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Die Erfindung betrifft eine Düse, mit welcher eine
Vorrichtung zur Bildung einer Überzugsschicht auf einem
heißen Glasband ausgerüstet ist, die ausgehend von Gas,
beispielsweise Metallcarbonylgasen oder flüchtigen
Metallwasserstoffverbindungen, die sich in Berührung mit dem
heißen Glas zersetzen können, und beispielsweise den Silanen
und insbesondere Monosilan hergestellt wird.
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Aus dem Patent FR 2 314 152 ist eine Düse dieses Typs
bekannt, mit welcher auf die zu beschichtende Seite eines
sich bewegenden Glasbandes ein Beschichtungsgas geblasen
wird, das aus einem Verteiler kommt, der sich quer zu dem
Glasband und zu dessen Bewegungsrichtung derart erstreckt,
daß das Gas parallel zur Glasoberfläche laminar geführt und
mit einem über die gesamte Bandbreite gleichen Durchsatz
strömt.
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Dafür umfaßt die Düse eine Gaseinblaseinrichtung, einen
stromlinienförmigen zentralen Block, einen
stromlinienförmigen hinteren Seitenvorsatz und einen stromlinienförmigen
vorderen Seitenvorsatz, die auf beiden Seiten des zentralen
Blocks derart angeordnet sind, daß sie dem von der
Einblaseinrichtung kommenden Gas einen Strömungsweg entlang eines U-
förmigen Führungskanals bieten, der zwischen dem hinteren
Seitenvorsatz und dem zentralen Block, der Unterseite des
zentralen Blocks und dem Glasband und dem zentralen Block und
dem vorderen Vorsatz verläuft, und eine Absaugeinrichtung für
das Gas, die am Ausgang des Kanals zwischen dem zentralen
Block und dem vorderen Vorsatz angebracht ist.
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Die Bezeichnungen hinten, zentral und vorn beziehen sich auf
die Durchlaufrichtung des Glasbandes.
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Der hintere und der vordere Vorsatz sind mit flachen
Unterseiten versehen, die sich parallel zur Glasoberfläche
mit geringem Abstand zu ihr (etwa 1 mm) erstrecken, damit die
auftretenden Gasverluste zwischen diesen Seiten und dem Glas
minimiert werden.
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Diese Düse arbeitet ordnungsgemäß, wenn man auf dem Glasband
eine Beschichtung mit einer niedrigen Dicke, beispielsweise
von unter 60 nm aufbringen und/oder einen geringen
Gasdurchsatz, beispielsweise von etwa 100 l/min mit einer etwa 3,30 m
breiten Düse, einsetzen will. Bei diesen Dicken strömt der
Gasstrom, der sich im horizontalen Teil des Kanals befindet,
mit einer Geschwindigkeit, die niedriger als die des
Glasbandes ist. Deshalb wird dieser Gasstrom vom Glasband derart
nach vorn vollständig mitgerissen, daß weder ein Gasverlust
noch eine Verschmutzung des hinteren Vorsatzes auftritt.
Außerdem sind die Verluste, die unter dem vorderen Vorsatz
auftreten können, genügend klein, so daß die
Produktionszeiten im Verhältnis zu den Reinigungszeiten lang
sind. Der Produktionsverlust an Glas ist deshalb relativ
begrenzt.
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Will man demgegenüber auf dem Glas eine dickere Beschichtung,
beispielsweise aus etwa 80 nm dickem Siliciumdioxid,
aufbringen und/oder mit größeren Gasdurchsätzen von beispielsweise
wenigstens etwa 400 l/min bei einer etwa 3,30 m breiten Düse
arbeiten, kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Gases
deutlich über der des Glasbandes liegen. Diese
Geschwindigkeitserhöhung führt jedoch zu folgenden
Nachteilen:
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- Die Länge des horizontalen Teils des Kanals mit U-
förmigem Querschnitt muß proportional zu den
Geschwindigkeiten größer werden, damit die Kontaktzeit
des Gases mit dem Glas einerseits für die Sicherstellung
seiner Zersetzung und andererseits zum Erhalten der
gewünschten Schichtdicke ausreicht.
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- Liegt die Geschwindigkeit des Gases über der des
Glasbandes, werden die Verluste unter dem vorderen Vorsatz hoch
und unter dem hinteren Vorsatz treten Verluste auf. Für
das Gas, das so hinter und/oder vor dem hinteren Vorsatz
austritt, besteht dann die Gefahr, daß es sich durch
Thermophorese zu Teilchen umwandelt, die auf das Glasband
zurückfallen und von diesem nach vorn mitgerissen werden,
wo sie nach dem Aufbringen der Schicht im Aufbringbereich
eingeschlossen sind, was zu dem Phänomen der Entstehung
eines Schleiers führt, der für die optische Qualität des
Endprodukts besonders störend ist, unabhängig von der
Anzahl der Schichten, mit denen es später überzogen wird.
Die Unterseiten dieser Vorsätze verschmutzen wegen des
Ablagerns von Beschichtungsmaterial schnell, wodurch
Gasströme entstehen, deren Strömungsgeschwindigkeit
größer ist, was sich in einem ungleichmäßigen Aufbringen
in der Querrichtung des Glasbandes ausdrückt. Dieses ist
dann mit einer Materialschicht überzogen, deren Dicke und
somit Farbe, Lichtreflexion und Lichttransmission in
Querrichtung variiert.
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- Wird die Verschmutzung zu stark, können
Beschichtungsteilchen das Glas berühren und dort Spuren
hinterlassen.
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- Die sich im Laufe der Zeit erhöhende Ablagerung erfordert
eine regelmäßige Reinigung der Düse, was somit zu einem
Produktionsverlust an Glas führt, da die
Produktionsanlage während des Reinigungsprozesses
weiterarbeitet.
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- Die nicht zurückgewonnenen Gasverluste verschmutzen die
Atmosphäre des Floatglasbades in dem Maße, in welchem
eine solche Düse in einem Floatbehälter zur
Glasherstellung installiert ist.
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Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, sämtliche
dieser Nachteile zu beheben, indem eine Düse vorgeschlagen
wird, mit welcher auf dem Glasband eine relativ dicke
Überzugsschicht aufgebracht und/oder eine hohe Gasmenge
durchgesetzt werden kann.
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Die Erfindung hat zum Gegenstand einen Düsenaufbau zur
Herstellung einer Überzugsschicht durch Pyrolyse eines
Gasgemisches, dessen Strömung laminar geführt ist, auf Glas und
einem Glasband, das mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf
einem Floatband durchläuft. Die Düse erstreckt sich in
Arbeitsstellung über die gesamt Breite des Glasbandes und
umfaßt eine Einblaseinrichtung für das Gas, einen
stromlinienförmigen zentralen Block, einen
stromlinienförmigen, in Durchlaufrichtung des Glasbandes
hinteren Vorsatz und einen stromlinienförmigen vorderen
Vorsatz, die derart an beiden Seiten des zentralen Blocks
angeordnet sind, das dem von der Einblaseinrichtung kommenden
Gas ein Strömungsweg entlang eines U-förmigen Führungskanals
geschaffen wird, der zwischen dem hinteren Vorsatz und dem
zentralen Block, der Unterseite des zentralen Blocks und dem
Glasband und dem zentralen Block und dem vorderen Vorsatz
verläuft. Der vordere Vorsatz ist in bezug auf den zentralen
Block gegenüber dem Glasband derart erhöht, daß der Abstand
zwischen der Unterseite des vorderen Vorsatzes und der
Oberfläche des Glasbandes 10 bis 50 mm beträgt. Außerdem ist
der Abstand zwischen der Unterseite des zentralen Blocks und
der Oberfläche des Glasbandes zwischen 3 und 6 mm gewählt und
die Düse mit einer ersten Absaugeinrichtung für das Gas, die
am Ausgang des Kanals zwischen dem zentralen Block und dem
vorderen Vorsatz angebracht ist, und mit zweiten
Absaugmitteln, die hinter dem hinteren Vorsatz oder vor dem vorderen
Vorsatz angeordnet sind, ausgerüstet.
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Die erfindungsgemäße Düse ist somit dadurch gekennzeichnet,
daß der vordere Vorsatz in bezug auf den zentralen Block
gegenüber dem Glasband derart erhöht ist, daß der Abstand
zwischen
der Unterseite dieses vorderen Vorsatzes und dem
Glasband wenigstens 10 mm, insbesondere zwischen 10 und 50 mm und
vorzugsweise zwischen 10 und 30 mm beträgt.
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Obwohl der vordere Vorsatz erhöht ist, läßt man unter ihm
einen Durchlaß mit großem Querschnitt, wobei festzustellen
ist, daß unter ihm praktisch keine Gasverluste auftreten, da
auf Grund des Unterdrucks, der durch die Absaugung erzeugt
wird, ein Gegenstrom aus Umgebungsgas entsteht, der
gleichzeitig mit dem Gasstrom, der das Glasband erreicht hat,
abgesaugt wird. Dieser Gegenstrom strömt auf das Glasband in
umgekehrter Richtung wie der Beschichtungsgasstrom und
verhindert deshalb, daß dieser unter dem vorderen Vorsatz
austritt.
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Außerdem ist es, da die Unterseite des vorderen Vorsatz
erhöht ist, selbstverständlich, daß ihre eventuelle
Verschmutzung nur zu einer geringen oder keiner Störung des
Gasstroms und nicht zu der Gefahr führt, daß auf dem Glas
Spuren auftreten.
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Zusätzlich werden die Gasabströme vollständig abgesaugt,
weshalb die Gefahr einer Verschmutzung der Atmosphäre des
Floatbades nicht besteht.
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Es kann jedoch noch Beschichtungsgas unter dem hinteren
Vorsatz austreten. Obwohl dort der Verlustdurchsatz sehr niedrig
ist, da sich das Gas hauptsächlich in derselben Richtung wie
das Glasband bewegt, können die Verluste im Laufe der Zeit
die Zusammensetzung der Atmosphäre des Floatbades verändern.
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Um diesen Nachteil zu beheben, ist die erfindungsgemäße Düse
vorteilhafterweise mit zweiten Absaugmitteln ausgerüstet, die
hinter dem hinteren Vorsatz angeordnet sind. Gegebenenfalls
kann auch dieser Typ zweite Absaugmittel vor dem vorderen
Vorsatz angeordnet werden.
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Die Erfindung wird anschließend unter Bezugnahme auf die im
Anhang befindlichen Zeichnungen näher erläutert, wobei
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- Figur 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Düse,
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- Figur 2 die Düse der Figur 1, welche mit zusätzlichen
Absaugmitteln ausgerüstet ist, und
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- Figur 3 die Düse der Figur 1, welche mit zusätzlichen
Absaugmitteln ausgerüstet ist,
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zeigt.
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Für eine nähere Beschreibung einer herkömmlichen Düse wird
sich beispielsweise auf das obengenannte Patent bezogen. Im
folgenden werden deshalb nur die Elemente der Düse
beschrieben, die zum Verständnis der Erfindung unbedingt notwendig
sind.
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In Figur 1 ist ein Glasband 10 gezeigt, das auf der
Oberfläche eines Metallbades 12 schwimmt, welches
üblicherweise aus geschmolzenem Zinn im Inneren eines nicht
daßgestellten Behälters gebildet ist, der das Zinnbad
enthält. Das Glas ergießt sich auf das Bad, aus einem nicht
dargestellten Glasschmelzofen kommend, der sich links von der
Figur 1 befindet, verteilt sich zur Form eines Bandes,
welches aus dem Bad mit einer gleichbleibenden
Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils f durch Entnahmemittel
abgezogen wird, die am Ausgang des Bades, an der rechten
Seite der Figur, befestigt sind.
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Über dem Glasband 10, in einem Bereich des Floatbades, wo es
eine Formstabilität angenommen hat, ist eine Düse 14 für die
Zufuhr des Beschichtungsgases befestigt. Die Düse ist quer
zum Glasband angeordnet und erstreckt sich über dessen
gesamte Breite. Sie umfaßt ein Profilteil 16 mit einem
Querschnitt in Form eines umgekehrten U, dessen Wandränder
auf horizontalen Konsolen 18 und 20 befestigt sind. Diese
bilden untereinander eine längliche Öffnung 22, die quer zum
Glasband steht und deren Länge gleich der Breite des
Glasbandes ist.
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In der von dem Profilteil gebildeten Kammer 24 befindet sich
eine Gaszufuhrleitung 26, die über ihre gesamte Länge mit
Löchern 27 durchbohrt ist. Das Gas dehnt sich in die Kammer 24
aus, wo es einen gleichmäßigen Druck annimmt und durch die
Öffnung 22 zu einem Kanal 28 mit U-förmigem Querschnitt
strömt. Dieser Kanal enthält eine vertikale Einblaskammer 30,
die zwischen einem stromlinienförmigen hinteren Vorsatz 32
und einem stromlinienförmigen zentralen Block 34 gebildet
ist, eine horizontale Kammer 36 mit konstanter Dicke, die von
dem Glasband 10 und der flachen Unterseite 38 des zentralen
Blocks umschlossen wird, und eine vertikale Absaugkammer 40,
welche zwischen dem zentralen Block und einem
stromlinienförmigen vorderen Vorsatz 42 gebildet ist.
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Am Ausgang der Kammer 40 wird das Gas von einer querstehenden
Ansaugleitung 44 abgesaugt, die sich in einem Profilteil 46
mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten U befindet,
das auf dem zentralen Block und auf dem vorderen Vorsatz über
Konsolen 48 und 50 befestigt ist.
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Auf an sich bekannte Weise ist der hintere Vorsatz 32 mit
einer flachen Unterseite versehen, die parallel zum Glasband
mit einem Abstand steht, der so klein wie möglich,
beispielsweise 1 mm, ist, um die Gasverluste unter diesem
Vorsatz nach hinten maximal zu begrenzen.
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Die Höhe der horizontalen Kammer 36 ist größer (3 bis 6 mm),
um es zu ermöglichen, daß der von der Einblaskammer 30
kommende Gasstrom laminar geführt gleichmäßig über die gesamte
Länge des Glasbandes strömt.
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Erfindungsgemäß hat, um eine mögliche Verschmutzung der
Unterseite 52 des vorderen Vorsatzes 42 zu verhindern, die
stören würde, diese einen Abstand vom Glasband von wenigstens
10 mm, beispielsweise zwischen 10 und 50 mm und vorzugsweise
zwischen 10 und 30 mm und sogar zwischen 10 und 20 mm.
Dennoch tritt unter dem vorderen Vorsatz kein Gasverlust auf,
da der Gasstrom 54, der die horizontale Kammer 36 verläßt,
durch einen Gegenstrom 56 aus Umgebungsgas des Bades
blockiert ist, der von der Ansaugleitung 44 gleichzeitig mit
diesem Gasstrom abgesaugt wird.
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In den erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Figuren 2 und
3 ist eine zweite Ansaugleitung 58 vorgesehen, die hinter dem
hinteren Vorsatz 52 angebracht ist, um die Gasverluste 62,
die unter diesem auftreten, abzusaugen. Dadurch wird eine
Verschmutzung der Atmosphäre des Floatbades vollständig
verhindert, selbst wenn die Mengen des Reaktionsgases groß
sind.
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In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform dieser zusätzlichen
Absaugung gezeigt. Die Leitung 58 ist im Inneren einer Haube
angebracht, deren Wand 60 einen genügenden Abstand vom
Glasband 10 besitzt, damit durch die Absaugung keine zu hohe
Geschwindigkeit des heißen Außenatmosphärestroms erzeugt wird.
Durch diesen heilen Strom bestünde sonst die Gefahr, daß er,
da er sich über den die Düse verlassenden Abströmen befindet,
zu deren Zersetzung durch Thermophorese führt, was sich im
Auftreten von Fehlern auf dem Glas ausdrücken würde, die
darauf zurückzuführen sind, daß Zersetzungsteilchen darauf
zurückfallen. Um dieses Thermophoresephänomen zu vermeiden, das
einen Schleier erzeugt, ist zwischen der Wand 60 der Haube
und dem Glasband eine Höhe von mehreren Zentimetern,
beispielsweise von 5 cm, vorgesehen.
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Entsprechend einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,
die in Figur 3 gezeigt ist, erfolgt die Absaugung mit der
Leitung 58 durch einen Kanal 63, der im wesentlichen parallel
zum Kanal 28 steht, sich quer zum Glasband 10 über die
gesamte Länge der Düse erstreckt, hinter dem hinteren Vorsatz
32 angeordnet und von der Atmosphäre der Umgebung,
insbesondere des Floatbades, durch einen zusätzlichen
hinteren Vorsatz 64 getrennt ist, dessen Abstand vom Glasband
größer als der unter dem hinteren Vorsatz 32 verfügbare,
nämlich etwa 2 bis 10 mm und vorzugsweise etwa 3 bis 8 mm
ist.
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So wird ein eventueller Reaktionsgasstrom, der unter dem
hinteren Vorsatz 32 austritt, von dem Strom aus Außenatmosphäre
blockiert, der unter diesem zusätzlichen Vorsatz 64 angesaugt
wird, ohne daß es zur Thermophorese kommt.
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Solche Düsen sind besonders wirkungsvoll und können im
Inneren des Behälters eines Floatbades zur Glasherstellung,
jedoch auch außerhalb davon angebracht werden.
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Daraus folgt, daß durch die Erhöhung des vorderen Vorsatzes,
gegebenenfalls indem zusätzlichen Absaugmitteln, insbesondere
hinter dem vorderen Vorsatz, vorgeschlagen werden, hohe
Reaktionsgasdurchsätze möglich werden, wobei jedoch unerwünschte
Gasaustritte aus dem Aufbringbereich vollständig vermieden
werden, wodurch die Gefahr einer Schleierbildung auf dem
Endprodukt und der Verschmutzung der Atmosphäre des
Floatbehälters verhindert wird.