DE1955626C - Elektrolytisches Verfahren zum Verändern der Oberflächeneigenschaften von Glas nach Patent 1771566, sowie nach dem Verfahren hergestellte Floatgläser - Google Patents

Description

von 2:1 erzielt ist. 30 Fin weiteres Floatglas kennzeichnet sich durch

5. Nach Anspruch 2 hergestelltes Floatglas, ge- eine gelblich-graue Tönung, die durch Einwanderung kennzeichnet durch eine rosa Tönung, die durch von Silber und Blei in die Glasoberfläche mit einem Einwanderung von Kupfer und Zinn in die Glas- Konzentrationsverhältnis von 1:1 erzielt ist.
oberfläche mit einem Konzentrationsverhältnis Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand von 5:1 erzielt ist. 35 der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der

6. Nach Anspruch 2 hergestelltes Floatglas, ge- Zeichnung ist

kennzeichnet durch eine gelblich-graue Tönung, Fig. 1 eine Teilseitenansicht im Mittelschnitt durch

die durch Einwanderung von Silber und Blei in eine Floatglas-Vorrichtung und
die Glasoberfläche mit einem Konzentrationsver- F i g. 2 ein Schnitt nach der Linie H-II in F i g. 1.

haitnis von 1:1 erzielt ist. 40 in der Zeichnung sind die in der folgenden Be

schreibung erwähnten Bezugszeichen durch Umrah-

mung kenntlich gemacht.

Ein Bad 1 aus geschmolzenem Metall ist in einem einteiligen Behälter 2 enthalten. Von einem Vorherd

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum 45 eines kontinuierlich arbeitenden Glasschmelzofens Verändern der Oberflächeneigenschaften von Glas wird geschmolzenes Glas auf die Oberfläche des Baddurch Ioneneinwanderung unter Verwendung eines metalls zugespeist und auf diesem ein Glasband 10 geschmolzenen Körpers aus einer Legierung, die min- gebildet, das genügend verfestigt am Auslaßende des destens zwei in die Glasoberfläche einwandernde Badbehälters 2 durch angetriebene Austragswalzen Elemente enthält und stellt eine Verbesserung des 50 20 ausgetragen wird.

Gegenstands des Patentes 1 771 566 dar. Die obere Oberfläche des Glasbandes wird durch

Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent kann das erfindungsgemäße Verfahren behandelt, um eine durch das Behandeln der Glasoberfläche eine be- gewünschte Tönung und Lichtdurchlässigkeit zu erstimmte Tönung und eine bestimmte Lichtdurch- halten. Dies erfolgt dadurch, daß ein geschmolzener lässigkeit durch Steuerung der Temperatur erzielt 55 Körper aus einer Legierung mit der oberen Oberwerden. Ferner ist es bei Sonnenwärme abstrahlen- fläche des Glasbandes in Berührung gebracht wird, dem Glas, wie es zur Verglasung von Gebäuden oder Vorzugsweise erfolgt die Oberflächenbehandlung

für Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben verwendet des Glases bei einer Temperatur des Glases zwischen wird, vorteilhaft, den durch das Glas hindurchtreten- 600 und 900° C. Gegen die obere Oberfläche 22 des den Teil der Sonnenwärme zu verringern, ohne die 60 heißen Glasbandes wird ein geschmolzener Körper Lichtdurchlässigkeit wesentlich zu mindern. 21 aus einer Legierung, beispielsweise einer Kupfer-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Bleilegierung, in Berührung gebracht. Der Körper 21 Verfahren weiterhin zu verbessern, um ein Sonnen- haftet an einem Halter 23, der sich quer über das wärme abstrahlendes Glas zu erhalten, bei dem die Glasband erstreckt. Vorzugsweise besteht der Halter Tönung und die Lichtdurchlässigkeit sehr genau und 65 23 aus einem der Metalle der Legierung, das einen über einen weiten Bereich geregelt werden können, wesentlich höheren Schmelzpunkt als die Legierung um die jeweils vorteilhafte Sonnenwärmeabstrahlung selbst hat. Bei einer Kupfer-Bleilegierung für den gezu eewährleisten. schmolzenen Körper 21 wird ein Halter 23 aus Kup-

fer verwendet Die untere Fläche 24 des Halters 23 ist dicht oberhalb der oberen Oberfläche 22 des Glasbandes eingestellt, so daß der an dem Halter 23 haftende geschmolzene Körper 21 in dem gebildeten Spalt gehalten wird.

Der Halter 23 kann auch aus einem feuerfesten Metall, beispielsweise Wolfram oder Molybcan bestehen.

Der Halter 23 hat einen Querschnitt mit einem mittleren Teil, der gegen den Spiegel des Badmetalls abgekröpft ist, und seitliche Schenkel 25, die auf den Seitenwänden P des Badbehälters aufruhen. Der mittlere Teil des Halters 23 wird durch Hängebolzen 26 aus elektrisch isolierendem Werkstoff von einem Träger 27 gehalten, der sich quer über den Badbehälter eistreckt. Der Träger 27 ist hohl und dient der Durchleitung eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, um den Träger 27 formhaltig zu machen, wodurch die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Spalts zwischen der unteren Fläche 24 des Halters 23 und der oberen Oberfläche 22 des Glasbandes unterstützt wird, um eine gleichmäßige Behandlung der oberen Oberfläche 22 über die Breite des Glasbandes zu gewährleisten.

Die Schenkel 25 des Halters 23 sind mit der Sekundärwicklung eines Hochleistungstransformators 28 verbunden, der einen Wechselstrom durch den Halter schickt, um dessen Temperatur und damit die Temperatur des geschmolzenen Körpers 21 unabhängig von der Temperatur des Glasbandes zu regeln. Durch den Halter kann beispielsweise ein Heizstrom von 2000 Amp. fließen, der auch durch den geschmolzenen Körper 21 fließt.

Die Temperatur der Legierung bestimmt die Anteile der beiden Metalle, die im Gleichgewicht in der stabilen Phase der Legierung bei dieser Temperatur vorliegen. Beispielsweise besteht die stabile Phase bei einer Kupfer-Bleilegierung bei 750° C aus etwa 3 Gewichtsprozent Kupfer und etwa 97 Gewichtsprozent Blei. Bei einer niedrigeren Temperatur nimmt in der stabilen Phase der Legierung der Kupferanteil ab, während bei höheren Temperaturen der Kupferanteil in der stabilen Phase wesentlich größer ist, beispielsweise bei 900⁰C etwa 8 Gewichtsprozent beträgt, während der Anteil des Bleis 92 Gewichtsprozent ausmacht

Ist es z. B. erwünscht, das Glas bei einer Temperatur von 750⁰C mit einer geschmolzenen Legierung eines höheren Kupfergehalts, als diese im stabilen Zustand bei 750⁰C aufweist, zu behandeln, so wird ein Heizstrom durch den Halter 23 geleitet, um die Legierung auf eine Temperatur zu bringen, bei der der gewünschte Anteil von Kupfer in der stabilen Phase vorliegt.

Der Halter 23 kann auch gekühlt werden, indem geeignete Kühlmittel vorgesehen werden, beispielsweise auf eine Temperatur von 400° C, bei der der Kupfergehalt der Legierung in der stabilen Phase weniger als 1 Prozent beträgt, während die Temperatur des zu behandelnden Glases bei etwa 700° C beibehalten wird, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Glases nicht verringert ist.

Die Regelung der Temperatur des geschmolzenen Körpers 21 unabhängig von der Temperatur des Glases gestattet einen weiten Bereich der Regelung der relativen Anteile der beiden Metalle, die in die Glasoberfläche aus der geschmolzenen Legierung eingeführt werden. Ein wichtiges Ergebnis dieser Regelung ist die Einstellung der Tönung des Glases, insbesondere bei reflektiertem Licht, die auf die Einstellung der Temperatur der Legierung zu der örtlichen Oberflächentemperatur des Glases während der elektrolytischen Behandlung zurückzuführen ist. Eine Elektrode 29 taucht in das Badmetall längs der Bewegungsbahn des Glasbandes 10 nahe dem einen Ende des Halters 23. Diese Elektrode 29 und das eine Ende des Halters ist an eine Gleichstromquelle 30 angeschlossen, die besonders geregelt wird, um die Spannung zwischen dem geschmolzenen Körper 21 und dem Badmetall, das die andere Elektrode des Stromkreises bildet, unterhalb des Glasbandes 10 einzustellen. Diese Spannung bewirkt einen Stromdurchgang von dem geschmolzenen Körper durch das Glas zum Badmetall, und die Regelung der Spannung in bezug zur Temperatur der Legierung und der Temperatur des Glases ergibt einen Strom, der das Einwandern einer ausreichenden Menge der beiden

ao Elemente aus dem geschmolzenen Körper in die Glasobertläche bewirkt, wodurch eine gewünschte mittleie Lichtdurchlässigkeitseigenschaft des Glases erzielt wird.

Diese Spannungsregelung steuert auch den Strom-

»5 durchs mg durch das Glas zur Änderung des Verhältnisses der beiden in das Glas eingeführten Metalle zueinander. Die Behandlungszeit wird durch die Länge des geschmolzenen Körpers 21 in Fortbewegungsrichtung des Glasbandes bestimmt, und durch Änderung dieser Länge ist eine Regelung der Behandlungszeit möglich und damit die relativen Anteile der beiden in das Glas eingeführten Metalle.

Die in das Glas eintretende Elektrizitätsmenge beträgt zwischen 0,00775 und 0,0775 Coulomb/cm²,

und bei einem Glasband einer Dicke von 7,5 mm und einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Glasbandes von 1500 mm/Min, unter einem geschmolzenen Körper 21 von 50 mm Länge in Fortbewegungsrichtung des Glases gemessen ergibt sich ein Glas bronze-

♦o farbener Tönung, das wirksam Sonnenwärme zurückstrahlt.

Das Konzentrationsverhältnis von Kupfer zu Blei in der Glasoberfläche dieses Glases beträgt etwa 2:1, und der gesamte Gehalt von eingeführtem Metall in

♦5 die Glasoberfläche kann bis 0,155 mg/cm* betragen. Bei den üblichen Tönungen beträgt der Gesamtgehalt an eingeführtem Metall 0,003 bis 0,031 mg/cm². Der Sonnenwärme-Abstrahlfaktor hängt von atm mittleren Durchlässigkeitsfaktor ab, der durch den

durch das Glas fließenden Strom gesteuert wird, während die bronzefarbene Tönung des Glases durch

- Änderung der relativen Anteile von Kupfer und Blei, die in das Glas eintreten, einstellbar ist, wobei diese Regelung durch eine Einstellung der Temperatur des

Körpers 21 aus geschmolzener Legierung, die die stabile Phase der Legierung bei dieser Temperatur bestimmt, und der Behandlungszeit des Glases durch den geschmolzenen Körper 21 möglich ist.

Vorzugsweise besteht der Halter 23 aus einem der

Metalle der Legierung, das in der Legierung löslich ist, so daß bei der bevorzugten Ausführungsform, wenn Kupfer in das Glas eingeführt wird, der Kupfergehalt der Legierung kontinuierlich durch Lösen von Kupfer aus der unteren Fläche des Halters in den

geschmolzenen Körper nachgefüllt wird.

Da auch Blei in die Glasoberfläche einwandert, muß dieses ergänzt werden, um das gewünschte Verhältnis der beiden Metalle in der Legierung aufrecht

zu erhalten. Das Nachfüllen des Bleis wird durch' gesteuerte Zuspeisung von kleinen Bleikügelchen aus einem Zuteilgerät durch eine Öffnung in dem Halter vorgenommen, in dem die Bleikugeln eine Zeit verweilen, so daß das Biet schmilzt und allmählich durch die gedrosselte Ölfnung in dem Halter zu dem geschmolzenen Körper 21 fließt. In abgewandelter Weise kann eine kontinuierliche Zuspeisung eines Bleidrahtes durch eine gekühlte Speiseeinrichtung in dem Bereich einer Kante des geschmolzenen Körpers 21 erfolgen, so daß Blei vom Ende des Drahtes abschmelzend in den Körper 21 in gleichem Maße eingeführt wird, wie Blei durch den elektrischen Strom in die obere Oberfläche des Glasbandes abwandert.

Bei einer anderen Ausgestaltung kann der Halter 23 aus einem Werkstoff bestehen, der gegenüber der geschmolzenen Legierung inert ist. Beispielsweise kann der Halter aus Ruthenium bestehen. In diesem Falle kann zur Aufrechterhaltung der Zusammensetzung der Legierung eine kontinuierliche Zuspeisung beider Metalle in Form von Draht zum geschmolzenen Körper 21 erfolgen, um die stabile Phase der Legierung bei der Temperatur des Köpers 21 aufrechtzuerhalten.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Kupfer-Zinnlegierung verwendet werden, wobei der Halter aus Kupfer besteht und Kupfer und Zinn in die Glasoberfläche eingeführt werden, um einen gewünschten Durchlässigkeitsfaktor und eine gewünschte Tönung zu erzielen. Die wärmeabstrahlenden Eigenschaften des Glases sind ähnlich wie bei einer Behandlung mit einer Kupfer-Bleilegierung. Das Konzentrationsverhältnis von Kupfer: Zinn in der Glasoberfläche beträgt gewöhnlich etwa 5:1. Die Anwesenheit der Metalle in diesem Verhältnis in der Glasoberfläche führt zu einer gelblichen Tönung, die durch das eingeführte Kupfer bedingt ist. Dieses Glas kann ferner gehärtet werden.

Ebenso können in gleicher Weise Silber und Blei in die Glasoberfläche eingeführt werden, wobei die Gesamt-Konzentration die gleiche Höhe hat wie bei Kupfer und Blei. Der Körper aus geschmolzener Siiber-Bieiiegierung haftet an einem Halter aus Silber oder Ruthenium. Das Silber-Blei-Konzentrationsverhältnis beträgt üblicherweise 1:1, und das Glas erhält durch diese Behandlung eine gelblich-graue Tönung.

In jedem Falle ist der Durchlässigkeitsfaktor im wesentlichen durch den Strom bestimmt, der den Gesamtbetrag des eingeführten Metalls aus dem geschmolzenen Körper in die Glasoberfläche bestimmt.

Die Tönung des Glases ist im wesentlichen durch die.Temperatur der Anodenseite und die Temperatur des Glases bestimmt, die dieses bei dem Durchlauf unterhalb der Anode aufweist

Das elektrolytisch nach der Erfindung behandelte Glas benötigt nach dem Durchlauf unter dem geschmolzenen Körper 21 aus der Legierung keine weitere Behandlung. Werden zum Tönen des Glases jedoch Metalle verwendet, die in kolloidaler Dispersion in das Glas eingehen, so wird die behandelte Glasoberfläche einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre in dem Raum oberhalb des Badmetalls ausgesetzt, wobei der Wasserstoff eine Reduktion des Metalls in der

ίο Oberflächenschicht des Glases bewirkt, wodurch die gewünschten Verhältnisse der beiden Metalle beispielsweise Kupfer und Blei, in der Glasoberfläche entwickelt werden. Die Wirksamkeit des Reduktionsvorgangs hängt von der Temperatur des Glases und der Zeit ab, in der das Glas der wasserstofThaltigen Atmosphäre ausgesetzt ist, so daß durch Regeln dieser beiden Parameter eine weitere Regelung der endgültigen Durchlässigkeitseigenschaften und der Tönung des Glases gegeben ist. Wird dunkleres Glas

ao verlangt, so kann der Wasserstoffgehalt der Atmosphäre über dem Badmetall erhöht oder die Anwesenheitszeit des Glases in der Atmosphäre erhöht oder die Temperatur des Anodenteils erhöht oder irgendeine Kombination dieser Parameter geändert

as werden, um die kolloidale Dispersion des Metalls, das bereits in die Oberfläche eingeführt ist, in einem gewünschten Verhältnis zu entwickeln.

Eine weitere Regelung der Reflexionstönung kann durch Einstellung der Glastemperatur, kurz bevor das Glas in den Bereich des geschmolzenen Körpers

21 gelangt, erfolgen. Ein Strahlungsheizer31 (Fig. 1) kann dicht oberhalb der Badoberfläche vorgesehen sein, um die Temperatur der oberen Glasoberfläche

22 kurz vor dem geschmolzenen Körper 21 zu erhöhen. So kann eine Erhöhung der Glastemperatur von 5°C, dicht bevor das Glas behandelt wird, eine Änderung der Oberflächeneigenschaften so beeinflussen, daß die endgültige Konzentration von Kupfer und Blei in der äußersten Fläche des Glases die gewünschte Tönung bei reflektiertem Licht ergibt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann

durch die zahlreichen Parameter, die zur Regelung der Tönung und Durchlässigkeitseigenschaften zur Verfügung stehen, bei entsprechender Einstellung ein gewünschtes Ziel bezüglich der geforderten Eigenschaften erreicht werden, indem sowohl die mittlere Durchlässigkeit des Glases als auch die Tönungen bei durchfallendem und reflektierendem Licht eingestellt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine genaue Einstellung der Oberflächenbehandlung, insbesondere bei Floatglas, "da die Sonnenwänneabstrahlung des Glases und die Tönungen getrennt eingestellt werden können und somit unterschiedlichen Anforderungen der Verbraucher Rechnung getragen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß'dadurch gePatentansprüche: }gstj daß eine Regelung der Temperatur des ge-

1. Elektrolytisches Verfahren zum Verändern schmolzenen Körpers unabhängig von der Tempeder Oberflächeneigenschaften von Glas durch ratur des in seinem Bereich befindlichen Glases er-Ioneneinwanderung unter Verwendung eines ge- 5 folgt

schmolzenen Körpers aus einer Legierung, die Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der

mindestens zwei in die Glasoberfläche einwan- Anwendung des Verfahrens auf das Floatglasverfah-

dernde Elemente enthält nach Patent 1 771 566, ren, um der Glasoberfläche eine gewünschte Tönung

dadurch gekennzeichnet, daß eine bei einer bestimmten Lichtdurchlässigkeit zu erteilen.

Regelung der Temperatür des geschmolzenen to Bei einer bevorzugten Verfahrensführung, bei der

Körpers unabhängig von der Temperatur des in ein geschmolzener Körper aus einer Kupfer-BleUegie-

seinem Bereich befindlichen Glases erfolgt. rung oder Kupfer-Zinnlegierung und ein Halter aus

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 Kupfer verwendet werden, ist vorgesehen, daß die auf das Floatglasverfahren, um der Glasober- Temperatur des geschmolzenen Körpers innerhalb fläche eine gewünschte Tönung bei einer bestimm- 15 des Bereichs von 400 bis 900° C und die in das Glas ten Lichtdurchlässigkeit zu erteilen. eintretende Elekrrizitätsmenge innerhalb eines Be-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, bei dem reichs zwischen 0,00775 und 0,0775 Coulomb/cm² ein geschmolzener Körper aus einer Kupfer-Blei- geregelt werden.

legierung oder Kupfer-Zinnlcgierung und ein Die Erfindung betrifft auch nach dem erfindungs-Halter aus Kupfer verwendet werden, dadurch ao gemäßen Verfahren hergestellte Floatgläser,
gekennzeichnet, daß die Temperatur des ge- Nach einem Merkmal der Erfindung kennzeichnen schmolzenen Körpers innerhalb des Bereichs von sich diese durch eine bronzefarbene Tönung, die 400 bis 900⁰C und die in das Glas eintretende durch eine kolloidale Dispersion einer Kupfer-Blei-Elektrizitätsmenge innerhalb eines Bereichs von legierung in einem Konzentrationsverhältnis von 2:1 0,00775 bis 0,0775 Coulomb/cm* geregelt werden. »5 erzielt ist.

4. Nach Anspruch 2 hergestelltes Floatglas, ge- Ein anderes Floatglas kennzeichnet sich durch eine kennzeichnet durch eine bronzefarbene Tonung, rosa Tönung, die durch Einwanderung von Kupfer die durch eine kolloidale Dispersion einer Kupfer- und Zinn in die Glasoberfläche mit einem Konzen-Bleilegierung mit einem Konzenhationsverhältnis trationsverhältnis von 5:1 erzielt ist.