DE3638426C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung eines Metalloxidüberzuges auf einem heißen Glassubstrat - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung eines Metalloxidüberzuges auf einem heißen GlassubstratInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pyrolytischen Formen
oder Ausbilden eines Metalloxidüberzugs auf einer Oberseite
eines heißen Glassubstrats in Scheiben- oder Bandform während
dessen Förderung in Abströmrichtung längs einer Bahn, die un
ter einer nach unten öffnenden Überzugskammer hindurchführt,
wobei der Überzug aus Überzugsvorläuferdampf und einem oxi
dierenden Gas gebildet wird, die in Abströmrichtung längs
einer Durchlaßbahn der Überzugskammer gefördert werden, der
diese Substratfläche ausgesetzt ist. Die Erfindung bezieht
sich auch auf eine Vorrichtung, die bei der pyrolytischen
Bildung oder Formung eines Metalloxidüberzugs auf eine Ober
fläche eines erwärmten Glassubstrats in Band- oder Scheiben
form verwendet wird, wobei die Vorrichtung Fördereinrichtun
gen zum Fördern eines Substrats in Abströmrichtung längs ei
ner Bahn sowie eine Dachkonstruktion aufweist, die eine Über
zugskammer bildet, die sich nach unten auf diese Bahn hin öffnet
und eine Durchlaßbahn bzw. Kanal bzw. Tunnel umfaßt, längs deren Überzugsvorläufer
dampf und oxidierendes Gas in Abströmrichtung in Kontakt mit
dieser oberen Substratfläche während der Förderung des
Substrats geführt werden können.
Diese Verfahren und Vorrichtungen sind nützlich bei der Her
stellung von überzogenem Glas für verschiedenste Zwecke; der Überzug
wird so gewählt, daß er dem Glas eine besondere gewünschte
Eigenschaft verleiht. Besonders wichtige Beispiele von Über
zügen, die auf das Glas aufgebracht werden können, sind sol
che, die so ausgelegt sind, daß sie das Emissionsvermögen
der überzogenen Fläche bezüglich Infrarotstrahlung vermin
dern, insbesondere von Infrarotstrahlung mit Wellenlängen
über 3 µm sowie solche, die so ausgebildet sind, daß sie das
gesamte Energiedurchlaßvermögen des überzogenen Glases mit
Bezug auf Solarstrahlung vermindern. Es ist beispielsweise
bekannt, Glas mit einem Überzug niedrigen Infrarotemissions
vermögens aus Zinndioxid für Wärmehaltezwecke anzugeben. Es
ist auch bekannt, Glas mit einem die Sonnenenergietransmis
sion reduzierenden Überzug aus einem Metalloxid wie Titan
dioxid oder einem Gemisch von Metalloxiden, wie Fe2O3 + CoO +
Cr2O3, vorzusehen, wobei Hauptziel ist, Solarwärmeverstärkung
(Gewinn) oder Blendung zu vermindern.
Da die Überzüge gewöhnlich bis zu einer Dicke zwischen 30 nm
und 1200 nm, abhängig von der Art des Überzugsmaterials und
den geforderten Eigenschaften, aufgebracht werden, bedeuten
Veränderungen in der Dicke eines Überzugs nicht nur, daß das ge
forderte Infrarotemissionsvermögen oder das Energietrans
missionsvermögen nicht gleichförmig erreicht wird, sondern
daß auch unerwünschte Interferenzeffekte auftreten können.
Eine regelmäßige und gleichförmige Dicke ist daher wichtig
für eine gute optische Qualität und auch, um das gewünschte
Emissions- oder Transmissionsvermögen zu erreichen. Überzüge,
die auf Glas zu Vergütungszwecken aufgebracht werden, sollen
eine hohe und gleichförmige optische Qualität haben. Diese
Überzüge müssen daher frei von Flecken und anderen lokali
sierten Fehlern sein.
Es ist bekannt, Überzüge aus Überzugsvorläufermaterial in
der Dampfphase im Gegensatz zur flüssigen Phase abzuscheiden;
dies kann Freiheit von lokalisierten Defekten bringen. Diese
Freiheit von örtlichen Fehlern wird erreicht, indem geson
derte Ströme hochkonzentrierten Überzugsvorläufermaterials
und oxiderenden Gases gegen das Substrat gerichtet werden,
so daß sie sich nur mischen und nur reagieren, während sie
in Kontakt mit dem Substrat stehen, so daß das Oxid direkt
auf dem Substrat und nicht in der Atmosphäre oberhalb des
Substrats gebildet wird, von wo die Überzugsmaterialpartikel
auf das Substrat fallen könnten und in den Überzug als Feh
ler eingebaut würden. Die dampfbeladene Atmosphäre wird dann
vom Substrat fortgesaugt, bevor gekühlter Vorläuferdampf oder
Reaktionsprodukte, die sich in der außer Kontakt mit dem
Substrat stehenden Atmosphäre gebildet haben können, als Feh
ler auf oder in dem im Bildungsvorgang befindlichen Überzug
abscheiden oder einlagern können.
Die DE 27 16 182 A1 offenbart z. B. ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Ausbilden einer Beschichtung aus einem Metall oder einer Metallverbindung
auf einem heißen Glassubstrat mit einem gasförmigen Medium. Insbesondere
wird das gasförmige Medium veranlaßt, längs des Substrates im wesentlich
turbulenzfrei zu fließen.
Die DE 31 03 233 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung
eines Metall- oder Metallverbindungsüberzuges auf einem heißen Glassub
strat, wobei ein Tröpfchenstrahl zur Beschichtung auf das Glassubstrat
gesprüht wird.
Die DE 31 23 693 A1 offenbart ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Bilden einer Metallbeschichtung oder einer Beschichtung aus Metallver
bindungen, wobei das Glassubstrat vorab thermisch konditioniert wurde.
Desweiteren sind Heizeinrichtungen in der thermischen Konditionierungs
station vorgesehen zum thermischen Konditionieren des Glassubstrates, bevor
die Beschichtung in ähnlicher Weise, wie es in der DE 27 16 182 beschrieben
ist, aufgebracht wird.
Die US 42 93 326 offenbart ein Verfahren zum Bilden einer Zinnoxydschicht
ausgehend von SnCl4 und H2O in der Dampfphase. Insbesondere wird auf eine
Einstellung der Partialdrücke und der Temperaturen beim Bilden der Beschich
tung eingegangen.
Bekannte Überzugstechniken in der Dampfphase haben nicht zur
Bildung von Überzügen geführt, die von regelmäßiger Dicke
sind, daß heißt von einer Dicke, die ausreichend ist, um noch ge
nauere wirtschaftliche Qualitätsanforderungen, insbesondere
für große Verglasungseinheiten, zu erfüllen, wie sie in zu
nehmendem Maße von der modernen Architektur gefordert werden.
Versuche wurden unternommen, einen konzentrierten Strom an
Überzugsvorläuferdampf in die Überzugskammer gleichförmig
zur richtigen Zeit und über die gesamte Breite des zu über
ziehenden Substrats einzuführen; hierzu wurden flüchtigere
Überzugsvorläufermaterialien gewählt, um dies zu erleichtern.
Verschiedene Schritte wurden auch unternommen, um bekannte
Techniken zu modifizieren und um sicherzustellen, daß der
Überzugsvorläuferdampf in sorgfältig geregelter turbulenz
freier Weise in Kontakt mit dem Substrat während der Überzugs
bildung strömt. Unglücklicherweise hat es sich als unmöglich
herausgestellt, den Grad der geforderten Regelung hinsicht
lich des Einführens des Dampfs und seines Verhaltens in der
Überzugskammer auszuüben, wenn in industriellem Maßstab ge
arbeitet wurde. Das Ergebnis war, daß nicht vorhersehbare
Dickenveränderungen im Überzug auftraten und daß ein Anteil
des erzeugten überzogenen Glases von nicht akzeptabler Qua
lität war.
Ziel der Erfindung ist es, ein pyrolytisches
Überzugsverfahren zu schaffen, das sich leichter durchführen
läßt, während es dem Überzug eine hohe und gleichförmige op
tische Qualität und regelmäßigere Dicke verleiht und sich
zur Bildung von Überzügen mit hohen Abscheidungsraten anbie
tet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie
durch eine Vorrichtung nach Anspruch 19 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wird ein Verfahren zum pyrolytischen Bilden
eines Metalloxidüberzugs auf einer Oberseite eines heißen
Glassubstrats in Scheiben- oder Bandform
während seiner För
derung in Abströmrichtung längs einer Bahn zur Verfügung ge
stellt, die unter einer nach unten sich öffnenden Überzugs
kammer verläuft. Bei diesem Verfahren wird dieser Überzug
aus Überzugsvorläuferdampf und einem oxidierenden Gas gebil
det, die in Abströmrichtung längs einer Durchlaßbahn dieser
Überzugskammer zugeführt werden, der diese Substratbahn aus
gesetzt ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß
das Überzugsvorläufermaterial sowie das oxidierende Gas in
eine Mischzone der Kammer in oder benachbart dem anström
seitigen Ende dieser Durchlaßbahn eingeführt werden; Wärme
energie wird der Mischzone zugeführt; Überzugsvorläuferma
terial und oxidierendes Gas werden sorgfältig in der Misch
zone durchmischt, während sie dem Substrat ausgesetzt sind,
jedoch auf einer Höhe, derart, daß die Überzugsbildung aus
einem im wesentlichen homogenen Dampfgemisch beginnt und die
ses Gemisch wird veranlaßt, kontinuierlich längs der Durch
laßbahn in Kontakt mit der Oberseite des Substrats zu strömen.
Es hat sich herausgestellt, daß erfindungsgemäß die Bildung
von Überzügen hoher und gleichförmiger Qualität erleichtert
wird und daß es möglich wird, daß solche Überzüge mit regel
mäßigerer Dicke als bisher möglich gebildet werden können.
Günstig ist die Erfindung bei der Ausbildung dünner Überzüge
und auch bei der Ausbildung relativ dicker Überzüge, bei
spielsweise solchen oberhalb von 200 nm Dicke. Es hat sich
herausgestellt, daß die schnelle Entfernung der dampfbelade
nen Atmosphäre nicht eine Anforderung an einen im wesentli
chen fehlerfreien Überzug darstellt; so kann mehr Zeit für
den Überzug zur Verfügung stehen, so daß er sich auf eine ge
wünschte Dicke aufbauen kann.
Überraschend ist, daß die Bildung eines innigen Gemisches
aus Überzugsvorläufermaterial und oxidierender Atmosphäre
innerhalb der Mischzone, während sie dem Substrat ausgesetzt
ist, jedoch auf einer Höhe, derart, daß die Überzugsbildung
von einem im wesentlichen homogenen Dampfgemisch aus beginnt
und dann das Gemisch veranlaßt wird, längs der Durchlaßbahn
in Kontakt mit dem Substrat zu strömen, in der Lage ist, ei
nen Überzug zu erreichen, der im wesentlichen frei von nicht
vorhersehbaren Veränderungen in seiner Dicke ist.
Es gilt zu beachten, daß solch ein Mischen nicht die vorheri
ge Bildung von Überzugsreaktionsprodukten außer Kontakt mit
dem Substrat in der Atmosphäre beinhaltet, die längs der
Durchlaßbahn oberhalb des Substrats zugeführt wird, so daß
sie als Fremdabscheidungen herabfallen und Fehler auf oder
im Überzug bilden können. Eine mögliche Erklärung hierfür
ist, daß, weil die Mischzone nach unten auf die Substratbahn
offen ist und ihr Wärmeenergie zugeführt wird, sei es durch
das Substrat alleine oder durch zusätzliche Heizeinrichtungen,
sämtliche Reaktionsprodukte in der Atmosphäre ausreichend
heiß gehalten werden können, so daß sie in der Praxis nicht
zu Problemen führen.
Die Maßnahme nach der Erfindung erleichtert erheblich das
Einführen von Überzugsvorläufermaterial in die Überzugskammer
bei hohen Volumendurchsätzen, wie dies zur Bildung von ziem
lich dicken Überzügen erforderlich sein mag. Hierdurch wird
die Handhabung des Überzugsvorläufermaterials vor seinem
Eintritt in die Mischzone erheblich erleichtert; es ist auch
möglich, Überzugsvorläufermaterial niedrigerer Flüchtigkeit
zu verwenden, als nach bekannten Dampfüberzugstechniken er
forderlich ist, so steht eine größere Auswahl von Überzugs
vorläufermaterialien, insbesondere von weniger teueren Vor
läufermaterialien zur Verfügung.
Typischerweise werden vorher bekannte Dampfphasenüberzugs
verfahren in ziemlich kurzen Überzugskammern durchgeführt;
eine Länge von weniger als 1 Meter ist üblich und, abhängig
natürlich von der Geschwindigkeit des Substrats, erfordert
dies eine Kontaktzeit zwischen den Überzugsvorläuferdämpfen
und dem Substrat von 2 bis 5 Sekunden. Diese Verweil
zeit ist begrenzt, so daß Überzugsreaktionsprodukte schnell
vom Kontakt mit dem wachsenden Überzug entfernt werden, so
daß sie keine Fehler bilden. Natürlich ist eine kurze Verweil
zeit ein Grund, warum diese Verfahren sich nicht zur Bildung
ziemlich dicker Überzüge eignen. In merklichem Kontrast hierzu
kann bei der Durchführung der Maßnahme nach der Erfindung
die Überzugskammer eine Länge haben, die so zur Förderge
schwindigkeit des Substrats in Beziehung steht, daß jedes
Längeninkrement des Substrats dem Überzugsvorläuferdampf für
20 Sekunden oder noch länger ausgesetzt bleibt. Dies erleich
tert die Bildung von dicken Überzügen, beispielsweise solchen
oberhalb 200 nm Dicke, wie dies für Zwecke der Infrarotab
schirmung erforderlich sein kann. Ziemlich überraschend wur
de gefunden, daß keinerlei ungünstiger Einfluß auf die Qua
lität des gebildeten Überzugs existiert. Wird der Überzug
zwischen dem Ausgang aus einer Glasbandbildunganlage und ei
nem Kühlofen abgeschieden, so wird die Bandvorschubsgeschwin
digkeit durch die Geschwindigkeit, mit der das Band geformt
wird, gesteuert; diese variiert entsprechend der Kapazität
und dem Typ der Bandformungsanlage, beispielsweise, ob es
sich um eine Glasziehmaschine oder um eine Floatglas-erzeu
gende Anlage handelt und ist auch abhängig von der Dicke des
gebildeten Glases.
Die genaue Art und Weise, in der das Überzugsvorläufermaterial in
die Überzugskammer eingeführt wird, ist nicht kritisch, um
regelmäßige Dicke zu erreichen. Das Überzugsvorläufermate
rial kann in die Mischzone der Überzugskammer in einer oder
mehreren Richtungen eingeführt werden, die das Substrat nicht
schneidet bzw. schneiden, wird aber vorteilhaft nach unten
und in Abströmrichtung eingeführt, so daß eine allgemeine
abströmseitige Strömung der Atmosphäre innerhalb der Überzugs
kammer hervorgerufen wird. Das Überzugsvorläufermaterial
kann beispielsweise in die Mischzone als Aerosolspray einge
sprüht werden, nach besonders bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung jedoch wird das Überzugsvorläufermaterial in
die Mischzone in einem oder mehreren Tröpfchenströmen ver
sprüht. Die Erfindung läßt sich so auf die Bildung von Über
zügen anwenden, die bisher nur nach Flüssigphasenüberzugs
techniken sich erreichen ließen; dies kann herbeigeführt wer
den, ohne daß gewisse Nachteile in kauf genommen werden müs
sen, von denen bekannt ist, daß sie bekannten Flüssigphasen
überzugstechniken anhaften. Bei solchen bekannten Techniken
ist es sehr schwierig, Fleckenbildung des gebildeten Über
zugs aufgrund des Verspritzens der versprühten Tröpfchen zu
vermindern, wenn sie gegen das Substrat aufschlagen. Das Pro
blem braucht nicht bei Übernahme der Maßnahme nach der Er
findung einzutreten. Auch wenn übliche Flüssigphasenüberzugs
techniken zur Anwendung kommen, so führt der Kontakt zwischen
den üblicherweise ziemlich großen Mengen an versprühter Über
zugslösung und dem heißen Substrat zu erheblichen Schwierig
keiten, insbesondere, wenn der Überzug auf einem frisch ge
formten, heißen Glasband abgeschieden wird, da dieser stö
rend bei einer nachfolgenden Kühlbehandlung wirkt. Das Er
gebnis hiervon ist, daß das Glas schlecht gekühlt wird; in
manchen Fällen machen Restspannungen, die im Glas nach dem
Kühlen Festsitzen, es schwierig zu schneiden und können
selbst von der Art sein, daß dessen Bruch herbeigeführt wird,
wenn es in Scheiben geschnitten wird. Das Problem kann auch
vermieden werden, wenn die Maßnahmen nach der Erfindung zur
Anwendung gelangen.
Vorzugsweise werden Ströme von Überzugsvorläufermaterial und
Gas in diese Mischzone in unterschiedlichen Richtungen einge
führt, so daß Turbulenz zur Durchführung dieses Mischens er
zeugt wird. Dies ist ein einfacher Weg, den Mischvorgang
durchzuführen, ohne daß irgendeine zusätzliche Mischvorrich
tung den ziemlich unwirtlichen Bedingungen, die in der Misch
zone herrschen, ausgesetzt werden muß.
Die Temperatur, bei der die Überzugsreaktionen stattfinden,
hat einen wichtigen Einfluß auf die Art und Weise, in wel
cher der Überzug sich aufbaut. Im allgemeinen gehen Überzugs
reaktionen nicht nur bei höheren Geschwindigkeiten, sondern
auch bei gesteigerter Überzugsausbeute mit Anstieg in der
Temperatur vor sich und zusätzlich hat sich herausgestellt,
daß Überzüge, die bei höherer Temperatur gebildet wurden,
eine bessere Haftung am Glas und damit eine bessere Haltbar
keit zeitigen. Je höher im übrigen die Temperatur der Über
zugskammer ist, desto weniger wahrscheinlich ist es, daß
irgendwelche Überzugsvorläuferdämpfe auf deren Dach konden
sieren, von wo aus das Material unter Beflecken des Überzugs
nach unten tropfen könnte. So bevorzugt man beispielsweise,
Wärme an die Mischzone wenigstens zum Teil zu liefern, indem
man Strahlungswärme in diese richtet. Dies trägt dazu bei,
eine hohe Temperatur aufrechtzuerhalten, die sich als gün
stig für die Qualität und die Ausbeute des gebildeten Über
zugs erwiesen hat und von besonderer Wichtigkeit beim Her
vorrufen der Verdampfung ist, wenn das Überzugsvorläuferma
terial in flüssiger Phase in die Mischzone der nach unten
offenen Überzugskammer eingeführt wird.
Vorteilhaft ist wenigstens ein Teil des Gases, der der Misch
zone zugeführt wurde, vorgewärmt. Dies ist von besonderem
Wert, da hierdurch Kondensation und Mitreißen der gebildeten
Vorläuferdämpfe verhindert wird, so daß bei Kontakt mit dem
Substrat der Wärmeverlust vom Substrat vermindert wird.
Nach besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
wird atmosphärisches Material innerhalb der Durchlaßbahn von
oben erwärmt. Dies ist besonders günstig, wenn eine Konden
sation auf dem Dach der Durchlaßbahn verhindert werden soll und
läßt auch ein Regeln der Bedingungen zu, so daß die Tempera
tur längs der Durchlaßbahn bzw. dem Kanal im wesentlichen
konstant bleibt, was zu wichtigen Vorteilen bei der Steige
rung der Überzugsbildungsgeschwindigkeiten und Überzugsaus
beute und bei der Begünstigung der Haltbarkeit des Überzugs
führt.
Die Durchlaßbahn kann gleichförmig quer über ihre Breite er
wärmt werden; bei der Durchführung der verschiedenen übli
chen Überzugsverfahren auf einem kontinuierlichen Band frisch
geformten Glases hat sich jedoch herausgestellt, daß der an
den Rändern des Bandes geformte Überzug dazu neigte, dünner
als in der Mitte zu sein. Dieser dünnere Randüberzug neigt
dazu, regelmäßig und vorhersehbar zu sein und ist auf die
verschiedensten Fälle anwendbar; ein besonders zu erwähnen
der Fall ist der, daß das Band eine natürliche Tendenz hat,
über die Seitenwandungen der Überzugskammer sich abzukühlen,
so daß die Bandränder kühler als die Mitte sind. Wir haben
tatsächlich festgestellt, daß bei der Verwendung einer übli
chen Technik für das Überziehen eines frisch gebildeten,
heißen Glasbandes, selbst wenn das Glas in die Überzugskam
mer mit im wesentlichen gleichförmigem Temperaturprofil quer
über seine Breite eintritt, soviel wie ein Sechstel der Band
breite an jedem seitlichen Rand von nicht akzeptabler Quali
tät wird und so ist ein Drittel der Gesamtbandbreite nur als
Glasscherben verwendbar. Der Tendenz gegen dünnere Randüber
zugsabscheidungen kann dadurch entgegengewirkt werden, daß
die Durchlaßbahn differentiell quer über ihre Breite erwärmt
wird, so daß atmosphärisches Material über den Bandrändern
mehr als in der Mitte der Durchlaßbahn erwärmt wird.
Vorteilhaft wird atmosphärisches Material von dieser Substrat
fläche wenigstens am abströmseitigen Ende der Durchlaßbahn
fortgesaugt. Dies begünstigt eine Strömung atmosphärischen
Materials längs und in Kontakt mit dem Substrat, während nur
Streukräfte auf das atmosphärische Material im anströmseiti
gen Teil der Überzugskammer, wo die Überzugsbildung beginnt,
ausgeübt werden. Die Überzugsqualität kann ungünstig beein
flußt werden, wenn starke lokale Strömungen im anströmseiti
gen Teil existieren. Die Einhaltung solch einer Ansaugung am
abströmseitigen Ende begünstigt auch die Entfernung von Über
zugsreaktionsprodukten sowie von überschüssigem Überzugsvor
läufermaterial, welches Fleckenbildung am Überzug hervorru
fen könnte, wodurch die Qualität des gebildeten Überzugs ver
bessert wird. Vorzugsweise wird am abströmseitigen Ende die
ses Durchlaßwegteils atmosphärisches Material vom Substrat
fort in die Abgasleitung mit einem oder mehreren Einlässen
gesaugt, die über dem Substrat sich befinden und die sich
quer über wenigstens den Hauptteil seiner Breite erstrecken.
Solch eine Frontalabsaugung ermöglicht eine verstärkte Ab
saugung am abströmseitigen Ende der Überzugskammer, ohne daß
eine entsprechende Zunahme in der Geschwindigkeit des in die
Aspiratoren eintretenden Gases in kauf zu nehmen wäre, was
wichtig für eine gleichförmige Strömung der mit Vorläufer be
ladenen Atmosphäre in Kontakt mit dem Substrat ist. Das ange
saugte Material kann so im wesentlichen in Abströmrichtung
wandern, bis es in die Leitung eintritt; dies führt zur ge
ringsten Störung in dem Strömungsmuster innerhalb der Durch
laufbahn. Solch eine Frontalabsaugung wenigstens über den
Hauptteil der Substratbreite ist besonders wünschenswert,
wenn sehr große Mengen an Überzugsvorläufermaterial in die
Kammer ausgetragen werden.
Die Verwendung einer solchen Frontalansaugung allein kann
jedoch zu einer höheren Konzentration des Überzugsvorläufer
dampfs längs der Mitte der Durchlaßbahn als über den Substrat
rändern führen. Dies ist ein weiterer möglicher Grund für
dünnere Überzüge auf den Substraträndern. Um diese Tendenz
zu vermindern und um die brauchbar überzogene Breite des
Substrats zu erhöhen, bevorzugt man besonders, daß die Saug
kräfte in einer seitlichen Abgasleitung
erzeugt werden, so daß atmosphärisches Material oberhalb des
Substrats nach außen fort von einem mittleren Teil der Sub
stratbahn über wenigstens einen Teil der Länge dieser Durch
laßbahn strömt. Die Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals
führt zu Vorteilen, die als von besonderer Wichtigkeit an
gesehen werden. Hervorgerufen wird eine günstige Ausbreitung
der mit Vorläufer beladenen Atmosphäre über die volle Breite
des Substrats, wodurch die in nützlicher Weise überzogene
Breite des Substrats vergrößert wird. Zusätzlich wird eine
frühere Entfernung der Überzugsreaktionsprodukte und über
schüssigen Überzugsvorläufermaterials möglich, welche sich
auf dem Überzug absetzen und ihn beflecken könnten. Ebenfalls
abhängig von den Druckbedingungen oberhalb und unterhalb des
Substrats in der Überzugskammer kann die Tendenz für die At
mosphäre aus einem Bereich unterhalb des Substrats bestehen,
nach oben an seinen Seiten entlang zu strömen, wo es die mit
Überzugsvorläufermaterial beladene Atmosphäre oberhalb des
Substrats verdünnen würde; dies ist ein weiterer möglicher
Grund für dünnere Überzugsabscheidungen auf den Substraträn
dern. Diese Tendenz wird auch über der Zone der Absaugung
nach außen behindert.
Vorteilhaft wird dieses atmosphärische Material nach außen
über eine Zone gesaugt, die sich längs im wesentlichen der
Gesamtlänge der Durchlaßbahn erstreckt. Dies steigert die
Vorteile, die sich aus einer solchen nach außen Absaugung er
geben. Es hat sich wieder herausgestellt, daß die in brauch
barer Weise überzogene Breite gesteigert werden kann; dies
ist besonders nützlich, wenn ein frisch geformtes kontinu
ierliches Glasband überzogen wird. Unter den optimalen Ar
beitsbedingungen hat sich herausgestellt, daß die Nutzpro
duktausbeute nicht so sehr durch die optische Qualität und
die Dicke des Überzugs an den Bandrändern wie durch die Qua
lität des Glases selbst an diesen Rändern begrenzt wird. Man
muß sich in Erinnerung halten, daß aufgrund der verschieden
artigen Faktoren einige wenige Zentimeter an jedem Rand ei
nes Glasbandes von irregulärer Form und nicht akzeptabler
optischer Qualität sind und auf jeden Fall fortgeworfen oder
als Glasscherben verwendet werden müssen.
Nach gewissen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
wird dieses atmosphärische Material nach außen auf einem Ni
veau unterhalb des Substrats gesaugt. Es hat sich herausge
stellt, daß die Einhaltung dieses Merkmals dazu führt, eine
Schicht dichter vorläuferreicher Atmosphäre nach unten auf
dem Band für ein gleichförmiges Überziehen über seine volle
Breite zu halten, was wieder die Vorteile aufgrund der Ab
saugung nach außen steigert.
Oben wurde bereits auf die Möglichkeit hingewiesen, daß at
mosphärisches Material nach oben entlang den seitlichen Rän
dern des Substrats strömen kann und die mit Vorläufermaterial
beladene Atmosphäre darüber verdünnen könnte. Abhängig von
den Druckbedingungen oberhalb und unterhalb des Substrats
an der Überzugskammer kann alternativ die Neigung für die
mit Vorläufer beladene Atmosphäre bestehen, unterhalb des
Substrats zu strömen, wo sie in der Lage wäre, sich als un
erwünschter Überzug auf seiner Unterseite abzuscheiden. Ab
hängig vom Strömungsmuster der atmosphärischen Strömungen
in und unterhalb der Überzugskammer kann dieser unerwünschte
Überzug mehr oder weniger regelmäßig, jedoch so dünn sein,
daß er zu hochablehnungswerten Interferenzeffekten führt;
beispielsweise kann es sich um einen mehr oder weniger re
gelmäßigen Überzug handeln, dessen Dicke gegen die Mitte des
Substrats abnimmt; oder es handelt es sich um einen ziemlich
unregelmäßigen Überzug eines Musters, das einen an die Mar
kierungen auf einem Backgammon-Brett erinnern kann. Dieser
Tendenz wird in gewissem Ausmaß durch das Saugen nach außen
der oben beschriebenen Weise entgegengewirkt; um aber diese
Tendenz weiter zu begrenzen, sorgen besonders bevorzugte Aus
führungsformen der Erfindung dafür, daß wenigstens über den
Teil der Länge der Überzugskammer eine Strömung von atmosphärischem Material an
den seitlichen Rändern des Substrats entlang und zwischen den
Zonen vertikal oberhalb und vertikal unterhalb des Substrats
unterbunden wird.
Ein Grund für Defekte in einem pyrolytisch geformten Überzug
sind Fremdmaterialpartikel, die dem Überzug während seiner
Bildung einverleibt werden. Nicht benutztes Überzugsvorläu
fermaterial und Überzugsreaktionsprodukte einschließlich von
Zwischenprodukten und anderen Verunreinigungen wie Staub
(das Überzugsvorläufermaterial selbst wird als Verunreini
gungsstoff überall dort angesehen, wo es das heiße Glas
außerhalb der Überzugskammer kontaktieren kann)
neigen dazu, sich anströmseitig zur Kammer zu verbreiten, in
welche das Überzugsvorläufermaterial ausgetragen wird, unab
hängig davon, wie klein der Eintritt auch sein mag, durch
welchen das Glas in die Kammer eintritt; tatsächlich sind
solche Verunreinigungsstoffe in der Lage, das Glas zu kon
taktieren, bevor es den Überzugsbereich erreicht und Störab
scheidungen auf dem Substrat hinterläßt, die dort verbleiben,
um dort dem Überzug als Defekte einverleibt zu werden.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird Gas in
die Umgebung des Substrats ausgetragen, so daß ein kontinu
ierlicher Strom gebildet wird, der in Abströmrichtung unter
jedem Rand des Substrats und entlang wenigstens einem Teil
der Kammerlänge strömt.
Vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß die Einhaltung die
ses bevorzugten Merkmals zu einer beachtlichen Entfernung
der Atmosphäre führt, die sonst in Kontakt mit dem Gas vor
seinem Eintritt in die Überzugskammer gekommen wäre, so daß
eine beachtliche Verminderung in der Menge dort verfügbar
verunreinigenden Stoffen vorhanden wäre, um Störabscheidun
gen auf dem Glas vor dem Überzug zu bilden.
Eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen ist das folgende:
Anströmseitig zur Überzugskammer wird sich eine Anlage be
finden, um das Glassubstrat zu erwärmen oder um tatsächlich
ein heißes Glassubstrat zu bilden, und abströmseitig zur Über
zugskammer befindet sich beispiels
weise ein Kühlofen, der ein geregeltes Kühlen des überzogenen
Substrats ermöglicht. Bei solchen Konstruktionen kann ein
Rückstrom atmosphärischen Materials vorhanden sein, der strö
mungsaufwärts unter der Substratbahn strömt. Da dieser Rück
strom stromaufwärts strömt, kann er dazu neigen, über die
Substratbahn zu treten, so daß alle mitgerissenen Verunreini
gungsstoffe sich wahrscheinlich auf dem Substrat abscheiden
und so Defekte bilden, die im Überzug eingebettet sind, ent
weder an der Überzugs/Glasgrenzfläche oder innerhalb der
Dicke des Überzugs.
Solch ein Austrag von Gas unterhalb des Niveaus des Substrats
bringt auch gewisse sehr beachtliche Vorteile hinsichtlich
der Reduzierung eines unerwünschten Unterseitenüberzugs mit
sich und damit hinsichtlich der Qualität des gebildeten
Überzugs.
Vorteilhaft kann solch ein unter dem Substrat durchgehender
Gasstrom vorhanden sein, der unter der vollen Breite des Sub
strats strömt. Die Einhaltung dieses Merkmals begünstigt ei
ne Säuberung der Atmosphäre unterhalb der Substratbahn in
hochwirksamer Weise, wodurch frühe Störabscheidungen von Ma
terial vermieden werden, die in Rückkehrströmen mitgerissen wur
den, die unterhalb des Substrats stromaufwärts strömen.
Vorteilhaft wird das ausgetragene Gas, welches solche Unter
substratströme bildet, auf innerhalb 50°C der Mitteltempera
tur des Substrats unmittelbar vor dem Überzug vorgewärmt, so
daß jeder Einfluß eines Einspritzers oder Einblasens dieses
Gases auf die Temperatur des Substrats und/oder der Atmosphä
re im Überzugsbereich reduziert werden kann.
Nach gewissen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
wird Luft durch das Dach dieser Durchlaßbahn eingeführt. Die
Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals vermindert die Wahr
scheinlichkeit, daß sich Überzugsmaterial auf diesem Dach und
nicht auf dem Substrat absetzt, welches ja überzogen werden
soll, so daß eine verminderte Gefahr besteht, daß irgendwel
ches solches Material auf das überzogene Substrat fallen
kann und den Überzug befleckt oder andere Defekte hervorruft.
Vorteilhaft wird die Abwärtsströmung des atmosphärischen Ma
terials, der dieses Substrat ausgesetzt ist, durch eine merk
liche Höhenverminderung in der verfügbaren Strömungsbahn
längs der Kammer gedrosselt. Die Einhaltung dieses Merkmals
ist brauchbar bei der Konzentrierung des Stroms an mit Vor
läufer beladener Atmosphäre nach unten nahe dem Substrat, wo
durch die Überzugsausbeute begünstigt wird. Dieses Merkmal
kann auch eine sauberere Mischzone mit sich bringen; das
wiederum kann günstig für die Verdampfung des Überzugsvor
läufermaterials sein, wenn es in flüssiger Phase eingeführt
wird; das Mischen dieses Vorläufermaterials und des oxidie
renden Gases und die Aufrechterhaltung eines Speichers an
atmosphärischem Material, welches gleichförmig mit Überzugs
vorläuferdämpfen beladen ist, wird begünstigt, wobei diese
Dämpfe nach unten und längs der Durchlaßbahn abgezogen werden
können.
Vorzugsweise sind wenigstens ein Paar von schräg nach innen
gerichteten Strömen von Gas wie Luft in diese Kammer einge
führt, um die Breite des Dampfstroms zu drosseln, der wenig
stens längs eines Teils der Durchlaßbahn strömt. Auf diese
Weise kann der Dampfstrom daran gehindert werden, längs über
die seitlichen Kanten des Substrats hinauszuströmen, wo er
verloren ginge. Hierdurch werden auch die Seitenwandungen der
Überzugskammer gegen das Vorläufermaterial und die Reaktions
produkte geschützt; Ströme vergleichsweise sauberen Gases
längs dieser Seitenwandungen können erzeugt werden, was da
zu beiträgt, die Abwärtsströmung der Dämpfe aus der Überzugs
kammer zu verhindern.
Nach besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
wird die Überzugskammer im wesentlichen an ihrem abströmsei
tigen Ende geschlossen und verhindert eine Wechselwirkung
des atmosphärischen Materials zwischen dem abströmseitigen
Ende der Überzugskammer und einem weiteren abströmseitigen
Bereich der Substratbahn. Solch ein Schließen kann beispiels
weise durch eine Abgasleitung ausgeführt werden, die sich
über die volle Breite der Überzugskammer an deren abström
seitigem Ende erstreckt. Die Einhaltung dieses Merkmals führt
zu dem Vorteil, daß jede Verdünnung oder Verunreinigung der
Atmosphäre im abströmseitigen Ende der Überzugskammer aus dem
weiter abströmseitig befindlichen Bereich vermieden wird;
auch werden Ströme aus der Überzugskammeratmosphäre daran ge
hindert, störend bezüglich irgendeiner Verarbeitung des Sub
strats zu wirken und irgendwelches unerwünschtes
Material auf den Überzug abzuscheiden.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung
ist das Glassubstrat ein frisch geformtes Band heißen Glases
und der Überzug wird gebildet, nachdem das Band eine Band
formungsanlage verläßt und bevor es in einen Kühlofen ein
tritt. Die Überzugskammer kann so an einer Stelle angeordnet
sein, wo das Glas sowieso bei einer Temperatur sich befindet,
die geeignet für den Ablauf pyrolytischer Überzugsreaktionen
ist, so daß die bei der Nacherhitzung des Glases auf solch eine
Temperatur entstehenden Kosten vermieden oder im wesentlichen
vermindert werden. Es ist auch wichtig, daß der Überzugsvor
gang innerhalb einer Kammer stattfindet, die physisch sich
von der Bandformungsanlage auf der einen Seite und vom Kühl
ofen auf der anderen Seite unterscheidet. Gibt es einen solchen
Unterschied nicht und ist es bei bekannt gewordenen Vorschlä
gen auf diesem Gebiet üblich, daß der Überzug innerhalb der
Länge des Kühlofens aufgebracht wird, dann würden die atmos
phärischen Bedingungen innerhalb der Überzugskammer leicht
durch Ströme von Gas gestört werden, die aus dem Kühlofen
und von der Bandformungsanlage abströmen; solche Ströme reis
sen oft Staub und andere Verunreinigungsstoffe mit sich, die
in den Überzug als Defekte eingebaut werden können; auch wür
de die Gefahr bestehen, daß das Muster atmosphärischer Strö
mungen im Kühlofen gestört würde, was so zu weniger günstigen
Kühlbedingungen führt.
Nach gewissen besonders bevorzugten Ausführungsformen der Er
findung wird vorgewärmtes Gas veranlaßt, in Abströmrichtung
in diese Überzugskammer in Kontakt mit dem Substrat zu strö
men. Die Einhaltung dieses Merkmals ist von Wert, wenn eine
allgemeine Strömung in Abströmrichtung des atmosphärischen
Materials innerhalb der Überzugskammer hervorgerufen wird
und hat Wert beim Konditionieren der Atmosphäre in der Zone,
wo die Überzugsbildung beginnt. Nach gewissen solchen bevor
zugten Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise wird
dieses vorgewärmte Gas veranlaßt, in diese Überzugskammer
bei höherem Volumendurchsatz über die Ränder des Substrats
als über seine Mitte zu treten. Dies ermöglicht eine wenig
stens teilweise Kompensation der Kühlung der Atmosphäre in
nerhalb der Überzugskammer durch Kontakt mit ihren Seiten
wandungen.
In der Tat kann die Erfindung mit Vorteil kombiniert werden
mit der Erfindung, die in der hiermit zusammenhängenden Pa
tentanmeldung P 36 38 435.6 (entsprechend GB vom 20. 12. 1985
Nr. 85 31 425) kombiniert werden. Diese An
meldung beschreibt und beansprucht ein pyrolytisches Über
zugsverfahren, bei welchem ein heißes Glassubstrat in Schei
ben- oder Bandform in Abströmrichtung unter einer Überzugs
kammer durchläuft, die nach unten gegen das Substrat offen
ist und in welcher ein Überzug auf der Oberseite dieses Sub
strats durch Abscheiden aus einem Überzugsvorläufermaterial
gebildet wird. Jene Erfindung ist vor allen Dingen darin zu
sehen, daß die gasförmige Umgebung in unmittelbarer Nachbar
schaft der Oberseite des Substrats, wenigstens in der Zone,
in welcher diese Überzugsbildung beginnt, geregelt wird, in
dem vorgewärmtes Gas in Abströmrichtung in diese Kammer einge
speist wird und in die Kammer in Kontakt mit dem Substrat
eindringt und eine Decken- oder Dünnschicht bildet, die das
Substrat, wenigstens so weit wie diese Zone geht, überdeckt.
Die Maßnahme nach der vorliegenden Erfindung ist besonders
geeignet zur Bildung von Überzügen bei hohen Aufbaugeschwin
digkeiten, beispielsweise bei Geschwindigkeiten, die über
20 nm/Sekunde liegen und zur Bildung relativ dicker Überzüge,
beispielsweise Überzügen von etwa 200 nm Dicke und auch zum
bilden sehr dicker Überzüge wie beispielsweise von 500 nm
bis 1000 nm Dicke, und zwar auf einem frisch geformten Band
aus Glas, das mit mehreren Metern pro Minute aus einer Float
wanne oder einer anderen Flachglasbildungsanlage läuft.
Eine besonders wichtige Verwendung für ein Verfahren nach
der Erfindung ist in der Bildung von Zinnoxidüberzügen unter
Verwendung von Zinn(II)chlorid als Überzugsvorläufermaterial
zu sehen. Zinnoxidüberzüge, die das Emissionsvermögen der
Oberflächen der Glasscheiben, auf die sie aufgebracht werden,
hinsichtlich der Wellenlänge im Infrarotbereich reduzieren,
werden in breitem Umfang verwendet, um die Wärmeübertragung
von Verglasungsstrukturen zu vermindern. Dies ist natürlich
nur ein Beispiel für den Zweck, für den das Verfahren ver
wendet werden kann. Als weiteres Beispiel kann das Verfahren
verwendet werden, um einen Überzug aus Titanoxid oder einen
Überzug aus einem Gemisch von Oxiden, beispielsweise einem
Gemisch von Kobalt-, Eisen- und Chromoxiden zu bilden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens welche aufweist:
- - Fördereinrichtungen (2) zum Fördern des Substrats (1) längs einer Bahn,
- - eine sich nach unten auf die Bahn öffnende Überzugskammer (6), die einen Kanal (11) und in oder benachbart dem anström seitigen Ende des Kanals (11) eine Mischzone (7) aufweist,
- - Blas- oder Spritzeinrichtungen (16; 35) zum Einführen von Überzugsvorläufer material in die Mischzone (7) in einer Höhe von wenigstens 50 cm oberhalb des Substrats (1),
- - Gaseinführeinrichtungen (12; 37; 41; 50; 58) zum Einführen von oxidierendem Gas in die Überzugskammer (6),
- - Heizeinrichtungen (17; 46) in der Mischzone (7) und
- - Gasabführeinrichtungen (18; 19; 21; 43; 47; 48) zum Abführen der Atmosphäre aus der Überzugskammer (6).
Bei einer solchen Vorrichtung zur pyrolytischen
Bildung eines Metallverbindungsüberzugs auf heißem Glas
wird somit eine Vorrichtung zur Verfügung ge
stellt, um pyrolytisch einen Metalloxidüberzug auf einer
Oberseite eines heißen Glassubstrats in Scheiben- oder Band
form zu bilden, wobei die Vorrichtung Fördereinrichtungen
zum Fördern eines solchen Substrats in Abströmrichtung längs
einer Bahn sowie eine Dach- oder Deckenkonstruktion umfaßt,
die eine Überzugskammer bildet, die sich nach unten auf diese Bahn
öffnet und eine Durchlaßbahn umfaßt, längs welcher das Über
zugsvorläufermaterial und das oxidierende Gas strömungsab
wärts in Kontakt mit einer solchen Substratoberseite während
dieser Förderung des Substrats geführt werden kann. Die Dachkonstruktion
bildet in oder benachbart dem anströmseitigen Ende dieser Durchlaß
bahn eine Mischzone, die nach unten auf das Substrat
hin offen ist; Einrichtungen sind vorgesehen, um Überzugs
vorläufermaterial in die Mischzone aus einer Höhe von wenig
stens 50 cm oberhalb des Niveaus der Substratbahn einzubla
sen oder einzuführen; Einrichtungen sind vorgesehen, um oxi
dierendes Gas in die Mischzone einzublasen oder einzuführen,
in welcher Überzugsvorläufermaterial und oxidierendes Gas
zusammengebracht werden, vermischt und zur Bildung einer At
mosphäre erwärmt werden können, die aus einem innigen Gemisch
aus Vorläuferdampf und oxidierendem Gas besteht; diese Misch
zone steht in Verbindung mit dieser Durchlaßbahn und ermög
licht die Strömung einer solchen Atmosphäre längs der Durch
laßbahn aus dieser Mischzone.
Solch eine Vorrichtung ist besonders geeignet zur Bildung
von Hochqualitätsüberzügen, die im wesentlichen frei von
nicht vorhersagbaren Veränderungen in der Dicke bei hohen
Abscheidungsraten in einem kontinuierlichen Verfahren, bei
spielsweise einem Verfahren der vorbeschriebenen Art sind.
Die Vorrichtung ist von einfacher Konstruktion und erleich
tert die Handhabung großer Mengen von Überzugsvorläufermate
rial, wie dies zur Bildung von Überzügen auf schnell sich be
wegenden Substraten gefordert sein mag.
Vorzugsweise sind Einrichtungen vorgesehen, um Ströme von
Überzugsvorläufermaterial und Gas in diese Mischzone in unter
schiedlichen Richtungen einzuführen, so daß Turbulenz zur
Durchführung dieses Mischens hervorgerufen wird. Vermieden
wird hierdurch die Notwendigkeit jeder zusätzlichen Mischvor
richtung.
Vorzugsweise sind Einrichtungen vorgesehen, um wenigstens
einen Strom dieses in die Mischzone eintretenden Gases vor
zuwärmen. Die Einhaltung dieses Merkmals verhindert die Kon
densation atmosphärischer Dämpfe auf den Wandungen und dem
Dach der Mischzone, wo sie zu Korrosion führen könnte, oder
nach unten zu tropfen
und das überzogene Substrat fleckig zu machen oder sonst mit
Fehlern zu behaften.
Nach einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind
Strahlungsheizeinrichtungen in dieser Mischzone vorgesehen.
Dies ist eine sehr einfache Art, Wärme zu liefern, um eine
hohe Konzentration an Überzugsvorläuferdampf in dieser Zone
aufrechtzuerhalten; hierdurch wird auch die Kondensation die
ses Dampfes dort verhindert.
Nach besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
sind Einrichtungen vorgesehen, um Wärmeenergie in diese
Durchlaßbahn von oben einzuführen. Hierdurch wird eine Kon
densation des Überzugsvorläuferdampfs dort verhindert, so
daß Probleme eines Korrodierens des Dachs der Durchlaßbahn
oder Kanals vermindert werden; hierdurch kann auch die Vor
richtung derart verwendet werden, daß die Überzugsreaktionen
bei gleichförmiger Temperatur über die Länge der Durchlaß
bahn stattfinden können, was zu Vorteilen bei der Überzugs
ausbeute und Qualität führt.
Vorteilhaft sind Einrichtungen vorgesehen, um Saugkräfte auf
das atmosphärische Material innerhalb dieser Durchlaßbahn
auszuüben und die Strömung dieses Materials längs der Durch
laßbahn gegen das abströmseitige Ende und dann fort aus der
Substratbahn zu begünstigen. Solch eine Vorrichtung kann man
leicht konstruieren und einfach an ihrem Ort anbringen; sie
erzeugt eine allgemeine Abwärtsströmung atmosphärischen Ma
terials innerhalb der Durchlaßbahn ohne die Notwendigkeit,
daß starke Kräfte ausgeübt werden, welche zu unerwünschter
Turbulenz am anströmseitigen Ende der Überzugsstation nach
der Oberfläche des Substrats führen.
Vorzugsweise ist eine Einrichtung zur Erzeugung von Saugkräf
ten in seitlichen Abgasleitungen vorgesehen, die so angeord
net ist, daß atmosphärisches Material oberhalb der Substrat
bahn nach unten von der Mitte der Substratbahn wenigstens
über einen Teil der Länge der Durchlaßbahn strömt, da dies
eine gleichförmige Verteilung atmosphärischen Materials in
nerhalb der Durchlaßbahn begünstigt und über die Breite zu
einer gesteigerten Ausbeute an brauchbar überzogenem Glas
führt. Dies ist brauchbar zur Entfernung von überschüssigem
Überzugsvorläufermaterial und Überzugsreaktionsprodukten in
einer Stufe, bevor sie das Ende dieser Durchlaßbahn errei
chen, so daß die Gefahr der Korrosion der Wandungen der
Durchlaßbahn vermindert wird. Diese Vorteile werden gefördert,
wenn, wie bevorzugt, die seitliche Abgasleitung so angeord
net ist, daß dieses atmosphärische Material nach außen über
eine Zone gesaugt wird, die sich längs im wesentlichen der
Gesamtheit der Durchlaßbahn erstreckt.
Nach gewissen bevorzugten Aufführungsformen der Erfindung ver
fügt diese Auslaßleitung über Einlässe, die unterhalb des
Niveaus dieser Bahn angeordnet sind. Zusätzlich zum Erleich
tern eines Überzugs, in dem eine Lage dichter Überzugsvor
läuferdämpfe gegen die zu überziehende Substratfläche nach
unten gehalten werden, ist dies günstig, weil hierdurch eine
Beobachtung der Bedingungen mit dem Auge innerhalb der Durch
laßbahn durch Öffnungen erleichtert wird, die in ihren Sei
tenwandungen vorgesehen sein können.
Nach besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
verfügt die Durchlaßbahn über eine Kopfwand, die gegen das
Glassubstrat in Abströmrichtung konvergiert. Dies zwingt das
atmosphärische Material innerhalb der Durchlaßbahn, in Kon
takt mit dem Substrat zu bleiben, wenn die Menge an Material
in dieser Durchlaßbahn abnehmen sollte, beispielsweise auf
grund von einem Saugen des Materials nach außen längs den
Seiten dieser Durchlaßbahn.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
sind wenigstens über einen Teil der Kammerlänge Einrichtun
gen vorgesehen, die die Strömung atmosphärischen Materials
entlang der Seiten der Substratbahn und zwischen Zonen ver
tikal oberhalb und vertikal unterhalb dieser Bahn verhindern.
Solch eine unerwünschte Strömung atmosphärischen Materials
könnte zu einer unregelmäßigen Abscheidung von Überzugsmate
rial auf der oberen und/oder unteren Seite des Substrats,
insbesondere an seinen Seitenrändern, führen.
Vorzugsweise umfaßt diese die Strömung behindernde Einrich
tung Umlenkbleche, da dies wohl der einfachste Weg zum Er
reichen des gewünschten Ergebnisses ist. Solche Umlenkbleche
können so angeordnet sein, daß sie eine im wesentlichen ge
schlossene Überzugskammer erzeugen, so daß die Atmosphäre
hierin nicht durch äußere Gasströme beeinträchtigt ist. Ein
sehr einfacher und bevorzugter Weg, dieses wesentliche
Schließen zu erreichen, besteht darin, Fördereinrichtungen
mit Rollen vorzusehen, die über jeden Rand der Substratbahn
gefalzt sind, um einen Raum zur Unterbringung dieser Umlenk
bleche zwischen den Rollen und den Rändern der Substratbahn
bilden. Hierdurch kann die gesamte Oberfläche des Substrats
überzogen werden.
Nach gewissen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
sind Einrichtungen vorgesehen, um Gas in die Umgebung der
Substratbahn auszutragen, so daß ein kontinuierlicher, in
Abströmrichtung fließender Strom unterhalb jedem Rand der
Substratbahn und längs wenigstens eines Teils der von der
Kammer eingenommenen Kammerlänge gebildet wird. Die Verwen
dung solch einer Vorrichtung bringt gewisse wichtige Vortei
le in der Verminderung unerwünschten sogenannten Unterflä
chenüberzugs mit sich und hinsichtlich der Förderung der op
tischen Qualität des Überzugs, der gebildet werden soll, ins
besondere, was seine vergleichsweise Freiheit von Defekten
an der Überzugsglasgrenzfläche betrifft.
Diese Vorteile werden noch gesteigert, wenn, wie bevorzugt,
Einrichtungen zum Austragen von Gas zur Bildung eines sol
chen Stroms unter dem Bahnniveau so angeordnet sind, daß Gas
ausgetragen wird, um solch einen Strom über die volle Breite
der Substratbahn zu bilden.
Vorteilhaft sind Einrichtungen vorgesehen, um Luft durch das
Dach der Durchlaßbahn einzuführen. Die Luft kann so eingeführt
werden, daß sie längs des Dachs der Durchlaßbahn strömt und
diese so gegen Korrosion durch Dämpfe innerhalb der Durch
laßbahn schützt.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das
Dach der Durchlaßbahn in Schlitzkonstruktion hergestellt,
um das Einführen dieser Luft zu regeln, da dies eine sehr
einfache und preiswerte Vorrichtung, um den gewünschten
Effekt zu erreichen, ist, während nach anderen bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung das Durchlaßbahndach von po
röser Konstruktion ist; auch sind Einrichtungen vorgesehen,
um Luft durch solch ein Dach zu blasen. Dies gibt dem Dach
einen sehr wirksamen Schutz.
Vorzugsweise zeitigt diese Dachkonstruktion einen merklichen
Abfall hinsichtlich der Höhe oberhalb der Bahn in Abström
richtung, wodurch die Dampfströmung längs der Überzugskammer
in Abströmrichtung gedrosselt wird. Die Einhaltung dieses
Merkmals ermöglicht eine relativ hohe anströmseitige Zone und
gibt weiten Raum für ein gutes Mischen, was als Speicher für
Überzugsmaterialdämpfe dienen kann, die dann gezwungen wer
den, nach unten gegen das Substrat und entlang gegen das ab
strömseitige Ende der Überzugskammerdurchlaßbahn in einem
konzentrierten und gleichförmigen Strom zu strömen, der gün
stig für das Abscheiden von Überzugsmaterial aus der Dampf
phase ist.
Nach gewissen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
geht diese Dachkonstruktion als Kurve nach unten und führt
in einen abströmseitigen Dachteil oberhalb dieser Durchlaß
bahn. Es zeigt sich, daß hierdurch eine glatte, im wesentli
chen abwärts gerichtete Strömung der mit Vorläuferdampf be
ladenen Atmosphäre innerhalb der Überzugskammer hervorgeru
fen wird, was günstig für die Gleichförmigkeit des darin ge
bildeten Überzugs ist.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Paar von schräg nach innen
gerichteten Gasinjektoren in dieser Kammer vorgesehen und
drosselt die Breite des Dampfstroms, der längs wenigstens
eines Teils der Durchlaßbahn strömt. Die Verwendung dieser
Injektoren ist günstig zum Schützen der Seitenwandungen der
Überzugskammer gegen die korrosive Wirkung verdampften Über
zugsvorläufermaterials und von Überzugsreaktionsprodukten.
Vorteilhaft verfügt die Überzugskammer über eine Länge von
wenigstens 5 Metern. Die Verwendung einer solch langen Über
zugskammer ist besonders günstig bei der Steigerung der Über
zugsausbeute, die nützlich ist, wenn relativ dicke Überzüge,
beispielsweise von mehr als 400 nm Dicke, auf einem ziemlich
schnell sich bewegenden Substrat gebildet werden sollen,
beispielsweise einem Band aus frisch gebildetem Floatglas.
Vorteilhaft nimmt diese Durchlaßbahn wenigstens die letzten
2 Meter des Abströmendes der Kammerlänge ein und verfügt dort
eine Höhe oder maximale Höhe, die 75 cm oberhalb der Substrat
bahn nicht überschreitet. Es hat sich herausgestellt, daß
die Einhaltung dieses Merkmals auch günstig für die Geschwin
digkeit, mit der der Überzug aufgebaut wird, ist; sie ist
besonders wertvoll zur Bildung relativ dicker Überzüge, bei
spielsweise solchen oberhalb 400 nm Dicke.
Nach den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erstreckt
sich ein Abgaskrümmerschaufelteil wenigstens über den größ
ten Teil der Substratbahn und ist am abströmseitigen Ende
der Überzugskammer vorgesehen; dieser Krümmer bildet zum
Teil wenigstens einen Auslaßleitungseintritt. Solch eine Vor
richtung ist von einfacher Konstruktion und ist leicht anzu
bringen. Die Verwendung eines Krümmerschaufelteils ist be
sonders günstig, wenn anzusaugendes Material glatt in den
Auslaßleitungseintritt gesaugt wird und trägt dazu bei, Ge
gendruckpumpen zu verhindern; die atmosphärischen Strömungen
in der Durchlaßbahn könnten unterbrochen werden. Besonders
wünschenswert ist die Verwendung eines solchen Krümmers, der
sich über die volle Breite der Überzugskammer erstreckt und
der höheneinstellbar oberhalb der Substratbahn ist, beispiels
weise mittels einer Schwenklagerung; hierdurch wird das ma
ximale Schließen des abströmseitigen Endes der Überzugssta
tion erreicht.
Nach besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
ist eine Begrenzungswandung oberhalb der Substratbahn vorge
sehen, die sich über die volle Breite des abströmseitigen
Endes der Überzugskammer erstreckt und diese im wesentlichen
schließt. Dies ist ein einfacher Weg, um sicherzustellen,
daß Änderungen in den Bedingungen unmittelbar hinter dem En
de der Überzugskammer keinen direkten Einfluß auf Bedingungen
innerhalb der Überzugskammer und umgekehrt haben. Solch eine
Begrenzungswandung kann beispielsweise durch diesen Abgas
krümmer gebildet sein.
Nach besonders bevorzugten Auführungsformen der Erfindung
ist diese Überzugsstation zwischen dem Austritt aus einer
Bandformungsanlage und dem Eintritt in einen Kühlofen vor
gesehen. Ist dies geschehen, so sieht man, daß das Glas die
Überzugsstation bei einer Temperatur erreichen kann, die na
he der oder gleich der ist, die für das Ablaufen der pyroly
tischen Überzugsreaktionen erforderlich ist. Durch die Ein
haltung dieses Merkmals fällt die Notwendigkeit einer weite
ren Heizvorrichtung fort, wie sie erforderlich wäre, um die
Temperatur des zu überziehenden Glases von Zimmertemperatur
an zu erhöhen.
Nach besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
sind Einrichtungen vorgesehen, die das Gas veranlassen, durch
einen Substrateintrittsschlitz dieser Kammer von der Anström
seite zu strömen und dieses Gas vorzuwärmen; vorzugsweise
ist die diesen Gaseintritt verursachende Einrichtung und/oder
ist die Gestalt des Eintrittsschlitzes verstellbar, so daß
eine größere Volumensströmungsgeschwindigkeit dieses Gases
über die Ränder der Substratbahn als über ihre Mitte hervor
gerufen wird. Dieses Merkmal ist von Wert, wenn eine allge
meine Abwärtsströmung des atmosphärischen Materials inner
halb der Überzugskammer hervorgerufen werden soll und hat
besonderen Wert, wenn die Atmosphäre innerhalb der Zone kon
ditioniert werden soll, wo die Überzugsbildung beginnt. Bei
spielsweise kann hierdurch wenigstens eine Teilkompensation
für das Kühlen der Atmosphäre innerhalb der Überzugskammer
durch Kontakt mit ihren Seitenwandungen möglich werden.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung können mit Vorteil
auch ein oder mehrere Merkmale der Vorrichtung eingearbeitet
bzw. verwirklicht werden, die in der Anmeldung vom gleichen
Tage P 36 38 435.6 (entsprechend GB vom 20. Dezember 1985 Nr.
85 31 425) beschrieben und beansprucht sind.
Es geht dort um eine Vorrichtung zum pyrolytischen Formen ei
nes Metallverbindungsüberzugs auf einer Oberseite eines heis
sen Glassubstrats in Scheiben- oder Bandform. Sie umfaßt För
dereinrichtungen zum Fördern eines solchen Substrats längs
einer Bahn in Abströmrichtung; eine Dach- oder Deckenkon
struktion bildet eine Überzugskammeröffnung hinter dieser
Bahn; Einrichtungen sind vorgesehen, um Überzugsvorläuferma
terial in diese Kammer auszutragen. Die dortige Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß anströmseitig zu dieser Über
zugskammer eine Vorkammer vorgesehen ist, die mit der Über
zugskammer über einen Eintrittsschlitz in Verbindung steht,
der zum Teil durch die Bahn des Substrats gebildet ist und
über welche Gas veranlaßt werden kann, in die Überzugskammer
zu strömen, so daß (bei Betrieb der Vorrichtung) eine Decken
schicht gebildet wird, die die Oberseite des Substrats längs
eines ersten Teils der Kammerlänge bedeckt; und daß Einrich
tungen vorgesehen sind, um regelbar das die Deckenschicht
bildende Gas vorzuwärmen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert
werden. Diese zeigen in
Fig. 1 einen seitlichen Querschnitt durch eine erste Über
zugsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 auf ihrer linken Seite längs der Linie IIA-IIA in
Fig. 1, auf der rechten Seite einen Schnitt längs
der Linie IIB-IIB in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1;
Fig. 5 und Fig. 6 sind jeweils geschnittene Seitenansichten durch zwei
te und dritte Ausführungsformen von Überzugsvorrich
tungen nach der Erfindung;
Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6;
Fig. 8 ist eine geschnittene Seitenansicht einer vierten
Ausführungsform einer Überzugsvorrichtung nach der
Erfindung;
Fig. 9 ist ein Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8;
Fig. 10 ist ein Detail und zeigt eine Konstruktionsvariante
in der gleichen Richtung wie Fig. 9 gesehen; und
Fig. 11 ist ein Seitenschnitt durch eine fünfte Ausführungs
form der Überzugsvorrichtung nach der Erfindung.
Nach den Fig. 1 bis 4 umfaßt eine Vorrichtung zur pyroly
tischen Bildung eines Metalloxidüberzugs auf einer
Oberfläche eines erwärmten Glassubstrats 1 in Scheiben- oder
Bandform Fördereinrichtungen, wie Rollen 2, zum Fördern eines
Sustrats in Stromabwärtsrichtung 3 längs einer Bahn, die
ebenfalls durch das Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Die Bahn
1 führt durch eine Überzugsstation 4, die eine Dachkonstruk
tion 5 umfaßt, welche eine Überzugskammer 6 bildet, die sich nach
unten auf die Substratbahn 1 öffnet. Die Dachkonstruktion 5
bildet eine erhöhte anströmseitige Zone 7 der Überzugskammer
6 mit einer anströmseitigen Stirnwand 8 und endet in einer
vertikalen Brückenwand 9 an ihrem abströmseitigen Ende, un
terhalb welcher ein Austrittsschlitz 10 eine Dampfströmungs
verbindung zu einer Durchlaufbahn 11 herstellt, die als ab
strömseitige Verlängerung der anströmseitigen Zone 7 gerin
gerer Höhe ausgebildet ist und die der Überzugskammer eine
Gesamtlänge von wenigstens 2 Metern, vorzugweise wenigstens
5 Metern verleiht. Nach einer Ausführungsvariante ist die
Deckenkonstruktion 5 horizontal fortgeführt, so daß die
Durchlaufbahn 11 die gleiche Höhe wie die anströmseitige Zo
ne 7 hat.
Es kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um das Überzugs
vorläufermaterial und oxidierendes Gas in die anströmseiti
ge Zone 7 der Überzugskammer 6 auszutragen und um dieses
Material Mischkräften auszusetzen, so daß sie innerhalb der
anströmseitigen Zone 7 gemischt werden. Die Einrichtung zum
Austragen von Vorläufermaterial in die Mischzone 7 ist klar
in Fig. 3 gezeigt. Diese Austragseinrichtung umfaßt eine
Austragsleitung 12, die durch jede Seitenwand 13 der Überzugs
kammer 6 geht und einen Impeller 14 enthält, der Luft in die
Mischzone 7 drückt. Die ausgetragene Luft wird in geeigneter
Weise vorgewärmt, beispielsweise durch Brenner oder durch
einen Wärmeaustauscher (nicht dargestellt), beispielsweise
auf eine mittlere Temperatur im Bereich von 300 bis 500°C.
Eine Überzugsvorläuferleitung 15 zum Fördern von flüssigem
Überzugsvorläufermaterial führt zu einer Austragsdüse 16 in
der Mündung jeder Austragsleitung 12 und ist in die Mischzo
ne 7 gerichtet. Die Austragsdüsen 16 sind vom Ultraschall
zerstäubertyp und erzeugen ein Aerosol oder einen Nebel von
Mikrotröpfchen des Überzugsvorläufermaterials. Dieses wird
rasch verdampft oder in der Dampfphase durch die vorgewärmte
Luft gehalten, die durch die Leitungen 12 und durch die nach
unten gerichteten Strahlungsheizer (17) zugeführt wird, die an
der Decke 5 der Mischzone 7 befestigt sind und zusätzliche
Wärme liefern. Der Effekt ist, daß ein solcher reich belade
ner Atmosphärenspeicher, der gut mit Überzugsvorläufermate
rial durchmischt ist, in der Mischzone 7 aufrechterhalten
wird.
Am abströmseitigen Ende der Durchlaßbahn 11 wird atmosphäri
sches Material in die Leitung 18 über den Einlaß 19 gesaugt,
der zum Teil durch einen Auslaßkrümmer 20, der ge
gebenenfalls mit Schaufeln versehen ist, gebildet wird. Der
Krümmer 20 erstreckt sich oberhalb der Bahn des Substrats 1
quer über die volle Breite der Durchlaßbahn und schließt
diese an ihrem abströmseitigen Ende. Hierdurch wird im we
sentlichen die Strömung atmosphärischen Materials in und
aus der Überzugskammer 6 am abströmseitigen Ende der Durch
laßbahn 11 verhindert. Der Krümmer 20 kann gewünschtenfalls
schwenkbar gelagert sein, so daß er sich auf minimalen Ab
stand zum Substrat einstellen läßt. Auch am abströmseitigen
Ende der Durchlaßbahn 11 wird atmosphärisches Material in
die seitliche Auslaßleitung 21, die an jeder Seite der Über
zugskammer angeordnet ist, gesaugt, um eine seitliche Ver
breitung des atmosphärischen, längs der Überzugskammer strö
menden Materials zu unterstützen.
Solch eine Ansaugung wirkt dahingehend, daß mit Atmosphäre
beladenes Vorläufermaterial aus der Mischzone 7 durch den
Austrittsschlitz 10 in und längs der Durchlaßbahn 11 bzw.
des Kanals 11 abgezogen wird.
Über die Länge der Durchlaßbahn 11 sind Umlenkbleche 22 an
jeder Seite der Überzugskammer vorgesehen und erstrecken
sich von den Seitenwandungen der Überzugskammer und über die
Ränder des Substrats 1 nach innen. Diese Umlenkbleche er
strecken sich über die volle Länge der Substratbahn, die von
der Durchlaßbahn eingenommen werden und wirken dahingehend,
daß sie eine Wechselwirkung oder Wechselströmung atmosphäri
schen Materials zwischen Zonen vertikal oberhalb und
vertikal unterhalb des Substrats 1 behindern.
Unten an der Mischzone 7 werden diese Umlenkbleche 22 ersetzt
durch Maschensiebe 23, auch in den Fig. 2 und 3 gezeigt,
die über die Ränder des Substrats vorstehen. Die Maschensie
be 23 sind oberhalb nach oben gerichteter Gebläse 24 ange
ordnet, die so vorgesehen sind, daß sie Heißluft an den seit
lichen Rändern des Substrats vorbei und in die Mischzone bla
sen. Dies hat die Wirkung, daß an Überzugsvorläufermaterial
reiche Dämpfe daran gehindert werden, aus der Mischzone nach
unten zu gehen und die Unterseite des Bandes zu kontaktieren,
wo sich eine unerwünschte Überzugsabscheidung einstellen
könnte; weiterhin wird hierdurch eine relativ verdünnte und
heiße Atmosphäre in Kontakt mit den Seitenwandungen der Misch
kammer geschaffen, wodurch diese gegen Korrosion geschützt
werden; hierdurch wird eine Kondensation auf diesen Wandungen
behindert oder unterbunden; auch wird hierdurch eher eine
Kompensation für Wärmeverluste durch diese hindurch herbeige
führt.
Die Überzugsstation 4 ist zwischen dem Ausgang aus einer
Bandformungsanlage (nicht dargestellt), beispielsweise eine
Floatwanne, und dem Eintritt in einen Kühlofen 25 angeordnet.
Ein von der Bandformungsanlage an die Überzugskammer 6 füh
render Kanal verfügt über eine Decke oder ein Dach 26, von
welcher eine Schirmwand 27 am anströmseitigen Ende der Über
zugskammer 6 nach unten hängt; hierdurch wird ein freier
Durchlaß für das Substrat 1 sichergestellt, wenn dieses in
die Überzugskammer über einen Eintrittsschlitz 28 einläuft.
Die Wirkung der Schirmwand 27 besteht darin, die Strömung
atmosphärischen Materials in die Überzugskammer 6 aus der
Anströmrichtung zu begrenzen, so daß die atmosphärischen Be
dingungen innerhalb der Kammer sich leichter regeln lassen.
Anströmseitig zur Schirmwand 27 befindet sich eine Vorkammer
29, in welcher Heizeinrichtungen 30 vorgesehen sind. Solche
Heizeinrichtungen können Strahlungsheizeinrichtungen, bei
spielsweise Rippenradiatoren, sein oder es kann sich um ein
oder mehrere Brenner handeln. Eine zweite Schirmwand 31 ist
oberhalb der Substratbahn am anströmseitigen Ende der Vor
kammer 29 vorgesehen.
Im Betrieb wird ein Gasstrom in das anström
seitige Ende der Überzugskammer 6 aus der Vorkammer 29 geso
gen, so daß die gasförmige Umgebung in unmittelbarer Nachbar
schaft der Oberfläche des Substrats 1 wenigstens in der Zone,
in der die Überzugsbildung stattfindet, geregelt werden kann,
indem Gas vorgewärmt wird, welches in Abströmrichtung 3 in
die Kammer 6 eingespeist wird und in die Kammer in Kontakt
mit dem Substrat 1 eintritt und eine Deckenschicht bildet,
die das Substrat wenigstens soweit abdeckt, wie die Kontakt
zone mit dem Überzugsvorläufermaterial geht. Auf diese Weise
kann die Erfindung ausgenutzt werden, die in der hiermit zu
sammenhängenden Patentanmeldung P 36 38 435.6 (entsprechend
GB vom 20. Dezember 1985 Nr. 85 31 425) be
schrieben.
Dieser Gasstrom kann erhöht oder konditioniert
werden durch vorgewärmtes Gas, welches aus einer Austrags
leitung ausgetragen wird, die benachbart dem Eintrittsschlitz
28 angeordnet wird und kann auch dahingehend wirken, daß
Dämpfe daran gehindert werden, aus einem Bereich abströmsei
tig zur Mischzone 7 durch diesen Schlitz zu strömen.
Die Abströmung aus der Mischzone 7 wird nach unten durch die
Brückenwandung 9 über den Austrittsschlitz 10 gedrosselt, so
daß Überzugsvorläuferdämpfe gezwungen werden, in Kontakt mit
dem Substrat zu strömen; während eines solchen Kontakts wird
ein Überzug pyrolytisch auf dem Glas gebildet. Um Überzugs
ausbeute und -qualität hervorzurufen und um Kondensation der
Dämpfe auf der Decke 5 der Durchlaßbahn 11 zu verhindern,
sind Heizer 33 unterhalb des Durchlaufbahndachs vorgesehen.
Die abströmseitige Strömung wird auch an den Seiten gedrosselt.
Am abströmseitigen Ende der Mischzone sind ein Paar von ho
rizontal nach innen gerichteter geneigter Gasstrahlaustrags
düsen 34 vorgesehen, um den Überzugsvorläuferdampf mitzu
reissen, der innerhalb der Mischzone nach innen von den Sei
tenwandungen der Durchlaufbahn fort und in Abströmrichtung
mitgerissen wird.
Die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 wurde verwendet, um
einen 30 nm dicken Überzug aus Titanoxid auf einem Band aus
Glas von 6 mm Dicke abzuscheiden, das bei einer Geschwindig
keit von 4,5 m/min durchlief und welches in die Überzugskam
mer bei einer Temperatur von 600°C eintrat. Die Gesamtlänge
der Überzugskammer 6 betrug 5 Meter.
Ein Paar von handelsüblichen Ultraschallpulverisatoren
wurde verwendet, um ein Aerosol aus Titanacetyl
acetonat in Luft zu bilden, wobei jeder Pulverisator etwa
2 kg/h an Vorläufer aus einer Höhe von kurz oberhalb 50 cm
oberhalb des Substrats lieferte. Dem Austrag wurde eine Spi
ralform durch die Wirkung von den Impellern gegeben.
Die Mischzone wurde mit einer Aerosolwolke gefüllt, die
schnell unter anderem aufgrund der Deckenheizer 17 verdampfte.
Diese Dämpfe wurden in Abströmrichtung durch Ansaugen am
abströmseitigen Ende der Durchlaßbahn 11 gesogen, unterstützt
durch das Gas, das bei 600°C aus der Austragleitung 32 nahe
dem Eintrittsschlitz ausgetragen wurde und unterstützt durch
die seitlichen drosselnden Gasstrahlen aus den Düsen 34.
Das Ergebnis war ein Überzug extrem hoher und gleichförmiger
Qualität über die Gesamtbreite des Bandes, abgesehen von den
Randteilen, die von den Umlenkblechen 22 eingenommen waren.
Als Variante zu diesem Beispiel wurde ein 100 nm dicker Über
zug aus Zinnoxid unter Verwendung von Zinndibutyldiacetat
abgeschieden. Dieser war ebenfalls von ausgezeichneter und
gleichförmiger Qualität über die volle Breite des Bandes,
abgesehen von seinen Randteilen.
In Fig. 5 sind Teile, die analoge Funktionen haben, mit den
gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 4 bezeichnet.
Nach Fig. 5 geht die anströmseitige Stirnwand 8 fast bis
zum Niveau des Substrats 1 nach unten und läßt nur einen sehr
schmalen Eintrittsschlitz 28 frei, damit im wesentlichen jeg
liches Gas daran gehindert wird, in die Überzugskammer 6 von
der Anströmseite einzutreten.
Die Überzugsvorläuferaustragseinrichtung umfaßt eine Sprüh
düse, wie sie schematisch bei 35 dargestellt ist, um einen
Strom von Überzugsvorläuferlösung in die Mischzone 7 der
Überzugskammer 6 zu versprühen. Die Austragsachse der Sprüh
düse 35, dargestellt bei 36, geht in Abströmrichtung 3 nach
unten gegen das Substrat 1.
Nach der dargestellten Ausführungsform ist die Sprühdüse 35
so angeordnet, daß sie Überzugsvorläufermaterial aus einer
Höhe von wenigstens 60 cm oberhalb der Substratbahn 1 ver
sprüht; sie ist von an sich bekanntem Typ. Nach anderen Aus
führungsformen kann diese Austragshöhe bei über 75 cm liegen,
vorzugsweise bei wenigstens 1,2 Metern. Die Düse ist hin und
her längs einer nicht dargestellten Bahn quer über die Breite
der Substratbahn zwischen einem Paar von Austragsschlitzen
37 beweglich, die mit vorgewärmter Luft über die Leitung 38
beaufschlagt werden. Aus diesen Schlitzen austretende Luft
bildet einen Heißluftvorhang an jeder Seite des sich bewe
genden Stroms aus versprühtem Überzugsvorläufermaterial und
in welchem aus dem versprühten Strom verdampftes Material,
hauptsächlich aufgrund der durch die Heizer 17 gelieferten
Wärme, mitgerissen und vermischt wird. Die hin- und herge
hende Bewegung der Düse 35 und somit die Bewegung des ausge
tragenen Materials erzeugen wesentliche Turbulenz innerhalb
des oberen Teils der Mischzone 7, was zu einer innigen Mi
schung des verdampften Überzugsvorläufermaterials mit der
heißen Luft führt.
In der Durchlaßbahn 11 ist die über dem Substrat befindli
che Abgasleitung 18 entfernt; jedoch sind zusätzlich seitli
che Abgasleitungen 21 vorgesehen. Diese Abgasleitungen 21
sind tatsächlich über die volle Länge dieser Durchlaßbahn
verteilt und die am weitesten anströmseitig befindliche die
ser Leitungen befindet sich innerhalb der Mischzone 7. Um
lenkbleche 22 erstrecken sich entlang unterhalb den Eintrit
ten zu sämtlichen dieser seitlichen Abgasleitungen. Um die
progessive Verminderung des atmosphärischen, längs der Durch
laufbahn wandernden Materials aufgrund dieser seitlichen ge
steigerten Ansaugung zu vermeiden, geht die Deckenkonstruk
tion 5 nach unten gegen das Substrat 1 in Abströmrichtung 3
längs der Durchlaßbahn.
Das abströmseitige Ende der Durchlaßbahn 11 ist durch zwei
Schieber 39 geschlossen, die jeweils scharnierartig an der
Deckenkonstruktion 5 sowie am Eintritt in den Kühlofen 25
angebracht sind, so daß eine Auswechslung atmosphärischen
Materials zwischen Kühlofen und Überzugskammer verhindert
wird, während die Möglichkeit eines zusätzlichen Freiraums,
beispielsweise für gebrochenes Glas für den Fall, daß das
Band aufgrund irgendeines Unfalls in der Anlage brechen soll
te, belassen wird.
Die Vorrichtung nach Fig. 5 wurde verwendet, um einen Über
zug aus einem Gemisch aus Metalloxiden, nämlich Fe2O3 +
CoO + Cr2O3 zu bilden, indem eine Lösung in die Dimethylfor
mamid eines Gemisches von Acetylacetonaten des Eisens (II),
Kobalts (II) und Chroms (III) versprüht wurde.
Die Düse 35 wurde so angeordnet, daß die Überzugsvorläufer
lösung aus einer Höhe von 60 cm ausgetragen wurde, während
sie hin und her quer über die Substratbahn wanderte, wobei
deren Austragsachse 36 unter 45° zur Horizontalen geneigt
war. Die Menge an ausgetragener Lösung betrug etwa 100 l/h
zur Bildung eines 45 nm dicken Überzugs auf einem Floatglas
band von 4 mm Dicke, das einen Vorschub von 11 m/min hatte.
Das Glas trat in die Überzugskammer ein, die über eine Ge
samtlänge von 7 Meter und eine Temperatur von 580°C verfügte;
auf 375°C vorgewärmte Luft wurde aus den Schlitzen 37 bei
einem Durchsatz von 1500 Nm3/h ausgetragen. Im wesentlichen
wurde die gesamte versprühte Lösung verdampft, bevor der Kon
takt mit dem Glas durch Erwärmung aufgrund der Deckenheizer
herbeigeführt war; der so gebildete Vorläuferdampf wurde in
den Luftströmen aus diesen Schlitzen mitgerissen und in Ab
strömrichtung durch die seitliche Abgasleitung 21 gesaugt,
in welcher Saugkräfte gesteuert wurden, um einen gleichför
migen Überzug der gewünschten Dicke zu erreichen.
Der gebildete Überzug hatte ausgezeichnete Gleichförmigkeit
hinsichtlich der Dicke über im wesentlichen die gesamte
nützliche Breite des Bandes und war von sehr hoher optischer
Qualität.
In den Fig. 6 und 7 sind gleiche Bezugszeichen für Teile
mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren
bezeichnet worden.
In der Mischzone 7 am anströmseitigen Ende der Überzugskam
mer 6 fehlt die Gasaustragsleitung 38, ist jedoch ersetzt
durch eine Leitung 40 mit einer Gasaustragsöffnung 41, die
gegen die Anströmseite des versprühten Stroms aus Überzugs
vorläufermaterial gerichtet ist. Die Austragsöffnung 41 ver
fügt über eine geringere Breite als die Überzugskammer 6 und
wird hin und her quer über die Sprühzone tandemartig mit der
Sprühdüse 35 bewegt. Nach einer Variante erstreckt sich die
Austragsöffnung 41 quer fast über die gesamte Breite der
Überzugskammer 6.
Hinter den Eintrittsschlitz 10 unter der Brückenwand 9 wird
die Deckenkonstruktion 5 fortgesetzt und bildet einen Durch
laßbahnteil 11 der Überzugskammer 6, der in Abströmrichtung
sich absenkt. Nach dieser Ausführungsform jedoch wird die
Dachkonstruktion über der Durchlaßbahn 11 durch eine Viel
zahl von Schlitz- oder Belüftungsausbildungen 42 gebildet,
die schwenkbar geöffnet werden können, so daß vorgewärmte
Luft veranlaßt werden kann, in die Durchlaßbahn und längs
ihrer Decke zu strömen, um dort die Temperatur zu erhöhen
und um eine Abscheidung oder Kondensation des Überzugs auf
der Decke zu verhindern.
Über die Länge der Durchlaßbahn 11 sind Auslaßeinrichtungen
an jeder Seite der Überzugskammer unterhalb des Niveaus der
Substratbahn 1 angeordnet. Diese Auslaßeinrichtungen umfas
sen eine Vielzahl von Auslaßkästen 43, die mit Abgasleitun
gen 44 (Fig. 7) in Verbindung stehen. Fig. 6 zeigt, daß diese Abgas
kästen 43 sich über die volle Länge der von der Durchlaßbahn
eingenommenen Substratbahn erstrecken und daß die anströmsei
tige Auslaßbox tatsächlich unterhalb der Mischzone angeord
net ist. Umlenkbleche 45 stehen nach oben und innen aus den
Auslaßkästen vor und erstrecken sich unter die Ränder der
Substratbahn und zwischen die Förderrollen 2. Diese Anord
nung schafft eine wirksame Trennung der Atmosphären vertikal
oberhalb und vertikal unterhalb der Substratbahn längs der
Durchlaßbahn.
Die Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7 wurde gebildet, um
einen dotierten Zinnoxidüberzug von 750 nm Dicke auf einem
3 m breiten Band aus 6 mm Floatglas zu bilden, das bei
8,5 m/min lief und trat in die Überzugskammer bei einer Tem
peratur von 600°C ein. Die Überzugskammer verfügte über eine
Gesamtlänge von 8 Metern. Eine wässrige Lösung aus Zinn(II)-
chlorid, die Ammoniumbifluorid enthielt, wurde bei einem
Durchsatz von 220 l/h bei einem Druck von 25 bar aus einer
Hohe von 1,8 m oberhalb des Glases unter Verwendung einer
Sprühdüse ausgetragen, die in Abströmrichtung unter einem
Winkel von 50° gegen die Horizontale geneigt war und quer
über die Bandbahn bei einer Geschwindigkeit von 23 Zyklen
pro Minute hin- und herbewegt wurde.
Die Gesamtmenge an durch die Auslaßleitung 18 und 44 ange
saugtem atmosphärischem Material betrug etwa 100000 m3/h
bei einer Temperatur von etwa 300 bis 350°C.
Heißluft wurde in die Mischzone 7 durch die Austragsöffnung
41 ausgetragen, die der Bewegung der Sprühdüse zugeschaltet
war, und zwar bei einer Temperatur von 600°C bei einem Durch
satz von etwa 5000 m3/h. Strahlungsdeckenheizer 17 trugen
dazu bei, eine Verdampfung des größtenteils von Überzugsvor
läufermaterial und Lösungsmittel vor Kontakt mit dem Glas
sicherzustellen. Vorgewärmte Luft wurde in die Überzugskam
mer 6 aus der anströmseitigen Vorkammer 29 gesaugt und trug
zu dem angesaugten atmosphärischen Material bei.
Nach einer Variante erstreckte sich die Austragsöffnung 41
über die volle Breite der Überzugskammer und wurde zum Aus
tragen von auf 600°C bei einem Durchsatz von 25000 m3/h er
wärmter Luft benutzt.
Als Ergebnis hatte der gebildete Überzug eine gleichförmige
Struktur und Dicke hoher Qualität über die gesamte Breite
des Bandes und damit gute optische Eigenschaften. Ein Ein
schließen von Überzugsreaktionsprodukten, die zu Fehlern ge
führt hätten, war im wesentlichen vermieden.
Vorgewärmte Luft wurde in die Überzugskammer 6 aus der Vor
kammer 29 durch den Eintrittsschlitz 28 gesaugt. Hier wurde
wieder die in der hiermit zusammenhängenden Patentanmeldung
P 36 38 435.6 (entsprechend GB vom 20. Dezember 1985, Nr. 85
31 425) gegebene
Lehre verwendet.
Nach einer Variante wurde vorgewärmte Luft zwangsweise in
die Vorkammer 29 eingeblasen.
In Fig. 8 und 9 sind Teile mit den gleichen Funktionen wie
in den vorhergehenden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
behaftet.
Nach den Fig. 8 und 9 sind Heizer 46, zusätzlich zu den
Heizern 17 an der oberen (anströmseitigen) Stirnwand 8 der
Überzugskammer vorgesehen und sorgen für eine Verdampfung
besonders an der Rückseite des Stroms aus Überzugsvorläufer
material, das aus der Düse 35 versprüht wird.
An der abströmseitigen Seite der Mischzone 7 geht die Dach
konstruktion wieder nach unten und bildet eine vertikale
Brückenwand 9. Ein über die volle Breite gehender Einlaß 47
der Abgasleitung 48 zum Ansaugen der Dämpfe aus der Misch
zone 7 ist in der Brückenwand 9 vorgesehen und verhindert so
die Bildung einer stagnierenden Zone in der Mischzone 7.
Am Eintrittsschlitz 28 zur Mischkammer trägt die die Über
zugskammer von der Vorkammer 29 trennende Schirmwand einen
hin- und herbeweglichen Schieber 49, der einen variablen
Eintrittsschlitz 28 ermöglicht, so daß die Geschwindigkeit,
bei der atmosphärisches Material in die Überzugskammer aus der
Vorkammer 29 gesaugt werden kann, einfacher geregelt werden
kann. Der Schieber kann in mehreren unabhängig beweglichen
Abschnitten aufgebaut sein, so daß die Öffnung des Eintritts
schlitzes 28 quer über die Bahn des Substrats 1 variiert
werden kann. Zusätzlich ist eine Gasaustragsleitung 50 zum
Austragen vorgewärmter Luft nach unten in die Vorkammer 29 vor
gesehen und bildet die Schicht aus atmosphärischem Material
unmittelbar oberhalb des Substrats 1 wenigstens bis zur Zo
ne, wo die Überzugsbildung beginnt. Das anströmseitige Ende
der Vorkammer ist im wesentlichen durch die Schirmwand 31
geschlossen.
Einrichtungen 52 sind vorgesehen, um Gas in die Umgebung des
Substrats 1 auszutragen, so daß ein kontinuierlicher Strom
in Stromabwärtsrichtung 3 unterhalb jedes Randes der Sub
stratbahn 1 und wesentlich längs eines Teils der Bahnlänge
gebildet wird, die von der Überzugskammer 7 eingenommen
wird.
Die Gasaustragseinrichtung 52 unter der Bahn umfaßt vier
Beruhigungskammern 53, die zu je zweien angeordnet sind und
sich über die volle Breite der Überzugsstation 4 im wesent
lichen erstrecken. Im Kopf jeder Beruhigungskammer 53 ist
ein durch einen Deflektor 55 begrenzter Schlitz 54 ausgebildet, der in Abströmrichtung 3 längs
der Überzugsstation 4 gerichtet ist. Die Schlitze 54 erstrec
ken sich über die volle Länge jeder Beruhigungskammer 53
quer über die Überzugsstation 4. Gewünschtenfalls können sol
che Schlitze durch eine Vielzahl von unter Abstand angeord
neten Öffnungen ersetzt sein. Wie Fig. 8 zeigt, kann eine
Deflektorplatte 56 oberhalb der Beruhigungskammern 53 ange
ordnet werden, so daß das eingeblasene Gas nicht direkt ge
gen das Substrat 1 ausgetragen wird. Die Beruhigungskammern
53 können mit vorgewärmtem Gas aus den beiden Seiten der
Überzugsstation 4, beispielsweise aus Wärmeaustauschern, be
aufschlagt werden. Luft kann als solch ein ausgetragenes Gas
verwendet werden und läßt sich schnell durch Wärmeaustausch
mit den Ofenrauchgasen erwärmen. Dieses Gas wird vorteilhaft
auf einen Bereich innerhalb 50°C der Temperatur des Substrats
vorgewärmt, während das letztere in die Überzugskammer 6 ein
tritt.
Unterhalb des Substrats ausgetragenes Gas kann aus der Umge
bung des Substrats 1 wünschenswerterweise durch eine Abgas
leitung (nicht dargestellt) mit ein oder mehreren Einlässen
entfernt werden, die sich quer unter der Substratbahn bei
spielsweise erstrecken und ausgerichtet auf den Abgas
einlaß 19 angeordnet sind.
Die Vorrichtung nach den Fig. 8 und 9 wurde verwendet, um
einen Zinnoxidüberzug von 750 nm Dicke, dotiert mit einem
0,2 %igen Antimonoxid auf einem 3 m breiten und 6 mm dicken
Floatglas auszubilden, das bei 8,5 m/min durchlief und in
die Überzugskammer bei einer Temperatur von 600°C eintrat.
Die Überzugskammer hatte eine Gesamtlänge von 8 Metern. Eine
wässrige Lösung aus Zinn(II)chlorid, die Antimonchlorid ent
hielt, wurde bei einem Durchsatz von 230 l/h bei einem Druck
von 25 bar aus einer Höhe von 1,5 m oberhalb des Glases aus
getragen, wobei man eine in Abströmrichtung unter einem Win
kel von 47° zur Horizontalen geneigte Sprühdüse verwendete,
die quer über die Bandbahn hin- und herbewegt wurde.
Heizer 17 und 46 wurden so geregelt, daß sie im wesentlichen
das gesamte versprühte Material in der oberen Hälfte der
Mischzone 7 verdampften, und wegen dieses Hin- und Hergangs
der Sprühdüse 35 und des hierdurch veranlaßten Strömungsmu
sters wurde das verdampfte Material innig in der Luft inner
halb des Teiles der Mischzone vermischt.
Die Gesamtmenge an durch die Abgasleitung 18 und 21 gesaug
ten atmosphärischen Materials lag etwa bei 60000 m3/h bei
einer Temperatur von etwa 350°C. Die Ansaugung durch die
Mischzonenleitung 48 wurde auf dem Minimumniveau gehalten,
das notwendig war, um die Atmosphäre im oberen Teil des ab
strömseitigen Endes der Mischzone klar bzw. frei zu halten.
Heißluft wurde in die Vorkammer 29 durch die Leitung 50 bei
einer Temperatur von 620°C (der gleichen Temperatur wie das
Band dort) geblasen und zwar bei einem Durchsatz von etwa
7000 Nm3/h. Der Schieber 49 wurde so eingestellt, daß der
Eintrittsschlitz 28 über eine gleichförmige Öffnung quer
über die Bandbreite verfügte.
Auf 550°C vorgewärmte Luft wurde bei einem Durchsatz von
3000 Nm3/h aus Austragseinrichtungen 21 unterhalb der Sub
stratbahn ausgetragen.
Das Verfahren führte auch zur Bildung eines im wesentlichen
defektfreien Überzugs in diesem Fall mit bläulichem Aussehen,
mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften und Gleichförmig
keit in der Dicke.
Fig. 10 zeigt eine Modifikation hinsichtlich der sogenann
ten Umlenkbleche oder Umlenkungen 22. Nach Fig. 10 sind die
Förderrollen 2 bei 57 gegen ihre Enden "gefalzt": Dies
schafft einen Freiraum, in welchen die an den Seitenwandun
gen 13 der Überzugskammer befestigten Umlenkbleche 22 unter
den Rändern des Substrats 1 passen können. Dies führt zu ei
nem besseren Schließen der Überzugskammer, und zwar ohne Ab
schirmen selbst der Ränder des Substrats gegen Kontakt mit
dem Überzugsvorläufermaterial. Die in den Fig. 1 bis 4,
5, 8 und 9 oder 11 beschriebenen Ausführungsformen können
auch in dieser Weise modifiziert werden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 11 ist eine Leitung
58 vorgesehen, um einen Strom vorgewärmter Luft in
die Mischzone 7 in einer Richtung auszutragen, in der der
versprühte Strom von Überzugsvorläufermaterial geschnitten
wird. Die Leitung 58 ist mit ihrer Austragsöff
nung 59 in der oberen Hälfte, gerechnet über die Höhe zwi
schen der Sprühdüse 35 und dem Substrat 1, angeordnet und
so vorgesehen, daß sie diesen Gasstrom von der Anströmseite
der Überzugsvorläufersprühaustragsachse 36 austrägt. Die
Öffnung 59 erstreckt sich horizontal über die volle Breite
der Substratbahn 1 und vertikal über das obere Drittel der
Höhe der Sprühdüse 35 oberhalb des Glassubstrats. Aus der
Öffnung 59 ausgetragene Luft wird zunächst im wesentlichen
horizontal quer über den Querverlauf des Tröpfchenstroms ge
richtet und hält eine Strömung atmosphärischen Materials
durch die Mischzone 7 aufrecht.
Die ausgetragene Luft wird in geeigneter Weise vorgewärmt,
beispielsweise auf eine mittlere Temperatur im Bereich zwi
schen 300°C und 600°C. Die Heizer 17 sorgen für eine Verdam
pfung des Lösungsmittels aus den versprühten Tröpfchen wäh
rend ihres Wegs gegen das Substrat 1; das verdampfte Mate
rial wird mitgerissen und in der vorgewärmten Luft gemischt.
Nach einer wünschtenswerten Variante ist die Leitung
58 zum Austragen des Luftstroms in zwei Leitungen aufge
teilt, die in oberen und unteren Öffnungen gleicher Größe
enden und die Position der Öffnung 59 einnehmen, so daß die
se Luftströme bei unterschiedlichen Temperaturen, beispiels
weise 400°C und 600°C auf unterschiedlichen Niveaus dort
ausgetragen werden.
Die Deckenkonstruktion 5 senkt sich in einem kontinuierlichen,
teilweise gekrümmten Profil oberhalb der Mischzone 7 nach
unten und erleichtert eine glatte, im wesentlichen stromab
wärts gerichtete Materialströmung innerhalb der Überzugskam
mer 6. Die Dachkonstruktion 5 senkt sich weiter nach unten,
so daß die Durchlaßbahn 11 in Abströmrichtung von abnehmen
der Höhe ist, um einen reduzierenden Gehalt an atmosphäri
schem Material aufgrund des Ansaugens auf der Durchlaßbahn
durch die seitlichen Abführ- oder Abgasleitungen 21 zu kom
pensieren, die über deren gesamte Länge vorgesehen sind.
Die Vorrichtung nach Fig. 11 wurde zur Bildung eines 400 nm
dicken fluordotierten Zinnoxidüberzugs auf einem 5 mm dicken
Glasband verwendet, das von einer Floatkammer bei einer Ge
schwindigkeit von 8,5 m/min sich vorschob und in die Über
zugsstation bei einer Temperatur von 600°C eintrat. Die Über
zugskammer hatte eine Gesamtlänge von 8 Metern.
Das verwendete Überzugsvorläufermaterial war eine wässrige
Lösung von Zinn(II)chlorid, das Ammoniumbifluorid, um Do
tierungsionen im Überzug vorzusehen, enthielt. Diese Lösung
wurde aus der Düse bei einem Durchsatz von 110 l/h unter ei
nem Druck von 23 bar versprüht, während die Düse bei einer
Geschwindigkeit von 22 Zyklen pro Minute hin- und herbewegt
wurde. Die Düse war wie in Beispiel 4 angeordnet.
Auf 600°C vorgewärmte Luft wurde bei einem Durchsatz von
5400 Nm3/h aus der Austragsöffnung 59 ausgetragen und die
aus der Hilfsgasaustragsleitung 32 ausgetragene Luft wurde
ebenfalls auf 600°C erwärmt. Die Vorkammer 29 umfaßte Bren
ner 30, um die darin befindliche Atmosphäre zu erwärmen. Ein
Ansaugen oberhalb des Niveaus des Substrats wurde auf 02219 00070 552 001000280000000200012000285910210800040 0002003638426 00004 02100einem
Durchsatz von 80000 m3/h gehalten, um eine allgemeine Ab
wärtsströmung des Materials innerhalb der Überzugskammer
aufrechtzuerhalten.
Dieses Verfahren führte auch zur Bildung eines höchst gleich
förmigen Überzugs, der im wesentlichen frei von örtlichen
Fehlern war.
Eine Vorrichtung basierend auf der in Fig. 11 gezeigten
wurde verwendet, um einen Zinnoxidüberzug von 250 mm Dicke
zu bilden. Die Vorrichtung wurde durch Ausschluß der Vorkam
mer 29 und der Austragsleitung 32 modifiziert. Die Länge der
Überzugskammer 6 betrug etwa 6 Meter.
Glasscheiben wurden nacheinander durch die Überzugskammer
bei einer Temperatur von 600°C bei einer Geschwindigkeit von
10 m/min geführt.
Das verwendete Überzugsvorläufermaterial war eine Lösung aus
Zinn(II)chlorid, welches Ammoniumbifluorid enthielt, das für
die Dotierungsionen im Überzug sorgte. Diese Lösung wurde
aus der Düse bei einem Durchsatz von 70 l/h unter einem
Druck von 20 bar versprüht, während die Düse bei einer Ge
schwindigkeit von 22 Zyklen pro Minute hin- und herbewegt
wurde. Die Düse war 1 Meter oberhalb der Niveaus des Glases
angeordnet und unter einem Winkel von 45° nach unten gerich
tet.
Auf 600°C vorgewärmte Luft wurde in die Sprühzone durch die
Austragsöffnung 59 ausgetragen. Die Austragsgeschwindigkeit
und die Geschwindigkeit bzw. der Durchsatz, bei dem das at
mosphärische Material aus der Überzugskammer eingesaugt wur
de, wurden eingestellt, um einen Überzug der gewünschten
Dicke zu erreichen.
Der nach dem Verfahren dieses Beispiels gebildete Überzug
war ebenfalls von extrem hoher Qualität und gleichförmigem
Aussehen und im wesentlichen frei von örtlichen Fehlern.
Nach einer Variante zu jedem der Beispiele 1 und 5 wird die
verwendete Vorrichtung benutzt, um einen Überzug auf Glas
auszubilden, das in Scheiben geschnitten ist und dann wieder
erwärmt wird.
Ähnliche Ergebnisse hinsichtlich der Überzugsqualität stel
len sich ein.
Claims (36)
1. Verfahren zur pyrolytischen Ausbildung eines Metalloxidüberzuges auf einer
Oberfläche eines heißen Glassubstrats (1),
bei dem der Überzug aus einem Überzugsvorläuferdampf und einem oxidierenden Gas gebildet wird, die in eine Mischzone (7) einer Überzugskammer (6) eingeführt werden,
bei dem Wärme an die Mischzone (7) geliefert wird,
bei dem Vorläufermaterial in einer Höhe eingeführt wird, daß ein im wesentlichen homo genes Dampfgemisch mit dem oxidierenden Gas gebildet wird, bevor es das Substrat (1) erreicht, und
bei dem das Dampfgemisch veranlaßt wird, kontinuierlich längs eines Kanals (11) in Kontakt mit der Oberseite des Substrats (1) zu strömen.
bei dem der Überzug aus einem Überzugsvorläuferdampf und einem oxidierenden Gas gebildet wird, die in eine Mischzone (7) einer Überzugskammer (6) eingeführt werden,
bei dem Wärme an die Mischzone (7) geliefert wird,
bei dem Vorläufermaterial in einer Höhe eingeführt wird, daß ein im wesentlichen homo genes Dampfgemisch mit dem oxidierenden Gas gebildet wird, bevor es das Substrat (1) erreicht, und
bei dem das Dampfgemisch veranlaßt wird, kontinuierlich längs eines Kanals (11) in Kontakt mit der Oberseite des Substrats (1) zu strömen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Überzugsvorläufermaterial in die
Mischzone (7) in einem oder mehreren Tröpfchenströmen eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ströme von Überzugs
vorläufermaterial und Gas in die Mischzone (7) in unterschiedlichen Richtun
gen eingeführt werden, so daß Turbulenz zur Durchführung der Mischung
hervorgerufen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens
ein Teil des Gases, das der Mischzone (7) zugeführt wird, vorgewärmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem atmosphäri
sches Material innerhalb des Kanals (11) von oben erwärmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem atmosphäri
sches Material von der Substratfläche (1) wenigstens am abströmseitigen
Ende des Kanals (11) abgesaugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Saugkräfte
in seitlichen Abgasleitungen (21) erzeugt werden, die so angeordnet sind,
daß sie das atmosphärische Material oberhalb des Substrats (1) veranlas
sen, nach außen von einem mittleren Teil des Substrats (1) über wenig
stens einen Teil der Länge oder über die gesamte Länge des Kanals (11) zu
strömen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das atmosphärische Material nach
außen auf einem Niveau unterhalb des Substrats (1) gesaugt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem über wenig
stens einen Teil der Länge der Überzugskammer (6) die Strömung des
atmosphärischen Materials an den seitlichen Rändern des Substrats (1)
vorbei und zwischen den Zonen vertikal oberhalb und vertikal unterhalb des
Substrats (1) verhindert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein kontinu
ierlicher Gasstrom in Abströmrichtung (3) unter jedem Rand des Substrats
(1) und längs wenigstens eines Teils der Länge der Überzugskammer (6)
ausgetragen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Gasstrom unter der vollen Breite
des Substrats (1) strömt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Luft durch
das Dach (5) des Kanals (11) eingeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strö
mung des atmosphärischen Materials durch eine Höhenverminderung in der
zur Verfügung stehenden Strömungsbahn längs der Überzugskammer (6)
gedrosselt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens
ein Paar von schräg nach innen gerichteten Gasströmen in die Kammer (6)
gerichtet wird, um die Breite des Dampfstroms längs wenigstens eines Teils
des Kanals (11) zu drosseln.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Wech
selwirkung des atmosphärischen Materials zwischen dem abströmseitigen
Ende des Kanals (11) und einem weiteren abströmseitigen Bereich (25)
unterbunden wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem ein heißes Glasband nach Verlassen
einer Bandformungsanlage und vor Eintritt in einen Kühlofen (25) beschich
tet wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vorgewärm
tes Gas anströmseitig veranlaßt wird (29; 32; 50), in Abströmrichtung (3)
in die Überzugskammer (6) in Kontakt mit dem Substrat (1) zu strömen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das vorgewärmte Gas veranlaßt
wird, in die Überzugskammer (6) mit einem höheren Volumendurchsatz über
die Ränder des Substrats (1) als über seine Mitte einzutreten.
19. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden
Ansprüche, welche aufweist:
- 1. Fördereinrichtungen (2) zum Fördern des Substrats (1) längs einer Bahn,
- 2. eine sich nach unten auf die Bahn öffnende Überzugskammer (6), die einen Kanal (11) und in oder benachbart dem anström seitigen Ende des Kanals (11) eine Mischzone (7) aufweist,
- 3. Blas- oder Spritzeinrichtungen (16; 35) zum Einführen von Überzugsvorläufer material in die Mischzone (7) in einer Höhe von wenigstens 50 cm oberhalb des Substrats (1),
- 4. Gaseinführeinrichtungen (12; 37; 41; 50; 58) zum Einführen von oxidierendem Gas in die Überzugskammer (6),
- 5. Heizeinrichtungen (17; 46) in der Mischzone (7) und
- 6. Gasabführeinrichtungen (18; 19; 21; 43; 47; 48) zum Abführen der Atmosphäre aus der Überzugskammer (6).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Blas- oder Spritzeinrichtungen
(35) und die Gaseinführeinrichtung (37) unterschiedliche Austragsrichtun
gen aufweisen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei Heizeinrichtungen (30; 33)
in einer Vorkammer (29) und/oder im Kanal (11) vorgesehen sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Gasabführein
richtungen Saugeinrichtungen (18, 19) aufweisen, die am abströmseitigen
Ende des Kanals (11) angeordnet sind, um die Strömung des atmosphäri
schen Materials längs des Kanals (11) zu begünstigen.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die Gasabführein
richtungen seitliche Saugeinrichtungen (21; 43) aufweisen, die entlang
wenigstens eines Teils oder der gesamten Länge des Kanals (11) angeord
net sind, um eine Strömung des atmosphärischen Materials von der Mitte
des Substrats (1) nach außen zu begünstigen.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die seitliche Saugeinrichtung (44)
unterhalb des Niveaus des Substrats (1) Einlässe (43) aufweist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei der Kanal (11)
eine Dachkonstruktion (5; 9) hat, die gegen das Glassubstrat (1) in Ab
strömrichtung (3) konvergiert (Fig. 5; 6; 8; 11).
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei über wenigstens
einen Teil der Überzugskammer (6) ein oder mehrere Umlenkbleche oder
Umlenkplatten (22; 45) vorgesehen sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Fördereinrichtung Rollen (2)
umfaßt, die über jeden Rand des Substrats (1) umgebördelt (57) sind und
einen Raum bilden, der die Umlenkbleche (22; 45) zwischen den Rollen und
den Rändern des Substrats (1) aufnimmt (Fig. 10).
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei über wenigstens
einen Teil der Überzugskammer (6) unter dem Niveau der Stubstratbahn (1)
seitliche, nach oben gerichtete Gebläse (24) angeordnet sind.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, wobei Gaseinführein
richtungen (52) vorgesehen sind, die Gas in die Umgebung des Substrats
(1) in Abströmrichtung (3) unterhalb jedem Rand des Substrats (1) längs
wenigstens eines Teils der Überzugskammer (6) austragen, bevorzugt über
die volle Breite des Substrats (1).
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei eine Gaseinführ
einrichtung (42) in einer Dachkonstruktion (5) des Kanals (11) vorgesehen
ist (Fig. 6).
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, wobei eine Dachkon
struktion (5) der Überzugskammer (6) nach unten gekrümmt ist und in einen
abströmseitigen Dachteil (5) über dem Kanal (11) führt (Fig. 11).
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, wobei wenigstens ein
Paar von schräg nach innen gerichteten Gasinjektoren (34) in der Überzugs
kammer (6) vorgesehen ist, um die Breite des Dampfstromes zu drosseln.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, wobei die Gasabführein
richtung (18; 19) am abströmseitigen Ende der Überzugskammer (6) einen
Auslaßkrümmer (20) aufweist, der sich über wenigstens einen Hauptteil der
Breite des Substrats (1) erstreckt.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33, wobei die Überzugs
kammer (6) zwischen dem Ausgang aus einer Bandformungsanlage und
dem Eintritt in einen Kühlofen (25) angeordnet ist.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 34, wobei Einrichtungen (27;
49) einen Substrateintrittsschlitz (28) zwischen der Mischkammer (7) und
einer Vorkammer (29) definieren.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die für den Gaseintritt und/oder die
Gestalt des Eintrittsschlitzes (28) sorgende Einrichtung (49) regel- oder
verstellbar ist, um die Höhe des Substrateintrittsschlitzes (28) in Richtung
der Breite der Substratbahn (1) zu varieren.
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