DE2048619B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glas mit bandförmigem Querschnitt - Google Patents

Description

)ie Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ltinuierlichen Herstellung von Glas mit bandförmin Querschnitt, bei welchem das Glas an mindestens er Stelle des Herstellungsweges in einem Viskositätseich von IO³ bis ΙΟ¹» Poisen gestreckt wird.
)urch die DT-OS 14 71 955 ist es bekannt, daß die rmische Regelung der Viskosität im fortbewegten isband in Richtung der Vorwärtsbewegung über den eich von 10³ bis IO⁷ Poisen erfolgt. Dabei wird die Viskosität de; Ulases durch thermische Regelung ii Abstimmung auf die Zugkraft geändert, die auf da: geschmolzene Glas ausgeübt wird. Das vom Vorherc zugespeiste geschmolzene Gias fließt auf der Oberflä ehe eines Bades aus geschmolzenem Metall und bilde ungehindert in Querrichtung einen schwimmender Körper gleichmäßiger Dicke, der durch die Regelung der Viskosität ein verfestigtes Glasband bildet, da; genügend fest ist, um seine Abmessungen beizubehalter und unbeschädigt aus dem Bad durch die Austragswal zen ergriffen zu werden. Von einem Grad der Streckung ist dieser Literaturstelle nichts zu entnehmen.

Nicht über ein Bad aus geschmolzenen Metall wire das aus dem Schmelzofen kommende Glasband bei den· durch die US-PS !4 52 842 und 16 16 405 bekannter Verfahren sowie bei dem durch die DL-PS 42 94] bekannten Verfahren geführt. Bei dem der US-PS 14 53 842 zu entnehmenden Verfahren gleitet das zum Ziehen von Tafelglas aus dem Schmelzofen kommende Glasband über eine geneigte Platte, in deren Bereich es durch einen Kühler auf die gewünschte Ziehtemperatur gekühlt wird, wobei auch die Temperatur der geneigten Platte durch eine Gasheizung geregelt wird. Anschließend wird das Glasband durch ein Führungsrollenpaar erfaßt >ind einer Tragrolle zugeführt, die vor dem Ziehmechanismus liegt. Nach dem durch die US-PS 16 46 405 bekannten Verfahren wird das aus einem Schmelzofen kommende Glasband durch ein Rollenpaar klassiert und durch folgende mit höherer Umlaufgeschwindigkeit umlaufende Rollenpaare gereckt, wobei das Glasband durch eine mit Gasflammen beheizte Temperatur-Regulierkammer und anschließend durch eine ebenfalls mit Gasflammen beheizte Glasierkammer geführt wird. Schließlich wird nach der DL-PS 42 943 das zur kontinuierlichen Herstellung von Flach-Glas aus der Glasschmelze kommende Glasband durch ein Walzenpaar auf die Stärke von Dick-Glasband ausgewalzt. Die durch den Walzvorgang gebildete Haut an der Oberfläche des Dick-Glasbandes wird einerseits durch Aufheizen und andererseits durch die latente Wärme des Dick-Glasbandes wieder erweicht. Im Formungsbereich wird das Glasband auf das Fertigmaß zu einem Flach-Glasband durch Zugkräfte ausgezogen, die durch eine höhere Umfanggeschwindigkeit nachfolgender Walzen erzeugt werden. Aus diesen Literaturstellen sind präzise Angaben über den Umfang der Streckung nicht zu entnehmen. Nähere Angaben über den Umfang der Streckungen, die in einem Bereich von 2,5 bis 12% liegen, sind dem Sonderdruck aus der Zeitschrift »Glastechnische Berichte« Heft 4, 1968, S. 117 bis 119, zu entnehmen. Bei den bekannten Streckungen ist eine im kontinuierlichen Verfahren erfolgende rationelle Herstellung von hochtransparenten Flach-Glas größerer Dicke mit verzerrungsfreier Oberfläche nicht möglich. Hierzu muß, wie in der DT-OS 14 71 955 im einzelnen empfohlen oder in der DL-PS 42 943 angedeutet, das Fließ-Verfahren auf einer Metallschmelze erfolgen, um ein transparentes Glas mit verzerrungsfreier Oberfläche zu erzielen. Hier sind aber enge Grenzen gesetzt, wenn das so hergestellte Glasband entweder weniger als 6 mm oder mehr als 6 mm, z. B. 15 mm, dick sein soll. Dann stößt die Fachwelt auf größte Schwierigkeiten und der Ausschußanteil wird unvertretbar hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im kontinuierlichen Verfahren auf einfache und rationelle Weise Flach-Glas mit auch in größeren Dicken hoher Festigkeit in Längsrichtung und mit verzerrungsfreier

Oberfläche herzustellen, das eine gute Transparenz und Oberflächengüte aufweist.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Streckung unter im wesentlichen natürlicher Abkühlung mindestens 30% und der natürliche Wärmeverlust des Glases über einen Streckbereich höchstens 300° C beträgt.

Durch die Erfindung wird der technische Fortschritt erzielt, daß es nunmehr möglich ist, im kontinuierlichen Verfahren hochtransparentes Flach-Glas auch in größeren Dicken herzustellen, das eine praktisch verzerrungsfreie Oberfläche und eine gute Transparenz und Oberflächengüte aufv/eist, wobei das nach der Erfindung hergestellte Flach-Glas zudem in Längsrichtung von wesentlich höherer Festigkeit als ein nach bekannten Verfahren hergestelltes Flach-Glas. Eine solche Verbesserung der physikalischen Eigenschaften dieses auch nachträglich beliebig bearbeitbaren Glases, insbesondere seine höhere Festigkeit, wird durch die Streckung des Glases erreicht, ohne daß das Glas dabei wesentlich abgekühlt wird. Ganz im Gegensatz zu Glasfasern, deren hohe Festigkeit durch die schroffe Abkühlung erzielbar ist, die durch die außerordentlich rasche Vergrößerung der Glasoberfläche bei der Streckung der Glasfasern eintritt.

Dies stellt für durchsichtiges Flach-Glas eine erhebliche Verbesserung der Glasqualitäten, sowohl hinsichtlich seiner optischen Eigenschaften, als auch hinsichtlich seiner Festigkeiten dar. Das ist nach dem Stand der Technik nur erzielbar, wenn man sich des neueren Fließverfahrens auf einer Metallschmelze bedient, um zu einem Glas mit verzerrungsfreier Durchsicht zu gelangen. In der glastechnischen Praxis stößt man aber dann auf größte Schwierigkeiten, wenn das so erzeugte Glasband mehr oder weniger ils 6 mm dick sein soll, zum Beispiel 15 mm. Dann entsteht zumindest hoher Ausschußanteil beim Fließverfahren. Sogar Spiegelglas ist auf diese Weise herstellbar, wenn der aus dem Ofen kommende regelbare Glasstrom über eine hochfeuerfeste glatte etwas vorgezogene Überlaufschwellc so austritt, daß der Glasstrom in Bandform etwas Gefälle hat, bevor er über eine Umlenkwalze in die Walzenstreckvorrichtung einmündet. Zur Bildung einer besseren Oberflächenhaut können dabei eine oder zwei Asbestwalzen vorgeordnet sein.

Walzglas mu3 nicht immer eine klare und verzerrungsfreie Oberfläche aufweisen, denn es wird sogar in vielen Fällen ornamentiert. Ein solches Walzglas ist beispielsweise Profilbauglas mit U-förmigem Querschnitt.

Solche Walzgläser werden oft mit eingebetteten Drähten versehen, die zur Splitterbindung im Falle eines Glasbruches dienen. Es ist bekannt, daß solches Drahtglas infolge von Zusatzspannungen etwa 15% weniger Festigkeit aufweist als gleiches Glas ohne Drahteinlage.

Nachfolgend werden an Hand der Fig. 1 bis Π der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigt

F i g. 1 eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Glas nach der Erfindung durch Streckung in horizontaler Richtung,

Fig.2 die Viskosität des Glases längs des Herstellungsweges der Einrichtung nach der F i g. 1,

Fig. 2a die Geschwindigkeit des Glases längs des Herstellungsweges der Einrichtung nach der F i g. 1, Fi!?. 3 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach der

F i g. 1,

Fig.4 einen Querschnitt durch ein Glasband mit

eingebetteten Drähten,

F i g 5 eine Ansicht eines Teils eines Glasbandes mit eingebetteten Drähten,

F i g. 6 den Verlauf der Geschwindigkeit des Glases und der eingebetteten Drähte beim Strecken des Glasbandes,

Fig.7 und 8 Draufsichten auf Glasbänder mit ίο eingebetteten Drähten,

F i g. 9 bis 11 verschiedene Ansichten eines Walzenpaares zum Kerben der eingebetteten Drähte.

Zur Herstellung der Walzgläser wurde ein Glassatz mit folgender Zusammensetzung verwendet: 69,00% S1O2, 14,00% R2O, 12,00% RO, 1,46%

R2O3, 1,94% B203, Rest T1O2, SO3, wobei R ein Alkali- oder Erdalkalimetall ist. F i g. 1 zeigt eine Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Walzglas. Das im Ofen 1 geschmolzene Glas 6 gelangt über einen Auslauf 18 und einen Brückenstein 19 zu einem gegebenenfalls ornamentierten ersten Walzenpaar, das aus den Walzen 20 und 21 besteht, welche gegensinnig zum Beispiel mit einer Umfangsgeschwindigkeit von v\ =y 1,6/min umlaufen. Das Glas wird vom ersten Walzenpaar erfaßt und zu einem Glasband 22 ausgewalzt, das über Transportwalzen 23 zwecks Entspannung zu einem Rollenkühlkanal 24 transportiert wird. Auf seinem Weg zum Rollenkühlkanal läuft das Glasband durch ein zweites Walzenpaar, bestehend aus den gegensinnig mit einer Umfangsgeschwindigkeit von zum Beispiel Yi — 2,2 m/min umlaufenden Walzen 25 und 26 sowie durch ein drittes Walzenpaar, bestehend aus den gegensinnig mit einer Umfangsgeschwindigkeit von zum Beispiel w = 3,3 m/min umlaufenden Walzen 27 und 28 hindurch. Dadurch wird das Glasband 22 zwischen dem ersten und zweiten Walzenpaar um etwa 37% und zwischen dem zweiten und dritten Walzenpaar um etwa 32% gestreckt. Die gesamte Streckung des Glasbandes beträgt somit 69%.

Die Temperatur des Glases im ersten Streckbereich unmittelbar hinter dem ersten Walzenpaar ist derart, daß die Viskosität des Glases dort mindestens angenähert 10³Poisen beträgt. Durch den natürlichen Wärmeverlust längs des weiteren Transportweges nimmt die Temperatur des Glases derart ab, daß die Viskosität des Glases im zweiten Streckbereich etwa 10¹⁰ Poisen beträgt.

Man könnte diese Streckung in Prozenten auch dadurch ermitteln und ausdrücken, daß man den Anfangs- und Endquerschnitt des Glasbandes, ersteren Fi, letzteren Fi bezeichnet, ins Verhältnis setzt. Dadurch läßt sich vermeiden, daß die ansteigende Folge der Walzengeschwindigkeit mit der Glasbandgeschwindigkeit (Streckung) gleichgesetzt wird und eine Abweichung zwischen theoretischer und effektiver Streckung unerkannt bleibt.

Durch die Streckung der Glasbandes wird dessen Festigkeit in seiner Längsrichtung wesentlicht erhöht, wobei die Bruchspannungswerte den Wert von 700 kg/cm² übersteigen.

Beispielsweise wiesen Einfeldbalken mit über 3,3 m Stützweite aus U-Bauglas, das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, eine Bruchfestigkeit von über 1000 kg/cm² auf. Die Dicke des Glases betrug dabei in Glasbandmitte 4,8 mm.

Bei einer Streckung des Glasbandes von weniger als 30% tritt keine wesentliche Erhöhung der Festigkeit des

Glases in Längsrichtung mehr auf. Dies ist offenbar darauf zurückzuführen, daß bei diesen geringen Streckungen nicht mehr der ganze Querschnitt des Glasbandes von der Streckung erfaßt wird. Die höhere Festigkeit in Längsrichtung des nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Glasbandes beruht zumindest teilweise darauf, daß der ganze Querschnitt des Glasbandes durch den Streckvorgang erfaßt wird.

Die Herstellung des Drahtglases erfolgte ebenfalls auf der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung und im wesentlichen nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, nur mit dem Unterschied, daß am Anfang des Herstellungsweges in das Bandglas in Längsrichtung Metaildrähte 29 eingebettet (Fig.4 und 5) und zusammen mit dem Bandglas gezogen wurden. Die Drahteinlage ist etwa mittig in der Kernzone des Bandquerschnitts einzubetten.

In der Fig.6 ist der Verlauf der Geschwindigkeit v des Bandglases und der Verlauf der Geschwindigkeit v' der Metaildrähte über eine Strecklänge 1 dargestellt. Die Metalldrähte als kristalliner Werkstoff dehnen sich langsamer bzw. weniger stark aus als das Glas, weshalb die Anfangsgeschwindigkeit vi' der Drähte im Glasband höher ist als die Anfangsgeschwindigkeit v\ des Glasbandes. Dadurch werden die Giaspartien, welche die Drähte umgeben, von den Drähten mitgenommen, so daß die Streckung nicht auf eine Oberflächenschicht des Glasbandes beschränkt bleibt, sondern durch die von den eingebetteten Drähten bewirkte Mitnahme der die Drähte umgebenden Giaspartien den ganzen Querschnitt des Glasbandes erfaßt. Dadurch werden nicht nur die unerwünschten Zusatzspannungen, die bei den bekannten Herstellungsverfahren von Drahtglas infolge der gegen die Oberfläche des Glases stark zunehmenden Streckung des Glasbandes auftreten, vermieden, sondern auch eine bis zu 50% höhere Festigkeit des Drahtglases erzielt. Dabei hat es sich gezeigt, daß bei gleichbleibender Viskosität und Bandgeschwindigkeit ein zu geringer Querschnitt der Längsdrahteinlage den Neueffekt der Festigkeitserhöhung wieder wegnimmt. Ebenso geht dieser Effeki verloren, wenn der Drahtquerschnitt gleich, der Glasbandquerschnitt aber größer wird. Als geeignet hat sich ein Verhältnis von Drahtquerschnitt zu Glasquerschnitt mit etwa 1:12 erwiesen.

Bei Anwendung von hohen Zugkräften können die in das Glasband eingebetteten Drähte im Bereich höherer Viskosität des Glasbandes wegen Überdrehung reißen, wodurch sich nicht nur ein wertminderndes unschönes Aussehen eines solchen Drahtglases ergibt, sondern auch die splitterbindende Wirkung über ein drahtfreies Glasfeld verlorengehen kann. Dies läßt sich vermeiden, wenn Drähte mit vorbestimmten Drahtrißstellen eingebettet werden, so daß sich ein regelmäßiges Muster ergibt, wenn die Drähte beim Strecken des Glasbandes reißen. Zu diesem Zweck kann vor dem ersten Walzenpaar ein zusätzliches Walzenpaar vorgesehen werden, dessen Walzen 30 und 31 einen größeren Abstand voneinander aufweisen und auf deren Oberflächen Nocken 32 angeordnet sind, die bei der Drehung der Walzen stets aufeinandertreffen und die durchlaufenden Drähte in bestimmten Abständen einkerben, so daß beim Auftreten der Streckkraft die Drähte bei den Kerben reißen, wodurch sich ein regelmäßiges Muster der durch das Reißen entstandenen Drahtstücke ergibt.

Wie die Fig. 11 zeigt, sind bei mehreren parallellaufenden Drähten im Glasband die Nocken 32 auf den Walzen 30,3ί zyklisch zueinander versetzt angeordnet, so daß sich im Glasband das in der F i g. 7 dargestellte gleichmäßige Drahtmuster ergibt. Da beim Bruch eines solchen Drahtglases stets mehrere Drahtstücke von den Glassprüngen gekreuzt werden, wird die von Behördenseite verlangte Splitterbindung erreicht.

Das Verfahren kann auch zur Herstellung anders geformter Querschnitte als ein ebenes Band genutzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Glas mit bandförmigem Querschnitt, bei weichem das Glas an mindestens einer Stelle des Herstellungsweges in einem Viskositätsbereich von 10³ bis 10¹⁰ Poisen gestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckung unter im wesentlichen natürlicher Abkühlung mindestens 30% und daß der natürliche Wärmeverlust des Glases über einen Streckbereich höchstens 300° C beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckung in horizontaler Richtung in freier Atmosphäre erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas an zwei getrennten Stellen des HerstelJungsweges gestreckt wird, an einer ersten Stelle, an der die Viskosität des Glases angenähert 10³ Poisen und an einer zweiten Stelle, an der die Viskosität nicht mehr als 10¹⁰ Poisen beträgt, wobei der Wärmeverlust des Glases über den ersten Streckbereich höchstens 300" C und der Wärmeverlust des Glases über den zweiten Streckbereich höchstens 150° C beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Streckung des Glases 60 bis 80% beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an getrennten Stellen des Herstellungsweges verschieden stark gestreckt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche zur Herstellung von Glas mit einer Draht- oder Bandeinlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Draht- oder Bandeinlage mindestens in der Mitte des Glasquerschnitts angeordnet ist, wobei das Verhältnis von Draht- bzw. Bandquerschnitt zum Glasquerschnitt etwa 1 :12 ist, und daß sich die Streckung des die Einlage umgebenden Glases um den Betrag vermindert, um den diese Glasteile von der Einlage mitgenommen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der Drahteinlagen mit in regelmäßiger Weise gegeneinander versetzten Querschnittsschwächungen versehen werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 mit mindestens zwei Walzenpaaren, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Walzenpaar (20, 21) ein zusätzliches Paar von Walzen (30, 31) vorgesehen ist, an deren Umfang Nocken (32) angeordnet sind, durch die beim Umlauf der Walzen (30,31) auf den durchlaufenden Drähten in bestimmten Abständen aufeinandertreffende, als Reißstellen dienende Querschnittsschwächungen eindrückbar sind.