DE3417597C2 - Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Flachglas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Flachglas, wobei ein Überzug aus Metall oder Metallverbindung auf einer Seite eines frischgebildeten Bandes von heißem Glas abgeschieden wird, während es von einer Flachglasziehmaschine zu einer Kühlreinrichtung vorwärtsläuft, indem diese Seite an einer Beschichtungsstation mit einem fluiden Medium in Berührung gebracht wird, das eine Substanz oder mehrere Substanzen enthält, aus welcher dieser Überzug auf dieser Bandseite gebildet wird.

Das Beschichten von Glas wird in ausgedehntem Umfang durchgeführt, um dem Produkt Absorptions- und/oder Re­ flexionseigenschaften für Strahlung zu verleihen, wenn es für Verglasungszwecke verwendet werden soll. Die Steuerung der Beschichtungsstufe ist sehr wichtig, um einen Überzug zu erzielen, der diese gewünschten Eigen­ schaften hat und der gleichzeitig von hoher und gleich­ mäßiger optischer Qualität ist.

Es ist bekannt, daß die Dicke und Qualität des auf dem Glasband gebildeten Überzuges durch die Temperaturbe­ dingungen an der Beschichtungsstation oder den Be­ schichtungsstationen beeinflußt wird. Ein besonders wichtiger beeinflussender Faktor ist die Temperatur des Glases an der Stelle längs des Bandweges, wo es mit dem fluiden Beschichtungsmaterial in Kontakt gebracht wird, und es gibt viele bekannte Vorschläge, um eine thermische Konditionierung des Glases als Vorbereitung zur Ab­ scheidung eines solchen Mediums zu erzielen.

So schlägt z. B. die GB-A-2 016 444 vor, das zu be­ schichtende Band mit einer Flamme zu fächern, um das Glas auf eine geeignete Temperatur für den Beschichtungs­ vorgang zu bringen. Da sich die Seitenränder des Glas­ bandes, das die Formeinrichtung (z. B. eine Floatwanne) verläßt, rascher abzukühlen neigen als der mittlere Teil, umfaßt der bekannte Stand der Technik auch Verfahren, wobei das Glas thermisch konditioniert wird, indem das Band stärker oder nur an seinen Rändern erhitzt wird, um den Temperaturgradienten über das Band vor dem Beschichten zu vermindern (siehe z. B. GB-A-20 78 710 und EP-A- 0 025 738).

DE-A-31 23 693 betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Beschichtung auf einem frisch gebildeten Glasband, das die vorhergehende Stufe des Erhitzens des Glas­ bandes derart umfaßt, daß man die Temperaturgradienten quer zum Band, also über die Glasbreite, vermindert und dadurch eine Beschichtung gleichmäßiger Dicke über die Bandbreite erzeugen kann. Das Band wird über seine gesamte Dicke erhitzt und das Glasband bewegt sich mit langsamer Geschwindigkeit, wie z. B. 4,5 m/min.

Die US-A-4 240 816 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten und Tempern einer vorher geschnittenen Glasscheibe in einem kontinuierlichen Verfahren, wobei diese Glasscheibe zuerst teilweise auf die Pyrolysetemperatur erhitzt, beschichtet und wieder erhitzt wird, um die Wärme wieder zuzuführen, welche beim Sprühen verlorenging und die Temperatur auf einen ausreichenden Grad zu erhöhen, um die Temperung vorzunehmen, worauf schließlich getempert wird.

In vielen industriellen Anlagen, in welchen beschichtetes Flachglas erzeugt wird, wird nur ein Teil des gebildeten Flachglases beschichtet. Die Produktion muß somit perio­ disch von beschichtetem auf nicht beschichtetes Glas und umgekehrt umgestellt werden. Die Umstellung von einer Art von Produkt zur anderen hat sich als recht zeitrau­ bend erwiesen. Dies ist so, weil das Umstellen die Neu­ einstellung der Kühleinrichtung zur Folge hat, wenn das Kühlen in zufriedenstellender Weise ablaufen soll. Das Erfordernis für die Einstellung der Kühleinrichtung er­ gibt sich wegen des Kühleffektes, der mit der Bildung eines Überzuges auf dem Glasband verbunden ist. Es wur­ de sogar gefunden, daß die Einstellung der Kühleinrich­ tung manchmal erforderlich ist, wenn man von einer Art oder Dicke von Überzug zu einer anderen Art oder Dicke umstellt, dessen Bildung einen unterschiedlichen Effekt auf die Temperatur des Glases hat.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren bereitzustellen, das sich durch die Er­ leichterung der Produktionsumstellung, wie sie oben erläutert ist, auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es wurde gefunden, daß durch geeignetes selektives Heizen einer verhältnismäßig dünnen Ober­ flächenschicht des Glasbandes der zu beschichtenden Sei­ te der Kühleffekt der Beschichtungsoperation wenigstens teilweise kompensiert werden kann. Die Bildung eines Überzuges von ausreichender Gleichmäßigkeit über die Brei­ te des Bandes hängt jedoch von der Verminderung der Tem­ peraturgradienten über das Band ab, die in natürlicher Weise auftreten, wenn es in Richtung auf die Beschichtungsstation wandert, und wenn die Oberflächenschicht nicht gleich­ mäßig erhitzt wird. Um die Verminderung des Temperaturgradienten zu bewirken, bleibt das Problem der mühsamen Einstellung des Kühl­ tunnels, was mit der vorher erwähnten Produktionsumstellung verbunden ist, bestehen.

Gemäß der Erfindung besteht ein Verfahren zur Erzeugung von beschichtetem Flachglas, wobei ein Überzug eines Metalls oder einer Metallverbindung auf einer Seite eines frischgebildeten Bandes von heißem Glas während seiner Vorwärtsbewegung von einer Flachglasbildungseinrichtung zu einer Kühleinrichtung abgeschieden wird, darin, daß man diese Seite an einer Überzugsstation mit einem flui­ den Medium in Berührung bringt, das eine oder mehrere Substanzen enthält, aus welcher dieser Überzug auf die­ ser Bandseite gebildet wird, wobei vorher, d. h. vorberei­ tend für die Beschichtungsstufe, das Glasband durch aufeinanderfolgende thermische Konditionierzonen läuft, welche eine Zone umfassen, in welcher Temperaturgradien­ ten quer über das Band vermindert werden und eine nachfolgen­ de Zone, in welcher zur wenigstens teilweisen Kompensation des Kühleffekts zusätzliche Wärme einer Oberflächenschicht des Glases auf der zu beschichtenden Seite zugeführt wird, indem man diese Seite einem oder mehreren Strahlungsheizern aussetzt, die eine Schwarzkörpertemperatur unterhalb 1100°C haben, wobei der wenigstens eine Strahlungsheizer in Abhängigkeit von dem jeweiligen Unterschied zwischen den Temperaturen entgegengesetzter Punkte auf den Oberflächen der Ober- und Unterseite des Glasbandes nach dem Beschichten gesteuert wird.

Die Erfindung liefert eine Kombination von Vorteilen. Die von einem Strahlungsheizer mit einer Schwarzkörpertemperatur unter 1100°C emittierte Strahlung wird stark vom Glas absorbiert und folglich wird praktisch die Gesamtheit der einfallenden Strahlungsenergie von einer dünnen Oberflächenschicht des Bandes absorbiert. Die Wirkung dieser Oberflächen-Erhitzung in Kombination mit dem Kühleffekt durch das Beschichtungsmaterial, das in der Beschichtungsstation aufgebracht wird, besteht darin, daß das Temperaturprofil durch die Dicke des Bandes beim Erreichen der Kühleinrichtung näher an dem liegt, das es beim Fehlen der Oberflächenheizung und der Be­ schichtungsstufe hätte. Wenn es demgemäß erwünscht ist, die Zusammensetzung oder Dicke der Beschichtung zu verändern oder wenn man die Beschichtung des Glasbandes beenden will, falls dies durch Beendigung der Zufuhr des Beschichtungsmaterials und Abschalten der Oberflä­ chenheizer erfolgt, benötigt die Kühleinrichtung keine oder nur minimale Anpassung. Da die transversalen Tem­ peraturgradienten, die über das die Formeinrichtung ver­ lassende Band existieren, in einer getrennten thermischen Konditionierzone vermindert werden, welche derjenigen vorangeht, in welcher die Oberflächenheizung erfolgt, ver­ bleibt diese thermische Konditionierbehandlung in dieser vorhergehenden Zone praktisch unverändert, wenn eine sol­ che Produktionsumstellung durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung kann so durchgeführt werden, daß praktisch alle Unterschiede zwischen den mittleren Temperaturen der zwei Seiten des Bandes nach der Beschich­ tung und vor der Kühlung beseitigt werden. Es sei da­ rauf hingewiesen, daß merkliche Unterschiede zwischen den mittleren Temperaturen der oberen und der unteren Seite des Bandes zu Beginn der Kühlung zu einem Ver­ ziehen, insbesondere konvexem oder konkavem Verziehen des Bandes beim Abkühlen führen kann. Da die Wärmeenergie, die zum Kompensieren des Kühleffektes der Beschichtungsoperation zugeführt wird, praktisch ganz in einer Oberflächenschicht des Glasbandes absorbiert wird, können die Glasbandober­ flächen, falls erforderlich, auf eine höhere Temperatur ohne Risiko des Durchsenkens des Bandes erhitzt werden, als dies möglich wäre, wenn es in gleichem Ausmaß durch seine gesamte Dicke erhitzt würde.

Da Glas kein guter Wärmeleiter ist, erfolgt kein we­ sentlicher Wärmeübergang von der erhitzten Oberflächen­ schicht zu unteren Schichten des Glases in der Zeit, die zwischen der Oberflächenheizung und dem Aufbringen des Beschichtungsmaterials zur Verfügung steht. Es ist offenbar erwünscht, den oder die für die Oberflächen­ heizung benutzten Strahlungsheizer so nahe wie möglich an der Beschichtungsstation zu plazieren.

Selbstverständlich muß die Oberflächenheizung nicht gleichmäßig über die Breite des Bandes sein. Die zuge­ führte Heizenergie kann in ungleichmäßiger Form ver­ teilt werden, wenn dies erforderlich ist, um jeden ungleichmäßigen Kühleffekt der Beschichtungsstufe zu kompensieren, wie dies noch erläutert wird.

Selbstverständlich kann auch die dem Band durch die Oberflächenheizung zugeführte Wärme tatsächlich größer sein als die Wärmemenge, die in der Beschichtungsstufe verloren geht, vorausgesetzt daß das Temperaturprofil durch die Dicke des Bandes beim Erreichen der Kühleinrichtung näher dem eines unbeschichteten Bandes ist als dem eines in entsprechender Weise beschichteten Bandes beim Feh­ len dieser Oberflächenheizung.

Es ist ersichtlich, daß die erste thermische Konditio­ nierzone, in welcher Temperaturgradienten über das Band vermindert werden, auf die unterschiedliche bzw. differenzielle Heizung des Bandes über seine Breite oder auf einer gut isolierten Kammer von ausreichender Länge beruhen kann, so daß solche Gradienten durch ther­ mische Leitung innerhalb des Bandes vermindert werden.

Vorzugsweise wird die Temperatur der beschichteten Oberfläche des Bandes nach der Beschichtung gemessen und der oder die Strahlungsheizer so gesteuert, daß die beschichtete Seite vorbestimmten Temperaturbedingungen entspricht. Zum Beispiel kann die Temperatur der be­ schichteten Seite des Bandes mit einer vorher gemesse­ nen Temperatur der entsprechenden Seite eines unbe­ schichteten Bandes verglichen werden, das längs des gleichen Weges läuft, und die Strahlungsheizeinrichtung kann gesteuert werden, um die Differenz zwischen solchen Temperaturen auf ein Minimum zu bringen.

Vorteilhafterweise werden die Temperaturen entgegen­ gesetzter Punkte auf beiden Oberflächen des Bandes nach dem Beschichten gemessen und dieser oder diese Strah­ lungsheizer wird oder werden in Abhängigkeit von jedem Unterschied zwischen diesen Temperaturen gesteuert. Auf die­ se Weise kann die Temperaturdifferenz, falls vorhanden, zwischen den Seiten des beschichteten Bandes auf bleiche Höhe zu einer vorher gemessenen Temperaturdifferenz, falls vorhanden, zwischen den Seiten eines unbeschich­ teten Bandes gebracht werden. Vorausgesetzt, daß die Bandtemperatur für das Tempern bzw. Entspannen hoch genug ist, wurde festgestellt, daß die Temperaturverteilung innerhalb des Bandes ebenso wichtig für die Regelung der Entspannungs- bzw. Temperbedingungen ist wie die tatsächliche Temperatur.

Es wurde schon Bezug genommen auf den transversalen Temperaturgradienten über die Bandbreite. Aufgrund der Abkühlung von den Seitenwänden des Durchgangs zwischen der Form- und Kühleinrichtung weisen die Ränder des Bandes im allgemeinen eine tiefere Temperatur als seine Mitte auf. Um einen gleichmäßigen Überzug über die volle Breite des Bandes zu erzielen, ist es wün­ schenswert, daß die Temperatur der zu beschichtenden Seite praktisch gleichmäßig über die Bandbreite sein sollte, so daß die während der Beschichtung ablaufenden Reaktionen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erfolgen können. Es wird demgemäß bevorzugt, daß die zu beschich­ tende Bandseite differentiell über ihre Breite erhitzt wird, vorzugsweise derart, daß die Temperatur über ihre Breite um nicht mehr als 15°C schwankt. Eine solche differentielle Erhitzung kann am besten bewirkt werden, indem man Heizeinrichtungen zusätzlich zu den Strahlungs­ heizern vorsieht, obwohl die letzteren gewünschtenfalls so angeordnet werden können, daß eine differentielle Erhitzung möglich ist.

Die zu beschichtende Bandseite wird vorzugsweise auf eine mittlere Temperatur im Bereich von 570°C bis 630°C erhitzt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung beschrieben, welche eine zur Durchführung der Erfindung geeignete Vorrichtung zeigt.

In der Zeichnung wird ein Band von heißem Glas (1) durch Rollen (2) von einer Bandbildungsmaschine (3), z. B. einer Floatglaswanne, zu einem horizontalen Kühlkanal (4) über eine Beschichtungsstation (5) geführt, wo eine Beschichtung (6) auf die obere Fläche des Glas­ bandes (1) aufgebracht wird. Das Ende der Bandbildungs­ maschine (3) ist durch Scheidewände (7) definiert, welche durch einen horizontalen Schlitz (8) für den Austritt des Bandes getrennt sind, während der Beginn des Kühlkanals durch Trennwände (9) abgeschlossen ist, die wieder durch einen Schlitz (10) für den Durchtritt des Bandes getrennt sind. Der Raum zwischen dem Ende der Bandbildungsmaschine (3) und dem Beginn des Kühl­ kanals (4) ist durch Boden- und Deckenwände (11), (12) und durch Seitenwände (nicht gezeigt) abgeschlossen, welche einen Tunnel umgrenzen. Von der Deckenwand (12) hängt eine Vorhangwand (13), welche den Beginn der Beschichtungsstation (5) begrenzt. An der Beschichtungs­ station (5) ist die Deckenwand (12) mit einem Schlitz versehen, der von einem Gleis (15) begrenzt ist, wel­ ches einen Schlitten oder Wagen (16) abstützt, der einen Sprühkopf (17) so trägt, daß der Sprühkopf quer über den Weg des Bandes hin und her bewegt werden kann, um Beschichtungsvorläufermaterial auf das Glas zu sprü­ hen. Die Reaktionsprodukte werden am stromabwärtigen Ende der Beschichtungsstation (5) mittels einer Absaug­ leitung (18) abgesaugt.

Eine thermische Konditionierzone (19), welche Heizmit­ tel (20) enthält, ist stromabwärts von der Trennwand (7) angeordnet, um das Band (1) differentiell quer zu seiner Breite aufzuheizen, so daß transversale (in Querrichtung verlaufende) Temperaturgradienten im Band vermindert werden. Eine Strahlungsheizeinrichtung (22) ist über dem Band unmittelbar stromaufwärts zu der Vor­ hangwand (13) am Beginn der Beschichtungsstation (5) vorgesehen, und diese Heizeinrichtung wird während der Erzeugung des beschichteten Glases bei einer Schwarz­ körpertemperatur von unter 1100°C gehalten. Ein Reflek­ tor (23) ist über dem Strahlungsheizer (22) vorgesehen, so daß die Strahlung davon praktisch auf einen Abschnitt längs des Bandweges begrenzt ist. Die maxi­ mal zulässige Länge des bestrahlten Abschnittes des Bandweges hängt von der Bandgeschwindigkeit ab. Zum Beispiel in einer Flachglasanlage, wo das Glasband mit 12 m pro Minute abgezogen wird, darf dieser Abschnitt, damit das Glas weniger als 10 Sekunden lang erhitzt wird, nicht 2 m Länge übersteigen. Gewünschtenfalls kann das Heizen auf einen gegebenen Abschnitt der Länge des Bandweges begrenzt werden, indem eine zweite, wahlweise Vorhangwand (21), wie die Vorhangwand (13), stromaufwärts vom Strahlungsheizer (22) angeordnet ist. Die Steuerung der Heizung kann bewirkt werden, indem der Strahlungsheizer (22) erhöht oder gesenkt wird, oder indem der Zustrom von Brennstoff oder Strom geeignet gesteuert wird. Ge­ wünschtenfalls kann ein oder können mehrere Heizer, die sich über den Bandweg erstrecken, vorgesehen sein und eine zusätzliche Steuerung kann bewirkt werden, indem ausgewählte Heizer angeschaltet oder abgeschaltet wer­ den (oder stärker oder schwächer geschaltet werden).

Überdies kann der Strahlungsheizer (22) oder jede weitere Heizeinrichtung eine Mehrzahl von Einzelheizern ent­ halten, von denen jeder über einen Abschnitt der Breite des Bandweges geht, so daß die obere Oberfläche des Bandes differentiell über seine Breite erhitzt werden kann.

Die Steuerung der Heizung wird stark erleichtert, wenn die Temperatur des Glasbandes stromabwärts von der Beschichtungsstation (5) bei dem Eingang zum Kühl­ tunnel (4) gemessen wird. Dazu wird wenigstens ein Paar Pyrometer (24) in diesem Bereich angeordnet, wobei die Pyrometer senkrecht übereinander angeordnet sind, eins über und eines unter dem Band, so daß die Tempera­ tur entgegengesetzter Bereiche auf den zwei Bandober­ flächen gemessen wird. Wenn der Heizer über die Breite des Bandweges zur differentiellen Erhitzung unter­ schiedlicher Abschnitte der Bandbreite geteilt ist, soll­ te zweckmäßig ein Paar von Pyrometern für jeden solchen Breitenabschnitt vorgesehen sein.

Bei einer speziellen praktischen Ausführungsform er­ zeugt die Anlage unbeschichtetes Glas einer besonderen Dicke und somit einer besonderen Bandgeschwindigkeit, und die Kühl- bzw. Entspannungsbedingungen in Kanal (4) sind in üblicher Weise festgelegt. Die Temperaturen der oberen und unteren Oberfläche von zumindest einem Abschnitt der Breite des Bandes werden gemessen, wenn das Band in den Kühlkanal einläuft. Um beschichtetes Glas zu erzeugen, wird die Beschichtungsanlage einge­ schaltet und die Heizer (20), (22) werden angeschaltet. Der Strahlungsheizer (22) wird dann in Abhängigkeit von der dauernd gemessenen Bandoberflächentemperatur so gesteuert, daß der Temperaturgradient durch die Dicke des beschichteten Bandes so wenig wie möglich von dem des unbeschichteten Bandes verschieden ist.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Flachglas, wobei ein Überzug aus einem Metall oder einer Metallverbindung auf einer Seite eines frischgebildeten Bandes von heißem Glas während dessen Vor­ wärtsbewegung von einer Flachglasbildungseinrichtung zu einer Kühl­ einrichtung abgeschieden wird,
wobei das Glasband nach Passieren einer thermischen Konditionierzone mit dieser Seite in einer Beschichtungsstation mit einem fluiden Medium in Berührung gebracht wird, das eine oder mehrere Substanzen enthält, aus welchen dieser Überzug auf dieser Bandseite gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die thermische Konditionierung in zwei Stufen durchgeführt wird,
wobei in der ersten Konditionierzone in an sich bekannter Weise Tem­ peraturgradienten über die Bandbreite vermindert werden und
in der nachfolgenden, zweiten Konditionierzone zur wenigstens teilwei­ sen Kompensation des Kühleffekts der Beschichtungsstufe zusätzliche Wärme einer dünnen Oberflächenschicht des Glases auf der zu be­ schichtenden Seite mit wenigstens einem Strahlungsheizer einer Schwarzkörpertemperatur unter 1100°C zugeführt wird,
wobei der wenigstens eine Strahlungsheizer in Abhängigkeit von dem jeweiligen Unterschied zwischen den Temperaturen entgegengesetzter Punkte auf den Oberflächen der Ober- und Unterseite des Glasbandes nach dem Beschichten gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Bandseite über ihre Breite differenziell erwärmt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Bandseite so geheizt wird, daß die Tempera­ tur über ihre Breite sich um nicht mehr als 15°C unterscheidet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zu beschichtende Bandseite auf eine mittlere Temperatur im Bereich von 570°C bis 630°C erhitzt wird.