DE3112885A1

DE3112885A1 - "verfahren zum ausziehen von glas bei der floatglasherstellung"

Info

Publication number: DE3112885A1
Application number: DE19813112885
Authority: DE
Inventors: Raymond Jules Xavier 15213 Pittsburgh Pa. Mouly
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1980-04-04
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1982-02-11
Also published as: JPS6018611B2; CA1152333A; FR2479795A1; ES500224A0; IT1139069B; JPS56155027A; FR2479795B1; AU6858981A; KR830005060A; AU522769B2; US4305745A; DE3112885C2; IT8120921A0; BE888273A; GB2100249B; GB2074153B; ZA811022B; ES8202322A1; GB2100249A; GB2074153A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Flachglas, bei dem das Glas ausgeformt wird während es auf der Oberfläche eines Bades aus geschmolzenem Metall getragen wird. Derartige Verfahren werden üblicherweise als Floatglasverfahren bezeichnet. Insbesondere richtet sich das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Methode des Ausziehens des Glases, während es vom geschmolzenen Metall getragen wird, auf eine Dichte unterhalb der Gleichgewichtsdichte in einer solchen Weise, daß das Glas minimale Störungen aufweist.

Das Floatglasverfahren, bei dem das geschmolzene Glas auf ein Bad aus geschmolzenem Metall gefördert und darauf zu einem endlosen Glasband ausgeformt wird, ist bekannt und beschrieben, beispielsweise in den US-Patenten 710 357, 789 911, 3 083 551, 3 220 816 und 3 843 346. Unter der Einwirkung von Schwerkraft und den Oberflächenspannungskraften breitet sich das geschmolzene Glas auf dem geschmolzenen Metall aus zu einer Gleichgewichtsdicke von etwa 6,86 mm (0,27 inches). Um ein Glas mit einer Dicke herzustelfe n, die geringer ist als die Gleichgewichtsdicke, wurden bisher verschiedene Maßnahmen angewandt und Vorrichtungen vorgeschlagen, die das Glas ausziehen, während es in viskosem Stadium auf dem Bad aus geschmolzenem Metall ist. Die einfachste Ausdehnungstechnik ist in dem US-Patent 3 215 516 beschrieben, bei dem das Strecken in Längsrichtung, d.h. in Bewegungsrichtung des Glases, dadurch erfolgt, daß als Ausziehkräfte die Kräfte wirken, die von den Zugeinrichtungen zum Abziehen des Glases aus der Floatkammer aufgebracht werden. Bei einer solchen Vorrichtung und Verfahre! sweise wird das dünner werdende Glasband gleichzeitig schmaler.

130066/0688

Deshalb ist es üblich, ein seitliches Strecken und entsprechende Einrichtungen vorzusehen, um den Breitenverlust des Glasbandes beim Längsausziehen zu verringern. Ein derartiges Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen sind aus US-Patent 3 695 859 bekannt. Bei einer anderen Arbeitsweise, die beispielsweise im US-Patent 3 843 346 beschrieben ist, wird die Breite des Glasbandes im wesentlichen konstant gehalten durch seitlich wirkende Zugkräfte, die an den Kantenteilen des Glasbandes angreifen während es in Längsrichtung ausgezogen wird.

Verfahrensstörungen oder -Schwankungen beim Ausziehen des Glasbandes verändern die Topographie des Glasbandes, so daß optische Störungen resultieren. Die Topographie des Floatglases ist gekennzeichnet durch zwei Typen von Verlängerungsmerkmalen, DickeSchwankungen und Wellen, die sich im allgemeinen parallel zur Forderrichtung des Glases, d.h. in Längsrichtung, erstrecken. Diese Abweichungen von einer vollständig flachen Oberfläche wirken als zylindrische Linsen, die die Lichtreflektion von der Glasoberfläche oder den Lichtdurchlaß durch das Glasband stören. Die Analyse dieser Störungsmuster unter Verwendung von optischen Einrichtungen in eine Richtung quer zur Bewegungsrichtung bei der Herstellung des Glases geben ein Störungsmuster, das besteht aus statistisch aufgebrachten sinusförmigen Wellen, deren Wellenlängen über einen weiten Bereich schwanken. Es wurde gefunden, daß die Hauptkomponente des instrumenten gemessenen Signals bei Messung mit durchscheinendem Licht eine gut definierte Wellenlänge im Bereich von etwa 3,0 bis 3,6 cm aufweist, bei einem Floatglasprozeß mit konstanter Breite, wie er bereits beschrieben wurde. Bei der Arbeitsweise des Pilkington-

130066/0688

Verfahrens mit frei fallendem Glas beträgt die Wellenlänge etwa 0,6 bis 2,5 cm. Diese Hauptwellenlänge liegt jedoch in einem Bereich, der vom menschlichen Auge wahrgenommen wird, weil das menschliche Auge in diesem Bereich sehr empfindlich ist.

Oberflächenstörungen des Flachglases können verschiedener Art sein. Erstens: Inhomogenitäten in der Glaszusammensetzung ("ream") verursachen nicht nur Ungleichmäßigkeiten des Brechungsindexes des Glases, sondern können auch Oberflächenstörungen zur Folge haben. Zweitens: Thermische ' üngleichmäßigkeiten entweder im geschmolzenen Glas beim Eintritt in die Formgebungskammer oder innerhalb der Kammer selbst führen zu Oberflächenstörungen. Drittens: Schwankungen des Stromes des geschmolzenen Glases aus dem Schmelzofen in die Formgebungskammer oder Schwankungen der Volumenfließgeschwindigkeit oder Unegalitäten in der Dicke des eintretenden geschmolzenen Glases über die Breite des Glasbandes führen zu Störungen. Viertens: Mechanische Störungen und Schwankungen durch Kontakt mit verschiedenen Einrichtungen der Formgebungsanlage können zu Deformierungen des Glasbandes führen. Das schließt ein beispielsweise die Ziehmaschine, seitliche Sperr- und Begrenzungseinrichtungen ebenso wie Schwankungen in der Geschwindigkeit, mit der das dimensionsstabile Band aus der Formgebungskammer abgezogen wird. Diese Schwankungen in dem Glas/Zinnsystem führen zu Dickeschwankungen oder Wellen im Glas als Folge einer Vielzahl von möglichen Ursachen, beispielsweise unterschiedliches Ziehen, viskoses Falten, Runzeln und Prägen und Membrandehnung. Obwohl ein Minimisieren dieser Ursachen für Störungen wünschenswert ist, können diese nicht vollständig beseitigt

13 0066/0688

-¹112885

werden, insbesondere, wenn ein Glas unterhalb der Gleichgewichtsdicke hergestellt werden soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, eine Verfahrensweise aufzuzeigen, bei der die Auswirkungen derartiger Störungen verringert werden.

Bei einem frischgeformten Glasband, das sich in flüssigem Zustand befindet und auf dem Zinnbad weitertransportiert wird, ändert sich die Topographie kontinuierlich, und Störungen und neue Defekte im Glasband treten auf bei jeder ι Formänderung. Ein Defekt kann sich verkleinern durch Einrichtungen viskosen Ausschwingens (viscous decay) oder die Wellenlänge des Störmusters kann verändert werden durch Ausdehnungs- oder Druckbelastungen. Es erscheint deshalb wünschenswert, diese Störungsmechanismen mit dem Ausziehverfahren zu koordinieren, um die Störungen, die während des Ausziehens auf das Glas aufgebracht werden, zu minimisleren.

Es wurden bereits erhebliche Anstrengungen unternommen, um auf diese Weise die Zahl der Oberflächendefekte beim Ausziehen von Floatglas zu verringern. Derartige Vorschläge sind in den US-Patenten 3 440, 030, 3 533 772 und 3 520 beschrieben, aber keines dieser Verfahren und Vorschläge hat zu einer zufriedenstellenden Lösung des Problems geführt,

Die bereits angegebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also auch darin, eine andere und besser wirksame Lösung aufzuzeigen, als es aus den vorstehend genannten US-Patentschriften bekannt ist.

130066/0688

Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Verfahren zum Herstellen eines endlosen Glasbandes mit einer Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke gemäß den Patentansprüchen.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Verfahrensführungen beschrieben.

Es wurde überraschend gefunden, daß man durch Aufbringen von Zugkräften auf das Gladband in der Floatkammer in spezieller Weise auch bei einem Verfahren, bei dem ein Glasband unterhalb der Gleichgewichtsdicke hergestellt wird, den Anteil an optischen Störungen wesentlich verringern kann. Bei einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine Schrittfolge, während derer das Glas zuerst durch eine Entspannungszone geführt wird, dann das Glas zunächst längs und dann quer ausgezogen wird, ehe das Glas in einer weiteren Zone abgekühlt wird, um ausreichende Dimensionsstabilität zu erhalten. Die Entspannungszone liegt dicht unterhalb des Punktes, an dem das geschmolzene Glas auf das Bad des geschmolzenen Metalles aufgebracht wird. Dieser Bereich oder die Zone ist dadurch gekennzeichnet, daß die Längsgeschwindigkeitskomponente des Glases niedriger ist als in den anschließenden Zonen auf dem Metallbad. Diese langsame Geschwindigkeit des Glases kann dadurch herbeigeführt werden, daß es dem Glas ermöglicht wird, sich seitlich auszubreiten, oder durch Verringerung der Fließgeschwindigkeit des Glases, so daß sich zunächst ein Glasband mit besonderer Dicke ausbildet. In jedem Falle kommt es erfindungsgemäß darauf an, eine ausreichende Verweilzeit in diesem Bereich für das geschmolzene Glas sicherzustellen, um alle StrömungsSchwankungen, die durch den Übergang auf das geschmolzene Metallbad hervorgerufen wurden, auszugleichen.

130066/0688

Ein weiterer Schritt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Glasband zunächst durch eine Zone gelangt, in der es in Längsrichtung ausgezogen wird und anschließend durch eine Zone gelangt, in der es seitlich ausgezogen wird. In dem Bereich oder der Zone, in der das Ausziehen in Längsrichtung erfolgt, wird mechanisch das seitliche Einschrumpfen, d.h. eine Verminderung der Breite des Glasbandes, verhindert, so daß das Ausziehen hauptsächlich zu einer Reduzierung der Dicke des Glasbandes führt. Ein wesentlicher Anteil z.B. etwa 50% der Gesamtdickenreduktion wird ausgeführt in dieser Ausdehnungszone. Es wird angenommen, daß die meisten Oberflächendefekte während des LängsausZiehens des Glases im Glas erzeugt werden. Unmittelbar anschließend an die Längsausdehnungszone folgt ein Bereich oder eine Zone, in der das Glasband durch aufgebrachte mechanische Kräfte verbreitert wird und dadurch gleichzeitig die Dicke verringert wird auf die endgültig gewünschte Dicke. Das Ausziehen der seitlichen Zone erfolgt hauptsächlich in seitlicher, d.h. quer zur Transportrichtung, aber die Zugkräfte, die auf das Glasband von den Abzugseinrichtungen her in Längsrichtung wirken, sind ausreichend, um mindestens ein Schrumpfen in Längsrichtung zu vermeiden. Anschließend an die seitliche Streckzone folgt eine Ruhezone, in der das Glas abkühlen kann und in einen Zustand gelangt, in dem es aus der Floatkammer abgezogen werden kann, ohne daß dabei Oberflächenbeschädigungen eintreten.

Gerade diese Aufeinanderfolge von Schritten beim Ausziehen des Glasbandes führt zur gewünschten Verringerung der Oberflächenstörungen beim Glasherstellungsverfahren. Die Verbesserung der vorliegenden Erfindung basiert auf der Fest-

130066/0688

Stellung, daß die optische Leistung von Störungen der Glasoberfläche stark von der räumlichen Frequenz der Störmerkmale abhängt und diese Abhängigkeit folgender Funktion genügt:

P - khf²

wobei P die optische Leistung ist, k ist eine Konstante, h ist die Höhe oder Amplitude des Oberflächendefekts und f ist die räumliche Frequenz des Störmusters. Aus der Funktion ergibt sich, daß die Amplitude und die Frequenz beide die optische Leistung (optical power) beeinflussen. Die Frequenz wirkt in der zweiten Potenz, während die Amplitude nur als einfacher linearer Faktor wirkt. Deshalb kommt es bei der erfindungsgemäßen Lösung entscheidend darauf an, die Frequenz der Störmerkmale zu reduzieren. Trotzdem wird eine zusätzliche Verbesserung erfindungsgemäß erreicht durch eine Verringerung der Amplitude der Oberflächenstörungen. Im Rahmen der Erfindung wurde ebenso festgestellt, daß das Längsausziehen nicht nur die Hauptquelle für mechanische Schwankungen ist, sondern auch noch in erheblichem Maße die Frequenz von eingebrachten oder schon existierenden Oberflächenfehlern stark erhöht. Deshalb gehört es zu einer der erfindungsgemäßen Maßnahmen, vor der Längsausziösone einen Bereich vorzusehen, der als Entspannungsζone wirkt, um zunächst alle Schwankungen des Glases auszugleichen, ehe es in die Längsreckzone gelangt. Erfindungsgemäß erfolgt das hauptsächliche Ausdehnen des Glasbandes an einer Stelle, an der das Band relativ schmal ist, so daß anschließende Verfahrensschritte möglich sind, um die Amplitude und die Frequenz von Oberflächenstörungen, di* durch das Längsrecken eingetreten sind, zu reduzieren. Dabei handelt es sich um ein Verbreitern des Glasbandes in

130068/0688

einer anschließenden seitlichen Streckzone, Dadurch wird das Störmuster, das durch das LHngsausziehen erzeugt wurde, nun in seitlicher Richtung gestreckt, so daß sich die Frequenz ebenso wie die Amplitude verringert.

Eine spezielle erfindungsgemäße Verfahrensvariante richtet sich darauf, die erfindungsgemäßen Maßnahmen bei einem Floatverfahren mit konstanter Breite, wie es in einem bereits erwähnten US-Patent beschrieben ist, anzuwenden. Bei Verbindung mit einem solchen Prozeß wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Glasschicht, kurz nachdem sie auf das Bad aus geschmolzenem Metall übergegangen ist, in der Breite zu verringern und ein derart schmaleres Glasband einer Längsund Querreckung zu unterwerfen, wie es bereits beschrieben wurde. Auf diese Weise ist es möglich, die gefährlichen Ausdehnungen an einem relativ schmalen Glasband vorzunehmen und durch das anschließende seitliche Ausziehen die Frequenz des Störmusters zu verringern.

Das Prinzip der Erfindung läßt sich für verschiedene Floatglasverfahren, bei denen das Glas auf einem geschmolzenen Metallbad gefördert wird, anwenden und wird nun an einem besonderen Beispiel anhand der Figuren beschrieben.

Abbildung 1 ist ein schematischer Querschnitt von der Seite einer Anlage für die erfindungsgemäße Verfahrensweise, wobei das geschmolzene Glas in freiem Fall auf das Metallbad übergeht.

Abbildung 2 ist eine schematische Aufsicht auf die Glasformgebungskammer von Abbildung 1.

Abbildung 3 ist ein schematischer Blick einer Modifikation der in Abbildung 2 wiedergegebenen Anlage, bei der seitliche

130066/0688

Begrenzungseinrichtungen vorhanden sind, am Eingangsteil der Forragebungskammer.

Abbildung 4 ist ein schematischer Querschnitt von der Seite einer anderen Glasformkammer, bei der der Übergang des Glases in freiem Fall erfolgt.

Abbildung 5 ist eine schematische Aufsicht auf die Glasformgebungskammer von Abbildung 4.

Abbildung 6 ist eine schematische Aufsicht auf den Eingangsteil der Formgebungskammer von Abbildung 5, wobei jedoch eine Veränderung erfolgt ist, durch Vorsehen von Kantenrolleinrichtungen in der Entspannungszone.

Abbildung 7 ist eine schematische Aufsicht auf den Eingangsteil einer Formgebungskammer mit einer weiteren Abwandlung der Ausführungsform von Abbildung 5, wobei sich das Glasband in der Entspannungszone verbreitern kann.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Die Ausführungsform, die in den Abbildungen 1 und 2 wiedergegeben ist, ist eine typische Floatglasanlage des Systems Pilkington, das in den US-Patenten 3 083 551 und 3 220 816 beschrieben ist und in großem Umfang praktisch verwendet wird. Die Einzelheiten einer solchen Anlage und ihre Arbeitsweise sind dem Fachmann bekannt. Dabei wird im allgemeinen geschmolzenes Glas 10 aus einem nicht gezeigten Schmelzofen durch einen Übergangskanal 11 in eine Formkammer 20 eingebracht. Ein Auslaß- oder Abschlußtor 13 und ein Steueroder Regeltor 14 erstrecken sich durch das Dach 12 des Kanals, um eine Steuerung des Übergangs von geschmolzenem Glas in die Formgebungskammer zu ermöglichen. Die Kammer kann einen Boden 21, ein Dach 22 und Seitenwände 23 aus feuerfestem Material aufweisen. Das Bad aus geschmolzenem

130066/0688

Metall 25 besteht im wesentlichen aus Zinn oder einer Zinnlegierung. Das geschmolzene Glas gelangt in die Fonnkammer über ein Lippenglied 15, von dem es weiter auf das geschmolzene Metall übergeht und einen Meniskus ausbildet und wobei es sich unter der Wirkung der Oberflächenspannungskräfte seitlich ausdehnt. Das Glas muß aber nicht frei fallend über eine Lippe 15 der Formkammer zugeführt werden, sondern es kann auch während des Überganges von der Lippe auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalles durch ein feuerfestes Einbauteil, wie es in der US-Patentschrift 4 055 407 beschrieben ist,gestützt werden. Das seitliche Ausdehnen eines Teils des geschmolzenen Glases ergibt die gewünschte Zone A in Abbildung 2, die den erfindungsgemäßen Entspannungsbereich bildet. In dieser Zone A ist das Glas entweder in oder oberhalb seiner Gleichgewichtsdicke und wird auf eine Temperatur von 925 C oder höher gehalten, bis hinauf zu einer typischen Übergabetemperatur von etwa 1090 C.

Die allgemeine Funktion der erfindungsgemäßen Zone A besteht darin, das Glas für eine relativ lange Zeit in einem relativ hohen Temperaturbereich zu halten, in dem es eine relativ niedrige Viskosität hat. Das ermöglicht und fördert das Ausgleichen von Strömungsschwankungen und Störungen, die vom Übergang des geschmolzenen Glases auf das Bad aus geschmolzenem Metall herrühren.

Diese relativ lange Aufenthaltszeit wird erreicht durch eine relativ große Menge geschmolzenen Glases in der Zone A, so daß sich dieses seitlich ausbreiten kann, wie es in Abbildung 2 gezeigt ist. Alternativ läßt sich ein größeres Volumen von Glas dadurch erhalten, daß man die Tiefe der Glaszone A erhöht durch Seitenwände oder andere Einrich-

130066/0688

tungen, die das Glas nach innen drücken. Ein Beispiel derartiger seitlicher Führungsstege ist in Abbildung 3 gezeigt, in der seitliche Führungs- oder Trennstäbe 35 und 36 das gesteuerte Ausbreiten des Glases innerhalb der Zone A' verhindern.

In Abbildung 2 ist eine Zone B angegeben, die eine Längsreckzone darstellt. Das Glas gelangt in den Bereich B mit einer Temperatur von etwa 980 C annähernd in der gleichen Dicke. Die Temperatur des Glasbandes kann während des Durchlaufes durch die Zone B abfallen, aber die Temperatur wird so gesteuert, daß sie nicht unterhalb 815 C beträgt, wenn das Glas die anschließende Zone C verläßt. Das Glas wird von der Zone A in die Zone B durch längs wirkende Kräfte gezogen, die auf das Glas einwirken, und das Glas in der Dicke und Breite verringern. Wenn jedoch die längs ziehenden Kräfte ohne Grenze auf das Glas einwirken können,tritt eine stärkere Reduktion der Breite ein als eine Reduktion der Glasdicke. Das ist ein wesentlicher Nachteil, denn der Grund für das Ausziehen des Glases ist die Reduzierung der Glasdicke und schmale Glasbänder werden in der Praxis weniger benötigt als breite. Deshalb sind innerhalb der Zone B Einrichtungen vorhanden, die ein weiteres Einschnüren des Glasbandes in diesem Bereich verhindern und es ermöglichen, daß die Zugkräfte in der Zone B in erster Linie zu einer Verringerung der Dicke des Glasbandes führen. Die Einrichtungen zum Steuern der Breite sind vorzugsweise Sätze sich drehender Rollen 28, wie sie in den Abbildungen gezeigt sind oder andere, bekannte, die Breite der Bahn steuernden Einrichtungen, wie Gasdüsen, Abstreifer, Blätter oder

130066/0688

elektromagnetische Einrichtungen. Vorzugsweise können die Rollen 28 eine Form haben, die insbesondere in der US-Patentschrift 3 929 444 beschrieben ist. Eine Vielzahl von Rollensätzen sind angeordnet in der Zone B, um die Breite des Bandes im wesentlichen konstant zu halten. Jeder Satz besteht aus einem Paar von Rollen auf den gegenüberliegenden Seiten des Bandes. Die Rollen greifen an der oberen Oberfläche an den Kanten des Bandes an und die Geschwindigkeit ihrer Drehung wird so gesteuert, daß sie die Längsgeschwindigkeit des Glasbandes beim Durchlaufen des Abschnitts B erhöhen. Nicht gezeigt ist in Abbildung 2 eine bevorzugte Stellung der Rollen in der Zone B, leicht nach außen abgewinkelt, etwa 5 bis 10 von der Bewegungsrichtung des Glases. Im Bereich B wird die Dicke des Glases reduziert von der annähernden Gleichgewichtsdicke zu einer im wesentlichen geringeren Dicke, größenordnungsmäßig etwa der Hälfte oder mehr des Weges in Richtung auf die gewünschte Enddicke. Es wird angenommen, daß dieses längs gerichtete Ausziehen ursächlich für einen wesentlichen Teil der Oberflächenstörungen im Glas ist.

Anschließend gelangt das Glas in eine seitliche Ausziehzone, die in der Figur als Zone 2 bezeichnet ist, in der das Glas zu seiner endgültigen Dicke gebracht wird. Die Temperatur des Glases im Bereich C kann im Bereich von etwa 980 C bis etwa 815 C liegen. Bei diesem letzten Ausziehschritt zur Dickenverringerung erfolgt dies hauptsächlich durch Verbreiterung des Glasbandes. Seitliche Ziehkräfte werden aufgebracht durch Einrichtungen, die auf das Glasband einwirken, beispielsweise Rollen 29, die gleich gebaut den Rollen 28 sind, oder andere Auszieheinrichtungen.

130086/0688

Die Rollen 29 werden in einem solchen Winkel zur Transportrichtung des Bandes angeordnet, daß sie eine seitliehe Kräftkomponente auf das Glas einwirken lassen. Längs ziehende Kräfte werden also ebenfalls im Bereich C durch die Rollen 29 aufgebracht wie durch die Transport- und Zieheinrichtungen, die das gebildete Glasband hinter dem Ausgang der Formgebungskammer erfassen. Das Aufbringen von längs gerichteten Kräften in der Zone ist erwünscht, um sicherzustellen, daß das endgültige Ausziehen eine Dickenreduktion bewirkt und damit keine Verkürzung in Längsrichtung verbunden ist. Etwas Beschleunigung in Längsrichtung kann dem Glasband in der Zone C erteilt werden, um das Glasband in beiden Richtungen, längs und quer, zu ziehen, aber das Längs-Ausziehen in Zone C sollte erst relativ gering sein, im Vergleich zum Ausziehen in der Zone B.

Das Verhältnis der Endbreite des Glasbandes zur Breite des Bandes im Bereich der Zone B ist direkt proportional der erhaltenen Gesamtverringerung und beeinflußt direkt die Reduktion der optischen Fehler (optical power of distortion). Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, die seitliche Ausdehnung in der Zone C zu maximieren. Es wurde gefunden, daß das Hauptstörungsmuster im Verhältnis zur Dickenänderung eine Frequenz zwischen etwa 0,28 bis 0,32 Zyklen pro cm aufweist und durch Längs-Ausziehen, wie in Zone B, entsteht. Eine solche Frequenz optischer Fehler ist sehr nachteilig, weil das menschliche Auge überaus empfindlich gegenüber einer solchen Schwankung ist. Das seitliche Ausziehen in der Zone C hat den Vorteil, daß es die Fehlerfrequenz reduziert in Übereinstimmung mit folgender Funktion:

130066/0688

f₂ - U₁ χ W_B/W_D

In dieser Formel ist f. die optische Störungshäufigkeit der Eintrittszone C, f~ die Häufigkeit (frequency) optischer Störungen im Glasendprodukt, W_n die Breite des Glasbandes in der Zone B und \J die Breite des Glasbandes

in der Zone D. In Übereinstimmung mit dieser Funktion ist es erwünscht, daß der Anstieg der Breite des Glasbandes in der seitlichen Ausziehzone C mindestens das 1,05-fache der Breite des Glasbandes in der Zone B beträgt, vorzugsweise soll der Faktor 1,1 sein und ganz besonders bevor- ■ zugt ist ein Faktor von 1,5 oder höher. Wenn möglich, ist es erwünscht, daß die Endbreite des Glasbandes die maximale Breite des Glasbandes in der Entspannungszone überschreitet.

Nach dem seitlichen Ausziehen des Glasbandes tritt dieses in die Zone D ein, wie in Abbildung 2 gezeigt, wo eine Abkühlung erfolgt ohne weiteres Ausziehen auf eine Temperatur, üblicherweise etwa 595°C. Bei einer solchen Temperatur ist das Glas dimensionsstabil und ausreichend fest, um von dem Bad aus geschmolzenem Metall abgezogen werden zu können durch Abzugsrollen 31 an der Ausgangsschwelle der Floatkammer. Üblicherweise isoliert ein Vorhang 32 die Atmosphäre der Floatkammer von der Außenatmosphäre. Anschließend wird das Glasband üblicherweise auf Trägerrollen durch einen Temperofen geführt.

Die Abbildungen 4 und 5 zeigen eine Übertragung der vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren des Typs "konstante Breite", wie er in der US-Patentschrift 3 843 346 beschrieben ist. Diese Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in den Abbildungen 1 und 2 wiedergegebenen dadurch, daß das geschmolzene Glas auf das geschmolzene Metall

130066/0688

in der Formgebungskammer über eine breite Schwelle ohne freien Fall oder ungehinderte seitliche Ausdehnung gelangt. Das geschmolzene Glas 40 ist enthalten in einem Schmelzofen 41 mit einem Ausgangs- oder Verschließtor 42 und einem Einstell- oder Regeltor 43 am Übergang zwischen dem Schmelzofen und der Formgebungskammer 50. Die breite Schwelle 44 befindet sich unterhalb des Regeltores 43 und stützt das Glas während des Überganges in die Formgebungskammer bis es dort vom geschmolzenen Metall 55 getragen wird. Die Formgebungskammer 50 kann einen Boden 51, ein Dach 52 und Seitenwände 53 in bekannter Ausführung aufweisen. Erfindungsgemäß wird das Glasband 57 nacheinander durch 4 vorher bestimmte Bereiche oder Zonen Q, R, S und T geführt, wie in Figur 5 gezeigt, und die in ihrer Wirkung mit den Zonen A, B, C und D übereinstimmen, wie sie im Zusammenhang mit der Abbildung 2 beschrieben wurden. Die Zone Q ist der Entspannungsbereich, in der, wie bereits beschrieben, das Glas relativ ungestört bei einer relativ hohen Temperatur gehalten wird, um volumenmäßige Ungleichmäßigkeiten in der frisch gebildeten Schicht des geschmolzenen Glases auszugleichen. Das Strecken während der Aufenthaltszeit in der Zone Q wird bewirkt durch die seitlichen Begrenzungseinrichtungen oder Schienen 56, die sich in einem Winkel auf die Mitte des Glasbandes in Forderrichtung des Glasbandes erstrecken und den Abfluß geschmolzenen Glases verhindern. Dadurch steigt die Tiefe des Glases in der Zone Q an. Seitliche Sperren 56 sind vorteilhafterweise auch neben dem Glasband vorhanden, ehe es in die Längsausdehnungszone R eintritt. Weitere alternative Anordnungen zum Ausdehnen der Aufenthaltszeit des Glases in der Entspannungszone sind in den Abbildungen 6 und 7 wiedergegeben. In

130066/0688

Abbildung 6 ist gezeigt, daß in einem nach innen gerichteten Winkel drehende Rollen 65 mit den äußeren Kanten des Glasbandes zum Eingriff kommen, und zwar so nahe als möglich an der Kante und auf diese Weise die Dicke des Glasbandes innerhalb der Zone Q¹ erhöhen. In Abbildung 7 ist eine Entspannungszone Q¹' gezeigt, wobei die Ausdehnung des Glases bis dicht zu oder sogar bis in Kontakt mit den Seitenwänden 53 der Formgebungskammer erfolgt und auf diese Weise das Gesamtvolumen des Glases innerhalb der Entspannungszone erhöht wird. Vorzugsweise wird der direkte Kontakt des Glases mit dem feuerfesten Material der Seitenwände 53 durch zusätzliche Graphitsperren oder dergleichen verhindert, die zwischen den Kanten des Glasbandes und der benachbarten Seitenwand angeordnet sind.

In Abbildung 5 wird gezeigt, daß das Glas, nachdem es die Entspannungszone Q verläßt, in die Längsziehzone R gelangt, in der das Glas längs ausgezogen wird, um seine Dicke wesentlich zu reduzieren, während es im wesentlichen auf konstanter Bandbreite gehalten wird durch die Kantenrollen 58, die in der gleichen Weise wirken wie die Rollen der Zone B von Abbildung. In gleicher Weise schließt sich dann eine seitliche Ausziehzone S an, in der das Glasband seitlich ausgedehnt wird. Diese Zone weist in einem nach auswärts gerichteten Winkel angeordnete Rollen 59 auf, die die gleiche Wirkung entfalten wie die entsprechenden in Zone C der Abbildung 2. Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform beträgt die Temperatur des Glases in den Zonen R und S von 980 bis 815°C. Anschließend wird das Glas abgekühlt, üblicherweise auf eine Temperatur von etwa 595 C in der Kühlzone T, nachdem das dimenstionsstabile

130066/0688

Glasband über Ausgangsschwelle 60 durch die Abzugsrollen 61 geführt wird. Ein Vorhang 62 trennt die Atmosphäre der Floatkammer von der Umgebungsatmosphäre.

Bei einer modifizierten Arbeitsweise der Erfindung wird das Glas aus der Entspannungszone A, Q, Q¹ oder Q"(wie zuvor beschrieben) in eine Zone gefördert, bei der Längsund Querausziehen kombiniert ist. In einer.solchen Zone werden seitliches und längs gerichtetes Ausziehen im wesentlichen gleichzeitig vorgenommen, so daß das Glasband eine Breite annimmt, die im wesentlichen mit der Endbreite übereinstimmt und gleichzeitig in der Dicke abnimmt bis im wesentlichen die Enddicke erreicht ist.

Die Erfindung wurde in Form einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, und es ist selbstverständlich, daß weitere Modifikationen möglich sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise seitliche Sperren wie in Figur 5 oder nach innen abgewinkelte Rolleinrichtungen wie in Abbildung 6 können verwendet werden in Verbindung mit dem Verengungstransportsystem von Figur 2, um so eine relativ enge, dicke Entspannungszone zu schaffen.

130066/0688

- 23 Bezugszeichenliste:

10 geschmolzenes Glas

11 Übergangskanal

12 Dach des Kanals

13 Auslaßtor

14 Regel- Steuertor

15 lippenförmiges Glied, Schwelle 20 Formgebungskammer 2.1 feuerfester Boden

22 Dach der Formgebungskammer

23 Seitenwände der Formgebungskammer

25 Bad aus geschmolzenem Metall

26 Miniskus
28, 29 Rollen

30 Ausgangsschwelle

31 Abzugsrollen

32 Vorhang

35, 36 seitliche Führungsstege, Begrenzungen

40 geschmolzenes Glas

41 Schmelzofen

42 Auslaßtor

43 Regeltor

44 breite Schwelle

50 Formgebungskammer

51 Boden

52 Dach

53 Seitenwände

55 Bad aus geschmolzenem Metall

56 seitliche Begrenzungseinrichtungen, Führungsstege

130066/0688

57 Glasband

58 Kantenrollen

59 Rollen

60 Ausgangsschwelle

61 Abzugsrollen

62 Vorhang 65 Rollen

13006 6/0 6

Leerseite

Claims

Patentanwälte Dr. Michael Hann Dr. H.-G. Sternagel Marburger Str. 38 Gießen (1378) St/He PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pa. 15222, U.S.A. Verfahren zum Ausziehen von Glas bei der Floatglasherstellung Priorität: 4. April 1980, USA Serial No. 137 329 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines endlosen Glasbandes mit einer Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke, wobei ein Strom geschmolzenen Glases auf ein sich längs in Förderrichtung erstreckendes Bad aus geschmolzenem Metall gefördert wird und am anderen Ende des Bades aus geschmolzenem Metall ein dimensionsstabiles Glasband mit einer Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke abgezogen wird, gekennzeichnet durch , Einbringen des geschmolzenen Glases in eine erste Zone auf dem Metallbad und Aufrechterhalten einer Dicke des Glasbandes oberhalb der Gleichgewichtsdicke, Ziehen des Glasbandes in Längsrichtung aus der ersten Zone in eine zweite Zone auf dem Metallbad, in der das Glas in Längsrichtung ausgezogen und gleichzeitig ein Schrumpfen in Querrichtung verhindert wird, so daß sich

130066/0688

die Dicke des Glasbandes in der zweiten Zone wesentlich verringert auf eine Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke,

Ziehen des Glasbandes in Längsrichtung aus der zweiten Zone in eine dritte Zone auf dem Metallbad, in der das Glas in Querrichtung ausgezogen wird und sich die Dicke des Glasbandes weiter verringert und Ziehen des Glases in Längsrichtung aus der dritten Zone in eine vierte Zone, in der das Glas bis zu einer ausreichenden Dimensionsstabilität abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß man das Glas in der ersten Zone für eine ausreichende Zeit hält, um im wesentlichen die vom Übergang auf das geschmolzene Metall resultierenden volumetrischen Strömungsschwankungen auszugleichen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Temperatur des Glases in der ersten Zone bei 925⁰C bis 1090°C und in der zweiten und dritten Zone bei 815°C bis 98O°C hält.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Glasband in der dritten Zone zusätzlich in Längsrichtung auszieht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Glasband in der dritten Zone auf eine Breite auszieht, die mindestens das 1,05-fache der Breite in der zweiten Zone beträgt.

130066/0688

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Glasband in der dritten Zone auf eine Breite auszieht, die mindestens das 1,1-fache der Breite in der zweiten Zone beträgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Glasband in der dritten Zone auf eine Breite auszieht, die größer als die Breite des Glases in der ersten Zone ist.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß man in der ersten Zone seitliche Kräfte auf die Kantenteile des Glasbandes einwirken läßt und die Breite des Bandes innerhalb der ersten Zone verringert.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß man die Kräfte durch Berührung mit drehenden Rollen auf das Glas in der ersten Zone aufbringt.

10. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß man die seitlichen Kräfte durch an den Seitenkanten des Glasbandes angreifende Sperreinrichtung oder Begrenzungseinrichtungen aufbringt.

11. Verfahren zum Herstellen eines endlosen Glasbandes mit einer Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke, wobei ein Strom geschmolzenen Glases auf ein sich längs in Förderrichtung erstreckendes Bad aus geschmolzenem Metall ge-

13 0086/0688

fördert wird und am anderen Ende des Bades aus geschmolzenem Metall ein dimensionsstabiles Glasband mit einer Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke abgezogen wird, gekennzeichnet durch Einbringen des geschmolzenen Glases am Anfang des geschmolzenen Bades in eine Eingangszone auf dem Bad aus geschmolzenem Metall und Aufrechterhalten der Dicke des Glasbandes oberhalb der Gleichgewichtsdicke für eine Zeit, die ausreicht, um im wesentlichen die vom Übergang auf das Metallbad herrührenden volumetrischen Strömung sSchwankungen auszugleichen,

Ziehen des Glasbandes in Längsrichtung aus der Eingangszone in eine anschließende Zone, in der das Glasband durch Aufbringen von in Längsrichtung wirkenden Kräften in Längsrichtung ausgezogen wird und gleichzeitiges Aufbringen von seitlich wirkenden Kräften, um die Breite des Glasbandes zu vergrößeren, so daß sich die Dicke des Glasbandes in dieser Zone wesentlich verringert auf eine Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke, Ziehen des Glasbandes in Längsrichtung aus der anschließenden Zone in eine Kühlzone, in der das Glas bis zu einer ausreichenden Dimensionsstabilität abgekühlt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet , daß man die Temperatur des Glases in der Eingangszone bei 925°C bis 1090°C und in der anschließenden Zone bei 815⁰C bis 98O°C hält.

13. Verfahren zum Herstellen eines endlosen Glasbandes mit einer Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke, wobei ein

130066/0688

Strom geschmolzenen Glases auf ein sich längs in Förderrichtung erstreckendes Bad aus geschmolzenem Metall gefördert wird und am anderen Ende des Bades aus geschmolzenem Metall ein dimensionsstabiles Glasband mit einer Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke abgezogen wird, gekennzeichnet durch Aufbringen des Glases auf das Metallbad mit einer feststehenden Breite, Einengen der Breite des Glasbandes mittels Einrichtungen, die an den seitlichen Kantenteilen des Glasbandes angreifen, auf eine Breite unterhalb der feststehenden Aufbringbreite innerhalb einer ersten Zone auf dem Metallbad,

Ziehen des Glases aus der ersten Zone in eine zweite Zone und Ausziehen des Glases in dieser zweiten Zone auf eine Dicke unterhalb der Gleichgewichtsdicke und auf eine Breite, die größer ist, als die verringerte Breite der ersten Zone.

130066/0688