DE60001819T2

DE60001819T2 - Verfahren zur herstellung von floatglass, vorrichtung zur herstellung und hergestelltes produkt

Info

Publication number: DE60001819T2
Application number: DE60001819T
Authority: DE
Inventors: Christophe Quentin; Michel Bellettre; Robert Germar
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-05-05
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2020-05-06
Also published as: KR100686610B1; JP2002544104A; JP4689844B2; FR2793239B1; ES2194721T3; PT1177155E; ATE235430T1; DK1177155T3; DE60001819D1; WO2000068156A1; EP1177155A1; US7059154B1; KR20010113815A; EP1177155B1; FR2793239A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Floatglas (oder ein Verfahren zur Herstellung von Floatglas nach dem Floatglasprinzip), das die Herstellung von Glasscheiben ermöglicht, die insbesondere zur Herstellung von Verglasungen vorgesehen sind. Sie ist auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und die erhaltenen Erzeugnisse gerichtet.
Die Herstellung von Scheibenglas durch das Floatglasverfahren erfolgt bekanntermaßen, indem Glasschmelze auf einen flüssigen Träger (oder "Bad") gegossen wird, der dichter als das Glas ist (beispielsweise ein Zinnbad), und indem das sich bildende Glasband auf der Badoberfläche vorwärtsbewegt wird, bis es, nachdem es durch Abkühlung erstarrt ist, zu Glasscheiben zugeschnitten wird. In der Floatglasvorrichtung kommt die Glasschmelze mit einer Viskosität von etwa 10^3,4 Poise, um auf das Bad gegossen werden zu können, an, wobei die Anfangstemperatur des Bades im Allgemeinen etwa 1 000 bis 1 400°C (je nach dem eingesetzten Glas) beträgt, und breitet sich aus, um ihre Gleichgewichtsdicke zu finden. Die Formgebung des Glases, d.h. der Arbeitsgang, der darauf gerichtet ist, dem Glasband die gewünschte Dicke zu verleihen (beispielsweise durch seitliches und Längsausziehen, wobei die Formgebung gegebenenfalls auch eine Querschnittsverminderung mit einschließt, die nach den seitlichen Ziehelementen auftritt), wird anschließend durchgeführt, wenn das Glas eine Viskosität von über 10^3,7 oder 10⁴ Poise (bei Temperaturen von im Allgemeinen unter etwa 1 150°C, da die Zähigkeitskraft bei höheren Temperaturen zu schwach ist) erreicht hat, und bevor es, angetrieben von För derrollen nach dem Bad, dieses verlässt und erstarrt (das Glas erstarrt bei einer Viskosität von etwa 10¹³ Poise auf den Förderrollen, wobei die Viskosität des Glases nach dem Floatbad weiterhin im Allgemeinen höher als 10¹⁰ Poise ist), und/oder bevor das Glas gegebenenfalls im Kühlofen abgekühlt wird.
In einem aktuellen Verfahren erfolgt das seitliche Ausziehen des Glasbandes auf der Badoberfläche, indem es seitlich von Rädchen ("top-rolls") ergriffen wird, die entlang des Bades auf beiden Seiten des Glasbandes angeordnet sind. Die Anlagen, in welchen dieses Verfahren durchgeführt wird, sind im Allgemeinen Anlagen mit hohem Durchsatz (bis zu einigen hundert Tonnen Glas pro Tag) und für die Produktion von Glasscheiben mit mehreren Millimetern Dicke geeignet. Andererseits wirft die Herstellung von Glasscheiben mit geringer Dicke (unter 3 mm) durch dieses Verfahren Probleme auf, entweder, was in großen Anlagen den Ausstoß oder in kleinen Anlagen Planheit und optische Qualität des Glases betrifft.
Gemäß einem anderen Verfahren, das Gegenstand des Patents FR-A-1 378 839 und seiner Zusatzpatente 86 221, 86 222, 86 817, 87 798 und 91 543, des Patents FR-B-2 123 096 und des Patents FR-B-2 150 249 ist, werden bewegliche Führungselemente verwendet, die ununterbrochen und nachgiebig sind (beispielsweise Metalldrähte) und am Glas an den Kanten des Glasbandes haften und dieses bei seiner Bewegung auf dem Bad begleiten. Bei kleinen Dicken erlaubt dieses Verfahren nicht mehr, systematisch eine zufriedenstellende Qualität zu erhalten, insbesondere in kleinen Anlagen, wobei die erhaltenen Glasscheiben nicht immer eine konstante Dicke und/oder eine zufriedenstellende Planheit aufweisen.
Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Floatglas bereitzustellen, das die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist, insbesondere, indem, es erlaubt, die Planheit von Floatglas mit sehr kleiner Dicke und in kleinen Anlagen zu verbessern (d.h. Anlagen, deren Abmessungen im Allgemeinen eine Länge von 20 m und eine Breite von 4 m nicht übersteigen, und weniger als 20 Tonnen pro Tag Flachglas produzieren, wobei die großen Anlagen umfangreicher sind und bis zu mehreren hundert Tonnen Flachglas pro Tag produzieren können). Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Herstellung von Floatglas vorgeschlagen, das zur Herstellung von dünnen Glasscheiben nach dem Floatglasprinzip geeignet ist und es erlaubt, dünne Glasscheiben zu erhalten, die insbesondere gute Planheit, zufriedenstellende optische Qualität und konstante Dicke aufweisen, wobei bei diesem Verfahren eine Verformung der Glasscheibe während der Formgebung vermieden wird, und es ebenfalls erlaubt, das dünne Glasband im Kühlofen abzukühlen, ohne Restformspannungen zu erzeugen, durch welche auch die Gefahr einer Verschlechterung der Planheit der Glasscheibe bestünde.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Glasschmelze auf einen flüssigen Träger, der dichter als das Glas ist, insbesondere ein Metallbad (beispielsweise aus geschmolzenem Zinn oder einer geschmolzenen Zinnlegierung), gegossen und anschließend das sich bildende endlose Band nach vorn befördert, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ränder des Glasbandes mit Überdicke in der Formgebungszone kontinuierlich abgeschnitten werden.
Unter "Ränder des Glasbandes mit Überdicke" sind in den meisten Fällen die Seitenränder des Glasbandes zu verstehen, die eine Dicke aufweisen, die deutlich größer als diejenige des mittleren Teils des Glasbandes ist, insbesondere eine Dicke, die mindestens zweimal größer als diejenige der Mitte des Glasbandes ist. Ganz allgemein umfasst erfindungsgemäß diese Definition auch die Ränder, die eine Dicke besitzen, die deutlich kleiner als diejenige des mittleren Teils des Glasbandes ist, wie eine Dicke, die mindestens zweimal kleiner als diejenige der Mitte des Glasbandes ist.
Diese Ränder mit Überdicke nehmen im Allgemeinen zwischen 4 und 30% der Breite des Glasbandes ein. Sie sind mit dem Floatglasverfahren verknüpft und treten während der Formgebung auf, wobei die Überdicke je nach dem angewendeten Verfahren und dem Erzeugnistyp, der hergestellt werden soll, mehr oder weniger groß sein kann. Bei einem Glasband, das in der Mitte eine Dicke von etwa einem Millimeter oder darunter aufweist, können diese Ränder mit Überdicke insbesondere eine Dicke von etwa 7 Millimetern erreichen. Das Abschneiden dieser Ränder, die eine Dicke und damit eine Temperatur und eine Steifigkeit aufweisen, die sich von denen der Mitte des Glasbandes unterscheiden, erlaubt es, die Verformung des Glasbandes unter der Einwirkung von Querkräften zu begrenzen und auch, das Auftreten von Restformspannungen im Glasband zu verhindern, wobei durch diese Restspannungen die Gefahr der Verschlechterung der Planheit der Glasscheibe während des Abkühlens im Rollenkühlofen nach dem Bad oder eines Brüchigwerdens der Glasscheiben und ihres Bruchs besteht. Anstatt, dass von einem Rand zum anderen des Glasbandes Dickendifferenzen von einigen Millimetern erhalten werden, erhält man so Dickendifferenzen von etwa einigen Hundertstel Millimetern. Dieses Zuschneiden ist besonders für kleine Floatglasanlagen oder die Herstellung von Glasscheiben mit geringer Dicke, bei denen die Planheit wesentlich ist, von Bedeutung. Es erlaubt auch gegebenenfalls die Querschnittsverminderung, die nach den seitlichen Zieh elementen beobachtet wird, zu begrenzen, und die Beheizungsmittel nach dem Bad zu verringern, wobei die Erwärmung des Glasbandes gleichmäßiger und schneller erfolgt.
Das in der Definition der Erfindung beschriebene Zuschneiden ist nicht mit dem bereits bekannten Zuschneiden zu verwechseln, das nach der Formgebungszone erfolgt. Dieses Zuschneiden, das mit dem Glas, das ausreichend erstarrt ist, um bearbeitet werden zu können, und/oder mit dem im Kühlofen abgekühlten Glas durchgeführt wird, hat die Aufgabe, dem Erzeugnis seine Abmessungen und seine endgültige Form zu verleihen und besteht darin, das Glasband zu Glasscheiben zuzuschneiden oder aus dem Glasband oder den Glasscheiben eine bestimmte Form herauszuschneiden. Diese Art des Zuschneidens zu einer Form hat selbstverständlich nichts mit dem erfindungsgemäßen Zuschneiden zu tun, das deutlich vorher stattfindet und eine Art Vorzuschneiden bildet, dessen Aufgabe es nicht ist, das Zuschneiden zu einer bestimmten Form zu ersetzen, wobei es aber im Gegenteil eine spezielle Funktion erfüllt, die durch das spätere formgebende Zuschneiden nicht erfüllt wird. Durch das in der Definition der Erfindung beschriebene Zuschneiden wird außerdem das formgebende Zuschneiden nicht ausgeschlossen (noch wird dadurch dieses Zuschneiden überflüssig), das nach dem Bad durchgeführt wird, wobei das letztere Zuschneiden weiterhin gegebenenfalls durchgeführt werden kann, um dem Produkt seine endgültigen Abmessungen und seine endgültige Form zu verleihen.
Das erfindungsgemäße Zuschneiden erfolgt daher während der Formgebung in der Formgebungs- oder Arbeitszone (auch als "Zone 2" bezeichnet), die der Zone entspricht, in welcher das Erzeugnis bearbeitet werden kann, um ihm seine endgültige Dicke zu verleihen, wobei das Glasband dann im Allgemeinen eine Viskosität von 10⁴ bis 10¹⁰ Poise und vorzugsweise 10⁴ bis 10^7,6 Poise besitzt. Die Temperatur des Glasbandes in der Formgebungszone liegt üblicherweise zwischen dem als Arbeitspunkt bezeichneten Punkt und dem Littleton-Punkt, d.h. im Allgemeinen zwischen 650°C (oder 700 bis 740°C je nach Glas) und 1 150°C. Anders ausgedrückt erfolgt das erfindungsgemäße Zuschneiden vorzugsweise und vorteilhafterweise erfindungsgemäß bei einer Temperatur von oberhalb dem Littleton-Punkt des im Floatglasverfahren verwendeten Glases.
Praktischerweise und vorzugsweise werden die Ränder zwischen dem Zeitpunkt (oder der Stelle), zu welchem/welcher das Glasband auf dem Floatbad seine größte Breite erreicht (d.h. bei den letzten seitlichen Ziehelementen vor einer möglichen Querschnittsverminderung) und dem Zeitpunkt (oder der Stelle) zu welchem/welcher das Glasband vom Bad abgelöst wird (d.h. im Allgemeinen zu dem Zeitpunkt, zu welchem es beginnt, sich auf die Förderrollen (LOR), die nach dem Bad angeordnet sind, zu erheben, wobei diese Stelle auch als wash-line bezeichnet wird) zugeschnitten. Vorzugsweise und in den meisten Fällen werden sie unmittelbar nachdem das Glasband im Floatbad seine größte Breite erreicht hat, zugeschnitten. Insbesondere erfolgt das Abschneiden der Ränder des Glasbandes im Allgemeinen bei einer Temperatur des Glasbandes von etwa 900 bis 1 100°C inmitten der Formgebungszone oder auch in einer Zone, in welcher das Glas eine Viskosität von 10⁴ bis 10^5,5 Poise besitzt, die deutlich über dem Erweichungspunkt des Glases liegt, wobei die Abtrennung der Ränder der Glasscheibe umso besser vonstatten geht, je weiter die Temperatur des Glases über dessen Erweichungstemperatur liegt, da durch Zuschneiden des Glases bei einer Temperatur von in der Nähe seines Erweichungspunktes die Gefahr der Wellenbildung im Glasband besteht. Das Abschneiden der Ränder erfolgt somit in der Hitze im noch flüssigen Glas und ohne Spannungen zu erzeugen. Die Ränder werden kontinuierlich abgeschnitten, wobei das Abschneiden auf jeder Seite des Glasbandes um einige Zentimeter (beispielsweise 5 bis 6 cm) von der Kante des Bandes erfolgt und die abgeschnittenen Ränder endlose Bänder bilden.
Das Zuschneiden wird im Allgemeinen physikalisch oder mechanisch durchgeführt, insbesondere erfolgt es vorteilhafterweise mittels mindestens eines Lasers und/oder mindestens eines beheizten Messers.
Bei einem Laser wird vorteilhafterweise ein Laser (wie ein CO₂-Laser) angewendet, der im Infrarot bei einer Wellenlänge emittiert, bei welcher das Glas opak ist und demzufolge ein Maximum an Licht absorbiert. Ganz allgemein muss der Laser derartige Charakteristika (wie Wellenlänge und Leistung oder Stärke) aufweisen, dass das Glas die Energie des Laserstrahls, die es aufnimmt, absorbieren und in eine Wärme umwandeln kann, die ausreicht, damit es, insbesondere im flüssigen oder dampfförmigen Zustand, vom Auftreffpunkt verdrängt wird. Dabei kann die Leistung des Lasers beispielsweise etwa 200 bis 500 W betragen, wobei der Wirkungsgrad im Allgemeinen mit der Leistung steigt. Weiterhin erhöht sich der Wirkungsgrad, wenn die Geschwindigkeit des Glasbandes sinkt. So kann lokal das Glas auf Temperaturen von über 3 000°C bei Bandgeschwindigkeiten von beispielsweise etwa 0,5 bis 1,5 m·min^–1 gebracht werden.
Im Allgemeinen wird der Laserstrahl, der von einer geeigneten Vorrichtung emittiert wird, die sich außerhalb der Floatglaswanne befindet, auf den Auftreffpunkt in der Floatglaswanne von einem System aus Linsen, Spiegeln und Fenstern durch einen Lichtleiter geleitet, der in die Floatglaswanne reicht (beispielsweise durch eine seitliche Öffnung in der Floatglas wanne). Vorteilhafterweise wird der optische Teil in einem inneren Arm angebracht, der leicht herausgezogen werden kann, wobei er den äußeren Lichtleiter in der Floatglaswanne lässt, der, beispielsweise durch zirkulierendes Wasser, gekühlt wird. Die Teile des Lichtleiters, die den Laserstrahl empfangen, müssen einen guten Transmissionsgrad für das infrarote Licht haben und können erforderlichenfalls, beispielsweise durch Stickstoff, durch eine oder mehrere Düsen (insbesondere für das in der Floatglaswanne befindliche Austrittsfenster des Laserstrahls) gereinigt werden.
Vorzugsweise werden mindestens zwei Laser wie die zuvor beschriebenen eingesetzt, die auf beiden Seiten des Glasbandes angeordnet sind. Die Laserstrahlen werden jeweils durch einen Lichtleiter in eine Öffnung in der Seite der Floatglaswanne geleitet und derart abgelenkt, dass sie an der Zuschneidestelle senkrecht zum Glasband ankommen. Das Zuschneiden erfolgt am sich bewegenden Glasband, wobei die Laser vorteilhafterweise unbeweglich bleiben.
Bei einem Messer wird vorteilhafterweise ein Messer verwendet, das aus einem oder mehreren Materialien besteht, die durch Joulesche Wärme erhitzt werden können und gleichzeitig dem Metallbad und der Glasschmelze widerstehen. Das Messer besteht beispielsweise aus Graphit, Molybdän, Wolfram, dotiertem Aluminiumnitrid, beispielsweise mit TiN dotiertem Si₃N₄ und SiC/AlN/MoSi₂. Vorzugsweise ist ein geeignetes Material mindestens 40 Stunden im Floatglasbad beständig. Das beheizte Messer hat beispielsweise die Form eines winkligen oder gebogenen Teils (beispielsweise eine U-Form), durch welches man elektrischen Strom fließen lässt, um einen Punkt oder den Teil des Knies oder des Winkels, das/der das Glas zuschneiden soll, zu erhitzen, wobei dieses Teil gegebenenfalls einen oder mehrere kältere oder gekühlte Bereiche besitzt. Die Messerspitze wird auf eine hohe Temperatur, insbesondere auf eine Temperatur, die von etwa 1 400 bis 1 500°C (und sogar über 1 500°C) gehen kann, erhitzt, wobei die Messertemperatur die Glastemperatur um mindestens 300°C übersteigen muss. Dabei ist das Messer vorzugsweise dünn und hat beispielsweise eine Dicke von weniger als 2 mm (insbesondere dort, wo sein Querschnitt am kleinsten ist), um die Verursachung von Instabilitätsphänomenen wie beispielsweise Wellen im Glas zu vermeiden. Weiterhin ist die Geschwindigkeit des Glasbandes während der Tätigkeit eines Messers vorzugsweise niedrig (insbesondere kleiner als 10 m·min^–1), um Wellenbildung zu verhindern. Der elektrische Strom fließt in den unteren Bereich des Messers, wo sich bei minimalem Querschnitt die heißeste Stelle aufbaut. Das Messer wird im Glasband angeordnet und von einem Rohr, das es auch trägt, versorgt. Das Zuschneiden erfolgt am sich vorwärts bewegenden Glasband, wobei das Messer vorteilhafterweise unbeweglich bleibt.
Vorzugsweise werden, wie weiter oben beschrieben, zwei Messer verwendet, beispielsweise zwei Wolframmesser, die auf beiden Seiten des Glasbandes angeordnet sind.
Es ist selbstverständlich möglich, das Zuschneiden durch Messer mit dem Zuschneiden durch Laser zu kombinieren, wobei das Messer dann vorzugsweise unmittelbar nach dem Laser in dem von diesem erzeugten Spalt angeordnet wird.
Entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform (insbesondere bei Verwendung eines Lasers) kann gleichzeitig mit dem Zuschneiden ein Gasstrahl auf die Zuschneidestelle gerichtet werden. Dieser Gasstrahl kann gegebenenfalls dabei unterstützen, das durch das Zuschneidewerkzeug erhitzte und/oder verdampfte Material aus dem Schnitt zu verdrängen und die erzeugten Flächen abzukühlen, um ein erneutes Zusammenkleben der Ränder zu verhindern. Im Allgemeinen wird das Material entweder in die hintere oder vordere Richtung der Floatglaswanne nach oben verdrängt. Vorzugsweise wird bei einem Laser der Gasstrahl auf den Auftreffpunkt des Lasers auf dem Glas oder ganz in die Nähe dieses Auftreffpunktes gerichtet, während bei einem Messer der Gasstrahl in den Schnitt etwas nach dem Kontaktpunkt des Messers mit dem Glas gerichtet werden kann. Dabei kann der Gasstrahl quer zur Bewegungsrichtung des Glases oder in Durchlaufrichtung des Glasbandes (insbesondere wenn die Düse vor der Auftreffstelle angeordnet ist) bzw, in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Dabei kann der Durchfluss des Gasstrahls beispielsweise etwa 2 bis 19 l/min betragen. Dieser Strahl kann vorteilhafterweise von einem Rohr im Inneren des Lichtleiters zugeleitet werden, der für die Versorgung der Zuschneideeinrichtung verwendet wird. So bleibt, wenn der Lichtleiter abgekühlt wird, auch das Gas kalt. Dieses kann beispielsweise Stickstoff sein.
Vorteilhafterweise kann auch (insbesondere bei Verwendung eines Lasers) die Glasscheibe an der Schneidstelle mittels mindestens eines im Allgemeinen geneigten Teils angehoben werden, das anschließend als "Schuh" bezeichnet wird, beispielsweise eines Graphitschuhs, um den Kontakt Glas-Metallbad zu unterbrechen und das Zuschneiden zu erleichtern. Das Anheben kann es auch, indem zwischen der Glasscheibe und dem Metallbad ein Zwischenraum geschaffen wird, dass das verdampfte oder flüssige Glas nach unten verdrängt wird, und eine bessere Abtrennung der Ränder, indem eine lokale Scherwirkung erzeugt wird, erlauben. Gegebenenfalls kann das Zuschneiden an der Stelle durchgeführt werden, an welcher das Glasband beginnt, sich vom Metallbad am Ausgang der Floatglaswanne zu lösen, um dieses bereits vorhandene Anheben zu nutzen, anstatt einen oder mehrere Schuhe einzusetzen. Der oder die Schuhe werden vorzugsweise wassergekühlt, damit sie nicht am Glas ankleben, und werden vorteilhafterweise nach dem Auftreffpunkt der Schneidvorrichtung in der Nähe dieses Punktes (beispielsweise 5 mm vom Auftreffpunkt entfernt) angeordnet, damit der Schnitt durchgeführt wird, wenn das Glasband sich abzuheben beginnt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Glasband seitlich auf der Oberfläche des Metallbades in der Formgebungszone ausgezogen, indem es seitlich von Rädchen (im Allgemeinen aus Stahl) ergriffen wird, die entlang des Bades auf beiden Seiten des Glasbandes angeordnet sind. In diesem Fall ist/sind die Schneidvorrichtung/en vorzugsweise nach dem letzten Rädchen angeordnet. Die Rädchen arbeiten im Allgemeinen bei einer Viskosität von 10^4,5 bis 10^5,5 und ergreifen das Glasband bei einer aufgezwungenen Breite. Zusammen mit dem Ziehen in Längsrichtung, das von den Förderrollen nach dem Floatglasbad verursacht wird, wird das Glasband zu einer festgelegten Breite und Dicke ausgezogen.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Glasband auf der Badoberfläche in der Formgebungszone seitlich ausgezogen, wobei es in seiner Bewegung von Führungselementen begleitet wird, die ununterbrochen, nachgiebig und aus einem festen Material hergestellt sind, das in der Lage ist, an der Glasschmelze anzuhaften, wobei sich diese Elemente mit den Seitenkanten des Glasbandes unmittelbar nach der Gießmündung in Berührung befinden und anschließend das Glasband mittels zweier Abstandshaltefinger beabstanden, die in einer Zone angeordnet sind, in welcher das Glas eine Viskosität von 5 000 bis 50 000 Poise aufweist, wobei diese Abstandshaltefinger die Führungselemente zwingen, auseinander zugehen, um das fortschreitende Ausziehen des Glasbandes in Querrichtung bis zu dessen endgültiger Breite und Dicke durchzuführen, wobei der Abstand zwischen den Führungselementen anschließend bis zum Abkühlen des Glases aufrechterhalten wird. In dieser Ausführungsform ist/sind die Schneidvorrichtung/en vorzugsweise unmittelbar nach den Abstandshaltefingern in deren Nähe angeordnet.
Ganz allgemein werden unabhängig von der Ausführungsform die Ränder vorzugsweise an den letzten seitlichen Ziehelementen, insbesondere unmittelbar danach, zugeschnitten, wobei die Schneidvorrichtung (wie ein oder mehrere Laser und/oder Messer) nach der letzten Tätigkeit der seitlichen Ziehelemente (top roll oder Abstandshaltefinger) angeordnet ist.
Weiterhin ganz allgemein wird die Geschwindigkeit des Glasbandes in der Floatglaswanne auf unter 15 m·min^–1 und vorzugsweise auf unter 10 m·min^–1 und besonders bevorzugt auf unter 5 m·min^–1 gehalten und kann beispielsweise bis auf 150 mm·min^–1 sinken (die Transportgeschwindigkeit des Glasbandes kann beispielsweise etwa 250 bis 300 mm·min^–1 bei einer Enddicke der Glasscheibe von etwa 1 mm betragen). Unter der "Enddicke" des Glasbandes ist die (mittlere) Dicke des Glasbandes nach Lösen der Führungselemente oder auch die Dicke des durch Abkühlen erstarrten Glasbandes zu verstehen, die bis auf unter 0,4 mm sinken kann.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform, in welcher nachgiebige, ununterbrochene Führungselemente verwendet werden, beträgt das Produkt (P) aus Geschwindigkeit (v) des Glasbandes (gemessnen nach dem Metallbad) und dessen Enddicke (e) im Allgemeinen weniger als 2,5·10^–3 m²·s^–1 und sogar 2,5·10-4 m²·s^–1 oder 1·10^–4 m²·s^–1 (in der Praxis kann es bis auf 1·10^–5 m²·s^–1 oder noch darunter abnehmen).
Die zuvor beschriebenen Führungselemente und Abstandshaltefinger (oder Halteteile) sind insbesondere in dem Patent FR-A-1 378 839 und dessen Zusatzpatenten und in den Patenten FR-B-2 123 096, FR-B-2 150 249 und FR-B-2 747 119 beschrieben, aus welchen man sich wegen mehr Informationen über diese Führungselemente und deren Vorteile unterrichten kann. So können die erfindungsgemäßen Führungselemente beispielsweise Metalldrähte wie Stromdrähte sein, insbesondere Drähte aus rostfreiem Stahl (wie blank- oder schwarzgeglühte Drähte aus Flußstahl) oder aus einer feuerfesten Legierung sein, die beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1 bis 2 mm haben.
Diese Führungselemente werden im Allgemeinen zwischen Vorrichtungen wie Wickelvorrichtungen, die sich vor und nach dem Metallbad befinden, gespannt und im Kontakt mit dem Glasband über Auflageteile bzw. "Rollen" (in Form von beispielsweise Andruckrollen, Walzen und Stäben) oder Einleitungen, die ebenfalls in den zuvor genannten Patenten beschrieben sind, angeordnet. Auflageteile und Abstandshaltefinger werden derart ausgeführt, dass sie dem Verschleiß, der von der Reibung der Führungselemente und von der Korrosion durch die Glasschmelze verursacht wird, widerstehen und gegebenenfalls beheizt werden können. Die Führungselemente werden in den Rändern des Glases belassen oder können vom Glas gelöst werden, wenn dieses in eine Produktionsstufe kommt, in welcher das Abkühlen ihm eine ausreichende Steifigkeit verleiht. Wenn die Drähte nach den Abstandshaltefingern in den Rändern eingefügt bleiben, können sie auch dazu dienen, um die Ränder nach dem Zuschneiden zu beabstanden.
In der Ausführungsform, in welcher Führungselemente verwendet werden, wird der Divergenzwinkel (d.h. der Winkel, der zwischen der Achse des Glasbandes und der Geraden gemessen wird, zwischen einem Auflageteil und dem Halteteil verläuft, das sich auf derselben Seite des Glasbandes am nächsten befindet) vorzugsweise als Absolutwert unter 25° und besonders bevorzugt unter 20° gewählt, um zur Verbesserung von Qualität und Planheit der erhaltenen Glasscheiben beizutragen, da ein größerer Winkel ein zu starkes Ausziehen des Glasbandes verursachen kann.
Die Ausführungsform, in welcher die Führungselemente verwendet werden, ist erfindungsgemäß wirtschaftlicher und leichter durchzuführen als das Verfahren, in welchem Rädchen verwendet werden. Dabei wird insbesondere das Anheben mittels eines oder mehrerer der weiter oben beschriebenen Schuhe leichter und sicherer als in der Ausführungsform gemacht, in welcher Rädchen verwendet werden.
Nach dem Metallbad kann unabhängig von der Ausführungsform das Glasband, das eine ausreichende Steifigkeit erreicht hat, vom Metallbad durch mechanische Mittel abgezogen werden, ohne dass es Beschädigungen erleidet, die in der Lage wären, seine Planheit und die Glätte seiner Oberfläche zu beeinträchtigen. Es kann in einem Kühlofen abgekühlt werden oder in diesem abgekühlt werden müssen (beispielsweise in einem Kühlofengewölbe oder einem Rollenkühlofen) und/oder anderen Behandlungen unterworfen werden. Es kann anschließend (gegebenenfalls durch einen Laser) zu Glasscheiben und/oder das Glasband bzw. die Glasscheiben kann/können auf die erforderlichen Abmessungen zugeschnitten werden. Vor dem Zuschneiden auf die fertige Form weist das Erzeugnis im Allgemeinen insoweit eine spezielle Struktur auf, dass die Seitenränder, die nach dem Abschneiden der Ränder mit Überdicke in der Hitze übriggeblieben sind, eine leichte Rundung oder eine kleine Wulst mit geringer Dicke (wobei die Dicke dieser Wulst beispielsweise einige zehn Mikrometer größer als die Dicke der Mitte des Glasbandes ist) und gegebenenfalls vor der Rundung eine leichte Rippe aufweisen.
Auf eine neue und vorteilhafte Weise kann das Glasband auch in der Produktionslinie aufgewickelt werden (wenn seine Dicke 500 oder 700 μm nicht übersteigt, wobei solche Dicken durch das erfindungsgemäße Verfahren, wie weiter unten erläutert werden wird, erreicht werden können), was bisher bei Vorhandensein von Rändern mit Überdicke nicht möglich war.
Die Erfindung betrifft somit auch Rollen aus Folienglas (Glas mit einer Dicke von unter 0,7 mm und vorzugsweise von unter 0,4 mm), die erfindungsgemäß gestaltet werden und durch die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden können. Diese Rollen haben insbesondere in Bezug auf Handhabung und Transport, außer den mit einem Folienglas verbundenen Vorteilen, weitere Vorteile. Vorzugsweise besitzen, um Probleme mit Ermüdung, Beschädigung und Ausführung zu vermeiden, solche erfindungsgemäße Rollen ein Verhältnis von (Innen-)Radius der Rolle zu Glasdicke (Werte in den Einheiten des Internationalen Systems ausgedrückt) von über 1 000, vorzugsweise über 2 500 bzw. 3 500 und sogar gegebenenfalls von über 10 000. Um weiterhin Probleme hinsichtlich einer Beschädigung zu vermeiden, können zwischen den Wicklungen der Rolle geeignete Zwischenlagen angeordnet werden.
Entsprechend einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein Vorspannen des Glasbandes durchgeführt werden, insbesondere können die gegebenenfalls durch das Zuschneiden brüchig gewordenen Ränder des Glasbandes chemisch vorgespannt werden, entweder in der Produktionslinie (beispielsweise vor Zuschneiden der Glasscheiben auf die erforderlichen Abmessungen oder vor dem Aufwickeln) oder nach dem Aufwickeln des Glasbandes. Der Vorteil des Vorspannens in der erfindungsgemäßen Glasrolle oder Glaswicklung besteht insbesondere darin, dass es leichter als mit dem Glasband in der Produktionslinie und gleichzeitig über eine große Länge des Glasbandes durchgeführt werden kann. Dabei werden die Ränder des Glasbandes beispielsweise vorgespannt, indem die seitlichen Bereiche der Wicklung in ein geeignetes Bad (beispielsweise in ein Becken mit einer Schmelze aus einem Salz wie einem Salz des Kaliums) den Zeitraum lang getaucht werden, der für das Vorspannen (und das mögliche Ausheilen) dieser Bereiche erforderlich ist (dieser Zeitraum beträgt beispielsweise etwa einen Tag oder länger).
Wie weiter oben erwähnt, eignet sich die Erfindung besonders gut zur Herstellung dünner Glasscheiben, die beispielsweise eine Dicke von unter 2,5 mm und insbesondere eine Dicke von unter 0,7 oder 0,4 mm (Glasfolien) besitzen. Die Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäß erhaltenen Folienglases, das gegebenenfalls in Form einer Rolle vorliegt, sind zahlreich; insbesondere kann das erfindungsgemäße Folienglas als Schutz (beispielsweise zum Schutz von Lebensmitteln, vor Strahlung, und vor Elektrizität und um die Undurchdringlichkeit gegenüber Gas, Flüssigkeiten und chemischen Produkten sicherzustellen), als Verzierung (nach einer Behandlung wie Siebdruck und Aufsprühen, um Schichten wie Spiegel- und Emailschichten aufzubringen), wobei das Glas in diesem Fall aufgebracht wird, indem beispielsweise eine erfindungsgemäße Rolle auf einer Oberfläche, die verziert werden soll, als Träger oder Funk tionsverstärker abgewickelt wird (beispielsweise optische, chemische, haftvermittelnde, schmutz-, graffiti- und regenabweisende und antibakterielle Funktion), als Identifikation oder Verschluss (beispielsweise als ein Wasserzeichen, das in Eintrittskarten eingefügt und mit einer die Identifizierung der Eintrittskarte ermöglichenden Schicht überzogen ist, oder als ein Verschluss, der in eine Flasche eingefügt ist und beim Öffnen zerstört wird, um die Herkunft des Flascheninhalts zu bestätigen, oder als Zwischenschicht, die in einer Karte vorhanden ist und es unmöglich macht, diese zu fälschen, da die Fälschung der Karte zum Bruch des Glases führt), als Verpackung, optischer und magnetischer Datenträger und als Bildschirm verwendet werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann vorteilhafterweise das Flachglas aus einer beliebigen Zusammensetzung hergestellt werden, die üblicherweise in Floatglasverfahren verwendet wird (herkömmliches Natron-Kalk-Silicatglas). In der Ausführungsform, in welcher Führungselemente verwendet werden, ist es ebenfalls möglich, Gläser zu verwenden, die einen Arbeitsbereich besitzen (Differenz zwischen der Temperatur des Glases mit einer Viskosität von 1 000 Poise und der Temperatur des Glases bei einer Viskosität von 10⁶ Poise), der schmaler, insbesondere kleiner als 350°C und speziell kleiner als 300°C, ist, wobei das Verfahren in dieser Ausführungsform es erlaubt, das Glas schneller zu seiner Enddicke zu formen.
Gläser, die vorteilhafterweise im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, sind beispielsweise Gläser, die in den Patenten und Patentanmeldungen EP-A-526 272, EP-A-576 362, FR-B-2 727 399, FR-B-2 725 713, FR-B-2 725 714, WO-A-96/11888 und WO-A-96/11887 beschrieben werden.
Die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Erzeugnisse haben eine gute Planheit (die Biegung über eine Länge von etwa 50 cm übersteigt im Allgemeinen 100 μm nicht) und eine relativ konstante Dicke. Die optische Qualität der erhaltenen Gläser ist ebenfalls mindestens gleich derjenigen der entsprechend den üblichen Verfahren erhaltenen Gläser, wenn nicht sogar überlegen. Wie weiter oben erwähnt, ist die Querschnittsverminderung des Glasbandes sehr klein und führt nicht zu optischen Fehlern. Das erhaltene Glasband verursacht beim Abkühlen im Kühlofen keine Schwierigkeiten mehr. Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin wirtschaftlich und besonders leistungsfähig und rentabel.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasscheiben durch das Floatprinzip nach Anspruch 10 (Floatglasofen oder Floatglaswanne), die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, wobei diese Vorrichtung mindestens eine Zuschneideeinrichtung (beispielsweise einen oder mehrere Laser und/oder ein oder mehrere Messer) umfasst, die vorzugsweise nach der letzten Tätigkeit der seitlichen Ziehelemente (top roll bzw. Abstandshaltefinger) angeordnet ist. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die bereits zu einem großen Teil in der vorhergehenden Beschreibung der Erfindung erläutert worden sind, werden auch anschließend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen 1 und 2 näher erläutert, wobei
1 eine schematische Teildraufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 einen schematischen Teilschnitt entlang der Linie A-A der Vorrichtung von 1 zeigt.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind vorzugsweise Vorrichtungen mit kleinem Durchsatz (weniger als 20 t/d) und kurzer Länge.
Die Vorrichtung umfasst im Allgemeinen ein Becken, wovon ein Teil der Ummantelung mit 1 dargestellt ist, und welches ein Metallbad 2, beispielsweise ein Zinnbad, enthält. Der hintere Teil des Beckens kann Begrenzungen bzw. "Restrictors" 3 umfassen, die in Transportrichtung des Glases divergieren. Die Beheizungsmittel für das Becken sind nicht dargestellt.
Die Glasschmelze wird am hinteren Ende des Beckens in der mit 4 nummerierten Zone aufgegeben. Die so zugeführte Glasschmelze breitet sich auf dem Bad unter der Einwirkung der Schwerkraft und des von vorn ausgeübten Zugs zwischen den divergierenden Begrenzungen aus. Danach werden von der Oberseite in die Ränder der Bahn, bevor diese die divergierenden Begrenzungen verlässt oder unmittelbar danach (oder auch an der Gießmündung bzw. der Gießöffnung 4) Drähte 5 (die Führungselemente) eingeführt, die beispielsweise von Spulen 6 kommen. Dabei kann jeder Draht durch eine Drahtleitung bzw. -führung 7 gebracht werden, die ihm gegebenenfalls einen Richtungswechsel verleiht, wobei es diese Anordnung gegebenenfalls erlaubt, die Spulen in Bezug auf den Ofen seitlich anzuordnen und den Draht in die gewünschte Position zu bringen, der anschließend auf ein Auflageteil 8 trifft, das ihn einer nach unten gerichteten Kraft unterwirft, um ihn in das Glas einzufügen.
Nach der Ausbreitungszone kommen Abstandshaltefinger 9, welche die Drähte zwingen, auseinanderzugehen, und anschließend verhindern, dass sie sich durch die Wirkung von Oberflächerspannungskräften einander wieder annähern. Die Drähte liegen auf diesen Abstandshaltefingern. auf und halten das Glasband 20 (nur in 2 dargestellt) auf der Breite, die der zu erhaltenden Enddicke entspricht. Die Drähte begleiten das Glasband während seiner Abkühlung in der (nicht dargestellten) nach dem Metallbad befindlichen Zone solange, bis das Glasband genügend starr ist (die Temperatur des Glasbandes beträgt beispielsweise weniger als 600°C).
Unmittelbar nach den Abstandshaltefingern werden die Ränder des Glasbandes mit Überdicke unter Verwendung von CO₂-Lasern 11 abgeschnitten. Auf beiden Seiten der Floatglaswanne wird ein Laserstrahl 14, der von einem außerhalb der Floatglaswanne angeordneten CO₂-Laser 11 kommt, von Spiegeln 17, 18, einer Linse 19 und Fenstern 15, 16 durch einen Lichtleiter 13 übertragen und tritt durch eine seitliche Öffnung 22 (sidesealing) der Floatglaswanne ein. Der Lichtleiter wird gekühlt und ist auf einer optischen Bank 12 angebracht, wobei das Ganze auf einem Hubtisch 21 angeordnet ist, um die Position des Zuschneidesystems zu regeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von dünnen Glasscheiben, die insbesondere beispielsweise auf dem Gebiet des Automobilbaus, der Elektronik, der Plasmabildschirme und der Festplatten verwendbar sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Glasscheiben nach dem Floatglasprinzip, gemäß welchem Glasschmelze auf einen flüssigen Träger (2) gegossen wird, der dichter als diese ist, und anschließend das sich bildende ununterbrochene Glasband (20) nach vorn befördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder des Glasbandes, deren Dicke deutlich größer oder kleiner als die des mittleren Teils des Glasbandes ist, in der Formgebungszone kontinuierlich abgeschnitten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem das Glasband (20) auf dem Floatglasbad die maximale Breite erreicht, und dem Zeitpunkt, zu welchem das Glasband von diesem Metallbad (2) abgelöst wird, abgeschnitten werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuschneiden mittels mindestens eines Lasers (11) und/oder mindestens eines beheizten Messers erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur selben Zeit, in welcher das Zuschneiden durchgeführt wird, ein Gasstrahl auf die Stelle, wo dieses stattfindet, gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheibe (20) an der Zuschnei destelle angehoben wird, um den Kontakt Glas-Metallbad (2) zu unterbrechen und das Zuschneiden zu erleichtern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasband (20) auf der Oberfläche des Metallbads (2) in der Formgebungszone seitlich ausgezogen und bei seiner Bewegung mittels kontinuierlicher Führungselemente (5) begleitet wird, die nachgiebig und aus einem festen Material hergestellt sind, das in der Lage ist, an der Glasschmelze anzuhaften, wobei diese Elemente das Glasband mit Hilfe von zwei Abstandshaltefingern (9) beabstanden und die Zuschneideeinrichtung/en (11) unmittelbar nach den Abstandshaltefingern (9) angordnet ist/sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Glasbandes (20) auf dem Metallbad auf unter 10 m·min^–1 gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasband in der Produktionslinie aufgewickelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder des Glasbandes in der Produktionslinie oder nach Aufwickeln des Glasbandes chemisch vorgespannt werden.
Vorrichtung zur Herstellung von Glasscheiben gemäß dem Floatglasprinzip, die für die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9 geeignet ist und mindestens einen flüssigen Träger (2) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Zuschneideeinrichtung (11) umfasst, die in der Formgebungszone für das Zuschneiden der Ränder des Glasbandes, deren Dicke deutlich größer oder kleiner als die des mittleren Teils des Glasbandes ist, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Abmessungen besitzt, die eine Länge von 20 m und eine Breite von 4 m nicht übersteigen, und welche weniger als 20 Tonnen Flachglas pro Tag produziert.
Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf die Herstellung von Glasscheiben mit einer Dicke von unter 2 mm, insbesondere von Folienglasscheiben.
Glasrolle, die durch das Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 erhalten ist, wobei das Glas eine Dicke von unter 0,7 mm besitzt.
Glasrolle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Verhältnis von Radius zu Glasdicke größer als 1 000 ist.
Glasrolle nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen den Wicklungen Zwischenlagen enthält.
Glasrolle nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder chemisch vorgespannt sind.