromes kontinuierlich vom Strom
fort und aus der Nachbarschaft der Aufprallzone fort nach
vorn oder in Förderrichtung direkt in diesen Kanal hinein
strömen. Der Zweck dieses Abzugsystems besteht darin,
schädliche Reaktionsprodukte aus der Atmosphäre oberhalb
der nacheinander beschichteten Zone quer über dem Band zu
entfernen. Die Saugkräfte, die dazu dienen, die Gase in
den Kanal zu saugen, sind derart eingestellt, daß die
Bewegungsbahnen der Tröpfchen von der Spritzpistole zum
Glasband im wesentlichen durch diese Saugkräfte unbeeinflußt
bleiben, und dieses Verfahren entspricht demjenigen,
welches in der britischen Patentschrift 15 23 991 beschrieben
ist. Die Ausübung dieser Saugkräfte vermindert die
Gefahr der Ausbildung von unerwünschten Oberflächenablagerungen
auf der hergestellten Beschichtung, wie es bereits
dargelegt wurde.
Bei der speziellen dargestellten Ausführungsform ist
ein zweiter Abzugskanal 13 vorgesehen, der im
Abstand stromab vom Kanal 11 angeordnet ist. Dieser zweite
Abzugskanal zieht Gase ab, die am Kanal 11 vorbei stromab,
d. h. in Förderrichtung, strömen.
Wenn die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung verwendet wird,
wurde bei einer Prüfung gelegentlich gefunden, daß das
Glas, auf dem der Überzug ausgebildet wurde, Beschichtungsfehler
aufweist, welche sich als örtliche lichtstreuende
Zonen zeigen. Derartige Zonen oder Bereiche sind über die
Flächen des Flachglases in erkennbaren Mustern
verteilt, von denen ein typisches Beispiel in Fig. 2
dargestellt ist. In Fig. 2 ist ein Teil einer
Glasscheibe 4 in Draufsicht dargestellt. Die Flächen oder
Bereiche, die schwarzgefärbt sind, sind diejenigen Bereiche
der Scheibe, in denen eine nicht einwandfreie Streuung des
durchgelassenen Lichtes auftritt. Musterartig betrachtet
weisen diese Bereiche im Abstand voneinander angeordnete
Querbänder 14 auf, wobei sich von einer Seite eines jeden
Querbandes eine Reihe von kurzen Streifen 15 erstrecken.
Der Lichtstreuungseffekt des Glases in diesen Bereichen
ist klein, beispielsweise 0,2% bis 0,5% größer als derjenige
anderer Bereiche der Scheibe. Das Vorhandensein dieser
Fehler ist jedoch nicht annehmbar, wenn die Beschichtung
hohe optische Anforderungen erfüllen soll.
Es wurde gefunden, daß der Abstand der Querbänder 14 dem
schrittweisen Vorschub des Tröpfchenstromes von einer Querbewegung
über das Glas zur anderen entspricht. Die sauberen
Kanten der Bänder 14 befinden sich an der Vorderseite
dieser Bänder, und die Streifen 15 verlaufen von
diesen Bändern nach hinten. Aus diesen Gründen wurde angenommen,
daß die Fehler durch die Einwirkung von mitgerissenen
Dämpfen auf das Glas hinter dem Tröpfchenstrom entstehen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine ähnliche Anlage wie die in
Fig. 1 dargestellte. Diese Anlage weist jedoch eine erfindungsgemäße
Beschichtungseinrichtung auf, mittels welcher
Beschichtungsfehler, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind,
ausgeschaltet werden können oder weniger oft auftreten.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Anlage, bei der
gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden, um
die gleichen Teile der Anlage zu kennzeichnen, ist eine
feste Querführung 16 vorgesehen, an welcher ein Schlitten
17 montiert ist. Dieser Schlitten weist Rollen auf, die
auf Flanschen dieser Führung 16 laufen. Der Schlitten
trägt ein senkrechtes Rohr 18, in dem Leitungen für Druckluft
und zu verspritzende Lösung verlaufen. Die Druckluft
und die Lösung werden über flexible Leitungen zugeführt,
von denen eine Leitung 19 in Fig. 3 dargestellt ist. Getrennte
Druckluft- und Lösungsströme werden der Spritzpistole
20 über eine Zweigleitung 21 aus dem Rohr 18 zugeführt.
Ein weiterer Druckluftstrom strömt im Inneren des
Rohres 18 weiter nach unten und tritt als Strahl aus einer
flachen Düse 22 aus, welche eine schlitzartige Auslaßöffnung
aufweist.
Während der Querbewegungen des Schlittens 17 über die
Bewegungsbahn des Glasbandes 4 wird die Beschichtungslösung
aus der Spritzpistole 20 als konstanter Sprühkonus 23
ausgestoßen, dessen Aufprallzone auf das Glasband
in einem gegebenen Zeitpunkt in Fig. 4 durch eine
gestrichelte Grenzlinie 24 dargestellt ist. Gleichzeitig
wird Luft kontinuierlich aus der Düse als Strahl mit in
Querrichtung langgestrecktem Querschnitt ausgestoßen,
dessen Auftreff- oder Aufprallzone auf das Glasband durch
die gestrichelte Linie 25 dargestellt ist. Der Gasstrahl
wird durch das Glasband gegen den Spritzkonus 23 an dessen
unterem Bereich abgelenkt und bewirkt eine geringe Abflachung
des Tröpfchenstromes an dessen hinterem Rand.
Der flache Strahl divergiert von seiner Quelle seitlich
unter einem eingeschlossenen Winkel, der zwischen 70° und
110° liegt. Das Gas dieses Strahles strömt auf jeder Seite
des Tröpfchenstromes vollständig oder hauptsächlich an
diesem vorbei nach vorn. Der leicht verformte Tröpfchenstrom
bleibt während seiner Querbewegung über das Glasband
hinweg völlig konstant. Der Gasstrahl kann Dampfströme abfangen
oder anhalten, die hinter dem Tröpfchenstrom nach
unten mitgerissen werden, so daß verhindert wird, daß diese
Ströme in Kontakt mit dem Glas gelangen. Der Gasstrahl
kann aber auch derartige Dämpfe verdünnen, ehe diese das
Glas erreichen. Es wurde gefunden, daß die Erzeugung eines
derartigen hinteren Gasstrahles während des Spritzens der
Beschichtungslösung das Auftreten von Fehlern, wie sie in
Fig. 2 gezeigt wurden, verhindert oder vermindert.
Die Gesamtqualität der hergestellten Beschichtung kann manchmal
dadurch verbessert werden, daß eine Wand 26 oberhalb
der Abzugsleitung 13 vorgesehen wird, wie es gestrichelt
in Fig. 3 gezeigt ist, um zu verhindern, daß Abzugsgase,
die an dieser Abzugsleitung vorbeigeströmt sind, über diese
Abzugsleitung vorbei und zurück zur Beschichtungszone strömen.
Verfahren und Vorrichtungen, die für diese Zwecke ein
oder mehrere Prallbleche oder Trennwandungen verwenden, sind
in der DE-OS 31 03 233 beschrieben. Die Beschichtungseinrichtung,
die in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, kann
erfindungsgemäß auch zur Beschichtung eines Glassubstrates
während dessen Förderung durch einen Tunnel in einer Richtung
entgegengesetzt zu der des Pfeiles 6 verwendet werden. In diesem
Fall ist die Richtung des Spitzkonus 23 zum Substrat
nach unten und entgegengesetzt gerichtet. In diesem Fall kann
der Gasstrahl aus der Düse 22 Dampfströme abfangen oder auffangen
oder verdünnen, die nach unten zur Beschichtung
hin mitgerissen werden, wobei diese Dämpfe von der Prallzone
des Spitzkonus auf das Glasband ausgehen. Der Gasstrahl
kann das Auftreten von Fehlern in der Beschichtungszone
verhindern oder vermindern, wobei diese Fehler durch
eine anschließende Oberflächenbehandlung nicht mehr entfernt
oder lediglich mit außerordentlichen Schwierigkeiten
entfernt werden können. Wenn eine weitere Beschichtungsstation
weiter stromab in Förderrichtung oder Bewegungsrichtung
des Substrates vorgesehen ist, in der eine zweite
Beschichtung auf der Oberseite der ersten Beschichtung
ausgebildet wird, so wären diese Fehler für eine derartige
Oberflächenbehandlung unerreichbar.
Es sei nunmehr auf die in Fig. 5 dargestellte Einrichtung
Bezug genommen.
Diese Figur zeigt einen Teil eines Tunnels 30, durch den
ein neu geformtes Glasband 31 auf Rollen 32 von einer
Flachglasanlage, beispielsweise von einem Schwimmtank, in
Förderrichtung oder in Vorwärtsrichtung bewegt wird, wie
es durch den Pfeil 33 angedeutet wird. Dieses Glasband
wird während seiner Bewegung durch diesen Tunnel durch
eine Beschichtungseinrichtung beschichtet, welche in einer
Kammer oberhalb der Bandbewegungsbahn angeordnet ist, wobei
stromauf und stromab gelegene Begrenzungswandungen 34
und 35 vorgesehen sind.
Die Beschichtungseinrichtung weist mehrere Spritzpistolen
auf, die im Abstand voneinander an einem endlosen Förderband
angeordnet sind, welches zwei parallele Trumme 36
und 37 aufweist, die sich quer über den Tunnel an stromauf
und stromab gelegene Beschichtungsstationen erstrecken.
Zwei der Spritzpistolen, die mit 38 und 39 bezeichnet sind,
sind in der Figur dargestellt. Die Spritzpistole 38 befindet
sich am stromauf gelegenen Trumm, und die Spritzpistole
39 befindet sich am stromab gelegenen Trumm der
endlosen Förderbahn. Jede Spritzpistole wird von einem
Rohr 40 getragen, in dem Kanäle zur Zuführung der Beschichtungslösung
und der Druckluft zur Spritzpistole vorgesehen
sind. Jedes Rohr 40 wird von einem Schlitten 41 getragen,
welcher Räder 42 aufweist, die auf der endlosen Förderbahn
laufen. Eine Trennwand 43 ist quer durch den oberen Abschnitt
des Tunnels hindurch zwischen den parallelen Bahnen
angeordnet, längs denen die Spritzpistole auf den gegenüberliegenden
Trummen der endlosen Förderbahn läuft.
Während der Beschichtung rotiert die Anzahl der Spritzpistolen
kontinuierlich in einer Richtung. Die Spritzpistolen
stehen während dieser Drehbewegung mit Anschlüssen für
Beschichtungslösung und Druckluft in Verbindung, wobei
Einrichtungen vorgesehen sind, um die Zufuhr von Teilen
zu verändern, damit eine Anpassung an unterschiedliche Beschichtungsbedingungen
erfolgen kann. Beispielsweise kann
jede Spritzpistole dauernd in Verbindung mit der Beschichtungslösungsquelle
und der Druckluftquelle während jeder
Querbewegung der Spritzpistolen durch den Tunnel hindurch
stehen. In diesem Fall werden zwei übereinander angeordnete
Überzüge auf dem Glasband ausgebildet. Die erste Beschichtung
oder der erste Überzug wird durch Beschichtungslösung
gebildet, welche von den Spritzpistolen abgesprüht wird,
wenn diese den Tunnel längs des stromauf gelegenen Trummes
der endlosen Förderbahn überqueren. Während dieser Querbewegung
sind die Spritzpistolen nach unten und hinten, d. h.
gegen die Förderrichtung, gerichtet, wie beispielsweise
die Spritzpistole 38. Die obere Beschichtung wird aus Beschichtungslösung
gebildet, die von den Spritzpistolen abgesprüht
wird, wenn diese den Tunnel am stromab gelegenen
Trumm der Förderbahn überqueren. Derartige Spritzpistolen
sind nach unten und vorn, bzw. in Förderrichtung, geneigt,
wie beispielsweise die Spritzpistole 39.
Das Zuführsystem für die Beschichtungslösung kann
derart ausgebildet sein, daß lediglich einige der Spritzpistolen
während ihrer Querbewegung am stromauf gelegenen
Trumm der Förderbahn gespeist werden, und daß lediglich
die anderen Spritzpistolen mit Beschichtungslösung während
ihrer Querbewegung am stromab gelegenen Trumm der Förderbahn
gespeist werden. Verschiedene Beschichtungslösungen
können verschiedenen Sätzen von Spritzpistolen zugeführt
werden, so daß die übereinander liegenden Beschichtungen
unterschiedliche Zusammensetzungen haben.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Beschichtungslösung
lediglich an der stromab gelegenen Beschichtungsstation
aus der Spritzpistole 39 abgesprüht, wie es
durch den Tröpfchenstrom 44 veranschaulicht ist. Die Beschichtungslösung
kann jeder Spritzpistole der Reihe von
Spritzpistolen während deren Querbewegung durch den Tunnel
an der stromab gelegenen Beschichtungsstation zugeführt
werden. Die Beschichtungslösung kann lediglich einige der
Spritzpistolen des gesamten Spritzpistolensatzes zugeführt
werden, und zwar in Abhängigkeit von der erforderlichen
Niederschlagsrate des Beschichtungsmaterials.
Hinter der Querbewegungsbahn der Tröpfchenströme an der
stromab gelegenen Beschichtungsstation ist eine Gasabgabeleitung
45 vorgesehen, die sich quer durch den Tunnel oberhalb
der Bewegungsbahn des Glasbandes erstreckt. Diese
Leitung 45 weist eine Abgabemündung 46 auf, die eine schlitzartige
Auslaß- oder Ausstoßöffnung bildet, welche sich über
die volle Breite der Glasbandbewegungsbahn erstreckt. Die
Leitung 45 ist mit einem nicht dargestellten Gaszuführungssystem
verbunden, welches kontinuierlich Luft dieser Leitung
zuführt, so daß ein flacher Strahl der vorerhitzten
Luft aus der schlitzartigen Auslaßöffnung nach vorn oder
in Förderrichtung austritt. Dieser Luftstrahl prallt gegen
die unteren Abschnitte der versprühten Tröpfchenströme,
wenn diese sich quer durch den Tunnel an der stromab gelegenen
Beschichtungsstation bewegen. Dieser Luftstrahl hat
die Wirkung, das Auftreten von Beschichtungsfehlern an der
Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat zu verringern
oder auszuschalten. Es kann angenommen werden, daß
dieser Luftstrahl eine oder mehrere schädliche Substanzen
abfängt, die nach unten in den Dampfströmen hinter dem Sprühkonus
mitgerissen werden. Es kann ferner angenommen werden,
daß der Dampfstrahl die Konzentration dieser Substanzen
verdünnt, ehe diese das Glassubstrat erreichen.
Da der Luftstrahl aus der Leitung 45 über die volle Breite
der Bewegungsbahn des Glasbandes wirksam ist, läuft eine
beträchtliche Menge der Luft, die diesen Strahl bildet,
in jedem gegebenen Augenblick durch die Querbewegungsbahn
der Tröpfchenströme an diesen Strömen vorbei nach vorn oder
in Förderrichtung. Diese Luft hat die Wirkung, Dämpfe aus
dieser Querbewegungsbahn herauszuspülen, so daß diese nicht
in den Strömen eingefangen bleiben oder werden. Das
Verfahren umfaßt deshalb auch die technische Lehre, wie in
der DE-OS 31 03 227 beschrieben ist.
Die Luft, die der Leitung 45 zugeführt wird, kann gewöhnliche
Zimmertemperatur haben, beispielsweise 25°C. Da
jedoch eine kontinuierliche Abgabe der Luft über die gesamte
Breite der Bandbewegungsbahn erfolgt, und da die Volumenströmungsrate
der Luft deshalb wesentlich größer ist als
es üblich ist, wenn die Vorrichtung verwendet wird, die in
den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist es bevorzugt, die Luft
vorzuerhitzen. Diese Vorerhitzungstemperatur kann derart
ausgewählt werden, daß die Temperatur der abgesprühten Tröpfchen
beeinflußt wird, wie in der DE-OS 31 03 234
beschrieben ist.
Stromab von der stromab gelegenen Beschichtungsstation befindet
sich ein Abzugskanal 47, dessen unterer Eintrittsabschnitt
48 für das abzuziehende Gas zu dieser Beschichtungsstation
hinweist. Nicht dargestellte Einrichtungen
sind vorgesehen, um dauernd eine Saugkraft in diesem Kanal
aufrechtzuerhalten, damit Umgebungsgas aus der Umgebung der
Vorderseite der Querbewegungsbahn der Tröpfchenströme an
der stromab gelegenen Beschichtungsstation nach vorn oder
in Förderrichtung von dieser Bahn fort und in den Abzugskanal
strömen. Dadurch wird die Gefahr eines Niederschlags
von Material auf dem gebildeten Überzug vermindert, wobei
dieses Material oberhalb der Bewegungsbahn des Glasbandes
sich befindet und von dort abgezogen wird.
Die folgenden Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens
wurden mit Hilfe der im Vorstehenden beschriebenen Vorrichtung
durchgeführt.
Eine Beschichtungsvorrichtung, wie sie in den Fig. 3 und 4
dargestellt wurde, wurde verwendet, um ein Glasband mit
einer Breite von 3 m während seiner Herstellung durch ein
Libbey-Owens-Ziehverfahren zu beschichten. Die Fördergeschwindigkeit
des Glasbandes betrug 1 m pro Minute. Die
Beschichtungsanlage wurde an einer derartigen Stelle angeordnet,
bei der die Temperatur des Glases im Aufprallbereich
des Tröpfchenstromes in der Größenordnung von 600°C lag.
Die Spritzpistole war vom üblichen Typ und wurde mit einem
Druck in der Größenordnung von 4 bar betrieben. Die
Spritzpistole wurde über der Glasbewegungsbahn in einer
Höhe von 30 cm oberhalb des Glasbandes derart hin und her
bewegt, daß pro Minute neun Hin- und Hergänge durchgeführt
wurden. Die Spritzpistole war so ausgerichtet, daß die Achse
des Sprühkonus mit der Ebene des Glasbandes einen Winkel
von 35° bildete.
Die Spritzpistole wurde mit einer wäßrigen Lösung von
Zinnchlorid gespeist, welches dadurch erhalten wurde, daß
hydratisiertes Zinnchlorid (SnCl₂ · 2H₂O) in Wasser in einer
Menge von 375 g Zinnchlorid pro Liter gelöst wurde, wobei
pro Liter 55 g von NH₄HF₂ zugesetzt wurde.
Die Ausstoß- oder Abgaberate der Beschichtungslösung wurde
derart eingestellt, daß auf dem Glasband eine mit Fluorionen
dotierte Zinnoxidbeschichtung gebildet wurde, die eine
Dicke von 750 nm hatte.
Ein Druckluftstrahl wurde kontinuierlich mit einer Rate
von 15 m³/Stunde aus der Düse 22 ausgestoßen, deren Öffnung
20 cm oberhalb des Glasbandes lag. Diese Düse 22
war derart eingestellt, daß sie unter einer Neigung von
45° zur Bandebene lag und den Luftstrahl gegen das Glasband
unmittelbar hinter der Aufprallzone des Tröpfchenstromes
auf das Band richtete.
Das Luftabsaugsystem war derart eingestellt, daß ein
Unterdruck von 0,1 bar in der Saugdüse eines
jeden Abzugskanals 11 und 13 aufrechterhalten wurde, wobei
die Düsen 20 cm oberhalb des Glasbandes angeordnet waren.
Das durch dieses Verfahren hergestellte beschichtete Glas
hatte außerordentlich hohe optische Qualitäten, wobei
lediglich sehr geringe Lichtstreuungsfehler innerhalb
der Beschichtung oder an der Grenzfläche zwischen Beschichtung
und Glas auftraten.
Eine Beschichtung aus Indiumoxid kann aus einer wäßrigen
Lösung von Indiumnitrat mit ähnlich guten Ergebnissen
hergestellt werden.
Das im Vorstehenden beschriebene Verfahren kann beispielsweise
auch verwendet werden, um ein Glasband zu beschichten,
welches aus einem Schwimmtank austritt.
Bei einem Vergleichsversuch wurde das Verfahren durchgeführt,
ohne daß Gas aus der Düse 22 ausgestoßen wurde, wobei
jedoch die anderen Betriebsbedingungen unverändert
blieben. Es wurde gefunden, daß das hergestellte beschichtete
Glas Lichtdiffusions- oder Lichtbrechungsflächen oder
-bereiche aufwies, die in einem Muster verteilt waren, wie
es in Fig. 2 dargestellt ist.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Anlage wurde verwendet,
um ein Glasband zu beschichten, dessen Tröpfchenaufprallzone
sich auf einer Temperatur in der Größenordnung
von 580°C befand. Die Spritzpistole wurde mit
einer Lösung des Reaktionsproduktes von wasserfreien
SnCl₄ mit Methanol gespeist. Die Konzentration der Lösung
wurde mittels Dimethylformamid nach Zusatz von HCl zur
Stabilisierung der Lösung nach Zusatz von NH₄HF₂ als Dotierungsmittel
eingestellt.
Die Abgabe der Beschichtungslösung wurde derart eingestellt,
daß die mit Fluorionen dotierte Beschichtung aus
SnO₂ eine Dicke von 720 nm hatte.
Saugkräfte wurden kontinuierlich in den Leitungen 11 und
13, wie im Beispiel 1, aufrechterhalten.
Ein Druckluftstrahl wurde kontinuierlich aus der Düse 22
während jeder Überquerung der Spritzpistole über das Glasband
ausgestoßen. Der Druckluftstrahl war gegen den unteren
Abschnitt des Tröpfchenstromes meistens in der unmittelbaren
Umgebung des Substrates gerichtet. Die Ausstoßrate
der Druckluft war ausreichend, um eine geringe Verformung
der natürlichen Form des Tröpfchenstromes hervorzurufen.
Die Beschichtung war von außerordentlich hoher Qualität,
wobei geringe Grenzflächenfehler zu einer Lichtdiffusion
an der Grenzfläche von Glas und Beschichtung führten.
Bei einer Abänderung des im Vorstehenden beschriebenen Verfahrens,
wobei im wesentlichen identische Ergebnisse erzielt
wurden, wurde eine Beschichtungslösung verwendet,
die dadurch hergestellt wurde, daß man SnCl₄ in stöchiometrischen
metrischen Anteilen mit essigsaurem Anhydrid reagieren
läßt, wobei die entstandene sehr sirupartige braunschwarze
Flüssigkeit langsam gerührt wurde, damit HCl austreten
konnte. Das Gemisch wurde mit Dimethylformamid verdünnt,
und es wurden einige Kubikzentimeter einer 40 volumenprozentigen
handelsüblichen Lösung von HF als Dotiermittel
zugesetzt.
Bei weiteren Versuchen wurde das Verfahren nach Beispiel 2
wiederholt, und zwar mit der Abänderung, daß in einem
Fall die Düse 22 abwärts geneigt mit ihrer Achse in Linie
mit der Schnittlinie zwischen der hinteren Grenze der
Sprühzone und dem Glasband ausgerichtet war. Im anderen
Fall war die Düse 22 horizontal gerichtet, wie die Düse 45,
46 in Fig. 5. Die Beschichtungsqualität war genau so gut
als wenn man die Düse in geneigter Stellung verwendete, wie
es in Fig. 3 dargestellt und im Beispiel 2 beschrieben ist.
Ein Floatglasband mit einer Breite von etwa 2,5 m wurde
beschichtet, als sich dieses Band aus dem Floattank mit
einer Geschwindigkeit von 4,5 m pro Minute bewegte. Dabei
wurde eine Beschichtungsanlage verwendet, wie sie in den
Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Spritzpistole 20 wurde
unter einem Winkel von 30° zur Horizontalen eingestellt
und die Druckluftdüse 22 wurde unter einem Winkel von 27°
zur Horizontalen eingestellt, so daß diese Druckluftdüse
direkt zum unteren Abschnitt des Sprühstrahles neben dem
Glasband hinwies.
Die Spritzpistole war von üblicher Bauart und wurde mit
einem Druck in der Größenordnung von 3 bar betrieben.
Die Spritzpistole war in einer Höhe von 25 cm oberhalb
des Glasbandes montiert und war unter einer Neigung von
30° zur Bandebene geneigt. Die Spritzpistole wurde pro
Minute zehnmal hin und her bewegt. Die Spritzpistole
wurde mit einer Lösung gespeist, die dadurch erhalten
wurde, daß Kobaltacetylacetonat Co(C₅H₇O₂)2H₂O in
Dimethylformamid gelöst wurde. Die Spritzpistole war derart
angeordnet, daß die Lösung auf das Glasband an einer Stelle
längs dessen Bewegungsbahn aufprallte, an der das Glas
eine Temperatur in der Größenordnung von 580°C hatte.
Die Saugdüse 12 des Abzugskanals 11 war 20 cm oberhalb
des Glasbandes angeordnet. Die Saugkräfte waren derart
eingestellt, daß ein Unterdruck in der Größenordnung von
0,05 bar in der Saugdüse aufrechterhalten wurde. Die
Abzugsleitung 13 wurde nicht verwendet.
Die Ausstoßrate der Beschichtungslösung wurde so eingestellt,
daß auf dem Glas eine Beschichtung aus Kobalttrioxid
(Co₃O₄) gebildet wurde, welche eine Dicke von
92 nm hatte.
Ein Druckluftstrahl wurde kontinuierlich aus der Düse
22 ausgestoßen, die in einer Höhe von 15 cm oberhalb des
Glasbandes angeordnet war. Die Volumenrate des Druckluftausstoßes
war derart eingestellt, daß der Druckluftstrahl
direkt gegen den Tröpfchenstrom einwirkte. Der Druckluftstrahl
war jedoch nicht ausreichend stark, um Verformungen
der Form des Spritz- oder Sprühkonus hervorzurufen. Die
Verwendung des Druckluftstrahles, der verglichen mit denen,
die in den vorher beschriebenen Beispielen verwendet wurden,
verhältnismäßig schwach war, erfolgt wegen der sehr flüchtigen
Natur der Beschichtungslösung.
Die Beschichtung, die auf dem Glasband ausgebildet wurde,
hatte bei Betrachtung in Durchsicht eine bräunliche Farbe,
und es waren sehr geringe Schleierspuren vorhanden, die
innerhalb der Beschichtung lagen oder an der Grenzfläche
zwischen Glas und Beschichtung.
Das beschriebene Beschichtungsverfahren kann verwendet
werden, um Farbschichten oder gefärbte Schichten zu bilden,
die aus einem Gemisch von Oxiden bestehen, wobei die Spritzpistole
mit einer Lösung beschickt wird, die ein Gemisch
von Verbindungen verschiedener Metalle enthält, beispielsweise
Metallverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe Eisen,
Kobalt, Chrom und Nickel. Es können mehrere Spritzpistolen
verwendet werden, und gleichzeitig verschiedene Lösungen
von verschiedenen Spritzpistolen abgegeben werden.
Claims (10)
1. Verfahren zur Ausbildung einer Metallverbindungsbeschichtung
auf einer Oberfläche eines erwärmten
Glassubstrats während dessen Förderung durch eine
Beschichtungsstation, unter Kontaktieren des Substrats
mit wenigstens einem Tröpfchenstrom, der eine Substanz
oder Substanzen enthält, aus der oder aus denen die
Metallverbindungsbeschichtung auf dieser Fläche ausgebildet
wird, wobei dieser wenigstens eine Strom nach
unten und in Förderrichtung oder nach unten und entgegengesetzt
zur Förderrichtung gegen das Substrat
geneigt wird, und wenigstens ein gasförmiger Strom
unter einem Winkel zum Tröpfchenstrom auf das Glassubstrat
so gerichtet wird, daß er gegen den oder die Tröpfchenströme aufprallt, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Gasstrahl, der einen langgestreckten Querschnitt
hat und dessen längere Querschnittsabmessung in Richtung
quer zur Bewegungsbahn des Substrats liegt,
verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der oder die Gasstrahlen von einer oder mehreren
Düsenöffnungen ausgestoßen werden, wobei die
Düsenöffnung(en) quer über die Bewegungsbahn des
Substrats gleichzeitig mit dem oder den
Tröpfchenstrom(strömen) bewegt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenströmungsrate des
den Strahl bildenden Gases derart eingestellt wird, daß
eine geringe Verformung des Querschnitts des oder der
Tröpfchenströme erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Gasstrahls
wenigstens ausreichend ist, um ein Aufprallen des
Gasstrahls gegen die volle Breite des unteren Abschnitts
des Tröpfchenstromes sicherzustellen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der geneigt gerichtete
Gasstrahl gegen den unteren Teil des Tröpfchenstroms hin
vom Glassubstrat abgelenkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasabzugssystem so
betrieben wird, daß Umgebungsphase vom Tröpfchenstrom in
der gleichen Richtung, in der die Gasstrahlen gerichtet
sind, über das Substrat hinweg abgezogen werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, zur Ausbildung
einer Metallverbindungsbeschichtung auf einer Oberfläche
eines erwärmten Glassubstrats während seiner Förderung
durch eine Beschichtungsstation, mit einer Sprüheinrichtung, die
wenigstens einen Tröpfchenstrom der Substanz(en) enthält,
aus der oder aus denen diese Metallverbindungsbeschichtungen
auf dieser Substratoberfläche ausgebildet
ist, wobei die Sprüheinrichtung nach vorne und gegen das
Substrat geneigt ist; mit einer Blaseinrichtung, die
einen Gasstrahl in die Umgebung oberhalb des Substrats
austrägt, der in die gleiche Vorwärtsrichtung oberhalb
des Substrats wandert und gegen diese Tröpfchenströme
auftrifft, gekennzeichnet durch wenigstens eine
schlitzartige Austrittsöffnung für den Gasstrom
langgestreckten Querschnitts, wobei die längere
Querschnittsabmessung quer zur Bewegungsbahn des
Substrats liegt, und wobei die Austrittsöffnung für den
Gasstrahl hinter der einen stabilen Sprühkonus (23)
erzeugenden Spritzpistole (20) angeordnet ist, und der
Gasstrahl so einstellbar ist, daß eine geringe
Verformung des Querschnitts des oder der Tröpfchenströme
sich einstellt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spritzeinrichtung mit einem Antriebsmechanismus
versehen ist, der den oder die Tröpfchenströme
wiederholt entweder in einer Richtung oder hin und her
quer über die Bewegungsbahn des Substrats bewegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beschichtungseinrichtung in
einem Tunnel montiert ist, durch den hindurch das
Glassubstrat gefördert wird und daß die
Blaseinrichtungen, die den oder die Gasstrahlen abgeben,
das Gas aus einer Quelle außerhalb des Tunnels erhalten.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß Gasabzugseinrichtungen vorgesehen
sind derartiger Anordnung und Ausbildung, daß
Umgebungsgase von dem oder den Tröpfenströmen in der
gleichen Richtung (Förderrichtung oder entgegengesetzt
zur Förderrichtung) oberhalb des Substrats abgezogen
werden, in der die Blaseinrichtungen den oder die
Gasstrahlen abgeben.
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GB (2) | GB2069992B (de) |
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