WO2015172957A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dünnglas-bands und verfahrensgemäss hergestelltes dünnglas-band - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dünnglas-bands und verfahrensgemäss hergestelltes dünnglas-band Download PDF

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WO2015172957A1
WO2015172957A1 PCT/EP2015/058104 EP2015058104W WO2015172957A1 WO 2015172957 A1 WO2015172957 A1 WO 2015172957A1 EP 2015058104 W EP2015058104 W EP 2015058104W WO 2015172957 A1 WO2015172957 A1 WO 2015172957A1
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glass
thin glass
thin
glass ribbon
separation
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PCT/EP2015/058104
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Andreas Habeck
Thomas Rossmeier
Jürgen Vogt
Ulrich Lange
Stephan ZACHMANN
Thomas Wiegel
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Schott Ag
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B29/00—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
    • C03B29/04—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins in a continuous way
    • C03B29/14—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins in a continuous way with vertical displacement of the products
    • C03B29/16—Glass sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B21/00—Severing glass sheets, tubes or rods while still plastic
    • C03B21/02—Severing glass sheets, tubes or rods while still plastic by cutting
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C03B17/064—Forming glass sheets by the overflow downdraw fusion process; Isopipes therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B21/00—Severing glass sheets, tubes or rods while still plastic
    • C03B21/06—Severing glass sheets, tubes or rods while still plastic by flashing-off, burning-off or fusing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing a thin-glass tape and a
  • the thin-glass band can also be a glass sheet.
  • Thin glass is becoming more and more of a focus for many applications due to its excellent properties such as chemical resistance, thermal shock and heat resistance, gas tightness, high electrical insulation capacity, adjusted coefficient of expansion, flexibility, high optical quality and
  • WO 2010/099304 A2 also describes a method for separating a part from a glass band at a fixed parting line.
  • the glass ribbon is first formed along the dividing line in a region with a viscosity of less than or equal to 7 ⁇ 10
  • Softening temperature or above is brought in particular by means of laser, plasma, microwave, flame or a focused infrared beam, and the glass ribbon is transversely applied with a tension, so that a narrowed portion is formed with a thickness which is less than the area on both sides of this section. Then the appropriately shaped glass ribbon is cooled to a
  • the cooled glass ribbon is subjected to a voltage, so that the glass ribbon on the
  • the invention is therefore an object of the invention to provide an improved method and an improved device, or the separation of the Glasborten provides, with mechanically high quality
  • Thin-glass tape of particularly high quality and easier to process in post-processing are particularly high quality and easier to process in post-processing.
  • the invention provides a process for producing a thin glass ribbon in which the thin glass ribbon having a thickness of at most 300 ym (microns),
  • At most 200 ym is drawn from a glass melt or a preform, wherein form at the two edges of the thin glass ribbon braid, which have a greater thickness than the center of the
  • Thin glass bands wherein the thin glass ribbon cools after drawing, and wherein by means of a separating device
  • Viscosity of the glass in the range of 10 7 dPa-s to 10 11 dPa-s is, wherein the newly formed by the separation of the borders newly formed edge of the thin glass band.
  • the glass ribbon is cooled down after drawing, separating the borders and rounding the edge. It will be
  • the method of manufacturing a thin glass ribbon is accomplished by means of a device employing a glass melt-carrying device, preferably a die, and a device arranged to separate the strips from the thin-glass ribbon at a distance in the range of 80 mm (millimeters). to 400 mm, preferably from 150 mm to 400 mm, more preferably in the range of 150 mm to 300 mm, the nearest melt contact surface of the
  • Glass melt leading device is arranged. When drawing a glass ribbon from a preform, the same distances to the hot forming area can be used. When pulling from a preform is the same distances to the hot forming area. When pulling from a preform is the same distances to the hot forming area.
  • the device for separating the tapes from the thin glass tape is arranged so that the webs at a distance in the range of 80 mm to 400 mm, preferably from 150 mm to 400 mm, more preferably in the range of 150 mm to 300 mm to the heater for heating the
  • the preferred range corresponds to glass transition temperatures of about 750 ° C to 900 ° C and the above-mentioned glass viscosities (from 10 11 dPas s to 10 7 dPas s).
  • the device according to the invention therefore preferably comprises an adjusting device in order to set at least one of the parameters drawing speed, mass flow rate and / or separation location such that the separation of the edges during cooling of the thin glass strip at a viscosity of the glass in the range of 10 7 dPa-s to 10 11 dPa ⁇ s, preferably in the range of 10 8 dPa ⁇ s to 10 11 dPa ⁇ s, particularly preferably in the range of 10 9 dPa ⁇ s to 10 10 dPa ⁇ s, takes place.
  • the separation of the borders is preferably carried out with a width in the range of 30 to 150 millimeters, more preferably in the range of 40 to 100 millimeters.
  • the cutting or cutting of the borders of the thin glass ribbon is carried out with at least one laser, wherein the still viscous, or viscoelastic glass is melted and melted through the laser after pulling.
  • a separate laser can be provided for each border to be separated, or the laser beam of a laser is divided into two partial beams
  • the thin glass is not, as in the
  • Laser etching method as described, for example, in DE 693 04 194 T 2, EP 0 872 303 Bl and US 6,407,360, but by the introduction of energy along a dividing line by means of a laser beam in a very narrow range quasi melted through, so that by a complete cutting a fire-polished, smooth, continuous micro-crack-free cutting edge is formed.
  • the melting is carried out by a local heating at the point of impact of the laser beam, wherein the viscosity of the glass with respect to the surrounding, by the previous hot-forming process from a melt or a precursor also viscous glass is further lowered. Due to the surface tension, the glass is contracted in the heated area and separates at the heated location as a result.
  • the laser can describe a continuous feed along the predetermined dividing line or the laser can move forward and backward one or more times along the dividing line.
  • a C0 2 ⁇ laser for the melt separation of the glass, in particular in the claimed viscosity range, inter alia, a C0 2 ⁇ laser, in particular a C0 2 ⁇ laser with a
  • This can be an AC laser, in particular also a pulsed CO 2 laser or a DC CO 2 laser (CW laser, continuous-wave laser) .
  • an average laser power P A v of less than 500 W (watt), preferably of less than 300 W, particularly preferably of less than 200 W, suitable and
  • an average laser power of less than 100 W is preferred, which is conducive to the formation of a good cut edge quality, but the cutting speed is low.
  • RF excitation frequencies in the range of 10 kHz to 200 kHz are preferred.
  • Particularly suitable for the invention is in particular a pulsed CC> 2 laser.
  • the power control takes place with temporally successive excitation pulses.
  • the pulse frequency and in particular the pulse duration the average power of the C02 laser can be adjusted in a simple manner.
  • Pulse repetition rate f of such a pulsed C02 laser are preferred values of 5 kHz to 50 kHz (kilohertz), in particular from 10 kHz to 30 kHz. Furthermore, when using a pulsed C02 laser, a laser pulse duration t p of 0.1 ys (microseconds) to 500 ys is preferred, in particular a laser pulse duration t p of 1 ys to 100 ys.
  • the introduction of energy for separating the thin glass along the dividing line can be carried out according to the invention with any suitable laser whose light is sufficiently absorbed in the glass to heat up on the on
  • the melt separation by means of a laser is carried out according to the invention significantly before the transformation temperature of the glass is reached, that is at temperatures well above the transformation temperature. Due to the fact that the glass is still viscoelastic when separating the border, no or almost none occur during the separation
  • the transformation point is defined as the temperature at which the glass emerges from the glass during cooling
  • the temperature / viscosity curve at this point depends on the cooling curve, the heating or cooling rate during the temperature change and the chemical
  • composition of the melt from is Composition of the melt from.
  • the melt is Composition of the melt from.
  • Transformation point near the upper cooling point at 10 13 Poise 10 13 dPa-s.
  • the invention is also based on the finding that the mechanical stability of the glass melting band in
  • claimed viscous range from 10 7 dPa-s to 10 11 dPa-s, preferably from 10 8 dPa-s to 10 11 dPa-s, more preferably in the range from 10 9 dPa-s to 10 10 dPa-s at the place of
  • Border separation is sufficiently high. Tensions are rapidly degraded because of the viscous properties of the glass fused strip, preferably in a lehr.
  • the thin glass band is already in this area
  • Separation edge is automatically rounded or rounded off.
  • D Nutz denotes the thickness of the thin glass ribbon in the center of the ribbon.
  • the thin-glass strip according to the invention has edges which are rounded and have a fire-polished surface.
  • fire polishing means that the glass surface forms during solidification of the glass during hot forming only through the interface to the air and is then changed neither mechanically nor chemically. That so
  • the Nutzglas band has after separating the borders at approximately the same thickness of the glass at the edges or edges and in the middle of a particularly homogeneous
  • the separation of the braids from the thin glass belt with wheels or rollers can also be done by squeezing, without breaking the viscoelastic glass after pulling.
  • one or both rollers comprise a rotating knife. Through the interaction of both roles is the
  • the significantly reduced Bortendicken or edge thicknesses of the thin glass strip produced according to the method lead to much lower voltages in the Nutzglas product, especially in rolled-up thin glass tape, so that the life expectancy of the product is increased.
  • the inventive method is particularly suitable for a thin glass with an alkali oxide content of at most 2 wt .-%, preferably of at most 1 wt .-%, more preferably of at most 0.05 wt .-%, particularly preferably of at most 0.03 wt. -%.
  • This method is also particularly suitable for a thin glass containing the following components in% by weight
  • Oxide base contains:
  • This method is also particularly suitable for a thin glass containing the following components in% by weight based on oxide:
  • Alkaline earth oxides 1-30 Alkaline earth oxides 1-30
  • the thin glass is a lithium aluminosilicate glass with the following
  • composition (in% by weight) used:
  • coloring oxides can be added, such as Nd 2 0 3 , Fe 2 0 3 , CoO, NiO, V 2 0 5 , Mn0 2 , Ti0 2 , CuO, Ce0 2 , Cr 2 0 3 , 0-2 wt% As 2 0 3 , Sb 2 0 3 , Sn0 2 , S0 3 , Cl, F and / or Ce0 2 can be added as refining agent, and 0 - 5 wt .-%
  • Rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • the total amount of the total composition is 100% by weight.
  • This lithium aluminosilicate glass preferably has the following composition (in% by weight):
  • coloring oxides may be added optionally as Nd 2 0 3, Fe 2 0 3, CoO, NiO, V 2 O, Mn0 2, Ti0 2, CuO, Ce0 2, Cr 2 0. 3 0-2 wt% As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 , Cl, F and / or CeO 2 may be added as refining agents and 0-5 wt% of rare earth oxides may also be added. to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • Total composition is 100% by weight.
  • the lithium aluminosilicate glass described above most preferably has the following composition (in weight percent):
  • composition (% by weight)
  • coloring oxides may be added, such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 , 0-2 wt%.
  • coloring oxides may be added as refining agent.
  • 0-5% by weight of rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass. The total amount of the total composition is 100% by weight.
  • a soda lime glass is drawn as the ultrathin flexible glass, the soda lime glass having the following composition (in% by weight):
  • composition (% by weight)
  • coloring oxides may be added, such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 , 0-2 wt%.
  • Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 , Cl, F and / or CeO 2 can be added as refining agents, and 0-5 wt% rare earth oxides can also be added to give the glass magnetic, photonic or optical functions, and the total amount of the total composition is 100% by weight.
  • the soda-lime glass of the present invention preferably has the following composition (in weight%)
  • coloring oxides may be added, such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 , 0-2 wt%.
  • Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 , Cl, F and / or CeO 2 can be added as refining agents, and 0-5 wt% rare earth oxides can also be added to give the glass magnetic, photonic or optical functions too and the total amount of the total composition is 100% by weight.
  • the soda lime glass of the present invention most preferably has the following composition (in weight percent):
  • coloring oxides may be added, such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 , 0-2 wt%.
  • Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 , Cl, F and / or CeO 2 can be added as refining agents, and 0-5 wt% rare earth oxides can also be added to give the glass magnetic, photons - or to give optical functions. Total amount of the total composition is 100% by weight.
  • the thin glass is a
  • Borosilicate glass with the following composition (in% by weight):
  • composition (% by weight)
  • coloring oxides may be added, such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 , 0-2 wt%.
  • Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 , Cl, F and / or CeO 2 can be added as refining agents, and 0-5 wt% rare earth oxides can also be added to give the glass magnetic, photons - or to give optical functions. Total amount of the total composition is 100% by weight.
  • the present invention more preferably has the following composition (% by weight):
  • coloring oxides may be added, such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 , 0-2 wt%.
  • coloring oxides may be added as refining agents, and 0-5 wt.
  • rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass. Total amount of the total composition is 100% by weight.
  • This borosilicate glass most preferably has the following composition (in weight percent):
  • coloring oxides may be added, such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 , 0-2 wt%.
  • As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , SnO 2 , SO 3 , Cl, F and / or CeO 2 can be added as refining agents, and 0-5 wt% rare earth oxides can also be added to give the glass magnetic, photons - or to give optical functions. Total amount of the total composition is 100% by weight.
  • the thin glass is an alkali metal aluminosilicate glass with the
  • composition used in the following composition (in% by weight): Composition (% by weight)
  • coloring oxides such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 may be added . 0 - 2 wt .-% As 2 0 3 , Sb 2 0 3 , Sn0 2 , S0 3 , Cl, F and / or Ce0 2 can be added as refining agent.
  • rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • the total amount of rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • Total composition is 100% by weight.
  • Embodiment of the invention more preferably has the following composition (in% by weight):
  • composition (% by weight)
  • coloring oxides such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 may be added . 0 - 2 wt .-% As 2 0 3 , Sb 2 0 3 , Sn0 2 , S0 3 , Cl, F and / or Ce0 2 can be added as refining agent.
  • rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • the total amount of rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • This alkali aluminosilicate glass most preferably has the following composition (in weight percent):
  • coloring oxides such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 may be added . 0
  • rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • the total amount of rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • Low alkali aluminosilicate glass having the following composition (in% by weight):
  • coloring oxides such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 may be added . 0 - 2 wt .-% As 2 0 3 , Sb 2 0 3 , Sn0 2 , S0 3 , Cl, F and / or Ce0 2 can be added as refining agent.
  • rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • the total amount of rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • This low alkali aluminosilicate glass more preferably has the following composition (in weight percent):
  • composition (% by weight)
  • coloring oxides such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 may be added . 0 - 2 wt .-% As 2 0 3 , Sb 2 0 3 , Sn0 2 , S0 3 , Cl, F and / or Ce0 2 can be added as refining agent.
  • rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • the total amount of rare earth oxides may also be added to impart magnetic, photonic or optical functions to the glass.
  • Total composition is 100% by weight.
  • this glass has the following composition (in weight percent):
  • coloring oxides such as Nd 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CoO, NiO, V 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , CuO, CeO 2 , Cr 2 O 3 may be added . 0 - 2 wt .-% As 2 0 3 , Sb 2 0 3 , Sn0 2 , S0 3 , Cl, F and / or Ce0 2 can be added as refining agent.
  • rare earth oxides can also be added to the glass magnetic, photonic or optical To give functions.
  • Total composition is 100% by weight.
  • the thickness of the thin glass ribbon, or the glass sheet according to one embodiment of the invention is less than 300 ym, preferably less than 250 ym, preferably less than 100 ⁇ , more preferably less than 50 ⁇ .
  • the thickness is according to yet another embodiment of the invention but at least 5 ⁇ , preferably at least 10 ⁇ , more preferably at least 15 microns.
  • Preferred glass thicknesses of the thin glass ribbon are 15 ⁇ m, 25 ⁇ m, 30 ⁇ m, 35 ⁇ m, 50 ⁇ m, 55 ⁇ m, 70 ⁇ m, 80 ⁇ m, 100 ⁇ m, 130 ⁇ m, 145 ⁇ m, 160 ⁇ m, 190 ⁇ m, 210 ⁇ m or 280 ⁇ m.
  • such a thin glass ribbon is made of a
  • Shaping wedge or a shaping sword has, as in particular on the Fig. 2 of WO 2012/158232 A2
  • the drawing tank is usually made of precious metals such as platinum or platinum alloys.
  • a Nozzle device in particular with a slot nozzle, arranged. The size and shape of this nozzle defines the flow of the expanded thin glass ribbon as well as the thickness distribution across its width.
  • the thin glass ribbon is usually stretched using draw rolls at a speed depending on the glass thickness of about 2 to 110 meters per minute (33 mm / s to 1833 mm / s), preferably from 4 meters per minute to 50 meters per minute (66 mm / s to 833mm / s) pulled down and finally passes through a cooling furnace, which is a pulling device with
  • the speed of the drawing rolls defines e.g. the thickness of the glass band.
  • FIG. 1 shows a diagram with the isotherms of the glass ribbon in FIG.
  • Fig. 2 a diagram with the vertical
  • Fig. 3 a diagram with the temperature profiles in
  • FIG. 11 a diagram with the velocity profiles at different heights under the nozzle in FIG. 11
  • Fig. 12 a diagram with the temperature profiles in
  • FIG. 13 shows a diagram with the thickness profiles in FIG.
  • FIG. 14 a diagram with the velocity profiles at different heights under the nozzle in FIG. 14
  • Fig. 15 a schematic representation of
  • FIG. 16 a diagram with temperature profiles in FIG.
  • Fig. 17 a schematic representation of
  • Separator, and 18 shows a device according to the invention for producing a thin glass strip by pulling from a
  • an alkali-free glass which is offered by Schott AG Mainz under the name AF32®, with the following composition in wt .-%:
  • the glass AF32® has a density p of 2430 kg / m 3 and a surface tension ⁇ of 0.3 N / m, a thermal conductivity ⁇ of 2 W / mK and a specific heat capacity c p of 1360 J / kgK.
  • the transformation temperature T g of the glass AF32® is 713 ° C.
  • the glass is heated in an oven and through a nozzle with a nozzle width of
  • a suitable nozzle width is between 8 mm and 18 mm.
  • the nozzle temperature is preferably above 1100 ° C. In this way, with a throughput of more than 1.5 kg per minute, the
  • Thin glass ribbon with a pulling speed of 6 m / min and more can be pulled.
  • Fig. 1 a diagram is shown with the isotherms at 1000 ° C, 900 ° C and 800 ° C of the thin glass ribbon 1 depending on the height under the die and the width of the glass ribbon.
  • the glass ribbon cools when pulled out of the nozzle and the narrowing glass band formed on the
  • the glass can be pulled out of the nozzle and guided.
  • Fig. 2 is a diagram with the vertical
  • T (y) max (700 ° C, 1055 ° C) + 4000 * y and
  • T (y) max (700 ° C, 1055 ° C) + 2000 * y
  • y denotes the distance to the drawing nozzle in meters.
  • the resulting glass transition temperatures are virtually identical for the thin glass ribbon of 50 ym thick and for the thin glass ribbon of 100 ym thickness.
  • FIGS. 3 to 8 each show diagrams with a thickness of the glass ribbon of 100 ⁇ m, wherein FIGS. 3 to 5 are given for case 1 and FIGS. 6 to 8 for case 2 ,
  • Fig. 3 and Fig. 6 are each a diagram with the temperature profiles in different heights of 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm and 400 mm below the nozzle in
  • the temperature is still above the transformation temperature of the glass AF32® at a height of 713 ° C to about 400 mm below the nozzle.
  • the range at a distance of less than 400 mm under the nozzle is preferable for separating the
  • Fig. 4 and Fig. 7 are each a diagram with the
  • the area at a distance greater than 80 mm under the nozzle is preferable for separating the braids.
  • Fig. 5 and Fig. 8 is a diagram with the speed profiles at different heights of 50 mm, 100 mm and 150 mm below the nozzle depending on the width of the glass bands for the case 1 and Case 2 each with a thickness of the glass ribbon of 100 ym shown.
  • FIGS. 9 to 14 show the corresponding diagrams as in FIGS. 3 to 8, but with a thickness of the glass ribbon of 50 .mu.m, FIGS. 9 to 11 for case 1 and FIGS FIGS. 12 to 14 for case 2
  • FIGS. 9 and 12 each show a diagram with the temperature profiles at different heights of 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm and 400 mm below the nozzle in FIGS. 9 and 12
  • the temperature is still above the transformation temperature of the glass AF32® in the amount of 713 ° C.
  • Fig. 10 and Fig. 13 are each a diagram with the thickness profiles at different heights of 20 mm, 40 mm, 60 mm and 80 mm below the nozzle as a function of the width of the glass bands for the case 1 or case 2 each with a thickness of the glass ribbon of 50 ym.
  • the range at a distance of greater than 80 mm below the nozzle preferably for a separation of the borders.
  • Fig. 11 and Fig. 14 is a diagram with the speed profiles at different heights of 50 mm, 100 mm and 150 mm below the nozzle depending on the width of the glass bands for the case 1 and Case 2 each with a thickness of the glass ribbon of 100 ym shown.
  • the method for separating the borders from the thin-glass strip is preferably at a distance in the range from 80 mm to 400 mm, preferably from 150 mm to 400 mm, more preferably in the Range from 150 mm to 300 mm to which the nozzle should be made.
  • a device 2 which comprises a glass melt 3 leading device, preferably a die 4, and a device 9 for separating the borders 7, 8 from the thin glass ribbon 1, in a
  • Distance in the range of 80 mm (millimeters) to 400 mm preferably from 150 mm to 400 mm, more preferably in the range of 150 mm to 300 mm, to the nearest
  • Device in particular the die 4, is arranged. Examples of such a device 2 will be explained later with reference to FIGS. 15 and 17.
  • Thin glass bands 1 are, in accordance with an embodiment of the invention without limitation, shown
  • Embodiments Borten 7, 8 separated the added width is at least 1/10, preferably at least 1/8 of the width of the thin glass ribbon 1 after the separation of the borders 7, 8.
  • the width of the borders 7, 8 is generally less dependent on the absolute width of the drawn thin glass ribbon 1.
  • a good homogenization of the temperature profile during cooling of the thin glass ribbon 1 can be achieved and thus the occurrence of mechanical
  • borders 7, 8 are separated, each having a width of at least 30 millimeters, preferably at least 40 millimeters.
  • a thin glass ribbon 1 having a width of 600 millimeters, borders 7, 8 separated, each having a width of 50 millimeters.
  • the thin-glass strip 1 in the middle of the strip and thus also the useful glass strip after separation of the borders 7, 8 has a particularly homogeneous temperature profile.
  • Cutting off the borders has a temperature difference between the edge and the center of the strip, measured perpendicular to the pulling direction of less than 20 ° C.
  • the borders 7, 8 are preferably used to clamp the thin-glass band 1 transversely to the direction of movement.
  • the borders 7, 8 are because of their greater thickness compared to the middle of the
  • the invention provides the following method, wherein devices 2 according to FIGS. 15 and 17 for performing of the method are preferred.
  • the above-mentioned glass is used.
  • Thin-glass bands 1 comprises a preferred device 2 according to FIG. 15, a device which guides the molten glass 3, preferably a drawing nozzle 4, which is located within
  • Heater 5 and a heating muffle 6 is arranged.
  • the thin glass ribbon 1 is pulled out of the molten glass 3, wherein at the two edges of the thin glass ribbon. 1
  • the thin glass ribbon 1 cools after pulling from the molten glass 3 and the braids 7, 8 by means of a separator 9, in particular a laser 9a , from the thin glass band 1 at one
  • Trennstelle 10 that is at a location along the
  • the thin-glass tape 1 is pulled off via rollers 13, 14, which only act on the already separated edges 7, 8. Tensile forces are on the thin glass band 1 therefore only in the area above the
  • Transformation temperature T g is soft, exercised. This embodiment is preferred because the rollers 13, 14 do not act on the actual thin glass ribbon 1.
  • rollers 15, 16, shown in dashed lines over which the thin-glass band 1 is pulled off in the region of the band center.
  • the device 2 preferably comprises one not in the
  • the separation of the borders 7, 8 is preferably still in the hot forming area, wherein the
  • the separation of the borders 7, 8 preferably takes place with a width in the range of 30 to preferably at most 150
  • Millimeters more preferably in the range of 10 to preferably at most 100 millimeters.
  • Laser beam 90 is melted.
  • the heating of the cut edge by the laser 9a can (theoretically) lead to a capillarity-driven
  • the exposure time t of the laser is where D L is the diameter of the laser focus and
  • pull the pull rate is the glass bands.
  • the pull rate is directly related to the
  • t is the exposure time of the laser
  • X is the distance from the cutting line
  • T is the glass transition temperature at the laser focus
  • D L is the diameter of the laser focus i
  • FIG. 16 shows a diagram with the temperature profiles according to the formula (3) as a function of the distance x from the section line. It can be seen that even with a very large laser focus (D L ⁇ 1 mm), the temperature increase only about 200 ym in the
  • Thin glass bands 1 further comprises a preferred one
  • a glass melt 3 leading device preferably a die 4, which is disposed within heaters 5 and a heating muffle 6.
  • the thin glass ribbon 1 is pulled out of the molten glass 3, wherein on the two edges of the thin glass ribbon 1 bands 7, 8 form, which have a greater thickness than the center of the thin glass ribbon 1.
  • the thin glass ribbon 1 is cooled the pulling from the molten glass 3 and the braids 7, 8 are by means of a separator 9, in particular by means of wheels 9b, of the thin glass ribbon 1 at a separation point 10, that is, at a location along the direction of movement of the thin glass ribbon 1 and to a
  • the thin-glass tape 1 is pulled off via rollers 13, 14, which only act on the already separated edges 7, 8. Tensile forces are on the glass band 1 therefore only in the area above the
  • Transformation temperature T g is soft, exercised. This embodiment is preferred because the rollers 13, 14 do not act on the actual thin glass ribbon 1.
  • rollers 15, 16 which are not shown in FIG. 17, via which the thin-glass band 1 is pulled off in the region of the band center.
  • the glass ribbon was drawn from a molten glass 3, wherein the dimensions of the glass ribbon in the
  • the invention can be applied in a corresponding manner to the drawing of glass strips from preforms. This procedure is a
  • Fig. 18 shows an example of such a device 2 for manufacturing the thin glass ribbon 1.
  • the plate-shaped glass preform 18 is here seen from the side in a view
  • the device 2 has a heating device 20, which are arranged in a middle region of the device 2. In this
  • the heating device 20 comprises panels 23 for thermal shielding a forming
  • Deformation zone 25 A portion of the glass preform 18 located in the deformation zone 25 is heated to reach a temperature T2 at which the viscosity of the glass is below 10 8 dPas,
  • the glass preform 18 is pulled by a traction device 26, which is designed here in the form of two driven rollers 13, 14, in the pulling direction 110, for example, down. Characterized in that a replenishment device 27, also designed here in the form of rollers nachschiebt the glass preform 18 slower than pulling the traction device 26, deforms the glass preform 18 in the deformation region 25. The glass preform 18 is thereby thinner, the thickness after the deformation d of the thus formed glass ribbon 1 is smaller than that of the thickness D before deformation.
  • the glass Preform 18 preferably before heating in the
  • the device 2 preferably has a preheating zone 28, in which the preform 18 can be heated to a temperature Tl.
  • the preheating zone 28 is preferably in a region upstream of the deformation zone 25 in the pulling direction 110, for example in an upper region
  • the temperature Tl preferably corresponds to a viscosity n1 of 10 ⁇ J to 10 dPas.
  • the glass preform 18 is thus preferably preheated prior to entry into the deformation zone 25. As a result, a faster movement through the deformation zone 25 is possible because the time required to the
  • the temperature T2 is generally, without limitation to the embodiment selected so that the glass softens, so that the viscosity of the glass at most has a value of 10 8 dPas, more preferably at most 10 7 ' 6 dPas.
  • the cooling device 29 can therefore be designed as a cooling furnace, wherein the glass in the cooling furnace passes through the viscosity range between the upper and lower cooling point.
  • a laser 9a is provided as a separator, with the laser beam 90 after pulling still
  • viscoelastic glass of the thin glass ribbon 1 melts so that the thin glass ribbon at the impact of the
  • Laser beam 90 melts through.
  • the laser beam 90 can, for example, be introduced through an opening in the wall of the device 2, as shown, so that the laser beam 90 strikes the thin-glass belt 1 below the deformation zone 25.
  • the impact point is chosen so that the viscosity of the glass is still there in the
  • Embodiments are also combined with each other.
  • the device shown in FIG. 1 the device shown in FIG. 1
  • Embodiment of Fig. 15 are shown, be equipped to separate the braids.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung (2) zur Herstellung eines Dünnglas- Bands (1) mit einer Dicke von höchstens 300 Mikrometern, das bzw. die das Abtrennen von Verdickungen an den Rändern des Dünnglas-Bands (1), den sogenannten Borten (7, 8), vorsieht. Dabei werden mechanisch hochwertige Kanten (11, 12) ausgebildet, und die Bildung neuer Sekundärborten nach dem Abtrennen aus der bandförmigen Glasschmelze (3) wird unterbunden oder zumindest die Dicke der Sekundärborten gegenüber den ursprünglichen Borten (7, 8) verringert. Insbesondere werden nach dem Trennen mechanische Permanentspannungen im Glas möglichst vermieden. Dazu wird das Dünnglas-Band (1) aus einer Glasschmelze (3) oder einem Vorkörper (18) gezogen, die Borten (7, 8) mittels einer Trennvorrichtung (9) vom Dünnglas-Band (1) abgetrennt und das resultierende Glasband gekühlt. Dabei erfolgt das Trennen an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands (1) und zu einem Zeitpunkt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) die Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa⋅s bis 1011 dPa⋅s beträgt, so dass die durch das Abtrennen der Borten (7, 8) neu ausgebildeten Kanten (11, 12) des Dünnglas-Bands (1) verrunden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Dünnglas- Bands und verfahrensgemäß hergestelltes Dünnglas-Band
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Dünnglas-Bands und ein
verfahrensgemäß hergestelltes Dünnglas-Band. Dabei kann es sich bei dem Dünnglas-Band auch um eine Glasfolie handeln.
Für verschiedenste Anwendungen, wie zum Beispiel in den Bereichen der Verbraucherelektronik, beispielsweise als Abdeckgläser für Halbleitermodule, für organische LED- Lichtquellen oder für dünne oder gebogene
Anzeigevorrichtungen oder in Bereichen der regenerativen Energien oder Energietechnik, wie für Solarzellen, wird zunehmend Dünnglas eingesetzt. Beispiele hierfür sind Touch Panel, Kondensatoren, Dünnfilmbatterien, flexible
Leiterplatten, flexible OLEDs, flexible Photovoltaikmodule oder auch e-Papers. Dünnglas gerät für viele Anwendungen immer mehr in den Fokus aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften, wie der Chemikalien-, Temperaturwechsel- und Hitzebeständigkeit, Gasdichtigkeit, des hohen elektrischen Isolationsvermögens, angepassten Ausdehnungskoeffizienten, der Biegsamkeit, hohen optischen Qualität und
Lichtdurchlässigkeit oder auch der hohen
Oberflächenqualität mit sehr geringer Rauigkeit bei einer feuerpolierten Oberfläche der beiden Dünnglasseiten.
Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands, bei welchen das Dünnglas-Band mit einer Dicke von kleiner oder gleich 300 Mikrometern aus einer Glasschmelze gezogen wird, führen an den beiden Rändern des ausgezogenen Dünnglas-Bands quer zur Bewegungs- bzw. Ziehrichtung üblicherweise zur
Ausbildung von Verdickungen, sogenannten Borten, gegenüber dem dünneren Nutzglas in der Mitte des Dünnglas-Bands.
Diese Borten sind üblicherweise etwa 350 Mikrometer bis 400 Mikrometer dick.
Um ein Dünnglas in Form eines Glas-Bands volumensparend und insbesondere im Hinblick auf eine kompakte Lagerung und einen kostengünstigen Transport zur Weiterverarbeitung auch auf kleinere Durchmesser aufrollen oder biegen zu können, ist es vorteilhaft bzw. notwendig, diese Borten
abzutrennen. Zudem ist es erwünscht, die Borten
abzutrennen, da sie wegen einer ungleichmäßigen Abkühlung des gesamten Glas-Bands auch zu Spannungen im Glas führen und daher problematisch sein können. Das Abtrennen der Borten erfolgt bisher üblicherweise im
Kaltnachverarbeitungsbereich an der abgekühlten
Glasschmelze. Als Dünnglas-Trennverfahren bzw. - Schneideverfahren werden sowohl konventionelle
Technologien, wie zum Beispiel das Trennen via Rädchen- Anritzen mit nachfolgendem Brechen, als auch lichtoptische Verfahren, wie zum Beispiel durch Laserritzen mit
nachfolgendem Brechen, eingesetzt.
So beschreibt beispielsweise auch die WO 2010/099304 A2 ein Verfahren zur Abtrennung eines Teils von einem Glasband an einer festgelegten Trennlinie. Dabei wird das Glasband zunächst entlang der Trennlinie in einem Bereich geformt bei einer Viskosität von kleiner oder gleich 7 x 10
Poise (dPa-s) , indem der Bereich bis zur
Erweichungstemperatur oder darüber gebracht wird, insbesondere mittels Laser, Plasma, Mikrowelle, Flamme oder eines fokussierten Infrarotstrahls, und das Glasband wird quer mit einer Spannung beaufschlagt, so dass ein verengter Abschnitt geformt wird mit einer Dicke, die geringer ist als der Bereich beidseitig dieses Abschnitts. Anschließend wird das entsprechend geformte Glasband abgekühlt, um eine
Viskosität von größer als 7 x 10 Poise (dPa-s)
aufzuweisen. Dann wird das abgekühlte Glasband mit einer Spannung beaufschlagt, so dass das Glasband an dem
verengten Abschnitt bricht und somit entlang der
festgelegten Trennlinie getrennt wird.
Aufgrund der gebrochenen Kanten mit entsprechender
Rauigkeit und Mikrorissen können derartige Trennverfahren jedoch zu einem unkontrollierten Glasbruch führen.
Um das Entstehen von Rissen und Brüchen, insbesondere im aufgerollten oder gebogenen Glas-Band, zu vermeiden, ist daher die Qualität und Unversehrtheit der Kanten von besonderer Bedeutung.
Ein besonderes Problem beim Ziehen von Dünngläsern besteht auch darin, dass die Borte aufgrund der deutlich größeren Glasdicke wesentlich langsamer abkühlt, als das Nutzglas zwischen den Bortenbereichen. Die langsamere Abkühlung führt dazu, dass das Glas im Bortenbereich im Vergleich zur Mitte stärker komprimiert. Damit entstehen Spannungen im Glasband, die zu Verwölbungen führen können. Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung bereit zu stellen, das bzw. die das Abtrennen der Glasborten vorsieht, wobei mechanisch hochwertige
Glaskanten ausgebildet werden und die Bildung neuer
Sekundärborten nach dem Abtrennen aus der bandförmigen Glasschmelze unterbunden oder zumindest die Dicke der
Sekundärborten gegenüber den ursprünglichen Borten
verringert wird. Auch sollen nach dem Trennen Spannungen im Glas, die zu Glasunebenheiten bzw. -Verwerfungen,
sogenannten Warps, führen können, möglichst vermieden werden. Somit soll das verfahrensgemäß hergestellte
Dünnglas-Band qualitativ besonders hochwertig und in der Nachverarbeitung leichter zu verarbeiten sein.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben .
Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands vor, bei welchem das Dünnglas-Band mit einer Dicke von höchstens 300 ym (Mikrometern) ,
vorzugsweise höchstens 200 ym (Mikrometern) , aus einer Glasschmelze oder einem Vorkörper gezogen wird, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas-Bands Borten ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen, als die Mitte des
Dünnglas-Bands, wobei das Dünnglas-Band nach dem Ziehen abkühlt, und wobei mittels einer Trennvorrichtung die
Borten vom Dünnglas-Band abgetrennt werden, und wobei das Trennen an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands beziehungsweise zu einem Zeitpunkt erfolgt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands die
Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s beträgt, wobei die durch das Abtrennen der Borten neu ausgebildeten Kanten des Dünnglas-Bands verrunden.
Das Glasband wird nach dem Ziehen, Abtrennen der Borten und dem Verrunden der Kante heruntergekühlt. Dabei werden
Spannungen im Glasband, die ansonsten durch verschieden schnelle Abkühlung des Nutzglases und der dickeren Borte entstehen können, minimiert. In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens wird das
Abtrennen der Borten während der Abkühlung des Dünnglas- Bands bei einer Viskosität des Glases im Bereich von
108 dPa-s bis 1011 dPa-s, besonders bevorzugt im Bereich von
109 dPa-s bis 1010 dPa-s, durchgeführt.
Vorteilhafterweise erfolgt das Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands mittels einer Vorrichtung, bei welcher eine die Glasschmelze führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse, sowie eine Vorrichtung, die zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band in einem Abstand im Bereich von 80 mm (Millimetern) bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zur nächstliegenden Schmelzkontaktfläche der die
Glasschmelze führenden Einrichtung, angeordnet ist. Beim Ziehen eines Glasbands aus einem Vorkörper können die gleichen genannten Abstände zum Heißformbereich verwendet werden. Beim Ziehen aus einem Vorkörper wird der
Heißformbereich durch eine Heizeinrichtung zur Erwärmung eines Vorkörpers definiert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist daher die Vorrichtung zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band so angeordnet, dass diese die Borten in einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm zur Heizeinrichtung zur Erwärmung des
Vorkörpers abtrennt. Der bevorzugte Bereich entspricht Glastemperaturen von ungefähr 750°C bis 900°C respektive den oben genannten Glasviskositäten (von 1011 dPas s bis 107 dPas s) .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst daher bevorzugt eine Einsteileinrichtung, um zumindest einen der Parameter Ziehgeschwindigkeit, Massendurchsatz und/oder Trennort so einzustellen, dass das Abtrennen der Borten während der Abkühlung des Dünnglas-Bands bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s, bevorzugt im Bereich von 108 dPa-s bis 1011 dPa-s, besonders bevorzugt im Bereich von 109 dPa-s bis 1010 dPa-s, erfolgt.
Um ein besonders homogenes Temperaturprofil des Nutzglas- Bands zu erreichen und um dadurch die Bildung von
mechanischen Permanentspannungen im Glas zu vermeiden, erfolgt das Abtrennen der Borten vorzugsweise mit einer Breite im Bereich von 30 bis 150 Millimetern, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 100 Millimetern. Vorteilhafterweise erfolgt das Trennen bzw. Schneiden der Borten vom Dünnglas-Band mit zumindest einem Laser, wobei das nach dem Ziehen immer noch viskose, beziehungsweise viskoelastische Glas durch den Laser aufgeschmolzen und durchgeschmolzen wird. Dazu kann für jede abzutrennende Borte ein separater Laser vorgesehen werden, oder der Laserstrahl eines Lasers wird in zwei Teilstrahlen
aufgeteilt . Hierbei wird das Dünnglas nicht, wie beim
Laserritzverfahren gebrochen, wie beispielsweise in der DE 693 04 194 T 2, der EP 0 872 303 Bl und der US 6,407,360 beschrieben, sondern durch das Einbringen von Energie entlang einer Trennungslinie mittels eines Laserstrahls in einem sehr schmalen Bereich quasi durchgeschmolzen, so dass durch ein vollständiges Durchtrennen eine feuerpolierte, glatte, durchgehend mikrorissfreie Schnittkante entsteht. Das Durchschmelzen erfolgt durch eine lokale Erhitzung am Auftreffpunkt des Laserstrahls, wobei die Viskosität des Glases gegenüber dem umgebenden, durch den vorhergehenden Heißformungsprozess aus einer Schmelze oder einem Vorkörper ebenfalls noch viskosen Glas weiter abgesenkt wird. Durch die Oberflächenspannung wird das Glas im erhitzten Bereich zusammengezogen und trennt sich an der erhitzten Stelle infolgedessen auf.
Zur Durchführung kann das Dünnglas entlang eines
feststehenden Lasers geführt werden oder der Laser bewegt sich entlang eines festliegenden Dünnglases oder beide bewegen sich relativ zueinander. Hierbei kann der Laser entlang der vorgegebenen Trennlinie einen kontinuierlichen Vorschub beschreiben oder der Laser kann sich einmal oder mehrmals entlang der Trennlinie hin- und herscannend vorwärts bewegen.
Für das Schmelztrennen des Glases, insbesondere in dem beanspruchten Viskositätsbereich, eignet sich unter anderem ein C02~Laser, insbesondere ein C02~Laser mit einer
Wellenlänge im Bereich von 9,2 ym (Mikrometern) bis 11,4 ym, bevorzugt von 10,6 ym, oder einem frequenzgedoppelten CC>2-Laser. Dies kann ein AC-Laser, insbesondere auch ein gepulster C02~Laser oder ein DC- C02~Laser (CW-Laser, „continous-wave laser") sein. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren ist bei Verwendung eines CC>2-Lasers, insbesondere im Hinblick auf die Schnittgeschwindigkeit, eine mittlere Laserleistung PAv von kleiner 500 W (Watt), bevorzugt von kleiner 300 W, besonders bevorzugt von kleiner 200 W, geeignet und
ausreichend. In Bezug auf die Schnittkantenqualität ist eine mittlere Laserleistung von kleiner 100 W bevorzugt, welche für die Ausbildung einer guten Schnittkantenqualität förderlich ist, aber die Schnittgeschwindigkeit ist dabei gering .
Wird ein AC- C02~Laser, also ein mittels eines
Hochfrequenzfelds angeregter C02~Laser verwendet, werden HF-Anregungsfrequenzen im Bereich von 10 kHz bis 200 kHz bevorzugt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein HF-Feld mit einer Frequenz von 20 kHz, alternativ ein SLAB Laser mit einer Frequenz von lOOkHzzur Anregung verwendet.
Besonders geeignet für die Erfindung ist insbesondere auch ein gepulster CC>2-Laser. Bei einem solchen Laser erfolgt die Leistungssteuerung mit zeitlich aufeinanderfolgenden Anregungspulsen. Durch Einstellung der Pulsfrequenz und insbesondere der Pulsdauer kann in einfacher Weise die mittlere Leistung des C02~Lasers eingestellt werden.
Für die mittlere Laserpulsfrequenz, beziehungsweise
Pulswiederholrate f eines solchen gepulsten C02~Lasers werden Werte von 5 kHz bis 50 kHz (Kilohertz) , insbesondere von 10 kHz bis 30 kHz bevorzugt. Weiterhin wird bei Verwendung eines gepulsten C02~Lasers eine Laserpulsdauer tp von 0,1 ys (Mikrosekunden) bis 500 ys bevorzugt, insbesondere eine Laserpulsdauer tp von 1 ys bis 100 ys .
Das Einbringen von Energie zum Trennen des Dünnglases entlang der Trennungslinie kann erfindungsgemäß mit jedem geeigneten Laser erfolgen, dessen Licht im Glas hinreichend absorbiert wird, um eine Aufheizung über die am
Auftreffpunkt des Lasers herrschende Temperatur des dort noch viskosen Glases zu erzielen.
Das Schmelztrennen mittels eines Lasers erfolgt gemäß der Erfindung deutlich bevor die Transformationstemperatur des Glases erreicht wird, das heißt bei Temperaturen deutlich oberhalb der Transformationstemperatur. Dadurch, dass das Glas beim Abtrennen der Borte noch viskoelastisch ist, entstehen bei der Trennung keine oder nahezu keine
mechanischen Spannungen.
Der Transformationspunkt wird als die Temperatur definiert, bei der das Glas während der Abkühlung aus dem
viskoelastischen Bereich in den festen Zustand übergeht. Der Temperatur/Viskositätsverlauf an diesem Punkt hängt von der Kühlkurve, der Aufheiz- oder Abkühlgeschwindigkeit während des Temperaturwechsels und der chemischen
Zusammensetzung der Schmelze ab. In der Regel ist der
Transformationspunkt nahe dem oberen Kühlpunkt bei 1013 Poise = 1013 dPa -s . Der Erfindung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass die mechanische Stabilität des Glas-Schmelzbandes im
beanspruchten viskosen Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s, bevorzugt von 108 dPa-s bis 1011 dPa-s, weiter bevorzugt im Bereich von 109 dPa-s bis 1010 dPa-s am Ort der
Bortenabtrennung hinreichend hoch ist. Spannungen werden wegen der viskosen Eigenschaften des Glas-Schmelzbands, vorzugsweise in einem Kühlofen schnell abgebaut. Das Dünnglas-Band ist in diesem Bereich bereits so
formstabil, dass eine Sekundärborte aufgrund von
Ziehkräften nicht zu erwarten ist bzw. dass deren Bildung unterbunden wird oder zumindest mit deutlich verringerter Dicke lediglich als Miniborte gebildet wird und die
Trennungskante automatisch verrundet bzw. abgerundet wird.
Aufgrund der bevorzugt geringen Einwirkzeit des Lasers wird ein kleiner Teil des Nutzglases beim Trennen erhitzt. Selbst bei sehr großem Laserfokus (DL ~ 1 mm) breitet sich die Temperaturüberhöhung nur circa 200 ym in den
Nutzglasbereich aus.
Aufgrund der Kapillarkräfte kann dadurch eine Sekundärborte entstehen, wobei für die maximale Dicke DB (der Mini-Borte) an den Rändern des Dünnglas-Bands gilt:
Figure imgf000012_0001
wobei DNutz die Dicke des Dünnglas-Bands in der Bandmitte bezeichnet . Das erfindungsgemäße Dünnglas-Band weist Kanten auf, die verrundet sind und eine feuerpolierte Oberfläche aufweisen. Feuerpoliert bedeutet dabei, dass sich die Glasoberfläche beim Erstarren des Glases während der Heißformgebung nur durch die Grenzfläche zur Luft ausbildet und danach weder mechanisch noch chemisch verändert wird. Das so
hergestellte Dünnglas hat also während der Heißformgebung keinerlei Kontakt zu anderen festen oder flüssigen
Materialien .
Das Nutzglas-Band weist nach dem Abtrennen der Borten bei annähernd gleicher Dicke des Glases an den Rändern bzw. Kanten und in der Mitte ein besonders homogenes
Temperaturprofil auf, so dass die Kühlung von beiden
Bereichen gleichwertig und symmetrisch erfolgt und die
Glasebenheit verbessert bzw. die Bildung eines sogenannten Warp minimiert wird. Weiterhin werden Spannungen im
Übergangsbereich zur Borte und demzufolge die
Wahrscheinlichkeit eines unkontrollierten Glasbruchs verringert, und das Dünnglas-Band ist folglich
reproduzierbarer und mit höherer Ausbeute zu fertigen.
Alternativ kann das Abtrennen der Borten vom Dünnglas-Band mit Rädern bzw. Rollen auch durch Abquetschen vorgenommen werden, ohne dass das nach dem Ziehen noch viskoelastische Glas bricht.
Das Abtrennen der Borten erfolgt somit nicht durch Brechen, sondern kann über ein Paar gegenüberliegender,
beispielsweise auch ineinandergreifender Rollen zerteilt werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine oder umfassen beide Rollen ein umlaufendes Messer. Durch das Zusammenwirken beider Rollen wird die
Abtrennstelle der Borte derart verengt, bzw.
zusammengedrückt, so dass die Borte abgequetscht und das Glas ohne zu brechen durchtrennt wird.
Die deutlich verringerten Bortendicken bzw. Kantendicken des verfahrensgemäß hergestellten Dünnglas-Bands führen zu wesentlich geringeren Spannungen im Nutzglas-Produkt, insbesondere im aufgerollten Dünnglas-Band, so dass die Lebenserwartung des Produkts erhöht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für ein Dünnglas mit einem Alkalioxidgehalt von höchstens 2 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 1 Gew.-%, weiter bevorzugt von höchstens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt von höchstens 0,03 Gew.-%.
Dieses Verfahren eignet sich weiterhin besonders für ein Dünnglas, das die folgenden Komponenten in Gew.-% auf
Oxidbasis enthält:
Si02 40-75
A1203 1-25
B203 0-16
Erdalkalioxide 0-30
Alkalioxide 0-2.
Dieses Verfahren eignet sich weiterhin besonders für ein Dünnglas, das die folgenden Komponenten in Gew.-% auf Oxidbasis enthält:
Si02 45-75
AI2O3 5-25 B203 1-16
Erdalkalioxide 1-30
Alkalioxide 0-1.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird für das Dünngl ein Lithiumaluminosilikatglas mit der nachfolgenden
Zusammensetzung (in Gew.-%) verwendet:
Figure imgf000015_0001
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-%
Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen aufzuprägen. Die Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%. Dieses Lithiumaluminosilikatglas weist bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Figure imgf000016_0001
Wie oben angegeben, können gegebenenfalls färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V2Os, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203. 0 - 2 Gew-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen aufzuprägen. Die Gesamtmenge der
GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das vorstehend beschriebene Lithiumaluminosilikatglas weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Zusammensetzung (Gew. -%)
Si02 57-63 Zusammensetzung (Gew. -%)
A1203 18-22
Li20 3.5-5
Na20 + K20 5-20
MgO + CaO +SrO + BaO 0-5
ZnO 0-3
Ti02 0-3
Zr02 0-5
Ti02 + Zr02 + Sn02 2-5
P2O5 0-5
F 0-1
B203 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden. 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Kalknatronglas ald ultradünnes flexibles Glas gezogen, wobei das Kalknatronglas die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist:
Zusammensetzung (Gew. -%)
Si02 40-81
A1203 0-6
B203 0-5
Li20 + Na20 + K20 5-30 Zusammensetzung (Gew. -%)
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-30
Ti02 + Zr02 0-7
P205 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen, und die Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das Kalknatronglas der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew. -%) auf
Figure imgf000018_0001
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen, und die Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das Kalknatronglas der vorliegenden Erfindung weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Figure imgf000019_0001
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
In einer Ausführungsform ist das Dünnglas ein
Borosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew. -%) :
Zusammensetzung (Gew. -%)
Si02 60-85
A1203 0-10 Zusammensetzung (Gew. -%)
B203 5-20
Li20 + Na20 + K20 2-16
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-15
Ti02 + Zr02 0-5
P2O5 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das vorstehend beschriebene Borosilikatglas der
vorliegenden Erfindung weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Figure imgf000020_0001
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew. Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Dieses Borosilikatglas weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Figure imgf000021_0002
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203, 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Gesamtmenge der GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%. Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird für das Dünnglas ein Alkalimetallaluminosilikatglas mit der
nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%) verwendet:
Figure imgf000021_0001
Zusammensetzung (Gew. -%)
Si02 40-75
A1203 10-30
B203 0-20
Li20 + Na20 + K20 4-30
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-15
Ti02 + Zr02 0-15
P2O5 0-10
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203. 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden.
0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der
GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Das Alkalimetallaluminosilikatglas gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Zusammensetzung (Gew. -%)
Si02 50-70
A1203 10-27
B203 0-18
Li20 + Na20 + K20 5-28
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-13
Ti02 + Zr02 0-13
P2O5 0-9 Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203. 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden.
0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der
GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%. Dieses Alkalialuminosilikatglas weist am meisten bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Figure imgf000023_0001
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203. 0
- 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden.
0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der
GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%. In einer Ausführungsform wird das Dünnglas aus einem
Aluminosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%) hergestellt:
Figure imgf000024_0001
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203. 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden.
0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der
GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%. Dieses Aluminosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf :
Zusammensetzung (Gew. -%)
Si02 52-73
A1203 7-23
B203 0-18
Li20 + Na20 + K20 0-4
MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO 5-23 Zusammensetzung (Gew. -%)
Ti02+Zr02 0-10
P205 0-5
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203. 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden.
0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der
GesamtZusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Am meisten bevorzugt weist dieses Glas die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:
Figure imgf000025_0001
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd203, Fe203, CoO, NiO, V205, Mn02, Ti02, CuO, Ce02, Cr203. 0 - 2 Gew.-% As203, Sb203, Sn02, S03, Cl, F und/oder Ce02 können als Läutermittel zugegeben werden.
0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um dem Glas magnetische, Photonen- oder optische Funktionen zu verleihen. Die Gesamtmenge der
Gesamt Zusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Die Dicke des Dünnglasbands, beziehungsweise der Glasfolie ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kleiner 300 ym, vorzugsweise kleiner 250 ym, bevorzugt kleiner 100 μτ, besonders bevorzugt kleiner 50 μιη. Die Dicke beträgt gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung aber mindestens 5 μτ, vorzugsweise mindestens 10 μιη, besonders bevorzugt mindestens 15 um. Bevorzugte Glasdicken des Dünnglasbands sind 15 ym, 25 ym, 30 ym, 35 ym, 50 ym, 55 ym, 70 ym, 80 ym, 100 ym, 130 ym, 145 ym, 160 ym, 190 ym, 210 ym oder 280 ym. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein solches Dünnglas-Band aus einem
erschmolzenen, vorzugsweise alkaliarmen Glas in einem
Ziehverfahren bzw. einem Schmelzziehverfahren hergestellt. Das sogenannte Down-Draw-Verfahren ist zum Beispiel in der WO 02/051757 A2 angegeben, das sogenannte Overflow-
Downdraw-Fusion-Verfahren in der WO 03/051783 AI und das sogenannte New Fusion-Draw-Verfahren in der WO 2012/158232 A2, wobei die Glasschmelze führende Einrichtung einen
Formgebungskeil bzw. ein Formgebungsschwert aufweist, wie insbesondere an der Fig. 2 der WO 2012/158232 A2
beschrieben .
Bei einem Glasziehverfahren fließt grundsätzlich
blasenfreies und gut homogenisiertes Glas in ein
Glasreservoir, den sogenannten Ziehtank. Der Ziehtank besteht üblicherweise aus Edelmetallen, wie etwa Platin oder Platinlegierungen. Unterhalb des Ziehtanks ist eine Düseneinrichtung, insbesondere mit einer Schlitzdüse, angeordnet. Die Größe und die Form dieser Düse definiert den Durchfluss des ausgezogenen Dünnglas-Bands sowie die Dickenverteilung über dessen Breite. Das Dünnglas-Band wird üblicherweise unter Verwendung von Ziehrollen mit einer Geschwindigkeit je nach Glasdicke von ungefähr 2 bis 110 Meter pro Minute (33 mm/s bis 1833 mm/s ), bevorzugt von 4 Meter pro Minute bis 50 Meter pro Minute (66 mm/s bis 833mm/s) nach unten gezogen und gelangt schließlich durch einen Kühlofen, an den sich eine Ziehvorrichtung mit
Ziehrollen anschließt. Die Geschwindigkeit der Ziehrollen definiert z.B. die Dicke des Glas-Bands. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel wird das Glas-Band mit einer
Geschwindigkeit von 7,2 Metern pro Minute abgezogen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Figuren näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1: ein Diagramm mit den Isothermen des Glas-Bands in
Abhängigkeit von der Höhe unter der Düse und der
Breite des Glas-Bands,
Fig. 2: ein Diagramm mit den vertikalen
Temperaturprofilen des Glas-Bands und der
Umgebung bei zwei Fällen (Fall 1 und Fall 2) verschiedener Muffeltemperaturprofile in
Abhängigkeit von den Abständen von der Düse, Fig. 3: ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in
verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym, ein Diagramm mit den Dickenprofilen in
verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym,
ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym,
ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym,
ein Diagramm mit den Dickenprofilen in
verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym,
ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym,
ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym,
ein Diagramm mit den Dickenprofilen in
verschiedenen Höhen unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 und einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym,
Fig. 11: ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym,
Fig. 12: ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in
verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym,
Fig. 13: ein Diagramm mit den Dickenprofilen in
verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym,
Fig. 14: ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 2 mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym,
Fig. 15: eine schematische Darstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Laser als
Trennvorrichtung,
Fig. 16: ein Diagramm mit Temperaturprofilen in
Abhängigkeit des Abstands von der Schnittlinie, Fig. 17: eine schematische Darstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Rädern als
Trennvorrichtung, und Fig. 18 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Dünnglas-Bands durch Ziehen aus einer
Vorform.
Beispielhaft wird ein alkalifreies Glas, das von der Schott AG Mainz unter der Bezeichnung AF32® angeboten wird, mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% eingesetzt:
Si02 61
A1203 18
B203 10
CaO 5
BaO 3
MgO 3
Das Glas AF32® hat eine Dichte p von 2430 kg/m3 und eine Oberflächenspannung γ von 0,3 N/m, eine Wärmeleitfähigkeit λ von 2 W/mK und eine spezifische Wärmekapazität cp von 1360 J/kgK.
Die Transformationstemperatur Tg des Glases AF32® beträgt 713°C.
Zur Herstellung des Dünnglas-Bands mit einer Zieldicke von 100 ym bzw. 50 ym wird das Glas in einem Ofen aufgeheizt und durch eine Düse mit einer Düsenbreite von
beispielsweise 800 mm gezogen. Eine geeignete Düsenweite liegt zwischen 8 mm und 18 mm Die Düsentemperatur liegt vorzugsweise bei über 1100 °C. Auf diese Weise kann mit einem Durchsatz von mehr als 1,5 kg pro Minute das
Dünnglasband mit einer Ziehgeschwindigkeit von 6 m/min und mehr gezogen werden. In Fig. 1 wird ein Diagramm mit den Isothermen bei 1000°C, 900°C und 800°C des Dünnglas-Bands 1 in Abhängigkeit von der Höhe unter der Düse und der Breite des Glas-Bands gezeigt .
Das Glas-Band kühlt beim Herausziehen aus der Düse ab und bei dem schmaler werdenden Glas-Band entstehen an den
Rändern bzw. Kanten des ausgezogenen Dünnglas-Bands 1 verfahrensbedingt und aufgrund der Materialeigenschaften der hochviskosen Glasschmelze zunehmend Verdickungen, die sogenannten Borten. Dadurch treten
Temperaturinhomogenitäten innerhalb des Glas-Bands auf, die zu Spannungen und Glasunebenheiten bzw. -Verwerfungen (Warp) innerhalb des Glases führen können.
An den Borten kann das Glas aus der Düse gezogen und geführt werden.
In Fig. 2 wird ein Diagramm mit den vertikalen
Temperaturprofilen des Glasbands und der Umgebung bei zwei Fällen verschiedener Muffeltemperaturprofile in
Abhängigkeit von den Abständen von der Düse gezeigt.
Betrachtet werden zwei Fälle (Fall 1 und Fall 2) mit dem vertikalen Muffeltemperaturprofil :
Fall 1 (mit einem Temperaturgradient von 4000 K/m) :
T(y) = max (700°C; 1055°C) + 4000 * y und
Fall 2 (mit einem Temperaturgradient von 2000 K/m) :
T(y) = max (700°C; 1055°C) + 2000 * y Dabei bezeichnet y den Abstand zur Ziehdüse in Metern.
Die resultierenden Glastemperaturen sind für das Dünnglas- Band mit einer Dicke von 50 ym und für das Dünnglas-Band mit einer Dicke von 100 ym praktisch identisch.
Die Fig. 3 bis Fig. 8 zeigen jeweils Diagramme mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym, wobei die Fig. 3 bis Fig. 5 für den Fall 1 und die Fig. 6 bis Fig. 8 für den Fall 2 angegeben sind.
In Fig. 3 bzw. Fig. 6 ist jeweils ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm und 400 mm unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym dargestellt.
Daraus ist ersichtlich, dass bis circa 400 mm unter der Düse die Temperatur noch über der Transformationstemperatur des Glases AF32® in Höhe von 713°C ist.
Daher ist der Bereich bei einem Abstand von kleiner bis zu 400 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der
Borten . In Fig. 4 bzw. Fig. 7 ist jeweils ein Diagramm mit den
Dickenprofilen in verschiedenen Höhen von 20 mm, 40 mm, 60 mm und 80 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym dargestellt.
Aus Fig. 4 und Fig. 7 ist jeweils zu erkennen, dass bereits circa 80 mm unter der Düse das gestrichelt dargestellte Enddicken-Profil (bei 100 ym) des Glas-Bands nahezu
erreicht ist.
Daher ist der Bereich bei einem Abstand von größer als 80 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der Borten.
In Fig. 5 bzw. Fig. 8 ist jeweils ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm und 150 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym gezeigt.
Aus Fig. 5 und Fig. 8 ist jeweils ersichtlich, dass sich das Dünnglas-Band bei circa 150 mm nahezu mit der
gestrichelt dargestellten Ziehgeschwindigkeit von 7,2 m/min wie ein Festkörper bewegt. Bei bzw. nach einer Abtrennung der Borten in diesem Bereich erfolgt folglich keine erneute Einschnürung des Dünnglas-Bands in der Bandmitte,
insbesondere des Nutzglas-Bands, durch Ziehkräfte. Aus den Diagrammen der Fig. 3 bis 5 bzw. der Fig. 6 bis 8 wird somit deutlich, dass das Verfahren zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band bei einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu der Düse durchgeführt werden sollte.
Die Fig. 9 bis Fig. 14 zeigen die entsprechenden Diagramme wie die Fig. 3 bis Fig. 8, jedoch bei einer Dicke des Glas- Bands von 50 ym, wobei die Fig. 9 bis Fig. 11 für den Fall 1 und wobei die Fig. 12 bis Fig. 14 für den Fall 2
angegeben sind. Somit gilt Folgendes:
In Fig. 9 bzw. Fig. 12 ist jeweils ein Diagramm mit den Temperaturprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm und 400 mm unter der Düse in
Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass bis circa 400 mm unter der
Düse die Temperatur noch über der Transformationstemperatur des Glases AF32® in Höhe von 713°C ist.
Daher ist ohne Beschränkung auf das spezielle
Ausführungsbeispiel der Bereich bei einem Abstand von kleiner bis zu 400 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der Borten.
In Fig. 10 bzw. Fig. 13 ist jeweils ein Diagramm mit den Dickenprofilen in verschiedenen Höhen von 20 mm, 40 mm, 60 mm und 80 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 50 ym dargestellt.
Aus Fig. 10 und Fig. 13 ist jeweils zu erkennen, dass bereits circa 80 mm unter der Düse das gestrichelt
dargestellte Enddicken-Profil (bei 50 ym) des Glas-Bands nahezu erreicht ist.
Daher ist ohne Beschränkung auf das spezielle
Ausführungsbeispiel der Bereich bei einem Abstand von größer als 80 mm unter der Düse bevorzugt für ein Abtrennen der Borten. In Fig. 11 bzw. Fig. 14 ist jeweils ein Diagramm mit den Geschwindigkeitsprofilen in verschiedenen Höhen von 50 mm, 100 mm und 150 mm unter der Düse in Abhängigkeit von der Breite des Glas-Bands für den Fall 1 bzw. Fall 2 jeweils mit einer Dicke des Glas-Bands von 100 ym gezeigt.
Aus Fig. 11 und Fig. 14 ist jeweils ersichtlich, dass sich das Dünnglas-Band bei circa 150 mm nahezu mit der
gestrichelt dargestellten Ziehgeschwindigkeit von 7,2 m/min wie ein Festkörper bewegt. Bei bzw. nach einer Abtrennung der Borten in diesem Bereich erfolgt folglich keine erneute Einschnürung des Dünnglas-Bands in der Bandmitte,
insbesondere des Nutzglas-Bands, durch Ziehkräfte.
Aus den Diagrammen der Fig. 3 bis Fig. 14 wird somit deutlich, dass das Verfahren zum Trennen der Borten vom Dünnglas-Band vorzugsweise bei einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, bevorzugt von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu der Düse durchgeführt werden sollte.
Folglich wird bevorzugt eine Vorrichtung 2 eingesetzt, die eine die Glasschmelze 3 führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse 4, sowie eine Vorrichtung 9 zum Trennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 umfasst, die in einem
Abstand im Bereich von 80 mm (Millimetern) bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zur nächstliegenden
Schmelzkontaktfläche der die Glasschmelze 3 führenden
Einrichtung, insbesondere der Ziehdüse 4, angeordnet ist. Beispiele einer solchen Vorrichtung 2 werden später anhand der Fig. 15 und Fig. 17 erläutert.
Zudem ist aus den Diagrammen ersichtlich, dass die
Verdickungen in den Randbereichen des Dünnglas-Bands 1, also die Borten 7, 8, eine Breite im Bereich von 30 mm (Millimetern) bis 150 mm, insbesondere im Bereich von 50 mm bis 100 mm, vom gesamten Dünnglas-Band 1 aufweisen.
Folglich ist es bevorzugt, gerade diesen Breiten-Bereich der Ränder mit den Temperaturinhomogenitäten abzutrennen, um Spannungen und Glasunebenheiten bzw. -Verwerfungen
(warps) zu vermeiden. Bezogen auf die Breite eines
Dünnglas-Bands 1 werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ohne Beschränkung auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele Borten 7, 8 abgetrennt, deren addierte Breite mindestens 1/10, vorzugsweise mindestens 1/8 der Breite des Dünnglas-Bands 1 nach der Abtrennung der Borten 7, 8 beträgt. Die Breite der Borten 7, 8 ist im Allgemeinen weniger von der absoluten Breite des gezogenen Dünnglas- Bands 1 abhängig. Typischerweise kann ohne Beschränkung auf die Ausführungsbeispiele durch Abtrennen eines Streifens von mehr als 30 Millimetern eine gute Homogenisierung des Temperaturprofils beim Abkühlen des Dünnglas-Bands 1 erreicht und damit das Auftreten von mechanischen
Permanentspannnungen wirksam unterdrückt werden. Daher ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass Borten 7, 8 abgetrennt werden, die jeweils eine Breite von mindestens 30 Millimetern, vorzugsweise mindestens 40 Millimetern aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden von einem Dünnglas- Band 1 mit einer Breite von 600 Millimetern Borten 7, 8 abgetrennt, die jeweils eine Breite von 50 Millimetern aufweisen .
Wie insbesondere aus den Fig. 1, 3, 6, 9 und 12 zu erkennen ist, weist das Dünnglas-Band 1 in der Bandmitte und somit auch das Nutzglas-Band nach dem Abtrennen der Borten 7, 8 ein besonders homogenes Temperaturprofil auf. Wird
beispielsweise bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel bei einem Abstand von 300 oder 400 Millimetern unter der Düse die Borte so abgetrennt, dass ein Glasband mit einer Breite von 0,4 Metern erhalten wird, ist die Differenz der
Temperatur von der Kante bis zur Mitte in beiden Fällen kleiner als 20 °C. Die Temperaturdifferenz wird bei kleinerem Abstand des Trennorts zur Ziehdüse sogar noch kleiner. Allgemein, ohne Beschränkung auf die
Ausführungsbeispiele ist in Weiterbildung der Erfindung daher vorgesehen, dass das Dünnglas-Band 1 nach dem
Abtrennen der Borten eine Temperaturdifferenz zwischen Kante und Bandmitte, gemessen senkrecht zur Zugrichtung von kleiner als 20 °C aufweist.
Oberhalb der Trennstelle 10 bzw. des Schnitts dienen die Borten 7, 8 vorzugsweise dazu, um das Dünnglas-Band 1 quer zur Bewegungsrichtung aufzuspannen. Die Borten 7, 8 sind wegen deren größerer Dicke gegenüber der Mitte des
Dünnglas-Bands 1 bzw. des Nutzglases steifer.
Um ein verbessertes Verfahren bereit zu stellen, das das Abtrennen der Borten 7, 8 vorsieht, wobei mechanisch hochwertige Kanten 11, 12 ausgebildet werden, die Bildung neuer Sekundärborten nach dem Abtrennen aus der
bandförmigen Glasschmelze 3 unterbunden oder zumindest die Dicke der Sekundärborten gegenüber den ursprünglichen
Borten 7, 8 verringert wird und nach dem Trennen Spannungen im Glas, die zu Glasunebenheiten bzw. -Verwerfungen, sogenannten Warp, führen können, vermieden werden, sieht die Erfindung folgendes Verfahren vor, wobei Vorrichtungen 2 gemäß den Fig. 15 und 17 zur Durchführung des Verfahrens bevorzugt sind.
Zur Herstellung eines besonders hochwertigen Dünnglas-Bands 1 wird beispielsweise das oben genannte Glas eingesetzt.
Zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines
Dünnglas-Bands 1 umfasst eine bevorzugte Vorrichtung 2 nach Fig. 15 eine die Glasschmelze 3 führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse 4, die innerhalb von
Heizeinrichtungen 5 und einer Heizmuffel 6 angeordnet ist. Das Dünnglas-Band 1 wird aus der Glasschmelze 3 gezogen, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas-Bands 1
Borten 7, 8 ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen als die Mitte des Dünnglas-Bands 1. Das Dünnglas-Band 1 kühlt nach dem Ziehen aus der Glasschmelze 3 ab und die Borten 7, 8 werden mittels einer Trennvorrichtung 9, insbesondere eines Lasers 9a, von dem Dünnglas-Band 1 an einer
Trennstelle 10, das heißt an einem Ort entlang der
Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands 1 und zu einem
Zeitpunkt abgetrennt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands 1 die Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s beträgt, so dass die durch das
Abtrennen der Borten 7, 8 neu ausgebildeten Kanten 11, 12 des Dünnglas-Bands verrunden und insbesondere eine
feuerpolierte Oberfläche aufweisen. Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 15 wird das Dünnglas- Band 1 über Roller 13, 14 abgezogen, die nur an den bereits abgetrennten Borten 7, 8 angreifen. Zugkräfte werden auf das Dünnglas-Band 1 daher nur im Bereich oberhalb der
Trennstelle 10, das heißt, wo das Glas noch über der
Transformationstemperatur Tg und damit weich ist, ausgeübt. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da die Roller 13, 14 nicht auf das eigentliche Dünnglas-Band 1 einwirken.
Alternativ oder kumulativ können auch Roller 15, 16, dargestellt in gestrichelten Linien, eingesetzt werden, über die das Dünnglas-Band 1 im Bereich der Bandmitte abgezogen wird.
Die Vorrichtung 2 umfasst bevorzugt eine nicht in den
Figuren dargestellte Einsteileinrichtung, um zumindest einen der Parameter Ziehgeschwindigkeit, Massendurchsatz und/oder Trennort so einzustellen, dass das Abtrennen der Borten 7, 8 während der Abkühlung des Dünnglas-Bands 1 bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s, bevorzugt im Bereich von 108 dPa-s bis 1011 dPa-s, besonders bevorzugt im Bereich von 109 dPa-s bis 1010 dPa-s, erfolgt .
Erfindungsgemäß erfolgt das Abtrennen der Borten 7, 8 vorzugsweise noch im Heißformgebungsbereich, wobei die
Ziehdüse 4 zum Trennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 in einem Abstand bevorzugt im Bereich von 80 mm bis 400 mm, besonders bevorzugt von 150 mm bis 400 mm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, angeordnet ist. Dies entspricht Glastemperaturen von circa 750°C bis 900°C respektive Glasviskositäten in dem beanspruchten Bereich. Circa 150 mm unter der Düse 4 bewegt sich das Dünnglas-Band nahezu wie ein Festkörper, so dass bei der Abtrennung der Borten 7, 8 keine erneute Einschnürung des Nutzbereichs durch Ziehkräfte vorliegt.
Um eine besonders homogenes Temperaturprofil des Dünnglas- Bands 1 als Nutzglas-Band zu erreichen und um dadurch die Bildung von Spannungen und damit einhergehend die
Ausbildung von Verwölbungen („Warp") zu vermeiden, erfolgt das Abtrennen der Borten 7, 8 vorzugsweise mit einer Breite im Bereich von 30 bis vorzugsweise höchstens 150
Millimetern, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis vorzugsweise höchstens 100 Millimetern. Bei der in Fig. 15 gezeigten Vorrichtung 2 wird in
besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens das Abtrennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 im
temperaturhomogenen Bereich mit einem Laser 9a
durchgeführt, wobei das Glas durch den Laser 9a,
beziehungsweise durch den vom Laser 9a erzeugten
Laserstrahl 90 aufgeschmolzen wird.
Die Aufheizung der Schnittkante durch den Laser 9a kann (theoretisch) zu einer kapillaritätsgetriebenen
Sekundärborten-Bildung führen.
Dies kann folgendermaßen abgeschätzt werden:
Es wird angenommen, dass das Glas AF32® im Laserfokus auf die Temperatur To aufgeheizt wird:
Die Einwirkzeit t des Lasers ist wobei DL der Durchmesser des Laserfokus und
zieh die Ziehgeschwindigkeit das Glas-Bands ist.
Die Ziehgeschwindigkeit ist bei Verwendung des Verfahrens in einem Online-Prozess direkt in Verbindung mit der
Formgebung des Dünnglases abhängig von der
Glasbandgeschwindigkeit bei der Herstellung und von der Glasdicke. In Korrelation mit dem Glasvolumen wird ein dünneres Glas schneller gezogen als ein dickeres. So liegt die Ziehgeschwindigkeit vorliegend für ein Dünnglas von 100 ym Dicke bei zieh von 7,2 m/min (120 mm/s), beziehungsweise für ein Dünnglas mit 50 ym Dicke bei 15 m/min (250 mm/s) .
Bei dem Beispiel mit einem Durchmesser des Laserfokus DL von 1 mm (0,001 m) und der Ziehgeschwindigkeit vzieh von 7, m/min (120 mm/s) ergibt sich eine Einwirkzeit des Lasers von
(2) t = .^ = -°^s = 0,008,
yZieh 0,12
In dieser Zeit breitet sich die Temperaturüberhöhung näherungsweise gemäß der Formel (*)
Figure imgf000041_0001
im Glas-Band 1 aus, wobei
t die Einwirkzeit des Lasers ist,
X der Abstand von der Schnittlinie ist,
To die Aufheiztemperatur des Glases im Laserfokus ist,
T die Glastemperatur auf Höhe des Laserfokus ist,
DL der Durchmesser des Laserfokus i, p die Dichte des Glases ist (von AF32® = 2430 kg/m ) , γ die Oberflächenspannung des Glases ist (von AF32® = 0,3
N/m) ,
λ die Wärmeleitfähigkeit des Glases ist (von AF32® = 2 W/mK) , und
cp die spezifische Wärmekapazität des Glases ist (von AF32® = 1360 J/kgK) .
In Fig. 16 ist ein Diagramm mit den Temperaturprofilen gemäß der Formel (3) in Abhängigkeit des Abstands x von der Schnittlinie gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass sich selbst bei einem sehr großen Laserfokus (DL ~ 1 mm) die Temperaturüberhöhung nur circa 200 ym in den
Nutzglasbereich ausbreitet.
Aufgrund der bevorzugt geringen Einwirkzeit des Lasers 9a wird ein kleiner Teil des Nutzglases beim Trennen erhitzt. Aufgrund der Kapillarkräfte kann dadurch eine Sekundärborte entstehen, wobei für die maximale Dicke DB an den Rändern des Dünnglas-Bands gilt:
Figure imgf000042_0001
wobei DNutz die Dicke des Dünnglas-Bands in der Bandmitte und π=3,1415 die Kreiszahl bezeichnet.
Bei einer Dicke des Nutzglases DNutz im Beispiel von 100 ym beträgt die maximale Dicke DB an den Rändern des Dünnglas- Bands 1 daher
(5)
Figure imgf000042_0002
und bei einer Dicke des Nutzglases DNutz im Beispiel von 50 ym beträgt daher die maximale Dicke DB an den Rändern des Dünnglas-Bands 1:
Figure imgf000043_0001
Dies bedeutet für ein zu einer Rolle aufgewickeltes
Dünnglas-Band 1 mit einem Wickelkern von 500 mm, dass die Dauerlastspannungen in den Borten 7, 8 von 50 MPa auf 24 bzw. 16 MPa reduziert werden.
Alternativ zu der Vorrichtung 2 mit einem Laser 9a als Trennvorrichtung 9 gemäß Fig. 15, wobei das Glas durch den Laser 9a aufgeschmolzen wird, kann das Abtrennen der Borten 7, 8 vom Dünnglas-Band 1 gemäß der Vorrichtung 2 nach Fig. 17 mit Rädern 9b durch Abquetschen erfolgen, ohne dass das nach dem Ziehen noch viskoelastische Glas bricht.
Zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines
Dünnglas-Bands 1 umfasst eine weiterhin bevorzugte
Vorrichtung 2 nach Fig. 17 eine die Glasschmelze 3 führende Einrichtung, vorzugsweise eine Ziehdüse 4, die innerhalb von Heizeinrichtungen 5 und einer Heizmuffel 6 angeordnet ist. Das Dünnglas-Band 1 wird aus der Glasschmelze 3 gezogen, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas- Bands 1 Borten 7, 8 ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen als die Mitte des Dünnglas-Bands 1. Das Dünnglas- Band 1 kühlt nach dem Ziehen aus der Glasschmelze 3 ab und die Borten 7, 8 werden mittels einer Trennvorrichtung 9, insbesondere mittels Rädern 9b, von dem Dünnglas-Band 1 an einer Trennstelle 10, das heißt an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands 1 und zu einem
Zeitpunkt abgetrennt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands 1 die Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s beträgt, so dass die durch das
Abtrennen der Borten 7, 8 neu ausgebildeten Kanten 11, 12 des Dünnglas-Bands verrunden und insbesondere eine
feuerpolierte Oberfläche aufweisen.
Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 17 wird das Dünnglas- Band 1 über Roller 13, 14 abgezogen, die nur an den bereits abgetrennten Borten 7, 8 angreifen. Zugkräfte werden auf das Glas-Band 1 daher nur im Bereich oberhalb der
Trennstelle 10, das heißt, wo das Glas noch über der
Transformationstemperatur Tg und damit weich ist, ausgeübt. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da die Roller 13, 14 nicht auf das eigentliche Dünnglas-Band 1 einwirken.
(Alternativ oder kumulativ können auch Roller 15, 16 (wie gemäß Fig. 15), die in Fig. 17 nicht dargestellt sind, eingesetzt werden, über die das Dünnglas-Band 1 im Bereich der Bandmitte abgezogen wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde das Glasband aus einer Glasschmelze 3 gezogen, wobei die Abmessungen des Glasbands im
Wesentlichen durch die Form einer Ziehdüse 4 bestimmt wird. Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung in entsprechender Weise auch auf das Ziehen von Glasbändern aus Vorkörpern angewendet werden. Bei diesem Verfahren wird ein
typischerweise plattenförmiger Vorkörper bereitgestellt und ein Längsabschnitt des Vorkörpers mittels einer
Heizeinrichtung so weit erwärmt, dass das Glas des Vorkörpers erweicht. Durch Anlegen einer Zugkraft kann dann das erweichte Glas zu einem Glasband ausgezogen werden. Fig. 18 zeigt ein Beispiel einer solchen Vorrichtung 2 zur Herstellung des Dünnglas-Bands 1. Die plattenförmige Glas- Vorform 18 ist hier von der Seite in Sicht auf eine
Kantenfläche, beziehungsweise die sich beim Ziehen bildende Borte am Dünnglas-Band 1 gezeigt.
In der Vorrichtung 2 wird die Glas-Vorform 18
beispielsweise von oben nach unten bewegt. Die Vorrichtung 2 weist eine Heizeinrichtung 20 auf, die einem mittleren Bereich der Vorrichtung 2 angeordnet sind. In dieser
Ausführungsform umfasst die Heizeinrichtung 20 Blenden 23 zum thermischen Abschirmen einer sich bildenden
Verformungszone 25. Ein Anteil der Glas-Vorform 18, der sich in der Verformungszone 25 befindet, wird derart erwärmt, dass er eine Temperatur T2 erreicht, bei welcher die Viskosität des Glases unterhalb von 108 dPas,
vorzugsweise höchstens 107'6 dPas liegt. Die Glas-Vorform 18 wird durch eine Zugeinrichtung 26, die hier in Form zweier angetriebener Rollen 13, 14 ausgeführt ist, in Ziehrichtung 110, beispielsweise nach unten gezogen. Dadurch, dass eine Nachschubeinrichtung 27, hier ebenfalls in Form von Rollen ausgestaltet, die Glas-Vorform 18 langsamer nachschiebt als die Zugeinrichtung 26 zieht, verformt sich die Glas-Vorform 18 im Verformungsbereich 25. Die Glas-Vorform 18 wird dadurch dünner, die Dicke nach der Verformung d des so ausgebildeten Glasbands 1 ist kleiner als diejenige Dicke D vor der Verformung.
Allgemein, ohne Beschränkung auf das in Fig. 18 gezeigte spezielle Beispiel einer Vorrichtung 2 wird die Glas- Vorform 18 vorzugsweise vor dem Erwärmen in der
Verformungszone 25 bereits vorgewärmt. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 2 vorzugsweise eine Vorwärmzone 28 auf, in welcher die Vorform 18 auf eine Temperatur Tl erwärmt werden kann. Die Vorwärmzone 28 ist vorzugsweise in einem der Verformungszone 25 in Ziehrichtung 110 gesehen vorgeordneten Bereich, beispielsweise in einem oberen
Bereich der Vorrichtung 2 angeordnet. Die Temperatur Tl entspricht vorzugsweise einer Viskosität nl von 10±J bis 10 dPas . Die Glas-Vorform 18 wird also vorzugsweise vor dem Eintritt in die Verformungszone 25 vorgewärmt. Dadurch wird eine schnellere Bewegung durch die Verformungs zone 25 möglich, weil die Zeit, die benötigt wird, um die
Temperatur T2 für die Erweichung des Glases zu erreichen, kürzer ist. Ebenfalls wird durch die Vorwärmzone 28
vermieden, dass Gläser mit hohem
Temperaturausdehnungskoeffizienten durch zu hohe
Temperaturgradienten zerspringen. Die Temperatur T2 ist allgemein, ohne Beschränkung auf das Ausführungsbeispiel so gewählt, dass das Glas erweicht, dass also die Viskosität des Glases höchstens einen Wert von 108 dPas, besonders bevorzugt höchstens 107'6 dPas aufweist.
Nach Durchlaufen der Verformungszone 25 wird das so
erhaltene Dünnglas-Band 1 einer Kühleinrichtung 29
zugeführt, die hier durch einen Eiskristall symbolisiert wird. Das Glas wird vorzugsweise kontrolliert langsam heruntergekühlt, um Spannungen abzubauen. Tatsächlich kann die Kühleinrichtung 29 daher als Kühlofen ausgebildet sein, wobei das Glas im Kühlofen den Viskositätsbereich zwischen oberem und unterem Kühlpunkt durchläuft. Wie auch bei dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Laser 9a als Trennvorrichtung vorgesehen, mit dessen Laserstrahl 90 das nach dem Ziehen noch
viskoelastische Glas des Dünnglas-Bands 1 aufschmilzt, so dass das Dünnglas-Band an der Auftreffstelle des
Laserstrahls 90 durchschmilzt. Der Laserstrahl 90 kann beispielsweise wie dargestellt durch eine Öffnung in der Wandung der Vorrichtung 2 eingeführt werden, so dass der Laserstrahl 90 unterhalb der Verformungszone 25 auf das Dünnglas-Band 1 trifft. Dabei ist der Auftreffpunkt so gewählt, dass die Viskosität des Glases dort noch im
Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s liegt.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise im
Rahmen der nachstehenden Ansprüche verändert werden kann.
Insbesondere können die Merkmale einzelner
Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann die in Fig. 18 dargestellte Vorrichtung
2 anstelle mit einem Laser 9a mit einem Schneidrädchen, beziehungsweise mit Rädern 9a, wie sie im
Ausführungsbeispiel der Fig. 15 gezeigt sind, ausgestattet sein, um die Borten abzutrennen.
Bezugs zeichenliste
1 Dünnglas-Band
2 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
Herstellung des Dünnglas-Bands 1
3 Glasschmelze
4 Ziehdüse
5 Heizeinrichtungen
6 Heizmuffel
7, 8 Borten
9 Trennvorrichtung
9a Laser als Trennvorrichtung
9b Räder als Trennvorrichtung
10 Trennstelle
11, 12 Kanten
13, 14 Roller
15, 16 Roller
18 Vorkörper
20 Heizeinrichtung zur Erwärmung von 18
25 Verformungsbereich
26 Zugeinrichtung
27 Nachschubeinrichtung
28 Vorwärmzone
29 Kühleinrichtung
90 Laserstrahl
110 Ziehrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Dünnglas-Bands (1), bei welchem das Dünnglas-Band (1) mit einer Dicke von höchstens 300 ym, vorzugsweise höchstens 200 ym, aus einer Glasschmelze (3) oder einem Vorkörper (18) gezogen wird, wobei sich an den beiden Rändern des Dünnglas-Bands (1) Borten (7, 8) ausbilden, die eine größere Dicke aufweisen als die Mitte des Dünnglas- Bands (1), wobei das Dünnglas-Band (1) nach dem Ziehen abkühlt, und wobei mittels einer Trennvorrichtung (9) die Borten (7, 8) von dem Dünnglas-Band (1) abgetrennt werden, und wobei das Trennen an einem Ort entlang der Bewegungsrichtung des Dünnglas-Bands (1) und zu einem Zeitpunkt erfolgt, an welchem während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) die Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s beträgt, wobei die durch das Abtrennen der Borten (7, 8) neu
ausgebildeten Kanten (11, 12) des Dünnglas-Bands (1) verrunden.
2. Verfahren gemäß vorstehendem Anspruch, bei welchem das Abtrennen der Borten (7, 8) während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 108 dPa-s bis 1011 dPa-s, besonders bevorzugt im Bereich von 109 dPa-s bis 1010 dPa-s, erfolgt.
3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Abtrennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas- Band (1) mit einem Laser (9a) erfolgt, wobei das viskoelastische Glas durch den Laser (9a) aufgeschmolzen und durchgeschmolzen wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 und 2, bei welchem das Abtrennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas-Band (1) mit Rädern (9b) durch Abquetschen erfolgt, ohne dass das nach dem Ziehen noch
viskoelastische Glas bricht.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Trennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas- Band (1) bei einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu einer die Glasschmelze (3) führenden Einrichtung,
vorzugsweise einer Ziehdüse (4) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Trennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas- Band (1) bei einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm, vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zu einer Heizeinrichtung (20) zur Erwärmung eines Vorkörpers (18) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Abtrennen der Borten (7,
8) mit einer Breite im Bereich von 30 mm bis 150 mm, vorzugsweise im Bereich von 40 mm bis 100 mm, erfolgt. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnglas-Band (1) nach dem Abtrennen der Borten eine Temperaturdifferenz zwischen Kante und Bandmitte, gemessen senkrecht zur Zugrichtung von kleiner als 20 °C aufweist.
9. Dünnglas-Band (1), herstellbar mit einem vorzugsweise laserbasierten Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dünnglas-Band (1) eine Dicke von höchstens 300 ym , vorzugsweise höchstens 200 ym, aufweist, wobei die Kanten (11, 12) des Dünnglas-Bands (1) verrundet sind und eine feuerpolierte Oberfläche aufweisen, und wobei für die maximale Dicke DB an den Rändern des Dünnglas-Bands (1) gilt:
Figure imgf000051_0001
wobei DNutz die Dicke des Dünnglas-Bands (1) in der Bandmitte und π die Kreiszahl bezeichnet.
10. Dünnglas-Band gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei das Dünnglas-Band eines der folgenden Gläser umfasst: - ein Lithiumaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%:
Si02 55-69
A1203 18-25
Li20 3-5
Na20 + K20 0-30
MgO + CaO +SrO + BaO 0-5
ZnO 0-4
Ti02 0-5
Zr02 0-5
Ti02 + Zr02 + Sn02 2-6
P205 0-8
F 0-1 B203 0-2,
- ein Kalknatronglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%:
Si02 40-81
AI2O3 0-6
B2O3 0-5
Li20 + Na20 + K20 5-30
MgO + CaO +
SrO + BaO + ZnO 5-30
Ti02 + Zr02 0-7
P2O5 0-2,
- ein Borosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%:
Si02 60-85
AI2O3 0-10
B203 5-20
Li20 + Na20 + K20 2-16
MgO + CaO +
SrO + BaO + ZnO 0-15
Ti02 + Zr02 0-5
P2O5 0-2, - ein Alkalimetallaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%:
Si02 40-75
AI2O3 10-30
B203 0-20
Li20 + Na20 + K20 4-30
MgO + CaO +
SrO + BaO + ZnO 0-15 Ti02 + Zr02 0-15
P2O5 0-10,
- ein Alkalimetallaluminosilikatglas mit der
nachfolgenden Zusammensetzung in Gew.-%:
Si02 50-75
AI2O3 7-25
B203 0-20
Li20 + Na20 + K20 0-4
MgO + CaO +
SrO + BaO + ZnO 5-25
Ti02+Zr02 0-10
P2O5 0-5.
11. Dünnglas-Band gemäß einem der beiden vorstehenden
Ansprüche, wobei die Dicke des Dünnglas-Bands kleiner als 300 ym, vorzugsweise aber mindestens 5 um beträgt.
12. Vorrichtung (2), eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Dünnglas-Bands (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Einrichtung zur Führung einer
Glasschmelze (3), vorzugsweise eine Ziehdüse (4) oder eine Heizeinrichtung (20) zur Erwärmung eines
Vorkörpers (18), sowie eine Einrichtung, die zum
Trennen der Borten (7, 8) vom Dünnglas-Band (1) in einem Abstand im Bereich von 80 mm bis 400 mm,
vorzugsweise von 150 mm bis 400 mm, weiter bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 300 mm, zur nächstliegenden Schmelzkontaktfläche der die Glasschmelze (3)
führenden Einrichtung, insbesondere der Ziehdüse (4), oder zur Heizeinrichtung (20) angeordnet ist.
13. Vorrichtung (2) gemäß vorstehendem Anspruch, umfassend eine Einsteileinrichtung, um zumindest einen der Parameter Ziehgeschwindigkeit, Massendurchsatz und/oder Trennort so einzustellen, dass das Abtrennen der Borten (7, 8) während der Abkühlung des Dünnglas-Bands (1) bei einer Viskosität des Glases im Bereich von 107 dPa-s bis 1011 dPa-s, bevorzugt im Bereich von 108 dPa-s bis 1011 dPa-s, besonders bevorzugt im Bereich von 109 dPa-s bis 1010 dPa-s, erfolgt.
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