JP2021020847A - ガラスリボンを製造する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスの欠陥を回避しつつガラスリボンの形状精度とガラス品質とについて、かつ耐用年数を延長させる機械的安定性について高い要件を満たす、ガラスリボンの製造を可能にするガラスリボン製造装置を提供する。【解決手段】３０００μｍ以下の厚さを有する薄いガラスリボン３を延伸タンク７によりガラス溶融物５から製造する装置であって、延伸タンクが、ガラス溶融物が下方に出ることが可能な下部の縦長のノズル開口部９と、直接加熱設備２と、間接加熱設備４とを有し、直接加熱設備が、少なくとも１つの加熱回路２０６により、少なくとも１つの第一の加熱域の形態で延伸タンクの少なくとも１つの領域が加熱可能であり、間接加熱設備が、少なくとも１つの第二の加熱域のための発熱体を有する、構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、概してガラス製造に関する。殊に、本発明は、ガラスリボン、殊に３０００μｍ（マイクロメートル）まで、好ましくは１５〜１１００μｍの厚さを有するガラスリボンを、ダウンドロー法でガラス溶融物から製造する装置および方法に関する。

ダウンドロー法では、延伸タンクにより、熱間成形温度のガラスが出てくるノズル開口部まで、ガラス分布が均一化される。延伸タンク出口には、単純なスリットノズルが存在していてもよく、延伸タンク自体の内部または延伸タンク出口内には、例えばリーフ（Blatt）またはブレード本体によって、さらに別個の流体抵抗も存在していてもよい。成形工具はすべて、貴金属合金、好ましくは高い白金割合を有する貴金属合金から成ることが好ましい。それにより、プロセスの停止後に、貴金属工具を交換し、続いて再利用することができるため、ダウンドロー法は、柔軟性が高くなる。例えばオーバーフローフュージョン法で使用されるセラミックトラフの場合、これは、昇温時間および降温時間が相応して長くなることから、経済的ではない。例えば、起動プロセスは、オーバーフローフュージョン法の場合、１週間より多くかかるが、ダウンドロー法の場合、１日もかからない。

さらに、例えば、腐食挙動、伝導率、密度、粘度曲線、ガラス転移温度、熱間成形温度などに関連するそれらの化学的特性および物理的特性が大きく異なる複数のガラスタイプにも、同じ貴金属工具を使用することができる。すなわち、ダウンドロー法により、熱間成形工具を交換する必要なく、ガラスタイプを柔軟に切り替えて溶融することも容易に可能である。

独国特許発明第１０２００４００７５６０号明細書は、厚さの一貫性と平坦性とについて高い要件を満たすガラスリボンを製造することを可能にする、薄いガラスシートを製造する装置および適切な延伸タンクを提供することを課題としている。これは、断面積が異なる少なくとも２つの部分を幅全体にわたり有する延伸タンクにより達成され、ここで、これらの部分は、双方の部分のガラス溶融物がそれぞれ通る経路にわたる総圧力降下が、スリットノズルのあらゆる箇所で一定かつ同じ大きさになるように寸法決めされている。さらに、独国特許発明第１０２００４００７５６０号明細書には、延伸タンクに発熱体を備え、最適な温度分布を調整することが有利であると記載されており、ここで、延伸タンクは、間接的にしか加熱されていない。

さらに、これまで、ノズルの領域における延伸方向に対して横方向の特別な温度プロファイルによりガラスシートの品質を改善する試みがなされた。この目的のために、例えば独国特許発明第１００６４９７７号明細書には、供給部、延伸タンク、およびノズルシステムをクローズドシステムとして構成することが提案されており、ここで、供給部は、対称的な管断面の円形管を有し、延伸タンクは、垂直方向および横方向に分割された加熱システムを有し、加熱は、電気加熱として直接的または間接的に実施可能である。

この延伸タンクは、複雑な部品であり、その内部では、製造すべきガラスリボンの幾何学的特性を最適化し、それにより、厚さのばらつき、ガラスリボンの反り、およびガラスの欠陥、例えば殊に筋などを回避するために、ガラス分布、均質化、および温度調整を細かく調節する必要がある。

よって、本発明は、ガラスの欠陥を回避しつつガラスリボンの形状精度とガラス品質とについて、かつ耐用年数を延長させる機械的安定性について高い要件を満たす、ガラスリボンの製造を可能にするガラスリボン製造装置を提供するという課題に基づく。さらに、より安定なプロセスとより向上した収率とを有する、相応して改善された、殊に特に柔軟な方法が記載されるべきである。

これらの課題は、独立請求項の対象により解決される。有利なさらなる構成は、従属請求項に記載されている。

よって、本発明は、ガラスリボン、殊に、３０００μｍ以下、好ましくは１５〜１１００μｍの厚さを有するガラスリボンをガラス溶融物から延伸する装置であって、ガラス溶融物が下方に出ることが可能な下部の縦長のノズル開口部を有する延伸タンクと、直接加熱設備と、間接加熱設備とを含む装置を意図している。殊に、少なくとも１つの直接加熱設備および少なくとも１つの間接加熱設備が、ノズル開口部の領域に設けられている。

ここで、直接加熱設備は、少なくとも１つの加熱回路を含み、この加熱回路により、少なくとも１つの第一の加熱域の形態で延伸タンクの少なくとも１つの領域が加熱可能であり、直接加熱設備が、各加熱回路のために電源を含み、各加熱回路が、接続部を有し、これらの接続部により、各加熱回路が、延伸タンクの壁に接続されており、そのため、電源の電流が、壁の少なくとも一部をそれぞれ流れて、壁を加熱し、直接加熱の各加熱回路が、延伸タンクの壁の通電部分を含む。好ましくは、直接加熱設備は、複数の加熱回路を含み、これらの加熱回路により、複数の第一の加熱域の形態で延伸タンクの少なくとも１つの領域が加熱可能である。間接加熱設備は、少なくとも１つの第二の加熱域のための、好ましくは複数の第二の加熱域のための発熱体を有する。

このようにして、延伸タンクの間接加熱により基本温度が得られ、延伸タンクの直接加熱により目的温度が得られる。

好ましい構成において、直接加熱設備は、互いに別々に制御可能な少なくとも４つの加熱回路を含み、これらの加熱回路により、第一の加熱域の形態で延伸タンクの４つの異なる領域が加熱可能である。直接加熱設備は、加熱回路のそれぞれに電源を含み、加熱回路は、接続部を有し、これらの接続部により、加熱回路が、延伸タンクの壁に接続されており、そのため、電源の電流が、壁の少なくとも一部をそれぞれ流れて、壁を加熱し、直接加熱の加熱回路が、延伸タンクの壁の通電部分を含み、殊にここで、加熱回路は、延伸タンクの通電金属板を伴って形成されている。

間接加熱設備は、発熱体、好ましくは、互いに別々に制御可能な空間的に互いに異なる少なくとも３つの第二の加熱域のための発熱体を有する。

ガラスリボンの厚さは、温度偏差に対して非常に敏感に反応するため、安定した製造プロセスにとって、延伸タンク内かつ延伸タンク上におけるガラス溶融物の温度の最適化および微調整は、特に重要である。

加熱システムが間接的にのみ実装される場合、すなわち、発熱体が延伸タンクの周りに配置されている場合、温度制御が遅延し、横方向および縦方向での延伸タンク内の温度プロファイルの微調整または最適化は、実現が困難である。溶融物の品質を向上させ、かつ厚さプロファイルを調整するために流れの均一性を補償する勾配制御、ひいてはより良好かつより迅速な制御性は、困難である。さらに、この遅延システムにおいて、起動プロセスおよび停止プロセスは、ゆっくりとしか実施することができない。

加熱システムがもっぱら直接的に実装される場合、直接の加熱電流が多過ぎると、ガラス溶融物と延伸タンクの金属板との間で電気化学反応が促進され、これにより、ガラスにおいて、気泡が形成されたり、延伸タンクの金属板からの不所望な粒子が形成されたりすることがある。さらに、部品が直接的にのみ加熱される場合、微細に空間分解された温度調整を実施することが不可能であり、これにより、プロセスの制御性が妨げられる。

直接加熱設備と間接加熱設備との本発明による特定の組み合わせにより、それぞれのタイプの加熱の欠点を低減または互いに補償することができる。よって、直接加熱設備により、±０．５Ｋのガラス温度の迅速な制御と、プロセスの迅速な起動および停止とが可能であり、同時に、間接加熱設備により、直接加熱の多過ぎる加熱電流、ひいてはガラスにおける不所望な気泡形成および粒子形成を防止または少なくとも低減することができる。別々の第一の加熱域と第二の加熱域とに分けることにより、ガラス溶融物の線形処理量、すなわち、横方向の単位長さあたりのガラス溶融物の処理量をより良好に調整することができる。

よって、薄いガラスリボンを製造する本発明による装置により、延伸タンクにおける温度調整および処理量調整が特に柔軟な、従来技術よりも改善された加熱システムが提供され、それにより、形状精度とガラス品質とが改善されたガラスリボンの製造が確実になる。

間接加熱設備の制御性をさらに改善するために、間接加熱設備は、互いに別々に制御可能な５つ以上の第二の加熱域のための発熱体を有することが好ましい。

有利な構成において、直接加熱設備の第一の加熱域および間接加熱設備の第二の加熱域は、延伸タンクの周りでかつ延伸タンクの上に、垂直および／または水平に分布して配置されている。

垂直および／または水平に異なる加熱域へと分布させることにより、ガラス溶融物の温度プロファイルおよび線形処理量を、空間分解の面で最適に制御することができ、これは、プロセスの制御性にとって、したがってその安定性にとって都合がよい。よって、例えば、変形からプロセス障害まで引き起こす可能性のある延伸タンク内の負圧も防止される。

また、延伸タンク、成形工具、または別の部品の材料が、長い耐用年数および１２００℃超の高温で老化することも問題となることがあり、それにより、例えば、貴金属製の部品であっても、粒度が大きくなることで、安定性に不利な影響が与えられることがある。これらの欠点は、異なる加熱域において垂直および／または水平に分布した、直接加熱設備と間接加熱設備との組み合わせにより回避することが可能である。

延伸タンクの金属板に印加される加熱電流は、直接加熱の場合、２５００Ａ未満、好ましくは１０００Ａ未満であることが好ましい。

２５００Ａ未満、好ましくは１０００Ａ未満の加熱電流により、ガラスにおいて、粒子の形成、殊に貴金属部品からの貴金属粒子の形成と、気泡の形成とが低減される。

間接加熱設備は、これがベース負荷として総出力に５０％より多く寄与するように設計されることが好ましい。

間接加熱設備による熱供給量が、直接加熱設備の熱供給量と比較して上回っていたら、直接加熱の制御電流を、粒子および気泡の形成に決定的なその電流量未満の電流量にしてもよい。

直接加熱設備を熱技術面で改善するために、有利な構成において、延伸タンクは、フランジまたはカラー（Manschetten）を、直接加熱のための電源用接続部として含む。

局所的な電流密度、すなわち電流量および導体断面に応じた入熱量を最適に調整するには、延伸タンクの通電金属板の厚さが、局所的に適合させたやり方で、０．５〜５ｍｍの範囲であることが有利であると判明した。温度の理想的な分布それぞれに材料の厚さを適合させることにより、調整した電流量において、直接加熱で延伸タンクの屈曲部またはフランジに生じる可能性のある局所的な高温箇所、いわゆるホットスポットなどの重大な領域を減らすことができ、よって、気泡および異質粒子の形成も回避することができる。

好ましくは複数の温度測定箇所が形状結合により延伸タンクと接続、殊に溶接されていることにより、特に迅速かつ直接的な調節性を得ることができる。

さらなる有利な構成では、少なくとも２つの温度測定箇所が設けられており、これらの温度測定箇所は、直接加熱設備または間接加熱設備の加熱出力を制御するために、加熱出力を制御する制御設備のための制御測定箇所となる。

特に均一な熱分布のために、間接加熱設備は、発熱体として加熱タイルまたは蛇行ヒーター（Maeanderheizer）を含んでいてもよい。

白金、ステンレス鋼、またはＳｉＣを抵抗発熱材として含む、間接加熱設備の発熱体が特に有利であると判明した。

例えば高温により部品に負荷がかかった際のクリープ変形を防止するために、またプロセスの安定性および装置の耐用年数を向上させるために、好ましい実施形態では、延伸タンクが、少なくとも１つの微粒子安定化貴金属または微粒子安定化貴金属合金を有する金属板を含むことが意図されている。金属としては、特に、白金および白金合金、殊に、Ｐｔ、ＰｔＲｈ、ＰｔＡｕ、ＰｔＲｈＡｕ、ＰｔＩｒが適しており、特に好ましくは、ナノ粒子、例えばＺｒＯ_２粒子が含有されている。

微粒子安定化貴金属合金の使用は、高い温度負荷および長時間使用における延伸タンクの安定性を向上させるのに好ましい。微粒子安定化合金、すなわち、場合によってナノ粒子を添加して溶融冶金学的または粉末冶金学的に製造されたＰｔ_ｘＲｈ_ｙＡｕ_ｚ（０％≦ｘ≦１００％、０％≦ｙ≦２０％、０％≦ｚ≦２０％）またはＰｔ_ｕＩｒ_ｖ合金（０％≦ｕ≦１００％、０％≦ｖ≦２０％）からの貴金属合金が、高温による部品の負荷におけるクリープ効果を低減するのに特に有利である。

これらの安定化された材料のサプライヤーは、例えば、Umicore、Furuya、Heraeus、Tanakaであり、それぞれ、これらの材料の独自のバージョンがある（Umicore、例えば、PtRh10 FKS Rigilit、PtRh10 FKS Saeculit-Heraeus、例えば、PtRh10 DPHまたはDPH-A）。

耐クリープ性の高い貴金属、例えば純粋なイリジウムは、耐酸化性でないため、あまり適していない。

前述の特定の合金に限定されるものではないが、ここに記載の構成により、一般的に、１１００℃超の成形温度でガラスからガラスリボンを延伸することが可能である。ここで、本開示によると、成形温度とは、ガラスが１０^４ｄＰａ・ｓの粘度を有する温度を指す。

当然のことながら、延伸タンクの金属板のみならず、装置の別の部品または工具も、少なくとも１つの微粒子安定化貴金属または微粒子安定化貴金属合金を含み得る。

延伸タンクの機械的変形を引き起こし、ガラスリボンの厚さを不均一にし、ガラスの欠陥をもたらし得る延伸タンク内の負圧を回避するために、延伸タンクの上流の供給部は、好ましくは延伸タンクの分配管に開口しており、この分配管にチャンバが接続しており、チャンバは、分配管よりも狭い断面を有し、かつその下端にノズル開口部を有する。

よって、ガラス溶融物がそれぞれ通る経路にわたる総圧力降下は、ノズル開口部のあらゆる箇所でも一定かつ同じ大きさである。

好ましい実施形態において、直接加熱設備の電源は、延伸タンクの上部において、ガラスリボンの延伸方向に対して横方向に、すなわち殊にノズル開口部の長手方向に沿って分布した少なくとも３つの第一の加熱域が形成されるように、延伸タンクに接続されており、先の第一の加熱域のうちの１つは、好ましくは中央に配置されており、かつ少なくとも１つの別の第一の加熱域は、ノズル開口部を有する延伸タンクの下側を加熱する。

この配置により、延伸タンク内の温度を、ノズル開口部に至るまで、局所的に変化するように、すなわち水平方向および垂直方向に様々であるように制御することができ、よって、ガラス溶融物の粘度も、望ましいように調整することができる。

さらなる好ましい実施形態によると、温度制御をさらに改善するために、間接加熱設備の発熱体は、互いに別々に制御可能な空間的に互いに異なる少なくとも３つの第二の加熱域について、第二の加熱域が、ガラスリボンの延伸方向に対して横方向に、すなわち殊にノズル開口部の長手方向に沿って互いに隣接して分布するように配置されている。

その結果、厚さの一貫性と平坦性とについて高い要件を満たすガラスリボンを製造することができる。

ガラス溶融物の滞留時間を延ばすために、またガラス溶融物の厚さ分布（縦方向および横方向の分布）に影響を与える温度の制御性を改善するために、本装置の延伸タンクは、延伸タンクのノズル開口部から下方に突出したガイド体を有し、このガイド体は、ノズル開口部の縁部に対して離間して固定されているため、ガイド体とノズル開口部の縁部との間に２つのノズルギャップが形成される。ここで、ガイド体は、加熱されていることが好ましく、このガイド体は、専用の別々に制御可能な接続部を有し、また延伸タンクから独立した少なくとも１つの加熱回路が形成され、例えば、１つの接続部を介して接地が行われる。

本装置の前述の構造的な構成により、厚さが均一かつ表面品質が改善されたより高収率のガラスリボンを達成することができ、またこれらの構成により、機械的安定性、よって耐用年数も改善される。

先に記載した装置のうちの１つを用いて、好ましくは、薄いガラスリボン、殊に３０００μｍ以下の厚さを有する薄いガラスリボンを製造する方法であって、ガラス溶融物が、供給部を介して延伸タンクに供給され、ガラス溶融物が、ノズル開口部から出て、ガラスリボンを形成しながら引き抜かれ、同時に延伸タンクが、直接加熱設備と間接加熱設備との双方により加熱される、方法を実施することができる。

好ましい方法では、ガラス溶融物が、延伸タンクへの供給部を通して延伸タンクの分配管へと分配され、この分配管にチャンバが接続しており、このチャンバは分配管よりも狭い断面を有し、延伸タンク内の温度プロファイルにより、ノズル開口部に沿って一貫した、ガラス溶融物の線形処理量、すなわち、ガラス溶融物の横方向の単位長さあたりの一貫した処理量が調整される。

好ましい方法では、総処理量が一定になるように、直接加熱設備および間接加熱設備を用いて、ガラス溶融物の線形処理量、すなわち、ガラス溶融物の横方向の単位長さあたりの処理量が、延伸タンク内のガラス溶融物の温度調整および温度分布により制御される。

円形の延伸タンク入口では、処理量が、管径および温度に応じて調整される。延伸タンクの温度調整は、出口に沿った線形処理量の縦方向の分布にしか影響を与えてはならず、総処理量を変化させてはならないことが好ましい。

延伸タンクがチャンバを含み、このチャンバ内にガイド体が配置されており、このチャンバがその下端にノズル開口部を有する装置を用いたさらに好ましい方法では、延伸タンク内のガラス溶融物の温度は、その温度依存性粘度ηについて、以下の関係式：
［式中、
は、ガラス溶融物の体積流を表し、Ｂは、ノズル開口部に沿った方向での延伸タンクの幅を表し、Ｄ_Ｓは、チャンバの局所的な幅を表し、Ｄ_Ｌは、ガイド体の局所的な厚さを表し、ρは、ガラス溶融物の密度を表し、ｇは、重力加速度を表し、ｈは、チャンバの高さを表し、ｐ_ｕは、２０００Ｐａの圧力を表す］
が満たされるように調整されることが好ましい。

厚さが均一なできるだけ幅広いガラスリボンを製造するために、延伸タンク内の温度勾配は、ノズル開口部に沿って、それらの縁部からノズル開口部の中心に至るまで、有利にはＴ_勾配＝Ｔ_中心−Ｔ_縁部＝０〜５０Ｋ、好ましくはＴ_勾配＝２０〜４０Ｋに調整される。

直接加熱と間接加熱との双方による本方法の前述の構成により、特に安定したプロセス、よって厚さが均一かつ表面品質が改善されたより高収率のガラスリボンを柔軟に達成することができる。これにより、本方法の経済性も向上する。

以下で、添付の図面を用いて、本発明をより正確に説明する。
直接加熱設備と、間接加熱設備と、ガイド体とを有する延伸タンクの断面図である。 直接加熱設備を有する延伸タンクの概略的な部分図を断面図で示す。 間接加熱設備を有する延伸タンクの概略的な部分図を断面図で示す。 ガラスリボンの厚さプロファイルおよび幅に対する、延伸タンク出口の温度プロファイルの影響をグラフとして示す。 直接加熱のための電流用接続部として一対のカラーを有する延伸タンクの斜視図である。 延伸タンク内の圧力降下を計算するための値を表す延伸タンクの断面図を示す。

発明の詳細な説明
図１は、ガラスリボン３、殊に３０００μｍ以下、好ましくは１５〜１１００μｍの厚さを有するガラスリボン３をガラス溶融物５から製造、殊に延伸する装置１の部品を示す。装置１は、ガラス溶融物５を収容する延伸タンク７を有し、この延伸タンク７は、その下端に縦長のノズル開口部９を有し、このノズル開口部９を通して、ガラス溶融物５が下方に出ることが可能であり、また本発明により、直接加熱設備２と間接加熱設備４とを組み合わせている。

延伸タンク７内には、好ましくはガイド体１１が配置されていてもよく、このガイド体１１は、延伸タンク７のノズル開口部９から下方に突出していてもよい。ガイド体１１は、ガイド体１１とノズル開口部９の縁部９０，９２との間に２つのノズルギャップ９４，９６が形成されるように、ノズル開口部９の縁部９０，９２から離間して固定されていることが好ましい。それにより、ガラス溶融物５は、好ましくは２つの部分流５０，５２になって、ノズルギャップ９４，９６を通り出てくる。これらの部分流５０，５２は、ガイド体１１に沿って下方に流れ、ガイド体１１の好ましくはノズル開口部９から突出した部分１００の下端で合わさる。２つの部分流５０，５２が合わさり、その後ガラスリボン３が引き抜きにより成形されるこの範囲は、延伸球状物（Ziehzwiebel）１５と称される。この引き抜きにおいて、ガラスを抜き取ることにより、ガラスリボン３の厚さが小さくなる。同時に、ガラスは、ノズル開口部９からの距離が長くなるにつれて冷たくなり、これが凝固するまで相応して粘度が高くなる。

一般的に、ガイド体１１が、少なくとも３０ｍｍ、好ましくは少なくとも８０ｍｍ、ノズル開口部９から突出していると好ましい。このようにして、ガイド体１１上でのガラス溶融物５の良好な分布が可能になり、ガラスリボン３の厚さの変動が抑えられる。

特定の実施例に限定されるものではないが、さらなる構成では、ガイド体１１が、延伸タンク７内において、ノズル開口部９におけるよりも大きな厚さを有することが意図されている。増厚は、機械的な理由から有利であるが、必須ではない。

ガイド体１１は、抵抗体１０１と、抵抗体１０１の下に配置されたブレードまたはリーフ１０３とを含んでいてもよく、抵抗体１０１は、リーフ１０３よりも大きな幅を有し、延伸タンク７内の流れ断面を狭くすることが好ましい。

ノズル開口部９から流体抵抗または抵抗体１０１の下端までの距離は、一般的に、少なくとも３ｍｍ、好ましくは少なくとも８ｍｍであることが好ましい。

図１に図示されてはいないが、ガイド体１１を、殊に専用の別々に制御可能な接続部を介して加熱することも技術的には考えられ、その際、延伸タンク７から独立した少なくとも１つの個別の加熱回路が形成され、例えば、接続部を介して接地が行われる。

ガラスリボン３を引き抜くために、延伸装置１７が設けられていてもよい。この延伸装置１７は、例えば、一対以上の駆動ローラを含み得る。

図１は、直接加熱設備２の加熱回路２０６を示し、この加熱回路２０６は、２つの接続部２６，２７を有し、これらの接続部２６，２７により、加熱回路２０６が、延伸タンク７の壁７００に接続されており、そのため、電源２０１の電流が、壁７００の少なくとも一部を流れ、壁７００を加熱し、それにより、第一の加熱域３４の形態で延伸タンク７の少なくとも１つの領域が加熱可能である。

直接加熱設備２は、互いに別々に制御可能な少なくとも４つの加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９を有することが好ましく、これらの加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９により、例えば図２に図示されているように、第一の加熱域３４，３５，３６，３７の形態で延伸タンク７の４つの異なる領域が加熱可能である。

さらに、直接加熱設備２は、好ましくは少なくとも４つの加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９のそれぞれについて、電源２０１，２０２，２０３，２０４を含み、加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９はそれぞれ、接続部２６，２７を有し、これらの接続部２６，２７により、加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９が、延伸タンク７の壁７００に接続されており、そのため、電源２０１，２０２，２０３，２０４の電流が、壁７００の少なくとも一部をそれぞれ流れて、壁７００を加熱する。

加熱回路の加熱電流は、好ましくは２５００Ａ未満、殊に１０００Ａ未満である。ただし、温度の事後制御に直接加熱を利用する場合に十分な加熱出力をもたらすことを可能にするには、２００Ａの最低出力を有する電源が好ましい。殊に、直接加熱の加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９は、延伸タンク７の通電金属板７８を伴って形成される。直接加熱にとって都合の良い金属板７８の厚さは、０．５〜５ミリメートルの範囲にある。

本発明によると、装置１は、加熱設備２に加えて、間接加熱設備４も含み、この間接加熱設備４は、図１に図示されているように、少なくとも１つの第二の加熱域のための発熱体を有する。特に好ましい構成において、間接加熱設備４は、互いに別々に制御可能な空間的に互いに異なる少なくとも３つまたは５つまたはそれより多く（図３）の第二の加熱域のための発熱体を有する。図１に記載の装置１の実施例において、間接加熱設備４には、外部環境に対する断熱材１４も配置されている。

図１に概略的に図示されているように、有利なさらなる構成では、少なくとも２つの温度測定箇所１８，１９が設けられており、これらの温度測定箇所１８，１９は、直接加熱設備２および／または間接加熱設備４の加熱出力を制御するために、加熱出力を制御する制御装置２０のための制御測定箇所となり得る。したがって、記されている矢印から明らかであるように、制御装置２０は、温度測定箇所１８，１９のセンサの値を読み取り、加熱設備２，４の加熱出力を制御する。直接加熱の場合、この目的のために、電流が調整される。間接加熱設備４も、伝導加熱を含むことが好ましいが、例えばバーナーを含んでいてもよい。温度測定箇所１８，１９は、温度変化を迅速にフィードバックするために、形状結合により延伸タンク７と接続、殊に溶接されていてもよい。

図２には、より見やすくするために、好ましくは互いに別々に制御可能な少なくとも４つの加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９を有し、これらの加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９により、第一の加熱域３４，３５，３６，３７の形態で延伸タンク７の４つの異なる領域が加熱可能である直接加熱設備２を有する延伸タンク７の切取図が示されている。図２に記載の直接加熱設備２は、加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９のそれぞれについて、割り当てられた電源２０１，２０２，２０３，２０４を含み、それぞれ接続部２６，２７を有し、これらの接続部２６，２７により、加熱回路２０６，２０７，２０８，２０９が、延伸タンク７の壁７００に接続されている。

有利な構成において、直接加熱設備２の第一の加熱域３４，３５，３６，３７は、延伸タンク７に、垂直および水平に分布して配置されている。この配置により、延伸タンク内の温度を、ノズル開口部９に至るまで、局所的に変化するように、様々に制御することができ、よって、ガラス溶融物５の粘度も、望ましいように調整することができる。

図２に図示されている直接加熱設備２の特に好ましい実施形態において、電源２０１，２０２，２０３，２０４は、少なくとも３つの第一の加熱域３４，３５，３６が、好ましくは延伸タンク７の上部において、ガラスリボン３の延伸方向に対して横方向に、すなわち殊にノズル開口部９の長手方向に沿って分布するように、延伸タンク７に接続されている。延伸タンク７の上部におけるこれらの３つの第一の加熱域３４，３５，３６のうち、加熱域３５は、延伸タンク７内のガラス溶融物５の供給部７４の領域において中心に配置されていることが好ましく、その他の２つの加熱域３４，３６は、供給部７４の下流に配置された、ガラス溶融物５用の分配管７６の領域にそれぞれあることが好ましい。図２に図示されているように、少なくとも１つのさらなる第一の加熱域３７によりノズル開口部９を有する延伸タンク７の下部が加熱されることが有利である。

図３は、より見やすくするために、間接加熱設備４を有する延伸タンク７の部分図を示す。

実施例に限定されるものではないが、本発明の一実施形態では、図３に図示されているように、間接加熱設備４が、別々に制御可能な６つの第二の加熱域６１，６２，６３，６４，６５，６６のための６つの発熱体４１，４２，４３，４４，４５，４６を有することが好ましいと意図されており、間接加熱設備４の第二の加熱域６１，６２，６３，６４，６５，６６は、互いに隣接して水平に、垂直の長手方向の加熱域６１，６２，６３，６４，６５，６６として、延伸タンク７に分布して配置されていてもよく、さらに好ましくは、ガラスリボン５の延伸方向に対して横方向に、すなわち殊にノズル開口部９の長手方向に沿って配置されていてもよい。

ガラスリボン３を製造、殊に延伸する装置１が、本発明により直接加熱設備２および間接加熱設備４を同時に有すると、ガラス溶融物５の温度プロファイルおよび線形処理量を、殊に異なる第一の加熱域と第二の加熱域とに分けることにより、空間分解の面で最適に調整することができ、これにより、この装置を用いて実施されるプロセスの制御性、したがってその安定性も特に促進される。殊に、この制御により、ノズル開口部９に沿ってできるだけ一貫した線形処理量を目指すことができる。

ガラスリボンの厚さは、温度偏差に対して非常に敏感に反応するため、安定した製造プロセスにとって、ガラス溶融物５の温度の最適化および微調整は、特に重要である。

図４は、ガラスリボン３の厚さプロファイルおよび幅に対する、延伸タンク出口の温度プロファイルの影響をグラフとして示す。

ガラスリボン３は、ガラスリボン３の厚さがまったくまたは少ししか変化しない中央領域３０と、縁側の端部（Borten）３１，３３とを有する。中央領域３０は、いわゆる品質領域であり、この品質領域から、作製すべきガラス製品が製造される。一般的に、端部３１，３３は切断され、端部３１，３３のガラスは、改めて溶融されて、延伸タンク７に供給されてもよい。

特に幅広く、同時に利用可能な品質領域または中央領域３０内の均一な厚さを有するガラスリボン３を得るためには、図４において３本の線のうちの細い「真ん中」の実線により示されるように、ノズル開口部９の縁部９０，９２と、ノズル開口部９の中心との間の温度勾配を、理想的には４０Ｋに調整すべきである。

ノズル開口部９の中心がより高温である場合、すなわち、温度勾配が例えば５０Ｋである場合、ガラス溶融物５の線形処理量は、中心において増加し、それを理由として、ガラスリボン３の厚さプロファイルは、例えば図４において破線で描かれているように、Ｗ型になる。

温度差が、図４において太い実線で描かれているように、２０Ｋ以下である場合、ガラスリボン３のリボン幅は減少し、厚さプロファイルは「バスタブ型」になる。ここで、利用可能な品質領域または中央領域３０は、著しく減る。

よって、できるだけ幅広い、厚さの一貫性を有するガラスリボン３を製造するために、延伸タンク７内の温度勾配は、ノズル開口部９に沿って、その縁部９０，９２からノズル開口部９の中心に至るまで、有利には、Ｔ_勾配＝Ｔ_中心−Ｔ_縁部＝０〜５０Ｋ、好ましくはＴ_勾配＝２０〜４０Ｋに調整される。

装置１の有利な構成において、温度の調整によりガラスリボン３の厚さを調整または制御するさらなる可能性は、フランジまたはカラー２８を直接伝導加熱のための電流用の接続部２６，２７として含む延伸タンク７を用いて行われる。

図５には、延伸タンク７の上流にガラス溶融物用の供給部７４があり、延伸タンク７の上部が、ガラス溶融物５用の管型部分または分配管７６により形成されており、この管型部分または分配管７６にチャンバ７５が接続している、好ましい実施形態の部分図が示されている。ここで、例えば、一対のカラー２８は、電流用の個別の接続部２６，２７として分配管７６に固定されている。ここで、カラー２８は、それぞれ電流接続タブ２９を有することが好ましい。

本発明のさらなる実施形態によると、ガラスリボン３の形状精度を改善するために、延伸タンク７内の圧力降下が、特定の手法で調整される。この調整により、延伸タンク７内に負圧が形成されることが回避される。そのような負圧は、延伸タンク７を機械的に変形させる可能性があり、これは、ガラス厚にも影響を与える可能性がある。さらに、局所的な負圧により、延伸タンク７内において、ガラス溶融物５の流れが不安定になる可能性があり、これにより同様に、不均質なガラス厚またはガラス欠陥が生じる可能性がある。

これより、図６の延伸タンク７の概略的な断面図を用いて、この実施形態による調整をより詳細に説明する。図６は、延伸タンク７内の圧力降下の計算に用いられる寸法が図示された、延伸タンク７の断面図を示す。

ここで、延伸タンク７の上部は、管型部分または分配管７６により形成されており、この管型部分または分配管７６にチャンバ７５が接続されており、このチャンバ７５は、延伸タンク７の底部７０に開口している。チャンバ７５は、分配管７６よりも狭い断面を有することが好ましい。よって、チャンバ７５の幅Ｄ_Ａは、分配管７６の直径よりも小さい。圧力の変化は、特にチャンバ７５に沿った断面が小さいことに基づいて生じる。特に、好ましくは少なくとも１つのガイド体１１によりチャンバ７５がさらに狭くなった部分が寄与している。

好ましい実施形態によると、延伸タンク７内の温度は、先にすでに挙げられた関係式：

が成り立つように調整される。

先の関係式において、
は、ガラス溶融物５の体積流を表し、Ｂは、延伸方向に対して垂直にノズル開口部９に沿ったまたはガラスリボン３に沿った方向での延伸タンク７の幅を表し、ηは、ガラス溶融物５の粘度を表し、Ｄ_Ｓは、チャンバ７５の局所的な幅を表し、Ｄ_Ｌは、ガイド体１１の局所的な厚さを表し、ρは、ガラス溶融物５の密度を表し、ｇは、重力加速度を表し、ｈは、チャンバ７５の高さを表す。垂直方向ｚの区間Ｈ_ＬおよびＨ_Ｓについて積分が行われる。ここで、積分は、２つ以上の部分区間についても行われ、この場合、部分積分を加算する必要がある。これは、ガイド体１１に加えて、例えば垂直方向に互いに間隔を空けて分離されたさらなるガイド体がさらに存在する場合に該当する。

記号ｐ_ｕは、２０００Ｐａの高さの圧力を表す。この値は、なおも許容可能な負圧を考慮している。したがって、関係式の右辺には、なおも許容可能な負圧ｐ_ｕの分だけ減じられたガラス溶融物５の静水圧が記載されている。この項は定数である。前因子
により、ガラスリボン３の厚さが決定される。この前因子も、同様に定数を表すように事前に定められている。それに対して、ガラスリボン３の厚さが事前に定められている場合に温度によって制御可能なのは、温度依存性の強い粘度ηである。

先に直接加熱設備２および間接加熱設備４の構成で示されたように、温度制御は、局所的に異なるように行われてもよい。同様に、延伸タンク７内の温度は、垂直方向にも沿って変化してもよい。すなわち、粘度は、場所に依存していてもよい：η＝η（ｚ）。よって、この依存性は、積分においても同様に考慮され得る。

すなわち、一実施形態によると、延伸タンク７がチャンバ７５を含み、このチャンバ内にガイド体１１が配置されており、このチャンバ７５がその下端にノズル開口部９を有することが意図されており、延伸タンク７内のガラス溶融物５の温度は、その温度依存性粘度について、上記の関係式が満たされるように調整される。

本発明が、図に記載の特定の実施例に限定されるのではなく、様々な手法で変形可能であることは、当業者にとって明らかである。殊に、様々な実施形態を互いに組み合わせることも可能である。

１ ガラスリボンを製造する装置
２ 直接加熱設備
３ ガラスリボン
４ 間接加熱設備
５ ガラス溶融物
７ 延伸タンク
９ ノズル開口部
１１ ガイド体
１４ 断熱材
１５ 延伸球状物
１７ 延伸装置
１８，１９ 温度測定箇所
２０ 加熱出力を制御する制御装置
２６，２７ 加熱回路の接続部
２８ カラー
２９ 電流接続タブ
３０ ３の中央領域
３１，３２ ３の端部
３４，３５，３６，３７ 第一の加熱域
５０，５２ ５の部分流
４１，４２，４３，４４，４５，４６ 間接加熱設備４の発熱体
６１，６２，６３，６４，６５，６６ 第二の加熱域
７０ ７の底部
７４ ７の供給部
７５ チャンバ
７６ 分配管
７８ 金属板
９０，９２ ９４，９６の縁部
９４，９６ ノズルギャップ
１００ １１の９から突出した部分
１０１ 抵抗体
１０３ ブレードまたはリーフ
２０１，２０２，２０３，２０４ 電源
２０６，２０７，２０８，２０９ 加熱回路
７００ ７の壁

Claims (24)

1. 薄いガラスリボン（３）、殊に３０００μｍ以下の厚さを有する薄いガラスリボン（３）を延伸タンク（７）によりガラス溶融物（５）から製造する装置（１）であって、前記延伸タンク（７）が、前記ガラス溶融物（５）が下方に出ることが可能な下部の縦長のノズル開口部（９）と、直接加熱設備（２）と、間接加熱設備（４）とを有し、前記直接加熱設備（２）が、少なくとも１つの加熱回路（２０６，２０７，２０８，２０９）を含み、前記加熱回路により、少なくとも１つの第一の加熱域（３４，３５，３６，３７）の形態で前記延伸タンク（７）の少なくとも１つの領域が加熱可能であり、前記直接加熱設備（２）が、各加熱回路（２０６，２０７，２０８，２０９）について電源（２０１，２０２，２０３，２０４）を含み、各加熱回路（２０６，２０７，２０８，２０９）が、接続部（２６，２７）を有し、前記接続部により、各加熱回路（２０６，２０７，２０８，２０９）が、前記延伸タンク（７）の壁（７００）に接続されており、そのため、前記電源（２０１，２０２，２０３，２０４）の電流が、壁（７００）の少なくとも一部にそれぞれ流れて、前記壁（７００）を加熱し、前記直接加熱の各加熱回路（２０６，２０７，２０８，２０９）が、前記延伸タンク（７）の前記壁（７００）の通電部分を含み、前記間接加熱設備（４）が、少なくとも１つの第二の加熱域（６１，６２，６３，６４，６５，６６）のための発熱体（４１，４２，４３，４４，４５，４６）を有する、装置（１）。
2. 前記直接加熱設備（２）が、互いに別々に制御可能な少なくとも４つの加熱回路（２０６，２０７，２０８，２０９）を含み、前記加熱回路により、４つの第一の加熱域（３４，３５，３６，３７）の形態で前記延伸タンク（７）の４つの異なる領域が加熱可能であり、前記直接加熱設備（２）が、前記４つの加熱回路のそれぞれについて接続部（２６，２７）を有し、前記接続部により、前記加熱回路（２０６，２０７，２０８，２０９）が、前記延伸タンク（７）の前記壁（７００）に接続されていることを特徴とする、請求項１記載の装置（１）。
3. 前記間接加熱設備（４）が、互いに別々に制御可能な空間的に互いに異なる少なくとも３つの第二の加熱域（６１，６２，６３，６４，６５，６６）のための発熱体（４１，４２，４３，４４，４５，４６）を有することを特徴とする、請求項１または２記載の装置（１）。
4. 前記間接加熱設備（４）が、互いに別々に制御可能な５つ以上の第二の加熱域（６１，６２，６３，６４，６５，６６）のための発熱体（４１，４２，４３，４４，４５，４６）を有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１）。
5. 前記直接加熱設備（２）の前記第一の加熱域（３４，３５，３６，３７）および前記間接加熱設備（４）の前記第二の加熱域（６１，６２，６３，６４，６５，６６）が、前記延伸タンク（７）の周りでかつ前記延伸タンク（７）の上に、垂直および／または水平に分布して配置されていることを特徴とする、請求項４記載の装置（１）。
6. 前記延伸タンク（７）の金属板（７８）に印加される加熱電流が、前記直接加熱の場合、２５００Ａ未満、好ましくは１０００Ａ未満であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１）。
7. 前記間接加熱設備（４）が、ベース負荷として総出力に５０％より多く寄与するように設計されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１）。
8. 前記延伸タンク（７）が、フランジまたはカラー（２８）を前記直接加熱のための電流用接続部（２６，２７）として含むことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（１）。
9. 前記延伸タンク（７）が、金属板（７８）を伴って形成されており、その厚さが、前記直接加熱の場合、０．５〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置（１）。
10. 複数の温度測定箇所（１８，１９）が、形状結合により前記延伸タンク（７）と接続、殊に溶接されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置（１）。
11. 少なくとも２つの温度測定箇所（１８，１９）が設けられており、前記温度測定箇所が、前記直接加熱設備（２）または前記間接加熱設備（４）の加熱出力を制御するために、加熱出力を制御する制御装置（２０）のための制御測定箇所となることを特徴とする、請求項１０記載の装置（１）。
12. 前記間接加熱設備（４）が、発熱体（４１，４２，４３，４４，４５，４６）として加熱タイルまたは蛇行ヒーターを含むことを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置（１）。
13. 前記間接加熱設備（４）の前記発熱体（４１，４２，４３，４４，４５，４６）が、白金、ステンレス鋼、またはＳｉＣを抵抗発熱材として含むことを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置（１）。
14. 前記延伸タンク（７）が、少なくとも１つの微粒子安定化貴金属または微粒子安定化貴金属合金を有する金属板（７８）を含むことを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置（１）。
15. 以下の特徴：
    − 前記微粒子安定化貴金属が、金属Ｐｔ、ＰｔＲｈ、ＰｔＡｕ、ＰｔＲｈＡｕ、ＰｔＩｒのうちの１つであること、
    − 前記微粒子安定化貴金属が、ナノ粒子、例えばＺｒＯ_２粒子を含むこと
    のうちの少なくとも１つを有する微粒子安定化貴金属を特徴とする、請求項１４記載の装置（１）。
16. 前記延伸タンク（７）の上流に供給部（７４）があり、前記供給部（７４）が、前記延伸タンク（７）の分配管（７６）に開口しており、前記分配管（７６）にチャンバ（７５）が接続しており、前記チャンバ（７５）が、前記分配管（７６）よりも狭い断面を有し、その下端に前記ノズル開口部（９）を有することを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置（１）。
17. 前記電源（２０１，２０２，２０３，２０４）が、前記延伸タンク（７）に接続されており、前記接続は、少なくとも３つの第一の加熱域（３４，３５，３６）が形成され、前記第一の加熱域が、前記延伸タンク（７）の上部において、前記ガラスリボン（３）の延伸方向に対して横方向に分布するように行われており、前記第一の加熱域のうちの１つ（３５）が、好ましくは中央に配置されており、別の第一の加熱域の１つ（３７）が、前記ノズル開口部（９）を有する前記延伸タンク（７）の下部を加熱することを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
18. 前記互いに別々に制御可能な空間的に互いに異なる少なくとも３つの第二の加熱域（６１，６２，６３，６４，６５，６６）のための前記発熱体（４１，４２，４３，４４，４５，４６）が、前記第二の加熱域（６１，６２，６３，６４，６５，６６）が前記ガラスリボン（３）の延伸方向に対して横方向に互いに隣接して分布するように、配置されていることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
19. 前記延伸タンク（７）が、前記延伸タンク（７）の前記ノズル開口部（９）から下方に突出したガイド体（１１）を有し、前記ガイド体（１１）が、前記ノズル開口部（９）の縁部（９０，９２）に対して離間して固定されているため、前記ガイド体（１１）と前記ノズル開口部（９）の前記縁部（９０，９２）との間に２つのノズルギャップ（９４，９６）が形成され、前記ガイド体（１１）が加熱されており、前記ガイド体（１１）が、専用の別々に制御可能な接続部を有し、前記延伸タンク（７）から独立した少なくとも１つの加熱回路が形成されることを特徴とする、請求項１から１８までのいずれか１項記載の装置。
20. 薄いガラスリボン（３）、殊に３０００μｍ以下の厚さを有する薄いガラスリボン（３）を、請求項１から１９までのいずれか１項記載の装置（１）により製造する方法であって、ガラス溶融物（５）が、供給部（７４）を介して延伸タンク（７）に供給され、前記ガラス溶融物（５）が、ノズル開口部（９）から出て、前記ガラスリボン（３）を形成しながら引き抜かれ、同時に前記延伸タンク（７）が、直接加熱設備（２）と間接加熱設備（４）との双方により加熱される、方法。
21. 前記ガラス溶融物（５）が、前記延伸タンク（７）への前記供給部（７４）を通して前記延伸タンク（７）の分配管（７６）へと分配され、前記分配管（７６）にチャンバ（７５）が接続しており、前記チャンバ（７５）が、前記分配管（７６）よりも狭い断面を有し、前記延伸タンク（７）内の前記温度プロファイルにより、前記ガラス溶融物（５）の、前記ノズル開口部（９）に沿って一貫した線形処理量が調整されることを特徴とする、請求項２０記載の方法。
22. 総処理量が一定になるように、前記直接加熱設備（２）および前記間接加熱設備（４）を用いて、前記線形処理量が、前記延伸タンク（７）内の前記ガラス溶融物（５）の温度調整および温度分布により制御されることを特徴とする、請求項２０または２１記載の方法。
23. 前記延伸タンク（７）が、チャンバ（７５）を含み、前記チャンバ（７５）内にガイド体（１１）が配置されており、前記チャンバ（７５）がその下端に前記ノズル開口部（９）を有し、前記延伸タンク（７）内の前記ガラス溶融物（５）の温度が、その温度依存性粘度ηについて、以下の関係式：
    ［式中、
    は、前記ガラス溶融物の体積流を表し、Ｂは、前記ノズル開口部（９）に沿った方向での前記延伸タンク（７）の幅を表し、Ｄ_Ｓは、前記チャンバ（７５）の局所的な幅を表し、Ｄ_Ｌは、前記ガイド体（１１）の局所的な厚さを表し、ρは、前記ガラス溶融物の密度を表し、ｇは、重力加速度を表し、ｈは、前記チャンバ（７５）の高さを表し、ｐ_ｕは、２０００Ｐａの圧力を表す］
    が満たされるように調整されることを特徴とする、請求項２０から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. 前記延伸タンク（７）内の温度勾配が、前記ノズル開口部（９）に沿って、その縁部（９０，９２）から前記ノズル開口部（９）の中心に至るまで、Ｔ_勾配＝Ｔ_中心−Ｔ_縁部＝０〜５０Ｋ、好ましくはＴ_勾配＝２０〜４０Ｋに調整されることを特徴とする、請求項２０から２３までのいずれか１項記載の方法。