DE102006021977A1

DE102006021977A1 - Verfahren zur Herstellung von Glas und ein Gerät, welches selbiges betrifft

Info

Publication number: DE102006021977A1
Application number: DE102006021977A
Authority: DE
Inventors: James New Lenox Uhlik; Andreas Langsdorf
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2006-12-14
Also published as: US20060260362A1; KR20060116747A

Abstract

Eine Floatwanne, die eine untere Kammer zum Fassen eines geschmolzenen Metalls umfasst, angepasst zum Tragen eines Glasbandes zur Herstellung eines Glases durch ein Float-Bildungsverfahren, wobei die Floatwanne eine erste Atmosphäre, grundsätzlich über mindestens einem Teil des Glasbandes und grundsätzlich nicht über dem geschmolzenen Metall, und eine zweite Atmosphäre, grundsätzlich über dem geschmolzenen Metall und nicht über dem Glasband, enthält, wobei sich die erste Atmosphäre in der Zusammensetzung von der zweiten Atmosphäre unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich ein Glas, ein Verfahren zur Herstellung eines Glases und ein Gerät, welches selbiges betrifft.

Grundsätzlich verwendet ein Float-Bildungsverfahren zur Herstellung von dünnem Flachglas eine Wanne oder ein Bad von geschmolzenem Metall, typischerweise Zinn, um ein Glasband, welches darauf gebildet wird, zu tragen. Das Glasband wird aus der Floatwanne genommen, wobei Glasflächen gebildet werden. Um eine Oxidation des geschmolzenen Zinns zu verhindern, kann ein Gasgemisch mit hoher Reinheit, wie ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff, durch das Dach der Floatwanne eingebracht werden. Obwohl Stickstoff inert ist, kann sich Wasserstoff in dem Gemisch mit jedwedem eindringenden Sauerstoff umsetzen und jedwede Oxide reduzieren, die in dem geschmolzenen Metallbad auftreten können, wobei eine Oxidation verhindert oder umgekehrt wird.

Jedoch sind einige Glaskomponenten, wie Läutermittel, gegenüber Reduktion aufgrund des Vorhandenseins von Reduktionsmitteln wie Wasserstoff empfindlich. So kann eine Reduktion von solchen Komponenten in der Bildung von Verunreinigungen im Glas, insbesondere auf oder nahe seiner Oberfläche, resultieren, was Fehler im Glasendprodukt erzeugt. Als ein Ergebnis sind Float-Bildungsverfahren, die eine reduzierende Atmosphäre verwenden, bei einigen Glasprodukten aufgrund der unerwünschten Reduktion von bestimmten Komponenten im Glas nicht wünschenswert. Versuche zur Kontrolle der Gehalte der Atmosphären über dem Glasband und dem geschmolzenen Metall weisen aufgrund einer ungenügenden Trennung der unterschiedlichen Atmosphären Nachteile auf.

Folglich wäre es wünschenswert, ein Glasherstellungsverfahren und/oder ein Gerät bereit zu stellen, welche diese Nachteile überwinden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung kann eine Floatwanne bereitstellen, die eine Kammer zum Fassen eines geschmolzenen Metalls einschließt, welches angepasst ist, ein Glasband zur Herstellung eines Glases durch ein Float-Bildungsverfahren zu tragen. Die Floatwanne kann ferner eine erste Atmosphäre, bevorzugt eine inerte oder oxidative Atmosphäre, grundsätzlich über mindestens einem Teil des Glasbandes und grundsätzlich nicht über dem geschmolzenen Metall, und eine zweite Atmosphäre, bevorzugt eine reduzierende Atmosphäre, grundsätzlich über dem geschmolzenen Metall und nicht über dem Glasband, enthalten. Grundsätzlich unterscheidet sich die erste Atmosphäre in der Zusammensetzung von der zweiten Atmosphäre. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennuing grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glasbandes bei einem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, bereitgestellt, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre zu unterstützen. Bevorzugt werden zwei oder mehr Abtrennungen bereitgestellt. Zudem kann die Erfindung auch eine Glasherstellungsanlage bereitstellen, die einen technischen Ofen, eine Floatwanne, wie vorstehend und nachstehend beschrieben, und einen Kühl- oder Temperofen umfasst.

Folglich wird gemäß der Erfindung ein Gerät bereitgestellt, das eine Floatwanne mit einer unteren Kammer und einer oberen Kammer umfasst, wobei die untere Kammer zum Fassen eines Bades von geschmolzenem Metall, bevorzugt Zinn, angepasst ist, geschmolzenes Glas aufzunehmen, welches ein Band aus Glas auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls bildet, und das Band aus Glas abzunehmen. Die obere Kammer ist zur Eingrenzung einer ersten Atmosphäre und einer zweiten Atmosphäre, die von der ersten Atmo sphäre abgetrennt ist, angepasst, wobei sich die erste Atmosphäre überwiegend über dem Glasband und die zweite Atmosphäre überwiegend über dem geschmolzenen Metall befindet. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glasbandes bei einem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, bereitgestellt, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre zu unterstützen. Bevorzugt werden zwei oder mehr Abtrennungen bereitgestellt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Gerät bereit, welches eine Floatwanne mit einem Einlass zur Einbringung von geschmolzenem Glas, einem Auslass zum Abnehmen eines Glasbandes, einer unteren Kammer, die zum Fassen eines Bades von geschmolzenem Metall wie geschmolzenem Zinn angepasst ist, und einer oberen Kammer, die zur Bereitstellung einer ersten Atmosphäre über einem Glasband, das durch das Bad des geschmolzenen Metalls getragen wird, und einer zweiten Atmosphäre über einem oder mehreren Teilen des Bades des geschmolzenen Metalls angepasst ist, umfasst. Zum Beispiel können die ersten und zweiten Teile des Trennflächengebildes oder der Barriere, gegebenenfalls einstellbar, die obere Kammer in drei Abschnitte, einen mittleren Abschnitt über mindestens einem Teil des Glasbandes und zwei Seitenabschnitte über den Rändern des geschmolzenen Metallbades, unterteilen. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glasbandes bei einem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, bereitgestellt, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre zu unterstützen. Bevorzugt werden zwei oder mehr Abtrennungen bereitgestellt.

Darüber hinaus kann die Floatwanne ferner ein Mittel zum Trennen der ersten und zweiten Atmosphären wie ein Trennflächengebilde oder eine Barriere einschließen. Das Trennflächengebilde oder die Barriere, gegebenenfalls einstellbar, können aus jedwedem geeigneten Material wie Metall oder Graphit hergestellt werden. Wünschenswerterweise kann die Barriere oder das Leitflächengebilde mindestens erste und zweite Teile einschließen, die sich grundsätzlich der Länge nach in der Richtung der Längsachse des Glasbandes erstrecken, wobei ein Bereich definiert wird, der einem Umriss des Glasbandes angenähert ist. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zu dem Trennflächengebilde oder zu der Barriere bei oder nahe bei einem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, bereitgestellt.

Gemäß noch einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Gerät bereit, welches eine Floatwanne mit einem Einlass zur Einbringung von geschmolzenem Glas, einem Auslass zum Abnehmen eines Glasbandes, einer unteren Kammer, einer oberen Kammer und einem Trennflächengebilde oder einer Barriere mit mindestens ersten und zweiten Teilen zum Unterteilen der oberen Kammer in drei Abschnitte umfasst. So ist die obere Kammer zur Eingrenzung einer ersten Atmosphäre und einer zweiten Atmosphäre angepasst, wobei sich die erste Atmosphäre überwiegend über dem Glasband und die zweite Atmosphäre überwiegend über dem geschmolzenen Metall befindet. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glasbandes bei oder nahe dem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, bereitgestellt, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre zu unterstützen. Bevorzugt werden zwei oder mehr Abtrennungen bereitgestellt.

Alternativ kann die Barriere erste und zweite Teile, die grundsätzlich einen Bereich definieren, der einem Umriss des Glasbandes angenähert ist, und einen dritten Teil, grundsätzlich senkrecht zu dem Glasband, stromaufwärts von ersten und zweiten Oberwalzen und gekoppelt an die ersten und zweiten Teile, einschließen. Grundsätzlich stellen die ersten und zweiten Oberwalzen ein Mittel zum Vorwärtsbewegen des Glasbandes bereit.

Die Barriere oder das Trennflächengebilde können an ein Dach gekoppelt sein und sich nach unten erstrecken, wobei sie eine obere Kammer aufteilen. Bevorzugt erstrecken sich die Barriere oder das Trennflächengebilde nach unten bis zu einem Punkt nahe den Oberflächen des geschmolzenen Metalls und des Glasbandes, bevorzugt ungefähr 10 mm bis ungefähr 100 mm über das Glasband. Wünschenswerterweise erstreckt sich mindestens eine Abtrennung nach unten bis zu einem Punkt nahe den Oberflächen des geschmolzenen Metalls und des Glasbandes, bevorzugt ungefähr 10 mm bis ungefähr 100 mm über das Glasband.

Alternativ kann das Mittel zum Trennen oder die Barriere ein Gasstrahl sein.

Die Barriere oder das Trennflächengebilde teilt grundsätzlich die erste Atmosphäre, überwiegend über dem Glasband, von der zweiten Atmosphäre, überwiegend über dem geschmolzenen Metall. Zudem kann die Floatwanne ferner auch ein Gasverteilungssystem zur Einbringung der ersten und zweiten Atmosphären einschließen.

Alternativ kann die vorliegende Erfindung eine Floatwanne zur Herstellung von Glas durch ein Float-Bildungsverfahren bereitstellen. Die Floatwanne kann eine untere Kammer, eine obere Kammer, ein Dach und eine Barriere einschließen. Die untere Kammer kann zum Aufnehmen eines geschmolzenen Metalls angepasst sein und die Barriere kann an das Dach gekoppelt sein, wobei sie sich nach unten bis zu einem Punkt erstreckt, der der unteren Kammer angenähert ist, um die obere Kammer zu teilen und um eine erste Atmosphäre, grundsätzlich über mindestens einem Teil eines Glasbandes, und eine zweite Atmosphäre, grundsätzlich über mindestens einem Teil des geschmolzenen Metalls, zu trennen. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glas bandes nahe einem Auslass bereitgestellt, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre zu unterstützen.

Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von gasförmigen Atmosphären in einer Floatwanne für ein Glasfloatbildungsverfahren bereitstellen. Das Verfahren kann das Bereitstellen einer Barriere, die grundsätzlich einen Bereich definiert, der an einen Umriss eines geschmolzenen Glasbandes angenähert ist, und das Bereitstellen einer überwiegend reduzierenden Gasatmosphäre über einem geschmolzenen Metall und einer überwiegend inerten Atmosphäre über dem Glasband einschließen. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glasbandes bei oder nahe einem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, bereitgestellt, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre zu unterstützen.

Außerdem kann die erste Atmosphäre Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Luft oder ein Gemisch davon einschließen und die zweite Atmosphäre kann ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff oder Kohlenmonoxid einschließen. Bevorzugt schließt die erste Atmosphäre Stickstoff (zum Beispiel mindestens ungefähr 96 Vol.-%) und die zweite Atmosphäre grundsätzlich ungefähr 88 bis ungefähr 96 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 12 bis ungefähr 4 Vol.-% Wasserstoff, bevorzugt ungefähr 90 bis ungefähr 96 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 10 bis ungefähr 4 Vol.-% Wasserstoff und optimalerweise ungefähr 94 Vol.-% oder ungefähr 95 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 6 Vol.-% oder ungefähr 5Vol.-% Wasserstoff ein. Grundsätzlich enthält die erste Atmosphäre wesentlich weniger Wasserstoff (z.B. 30 Vol.-% weniger) als die zweite Atmosphäre oder sogar keinen Wasserstoff. Zum Beispiel kann die erste Atmosphäre ungefähr 4 Vol.-% Wasserstoff und die zweite Atmosphäre ungefähr 8 Vol.-% Wasserstoff enthalten.

Auch kann die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen von mindestens zwei Atmosphären mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in einer Floatwanne über einer unteren Kammer, die ein geschmolzenes Metall mit einem Glasband darauf enthält, bereitstellen. Das Verfahren kann das Bereitstellen einer Floatwanne mit einem Einlass zur Aufnahme von geschmolzenem Glas, das ein Glasband bilden kann, und einem Auslass zum Abnehmen des Glasbandes einschließen. Eine Barriere kann eine obere Kammer der Floatwanne teilen, wobei sie eine erste Atmosphäre, überwiegend über dem Glasband, und eine zweite Atmosphäre, überwiegend über dem geschmolzenen Metall, enthält, wobei Gase eingebracht werden, um die Zusammensetzungen der ersten und zweiten Atmosphären unterschiedlich zu machen. Wünschenswerterweise wird mindestens eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glasbandes bei oder nahe dem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, bereitgestellt, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre zu unterstützen.

Grundsätzlich wird das Glas aus SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O, BaO, ZnO, TiO₂, La₂O₃, Sb₂O₃, Sb₂O₅, SnO₂ oder As₂O₃ oder einer Kombination oder Kombinationen davon hergestellt.

Folglich kann die vorliegende Erfindung ein Glasherstellungsgerät, -system und/oder -verfahren bereitstellen, die eine erste Atmosphäre, welche Fehler im Glas verringert, und eine zweite Atmosphäre über dem geschmolzenen Metall zur Verringerung von Oxidation davon bereitstellen. Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Abtrennung grundsätzlich, bevorzugt im Wesentlichen, senkrecht zur Länge des Glasbandes bei oder nahe einem Auslass, wo das Glasband aus der Floatwanne entfernt wird, und/oder eine einstellbare Barriere oder Trennflächengebilde bereitstellen, um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre und das Verhindern des Mischens der ersten Atmosphäre mit der zweiten Atmosphäre und des Einwirkens der zweiten Atmosphäre auf das Glas band zu unterstützen. Die vorliegende Erfindung verbessert nicht nur das Verfahren zum Herstellen von Glas durch z.B. das Ermöglichen des Verarbeitens von mehr Glasvarianten durch das Float-Bildungsverfahren, sondern genauso auch das Glasendprodukt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Glasherstellungsanlage der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Seiten- und Schnittaufrissansicht einer beispielhaften Floatwanne der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Rückseitenaufrissansicht einer beispielhaften Floatwanne der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine ebene Querschnittansicht von oben entlang 4-4 in 2 einer beispielhaften Floatwanne der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Querschnittaufrissansicht von vorne entlang 5-5 in 2 einer beispielhaften Floatwanne der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine ebene Querschnittsansicht von oben entlang 6-6 in 2 einer anderen beispielhaften Floatwanne der vorliegenden Erfindung.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „überwiegend" mehr als 50%, bevorzugt mindestens 70%, speziell mindestens 80%, und insbesondere mindestens 90%.
Bezugnehmend auf 1 schließt eine Glasherstellungsanlage 10 grundsätzlich mindestens einen technischen Ofen 20, eine Floatwanne oder -bad 100 und einen Kühlofen 60 ein. Grundsätzlich ist die Floatwanne 100 zwischen einem technischen Ofen 20 und einem Kühlofen 60 positioniert, wobei geschmolzenes Glas von dem technischen Ofen 20 in einen Einlass 138 der Floatwanne 100 eingeführt wird und anschließend Flächen aus Glas aus der Floatwanne 100 aus einem Auslass 142 in den Kühlofen 60 gezogen werden.
Der technische Ofen 20 und der Kühlofen 60 können jene sein, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, wie sie in den U.S. Patenten Nr. RE 31,466; 4,303,437 und 3,980,170 (relevant in Bezug auf Kühlöfen) und in U.S. Patent Nr. 4,769,059 (relevant in Bezug auf technische Öfen) offenbart werden, obwohl andere Kühlöfen oder technische Öfen verwendet werden können.
In ähnlicher Weise kann das Floatbad 100 ein Floatbad sein, welches dem Fachmann bekannt ist, wie jene, die in den U.S. Patenten Nr. 3,930,829; 3,934,994; 3,951,633; 3,958,969; 3,961,930; 3,970,442; 3,996,034; 4,001,476; 4,013,438; 4,046,549; RE 29,464; 4,074,994; 4,081,260; 4,091,156; 4,093,439; 4,115, 091; 4,116,660; 4,131,446; 4,141,713; 4,148,622; 4,157, 908; 4,162, 907; 4,188,200; 4,197,107; 4,203,750; 4,217,125; 4,233,047; 4,279,634; 4,311,508; 4,312,656; 4,319,908; 4,322,235; 4,322,236; 4,340,412; 4,340,411; 4,340,410; 4,361,431; 4,395,272; 4,439,222; 4,548,636; 4,741,749; 4,749,400; 4,784,680; 4,828,900; 4,940,479; 4,995,893; 5,156,667; 5,278,108; 5,364,435; 5,747,398; 5,939,016; 6,065,309; 6,087,284; 6,089,043 und 6,094,942 offenbart werden oder andere Floatbäder, die mit z.B. einer Barriere 200 oder einem Mittel zum Trennen 200 modifiziert werden können, wie hier nachstehend erörtert wird.
Die Floatwanne 100 kann eine bewegliche Floatwanne sein, die eine Transportvorrichtung 300 und einen Adapter 400 einschließt, wie im U.S. Patent mit der Anmeldenr. 10/607,527, das am 27. Juni 2003 eingereicht wurde, offen bart, welches hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist, wie durch die vorliegende Erfindung modifiziert. Jedoch gilt es als selbstverständlich, dass viel größere Floatwannen verwendet werden können, wie jene, die einen Durchsatz von 100 bis 800 Tonnen pro Tag aufweisen.
Bezugnehmend auf die 2 bis 6 ist eine beispielhafte Floatwanne 100 gezeigt. Die Floatwanne 100 der vorliegenden Erfindung kann eine untere Kammer 120, eine obere Kammer 160, ein Dach 170 und ein Verteilsystem 180 einschließen. Die untere Kammer 120 enthält grundsätzlich ein geschmolzenes Metall 146, wie Zinn, zum Tragen eines geschmolzenen Glasbandes 152, das darauf aus einem technischen Ofen 20 gegossen wird. Die untere Kammer 120 kann ferner erste und zweite Oberwalzen 124 und 126 und erste und zweite Führungen 134 und 136 einschließen.
Die Floatwanne 100 kann ferner die Barriere oder das Trennflächengebilde 200 oder das Mittel zum Trennen der ersten und zweiten Atmosphären 200 einschließen. Die Barriere 200 teilt mindestens teilweise eine erste Atmosphäre, die über mindestens einem Teil 153 des Bandes 152 liegt, und eine zweite Atmosphäre, die über mindestens einem Teil des geschmolzenen Metalls 146 und gegebenenfalls den Rändern 158 des Bandes 152 liegt. Die Barriere 200 kann unter Verwendung von jedweden geeigneten Mitteln wie Schweißstellen oder mechanischen Befestigungsvorrichtungen, wie Bolzen, an das Dach 170 gekoppelt sein und erstreckt sich von dem Dach 170 nach unten bis knapp über das Glasband 152, grundsätzlich ungefähr 10 mm bis ungefähr 100 mm über das Glasband 152.
Die Barriere 200 kann auch unter Verwendung von jedweden geeigneten Mitteln an die Wände der oberen Kammer 160 gekoppelt sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, liegt die Barriere 200 grundsätzlich über dem Teil 153, der einem Umriss 154 des Glasbandes 152 angenähert ist. Die Barriere 200 kann aus einem Material hergestellt werden, das angepasst ist, um den Temperaturen in der Floatwanne 100 zu widerstehen. Geeignete Materialien zum Bau der Barriere 200 können Keramik, z.B. auf Al₂O₃ oder SiO₂ basierende Keramiken, Keramik- oder Metallgewebe, Hochtemperaturlegierungen, wie eine Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung, die unter dem Handelsnamen NICROFER von Krupp UM GmbH verkauft wird, Stahl, Graphit (wenn Sauerstoff in der Atmosphäre stark eingeschränkt ist) oder jedwede anderen Materialien, die den Temperaturen, z.B. 100 bis 1200°C, und Atmosphären der Floatwanne 100 widerstehen können, einschließen. Alternativ kann ein Kühlsystem in die Barriere 200 eingebracht werden, um sie vor dem Schmelzen zu schützen. Die Barriere 200 kann stationär oder einstellbar sein. Es gilt ferner als selbstverständlich, dass die Barriere 200 nicht notwendigerweise ein Metall sein muss oder sogar eine feste Barriere, sondern anstatt dessen einen Gasstrom oder Vorhang umfassen kann.
Grundsätzlich ist die Barriere 200 so positioniert, dass sie über mindestens einem Teil 153 liegt, der dem Umriss 154 des Glasbandes 152 bei Stationärzustandsbedingungen angenähert ist, und sie kann Teile 210 und 212 einschließen, die über den jeweiligen Rändern 158 des Glasbandes 152 liegen. Grundsätzlich erstreckt sich die Barriere 200 von einer Ausgussstelle 110, wo geschmolzenes Glas von dem technischen Ofen 20 auf das geschmolzene Metall 146 gegossen wird, bis zum Ende der Wanne 100, wo das Glasband 152 die Wanne 100 verlässt. Bezugnehmend auf 6 kann die Barriere 200 alternativ Teile 220, 222 und 226 einschließen, die an die obere Kammer 160 unter Verwendung von jedweden geeigneten Mitteln wie Schweißstellen oder mechanischen Befestigungsvorrichtungen gekoppelt sind und eine erste Atmosphäre abteilen, wie hier nachstehend beschrieben, die über dem Glasband 152 nach dem Einlass des geschmolzenen Glases und stromaufwärts von den ersten und zweiten Oberwalzen 124 und 126, grundsätzlich im heißen Bereich des Floatbades 100, liegt.
Gegebenenfalls werden Abtrennungen 214, 216 und 218 bereitgestellt (dargestellt in 4, aber nicht in 5), um die Eingrenzung der ersten Atmosphäre über dem Glasband 152 zu unterstützen und das Mischen der ersten und zweiten Atmosphären zu verhindern. Wünschenswerterweise ist die Abtrennung 214 stromaufwärts von Oberwalzen 124 und 126, die Abtrennung 216 stromaufwärts von Führungen 134 und 136 und die Abtrennung 218 nahe dem Auslass 142 positioniert. Die Abtrennungen sind an die obere Kammer 160 oder das Dach 170 unter Verwendung von jedweden geeigneten Mitteln, wie Scheißstellen oder mechanischen Befestigungsvorrichtungen, gekoppelt und erstrecken sich 10 mm bis 100 mm über das Glasband 152. Die Abtrennungen 214, 216 und 218 sind grundsätzlich (ungefähr 45° bis ungefähr 135°), bevorzugt im Wesentlichen (ungefähr 80° bis ungefähr 100°), senkrecht zur Länge (die Abmessung, über welche sich das Band 152 vom Einlass 138 zum Auslass 142 spannt) des Glasbandes 152.
In einer beispielhaften einstellbaren Ausführungsform kann die Barriere 200 eine Reihe von Segmentabschnitten einschließen. Diese Segmentabschnitte können an Schienen im Dach 170 gekoppelt sein. In der Floatwanne 100 können Sensoren bereitgestellt werden (z.B. angebracht am Dach 170), um die Bewegung des Glasbandes 152 zu bestimmen. Als ein Beispiel können die Sensoren, wenn sich das Band 152 im Wesentlichen während Stationärzustandsbedingungen bewegen soll, Signale zum Einstellen der Position von einem oder mehreren Segmenten der Barriere 200 bereitstellen, so dass die Barriere grundsätzlich über dem Teil 153, der dem Umriss 154 des Glasbandes 152 angenähert ist, liegen wird.
Beispiele des Gasverteilungssystems zur Einbringung von Gas in die Floatwanne 100 werden zum Beispiel in den U.S. Patenten Nr. 3,462,253; 3,970,442; 5,364,435 und 6,094,942 offenbart.
Bezugnehmend auf 5 kann das Gasverteilungssystem 180 ein erstes Leitungsrohr 182, ein zweites Leitungsrohr 186 und ein drittes Leitungsrohr 192, sowie ein erstes Ventil 184 und ein zweites Ventil 188 einschließen. Gegebenenfalls kann ein drittes Ventil 196 enthalten sein. Eine zweite Atmosphäre, grundsätzlich ein reduzierendes Gasgemisch wie ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff, kann in das Leitungsrohr 182 eingeführt werden. Mit einem Gasfluss in das Leitungsrohr 182 und dem geschlossenen Ventil 184 tritt das Gas in einen Versorgungsraum 164 ein und bewegt sich nach unten in einen Gasraum 168 über dem geschmolzenen Metall 146 und den Rändern 158 des Glasbandes 152. Zudem kann mit dem geschlossenen Ventil 188 eine andere zweite Atmosphäre eines reduzierenden Gasgemisches wie ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff durch das Leitungsrohr 186 eingebracht werden, wobei es in den Versorgungsraum 164 und anschließend in den Gasraum 168 eintritt. Die Gase in den Leitungsrohren 182 und 186 sind bevorzugt gleich, können aber unterschiedlich sein. Bis die Herstellung des Glases einen Stationärzustand erreicht, können die Gase überall im Gasraum 168 eine reduzierende Atmosphäre sein, insbesondere am Anfang, um eine Oxidation des Zinns zu verhindern. Darüber hinaus kann eine erste Atmosphäre eines Inertgases wie Stickstoff durch das Leitungsrohr 192 in den Versorgungsraum 164 und anschließend in den Gasraum 168 eingebracht werden, wobei die Barriere 200 die ersten und zweiten Atmosphären trennt.
Insbesondere der Versorgungsraum 164 und der Gasraum 168 können jeweils in Versorgungsräume 164a bis c und Gasräume 168a bis c unterteilt sein. Grundsätzlich befinden sich die Versorgungsräume 164a und 164c und die Gasräume 168a und 168c über dem geschmolzenen Metall 146 und der Versorgungsraum 164b und der Gasraum 168b sind über dem Glasband 152.
Die Barriere 200 teilt diese Gase so, dass sich die erste Atmosphäre grundsätzlich über dem Glasband 152 und die zweite Atmosphäre grundsätzlich über dem geschmolzenen Metall 146 befindet. Alternativ können die Ventile 184 und 188, die grundsätzlich geschlossen sind, geöffnet werden, um das Glasband 152 der gleichen reduzierenden Atmosphäre, z.B. Stickstoff und Wasserstoff, auszusetzen wie das geschmolzene Metall 146, wenn z.B. das Glasband 152 keine für Reduktion empfindliche Läutermittel enthält. Obwohl sich die Ränder 158 des Bandes 152 über die Barriere 200 hinaus erstrecken können, werden diese Ränder 158 oft während der Herstellung zurechtgeschnitten und sind somit im Glasendprodukt nicht enthalten. So wird eine Verunreinigung des Glasbandes 152 an den Rändern 158 grundsätzlich das Glasendprodukt nicht beeinflussen. Es soll als selbstverständlich angesehen werden, dass zusätzliche Leitungsrohre bereitgestellt werden können, wenn eine oder mehrere Abtrennungen 214, 216 und/oder 218 vorhanden sein sollten, die den Versorgungsraum 164 und den Gasraum 168 weiter unterteilen.
Die erste Atmosphäre kann ein inertes oder oxidatives Gas wie Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Luft oder ein Gemisch davon sein. Jedoch kann die erste Atmosphäre einen niedrigen Gehalt von mindestens einem reduzierenden Gas, wie Wasserstoff, enthalten, wenn auch bei einem verringerten Gehalt (z.B. < 5 Vol.-%) im Vergleich zum Wasserstoff in der Atmosphäre über dem geschmolzenen Metall 146. Die zweite Atmosphäre, grundsätzlich über dem geschmolzenen Metall, kann eine reduzierende Atmosphäre von einem Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff, die gegebenenfalls Kohlenmonoxid einschließt, sein. Alternativ kann die reduzierende Atmosphäre, grundsätzlich über dem geschmolzenen Metall, Kohlenmonoxid sein. Bevorzugt ist die erste Atmosphäre über dem Glasband 152 eine inerte Atmosphäre wie Stickstoff und die zweite oder reduzierende Atmosphäre ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff. Grundsätzlich schließt die reduzierende Atmosphäre ungefähr 88 bis ungefähr 96 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 12 bis ungefähr 4 Vol.-% Wasserstoff, stärker bevorzugt ungefähr 90 bis ungefähr 96 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 10 bis ungefähr 4 Vol.-% Wasserstoff und optimalerweise ungefähr 94 oder ungefähr 95 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 6 oder ungefähr 5 Vol.-% Wasserstoff ein. In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Gas, das durch das Leitungsrohr 192 bereitgestellt wird, einen höheren Fluss auf als die Gase, die durch die Leitungsrohre 182 und 186 bereitgestellt werden, um einen Überdruck zu erzeugen, so dass Gas von über dem Glasband 152 zu über dem geschmolzenen Metall 146 fließt, um Fehler von Verdampfungsprodukten zu verhindern. Die inerte und reduzierende Atmosphäre neigt nicht nur zum Schützen des Glasbandes 152 beziehungsweise zum Fernhalten von Luft von dem Bad, um Oxidation zu verhindern, diese Atmosphären können auch eine Kühlung für elektrische Verbindungen und die Erwärmungselemente, die typischerweise in den Versorgungs- und Gasräumen 164 und 168 positioniert sind, bereitstellen.
Grundsätzlich hat das hergestellte Glas eine Dicke von ungefähr 1 mm bis ungefähr 12 mm, bevorzugt ungefähr 2 mm bis ungefähr 8 mm und optimalerweise ungefähr 6 mm, obwohl andere Dicken des Glases abhängig von der gewünschten Verwendung hergestellt werden können, z.B. ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 1,5 mm, optimalerweise ungefähr 0,7 mm. Grundsätzlich tritt das geschmolzene Glas in das Floatbad 100 bei einer Temperatur von ungefähr 1000°C bis ungefähr 1200°C ein und ein Glas 156 tritt bei einer Temperatur von ungefähr 500°C bis ungefähr 700°C aus.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung kann bei allen Arten von Gläsern, von welchen bekannt ist, dass sie für Floatbadverfahren geeignet sind, verwendet werden. Wünschenswerterweise ist das Glas ein Natronkalk-, Borsilikat-, optisches oder ein anderes Floatglas, einschließlich einem Glas, das aus SiO₂, BaNO₃, Na₂CO₃, K₂CO₃, KNO₃, B₂O₃, Al₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O, NaCl, KHF₂, NH₄Cl, CaO, SrO, PbO, Sb₂O₃, Sb₂O₅, Fe₂O₃, Fe₃O₄, NiO, Ni₂O₃, CoO, Co₂O₃, Cr₂O₃, Mn₂O₃, V₂O₅, Nd₂O₃, CeO₂, Pr₂O₃, Er₂O₃, BaO, ZnO, TiO₂, La₂O₃, As₂O₃, SnO₂, CuO, F₂, anderen Oxiden oder einer Kombination oder Kombinationen davon hergestellt wird und/oder diese enthält. Insbesondere das Verfahren und das Gerät der vorliegenden Erfindung sind aufgrund des Einwirkens einer reduzierenden Atmosphäre zur Herstellung von Gläsern geeignet, die für eine Reduktion von Oxiden empfindlich sind, wie jene, die Läutermittel einschließen (z.B. Gläser, die Oxide von As, Sb und/oder Sn einschließen). Solche Gläser können Displaygläser einschließen, wenn die Gläser einen hohen SnO₂-Gehalt (z.B. 0,1%) aufweisen, wie TFT-Gläser, die grundsätzlich bei Displays (Anzeigevorrichtungen) verwendet werden. Andere Gläser sind Grüngläser, die in Keramiken verwendet werden. Solche Gläser, wenn reduziert, können Reinheitsprobleme als Ergebnis eines Keramisierungsschrittes während des Verarbeitens aufweisen.
Ohne weitere Erläuterung wird angenommen, dass der Fachmann die vorliegende Erfindung in ihrem vollständigsten Umfang unter Verwendung der vorstehenden Beschreibung verwenden kann. Die folgenden bevorzugten speziellen Ausführungsformen sollen deshalb nur als veranschaulichend ausgelegt werden und nicht als einschränkend auf den Rest der Offenbarung in irgendeiner wie auch immer gearteten Weise.
Im Vorstehenden und in den folgenden Beispielen sind alle Temperaturen unkorrigiert in Grad Celsius und alle Anteile und Prozentanteile auf das Gewicht bezogen angegeben, wenn nichts anderes angegeben ist.
BEISPIEL
Das folgende Beispiel verwendet eine Stickstoffatmosphäre, um die Zeit/Temperatur-Einwirkung auf Gläser wie in einem Mikrofloatzinnbad (siehe vorstehend U.S. Anmeldenr. 10/607,527, eingereicht am 27. Juni 2003) in einer inerten Atmosphäre von Stickstoff zu verdoppeln. Eine reduzierende Atmosphäre, von z.B. 95% Stickstoff und 5% Wasserstoff, wird weggelassen.
Die Testverfahren können langsames Erwärmen eines feuerfesten Blocks auf eine Temperatur von 2000°F (1100°C) einschließen. Als nächstes wird ein Glas bei 2000°F (1100°C) geschmolzen. Danach werden nach und nach 1 bis 2 Pfund (0,45 bis 0,91 Kilogramm) Zinn zugegeben, um einen Stoß zu minimieren, bis 5 Pfund (2,27 Kilogramm) Zinn in dem Block vorhanden sind, gegebenenfalls nach dem Abbau von Metallschaum. Nachdem 2000°F (1100°C) erreicht sind, kann eine Stickstoffspülung beginnen. Nachdem dies erledigt ist, verhindert das Installieren von Kohlenstoffrandabdeckungen ein Kleben des Glases an den Rändern des feuerfesten Blocks. Nachdem festgestellt wurde, dass die Temperatur 2000°F (1100°C) erreicht hat, wird das Glas langsam auf die Zinnoberfläche gegossen.
Danach wird der technische Ofen so schnell wie möglich abgekühlt, um die Glastemperatur idealerweise in ungefähr 3 bis 4 Minuten auf 1100°F (600°C) zu senken. Gegebenenfalls kann Stickstoff zum Kühlen des Blocks, Zinns und Glases verwendet werden oder es werden Wärmestrahlung absorbierende Wasserkühlvorrichtungen zum Kühlen des Glases verwendet. Als nächstes wird das Glas von dem Zinn entfernt und in einem Ofen getempert und anschließend lässt man es auf Raumtemperatur abkühlen. Anschließend wird das Glas auf Oberflächenfehler untersucht und mit SEM, um die Tiefe der Zinnpenetration zu bestimmen.
Fünf Glasproben können getestet werden. Vier von diesen Gläsern werden unter dem Handelsnamen NBK-7, S-3, S-8807 und S-8808 von Schott North America of Elmsford, NY verkauft, deren chemische Zusammensetzungen und physikalische Eigenschaften in Tabelle 1 gezeigt sind. Das fünfte Glas ist ein normales Natronkalkfloatglas.
TABELLE 1
Der Umfang der Zinnpenetration, wie durch SEM bestimmt, ist nachstehend gezeigt: TABELLE 2
Bei den Probenummern 1 bis 3 und 5 kann die Tiefe der Zinnpenetration in unterschiedlichen Bereichen der Probe variieren. Diese Variationen können aufgrund der irregulären Oberflächen der Proben sowie dem Testverfahren vorkommen. Die angegebenen Werte sind Näherungen der tiefsten Penetration von Zinn, die basierend auf einer Anzahl von Scans bestimmt wurde. Mit Bezug auf Probe 5 scheint die Penetration bis 300 μm aufgrund eines Fehlers in der Probe zustande zu kommen, da ein Großteil der Oberfläche eine Penetration von nur 10 μm aufweist.
Die vollständige Offenbarung von allen Anmeldungen, Patenten und Veröffentlichungen, die hier aufgeführt sind, wird hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
Die vorangehenden Beispiele können mit ähnlichem Erfolg wiederholt werden, durch Ersetzen der allgemein oder speziell beschriebenen Reaktanden und/oder Betriebsbedingungen dieser Erfindung für jene, die in den vorangehenden Beispielen verwendet werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung kann ein Fachmann einfach die wesentlichen Charakteristika dieser Erfindung ermitteln und kann verschiedene Änderungen und Modifizierungen der Erfindung durchführen, um sie an verschiedene Verwendungen und Bedingungen anzupassen, ohne vom Geist und vom Umfang davon abzuweichen.

Claims

Floatwanne, umfassend eine untere Kammer zum Fassen eines geschmolzenen Metalls, das angepasst ist, ein Glasband zur Herstellung eines Glases durch ein Float-Bildungsverfahren zu tragen, wobei die Floatwanne eine erste Atmosphäre, grundsätzlich über mindestens einem Teil des Glasbandes und grundsätzlich nicht über dem geschmolzenen Metall, und eine zweite Atmosphäre, grundsätzlich über dem geschmolzenen Metall und nicht über dem Glasband, enthält, wobei sich die erste Atmosphäre in der Zusammensetzung von der zweiten Atmosphäre unterscheidet.
Floatwanne gemäß Anspruch 1, wobei die erste Atmosphäre eine inerte oder oxidative Atmosphäre ist und die zweite Atmosphäre eine reduzierende Atmosphäre ist.
Floatwanne gemäß Anspruch 1 und/oder 2, wobei die erste Atmosphäre Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Luft oder ein Gemisch davon umfasst und die zweite Atmosphäre ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff, oder Kohlenmonoxid umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Atmosphäre Stickstoff umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Atmosphäre ungefähr 88 bis ungefähr 96 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 12 bis ungefähr 4 Vol.-% Wasserstoff umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Atmosphäre ungefähr 90 bis ungefähr 96 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 10 bis ungefähr 4 Vol.-% Wasserstoff umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Atmosphäre 94 Vol.-% oder 95 Vol.-% Stickstoff und ungefähr 6 Vol.-% oder ungefähr 5 Vol.-% Wasserstoff umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Floatwanne ferner eine untere Kammer, die angepasst ist, das geschmolzene Metall zu fassen, und eine Barriere, die an ein Dach gekoppelt ist und sich nach unten erstreckt, und eine obere Kammer aufteilt, umfasst, wobei die Barriere die erste Atmosphäre überwiegend über dem Glasband und die zweite Atmosphäre überwiegend über dem geschmolzenem Metall teilt.
Floatwanne gemäß Anspruch 8, wobei die Barriere ein Metall umfasst.
Floatwanne gemäß Anspruch 8 und/oder 9, wobei die Barriere ein Gasstrahl ist.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, wobei sich die Barriere nach unten bis nahe der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und des Glasbandes erstreckt.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das geschmolzene Metall Zinn umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glas aus SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Li₂O, Na₂O, K₂O, BaO, ZnO, TiO₂, La₂O₃, Sb₂O₃, Sb₂O₅, SnO₂ oder As₂O₃ oder einer Kombination davon hergestellt wird.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner ein Gasverteilungssystem umfasst.
Floatwanne zum Herstellen von Glas durch ein Float-Bildungsverfahren, umfassend eine untere Kammer, eine obere Kammer, ein Dach und eine Barriere; wobei die untere Kammer angepasst ist, ein geschmolzenes Metall aufzunehmen, die Barriere an das Dach gekoppelt ist, sich nach unten erstreckt, angenähert zur unteren Kammer, um die obere Kammer aufzuteilen, und eine erste Atmosphäre, grundsätzlich über mindestens einem Teil eines Glasbandes, und eine zweite Atmosphäre, grundsätzlich über mindestens einem Teil eines geschmolzenen Metalls, teilt.
Verfahren zum Erzeugen von gasförmigen Atmosphären in einer Floatwanne für ein Glasfloat-Bildungsverfahren, umfassend: Bereitstellen einer Barriere, grundsätzlich über mindestens einem Teil, der einem Umriss eines geschmolzenen Glasbandes angenähert ist, liegend und Bereitstellen einer überwiegend reduzierenden Gasatmosphäre über einem geschmolzenen Metall und einer überwiegend inerten Atmosphäre über dem Glasband.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Barriere erste und zweite Teile, grundsätzlich über mindestens einem Teil, der einem Umriss des Glasbandes angenähert ist, liegend, umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Barriere erste und zweite Teile, grundsätzlich über mindestens einem Teil, der einem Umriss des Glasbandes angenähert ist, liegend, und einen dritten Teil, grundsätzlich senkrecht zu dem Glasband, stromaufwärts von ersten und zweiten Oberwalzen und gekoppelt an die ersten und zweiten Teile, umfasst.
Floatwanne gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner ein Mittel zum Teilen der ersten und zweiten Atmosphären umfasst.
Glasherstellungsanlage, umfassend mindestens einen technischen Ofen, mindestens eine Floatwanne gemäß Anspruch 1 und mindestens einen Kühlofen.