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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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[Anwendungsbereich der Erfindung]
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Produktion von dünnem Flachglas und
vor allem auf eine Vorrichtung für
die Produktion von dünnem
Flachglas, welches eine hohe Entglasungstemperatur besitzt.
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[Stand der Technik]
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Als
ein Prozeß für die Produktion
von dünnem
Flachglas hoher Qualität,
ist das ”Overflow-Schwert”-Verfahren
bekannt
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Das ”Overflow-Schwert”-Verfahren
ist eine Methode, bei der geschmolzenes Glas entlang beider Seitenoberflächen eines
geformten Körper
abwärts
fließt,
der einen im wesentlichen keilförmigen Querschnitt
hat und nach unten zu einer Kante ausläuft. Die Glasströme an beiden
Oberflächen
des Körpers
vereinigen sich an der Unterkante des Körpers und werden unter stetiger
Kühlung
zu einem dünnen
Glasband nach unten gezogen.
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Bei
einer solchen Formgebungsmethode ist es erforderlich, daß die Formgebung
unverzüglich beendet
wird, nachdem das Glas die untere Kante des Formkörpers verlassen
hat und daß danach
keine Verformung des Glasbandes mehr verursacht wird. Daher ist,
wenn die Viskosität
vom Glas in der Umgebung der Unterkante des keilförmigen Formkörpers, zu
niedrig oder zu hoch ist, Flachglas mit hoher Qualität nur mit
Schwierigkeit zu erhalten. Die Herstellung von dünnem Flachglas nach dem ”Overflow-Schwert”-Verfahren
nach dem bisherigen Stand der Technik ist ein Prozeß, bei dem
die Viskosität
des Glases an der Unterkante des Formkörpers im Bereich von 30000
bis 1000000 dPas liegen muß.
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[Probleme, die von dieser Erfindung gelöst werden]
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Auf
diese Weise, wenn das ”Overflow-Schwert”-Verfahren
angewendet wird, gibt es eine Einschränkung bezüglich der Viskosität des Glases
in der Umgebung der Unterkante des Formkörpers, nämlich der Viskosität bei Liquidustemperatur. Mit
anderen Worten, bei einem Glas, bei dem die Entglasung bei niedriger
Viskosität
beginnt, (welches eine hohe Entglasungstemperatur besitzt), ein
Glas mit einer Viskosität
bei Entglasungstemperatur von 30000 dPas oder weniger kann nicht
geformt werden ohne daß Entglasungen
verursacht werden.
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Deshalb
gab es mit der Produktionseinrichtung, die das ”Overflow-Schwert”-Verfahren
nach dem bisherigen Stand der Technik verwendete, den Mangel, daß Spezialgläser mit
einer hohen Entglasungstemperatur, die für LCD-Glas (Liquid crystal display)
oder Substrate für
Informationsaufzeichnungsmedien verwendet werden, nicht geformt
werden konnten.
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Diese
Erfindung hat das Ziel einer starken Milderung der Einschränkungen
des bisherigen Standes der Technik, wobei Glas mit Entglasungen
nicht geformt werden konnte und das Ziel, eine Vorrichtung zu entwickeln
für die
Produktion von solchem Flachglas, welches die Fertigformung von
Spezialglas mit hoher Entglasungstemperatur ermöglicht, wie es z. B. für LCD-Glas
oder Substrate für
Informationsaufzeichnungsmedien verwendet wird.
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[Mittel zur Lösung des Problems]
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Um
die Ziele der Erfindung zu erreichen umfaßt die Erfindung eine Vorrichtung
für die
Herstellung von dünnem
Flachglas, bestehend aus einem Formkörper mit einem Hauptteil mit
einem sich nach unten zu einer Kante verjüngenden Querschnitt, wobei
das geschmolzene Glas an beiden Oberflächen herabfließt und sich
an der Unterkante dieses Körpers
vereinigt und ein Glasband bildet, wobei an den Seitenkanten des
Formkörpers
besondere Einrichtungen angeordnet sind, welche die Dicke der Glasschicht
regulieren, wobei an der unteren Kante des Formkörpers eine Wärmequelle
angeordnet ist und die Temperatur der inneren Schicht des herabfließenden Glases
in Kontakt mit dieser unteren Kante mindestens auf der Entglasungstemperatur
des Glases gehalten wird und gleichzeitig infolge der Kühlung der Außenoberfläche des
herabfließenden
Glases dessen Oberflächentemperatur
bei Temperaturen gehalten wird, die einer Viskosität des Glases
von 30000 bis 1000000 dPas entsprechen.
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Entglasung
von Glas tritt im Grunde genommen nicht bei Temperaturen höher als
die Liquidustemperatur auf, wie sie durch die Glaszusammensetzung
bestimmt ist. Entglasung tritt selten sofort auf und entwickelt
sich normalerweise nachdem eine Zeit von mehreren Minuten bis zu
mehreren Tagen vergangenen ist. Außerdem tritt Entglasung bereitwilliger
an einer Grenzfläche
in Kontakt mit fremden Substanzen auf als im Inneren des Glases.
Deshalb wird in der Produktionseinrichtung, die das ”Overflow-Schwert”-Verfahren
verwendet, Entglasung leichter an den Kontaktoberflächen des
Formkörpers, der
den Keilformquerschnitt hat, hervorgerufen, wo die Aufenthaltszeit
bei langsamster Strömung
hoch ist. Mit anderen Worten, wenn Glas, das eine hohe Entglasungstemperatur
hat, mit Hilfe eines Produktionsapparats mit Hilfe eines ”Overflow-Schwert”-Verfahrens
geformt wird, ist es notwendig, daß die Oberflächentemperatur
des Formkörpers
da, wo er mit dem Glas in Kontakt steht, auf dieser gesamten Fläche wenigstens
auf Liquidustemperatur ist. Andererseits, um zu erreichen, daß das Glas
kurz nach dem Zusammenfließen
der beiden Glasströme
unter der unteren Kante des Formkörpers weitestgehend fertig geformt
ist und anschließend
fast keine weitere Verformung verursacht wird, muß die Viskosität des Glases
an der unteren Kante des Formkörpers
einen bestimmten Wert haben, der normalerweise bei 30000 bis 1000000
dPas liegt. Die Erfinder fanden, daß, wenn die Oberflächentemperatur
des Formkörpers über der
ganzen Fläche
bei einem Wert liegt, der einer Viskosität des Glases von 30000 dPas
oder weniger entspricht, wenn die Temperatur der äußeren Oberfläche in der
Nähe der
unteren Kante des Formkörpers
bei Temperaturen lag, die Viskositäten von 30000 bis 1000000 dPas
entsprechen, die Formgebung fast abgeschlossen war, nachdem sich
die beiden Glasströme
unter der Unterkante des Formkörpers
vereinigt hatten und daß eine
nachfolgende Verformung des Glasbandes verhindert wurde. Außerdem wurde
auch entdeckt, daß es
genügt,
wenn das beschriebene Temperaturfeld in einem Bereich von ungefähr 50 mm
Länge ab
Unterkante des Formkörpers
ausgebildet wurde.
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Aufbauend
auf solchen Befunden entsprechend Anspruch 1, ist diese Erfindung
dadurch charakterisiert, daß eine
Wärmequelle
an der Unterkante des Formkörpers
angeordnet ist, und die Temperatur der Innenschicht des Glases,
das unten in Kontakt mit der besagten Unterkante steht, mindestens
auf der Entglasungstemperatur des besagten Glases gehalten wird,
und gleichzeitig aufgrund der Kühlung der äußeren Oberfläche des
nach unten fließenden Glases,
dessen Oberflächentemperatur
auf einem Wert gehalten wird, der einer Viskosität für das besagte Glas von 30000–1000000
dPas entspricht. Was das Wärmegleichgewicht
betrifft, wird der Betrag des Wärmeverlustes
des Glases infolge Kühlung der äußeren Oberfläche ausgeglichen
durch Wärme aus
der Wärmequelle
an der Unterkante des Formkörpers,
und als Ergebnis wird ein Temperaturgradient über der Dicke des herabfließenden Glases
hervorgerufen. Außerdem
kann im Bereich der Unterkante unabhängig von der Viskosität, die durch
das Halten der Temperatur des Glases in Kontakt mit der Oberfläche des
Formkörpers
auf einer Temperatur, bei der Entglasung nicht verursacht wird,
ein Zustand hoher Viskosität
an der äußeren Oberfläche des
Glases ausgebildet werden bei einer Temperatur, bei der bei der
ursprünglichen
Technik Entglasung verursacht worden wäre. Die äußere Oberfläche vom Glas kommt nicht in
Kontakt mit irgend etwas anderem außer der Luft und ist außerdem auf
eine Temperatur abgekühlt,
bei der die Verfestigung nach einer kurzen Zeit beendet ist. Als
ein Ergebnis kann die Formgebung ausgeführt werden, ohne Entglasung
an der Oberfläche
hervorzurufen. Deshalb kann sogar Spezialglas mit hoher Entglasungstemperatur,
wie es für LCD
oder Substrate für
Informationsaufzeichnungsmedien verwendet wird, mit der Vorrichtung
gemäß dieser
Erfindung leicht ohne Qualitätsprobleme
geformt werden.
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Entsprechend
Anspruch 2 dieser Erfindung wird die besagte Wärmequelle durch Anordnen eines elektrisch
leitfähigen
Metalls an der Unterkante des besagten Formkörpers gebildet, und die besagte
Unterkante wird durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch
das besagte elektrisch leitfähige
Metall erhitzt. In Folge dessen kann der Unterkante des Formkörpers mit
einer Wärmequelle
beheizt sein, die einfach gebaut ist.
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Entsprechend
Anspruch 3 dieser Erfindung in bezug auf das Glas, das unten in
Kontakt mit der besagten Unterkante des Hauptkörpers fließt, wird die äußere Oberfläche des
unten fließenden
Glases sehr stark von einer Kühleinrichtung
abgekühlt,
und die äußere Oberflächentemperatur
des nach unten fließenden
Glases ist auf einen niedrigeren Wert vermindert, der einer Viskosität von 30000–1000000 dPas
entspricht. Dadurch, daß die
Innentemperatur der Glasschicht, die sich an der Oberfläche der
Formgebungseinrichtung befindet, mindestens auf der Liquidus-Temperatur
gehalten wird, kann ein Glas, das eine hohe Entglasungstemperatur
aufweist, geformt werden, ohne Entglasung zu verursachen.
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Entsprechend
Anspruch 4 dieser Erfindung wird ein Platin- oder Platinlegierungskörper als
das elektrisch leitfähige
Metall verwendet, und deshalb kann die Wärmequelle auf bis zu 1300°C oder mehr beheizt
werden. Deshalb kann diese Vorrichtung für ein leicht entglasendes Glas
verwendet werden mit einer Entglasungstemperatur bis zu 1300°C und höher.
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Entsprechend
Anspruch 5 dieser Erfindung ist die Vorrichtung charakterisiert
durch die Möglichkeit
des Formens von Glas, das eine hohe Entglasungstemperatur hat, wobei
die Entglasungstemperatur im Bereich der Viskosität von 3000–30000 dPas liegen
darf. Der Produktionsapparat dieser Erfindung kann natürlich angewandt
werden im Falle von Glas mit einer niedrigen Entglasungstemperatur,
jedoch, weil diese Erfindung die Merkmale von Ansprüchen 1–4 hat,
ist die besagte Vorrichtung für
Glas, das eine hohe Entglasungstemperatur hat, besonders geeignet.
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[Praktische Form der Erfindung]
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Der
Produktionsapparat für
dünnes
Flachglas dieser Erfindung wird jetzt detaillierter aufgrund von
Abbildungen beschrieben.
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ist
eine Vorderansicht der Vorrichtung für die Produktion von dünnem Flachglas
dieser Erfindung und
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ist
eine perspektivische Ansicht vom Formkörper des Produktionsapparats
von .
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Wie
in den Abbildungen gezeigt, ist der Formkörper aus einem Hauptkörper 1 mit
einem Keilformquerschnitt, der abwärts konvergiert, gebaut und die
Teile 2 an den Seitenkanten auf beiden Seiten des besagten
Hauptkörpers 1 regulieren
die Breite des Bandes des geschmolzenen Glases. Eine Einströmungszone 3 für das geschmolzene
Glas ist feststehend angeordnet auf dem Seitenkantenteil 2 an der
linken Seite der Abbildung. Obwohl in der Abbildung nicht eingezeichnet,
ist die Einströmungszone mit
einem Behälter
verbunden, welcher geschmolzenes und geläutertes Glas von einem Schmelzaggregat
bis hin zum rinnenförmigen
Teil 5 des Hauptkörpers
liefert.
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Wie
in zu sehen, wird der rinnenförmige Teil 5 des Hauptkörpers mit
geschmolzenen Glas versorgt, welches von der linken Seite Seite nach
rechts entlang des Rinne 5 fließt und an beiden Seiten über die
oberen Kanten 4 fließt
Das so übergeströmte geschmolzene
Glas fließt
abwärts
entlang beider Oberflächen 9 auf
dem Hauptkörper 1 wie
in gezeigt, vereinigt sich zu einem Glasstrom an der
Unterkante des Formkörpers
und bildet ein plattenähnliches
Glasband. Eine abwärts
ziehende Kraft wird auf das Glasband von einer (nicht gezeigten) Rolle
angewendet, die das Glasband im Abwärtsrichtung transportiert,
wobei das Glasband zu dem angestrebten dünnen Flachglas geformt wird.
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Der
Hauptkörper 1 wird
hergestellt aus feuerfestem Material, z. B. aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid
und ähnlichen
Materialien.
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An
der Unterkante des Hauptkörpers 1 ist eine
Wärmequelle 6 entlang
der Unterkante angeordnet. Diese Wärmequelle 6 umfaßt einen
Körper
des elektrisch leitfähigen
Metalls Platin oder einer Platinlegierung und ist mit einer (nicht
gezeigten) Stromversorgung verbunden. Wenn ein Strom von der Stromversorgung
der Wärmequelle 6 geliefert
wird, erzeugt die Wärmequelle 6 Wärme und
die Temperatur kann bis auf 1300°C
oder mehr gesteigert werden. Dabei kann die Temperatur der Innenschicht
des Glases im Kontakt mit der Wärmequelle 6 auf
einem Wert wie dem der Wärmequelle 6 gehalten
werden.
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Außerdem sind
Kühleinrichtungen 8 von
zylindrischer Form oder eckiger Form auf beiden Seiten der Unterkante
des Hauptkörpers 1 in
festgelegten Abständen
angeordnet. Diese Kühleinrichtungen 8 sind
nicht länger
augebildet als die gesamte Länge der
Unterkante, so daß die äußere Oberfläche des geschmolzenen
Glases G, welches den Bereich der Unterkante passiert gleichmäßig abgekühlt wird. Eine
(nicht gezeigte) Kühlmittelversorgungsröhre ist außerdem mit
den Kühleinrichtungen 8 verbunden, und
ein Kühlmittel
(Gas oder Flüssigkeit)
wird aus einer (nicht gezeigten) Kühlmittelversorgungsquelle über diese
Kühlmittelversorgungsröhre geliefert.
Dadurch werden die Kühleinrichtungen 8 auf
die geplante Temperatur abgekühlt,
und die äußere Oberfläche des
geschmolzenen Glases G, welches die Unterkante passiert, wird abgekühlt. Die
Kühlfähigkeit
der Kühleinrichtungen 8 kann
leicht durch Ändern
des Abstandes zwischen den Kühleinrichtungen
und der Glasoberfläche
justiert werden.
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Wenn
ein Glas, das eine hohe Entglasungstemperatur besitzt, (ein Glas,
das eine Entglasungstemperatur für
einen Bereich mit der Viskosität 3000–30000 dPas
hat) von einem auf diese Weise gebautem Apparat für die Produktion
von dünnem Flachglas
geformt wird, dann ist die Wärmequelle 6 an
der Unterkante des Formkörpers 1 angeordnet, der
Formkörper 1 ist
beheizt und die Temperatur der inneren Schicht des geschmolzenen
Glases G in Kontakt mit der Wärmequelle 6 wird
mindestens auf der Liquidustemperatur des Glases gehalten. Außerdem wird
die äußere Oberfläche des
geschmolzenen Glases G in Kontakt mit der Unterkante des Hauptkörpers 1 abgekühlt durch
die Kühleinrichtungen 8 und
die Viskosität
an der äußeren Oberfläche des
geschmolzenen Glas G kann auf Werte von 30000–1000000 dPas eingestellt werden.
Deshalb kann sogar Spezialglas, das eine hohe Entglasungstemperatur
besitzt, wie es für
LCD-Glas oder Substrate für
Informationsaufzeichnungsmedien verwendet wird, geformt werden,
ohne Entglasung zu verursachen, und ein dünnes Flachglas, das die gewünschten
Oberflächenqualitäten besitzt,
kann ohne Problem produziert werden.
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Außerdem kann
im besagten Produktionsapparat die Wärmequelle 6 durch
Anordnen eines elektrisch leitfähigen
Metalls an der Unterkante des Hauptkörpers 1 aufgebaut
werden und die Unterkante kann durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms
durch dieses elektrisch leitfähige
Metall erhitzt werden, und die Unterkante des Hauptkörpers 1 kann
mit einer Wärmequelle 6 einfacher
Bauweise geheizt werden.
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Außerdem wird
ein Körper
aus Platin oder einer Platinlegierung im Produktionsapparat als
das elektrisch leitfähige
Metall an der Unterkante verwendet, so daß diese Wärmequelle auf 1300°C oder mehr
geheizt werden kann. Als ein Ergebnis dessen kann die Vorrichtung
sogar auf Glas angewandt werden, das eine hohe Entglasungstemperatur
von 1300°C
hat.
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[Nutzen der Erfindung]
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Wie
oben beschrieben, ist bei der Vorrichtung für die Produktion von dünnem Flachglas
gemäß dieser
Erfindung eine Wärmequelle
an der Unterkante des Formkörpers
angeordnet. Dadurch wird die Temperatur der Innenschicht des Glases,
das unten in Kontakt mit dem Unterkante fließt, gleichzeitig mindestens
auf der Liquidustemperatur des besagten Glases gehalten. Zur gleichen
Zeit wird die Temperatur der äußeren Oberfläche vom
Glas, das unten fließt,
ist auf einer Temperatur gehalten, die einer Viskosität von 30000–1000000
dPas entspricht, die für das ”Overflow-Schwert”-Verfahren geeignet
ist. Im Ergebnis dessen kann sogar ein Glas mit hoher Entglasungstemperatur,
das für
LCD oder Substrate für Informationsaufzeichnungsmedien
verwendet wird, leicht ohne Qualitätsprobleme geformt werden.
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Außerdem wird
entsprechend dieser Erfindung die besagte Wärmequelle durch Anordnung eines
elektrisch leitfähigen
Metalls an der Unterkante des Formkörpers gebildet und die besagte
Unterkante wird erhitzt durch Hindurchleiten eines elektrischen
Stroms durch das besagte elektrisch leitfähige Metall und deshalb wird
die Unterkante des Formkörpers
mit einer einfach gebauten Energiequelle beheizt.
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Weiterhin
wird entsprechend dieser Erfindung ein Körper aus Platin oder einer
Platinlegierung als das elektrisch leitfähige Metall verwendet und die Wärmequelle
kann bis zu 1300°C
oder mehr beheizt werden. Deshalb kann Flachglas ohne Probleme geformt
werden, sogar wenn es eine hohe Entglasungstemperatur von 1300°C hat.
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[Erklärung
der Bilder]
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[ ]
Eine Vorderansicht des Apparats für die Produktion von dünnem Flachglas
dieser Erfindung.
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[ ]
Eine perspektivische Ansicht des Formkörpers des in gezeigten
Produktionsapparats.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formkörper des
Hauptkörpers
- 2
- Seitlich
angeordnete Einrichtungen zur Regulierung der Breite des Glasflusses
- 3
- Einströmzone
- 4
- obere
Kante
- 5
- Rinne
- 6
- Wärmequelle
- 8
- Kühleinrichtung
- 9
- Hauptkörperoberfläche