DE2309445B2 - Verfahren zur Herstellung von dünnem Floatglas - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von dünnem FloatglasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dünnem Floatglas von weniger als 2,5 mm
Dicke, bei dem geschmolzenes Glas in freiem Fall auf das Metallbad aufgegossen wird, wo es sich im
Viskositätsbereich bis zu IO5·25 Poise ungehindert
ausbreitet, worauf das Glasband im folgenden Abschnitt des Floatbades unter Erhöhung seiner Geschwindigkeit
in Längsrichtung gestreckt wird, wobei in diesem Verformungsbereich ausschließlich mittels
von oben auf die Randbereiche des Glasbandes einwirkender Rollen auf das Glasband Kräfte ausgeübt
werden, die eine Einschnürung des Glasbandes verhindern, die Streckwirkung der Zugkraft fortschreitend
vermindern und das allmähliche Strecken auf die gewünschte Dicke bewirken, und wobei die
auf das Glasband einwirkenden Kräfte so eingestellt und gesteuert werden, daß im Bereich des freien
Ausbreitens der Glasschicht diese sich bis auf einen geringen Sicherheitsabstand den Seitenwänden des
Floatbadbehälters nähert.
Die Herstellung von sehr dünnem Floatglas ist bekanntlich mit großen Schwierigkeiten verbunden.
Dementsprechend sind bisher eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren vorgeschlagen worden.
Bei einer ersten Gruppe der bekannten Verfahren (DT-OS 2127 491, DT-OS 20 31863 und DT-AS
12 38 628) wird grundsätzlich so vorgegangen, daß die Glasschicht nach ihrer Ausbreitung auf dem Metallbad
zunächst gekühlt und dadurch so weit verfestigt wird, daß es seitlich durch auf beiden Seiten
zwischen sich fassende Rollenpaare, sogenannte »edge-rolls«, gegriffen werden kann. Man schafft so
einen verfestigten und seitlich gehaltenen Teil des Glasbandes, der eine Reaktionszone zu der das Glasband
streckenden Zugkraft darstellt, und die Übertragung dieser Zugkraft auf das sich ausbreitende
Glas verhindert, so daß die Ausbreitung in der Querrichtung ungestört verlaufen kann. Im Anschluß an
diese verfestigte Zone wird das Glasband wieder erhitzt, um es in einen Zustand zu bringen, in dem es
durch die Zugkraft auf die gewünschte Dicke gestreckt werden kann.
Diese Verfahren sind zum einen energetisch ungünstig, denn es wird das Glasband zunächst gekühlt
und anschließend wieder aufgeheizt. Zum anderen hat es sich gezeigt, daß mit diesen Verfahren der
optischen Qualität des Glasbandes, d. h. der Ebenheit und der Planparallelität seiner Oberflächen,
Grenzen gesetzt sind. Das läßt sich möglicherweise durch die Diskontinuität im Temperaturverlauf erklären,
etwa in der Weise, daß das Glasband auch in dem verfestigten Bereich noch teilweise verformt
wird, und diese Deformationen bei der späteren Behandlung nicht vollständig beseitigt werden können.
Bei dem gattungsgemäßen Verfahren, das in der DT-OS 20 38 688 beschrieben ist, wird dagegen auf
die Verfestigung des Glasbandes im Bereich vor dem Verformungsbereich, sowie auf die Fixierung dieses
Bereiches durch »edge-rolls« verzichtet. Dieses Verfahren, sieht vielmehr vor, auf das Glasband auf der
gesamten Länge des verformbaren Bereiches Kräfte zur Einwirkung zu bringen, die die Streckwirkung
fortschreitend steuern und ein allmähliches Strecken bewirken. Dabei werden die Kräfte außer durch die
23 OS
Zugwirkung ausschließlich durch allein auf die obere Oberfläche einwirkende Rollen, sogenannte »toprolls«,
ausgeübt. Durch diese »top-rolls« werden die Reaktionskräfte zur Zugkraft eingestellt. Es erfolgt
jedoch bei diesem Verfahren noch eine erhebliche Einschnürung des Glasbandes. Dadurch aber wird
die Zinnbadoberfläche entlang den Seitenwandungen freigegeben. Als Folge davon entstehen im Zinnbad
Querströmungen, weil durch die Freigabe der Zinnbadoberfläche ein Temperaturgradient quer zum
Zinnbad entsteht. Die Strömungen im Zinnbad bedeuten aber Temperaturunterschiede, die sich aui
das Glasband übertragen und dort zu geringfügigen Viskositätsunterschieden führen. Beim Strecken des
Glasbandei bedingen diese Viskositätsunterschiede Oberflächendeformationen, sogenannte »Distorsionen«.
Für die Herstellung eines Glasbandes von 2,5 mm Dicke nach diesem Verfahren z. B. wird das erste
Paar von »top-rolls« bei einer Temperatur des Glas- ao baades von 86O0C angeordnet. Hinter diesen rtoprolls«
wird das Glasband allmählich auf 820° C gekühlt. In diesem Bereich greift das zweite Paar
»top-rolls« an. Nach dem Passieren des zweiten »ioproHs«-Paares
wird die Temperatur wieder auf 840° C gesteigert, einem dritten Paar »top-rolls« zugeführt
und danach auf einer Temperatur von etwa 815° C gehalten. Während des gesamten Streckprozesses
nimmt die Breite des Glasbandes von 6,35 auf 2,8 m ab. Durch die zwischenzeitliche Steigerung der Temperatur
wird aber nicht nur die Einschnürung des Glasbandes weiter begünstigt, sondern es werden dadurch
weitere unerwünschte Strömungen im Zinnbad hervorgerufen.
Es hat sich gezeigt, daß auch bei Anwendung dieses Verfahrens noch Oberflächenfehler beobachtet
werden, und daß dementsprechend die optische Qualität des Glases nicht zufriedenstellend ist, wenn
man einen strengen Maßstab anlegt, was beispielsweise notwendig ist, wenn das Glas für die Weiterverarbeitung
zu Automobil-Windschutzscheiben vorgesehen ist.
Es ist ferner ein Verfahren bekannt, das auf der
ausschließlichen Viskositätssteuerung des Glases basiert, ohne daß das Glas seitlich gefaßt wird (DT-OS
14 71 955). Nach diesem Verfahren ist es nicht möglich, ein Glasband von weniger als 2,5 mm Dicke in
einer akzeptablen Breite und einer zufriedenstellenden optischen Qualität herzustellen. Für die Herstellung
von Dünnglas ist in jedem Fall eine mechanische Beeinflussung des Glasbandes im Floatbad
Voraussetzung. Durch die zwangläufige starke Einschränkung des Glasbandes auf dem Zinnbad treten
bei diesem Verfahren außerdem in verstärktem Maße Temperaturgradienten und damit Querströmungen
im Zinnbad mit ihren schädlichen Folgen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung von
dünnem Floatglas so zu führen, daß die schädlichen Zinnströmungen und die dadurch bedingte inhomogene
Temperaturverteilung weiter reduziert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Verringerung der im Metallbad entstehenden
Strömungen, und damit zur Verbesserung der optischen Qualität des Glasbandes in dem Bereich
des Glasbandes, der einer Viskosität des Glases von 105·25 bis 100·75 Poise entspricht, in an sich bekannter
Weise die Temperatur ohne zwischenzeitlichen Wiederanstieg stetig und gleichmäßig verringert
wird, und daß in dem Bereich des Glasbandes, der einer Viskosität des Glases von 105·25 bis
ΙΟ6 Poise entspricht, die Kanten des Glasbandes
nit Hilfe der von oben einwirkenden Rollen unter Vermeidung einer stärkeren Einschnürung des Glasbandes
in der Nähe der Seitenwände geführt werden, so daß die Verringerung der Brate des Glasbandes
in diesem Bereich weniger als 20 °/o beträgt
Es hat sich gezeigt, daß durch diese erfindungsgemäße
Kombination verschiedener, einzeln für sich jeweils bekannter Maßnahmen eine deutliche Verbesserung
der Qualität des Floatglases eintritt. Insbesondere ist eine Verbesserung der Oberflächenqualität
der oberen Seite des Floatglasbandes zu beobachten.
Um dem schädlichen Einfluß der Metallströme entgegenzuwirken, ist es bekannt, durch intensive
Durchmischung des Metallbades eine thermische Homogenisierung zu erreichen. Die Erfindung geht
aber einen anderen Weg, bei dem eine erzwungene Durchmischung des Metallbades nicht erforderlich
ist, und die zu einem noch besseren Ergebnis führt. Insbesondere werden durch die vorgeschlagenen
Maßnahmen in optimaler Weise stabile Temperaturuiid Strömlingsverhältnisse erzeugt und gleichzeitig
ein gewisser Gleichgewichtszustand im Verfahrensablauf erreicht. Dabei kommt jedem einzelnen Verfahrensschritt
der Kombination eine wesentliche Bedeutung zu. Dadurch, daß sowohl im Bereich des
freien Ausbreitens der Glasschicht als auch im eigentlichen Verformungsbereich so weit wie eben
möglich die gesamte Breite des Metallbades bedeckt wird, wird zweierlei erreicht: Zum einen wird ein
sehr breites Glasband erzeugt, wodurch, verglichen mit einem schmäleren oder stärker eingeschnürten
Glasband, bei gleicher Leistung die Ziehgeschwindigkeit des Glasbandes herabgesetzt und damit die
schädlichen Metallströmungen in Längsrichtung des Floatbades verringert werden. ?,um anderen wird in
Querrichtung des Glasbandes eine gewisse Temperaturstabilität erreicht. Berücksichtigt man nämlich,
daß das Metallbad der darauf schwimmenden Glasschicht die Wärme gesteuert entziehen muß, dann
wird ersichtlich, daß die Metallbadbereiche unter dem Glasband eine höhere Temperatur aufweisen als
die Rardbereiche des Metallbades. Je weiter also das Metallbad von der Glasschicht bedeckt ist, desto günstiger
ist das für eine homogene Temperaturverteilung in Querrichtung des Metallbades, und um so
weniger können sich störende Strömungen ausbilden.
Ebenfalls in dem gleichen Sinne wirkt sich die Maßnahme aus, daß im Verformungsbereich keine
Temperaturerhöhung des Glasbandes erfolgen darf. Gerade eine solche Temperaturerhöhung wird aber
bei allen bekannten Dünnglasverfahren angewandt. Es wurde gefunden, daß solche Unstetigkeiten im
Temperatur-Längsprüfil selbst dann schädlich sind, wenn die Wiedererwärmung nur 20 oder 30° C beträgt,
wie es selbst in der DT-OS 20 38 688 für die Herstellung eines 2,0 mm dicken Floatglasbandes
im Temperaturbereich zwischen 840 und 870° C beschrieben ist. Selbst solche relativ geringen Temperaturerhöhungen
bedingen ja anschließend eine stärkere Temperaturerniedrigung, um das Glasband auf
der festliegenden Länge des Floatbades auf den vorgegebenen Wert abzukühlen. Die dadurch erzeugten
Temperaturgradienten aber führen offenbar wieder
zu den unerwünschten und schädlichen Zinnströmungen.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß im eigentlichen Verformungsbereich
zwischen 105·25 und 1007ftPoise über die gesamte
Länge des Verformungsbereicches gleichmäßig verteilt auf jeder Seite wenigstens sechs von oben auf
das Glasband einwirkende Rollen zum Einsatz kommen, die dafür sorgen, daß die Kanten des Glasbandes
in diesem Bereich in geringem Abstand von den Seitenwänden des Floatbades geführt werden.
Weiter ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft,
die Kanten des Glasbandes in dem Verformungsbereich an den Stellen, an denen die einzelnen
Ro'.len angreifen, durch Fernsehkameras laufend zu
überwachen und im Bedarfsfall ihre Lage mit Hilfe der Rollen zu korrigieren. Dabei ist es besonders
zweckmäßig, wenn die Korrektur der einzelnen Rollen durch Fernsteuerung der Rollen vorgenommen
wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, das Glasband im Bereich der Viskosität
zwischen 10° und 107 Poise unter Verringerung
seiner Breite und Dicke weiter zu strecken.
In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, den Floatbadabschnitt, in dem sich die Glasschicht
frei ausbreitet, in Längsrichtung des Floatbades so weit wie möglich auszudehnen, um auch
auf diese Weise eine Glasschicht zu erzeugen, die schon in diesem Stadium einen möglichst weitgehenden
Gleichgewichtszustand und eine möglichst vollkommene Oberflächenqualität aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und an Hand
der Zeichnungen näher beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 einen horizontalen Schnitt durch eine Floatanlage, und
F i g. 2 das Viskositätsprofil bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren.
Der das geschmolzene Zinn 1 aufnehmende Floatbadbehälter weist die Seitenwände 2, 2' sowie die
beiden Stirnwände 3,4 auf. Oberhalb der Stirnwand 3 wird durch einen Ausguß S das flüssige
Glas 6 in freiem Fall auf das Zinnbad 1 aufgegossen, wobei die auffließende Menge durch einen
höhenverstellbaren Regelschieber 7 geregelt wird. Hinter der Stirnwand 5 am anderen Ende des Floatbades
sind angetriebene Transportwalzen 8 angeordnet, mit deren Hilfe das Glasband mit der gewünschten
Geschwindigkeit über das Zinnbad gezogen wird. Innerhalb des Zinnbades und/oder oberhalb des
Zinnbades sind Mittel vorgesehen, um dem Glasband in seiner Längsrichtung das gewünschte Temperaturprofil
und das diesem entsprechende Viskositätsprofil zu geben.
Zur Herstellung eines Glasbandes mit einer Dicke von 2,2 mm wird wie folgt verfahren:
Zunächst wird dafür gesorgt, daß sich in dem mit / bezeichneten Abschnitt des Floatbades, d. h. in dem
S Bereich niedriger Viskosität bis zu einer Viskosität von etwa lO5·2·1"1 Poise, das geschmolzene Glas ohne
jede mechanische Beeinflussung seitlich frei ausbreitet. Es ist wichtig, daß sich in diesem Bereich eine
gute Homogenisierung und Stabilisierung der Temperatur einstellt, und das geschmolzene Glas Zeit hat,
einen möglichst vollkommenen Gleichgewichtszustand anzunehmen. Dabei muß die Glasschicht sich
seitlich so weit ausbreiten, daß sich die Kanten der Glasschicht so weit wie möglich, lediglich unter Aufrechterhaltung
eines Sicherheitsabstandes von etwa 10 bis 15 cm, den Seitenwänden 2, 3 des Floatbades
nähert.
Der auf den Abschnitt / folgende Abschnitt // in der Längsrichtung des Floatbades zeichnet sich da-
ao durch aus, daß in diesem Bereich auf das Glasband
neben den in dem Glasband herrschenden Zugkräften von der Glasoberseite her Kräfte in der Querrichtung
des Glasbandes ausgeübt werden. Dadurch wird das Glasband daran gehindert, sich über ein gegebenes
as Maß einzuschnüren. Gleichzeitig werden die Kanten
des Glasbandes über die ganze Länge dieses Bereiches // in einem möglichst geringen Abstand zu den
Seitenwänden 2, 3 geführt. Die erforderlichen Kräfte für die Führung des Glasbandes an den Kanten werden
mit Hilfe der von oben auf das Glasband einwirkenden angetriebenen Rollen 10 bis 15 und 10'
bis 15' ausgeübt. Der Bereich // ist auf der einen Seite durch eine Viskosität von etwa 105·25 Poise,
und auf der anderen Seite durch eine Viskosität von etwa 10e Poise, bestimmt. In diesem Bereich // sollen
die Kanten des Glasbandes sich so wenig wie möglich von den Seitenwänden 2, 3 entfernen.
Im Anschluß an den Bereich // kann das Glasband nun eine stärkere Einschnürung erfahren, ohne
daß diese Verringerung der Breite in dem Viskositätsbereich oberhalb 106 Poise noch zu schädlichen Beeinflussungen
der Glasoberfläche führt. Die weitere Streckung des Glasbandes vollzieht sich in dem Viskositätsbereich
bis etwa 107·5 Poise, so daß in diesem Bereich die Geschwindigkeit des Glasbandes weiter
ansteigt.
Wie aus dem in F i g. 2 dargestellten Viskositätsprofil ersichtlich, muß dafür gesorgt werden, daß in
dem kru'schen Verformungsbereich zwischen 105 und 106·75 Poise kein Viskositätsabfall im Glasband,
bzw. dementsprechend keine Temperaturerhöhung in dem Zinnbad auftritt. Je gleichmäßiger in diesem Bereich
der Viskositätsanstieg erfolgt, um so besser stellen sich die gewünschten Gleichgewichtszustände
ein, und um so besser wird die optische Qualität des Glasbandes.
Hierzu !Blatt Zeichnungen
Ä7Q
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von dünnem
Floatglas von weniger als 2,5 mm Dicke, bei dem geschmolzenes Glas in freiem Fall auf das Metallbad
aufgegossen wird, wo es sich im Viskositätsbereich bis zu 105.25 Poise ungehindert ausbreitet,
worauf das Glasband im folgenden Abschnitt des Floatbades unter Erhöhung seiner Geschwindigkeit
in Längsrichtung gestreckt wird, wobei in diesem Verformungsbereich ausschließlich mittels
von oben auf die Randbereiche des Glasbandes einwirkender Rollen auf das Glasband Kräfte
ausgeübt werden, die eine Einschnürung des Glasbandes verhindern, die Streckwiri'ung der
Zugkraft fortschreitend vermindern und das allmähliche Strecken auf die gewünschte Dicke bewirken,
und wobei die auf das Glasband einwirkenden Kräfte so eingestellt und gesteuert werden, daß im Bereich des freien Ausbreitens
der Glasschicht diese sich bis auf einen geringen Sicherheitsabstand den Seitenwänden des Floatbadbehälters
nähert, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verringerung der im Metallbad entstehenden Strömungen, und damit zur Verbesserung der optischen Qualität des Glasbandes,
in dem Bereich des Glasbandes, der einer Viskosität des Glases von 105.-5 bis 106,75 Poise
entspricht, in an sich bekannter Weise die Temperatur ohne zwischenzeitlichen Wiederanstieg
stetig und gleichmäßig verringert wird, und daß in dem Bereich des Glasbandes, der einer Viskosität
des Glases von 105.25 bis 10° Poise entspricht,
die Kanten des Glasbandes mit Hilfe der von oben einwirkenden Rollen unter Vermeidung
einer stärkeren Einschnürung des Glasbandes in der Nähe der Seitenwände des Fluatbadbehälters
geführt werden, so daß die Verringerung der Breite des Glasbandes in diesem Bereich weniger
als 20 °/o beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verformungsbereich zwischen
105,25 und 10V5 Poise über die gesamte
Länge des Verformungsbereiches gleichmäßig verteilt auf jeder Seite wenigstens sechs von oben
einwirkende Rollen zum Einsatz kommen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Glasbandes
im Verformungsbereich an der Stelle der einzelnen Rollen durch Fernsehkameras laufend überwacht
und im Bedarfsfall ihre Lage mit Hilfe der Rollen korrigiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der einzelnen
von oben auf die Randbereiche des Glasbandes einwirkenden Rollen durch Fernsteuerung vorgenommen
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasband im Bereich der
Viskosität zwischen 10° und 107 Poise unter Verringerung
seiner Breite und Dicke weiter gestreckt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Floatbadabschnitt, in dem sich die Glasschicht frei auf dem Metallbad ausbreitet, in
Längsrichtung des Floatbades soweit wie möglich ausgedehnt wird.
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