SE461218B - Saett och anordning foer att bilda en belaeggning av en metallfoerening paa ett varmt glasaktigt substrat - Google Patents

Description

461 213 10 15 20 25 30 35 Ett sätt enligt uppfinningen medger bildning av en beläggning. som är mera jämn och enhetlig än som hittills varit möjlig att åstadkomma och som därför är mera effektiv när det gäller för- brukningen av förbeläggníngsmaterial.

Vid avsaknaden av sådan uppvärmning skulle det bli en sänkning av det varma substratets temperatur över längden på det tvär- gående området. som svepes av beläggningsmaterialets anslags- zon. Detta temperaturfall kan bero på en eller flera orsaker. t.ex. uppvärmning och förångning av något lösningsmedel som användes för att spruta beläggningsmaterialet, uppvärmning av förbeläggningsmaterialet självt. eller absorption av värme genom någon endotermisk beläggningsreaktion som äger rum. I frånvaro av någon sådan uppvärmning skulle värmeenergin som erfordras för en eller flera av dessa ändamål ha kommit från substratet. Beläggningsreaktionerna. som äger rum fortskrida med en hastighet som är temperaturberoende. I ett exempel på tidigare känd teknik har en 950 nm tjock beläggning av tenn- oxid avsatts på ett varmt glasband genom att spruta en vatten- lösning av tenndiklorid. där duschens tvärhastighet. längden på duschanslagszonen och bandets transporthastighet var sådan att varje bandets areatillskott övertvärades sju gånger av duschanslagszonen för att bygga upp beläggningen. Man fann att belâggningstjockleken som kunde tillskrivas den första pas- sagen av duschanslagszonen var 180 nm. under det att den som berodde på den sista övertväringen var knappt 100 nm tjock trots en konstant duschhastighet.-Det förekommer även en temperatursänkning på ytan som belades på mellan 30°C och 40°C som ett resultat av beläggning. Han räknade vidare att mindre än 10 X av tennet som sprutades inbegreps i belägg- ningen.

Sålunda i frånvaro av uppvärmning i enlighet med föreliggande uppfinning sjunker den hastighet med vilken beläggningsreak- tionerna äger rum allt eftersom beläggningen ökar i tjocklek och en ökande del av förbeläggningsmaterialet kommer ej att omvandlas och bilda den önskade beläggningen. 10 15 20 25 30 35 461 218 Uppvärmning av substratet ovanifrån under dess beläggning ger energi för att förånga lösningsmedlet som sprutas och att minska temperaturfallet på substratets yta under beläggnings- perioden, så att hastigheten med vilken beläggningsreaktionen äger rum ej sänkes eller ej minskas i sådan hög grad och så att beläggningsutbytet även gynnsamt påverkas. Genom att handla på detta sätt skulle det i teorin vara möjligt att göra en besparing på upp till 25 \ i mängden förbeläggningsmaterial som anbringas. Uppbyggandet av beläggningen som resultat av reaktioner. som fortgår vid en mera nästan jämn hastighet är gynnsam för den anbringade beläggningens optiska och andra egenskaper.

En vidare viktig fördel uppnås även då substratet uppvärmes ovanifrån på detta sätt. Sådan uppvärmning medför att tempera- turen i atmosfären ovanför substratet är högre än den skulle vara i frånvaron av sådan uppvärmning. med resultat att lös- ningsmedlet och förbeläggningsmaterialet mindre sannolikt kondenserar inom beläggningsstationen. t.ex. på avsugare placerade vid nedströmsänden av beläggningsstationen och som användes för att suga ut spillmaterial. Sålunda minskas även risken för att små kondensationsdroppar skall falla på den nyss bildade beläggningen och fläcka densamma.

Förbeläggningsmaterialet sprutas företrädesvis snett mot substratets väg i en riktning som leder utmed den vägen. Ett sådant arrangemang tenderar att ge längre duschanslagszon och göra det lättare att rikta strålníngsvärme mot den zonen än då man sprutar vinkelrätt mot substratet.

Förbeläggningsmaterialet sprutas med fördel snett mot substratets väg i nedströmsriktningen utmed densamma.

Stråluppvärmningsanordningen har med fördel en svart kropps- temperatur i området 900°C t.o.m. l600°C. Strålning av våglängder som utsändes av en sådan strålningsanordning absor- beras kraftigt av det belagda glasaktiga materialet. 10 115 20 25 30 35 461'2"13 På detta sätt begränsas uppvärmningsverkan helt eller i huvud- sak helt till ett ytskikt av det glasaktiga materialets be- lagda yta. Denna selektiva uppvärmning av en yta på substratet har befunnits ge fördelar vid kylning av substratet efter dess beläggning då man ändrar produktion från belagt till icke be- lagt glas och vice versa och är särskild värdefull då substratet utgöres av ett band av just bildat glas.

Då man kyler ett band med avsevärd temperaturgradient i sin tjocklek då det lämnar beläggningszonen. måste svalnings- programmet som följer beläggningssteget vara lämpligt inställt för att medge den temperaturgradienten och kylningen skall fortskrida på ett helt tillfredsställande sätt. Om i en pro- duktionsanläggning där bandet uppvärmes genom hela sin tjock- lek före eller under beläggning det är önskvärt att vid något tillfälle byta till produktion av icke belagt glas är det därför ej tillräckligt att stänga av uppvärmnings- och belägg- ningsapparaturen. Justering av kylningsinstallationen krävs även och den inställningen är mycket tidskrävande. Pâ liknande sätt krävs sådan inställning även då man byter tillbaka till framställning av belagt glas och det kan även erfordras då man byter från ett slag eller tjocklek pâ beläggning till en annan eftersom detta ofta medför en ändring i mängden värme som absorberas från ytan på bandet under beläggning. Ett sätt som upptaget detta föredragna särdrag enligt föreliggande uppfin- ning kan utföras så att ingen eller endast mycket liten justering av kylningsförhållandena erfordras även då man byter produktion från belagt till obelagt glas och vice versa. Före- trädesvis är ett flertal värmningsanordningar placerade utmed substratets väg. Det är särskilt gynnsamt då det medger justering av uppvärmning utmed duschanslagszonens längd.

Strålningsintensiteten som riktas mot det tvärgående anslags- omrâdet regleras med fördel genom att justera höjden för strålningsvärmarna ovanför substratets väg. Detta är ett mycket enkelt sätt att reglera substratets uppvärmning.

Alternativt eller dessutom kan sådan reglering åstadkommas 10 15 ¿O 25 30 35 461 218 genom att variera tillförseln av bränsle eller värmningsström till strålningsuppvärmningsanordningen. vid föredragna utföringsformer av uppfinningen regleras uppvärmningen så att för varje areaökning på bandet temperaturen på ytan som be- lägges varierar. om alls. med mindre än l5°C mellan den tid då sådant areatillskott först sammanfaller med anslagszonen för förbeläggningsmaterialet och den tid då det sist samman- faller med den zonen och företrädesvis varierar sådan tempera- tur mindre än l0°C. Detta befordrar jämnhet och enhetlighet i reaktionshastigheterna under den period då beläggningen bildas.

Med fördel anordnas ett flertal uppvärmningsanordningar tvärs över substratets väg, varvid värmemängderna som riktas mot olika breddtillskott på substratet är för sig justerbara. Det är känt att kantområden på ett uppvärmt substrat har en tendens att förlora värme snabbare än substratets centrum. så att användning av detta föredragna särdrag medger reglering av temperaturen på substratet tvärs över dess bredd. så att i sin tur enhetlighet och jämnhet på beläggníngen tvärs över substratets bredd befordras. För detta ändamål föredrages det särskilt att uppvärmningen så regleras att för varje längd- tillskott på substratet. tempraturen på ytan som skall beläg- gas varierar om alls. med mindre än l5°C tvärs över substratets bredd under beläggning.

Uppfinníngen avser även en anordning för att bilda en belägg- ning av en metallförening på ett varmt glasaktigt substrat. omfattande en transportör för att transportera substratet som skall beläggas utmed en väg genom en beläggningsstation. för- sedd med beläggningsanordningar. som upprepade gånger över- tvärar substratets väg för att spruta förbeläggningsmaterial. så att-förbeläggningsmaterialet sönderdelas pyrolytiskt och bildar beläggningen in situ på substratet. och utmärkes av att strålningsvärmningsanordningar är anordnade på samma sida om substratvägen som beläggningsanordníngen. varvid sådana värm- ningsanordningar är anordnade och placerade så att de riktar 461213 10 15 20 30 35 strâlningsvärme mot tvärområdet. svept av zonen. där duschat beläggningsmaterial anslår mot substratvägen.

Sådan anordning inbegriper företrädesvis en eller flera av de följande valfria särdragen: (i) Beläggningsanordningen är anordnad att spruta belägg- ningsmaterialet snett mot substratvägen och i riktning som leder utmed den vägen; (ii) beläggningsanordningen är anordnad att spruta belägg- ningsmaterialet snett mot substratvägen i nedströmsriktningen utmed densamma; (iii) uppvärmningsanordningen omfattar ett flertal värmare anordnade utmed substratets väg; (iv) uppvärmningsanordningen är inställbar i höjd ovanför substratvägen; och (v) uppvärmningsanordningen omfattar ett flertal för sig in- ställbara värmare anordnade tvärs över substratvâgen.

Uppfinningen kommer nu att vidare beskrivas med hjälp av exempel. med hänvisning till fig. 1 och 2 pâ den bifogade rit- ningen. vilka visar tvârsektioner genom tvâ utföringsformer av anordning för att utöva föreliggande uppfinning.

I fig. 1 transporteras ett varmt glasaktigt substrat utmed en väg 1 medelst transportörrullar 2 i en nedströmsriktning 3 utmed en tunnel 4 innehållande en beläggningsstation 5.

I beläggningszonen är ett spruthuvud 6 monterat på en vagn 7. som löper på ett spår 8, så att den upprepade gånger kan över- tvära det varma glassubstratets väg l och sprutar en kon 9 av förbeläggningsmaterial snett mot substratet i nedströmsrikt- ningen 3 utmed substratvägen 1. så att den slår an mot substratet i en zon 10. som sveper tvärs över substratvägen 1 och begränsar ett övertvärande anslagsomrâde. Enligt uppfin- ningen riktas strâlningsvärme not det anslagsområdet från strålningsvärmningsanordningar ll placerade på samma sida om suhstratvägen 1 som spruthuvudet 6. 10 15 20 25 JO 35 'i 461 218 Vid anordningen som visas i fig. l omfattar uppvärmningsanord- ningen ll ett flertal uppvärmningselement 12 som leder tvärs över vägen 1 för substratet och anordnade utmed den vägen och uppburna av ett eldfast stöd 13. som är ledat vid 14 till tak- väggen 15 på tunneln 4, så att det kan höjas och sänkas medelst skruvgängade stråvor såsom 16 med gångjärnet 14 som vridpunkt för att variera intensiteten på värmen som riktas mot ett substrat. som förflyttas utmed vägen l.

En utsugningsledning 17 finnes för att ta bort beläggnings- reaktionsbíprodukter och oanvänt förbeläggningsmaterial.

Uppvärmningselementen 12 verkar_till att tillföra värme till substratets yta som skall beläggas och till atmosfären ovanför detsamma. varigenom ytterligare värme för förångning av bär- lösningsmedel i förbeläggningsmaterialet som sprutats och för beläggningsreaktionen. som skall äga rum. Strålningsvärmen riktas sålunda mot anslagszonen 10 för sprutkonen 9 på substratet och den riktas även mot spraykonen 9 före sådant anslag och mot substratet nedströms om anslagszonen 10. där reaktionen fortskrider på den belagda ytan.

Uppvärmningseffekten från värmarna 12 kan regleras och företrädesvis regleras den så att temperaturen på varje till- skottsarea på den belagda ytan på substratet hålles så nära konstant som möjligt under beläggningen. så att förbelägg- ningsmaterialet som avsättes genom successiva passager av spruthuvudet 6 anbringas under så nära identiska temperatur- förhållanden som möjligt. så att beläggníngsreaktionerna fort- skrider med en jämn hastighet under hela beläggningsperioden.

Användningen av uppvärmníngsanordningen ll uppvärmer även be- läggningsstationen själv och förhindrar kondensation av förbe- läggningsmaterial t.ex. på takväggen 15 eller utsugningsled- ningen 17. som ett resultat av detta föreligger en mycket minskad risk att några sådana kondensationsdroppar skulle falla på glasets övre yta och vanställa beläggningen. 10 15 20 25 30 35 461 218 I en föredragen valfri anordning, är värmeelementen 12 ej kontinuerliga över substratvägens bredd. utan omfattar hellre ett flertal sektioner. så att olika breddelar av substratvägen 1 kan uppvärmas dífferentierat. Medelst sådant arrangemang är fl\ det möjligt att kompensera för värmeförluster genom eller mot sidoväqgarna på tunneln 4.

Utföríngsformen av uppfinningen som visas i fig- 1 är särskilt avsedd att användas för att belägga glasskivor.

Exempel l Vid ett specifikt exempel ledes glasskivor utmed vägen l med en hastighet av 60 cm/minut för beläggning med en fluordopad SnO2-beläggning med en tjocklek av 250 nm genom sprutning med en lösning i dimetylformamid av SnCl4.5H20 och tri- fluorättiksyra. Spruthuvudet 6 är placerat 15 cm ovanför glaset och är anordnat att övertvära fram och tillbaka glaset med 60 perioder/minut för att spruta förbeläggningsmaterialet i 300 mot horisontalplanet. Uppvärmningselementen 12 börjar ca 20 cm nedströms om spruthuvudet 6 och sträcker sig över en tunneltaksektions längd av ungefär 60 cn. Det eldfasta stödet 13 som bildar sådan tunneltaksektion vrides nedåt. så att upp- strömsvärmeelementet är 25 cm ovanför substratvägen och ned- strömsvârmeelementet är 10 cm ovanför den vägen. Uppvärmnings- elementen är justerbara mellan 900°C och l600°C i sin svarta kroppstemperatur och har ett justerbart effektuttag upp till maximum mellan 60 och lÖ0 kfl. Vârmarna är justerade för att hålla temperaturen i atmosfären ovanför vägen vid 460°C under det att glaset inträder i beläggningsstationen med en temperatur av sso°c.

Ett sådant sätt resulterar i en beläggning som har en hög- gradigt jämn och enhetlig struktur och son är i huvudsak fri från defekter beroende på droppande kondensationsdroppar. ¿ Fíg. 2 visar en alternativ utföringsform av uppfinningen där just bildat band av varmt glas ledes i en nedströmsriktning 18 ' utmed en väg 19 medelst transportörrullar 20 genom en tunnel 10 15 20 25 30 35 I 461 218 21. placerad mellan en bandformningsmaskin såsom en floatvanna (ej visad) och en horisontell kylkanal (ej visad). Tunneln 21 inbegriper en beläggningsstation 22 försedd med ett spruthuvud 23 anordnat att upprepade gånger övertvära vägen 19 för det varma glasbandet. och spruta en kon 24 av förbeläggnings- material snett mot substratvägen i nedströmsriktningen 18. så att materialet slår an mot substratet 1 en zon 25. som sveper tvärs över vägen för att begränsa ett övertvärande anslagsom- råde. Strålningsvärme riktas nedåt mot anslagsområdet från strålvärmningsanordningar 26. som är upphängda från taket 27 i tunneln 21 på sådant sätt att dess höjd ovanför substratvägen är variabel. Uppvärmningsanordníngarna är anordnade i ett flertal sektioner. som är reglerbara att medge variation i värmeuttaget utmed tunnelns 21 längd och tvärs över dess bredd. En utsugningsledning 28 är anordnad för att utsuga reaktionsbiprodukter och oanvänt förbeläggningsmaterial.

Uppvärmningsanordningen 26 har optimalt en svart kropps- temperatur i området 900°C t.o.m- l600°C. så att strål- ningen som avges därav ej kommer att tränga in förbi ett substratskikt vid ytan som skall beläggas. På detta sätt kan substratets uppvärmning regleras så att ytterligare värme som införes balanserar den värme som absorberas av substratet genom beläggningsreaktionerna så att substratet har väsent- ligen samma temperaturgradient i sin tjocklek före och efter beläggning. Detta är särskilt viktigt då substratet utgöres av ett kontinuerligt band eller just format glas. som belägges mellan en glasformningsmaskin. t.ex. en floatvanna och en kyl- kanal (ej visad). Tillämpningen av detta särdrag medger att framställning växlas från belagt till obelagt glas utan att störa temperaturgradienten genom glasbandets tjocklek. Detta innebär att samma kylförhâllanden kan erhållas 1 kylkanalen för belagt och obelagt glas. så att bytena i produktionen kan göras mycket snabbare. Återigen förhindrar användningen av uppvärmningsanordningarna kondensation av förbeläggníngs- materialet så att risken för att droppar av det materialet droppar ner på glaset minskas. 10 15 20 25 461 218 40 Exempel 2 Vid ett specifikt exempel inträder ett just format band av plant glas beläggníngsstationen vid en temperatur av 600°C och en hastighet av 4.5 m/min. En vattenlösning av SnCl2 och NH4F.HF sprutas i en kon vars axel bildar 30° med horisontalplanet och som slår an mot bandet i ett tvärgående anslagsområde 85 cm långt från ett spruthuvud placerat 60 cm ovanför bandet och som övertvärar bandets väg med 25 perioder/minut för att bilda en beläggning med en tjocklek av 750 nm av fluordopad SnO2. Uppvärmningsanordningen 26 är placerad 50 cm ovanför bandvägen och är justerbar i höjdled ned till 20 cm ovanför den vägen. Uppvärmníngsanordningen upp- tar en tunnellängd av 90 cm. där dess nedströmsände är placerad vertikalt ovanför nedströmsänden av det tvärgående anslagsområdet för sprutkonen 24 på glasbandet. Uppvärmnings- anordningarna omfattar ett flertal för sig justerbara gasbrän- nare utmed och tvärs över tunneln 21. Gasbrännarna har en svart kroppstemperatur inställhar i området 900°C t.o.m. 1soo°c.

Atmosfären ovanför bandet i sprutzonen hålles vid omkring 450°C, så att tennklorid. som ej användes i beläggningsreak- tionen har ett högt ångtryck och utsuges. Som resultat eli- mineras i huvudsak varje risk för att tennkloríd skall kondensera i tunneln 21. t.ex. på utsugningsledníngen 21 och falla ned på bandet och fläcka den just bildade beläggningen.

Man fann att beläggningen som bildats hade en väsentligen jämn och enhetlig struktur i hela sin tjocklek.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 461 218 11 gatentkrav

1. Sätt vid bildning av en beläggning av en metallförening på ett varmt glasaktigt substrat, då det ledes genom en belägg- ningsstation, i vilken förbeläggningsmaterial sprutas mot sub- stratet medelst anordningar, som upprepade gånger övertvärar substratvägen så att förbeläggningsmaterialet pyrolytiskt sön- derdelas och bildar beläggningen in situ på substratet, k ä n - n e t e c k n a t av att strålningsvärme från strâluppvärm- ningsanordningar placerade på den sida av substratet, som be- lägges, riktas mot det tvärgående området, som svepes av för- beläggningsmaterialets anslagszon på substratet.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att förbe- läggningsmaterialet sprutas snett mot substratets väg i en rikt- ning som leder utmed vägen.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att förbe- läggningsmaterialet sprutas snett mot substratets väg i dess nedströmsriktning utmed densamma. _

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t av att stråluppvärmningsanordningarna har en svart kropps- temperatur i området 900oC t.o.m. 1600oC.

5. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e - t e c k n a t av att ett flertal värmare är anordnade utmed substratets väg. '

6. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e - t e c k n a t av att strålningsintensiteten som riktas mot det övertvärande anslagsområdet regleras genom att justera höjden på strålningsvärmarna ovanför substratvägen.

7. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e - t e c k n a t substratareatillskott temperaturen på ytan som belägges varie- av att uppvärmningen regleras så att för varje 10 15 20 25 30 35 461 213 12 rar, om alls, med mindre än 15oC mellan den tid då sådan till- skottsarea först sammanfaller med anslagszonen för förbelägg- ningsmaterialet och den tid då den sist sammanfaller med den zonen.

8. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e - t e c k n a t av att ett flertal värmare är anordnade tvärs över substratets väg, varvid mängderna värme, som riktas mot olika breddelar av substratet är oberoende justerbara.

9. Sätt enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att upp- värmningen så regleras, att för varje substratlängdtillskott temperaturen på ytan som skall beläggas varierar, om alls, med mindre än 15°C tvärs över substratets bredd under beläggning.

10. Anordning för att genomföra sättet enligt något av kraven 1-9, för att bilda en beläggning av en metallförening på ett varmt glasaktigt substrat (1) omfattande en transportör (2) för att transportera substratet (1), som skall beläggas utmed en väg genom en beläggningsstation (5), försedd med beläggnings- anordningar (6, 7). som upprepade gånger övertvärar substrat- vägen för att spruta förbeläggningsmaterial (9), så att förbe- läggningsmaterialet (9) sönderdelas pyrolytiskt och bildar be- lâggningen in situ på substratet, k ä n n e t e c k n a d av att strålvärmningsanordningar (11) är anordnade på samma sida om substratvägen (1) som beläggningsanordningen (6), varvid så- dana värmningsanordningar (11) är anordnade och placerade så att de riktar strâlningsvärme mot det tvärgående området som översvepes av den zon (10) där sprutat beläggningsmaterial slår an på substratvägen.

11. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att beläggningsanordningen (6, 7) är anordnad att spruta be- läggningsmaterialet (9) snett mot substratvägen (1) och i en riktning utmed den vägen.

12. Anordning enligt något av kraven 10-11, k ä n n e - t e c k n a d av att uppvärmningsanordningen (11) omfattar ,\ 10 13 461 218 ett flertal värmare (12) anordnade utmed substratvägen (1).

13. Anordning enligt något av kraven 10-12, k ä n n e - t e c k n a d av att uppvärmningsanordningen (11) är juster- bar i höjd ovanför substratvägen (1).

14. Anordning enligt något av kraven 10-13, k ä n n e - t e c k n a d av att uppvärmningsanordningen (11) omfattar ett flertal oberoende justerbara värmare (12) anordnade tvärs över substratvägen (1).