PT86486B

PT86486B - Processo e aparelho para homogeneizar vidro plano

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Publication number: PT86486B
Application number: PT86486A
Authority: PT
Original assignee: Ppg Industries Inc
Priority date: 1987-01-02
Filing date: 1987-12-31
Publication date: 1993-08-31
Also published as: NZ222901A; DK168117B1; DK168117C; CN1010774B; PT86486A; DK693087A; FI85580C; PH24616A; FI85580B; MX164862B; IL84961A; ES2021007B3; FI875789A; FI875789A0; TR23215A; EG18435A; CN1033981A; EP0275534A1; SG22792G; EP0275534B1

Description

vidro que é utilizado para envidraçar aberturas que proporcionem visão tal como janelas em edifícios e automóveis têm elevados padrões de uniformidade óptico. Este tipo de vidro, caracterizado em geral como vidro plano mesmo apesar de o produto poder ser ligeiramente curvo, é necessário para proporcionar imagens livres de distorção que seriam desagradáveis para a vista humana. Consequentemente, é desejável proporcionar vidro plano com um elevado grau de uniformidade composicional de modo a evitar quaisquer diferenças localizadas no indice de refrac ção que provocaria distorção numa imagem transmitida. Os padrões para vidro plano são consideravelmente mais elevados do que para outros tipos de vidro tais como comprimidos ou soprados (por exemplo garrafas), ou fibras, para os quais a qualidade de imagem transmitida não é uma consideração importante nas suas aplicações normais.

É sabido que a principal causa de falta de homogeneidade composicional em vidro é a contaminação do vidro fundido pelos materiais refractários que entram em contac35

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to com o vidro durante o processo de fusão. A lenta mas constante erosão dos materiais refractários de cerâmica pelo vidro fundido criam veios de composição diferente no vidro fundido. Para minimizar a quantidade destas faltas de homogeneidade na corrente de vidro de produto retirado de um forno de fusão, uma operação de fabrico de vidro pia no proporciona habitualmente um grande volume de vidro fim dido na forma de fusão e retira a corrente de produto de uma zona de superfície que tinha tido pouco ou nenhum contacto refractário imediatamente antes da retirada e a massa de vidro é recirculada para dispersara contaminação refractária. Esta técnica tem apenas um sucesso limitado e é dispendioso devido à grande dimensão dos recipientes de fusão requeridos e à energia necessária para manter a massa de recirculação de vidro fundido. Seria desejável reduzir estes custos e melhorar a homogeneidade do vidro pia no.

Ja não se tem utilizado a agitação para melhorar a homogeneidade em operações de fusão de vidro. Ao fabricarem-se garrafas de vidro ou semelhante é comum agitar o vi dro fundido numa fornalha Imediatamente antes da formação de artigos de vidro, mas verificou-se no passado que a agi tação num estágio semelhante numa operação de fabrico de vidro plano antes piora do que melhora a qualidade de distorção no vidro do produto. Esta diferença é devida não só à maior tolerância de distorção em garrafas de vidro ou semelhantes, mas é também devido ao facto de o vidro plano ser geralmente formado a temperaturas mais baixas do que as garrafas de vidro e a agitação é aparentemente ineficaz a estas temperaturas mais baixas. 0 vidro plano é, por ve zes agitado, tal como ilustrado na Patente dos E.U.A. 4.046.546 e 4.047.918, mas a agitação é geralmente em zonas mais quentes do fonno de fusão, consideravelmente acima da zona em que se inicia a formação do produto plano. Portanto, em tais casos, tem de proporcionar-se uma subs-259366

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tancial distância entre a zona de agitação e a zona de for mação de produto plano para que o vidro fundido arrefeça até ã temperatura de formação e, como consequência, verifica-se um contacto refractário a seguir à operação de agitação. Seria dese jável^agitar vidro plano imediatamente antes da formação de modo a melhorar a homogeneidade do vidro sem, de outro modo, piorar a qualidade de distorção do vidro.

A capacidade para agitar vidro imediatamente antes da formação proporciona a oportunidade de adicionar agentes de coloração ao vidro naquele ponto. Isto é vantajoso porque possibilita que a cor do vidro seja alterado rapidamente e não dispendiosamente porque apenas um pequeno volume de vidro residual é envolvido durante a mudança de cor. Em virtude das dificuldades com a agitação de vidro plano numa localização a jusante, tal como acima descrito, aquele processo de mudança da cor de vidro não tem sido em geral disponível para os fabricantes de vidro plano. Em vez disso, os agentes de coloração para vidro plano são habitualmente abastecidas ao forno de fusão misturados com outros ingredientes em bruto. Como resultado, todo o vidro em fusão contido no forno de fusão teve uma determinada cor e a mudança de cor requer substancialmente todo o conteúdo a ser retirado do forno. Este processo de mudança é dispendioso e demorado e seria desejável proporcionar um meio mais eficaz de mudanças de cor em operações de fusão de vidro plano.

presente invento proporciona um processo e um aparelho para a agitação de vidro plano imediatamente antes da formação de vidro num produto de vidro plano de elevada qualidade ôptica. As faltas de homogeneidade no vidro fundido, tais como os que são devidos ao contacto com superfícies refractárias são assim aliviadas através da agitação numa localização em que há pouca ou nenhuma oportunidade para a introdução subsquente de faltas de homogenei

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dade adicionais antes de o vidro ser transformado numa chapa. No presente invento a qualidade óptica de vidro plano é melhorada por se agitar o vidro fundido antes de a sua temperatura ter baixado para a sua temperatura de formação a partir da temperatura de refinação. Para uma composição típica de vidro plano de soda-cal-sílica, verificou-se ser desejável efectuar a agitação enquanto a temperatura do vidro é pelo menos 12OO?C (2200?F). Uma vez que esta temperatura se verifique significativamente a montante da localização em que se inicia a formação numa operação comercial tipica de vidro plano, são necessárias medidas para evitar a reintrodução de contaminação provocadora de distorção entre a localização de agitação e o inicio da operação de formação. Estas medidas compreendem duas op cães: o inicio da operação de formação a temperaturas excepcionalmente elevadas, ou evitar o contacto refractário contaminante enquanto o vidro arrefece até uma temperatura de formação mais convencional.

O inicio da formação de vidro numa chapa de vidro plano a ou proximo das temperaturas utilizadas para a agitação do vidro no presente invento é problemática com um processo de formação de flutuação convencional porque a viscosidade do vidro a essas temperaturas é demasiado baixa para uma utilização eficaz de meios de adelgaçamento me cânicos. As temperaturas relativamente elevadas envolvidas também afectariam negativamente a taxa de erosão das estruturas de entrega utilizadas com operações convencionais de formação de flutuação, a que o vidro fundido é geralmente introduzido a temperaturas abaixo de cerca de 1100?C (2000?F). Mas verificou-se agora que o homogeneização sem a degradação da qualidade do produto abaixo dos padrões de vidro plano pode ser alcançada se o vidro fundido for agitado a temperaturas relativamente elevadas e imediatamente transferido para uma operação de formação que possa acomodar vidro a essas temperaturas. Um.exemplo de um processo

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Uma tentativa alternativa do presente invento, separada da formação de vidro a elevadas temperaturas, é evitar o contacto refractário contaminante com o vidro a jusante da zona de agitação à medida que este vai arrefecendo até uma temperatura de formação apropriada enquanto vai avançando em direcção à câmara de formação. Deste modo,o canal entre a zona de agitação e a câmara de formação pode ser revestido com um material não contaminante tal como platina, molibdénio ou quartzo fundido.

Em alternativa, o fundo do canal pode ser dotado de uma camada de metal fundido tal como estanho, o qual pode ser separado de ou uma extensão do metal fundido na câmara de formação. Embora não seja essencial, a camada protectora pode também ser proporcionada na zona de agitação. Em particular, verificou-se ser vantajoso proporcionar metal

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fundido como superfície de suporte para o vidro na zona de agitação, em virtude de se reduzir o atrito do recipiente no vidro fundido. Isto tem como consequência uma velocidade de entrada total média mais rápida na zona de agi tação e possibilita que as alterações de produto ou de cor sejam efectuadas mais rapidamente.

presente invento é em principio, independente da particular técnica de formação de vidro plano utilizada, mas pode ser empregue com particular vantagem em associações com o processo de formação de vidro de flutuação,em que se forma uma faixa contínua de vidro plano vazando vidro fundido na superfície de uma massa de metal fundido. Outros exemplos de processos de formação de vidro plano compreendem os beni conhecidos processos de extracção de chapa e rolamento de placa.

vidro em fusão que está a ser abastecido para a câmara de agitação do presente invento pode ser fundido e refinado por qualquer técnica apropriada para a produção de vidro plano, mas em virtude de a agitação e, de preferência, as operações de formação serem iniciadas a temperaturas excepcionalmente elevadas, a secção de condicionamento de temperatura do forno de fusão pode ser mais pequena do que habitualmente. É uma vantagem o facto de no presente invento a agitação ser aplicada à corrente que está a fluir para a frente do vidro que está a ser abastecido à câmara de formação em vez de ser aplicada a uma mas sa de vidro de recirculação. Por esta razão, é preferível proporcionar meios para evitar fluxo de retomo de vidro proveniente da zona de agitação em direcção ao dispositivo de fusão. Neste aspecto, um sistema mais vantajoso através do que se evita o fluxo de retorno de vidro, é proporcionar um vazamento vertical de vidro em fusão numa zona de agitação. Uma entrada vertical na zona de agitação evi ta os problemas materiais inerentes ao facto de se proporcionar uma barreira para evitar o fluxo de retorno que se—

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ria imposto num modo de entrada horizontal. Além disso, a entrada vertical é compatível com técnicas de refinação de unidade, tais como as descritas na Patente dos E.U.A. 4.600.426 (Schwenninger). Naquele sistema o vidro progride para baixo através de um recipiente de refinação verticalmente alongado e é drenado de uma zona de fundo. Um tal sistema pode, com vantagem, drenar o vidro refinado directamente para uma câmara de agitação de acordo com o presente invento.

sistema de agitação de acordo com o presente inven to pode não só melhorar a qualidade óptica do vidro plano, como também pode ser utilizado para homogeneizar corantes ou outros aditivos no vidro após este ter sido refinado. Como consequência, a cor ou a composição do vidro pode ser alterada rapidamente e sem grande dispêndio em virtude do pequeno volume de vidro residual afectado durante a alteração do produto.

aspecto do invento que se refere a agitação num suporte de metal fundido tem vantagens que não se prendem com a produção de produtos de vidro de superior qualidade, tais como vidro plano.

A baixa resistência de atrito ao fluxo de vidro e a consequente facilidade de alterações de produto seria vantajosa, assim como o fabrico de outros tipos de vidros tais como louça e recipientes de vidro.

Pormenores adicionais destas e doutras vantagens do presente invento tornar-se-ão evidentes a partir dos desenhos e da descrição pormenorizada que se segue.

Figura 1 é uma vista longitudinal em corte transversal de uma câmara de agitação de acordo com o presente invento, a partir da qual o vidro em fusão é abastecido a uma câmara de formação de vidro plano de elevada temperatura. 0 vidro em fusão é abastecido verticalmente para uma câmara de agitação proveniente de um recipiente de re-759366

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finação.

Figura 2 é uma vista longitudinal, em corte trasversal de uma forma de realização preferida do presente inven to em que uma massa de metal fundido proporciona uma super fície de suporte para o vidro fundido que se prolonga continuamente através da câmara de agitação e para uma câtnara de formação de vidro plano de elevada temperatura.

Figura 3 é uma vista longitudinal em corte transversal ilustrando uma variante do sistema da Figura 2 em que o suporte de metal fundido na câmara de agitação é separado do que está na câmara de formação por um elemento de barreira»

Figura 4 é uma vista longitudinal em corte transversal de uma forma de realização de acordo com o presente in vento que inclui uma superfície de suporte de metal fundido na câmara de agitação e na câmara de formação e que proporciona uma zona de arrefecimento entre elas para que a temperatura do vidro fundido seja reduzido até uma temperatura convencional de formação de vidro plano.

Figura 5 é uma vista longitudinal em corte transversal de uma forma de realização alternativa que incorpora uma secção de arrefecimento entre uma zona de agitação e uma câmara de formação que emprega temperaturas de formação de vidro plano convencional, e na zona de arrefecimento proporciona-se uma superfície não contaminante para além do metal fundido.

Figura 6 é uma vista longitudinal em corte transversal de um sistema alternativo para abastecer vidro fundido refinado para uma câmara de agitação do presente invento, em que um forno convencional de fusão e refinação do tipo de depósito pode abastecer vidro fundido à câmara de agitação, por intermédio de vazamento vertical.

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Figura 7 é uma vista longitudinal em corte transversal de outro sistema alternativo de abastecimento de vidro fundido semelhante à Figura 6, mas com uma abertura de dre nagem de fundo controlada por um êmbolo.

Figura 8 é uma vista longitudinal em corte transversal de outro sistema para abastecer vidro fundido à câmara de agitação do presente invento em que o vidro fundido refinado é abastecido horizontalmente a uma câmara de agitação através de um elemento de barreira.

Na Figura 1 ilustra-se uma forma de realização do pre sente invento que compreende uma câmara de agitação 10 que sustenta um volume de vidro fundido refinado 11 que está continuamente a fluir para a câmara proveniente de um forno de fusão e refinação de qualquer tipo apropriado conhecido no ramo. Tal como ilustrado, o sistema preferido proporciona que a corrente de entrada de vidro flua verticalmente para o interior da câmara de agitação 10 de modo a impedir o fluxo de retorno. No exemplo particular referido, o fluxo vertical é proveniente de um dreno de fundo de um recipiente de refinação 12 ou outro recipiente a montante. 0 fluxo do recipiente 12 no sistema representado pode ser regulado por meio de um elemento de válvula 13 que pode ser do tipo descrito na Patente dos E.U.A. 4.604.121 (Schwenninger). Um conceito útil ilustrado na figura,que não faz parte do presente invento, é o facto de se proporcionar uma vareta 14 que se prolonga para baixo a partir de um elemento de válvula 13 que assegura um percurso aerodinâmico regular para o fluxo vertical de vidro de modo a evitar o aprisionamento de ar no vidro quando este entra no corpo de vidro 11, contido na câmara de agitação.

Como em todas as formas de realização do presente invento, o vidro encontra-se, de preferência acima de 1200?C (2200°F) durante a agitação. Portanto, a corrente de vidro

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que entra na câmara de agitação encontra-se, pelo menos, àquela temperatura. De preferência, não se emprega uma quantidade de calor significativa na câmara de agitação e, portanto, a corrente de entrada de vidro 15 teria tipicamente uma temperatura ligeirarnente superior à temperatura minima de agitação, com o vidro a arrefecer ligeiramente quando passa do sistema de refinação 12 para a câmara de formação 16. Não existe um limite superior essencial na temperatura do vidro que está a entrar na câmara de agitação, mas na prática, é mais provável que o vidro esteja li geiramente abaixo da temperatura de refinação máxima comunicada ao vidro no processo de refinação a montante que, tipicamente não será superior a 1500?C (2800?F). Ainda como aspecto prático, permitir-se que o vidro arrefeça substancialmente antes de entrar na câmara de agitação, por exemplo ate cerca de 1300?C (2400^?F) ou menos, podia ser preferível nalguns casos para prolongar a vida de elementos tais como agitadores que entram em contacto com o vidro fun dido .

presente invento não está limitado a qualquer estrutura particular de agitador, sendo utilizáveis quaisquer de entre vários dispositivos mecânicos que têm sido propostos para a agitação de vidro fundido na técnica anterior. Alguns sistemas podem ser mais eficazes do que outros na homogeneização de vidro, mas o número de agitadores e a sua velocidade de rotação podem ser seleccionados para compensar variações na eficácia. A estrutura particular de agitador representada em cada um dos desenhos é um exemplo preferido porque proporciona uma forte acção de mistura e de um tipo que está rapidamente disponivel na comercio. Outra forma de realização preferida que pode ser apropriada é a que se descreve na Patente dos E.U.A. N?.^.493.557 (NayaJk e outros). Cada um dos agitadores 20, tal como assinalado na Figura 1, é constituído por uma zona de agitação helicoidal na base de um veio, podendo ambos ser moldados a partir de um material refractário de cerâmica.

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Tendo em vista a evitar a passagem de ar para o produto fundido, é preferível rodar os agitadores helicoidais numa direcção tal que forcem o vidro fundido para cima em dj. recção à superfície. Isto também serve para impedir que os aditivos sejam depositados na superfície do produto em fusão na câmara de agitação de serem arrastados permaturamente em faixas concentradas para a zona de agitação activa. Meios de accionamento, (não representados), para fazerem rodar os agitadores, podem ser de qualquer tipo apro priado empregado na técnica para este fim e os agitadores podem ser accionados separadamente ou em grupos. Por uma questão de conveniência, os agitadores que se encontram, por exemplo, numa fileira transversal, podem ser feitos rodar na mesma direcção e, para aumentar as forças de cizalhamento comunicados ao vidro, é preferível rodar a fileira transversal contígua na direcção oposta, tal como ilustrado nos desenhbs. Deverá entender-se no entanto,que poderia empregar-se qualquer tipo de rotação para o presen te invento desde que se consiga atingir uma homogeneização adequada. Para se conseguir uma boa homogeneidade, considera—se desejável agitar substancialmente toda a área de secção transversal do vidro fundido na câmara de agitação e o número e dimensão dos agitadores pode ser escolhido em conformidade. Assim, na fornia de realização ilustrada na Figura 1, a zona helicoidal de cada agitador corresponde virtualmente à profundidade do vidro fundido e proporciona-se uma fileira de agitadores a curtos espaços uns dos outros que afectam substancialmente de modo activo a largura de material fundido na câmara de agitação. 0 grau de homogeneização é também influenciada pela quantidade de agitação experimentado por cada aumento ao produto fundido e pela taxa de entrada total do produto fundido. Deste mo do, é preferível uma pluralidade de fileiras de agitadores de modo que cada aumento de vidro é repetidamente sujeito a forças de mistura à medida que passa ao longo do comprimento da câmara de agitação. 0 número de fileiras de agi

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tadores dependerá do que de homogeneização pretendido e da taxa de entrada do vidro. Como uma linha de orientação ge ral, pode proporcionar-se um agitador para cada 10 toneladas por dia de vidro produzido para uma qualidade média de vidro plano. Evidentemente que para algumas aplicações que requeiram uma qualidade inferior pode permitir-se a. utilização de um menor número de agitadores. Por outro lado,a utilização de um grande número de agitadores produzirá habitualmente melhores resultados. A utilização de um número de agitadores maior do que o necessário não tem inconvenientes significativos para além do cústo dos agitadores.

As paredes da câmara de agitação 10 na fornia de realização da Figura 1 podem ser feitas a partir da fusão de material refractario de cerâmica moldada, podendo o contac to com essas paredes contaminar o vidro fundido numa extensão em que se pode produzir uma distorção óptica percej) tivel no produto de vidro plano. Consequentemente, nesta forma de realização o vidro fundido é fornecido a uma câmara de formação 16 imediatamente após ter sido agitado de modo a minimizar a área contactada refractariamente pelo vidro após ter sido agitado. Na Figura 1, um dispositivo verticalmente ajustável 21 regula o fluxo de vidro fundido, proveniente da câmara de agitação sobre um elemento de barreira 22 numa massa de metal fundido 23, que é, regra geral, constituído essencialmente por estanho. 0 vidro forma uma faixa 24, cuja espessura é reduzida e arrefece à medida que é retirado ao longo da massa de metal fundido at^krrefecer para uma temperatura suficiente para ser retirado do metal, fundido sem deteriorar a superfície da faixa de vidro. Em virtude de o vidro fundido ser agitado a temperaturas relativamente elevadas e de a seguir ser imediatamente abastecido a uma câmara de formação, o vidro entra na câmara de formação a uma temperatura mais elevada do que a que é convencional para um processo de formação do tipo de vidro plano. A temperatura do vidro pode

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descer ligeiramente a partir da temperatura de agitação que é superior a 1200^0 (2200?F), mas, tipicamente entrará na câmara de formação antes de o vidro ter arrefecido até â temperatura convencional de entregas de um processo de flutuação de cerca de 1040?C a 1090?C (1900?F a 2000?F) Tipicamente, o vidro que entra na câmara de formação na forma de realização da Figura 1 de acordo com o presente invento, estará a uma temperatura de, pelo menos, cerca de 115O5C (2100?F), temperatura à qual a viscosidade do vidro não se adapta a um engate por meios mecânicos para adelgaçar a faixa de vidro até à espessura desejada na câmara de formação. Deste modo, um processo de formação que empregue pressão elevada no interior da câmara de formação de preferência o processo descrito na Patente dos E.U.A. N?,4.395«272 (Kunkle e outros), adapta-se a ser utilizado com as formas de realização do presente invento em que o vidro agitado é fornecido a uma temperatura relativamente elevada à câmara de formação. Embora sem tanta vantagem podem ser utilizados outros processos de formação de vidro pressurizado, tal como os descritos na Patente dos E.U.A. N?.3.241.937 (Michalik e outros) ou na Patente dos E.U.A N?. 3.432.283 ( Galey).

elemento de barreira 22 é, de preferência, feito de um material não contaminante, tal como quartzo fundido e o seu comprimento na direcção transversal através da direcção de fluxo de vidro pode ser substancialmente a largura total da faixa que está a ser formada de acordo com os ensinamentos da Patente dos E.U.A. N?.3.843.346 (Edze e outros). Pormenores adicionais da estrutura de um elemento de barreira apropriada para utilização num tal processo podem encontrar-se na Patente dos E.U.A. N?.4.062.666 (Tilton) .

Para se adicionar agentes de coloração ou outros aditivos ao vidro fundido na câmara de agitação, pode proporcionar-se um dispositivo de abastecimento de parafuso

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que pode , por exemplo, prolongar-se horizontalmente a partir da parede lateral próxima da localização onde entra a corrente de vidro 15 na câmara de agitação. Os agen tes de coloração estão prontamente disponíveis no comércio e são, regra geral, na forma de concentrados, que podem compreender um composto de coloração tal como um óxido de metal misturado com um pó e ligado a silicato de sódio ou através de qualquer outro elemento ligante. Podem introduzir-se aditivos para outras finalidades que não as de alteração de cor, no vidro em fusão na câmara de agitação. Assim, poderia produzir-se uma composição de vidro diferente sem ter de mudar a composição nas fases de fusão e de refinação .

A Figura 2 assinala a forma de realização preferida de acordo com o presente invento. A forma de realização da Figura 2 é a mesma que a da Figura 1 excepto quanto ao facto de não existir um elemento de barreira a separar a câmara de agitação da câmara de formação e de o metal fundido 30 se prolongar através da câmara de agitação 10, assim como através da câmara de formação 16. Prefere-se este sistema porque o contacto refractário com o fundo da câmara de agitação e com o elemento de barreira é eliminado, proporcionando por isso uma garantia adicional de que não são reintroduzidos faltas de homogeneidade no vidro agitado. Além disso, retirar-se a barreira elimina um elemento que está sujeit-o a manutenção e a substituição ocasional, particularmente a elevadas temperaturas tais como as que estão envolvidas nas formas de realização preferidas neste caso. Deverá compreender-se que a camada de metal fundido não tem necessidade de se prolongar por toda a câmara de agitação para se conseguirem as vantagens de se evitar o contacto refractário, podendo ser cobertos apenas zonas da câmara de agitação, em particular a zona a Jusante dos agitadores 20.

Para além de se proporcionar uma superfície não con-1459366

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taminante para a área principal que entra em contacto com o vidro fundido, a utilização de metal fundido como superfície de suporte na câmara de agitação tem outras vantagens. Verificou-se que a superfície de metal fundido proporciona uma resistência de atrito muito pequena no vidro fundido que se desloca sobre ele. Como consequência, o vi dro desloca-se para baixo através da câmara de agitação de um modo relativamente uniforme através da sua secção trans versai, de modo que qualquer alteração na cor ou na composição pode ser efectuada relativamente depressa com pouco consumo de vidro durante a transição.

A Figura 3 representa uma ligeira variação da forma de realização da Figura 2 em que uma barreira refractária 31 separa o suporte de metal fundido numa zona de câmara de agitação 32 e numa zona de câmara de formação 33· Embora na maioria dos casos se pretende evitar um elemento de barreira, o sistema representado na Figura 3 pode ser útil em situação em que se pretende isolar o metal fundido na câmara de agitação do metal fundido na câmara de formação de maneira a proporcionar condições diferentes nas duas z_o nas. A duração do elemento de barreira 31 pode ser prolongada proporcionando-se condutas de arrefecimento 3^.

fornecimento de vidro agitado a uma câmara de formação a temperaturas elevadas é considerado como sendo um aspecto vantajoso das formas de realização preferidas do presente invento, mas algumas das vantagens do invento podem ser obtidas quando o vidro é fornecido a uma câmara de formação a temperaturas de formação mais convencionais se se puder evitar uma contaminação indevida proveniente de contacto refractário após a agitação enquanto o vidro está a ser arrefecido até uma temperatura de formação convencional. Um exemplo desse sistema é ilustrado na Figura 4, em que se proporciona uma zona de arrefecimento 40 entre a z_o na de agitação 10 e a câmara de formação 16. Evita-se o contacto refractário de fundo proporcionando-se uma caaada

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de metal fundido 41 (por exemplo, estanho fundido), que pc> de prolongar-se continuamente a partir da câmara de agitação através da zona de arrefecimento e para a câmara de formação conforme representado na Figura 4. A camada de metal fundido contínua 41 é vantajosa para se evitar os elementos de barreira, mas deverá compreender-se que poderiam manter-se duas ou mais zonas separadas de metal fundido, proporcionando-se um elemento de separação tal como uma barreira.

Porque a manutenção dos padrões de qualidade óptica do vidro plano impõe a agitação do vidro a temperaturas re lativamente elevadas de acordo com o presente invento, a função da zona de arrefecimento 40 na forma de realização da Figura 4 é permitir que a temperatura do vidro desça da temperatura de agitação até à temperatura de formação.

Tal como anteriormente referido, para uma composição tipica de vidro plano de soda-cal-sílica a temperatura de agitação é, de preferencia, superior a 12OO9C (2200?F) e a temperatura de formação é tipicamente inferior a 11009C (2000?F). Portanto, o comprimento da zona de arrefecimento é escolhida de modo a proporcionar um tempo de permanência suficiente para que a temperatura do vidro desça o necessário, 0 arrefecimento não auxiliado, através das paredes refractárias da zona de arrefecimento pode ser suficiente, mas nalguns casos pode desejar-se encurtar o comprimento da zona de arrefecimento, proporcionando-se meios de arrefecimento, tais como as condutas de arrefecimento 42 assinaladas na Figura 4, no espaço por cima do vidro fundido na zona de arrefecimento 40. Em alternativa, podem utilizar-se correntes de ar forçado para arrefecer o vidro até à temperatura de formação. Neste exemplo, o processo de formação do vidro fundido numa faixa plana não ne cessita de envolver uma pressão elevada, mas pode ser qual quer técnica convencional de formação de vidro plano tal como uma técnica convencional de formação de vidro de flu30

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tuação que utiliza meios de adelgaçamento convencionais que apertam partes de bordo marginal da faixa. A entrada na câmara de formação 16 na Figura 4 pode, vantajosamente envolver apenas um dispositivo 21 que regula o fluxo de vidro na superfície de suporte de metal fundido 41. 0 metal fundido é o suporte preferido para manter o vidro agitado livre da distorção provocada pelo contacto com material refractário, mas na Figura 5 é representada uma variante do sistema da Figura 4, em que se dota a câmara de arrefecimento 40 com um revestimento sólido não contaminante 45. 0 revestimento 45 pode ser constituído, por exemplo, de quartzo fundido claro ou platina e pode ser aplicado âs pa redes laterais assim como ao fundo da câmara. Embora © revestimento 45 representado na Figura 5 como estando limitado à zona de arrefecimento 40, é evidente que o revestimento se poderia prolongar também à zona de agitação 10. A utilização de um revestimento sólido protector 45 entre a região de agitação e a câmara de formação é assinalada na Figura 5 em associação com uma forma de realização que compreende uma zona de arrefecimento prolongada 40 de modo que o vidro fundido possa ser entregue à câmara de formação a uma temperatura de formação convencional, mas compreender-se-á que a utilização de um tal revestimento poderia ser também aplicado numa forma de realização tal como a que se representou na Figura 1. Na forma de realização da Figura 5, o vidro fundido agitado e arrefecido pode ser entregue à câmara de formação por qualquer estrutura de entrega convencional tal como a entrega do tipo de vazamento que é representada no desenho a titulo de exemplo. Naquele sistema, o dispositivo 21 regula o fluxo de vidro fundido sobre um elemento de lábio 46 a partir do qual o vidro fundido cai livremente no metal fundido na câ mara de formação 16. Em vez disso, pode utilizar-se um sis tema de fornecimento que não envolva a livre queda do vidro fundido, tal como o sistema de fornecimento de largura to30

-1731.0EZ.1987

593^6

Case F/S4OO/GL

/ /

Mod. 71 - 10 000 βχ.

ί r

tal representado na Patente dos E.U.A. 4.062.666 (Tilton).

sistema para o fornecimento vertical de vidro fundido à câmara de agitação descrito em ligação com a Figura 1 pode ser aplicado a cada uma das fornias de realização aqui descritas e nas Figuras 6,7 e 8 representam-se exemplos de sistemas alternativos para fornecer vidro à câmara de agitação que poderia ser utilizada em ligação com qualquer das formas de realização descritas, Na Figura 6, o sistema de fornecimento de vidro fundido retem a característica preferida da passagem da corrente de vidro fundido 5θ de uma maneira vertical, para a câmara de agitação 10, Ao contrário da Figura 1, no entanto, a corrente vertical não está a sair de um dreno de fundo de um recipiente de refinação mas, ao contrário está a passar de uma saí da 51 numa extremidade do recipiente de refinação do tipo de depósito configurado horizontalmente e mais convencional 52. Uma válvula de saída 53 pode regular o fluxo de vidro fundido proveniente do recipiente de refinação 52.

A Figura 7 assinala uma transferência vertical semelhante de vidro fundido de um recipiente de refinação convencional 55 para uma câmara de agitação 10, Na forma de realização o fluxo de vidro é regulado por meio de um êmbo lo 56 que actuam em conjunto com um tubo de drenagem 57 que se prolonga através do fundo do recipiente 55. O tubo de drenagem pode ser fabricado de metal refractário tal co mo platina.

Exemplo de um sistema que proporciona entrada vertical de vidro fundido ha câmara de agitação 10, é representado na Figura 8. Neste sistema, a câmara de agitação 10 está alinhada horizontalmente com uma extremidade de um re cipiente de refinação convencional do tipo de depósito 60, com uma divisão submersa 61, que separa as câmaras e retar da o fluxo de retorno de vidro fundido para fora da câmara de agitação. A integridade da divisão 61 pode ser reforça

Claims

da por condutas de arrefecimento 62. Λ forma de realização da Figura 8 é de outro modo, a mesma que a representada na Figura 2.

0 vidro de soda-cal-sílica, tal como aqui referido, pode ser caracterizado, de um modo geral, pelas seguintes gamas de composição:

Mod. 71 - 10 000 βχ.

Si0₂ 70-74 Na₂0 12-16 CaO 8-12 MgO 0- 5 ^a12°3 0- 3 k₂o 0- 3 BaO 0- 1 ^Fe2°3 0- 1

Pode também estar presentes pequenas quantidades de correntes, auxiliares de refinação ou impurezas. A maioria de vidro plano engloba-se nas seguintes gamas:

sío₂

Na₂0

CaO

MgO ai₂°₃

K₂0 ^Fe2°3 % em Peso

72-74

12-14

8-10

3- 5

0- 2

O- 1

0- 1

-1931.0EZ.1987

59366

Case F/84OO/GL

As temperaturas de funcionamento descritas para o presente invento referem-se à composição de vidro de flutuação indicada acima. Para outras composições as temperaturas apropriadas para a agitação e formação irão variar de acordo com a relação temperatura /viscosidade da particular composição do vidro. Tendo em vista extrapolar as temperaturas aqui descritas para outras composições de vidro, a relação entre a temperatura e a viscosidade de um exemplo específico de um vidro de flutuação de soda-cal-sílica é indicada a seguir:

Viscosidade (equilíbrio) Temperatura____

100 2630°F, 1*+43°C 1,000 2164°F, 1184°C 10,000 1876°F, 1O24°C 10 ,000 i663°f, 906°c

Mod. 71 - 10 000 βχ.

Outras variantes conhecidas dos peritos no ramo podem ser trazidos para o âmbito do presente invento tal como se define nas reivindicações que se seguem:

c v

0 depósito do primeiro pedido para o invento acima

descrito foi efectuado nos Estados Unidos da América em 2 de Janeiro de 1987, sob 0 N9. 000.026 - R E I V I NDICAÇÕE S - 1^, - Processo para a fabricação de vidro, caracteri- zado por compreender: - 0 fornecimento de uma corrente de vidro fundido a

um suporte de metal fundido;

- a agitação do vidro fundido enquanto se encontra suportado no metal fundido de modo a homogeneizar substancialmente o vidro; e

- a passagem do vidro homogeneizado para uma operação de formação.

2059366

C ase F/84oo/gL
2?. - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a operação de formação formar o vidro sob a forma de chapa plana de vidro.
3-. - Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o vidro ser suportado numa camada de metal fundido durante a operação de formação.

Γ c

Mod. 71 - 10 000 βχ.

f

M. - Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o vidro ser agitado a uma temperatura superior a 1.200°C (2.200°F) e por a operação de formação ser iniciada quando a temperatura do vidro é de, pelo menos, 1.150°C (2.100°F).
5⁵« - Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o vidro ser sujeito a uma pressão superior à durante a operação de formação atmosférica de modo a reduzir a sua espessura.
6?. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o vidro ser suportado continuamente em metal fundido a partir do início da agitação até que o vidro se tenha formado numa fita de vidro plano.
7-. - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o metal fundido conter estanho.
8*. - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, imêdiatamente antes da agitação, se adicionar uma substância ao vidro fundido para modificar as características do vidro.
9-. - Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a substância adicionada ao vidro ser um aditivo de coloração.

-2159366

Case F/84OO/GL
10?. - Processo para a fabricação de vidro, plano, caracterizado por compreender:

- 0 fornecimento de uma corrente de vidro refinado e fundido a uma câmara de agitação;

- a agitação do vidro a uma temperatura superior a 1200°C (2200°F) de modo a homogeneizar substancialmente o vidro; e

Mod. 71 - 10 000 βχ.

- o início da formação de vidro homogeneizado sob a forma de fita plana enquanto a temperatura do vidro é de, pelo menos 1150, (2100°F).
11-. - Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o vidro ser suportado numa camada de metal enquanto o vidro está a ser agitado.
12?. - Processo, de caracterizado por o metal acordo com a reivindicação 11, fundido compreender estanho.
13-· - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o vidro ser formado sob a forma de uma fita de vidro plano enquanto se encontra suportado no metal em fusão.
14?, - Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a espessura da fita de vidro ser reduzida durante a formação através da imposição de uma pressão superior à atmosférica.
15?. - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por se fazer passar o vidro em fusão, após ser agitado e antes de se iniciar a formação, através de um canal em que o vidx-o fundido é mantido fora de contacto

-223i.az.iya'

59366

Case F/3400/GL com refractarios de cerâmica contaminantes na maior parte da área de superfície do canal que está em contacto com o vidro fundido.
16?. - Processo, de acordo coma reivindicação 15, caracterizado por o fundo do vidro no canal ser mantido fora de contacto com refractários de cerâmica contaminantes.
17^?o - Processo de acordo com a reivindicação 16,caracterizado por o vidro fundido no canal estar em contacto com o metal fundido.
18*. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o metal fundido ser constituído por estanho .

Mod. 71 - 10 000 ex.
19?. - Processo para a fabricação de vidro ou semelhante, caracterizado por compreender:

- a fusão do material para um estado vítreo fundido;

í

V..

- a adição ao material fundido de um constituinte adicional;

- a passagem do material fundido para um suporte de metal fundido; e

-aagitação do material fundido enquanto suportado no metal fundido de modo a distribuir o constituiu te adicional no material fundido.
20?. - Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por o constituinte adicional ser um aditivo de coloração.

-233l.0EZ.lVbí

59366

Case F/84OO/GL

215, - Processo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por o constituinte adicional ser adicionado ao vidro fundido após este ter sido passado para o suporte de metal fundido e antes de se ter completado a agitação.

Mod. 71 - 10 000 ex.

225. - Processo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por o vidro fundido, após ter sido agitado, ser formado sob a forma de uma fita de vidro plano.

235. - Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o vidro ser formado sob a forma de fita plana enquanto suportada no metal fundido.

245, - Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o vidro ser uma composição de soda-cal-sílica.

255. - Aparelho de processamento de vidro, caracte20 rizado por compreender:

- um recipiente adaptado por sustentar uma massa de metal fundido;

- meios para abastecer vidro fundido a uma massa de metal fundido; e

- meios para a agitação do vidro fundido no recipiente na massa de metal fundido.

265. - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por a massa de metal fundido comunicar com uma câmara contígua adaptada para formar vidro fundido sob a forma de fita plana.

27*. - Aparelho de acordo com a reivindicação 26, caracterizado ainda por compreender uma barreira verti cal.

-24' 59366

Case F/84OO/GL mente ajustável entre o recipiente de agitação e a câmara de formação adaptada para regular o fluxo de vidro fundido do recipiente de agitação para a câmara de formação.

28?. - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por os meios de agitação compreenderem uma pluralidade de agitadores em cada uma de uma pluralidade de fileiras.

29?· - Aparelho de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por os agitadores possuirem uma configuração de lâmina helicoidal.

Mod. 71 - 10 000 βχ.

30? - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, ca racterizado ainda por compreender meios para fornecer materiais aditivos ao vidro fundido no recipiente de agitação.

r

I

k.

31?. - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado ainda por compreender uma câmara de formação para receber vidro fundido do recipiente de agitação e ada ptado para conter uma massa de metal fundido, sendo o metal fundido no recipiente de agitação separado do metal fundido na câmara de formação por um elemento limite.

32?. - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por o recipiente de agitação compreender meios para arrefecer o vidro.

33-. - Aparelho para a fabricação de vidro, caracte rizado por compreender:

- meios de forno para fundir e refinar o vidro;

- uma câmara de agitação adaptada para receber vidro fundido dos meios de forno, estando a câmara de agitação separada dos meios de forno de tal mo35

-25'59366

Case F/84OO/GL

Mod. 71 - 1Q ΟΟΟ βχ.

do que o fluxo de retorno de vidro fundido da câmara de agitação para os meios de forno é substancialmente evitado, e meios para agitar o vidro no interior da câmara de agitação; e

- uma câmara de formação adaptada para receber vidro fundido da câmara de agitação e para sustentar uma massa de metal fundido de tal modo que o vidro fundido pode ser formado sob a forma de uma fita plana no metal fundido.

3^-. - Aparelho de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por o fundo da câmara de agitação ser dotado de meios para separar o vidro fundido do contacto com material refractário de cerâmica.

35^?· - Aparelho de acordo com a reivindicação 3^, caracterizado por o funfo da câmara de agitação ser dotado de uma camada de metal fundido,

36?, - Aparelho de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por uma superfície inclinada suportar o fluxo de vidro fundido proveniente da câmara de agitação para o interior da câmara de formação.

37-. - Aparelho de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por o percurso de fluxo para vidro fundido proveniente da câmara de agitação para a câmara de formação ser substancialmente horizontal.

38^, - Aparelho de acordo com a reivindicação 33, caracterizado ainda por compreender meios para fornecer material aditivo ao vidro fundido na câmara de agitação.

39-. - Aparelho de acordo com a reivindicação 33,

-26' 59366

Case f/8^00/GL

3 l.utZ. 387 caracterizado por os meios de arrefecimento serem proporcionados entre os meios de agitação e a câmara de formação

- Aparelho de acordo com a reivindicação 33, ca racterizado por se proporcionarem meios, entre os meios de agitação e a câmara de formação para separar o vidro fundido do contacto com cerâmica refractária.

^1? - Aparelho de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por os meios de agitação compreenderem uma plu ralidade de agitadores em cada uma de uma pluralidade de