SE449743B - Sett att bilda en beleggning av en metall eller metallforening pa en yta av ett uppvermt glassubstrat samt anordning herfor - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 40 449 743 på substratet då det besprutas. En relativt hög substrattemPefa' tur innebär en relativt tjock beläggning. Förslag har tiåiqafe gjorts att reglera temperaturen på substratet, så varje Områöe kommer att befinna sig vid lämplig temperatur då det exponeras för sprutningen men hittills har sådana förslag ej lett till till- fredsställande resultat. Justeringar av temperaturen på substra- tet och särskilt dess temperaturprofil tvärs över dess rörelse- väg genom beläggningsstationen kunde ej göras med tillräcklig hastighet och noggrannhet för industriella produktionsändamål.

Av liknande skäl har man funnit det olämpligt att utöva regle- ring av beläggningstjockleken endast genom att reglera tempera- turen på förmaterialet, som matas till sprutanordningen.

I Uppfinningen avser ett sätt vid beläggning av det slag som om- nämnts där temperaturförhålkfiena i och vid beläggningsstationen påverkas på ett sätt, som underlättar reglering av beläggningens tjocklek.

Enligt föreliggande uppfinning avses ett sätt för att bilda en beläggning av metall eller metallförening på en yta av ett upp- värmt glassubstrat under dess förflyttning i en given riktning (härefter benämnd "framåt“) genom att bringa en sådan yta vid en beläggningsstation genom vilken substratet passerar i kontakt med åtminstone en ström av små droppar omfattande en substans eller substanser ur vilken eller vilka beläggningsmetallen eller metall- föreningen bildas på ytan, där sättet kännetecknas av att ström- men (strömmarna) av små droppar är nedâtriktat lutade mot substra- tet i en framåt eller bakåtriktad riktning och av att åtminstone en ström av förvärmd gas utmatas i omgivningen ovanför substratet så att sådant gasflöde går i samma riktning (framåt eller bakåt) ovanför substratet och i beröring med strömmen (strömmarna) av små droppar, varvid temperaturen på sådan gasström (strömmar) är så- dan att strömmen (strömmarna) påverkar de små dropparnas tempera- tur på deras väg mot substratet selektivt eller differentiellt i ett eller flera områden tvärs över substratets väg, för att åt- minstone delvis kompensera beläggningens tendens att variera i tjocklek på grund av andra faktorer.

En eller flera gasstrënnar verksanna.i enlighet med upfinningen är kända som en nycket lämplig och effektiv regleringsparaneter för att påverka beläggnings- tjockleken. Värneväxling mellan gasströnnen (strönnarna) och dropparna i det 10 15 20 25 30 35 H0 3 449 743 sprutade materialet är mera effektiv än värmeväxling mellan sådant material och det varma substratet. Emedan det sprutade materialet befinner sig i ett tillstånd av fin uppdelning då det kontaktas av gasströmmen (strömmarna) kan den senare på- verka temperaturen i det sprutade materialet för att så på- verka tjockleken av beläggningen, som bildas på substratet trots den mycket korta kontakttiden mellan det sprutade ma- 'terialet och gasströmmen (strömmarna).

Effektiviteten för gasströmmen (strömmarna) för det angivna ändamålet beror på den nedåtriktade lutningen av strömmen (strömmarna) av små droppar och flödet av gasströmmen (Ström- marna) över substratet i samma allmänna riktning som den i vilken strömmen (strömmarna) av små droppar är nedåtriktat lutad, dvs. i samma allmänna riktning som den horisontella eller huvudhorisontella komponenten i de små dropparnas rörel- se. Under dessa förhållanden kan gasströmmen (strömmarna) verka på önskat sätt under det att ett stabilt tillstånd upprätt- hålles i besprutningen. Detta stabila förhållande är i sig själv viktigt för att undvika oförutsägbara variationer i beläggningstjockleken.

Uppfinningen grundas på upptäckten av de betydelsefulla verk- ningarna på beläggningstjockleken, som kan resultera från uppvärmning eller kylning av de små dropparna som innehåller föregångaren till beläggningsmaterialet. Modifiering av temperaturen på dropparna ändrar mängden värmeenergi, som krävs att växlas mellan substratet och dropparna vid deras kontakt med substratet, för att bilda en given mängd belägg- ningsmaterial ur beläggningsföreningen (föreningarna) som inne- hålles i de små dropparna. Detta fenomen kan i vissa fall till- skrivas inflytandet.av gasströmmen (strömmarna) på förångningen och/eller sönderdelningen av materialet i de små dropparna, beroende på deras sammansättning. Om man t.ex. sprutar en lös- ning av en förening föregående beläggningen, kan uppvärmning eller kylning av de små dropparna befordra eller fördröja för- ångning av lösningsmedel från dropparna och/eller sönderdel- ning av förföreningen. Uppfinningen är emellertid ej begränsad till sätt där någon sådan förklaring av gasströmmens (ström- marnas) inflytande på beläggningens tjocklek är tillämpbar.

Prov visar att i vissa beläggningsförfaranden mängden belägg- 10 15 20 25 30 35 H0 449 743 H ningsmaterial, som bildas på det varma glassubstratet av en given kvantitet sprutat material påverkas av en ändring i temperaturen på de små dropparna i besprutningen i en ut- sträckning som ej kan tillskrivas förlust från dropparna antingen av en mängd beläggningsförening eller en mängd bär- vätska, tlex. ett lösningsmedel för en sådan förening.

Vid föredragna utföringsformer av uppfinningen förvärmes gasen som utgör den omnämnda gasströmmen (strömmarna) i en utsträck- ning så att den uppvärmer de små dropparna. Allmänt sett kan uppfinningens princip mera tillfredsställande tillämpas på det sättet och är av större praktiskt värde i en industriell anläggning för produktion av belagt glas.

Med fördel omfattar de små dropparna en lösning av en metall- förening och gasströmmen (strömmarna) accelererar eller för- dröjer förångning av lösningsmedel från de små dropparna.

Gasströmmen (strömmarna) kan vara verksamma tvärs över hela bredden på substratområdet som skall beläggas, eller selektivt i en eller flera zoner inom den bredden. Vidare kan sådan ström (strömmar) användas som en regleråtgärd för att snabbt ändra tjockleken eller tjockleksprofilen på beläggningen. Mera speci- fikt: en eller flera av gasströmmarna kan bringas att påverka temperaturen på det sprutade materialet till lika delar i alla lägen tvärs över substratets väg, så att tjockleken på belägg- ningen påverkas liknande i alla zoner tvärs över den belagda arean. Alternativt kan gasströmmen (strömmarna) bringas att påverka temperaturen på det sprutade materialet selektivt eller differentiellt i en eller flera områden tvärs över den omnämnda vägen. En sådan selektiv eller differentiell verkan är med fördel sådan att den åtminstone delvis kompenserar för en tendens hos beläggningen att variera i tjocklek på grund av andra faktorer, t.ex. en variation i temperaturen på substra- tet från ett område till ett annat.

Vid vissa föredragna utföringsformer av uppfinningen tillämpas beläggningssättet för att belägga ett kontinuerligt band av plant glas under dess förflyttning från en formningsanläggning för ett planglas, t.ex. under dess förflyttning genom en kanal 10 15 20 25 30 35 H0 5 449 745 (t.ex. en kylkanal) inom vilken beläggningsstationen är placerad och gasströmmen (strömmarna) påverkar differentiellt temperaturen på de små dropparna som förflyttas mot olika områden tvärs över bandets väg, för att så befordra bildning av en beläggning, som har i huvudsak enhetlig tjocklek över bandets fulla belagda bredd. Sådana sätt är användbara t.ex. för att bilda en belägg- ning av i väsentligen enhetlig tjocklek på ett kontinuerligt band eller just bildat glas under dess förflyttning utmed kana- len från en dragmaskin för planglas eller från en floatglas- Vanna.

Under förflyttning utmed en kanal enligt ovan tenderar substra- tets sidokanter, som är närmare kanalens sidobegränsningar att svalna snabbare än den mittre delen av substratets bredd. Där- för tenderar kantområdena att ha en något lägre temperatur än en sådan mittre del vid ankomsten till beläggningsstationen.

I frånvaro av någon kompenserande åtgärd, skulle sådana tem- peraturgradienter tvärs över substratet vanligen ha en tendens; att förorsaka att tjockleken på beläggningen avtar mot sido- kanterna på substratet. Viss kompensation kan i praktiken ske då man använder en sprutanordning, som föres fram och tillbaka tvärs över substratets väg såsom nedan omnämnes, t.ex. på grund av sprutanordningens retardation nära ändarna på sin tvärgående rörelse, men denna kompensation är ej i sig själv tillräcklig för att uppnå standarden på enhetlighet i beläggningens tjock- lek, som nu ofta efterfrågas. Genom att differentierat påverka temperaturen på de små dropparna som förflyttas mot olika om- råden tvärs över substratets väg vid genomförande av före- liggande uppfinning kan man uppnå en mera tillfredsställande kompensering. Sättet på vilket temperaturen på gasströmmen (strömmarna) bör variera tvärs över substratets väg för att åstadkomma den önskade kompenseringen beror på sammansätt- ningen i de små dropparna i det sprutade materialet. T.ex. då man sprutar små droppar innehållande en förförening till beläggningen, som kan förångas eller sönderdelas genom upp- värmning av dropparna så att sammansättningen på återstående droppar vid deras ankomst på substratet är mera utspädd bör de små dropparna som går mot ett centralt område på substrat- vägen genom kylkanalen uppvärmas i större utsträckning eller kylas i mindre utsträckning än de små droppar som går mot sido- kanterna av en sådan väg för att kompensera de förut nämnda 10 15 20 25 30 35 H0 449 743 temperaturgradienterna tvärs över substratet. Som ytterligare exempel kan nämnas att om man sprutar en förförening för be- läggningen upplöst i ett lösningsmedel, som kan förångas från de små dropparna i en utsträckning, som beror på omgivningens temperatur genom vilken dropparna förflyttas bör de små droppar- na som gå mot kantområden på substratets väg uppvärmas i större eller kylas i mindre utsträckning än de små dropparna som går mot det centrala området av en sådan väg för att kompensera de förut nämnda temperaturgradienterna tvärs över substratet.

Det inses lätt att vid vissa sätt, beroende på de små dropparnas sammansättning, verkan på beläggningstjockleken av en ändring i de små dropparnas temperatur ej möjligen är i stånd av så enkel analys, t.ex. emedan gasströmmen (strömmarna) kan befordra eller fördröja förångningen eller sönderdelningen av såväl en förförening för beläggning som en bärvätska. Vid prov där man använder sig av små droppar av en given sammansättning kan det emellertid lätt fastställas vad som är den lämpliga tempera- turprofilen som skall skapas av gasströmmen (strömmarna) tvärs över kanalen vid beläggningsstationen för att bilda en belägg- ning som uppvisar förutbestämd tjockleksprofil.

Då man uppställer en given beläggningsanordning för att ut- föra uppfinningen är det nödvändigt att säkerställa att de små dropparna bibehålla tillräcklig densitet för att undvika att de medbringas från strömmen (strömmarna) av små droppar av temperaturreglerande gasströmmen (strömmarna) så att strömmen (strömmarna) av små droppa1=kæ1hållas i ett stabilt tillstånd.

Sådan täthet påverkas givetvis av eventuell förångning av substans (substanser) från de små dropparna under deras för- flyttning. Men vid sätt, där lösningsmedel bringas att förångas från de små dropparna av gasströmmen (strömmarna) fann man i vissa fall vara gynnsamt att förånga så mycket av lösningsmedel som möjligt från dropparna, i överensstämmelse med det stabila strömningsförhållandet. Det visade sig att beläggningskvaliteten var särskilt god, då förångning av lösningsmedlet fullbordades vid eller omedelbart efter de små dropparnas kontakt med det varma substratet.

Skulle det under uppfinningen krävas att variera tjockleken på beläggningen, loppet av ett beläggningsförfarande enligt som bildas i något givet område tvärs över substratet från 10 15 20 25 30 55 Ä0 7 449 743 små droppar, vars temperatur påverkas av en eller flera av gasströmmarna, kan detta göras mycket lätt genom att justera temperaturen till vilken sådan gas bringas innan den utmatas in i omgivningen ovanför substratet. Det är mycket lättare att variera temperaturen på gasströmmen (strömmarna) än det ärtatt variera temperaturen på glassubstratet eller beläggnings- materialet, som matas till sprutanordningen.

De små dropparna kan utmatas i en ström eller strömmar vars anslagszon eller kombinerade anslagszoner på substratet täcker hela substratareans bredd, som skall beläggas. I det fallet kan källan eller källorna för strömmen (strömmarna) vara stationär. Företrädesvis täcker emellertid anslagszonen (zoner- na) för strömmen (strömmarna) av de små dropparna på substra- tet endast del av substratets bredd, som skall beläggas och sådan ström (strömmar) förflyttas hela tiden fram och tillbaka tvärs över substratets transportväg genom beläggningsstationen, så att strömmen (strömmarna) verkar över hela bredden av substrat- arean, som skall beläggas. Vid sådana omständigheter kan gas- strömmen (strömmarna), som verkar på de små dropparna enligt uppfinningen utöva en differentiell värmeverkan tvärs över subst- ratets väg på de små dropparna, som då tar Hänsyn till varje tendens för mängden beläggningsmaterial, som avsättes per enhetsarea av substratet att vara större nära sidokanterna på substratet beroende på sprutanordningens retardation då den närmar sig ändarna av sin tvärgående rörelse.

Strömmen (strömmarna) av de små dropparna bör förbli stabil under beläggningsprocessen. Detta är lättare att uppnå om strömmen eller varje ström kontinuerligt exponeras (till skillnad från att intermittent exponeraà för verkan av en ström eller strömmar av den temperaturreglerande gasen. Vid föredragna utföringsformer av uppfinningen utmatas gasströmmen (strömmarna) kontinuerligt och strömmen eller varje ström av små droppar kontaktas kontinuerligt över dess fulla bredd av en eller flera av dessa gasströmmar.

En eller flera av gasströmmarna utmatas företrädesvis från ett stationärt munstycke eller från en serie stationära munstycken, som sträcker sig eller är fördelade tvärs över substratets väg.

En verksam temperaturreglering kan mycket lättare åstadkommas 10 15 20 25 30 35 40 449 743 på det sättet. Om strömmen (strömmarna) av de små dropparna förflyttas utmed en tvärgående väg tvärs över substratet vid beläggningsstationen och en eller flera av gasströmmarna utmatas så att en del av gasen strömmar tvärs över den vägen, ur linje med strömmen (strömmarna) av små droppar, kan den gasen utöva en nyttig spolande verkan genom att avlägsna ångor från strömmens (strömmarnas) tvärgående väg och förhindra dem att instängas i sådan ström (strömmar).Under dessa förhållanden använder man sig vid föreliggande sätt även av uppfinningen, som är föremål för vårt patent ... (vår samtidiga patentansökan 8100688-4).

Gasströmmar utmatas kontinuerligt med fördel från en serie ut- matningsmunstycken såsom ovan nämnts och gaskvanta tillförda olika munstycken eller grupper av munstycken förvärmes till temperaturer, som regleras oberoende av varandra för att reglera beläggningstjockleksprofilen tvärs över substratet.

Uppfinningen innefattar sätt, där gasen, som bildar strömmen (strömmarna) underkastas en förvärmning, som automatiskt reg- leras i beroende på signaler utsända av en anordning som av- känner tjockleksvärden på beläggníngen på det sig rörande substratet vid en avkänningsstation placerad framom belägg- ningsstationen. Beläggningstjockleken kan t.ex. uppmätas genom att bestämma laserstrålreflektionsegenskapen hos beläggningen.

Alternativt tillgängliga sätt att bestämma beläggningstjockleken är t.ex. de som mäter återdiffusionen av Û -strålar, eller som mäter reflektionen eller transmissionen av ljusstrålar medelst en spektrofotometer och metoder där man använder röntgenstråle- fluoreserande detektor eller baserad på interferometri eller svepmikroskoptekniker.

Gasen som bildar den temperaturreglerande gasströmmen (strömmar- na) utgöres företrädesvis av luft. Någon annan gas, t.ex. en inert gas såsom kväve kan emellertid användas.

Gasströmmen eller varje sådan gasström riktas företrädesvis mot strömmen av små droppar eller en sådan ström för att träffa den strömmen i en zon på avstånd ovanför substratet. De små dropparnas energi avtar från deras källa mot substratet och genom att rikta gasströmmen (strömmarna) mot de små dropparna 10 15 20 25 30 55 449 743 innan de befinna sig vid sin minimienerginivå, är det lättare att undvika medbringande av små droppar från deras önskade flygbanor i strömmen. Man bör lägga märke till att ju närmare gasströmmens (strömmarnas) verkningszon är till källan för strömmen av små droppar ju kortare är den tid under vilka dropparna direkt exponeras för sådan ström (strömmar).

Genomförandet av föreliggande uppfinning kan medföra samtidig användning av uppfinningen som beskrives i vårt patent ... (vår samtidiga patentansökan 8100692-6). Såsom beskrives i detta patent genom att bringa en gasstråle att strömma mot bakre delen av en nedâtriktad lutad ström av små droppar av beläggningsmaterial (denna bakre del är där de små dropparna ha sin kortaste flygväg) är det lättare att bilda optiska be- läggningar utan förekomst av beläggningsdefekter, som för- orsakar ljusdiffusion i skiljeytezonen mellan gassubstratet och beläggningen eller vid beläggningens yta. Detta förmodas bero på uppfångandet eller utspädningen av felaktigt bildade reaktionsprodukter, som har en tendens att medbringas nedåt bakom strömmen av små droppar och till beröring med glaset eller med en beläggning därpå. Verkan av en temperaturregle- rande gasström mot en ström av små droppar, som förekommer vid genomförande av sättet enligt föreliggande uppfinning kan där- för ha den sekundära effekten av att förbättra beläggningens kvalitet.

Såsom emellertid angivit i vårt nämnda patent föredrar man för att uppnå de bästa förbättringarna i beläggningskvalitet att rikta en sådan bakre gasstråle mot substratet bakom an- slagszonen för strömmen av små droppar så att den bakre gas- strålen avböjes mot sådan ström. En sådan föredragen utförings- form av uppfinningen som visas i vårt nämnda patent kan ut- föras samtidigt med föreliggande uppfinning genom att använda en eller flera gasströmmar för att påverka temperaturen på dropparna som rör sig mot substratet och driva en stråle av gas, som ej behöver vara förvärmd (i en nedåtriktad lutning) mot substratet bakom strömmen av små droppar så att en sådan stråle avböjes av substratet mot bakre delen på en sådan ström av små droppar. 10 15 20 25 30 35 40 449 745 lo Det är mycket fördelaktigt att kombinera reglerad uppvärmning av de små dropparna som sprutas, i enlighet med uppfinningen med reglering av temperaturförhållandet på substratet just innan själva beläggningsoperationen.

Vid genomförande av föreliggande uppfinning är strömmen (ström- marna) av små droppar företrädesvis lutade nedåt och framåt.

Med detta arrangemang är det lättare att bilda beläggningar med enhetlig struktur, särskilt om beläggningarna är relativt tjocka.

En sådan inriktning av en beläggningssprutning omfattas av det brittiska patentet nr l 516 032.

Företrädesvis lutas strömmen (strömmarna) av små droppar så att den inneslutnavinkelnnællan axeln eller axlarna på ström- men (strömmarna) av små droppar och substratytan som belägges iigger i området 2o° till 6o° och helst inom området 25° till 35°.

Detta särdrag underlättar bildning av beläggningar med god optisk kvalitet. För att erhålla de bästa resultaten bör alla delar av strömmen (strömmarna) av små droppar infalla på subst- ratet i en väsentlig lutning mot det vertikala. I enlighet där- med vid de mest föredragna utföríngsformerna av uppfinningen använder man sig av åtminstone en sådan ström av små droppar, som utgöres av en parallell ström eller en som divergerar från sin källa med en vinkel understigande 300, t.ex. en vinkel av -omkring 200.

Experiment antyder att enhetliga och jämna beläggningar kan lättare bildas om vissa förhållanden iakttages med avseende på det lodräta avståndet mellan substratytan, som belägges och källan för strömmen (strömmarna) av de små dropparna.

Ett sådant avstånd mätt vinkelrätt mot substratytan är före- trädesvis från 15 till 35 cm. Detta har befunnits vara det mest lämpliga området, särskilt om man iakttager de före- dragna lutnings- och divergensområdena för strömmen av små droppar som omnämnts ovan.

Uppfinningen är mycket lämplig att användas vid beläggning av ett kontinuerligt sig i längdled rörande glasband. 10 15 20 25 30 35 H0 11 449 743 Uppfinningen innefattar sätt där substratet utgöres av ett kontinuerligt band av plant glas, som rör sig från en anlägg- ning för formning av plant glas. Vid vissa fördelaktiga ut- föringsformer utgöres bandet av ett band av floatglas, ut- gående från en floatglasvanna. Vid vissa sätt enligt upp- finningen slår strömmen av små droppar an mot överytan på bandet av plant glas i ett läge nedströms om anläggningen för formning av plant glas, där temperaturen på glaset ligger inom området 65o°c till 1oo°c. “ Sättet enligt uppfinningen kan tillämpas för att bilda olika oxidbeläggningar genom att använda en flytande komposition, t.ex. en lösning av ett metallsalt. Mycket fördelaktiga sätt enligt uppfinningen innefattar sätt där de små dropparna ut- göres av små droppar av en lösning av en metallklorid ur vilken en metalloxidbeläggning bildas på substratet. Vid vissa sådana sätt utgöres lösningen av en tennkloridlösning, t.ex. ett vattenhaltigt eller icke vattenhaltigt medium innehållande stanniklorid och ett dopmedel, t.ex. en substans som ger joner av antimon, arsenik eller fluor. Metallsaltet kan an- vändas tillsammans med ett reducerande medel, t.ex. fenyl- hydrazin, formaldehyd, alkoholer och icke kclhaltiga reduce- rande medel såsom hydroxylamin och väte. Andra tennsalt kan användas istället för eller förutom stanniklorid, t.ex. stanno- -oxalat eller stannobromid. Exempel på andra metalloxidbelägg- ningar, som kan bildas på liknande sätt innefattar oxider av kadmium, magnesium och volfram. För att bilda sådana belägg- ningar kan beläggningskompositionen likaledes iordningställas genom att bilda en vattenhaltig eller organisk lösning av en förening av metallen och ett reducerande medel. Nitratlösningar kan användas, t.ex. järn och indiumnitrater, för att bilda beläggningar av motsvarande metalloxider. Som ytterligare exempel kan uppfinningen användas för att bilda beläggningar genom pyrolys av organo-metallföreningar, t.ex. karbonyler och metallacetylacetonater, som tillföres i form av små droppar till substratytan, som skall beläggas. Även vissa metallaceta- ter och alkylater kan användas, t.ex. tenndibutyldiacetat och titanisopropylat. Det ligger inom uppfinningens ram att an- bringa en komposition innehållande salter av olika metaller för att så bilda en beläggning innehållande en blandning av oxider av olika metaller. 10 15 20 25 30 35 HO 449 745 12 En beläggning bildad genom ett sätt enligt uppfinningen kan under vissa omständigheter uppvisa en yta, som har lokala strukturella fel, t.ex. en yta som är ojämn beroende på falska avsättningar. Sådana defekter kan avlägsnas genom en ytbehandling utförd efter beläggningens bildning. Ytan på beläggningen kan t.ex. underkastas en slipande behandling.

Bildningen av falska avsättningar kan undvikas eller minskas genom att använda utloppsledningar för att dra gaser bort från omgivningen till strömmen (strömmarna) av små droppar.

Vid vissa utföringsformer av uppfinningen skapas således sug- krafter i utloppsledningar för att dra gaser som omgiver ström- men (strömmarna) av små droppar bort från sådan ström (ström- mar) i samma riktning (framåt eller bakåt) över substratet som den i vilken gasströmmen (strömmarna) utmatas. Sådana sugkrafter regleras givetvis så att de ej avbryter strömmen (strömmarna) av små droppar eller gör sådan ström (strömmar) ostadig. Sådana sätt kombinera utövandet av föreliggande upp- finning och den uppfinning som är föremål för vårt brittiska aptent l 523 991 och de kan även innefatta uppfinningen som beskrives i vårt patent ... (vår samtidiga patentansökan 8100691-8).

Uppfinningen innefattar anordning lämplig att användas vid bild- ning av en beläggning av en metall eller metallföreníng på en yta av ett glassubstrat under dess rörelse genom en belägg- níngsstation, genom ett sätt enligt föreliggande uppfinning.

En anordning enligt föreliggande uppfinning omfattar ett stöd för ett substrat, anordningar för att transportera substratet i en given (hädanefter kallad "framåt") riktning under det att det uppbäres och understödjes och sprutanordningar för att utmata åtminstone en ström av små droppar på det uppburna substratet och utmärkes av att sprutanordningarna är anordnade att utmata strömmen (strömmarna) av små droppar i en nedåt- riktad och framåtriktad eller en nedåtriktad och bakåtriktad lutning och av att gasutmatningsanordningar finnes för att utmata en ström eller strömmar av en förvärmd gas till om- givningen ovanför substratet för att bringa sådan ström (strömmar) att strömma i samma (framåtriktade eller bakåtrikta- de) riktning ovanför substratet och till kontakt med strömmen I) 10 15 20 25 50 35 HO 13 449 743 (strömmarna) av små droppar på deras väg mot substratet.

Gasutmatningsanordningen omfattar företrädesvis en serie av gasutmatningsmunstycken fördelade tvärs över substratets transportväg och anordningar finnes varvid mängder av gas tillförd till olika munstycken eller grupper av munstycken kan förvärmas till olika temperaturer.

Uppfinningen innefattar en anordning enligt ovan och inne- fattande anordningar för att avkänna tjockleken på belägg- ningen på det sig rörande substratet och för att utsända signaler, som automatiskt reglera förvärmningen av den gas som tillföres gasutmatningsmunstycket (munstyckena). Avkännings- anordningarna uppmäter t.ex. tjockleken på en beläggning genom att bestämma dess laserstrålreflekteringsegenskap.

Vid vissa anordningar enligt uppfinningen förefinnes anordningar för att reglera temperaturen på substratet just före dess an- komst till beläggningsstationen.

Sprutanordningarna är företrädesvis anordnade för att utmata strömmen (strömmarna) av små droppar nedåtriktat och framåt- riktat.

Vid föredragen anordning enligt uppfinningen är sprutanord- ningarna samordnade med drivanordningar, som arbetar upp- repade gånger för att förflytta sprutanordningarna fram och tillbaka utmed en tvärgående väg tvärs över substratets transportväg.

Försteg gives anordningar, där sprutanordningarna är anordnade att utmata en ström av små droppar i en riktning så att den inneslutna vinkeln mellan dess axel och det horisontala ligger i området 200 till 600. àmutanordningarna är företrädesvis konstruerade att utmata en ström av små droppar, som utgöres även paralleïtstråneller är en som divergerar från sin källa med en vinkel understigande 300, såsom ovan omnämnts.

Uppfinningen innefattar anordningar enligt ovan, installerad i förening med en anläggning för formning av plant glas, t.ex. en floatglasvanna för att belägga ett kontinuerligt glasband, 10 15 20 25 30 35 H0 449 743 ., som utgår från anläggningen. Med fördel är sprutanordningarna anordnade så att vid drift åtminstone en ström av små droppar slår an mot överytan på glasbandet i en zon, där temperaturen på glaset ligger inom området 6500 till 10000.

Vid vissa anordningar enligt uppfinningen finnes gasutlopps- anordningar för att bringa gaser i omgivningen till strömmen (strömmarna) av små droppar att strömma bort från sådan ström (strömmar) av små droppar i samma riktning (framåt eller bakåt) över substratet som den i vilken gasutmatningsanordningen ut- matar gasströmmen (strömmarna). I anslutning till den bifogade schematiska ritningen omfattande fig. 1, som visar en tvär- sektion sidovertikalprojektion av delar av en anläggning för tillverkning av plant glas och som innefattar en beläggnings- anordning för utövning av föreliggande uppfinning förklaras upp- finningen närmare.

Ritningen visar del av en kylkanal l med eldfast tak och botten 2 och 3, utmed vilken ett just bildat och format glasband H, uppburet på rullar 5 transporteras i den riktning som antydes av pilen 6, från en bandformníngssektion (ej visad) i anlägg- ningen för tillverkning av plant glas. Bandet kan t.ex. formas i en dragmaskin enligt Libbey-Owens eller kan formas enligt floatglasprocessen.

Glasbandet passerar under en eldfast skärm 9 till en belägg- ningsstation inom kylkanalen.

Ovanför beläggningsstationen finnes fasta skenor 15, som sträcker sig tvärs över kanalens överdel och bildar ett spår för en vagn 16. Vagnen har rullar 17, som löper utmed flänsar på skenorna.

Vagnen uppbär ett vertikalt rör l8, inom vilket det finns ledningar såsom 19 för att leda tryckluft och ett flytande beläggningsmaterial, t.ex. en lösning av en förförening för beläggning, till en sprutpistol 20, som uppbäres av röret 18.

En drivmekanism (ej visad) förflyttar vagnen 16 fram och till- baka utmed skenorna 15, så att sprutpistolen 20 går fram och tillbaka tvärs över glasbandets U transportväg. Beläggnings- lösningen utmatas från sprutpistolen som en stabil konisk sprutkon 21. Förföreningen för beläggning omvandlas vid kon- takt med det varma glasbandet till önskad metalloxid eller 10 15 20 25 30 35 HO 1, 449 745 annan beläggningssubstans, med vilken bandet fortskridande belägges över dess hela bredd under dess transport genom kyl- kanalen.

Ledningar 22 sträcker sig genom taket 2 på kanalen, bakom spårskenorna 15, för att leda förvärmd gas in i ikylkanalen för att uppvärma sprutkonen 21 i enlighet med föreliggande upp- finning. Ledningen 22 kan omfatta en enda ledning av.plan i längdled utsträckt tvärsektion, som sträcker sig över väsen- ligen hela kylkanalens bredd, eller den kan omfatta ett fler- tal ledningar anordnade sida vid sida tvärs över kanalen.

Den nedre änddelen 23 på ledningen är anordnad väsentligen horisontellt och på en nivå så att strömmen eller strömmarna av förvärmd gas, som utträder från utmatningsmunstycket eller munstyckena 2U på ledningen och representeras av de prickade linjerna 25, skär sprutkonen 2l i ett mittre område av de små dropparnas flygvägar under sprutkonens fram och återgående rörelse tvärs över bandets väg. Gasströmmen eller -strömmarna kan förvärmas till en temperatur över eller under den normala omgivande temperaturen i beläggningsstationen, så att sådan ström (strömmar) uppvärmer eller kyler de små dropparna under deras flykt mot glasbandet. Man föredrager att med ledningen 22 omfatta ett flertal av sida vid sida anordnade ledningar såsom ovan omnämnts och uppvärmningsanordningar, t.ex. elektriska 'motståndsvärmare att anordnas genom vilket gas som tillföres genom de olika ledningarna kan oberoende och individuellt uppvärmas till olika temperaturer. Det är då möjligt att modifiera temperaturen på de små dropparna i spridkonen 21 i en utsträckning, som varierar under något givet svep tvärs över glasbandet. Kompensation kan därvid göras för några kvardröjande olikheter i temperaturen på glaset tvärs över bandets bredd och för eventuellt accelera- tion eller retardation på sprutpistolen under varje tvärgående rörelse för sprutkonen tvärs över bandet, i avsikt att bilda en beläggning, som har väsentligen enhetlig tjocklek över den bredden.

Gasutmatning från ledningen 22 ur linje med sprutkonen 21 strömmar framåt tvärs över sådan sprutkonsväg och hjälper till i att hålla den vägen fri från ångor, som kan instängas i 10 15 20 25' 30 35 Ä0 449 743 16 sprutkonen och ofördelaktigt påverka beläggningens kvalitet såsom beskrives i vårt patent ... (vår samtidiga patent- ansökan 8100688-U) omnämnt ovan.

Utmatningshastigheten för förvärmd gas från munstycket eller munstyckena 2H är sådan att sprutkonen 21 ej avbrytes av gas- strålarna. Flygvägarna för de små dropparna påverkas ej nämn- värt.

Vid ställen anordnade på avstånd framom vägen för sprutkonens 21 tvärgående rörelse tvärs över bandet finnes utloppsledningar 26, som sträcker sig tvärs över kanalen och som är anslutna till anordningar (ej visade) för att upprätthålla sugkrafter i dessa ledningar. Ändamålet med detta utloppssystem är att bringa gaser i sprutkonens omgivning att utsugas framåt bort från sprutkonens fram och återgående väg och in i inträdes- munstyckena 27 på utloppsledningarna, såsom föreslås av de brutna linjerna 28 och därmed minska risken för falska yt- avsättningar på den bildade beläggningen. Sugkrafterna in- ställas så att de små dropparnas flygvägar från sprutpistolen väsentligen lämnas opåverkade och sättet överensstämmer därför med en uppfinning som beskrives i det brittiska patentet 1 523 991 omnämnt ovan.

Förutom att påverka temperaturen på de små dropparna i sprut- konen, korsar eller utspäder de förvärmda gasströmmarna, som utträder ur ledningen 22 några reaktionsprodukter, som kan förorena omgivningen bakom sprutkonen och som kan medbringas nedåt till beröring med glaset omedelbart innan det belägges av sprutkonen 21. Denna verkan, som beskrives i vårt ovannämnda patent ... (vår samtidiga patentansökan 8100692-6) kan emeller- tid bättre uppnås genom att driva strömmar av gas mot glas- bandet omedelbart bakom anslagszonerna för sprutkonen så att sådana strömmar strömmar mot det nedre området av sprutkonen.

Den visade anordningen kan modifieras genom att förseledningen 22 med förgreningsmunstycken 29 såsom visas med brutna linjer så att de bakre gasströmmarna som verkar på det sättet bildas av en del av den förvärmda gasen, som tillföres ledningen 22.

Det följande utgör exempel på sätt enligt uppfinningen utförda 10 15 20 25 30 35 40 449 743 17 med hjälp av anordningen beskriven ovan. ššempel l Beläggningsanordningar såsom beskrivits med hänvisning till fig. 1 användes för att belägga ett glasband, 5'm brett under dess förflyttning utmed en kylkanal från en dragmaskin enligt Libbey-Owens. Glasbandets hastighet utmed kylkanalen varav storleksordningen l m per minut.

Genomsnittstemperaturen på glasbandet vid beläggningsstationen var omkring 60000. Temperaturen på glasets kantzoner var av- sevärt lägre än i bandbreddens centrala del.

Sprutpistolen 20 var av vanlig typ och drevs med ett tryck av storleksordningen 4 kg/cm2. Pistolen förflyttades fram och tillbaka över bandets väg på en höjd av 30 cm ovanför glas- bandet, för att så fullborda nio fram och återgående rörelser per minut utmed en väg sträckande sig just förbi varje sido- kant på bandet. Sprutpistolen riktades så att sprutkonens axel bildade 500 med glasbandets plan. Sprutkonvinkeln var 2o°.

Sprutpistolen matades med en vattenlösning av tennklorid av 25°C temperatur, där lösningen bildas genom att upplösa hydra- tiserad tennklorid (SnCl22H2O) i vatten i en mängd av 375 g av tennklorid per liter och tillsätta per liter 55 E NHMHFZ.

Matningshastigheten på beläggningslösningen inställdes så att på glasbandet en beläggning av tennoxid dopad av fluorjoner bildades och uppvisade en tjocklek så nära ?500 Å som möjligt.

Sugkrafterna i utloppsledningarna 26 inställdes till att upp- rätthålla ett kontinuerligt flöde av omgivande gaser bort från sprutkonens väg såsom antydes av pilar 28 på ritningen utan att bryta sprutkonen.

Ledningen 22 omfattade tio sida vid sida anordnade ledningar täckande lika delar av bandbredden. Axlarna i utmatnings- änddelarna 23 på ledningarna var 15 cm ovanför glasbandets överyta och utmatningsmunstyckena 24 befann sig på ett hori- sontellt avstånd av 25 cm från den väg som sveptes av den 10 15 20 25 30 35 40 449 743 18 bakre delen av den sig i tvärled rörande sprutkonen. Förvärmd luft tillfördes ledningarna vid en temperatur så att en luft- ström som utmatades från vart och ett av munstyckena ZH hade en temperatur av storleksordningen 600°C. Den varma luften tillfördes ledningarna med en volymhastighet av omkring l800 m3/tim för att från var och en av de tio ledningarna upprätt- hålla en stråle 25 med en hastighet av 2 m/sek.

Förvärmningstemperaturen på volymerna av gas som tillfördes genom de tio ledningarna kunde individuellt justeras i steg om 2000 och temperaturerna på de olika volymerna justerades individuellt till värden så att beläggningen som bildades på bandet hade en väsentligen jämn och enhetlig tjocklek tvärs över bandets fulla bredd trots temperaturgradienterna tvärs över bandet vid ankomst till beläggningsstationen. Belägg- ningstjockleken i de olika ställena tvärs över bandet avkändes kontinuerligt vid ett läge inom kanalen nedströms om utlopps- ledningarna 26 med användning av en laserstråle och en sensor känslig för laserstrålreflektion och signaler från sådan sensor användes för att automatiskt reglera temperaturerna på gasstrålarna. Som resultat var beläggningstjockleken i alla lägen tvärs över bandet 7500 Å i 200 Å.

Vid ett jämförande prov där sättet utfördes utan att använda de förvärmda gasstrålarna men annars under oförändrade för- hållanden befanns beläggningen som bildades på substratet vara tunnare i sidokantdelar av bandet än i dess centrala del.

Tjocklekens variation i beläggningen från önskat värde på 7500 Å kunde ej minskas under 1 500 Å.

Genom att förvärma den tillförda gasen till ledningen 22 till lägre temperaturer, t.ex. till temperaturer av storleksord- ningar 12000 kan lösningsmedlets förångningshastighet minskas och därmed leda till tunnare beläggningar. Vid en modifiering av sättet enligt exempel l, användes ledningar 22 som hade förgreningsmunstycken 29 via vilka en mängd av den förvärmda gasen utmatades som nedåt lutade strålar, som slog an mot glasbandet just bakom sprutkonens väg och strömmade mot neder- delen av sprutkonen under dess rörelse tvärs över bandet.

En jämförelse med glaset belagt under dessa förhållanden med 10 15 20 25 30 35 H0 19 449 745 glas belagt utan inflytandet av sådan nedåtriktat lutade bakre gasströmmar visade att dessa strålar var gynnsamma för att undvika eller minska förekomsten av ljusspridande defekter i skiljeytan mellan glas/beläggning.

En beläggningsprocess enligt uppfinningen kan utföras genom 2 att använda anordningen visad i fig. l liksom i det föregående exemplet med den enda modifieringen att glasbandet förflyttas i motsatt riktning mot pilen 6. Under dessa förhållanden riktas strömmen av de små dropparna nedåt och bakåt enligt denna beskrivning.

Exempel 2 Anordningen i fig. 1 användes för att belägga ett band av floatglas 2,5 m brett med koboltoxid under bandets förflytt- ning genom kylkanalen med en hastighet av H,5 m/min. Sprut- pistolen matades med en lösning av 2500 erhållen genom att upplösa koboltacetylacetonat Co(05H7O2)22H20 i dimetylform- amid i en mängd av lU0 g acetylacetonat per liter lösnings- medel. Pistolen riktades i en vinkel av 300 mot glasbandets plan och var placerad 25 cm ovanför bandet och i ett läge i kanalen så att de små dropparna av den sprutade lösningen slog an på glasbandet där glaset hade en genomsnittstempera- tur av storleksordningen 580°0. Sprutpistolen fördes fram boch tillbaka med tio fullständiga fram och ätergâende rörelser per minut. Utmatningshastigheten för beläggningslösningen inställdes så att på glaset en beläggning bildades av kobolt- oxid (0o3On) med en tjocklek så nära 920 Å som möjligt.

Ledningen 22 omfattade tio sida vid sida anordnade ledningar med sina utmatningsmunstycken 2U placerade under vägen för sprutpistolen och 10 cm ovanför glasbandet. Varm luft för- värmd till 3500 tillfördes genom denna ledning 22 med en volymhastighet av 1500 m5/tim för att bilda de sida vid sida anordnade strömmarna av luft 25 med en hastighet av 2 m/sek.

Temperaturerna på luftströmmarna var individuellt reglerbara i steg om 2000 och reglering åstadkoms i beroende av signaler från en tjockleksmätare som i exempel l för att hålla belägg- ningstjockleken så jämn som möjligt över bandets bredd. Det befanns att en beläggning kunde bildas, som hade en tjocklek 10 15 20 449 745 20 av 920 Å 1 50 Å över glasbandets hela bredd. Vid ett jämförande prov där sprutkonen ej uppvärmdes av gasströmmar men som annars använde sig av samma förhållanden, befanns det omöjligt att innehålla en beläggning med en sådan hög standard på jämnhet och enhetlighet.

Genom att uppvärma luften som tíllföres ledningen 22 till lägre temperatur, t.ex. till temperaturer av storleksordningen 15000, reglerbar i steg om l0OC, kan förångningshastigheten på dimetyl- formamid från de små dropparna och acetylacetonatets sönder- delningshastighet minskas, och därigenom leda till tunnare beläggningar.

De ovan beskrivna beläggningssätten kan följas för att bilda färgade skikt sammansatta av en blandning av oxider genom att mata sprutpistolen med en lösning innehållande en blandning av föreningar av olika metaller, t.ex. föreningar av metaller utvalda ur gruppen järn, kobolt, krom och nickel eller genom att använda ett flertal sprutpistoler och mata olika lösningar samtidigt genom olika pistoler.

G0

Claims (14)

vàwíí..- 10 15 20 25 30 35 449 743 21 Patentkrav

1. Sätt att bilda en beläggning av en metall eller metall- förening på en yta av ett uppvärmt glassubstrat under dess förflyttning i en given riktning (härefter kallad "framåt") genom att bringa en sådan yta i en beläggningsstation genom vilken substratet passerar. i kontakt med åtminstone en ström av små droppar. omfattande en substans eller substanser ur vilken beläggningsmetallen eller metallföreningen bildas på ytan, k ä n n e t e c k n a t av att strömmen (strömmarna) av små droppas lutas nedåtriktat mot substratet i en framåt- riktad eller bakåtriktad riktning och av att åtminstone en ström av förvärmd gas utmatas till omgivningen ovanför sub- stratet så att sådan gas strömmar i samma (framåt eller bakåt) riktning ovanför substratet och till kontakt med strömmen (strömmarna) av små droppar. varmed temperaturen på sådan gasström (strömmar) är sådan att gasströmmen (strömmarna) påverkar temperaturen på de små dropparna i strömmen (ström- marna) på deras väg till substratet selektivt eller differen- tiellt i_etteller flera områden tvärs över substratets våg. för att åtminstone delvis kompensera beläggningens tendens att variera i tjocklek på grund av andra faktorer.

2. Sätt enligt krav l. som utgör strömmen eller strömmarna förvärmes i en utsträck- ning så att den uppvärmer de små dropparna. k ä n n e t e c k n a t av att gasen

3. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att sub- stratet utgöres av ett kontinuerligt band av plant glas, som 'transporteras från en anläggning för formníng av plant glas och av att gasströmmen (sttrömmarna) differentiellt påverkar temperaturen i de små dropparna som går mot olika områden tvärs över bandvägen för att befordra bildning av en belägg- ning. som har väsentligen jämn och enhetlig tjocklek över hela bandets belagda bredd.

4. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e - 10 15 20 25 30 35 449 743 22 t e c k n a t av att de små dropparna omfattar en lösning av en metallförening och gasströmmen (strömmarna) påskyndar eller fördröjer förångning av lösningsmedlet från de små dropparna.

5. Sätt enligt något av de föregående kraven. t e c k n a t k ä n n e - av att strömmen (strömmarna) av den förvärmda gasen utmatas kontinuerligt och att strömmen eller varje ström av små droppar kontinuerligt över dess fulla bredd korsas av en eller flera av dessa strömmar.

6. Sätt enligt något av de föregående kraven. t e c k n a t k ä n n e - av att en eller flera strömmar av förvärmd gas kontinuerligt utmatas från ett stationärt munstycke eller från en serie av stationära munstycken sträckande sig eller förde- lade tvärs över substratets väg.

7. Sätt enligt krav 6. mar av den förvärmda gasen kontinuerligt utmatas från en sådan k ä n n e t e c k n a t av att ström- serie utmatningsmunstycken och gaskvanta tillförd till olika munstycken eller grupper av munstycken förvärmes till tempera- turer, som individuellt regleras för att reglera beläggningens tjockleksprofil tvärs över substratet.

8. Sätt enligt något av de föregående kraven, t e c k n a t k ä n n e - av att förvärmning av gasen som bildar gas- strömmen (strömmarna) automatiskt regleras i beroende av signaler utsända av en anordning. som avkänner tjockleksvärden på det sig rörande substratet vid en detekteringsstation pla- cerad framför beläggningsstationen. -

9. Sätt enligt något av de föregående kraven. k ä n n e - t e c k n a t av att gasströmmen eller varje gasström riktas mot strömmen av små droppar eller en sådan ström för att träffa den strömmen i en zon på avstånd ovanför substratet.

10. Sätt enligt något av de föregående kraven. k ä n n e - t e c k n a t av att de små dropparna utgöres av små droppar e av en lösning av metallsalt, t.ex. en metallklorid ur vilken en metalloxidbeläggning bildas på substratet. 10 15 20 25 30 35 449 743 23

ll. Sätt enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k - n a t av att sugkrafter skapas i en utloppsledning för att dra gaser omgivande strömmen (strömmarna) av de små dropparna bort från denna ström (strömmar) i samma riktning (framåt eller bakåt) över substratet som den i vilken gasströmmen (strömmarna) utmatas.

12. Anordning för genomförande av sättet enligt krav l - ll att användas för bildning av en beläggning av en metall eller en metallföreníng på en yta av ett glassubstrat (4) under dess rörelse genom en beläggningsstation. där en sådan anordning omfattar ett stöd för substratet (5), anordningar för att transportera ett substrat i en given (härefter kallad "fram- ât") riktning under det att det sålunda understödjes och sprutanordningar (20) för att utmata åtminstone en ström av små droppar på det understödda substratet (4). k ä n n e - t e c k n a d av att sprutanordningarna (20) är anordnande för att utmata strömmen (strömmarna) av små droppar i en nedåtriktad och framåtriktad eller en nedåtriktad och bakåt- riktad lutning och av att gasutmatníngsanordningar (22) finnes för att utmata en ström eller strömmar av förvärmd gas till omgivningen ovanför substratet för att bringa sådan ström (strömmar) att flyta i samma (framåt eller bakåt) riktning ovanför substratet (4) och till kontakt med strömmen (ström-- marna) av små droppar för att påverka de små dropparnas tempe- ratur i strömmen (strömmarna) på deras väg till substratet. varvid gasutmatningsanordningarna (22) omfattar en serie gas- utmatningsmunstycken (24) fördelade tvärs över substratets (4) transportväg och av att anordningar finnes (ej visade) varige- nom mängder av gas tillförda till olika munstycken eller grup- per av munstycken kan förvärmas till olika temperaturer.

13. Anordning enligt krav 12. k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar anordningar (ej visade) för att bestämma tjock- leken på beläggníngen på det sig rörande substratet och för att utsända signaler. som automatiskt reglerar gasens förvärm- ning. 449 743 24

14. Anordning enligt något av kraven 12 - 13. k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar gasutloppsanordníngar (26) för att bringa gaser í omgivningen till strömmen (ström- marna) av de små dropparna att strömma bort från en sådan ström (strömmar) i samma riktning (framåt eller bakåt) över substratet som den i vilken gasutmatningsanordningen (22) ut- matar gasströmmen (strömmarna). gm