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DE19956753A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Tempern von flachen Körpern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Tempern von flachen Körpern

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Publication number
DE19956753A1
DE19956753A1 DE1999156753 DE19956753A DE19956753A1 DE 19956753 A1 DE19956753 A1 DE 19956753A1 DE 1999156753 DE1999156753 DE 1999156753 DE 19956753 A DE19956753 A DE 19956753A DE 19956753 A1 DE19956753 A1 DE 19956753A1
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DE
Germany
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tempering
tempering container
ceramic
container
particularly preferably
Prior art date
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Ceased
Application number
DE1999156753
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English (en)
Inventor
Ulrich Fotheringham
Hauke Esemann
Norbert Hildebrand
Jim M Uhlik
Adam O'ryan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott Glaswerke AG
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Publication date
Application filed by Schott Glaswerke AG filed Critical Schott Glaswerke AG
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Priority to PCT/EP2000/011535 priority patent/WO2001038241A1/de
Priority to AU18583/01A priority patent/AU1858301A/en
Priority to EP00981280A priority patent/EP1242321A1/de
Priority to TW89125012A priority patent/TW498057B/zh
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00Tempering or quenching glass products
    • C03B27/04Tempering or quenching glass products using gas
    • C03B27/044Tempering or quenching glass products using gas for flat or bent glass sheets being in a horizontal position
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B35/14Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tempern von flachen Körpern insbesondere aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere Flachglasscheiben oder Glaskeramikscheiben, wobei einer oder mehrere der flachen Körper einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und der jeweiligen Glasübergangstemperatur unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem Temperbehälter durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tempern von flachen Körpern z. B. aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere Flachglasscheiben, bei dem eine oder mehrere Flachglasscheiben innerhalb eines Temperbehälters einer Wärmebehandlung im Bereich zwischen Raumtemperatur und der jeweiligen Glasübergangstemperatur, d. h. typischerweise bis zu 1000°C, unterzogen wird bzw. werden sowie einen geschlossenen ausgeführten Temperbehälter zum Tempern flacher Körper z. B. solchen aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere Flachglasscheiben und die Verwendung eines derartigen Behälters zur Wärmebehandlung, beispielsweise Tempern, von Flachglasscheiben, insbesondere für Displayanwendungen oder von Glaskeramikscheiben.
Bei der Herstellung von flachen Körpern aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, vorzugsweise Flachglas, ist es, insbesondere im Fall von zumeist im Ziehverfahren erhaltenen Displaygläsern, erforderlich, die flachen Körper bzw. Flachglasscheiben nach ihrer Herstellung einer weiteren Wärmebehandlung zu unterziehen. Diese Notwendigkeit ergibt sich beispielsweise aus besonderen Anforderungen an die Planität der Glasscheiben, die unter Umständen direkt im Heißformgebungsprozeß nicht eingerichtet werden können. In diesem Fall läßt sich die Planität nachträglich verbessern, indem man die Flachglasscheiben auf einer ebenen Unterlage auf eine Temperatur in der Größenordnung der Glasübergangstemperatur erwärmt, bei dieser Temperatur eine Zeit lang hält, so daß das Glas sich unter seinem Eigengewicht an die Unterlage anpaßt, und schließlich langsam wieder abkühlt. Die so erreichbare Planität der Glasscheiben ist im wesentlichen nur noch von der Planität der Unterlage und der Dickenverteilung abhängig.
Ein weiterer, ebenso wichtiger Grund, Flachglasscheiben einer nachträglichen Wärmebehandlung zu unterziehen, ergibt sich aus den besonderen Eigenschaften der Glasstruktur. Glas ist strukturell amorph, wobei seine amorphe Struktur nicht fest ist, sondern empfindlich von der thermischen Vorgeschichte abhängt. Sie kann sich auch nach der Herstellung noch ändern, wenn man das Glas wieder auf Temperaturen erwärmt, bei denen Relaxationsprozesse aktiviert werden. Mit jeder Änderung der amorphen Struktur ist auch eine Änderung des Ordnungszustandes im Glas und somit eine Änderung der Dichte verbunden. So wird bei schneller Kühlung des Glases nach der üblicherweise bei Temperaturen weit oberhalb der Glasübergangstemperatur stattfindenden Heißformgebung eine relativ ungeordnete Struktur eingefroren, so daß das Glas eine vergleichsweise geringe Dichte aufweist. Bei einer nachfolgenden Temperaturbelastung kann diese Struktur teilweise relaxieren und einen Zustand höherer Ordnung einnehmen, was mit einer Erhöhung der Dichte verbunden ist. Dies bedeutet jedoch, daß der Glaskörper durch die nachträgliche Erwärmung schrumpft. Umgekehrt kann es, abhängig von der vorangegangenen Kühlung und der Art der folgenden Temperaturbelastung, auch dazu kommen, daß die Dichte sinkt und sich der Glaskörper ausdehnt.
Die auf diese Weise auftretenden Größenänderungen liegen, je nach Temperaturbelastung und vorangegangener Kühlung typischerweise in der Größenordnung von maximal 0,1%, vielfach jedoch durch die geringe Temperaturbelastung (im Haushalt z. B. üblicherweise unter 100°C) wesentlich darunter, so daß dieser Effekt in den meisten Fällen überhaupt nicht bemerkbar ist. Bei der Herstellung von Flachbildschirmen ist dieser Effekt hingegen signifikant, da hier auf einer Flachglasscheibe zumeist in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten strukturierte Schichten, beispielsweise Halbleiterschichten, bei Temperaturen von typischerweise 250-600°C aufgebracht werden. Ein hierbei auftretender Schrumpf bzw. eine Ausdehnung hat zur Folge, daß im darauffolgenden Prozeßschritt die verwendete Maske nicht mehr zu den bereits auf das Glas aufgebrachten Strukturen paßt. Insbesondere gilt dies für einen beispielsweise durch Temperaturinhomogenitäten verursachten ungleichmäßigen Schrumpf, da dieser im Gegensatz zum gleichmäßigen Schrumpf auch durch ein Anpassen der Masken nicht kompensiert werden kann. Bei einer derartigen Anwendung ist es daher erforderlich, daß die bei der jeweils relevanten Temperaturbelastung auftretende Größenänderung typischerweise einen Betrag in der Größenordnung von 10 ppm nicht übersteigt.
Einen derart geringen Schrumpf bzw. geringe Ausdehnung kann man erreichen, wenn man die verwendeten Flachglasscheiben nach der Heißformgebung einer zusätzlichen Wärmebehandlung im Bereich zwischen Raumtemperatur und der Glasübergangstemperatur unterzieht, bei der eine starke Vorverdichtung des Glases stattfindet. Eine solche Vorverdichtung hat zur Folge, daß die mögliche Größenänderung bei nachfolgender Temperaturbelastung wesentlich kleiner ausfällt. Diesbezüglich wird auf G. W. Scherer, Relaxation in Glass and Composites, Wiley, 1986, Seiten 113-174 verwiesen.
Wesentlich für den Erfolg dieser zusätzlichen Wärmebehandlung ist neben der Wahl eines geeigneten Temperaturprogramms, daß diese mit einer sehr homogenen Temperaturverteilung durchgeführt wird, d. h. sowohl die Gradienten innerhalb einer Glasscheibe als auch die Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Scheiben müssen so gering wie möglich gehalten werden, da sonst zwar der Schrumpf bzw. die Ausdehnung bei nachfolgender Temperaturbelastung wie erwünscht klein ausfällt, innerhalb einer Scheibe bzw. zwischen den einzelnen Scheiben jedoch schwankt, was beispielsweise auch durch eine Maskenanpassung nicht kompensiert werden kann. Diese an die Temperaturhomogenität gestellte Anforderung gilt hinsichtlich der Homogenität innerhalb einer Scheibe gleichfalls für eine Temperung zur Verbesserung der Planität, da Temperaturinhomogenitäten stets zu Spannungen in der Flachglasscheibe führen.
Ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Flachglasscheiben mit hoher Temperaturhomogenität ist aus der DE 197 44 666 C1 bekannt. Hiernach wird die Wärmebehandlung in einem Strahlungsofen in der Weise durchgeführt, daß eine Flachglasscheibe bzw. ein Stapel von Flachglasscheiben sich auf einer Keramikplatte bzw. zwischen zwei Keramikplatten hoher Wärmeleitfähigkeit befindet. Durch den Kontakt mit der hochwärmeleitenden Keramikplatte läßt sich der Einfluß eines im Ofen herrschenden Temperaturgradienten auf das Glas größenordnungsmäßig halbieren.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß an den verwendeten Ofen sehr hohe Ansprüche hinsichtlich seiner Sauberkeit gestellt werden müssen. Da zu Beginn der Wärmebehandlung die Flachglasscheiben in der Regel noch keine optimale Planität aufweisen, sind zwischen den einzelnen Scheiben stellenweise schmale Luftspalte vorhanden, so daß im Ofen befindliche Partikel zwischen die Scheiben gelangen können und so zu einer Beschädigung der Oberfläche führen. Diese Gefahr besteht insbesondere bei Verwendung eines Umluftofens.
Problematisch ist des weiteren, daß die Anwendung des aus der DE 197 44 666 C1 bekannten Verfahrens im wesentlichen auf einen Chargenbetrieb im Strahlungsofen beschränkt ist. Jede Passage des beschriebenen Stapelaufbaus aus Keramikplatten und Flachglasscheiben durch einen Durchlaufofen kann leicht zur Bildung von Oberflächendefekten durch Verrutschen der Keramikplatten bzw. Flachglasscheiben führen. Dies gilt in besonderem Maße bei Verwendung eines Umluftofens, da die im Ofen herrschenden Luftströmungen ein Verrutschen begünstigen.
In den Schriften JP 05330836 und JP 05339021 wird die Verwendung von Glaskeramikplatten als Schutz vor von den Ofenwänden bzw. Heizelementen stammenden Partikeln beschrieben. Diese bieten zwar einen gewissen Schutz der Flachglasscheiben vor Verunreinigungen aus dem Ofen, können jedoch eine in einer Produktionsumgebung praktisch unvermeidbare Kontamination durch Staub aus der Umgebung nicht verhindern.
Eine andere Möglichkeit des Schutzes eines Temperstapels wird in der JP08151224 aufgezeigt. Hiernach wird der Temperstapel seitlich von daneben gestellten Quarzgutplatten begrenzt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß bedingt durch die mangelnde Dichtigkeit des Aufbaus die Scheiben nicht zuverlässig gegen Verunreinigungen geschützt sind. Des weiteren kann bei dieser Anordnung ein Verrutschen der Flachglasscheiben während der Passage eines Durchlaufofens auch nicht sicher verhindert werden.
Schließlich ist das aus der JP08151224 bekannte Verfahren nicht ausreichend temperaturhomogenisierend, da die Wärmeleitfähigkeit des hiernach als Boden- und Deckplatte verwendeten Edelstahls gering ist und keine Vorkehrungen zur Vermeidung senkrechter Temperaturgradienten getroffen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zu schaffen, das eine Beschädigung der Oberflächen der Flachglasscheiben vermeidet. Insbesondere soll eine Wärmebehandlung auch großer Losgrößen mit hoher Prozeßstabilität ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wärmebehandlung in einem vorzugsweise geschlossenen Temperbehälter durchgeführt wird. Hierdurch können Beschädigungen der Oberfläche aufgrund von Verschmutzungen vermieden werden.
Vorteilhafterweise ist der Temperbehälter derart ausgestaltet oder gelagert, daß die flachen Körper, vorzugsweise die Flachglasscheiben, während der Wärmebehandlung, insbesondere auch in einem Durchlaufofen ortsfest fixiert sind. Dies hat den Vorteil, daß die Flachglasscheiben gegen ein Verrutschen gesichert sind, so daß Beschädigungen der Oberfläche beispielsweise beim Transport vermieden werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Temperbehälter schräg gelagert, so daß an wenigstens zwei Rändern der Flachglasscheiben wenigstens ein Randpunkt an jeweils wenigstens einem Punkt von wenigstens zwei der Seitenflächen des Temperbehälters anliegt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Wärmebehandlung einer oder mehrerer Flachglasscheiben in einem Temperbehälter auf einer Keramikplatte bzw. zwischen zwei Keramikplatten hoher Wärmeleitfähigkeit durchgeführt. Hierdurch kann eine hohe laterale Temperaturhomogenität erreicht werden.
Der Temperbehälter ist in der bevorzugten Ausführungsform ein geschlossener Behälter, bei dem Abdeckfläche und Seitenflächen das Oberteil des Temperbehälters ausbilden sowie die Auflagefläche das Unterteil. Dadurch wird die Beladung des Behälters mit den Keramikplatten und Flachglasscheiben erleichtert.
Der Temperbehälter kann aus Aluminium, Kupfer oder einem anderen Material hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, wodurch die Temperaturhomogenität innerhalb des Glases verbessert wird. In einer alternativen Ausgestaltung bestehen die Seitenwände des Temperbehälters aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, was zur Verringerung lateraler Temperaturgradienten beiträgt.
Erfindungsgemäß können sowohl die Flachglasscheiben als auch die Keramikplatte durch die Seitenwände des Temperbehälters gegen Verrutschen gesichert sein, so daß auch ruckartige Bewegungen des gesamten Aufbaus nicht zu Beschädigungen der Glasoberflächen führen können. Damit wird die Verwendung eines Durchlaufofens problemlos möglich. Bevorzugt wird hierbei der Temperbehälter schräg gelagert, so daß an wenigstens zwei Rändern der Flachglasscheiben wenigstens ein Randpunkt an jeweils wenigstens einer Seitenfläche des Temperbehälters anliegt.
Vorteilhafterweise kann die Berührungsfläche zwischen Ober- und Unterteil des Temperbehälters gestuft, beispielsweise in Form eines Labyrinths ausgeführt sein, um einen optimalen Schutz der Flachglasscheiben vor Verschmutzung zu gewährleisten. Damit ist es praktisch möglich, daß innerhalb des Temperbehälters Reinraumbedingungen herrschen, während der geschlossene Behälter von außen rauhen Produktionsbedingungen ausgesetzt ist. Beispielsweise kann auch der in einem Reinraum beladene Temperbehälter nach Abschluß der Wärmebehandlung von außen gereinigt und wiederum im Reinraum geöffnet werden, um eine Prozessierung der Flachglasscheiben unter optimal sauberen Bedingungen zu gewährleisten, ohne daß hierzu besondere Anforderungen an den Ofen gestellt werden müssen.
Über die oben genannten Vorteile hinaus tragen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich dazu bei, daß die Entstehung von Temperaturgradienten, insbesondere lateraler Gradienten, innerhalb der Flachglasscheibe bzw. des Stapels aus Flachglasscheiben weitestgehend vermieden wird. Dies soll anhand eines Beispiels näher erläutert werden.
Es sei angenommen, daß zur Durchführung der Wärmebehandlung ein Stapel von Flachglasscheiben auf einer 6 mm dicken Platte aus silicuminfiltriertem SiC gelagert wird, die aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit (ca. 100 W/mK bei 200°C) allein schon einen gewissen Beitrag zur Temperaturhomogenisierung liefert, wie in der DE 197 44 666 C1 ausgeführt wird. Liegt diese SiC-Platte ihrerseits auf einer 16 mm dicken Kupferplatte, die den Boden bzw. die Auflagefläche eines erfindungsgemäßen Temperbehälters darstellt, so ergibt sich aus der Wärmeleitfähigkeit des Kupfers (373 W/mK bei 200°C) und den anderen obengenannten Daten eine Erhöhung der temperaturhomogenisierenden Wirkung um den Faktor 10. Den gleichen Effekt erhält man an der Oberseite des Stapels, vorausgesetzt, der Temperbehälter ist derart dimensioniert, daß sein Deckel sich im Kontakt mit der oberen SiC-Platte befindet. Die oben erwähnte Kupferplatte kann auch mit einer Beschichtung gegen Verzundern versehen sein.
Im Falle eines Kontaktes zwischen oberer SiC-Platte und Deckel bzw. Abdeckfläche des Temperbehälters besitzt das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Vorteil, daß bei Verwendung hochwärmeleitfähiger Seitenwände des Temperbehälters die obere und die untere Keramikplatte thermisch kurzgeschlossen sind, so daß die Auswirkungen nicht nur horizontaler, sondern auch vertikaler im Ofen herrschender Temperaturgradienten auf die Flachglasscheiben weitestgehend eliminiert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß bei einem Temperbehälter, der vollständig aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, zur Verbesserung der lateralen Temperaturhomogenität die Seitenwände zusätzlich von einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit umgeben sind.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Strahlungsofen bzw. einem Ofen, in dem der Wärmetransport zumindest teilweise durch Strahlung erfolgt, durchgeführt, so ist es vorteilhaft, wenn ein Wärmeaustausch durch Strahlung zwischen dem Temperbehälter und seiner Umgebung stattfinden kann. Dies ist im Fall einer stark reflektierenden Metalloberfläche nur sehr eingeschränkt möglich.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich der Wärmeaustausch durch Strahlung dadurch optimieren, daß man den Temperbehälter mit einer Beschichtung versieht, die im Infrarotbereich eine hohe Emissivität aufweist. Hierfür können beispielsweise keramische Beschichtungen auf der Basis von Aluminiumtitanat Verwendung finden. Soll der Wärmetransport bevorzugt über die Ober- und Unterseite des Temperbehälters stattfinden, was nochmals zur Verbesserung der lateralen Temperaturhomogenität beiträgt, so kann die Beschichtung mit hoher Emissivität auf diese Flächen beschränkt sein.
Anhand der Figur und der nachfolgenden Ausführungen soll das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Temperbehälters zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Temperbehälters 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der Temperbehälter 1 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem Oberteil 3 sowie einem Unterteil 5. Das Oberteil 3 umfaßt die Abdeckfläche 4 sowie die Seitenflächen 6.1, 6.2, das Unterteil 5 den Boden bzw. die Auflagefläche 8 des erfindungsgemäßen Temperbehälters 1. Bevorzugt ist das Material des Ober- und des Unterteils des Temperbehälters 1 beispielsweise ein Metall. In einer fortgebildeten Ausführungsform kann die Metalloberfläche des Temperbehälters 1, die zum Ofen hin zeigt mit einer nicht dargestellten Beschichtung, die im Infraroten eine hohe Emissivität besitzt, ausgestaltet sein.
Die Berührungsfläche zwischen Oberteil 3 und Unterteil 5 des Temperbehälters ist mit einer Stufe 7 ausgeführt. Durch eine derartige Ausgestaltung wird der Stapels 9 aus Flachglasscheiben 11 im Innern des Temperbehälters 1 optimal vor dem Eindringen von Verschmutzungen geschützt. Erfindungsgemäß befindet sich der Stapel 9 aus Flachglasscheiben 11 zwischen zwei im Inneren des Behälters 1 angeordneten Keramikplatten 13, 15, die wiederum in Kontakt mit, der Abdeck- bzw. Auflagefläche stehen. Vorteilhafterweise werden Keramikplatten mit einer solchen Dicke verwendet, daß das Verhältnis der gesamten Dicke der Keramikplatten zur Höhe des gesamten Stapels 9 aus Flachglasscheiben mindestens 1/λ 40 W/(m.K) beträgt, wobei λ die Wärmeleitfähigkeit des Keramikmaterials im Bereich der Wärmebehandlungstemperatur ist.
Nachfolgend wird die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Temperbehälter 1 beschrieben:
Es wird ein Stapel 9 aus zehn in einer Ultraschallreinigungsanlage gereinigten Scheiben 11 des Glases D263 (Schott DESAG AG, Grünenplan) im Format 340 × 320 × 1,1 mm3 ohne Verwendung eines Trennmittels gebildet und zwischen zwei ebenso großen, 6 mm starken plan geschliffenen Keramikplatten 13, 15 aus siliciuminfiltriertem SiC positioniert. Dieser Aufbau wird in einen Temperbehälter 1 aus Aluminium (Alimex ACP 5080) mit entsprechenden Innenabmessungen eingebracht, dessen Decke und Seitenwände eine Wandstärke von 20 mm besitzen, während die Stärke des Bodens 5 35 mm beträgt. Während des Temperns ist der Temperbehälter geschlossen.
Zur Durchführung der Wärmebehandlung wird ein Umluftofen mit 48 Zonen verwendet, in dem ein Temperaturprofil im Bereich zwischen Raumtemperatur und 500°C eingestellt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit wird so gewählt, daß die Wärmebehandlung insgesamt 14 Stunden dauert.
Zur Bestimmung der Temperaturhomogenität werden sieben mit einer Genauigkeit von ± 1°C kalibrierte Thermoelemente vom Typ K verwendet, die zusätzlich in den Aluminiumkasten so eingebracht werden, daß während der Wärmebehandlung die Temperaturen an allen sechs Seiten und in der Mitte des Stapels gemessen werden können. Die Messung wird in Form einer Schleppmessung unter Verwendung entsprechend langer, temperaturunempfindlicher Kabel durchgeführt und alle Temperaturen in Abständen von fünf Minuten registriert.
Als Ergebnis der so beschriebenen Wärmebehandlung ergibt sich eine Temperaturabweichung innerhalb der Kühlphase, d. h. im relevanten Teil des Temperprogramms, von typischerweise etwa 2 K. Dies entspricht der Genauigkeit der verwendeten Thermoelemente, so daß Temperaturgradienten nicht nachgewiesen werden können. Die Inspektion der Flachglasscheiben nach der Wärmebehandlung ergibt, daß weder Oberflächendefekte durch Verrutschen der Scheiben noch eine Kontamination durch aus dem Ofen oder der Umgebung stammende Partikel nachgewiesen werden können.
Somit gibt die Erfindung erstmals ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tempern einer Vielzahl von flachen Körpern, insbesondere Flachglasscheiben an, bei dem Beschädigungen beispielsweise aufgrund von im Ofen befindlichen Verunreinigungen oder des Transportes durch einen Durchlaufofen sicher vermieden werden. Des weiteren wird eine hohe Temperaturhomogenität innerhalb der flachen Körper gewährleistet.

Claims (45)

1. Verfahren zum Tempern von flachen Körpern insbesondere aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere Flachglasscheiben oder Glaskeramikscheiben, wobei einer oder mehrere der flachen Körper einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und der jeweiligen Glasübergangstemperatur unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem Temperbehälter durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter wenigstens eine Auflagefläche umfaßt, auf der der flache Körper bzw. die flachen Körper aufliegen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter derart ausgestaltet oder gelagert ist, daß der flache Körper bzw. die flachen Körper während der Wärmebehandlung ortsfest fixiert ist bzw. sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter eine Abdeckfläche umfaßt, die den bzw. die flachen Körper abdecken.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Temperbehälters wenigstens eine Keramikplatte vorgesehen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da die Keramikplatten zwischen der Auflagefläche und/oder der Abdeckfläche und dem flachen Körper bzw. Körpern angeordnet ist bzw. sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte bzw. Keramikplatten eine hohe Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise größer als 50 W/mK bei Raumtemperatur, besonders bevorzugt größer als 80 W/mK bei Raumtemperatur, aufweist bzw. aufweisen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatten eine solche Dicke aufweisen, daß das Verhältnis der gesamten Dicke der Keramikplatten zur Glasstapelhöhe mindestens 1/λ.40 W/(m.K) beträgt, wobei λ die Wärmeleitfähigkeit des Keramikmaterials im Bereich der Wärmebehandlungstemperatur ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte bzw. Keramikplatten eine hohe Planität, vorzugsweise besser als 100 µm, besonders bevorzugt besser als 50 µm, ganz besonder bevorzugt besser als 20 µm aufweist bzw. aufweisen.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatten eine Rauhigkeit Rtm, ≦ 10 µm, vorzugsweise ≦ 1 µm aufweisen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte bzw. Keramikplatten Siliciumcarbid, vorzugsweise siliciuminfiltriertes SiC umfaßt bzw. umfassen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter geschlossen ausgeführt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Behälter die Auflagefläche, die Abdeckfläche sowie Seitenflächen umfaßt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter ganz oder teilweise ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise größer als 200 W/mK bei Raumtemperatur, besonders bevorzugt größer als 350 W/mK bei Raumtemperatur, umfaßt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände ganz oder teilweise ein Material niedriger Wärmeleitfähigkeit, bevorzugt < 20 W/mK, besonders bevorzugt < 5 W/mK, insbesondere bevorzugt < 2 W/mK, ganz besonders bevorzugt < 1 W/mK, umfassen.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Temperbehälters Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfaßt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Temperbehälters Kupfer oder eine Kupferlegierung umfaßt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Temperbehälters fest mit der Abdeckfläche ergebend ein Oberteil, verbunden sind und die Auflagefläche ein zweites, getrenntes Unterteil darstellt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen zwischen Ober- und Unterteil des Temperbehälters gestuft ausgeführt sind, bevorzugt mit zwei Stufen, besonders bevorzugt mit drei Stufen.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Beladen des Temperbehälters unter Reinraumbedingungen erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladen des Temperbehälters unter Reinraumbedingungen erfolgt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter ganz oder teilweise eine Beschichtung umfaßt, die im Infrarotbereich eine hohe Emissivität, vorzugsweise größer als 0,5, besonders bevorzugt größer als 0,8, demgegenüber nochmals bevorzugt größer als 0,9 aufweist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine keramische Schicht umfaßt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Aluminiumtitanat, eine Mischung von Aluminiumoxid und Titanoxid oder eine Mischung von Zirkoniumoxid und Chrom(III)-oxid umfaßt.
25. Temperbehälter zum Tempern flacher Körper insbesondere aus einem amorphen, anorganischen Werkstoff, insbesondere von Flachglas- oder Glaskeramikscheiben (11), in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und der Glasübergangstemperatur des zu tempernden Stoffes dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter geschlossen ausgeführt ist.
26. Temperbehälter gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter wenigstens eine Auflagefläche umfaßt.
27. Temperbehälter gemäß Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter (1) Mittel umfaßt, die derart ausgestaltet sind, daß der flache Körper bzw. die, flachen Körper während der Wärmebehandlung ortsfest fixiert ist bzw. sind.
28. Temperbehälter nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Fixieren der flachen Körper während der Wärmebehandlung Seitenflächen (6.1, 6.2) sind.
29. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (6.1, 6.2) des Temperbehälters fest mit einer Abdeckfläche (4) ergebend ein Oberteil verbunden sind und die Auflagefläche (8) ein zweites getrenntes Unterteil (5) darstellt.
30. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen zwischen Ober- und Unterteil (3, 5) des Temperbehälters (1) gestuft ausgeführt sind, bevorzugt mit zwei Stufen (7), besonders bevorzugt mit drei Stufen.
31. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß dieser derart ausgestaltet ist, daß im Innern des Temperbehälters Keramikplatten angeordnet werden können.
32. Temperbehälter gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte(n) zwischen der Auflagefläche und/oder der Abdeckfläche und dem flachen Körper bzw. den flachen Körpern angeordnet ist bzw. sind.
33. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 31 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte bzw. Keramikplatten (13, 15) eine hohe Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise größer als 50 W/mK bei Raumtemperatur, besonders bevorzugt größer als 80 W/mK bei Raumtemperatur aufweist bzw. aufweisen.
34. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatten eine solche Dicke aufweisen, daß das Verhältnis der gesamten Dicke der Keramikplatten zur Glasstapelhöhe mindestens 1/λ.40 W/(m.K) beträgt, wobei λ die Wärmeleitfähigkeit des Keramikmaterials im Bereich der Wärmebehandlungstemperatur ist.
35. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte bzw. Keramikplatten (13, 15) eine hohe Planität, vorzugsweise besser als 100 µm, besonders bevorzugt besser als 50 µm ganz besonders bevorzugt besser als 20 µm aufweist bzw. aufweisen.
36. Temperbehälter gemäß einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatten eine Rauhigkeit Rtm ≦ 10 µm, vorzugsweise 1 µm aufweisen.
37. Temperbehälter gemäß einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte bzw. die Keramikplatten Siliciumcarbid, vorzugsweise siliciuminfiltriertes SiC umfaßt bzw. umfassen.
38. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 25 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise größer als 200 W/mK bei Raumtemperatur, besonders bevorzugt größer als 350 W/mK bei Raumtemperatur umfaßt.
39. Temperbehälter gemäß einem der Ansprüche 25 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände ganz oder teilweise ein Material niedriger Wärmeleitfähigkeit, bevorzugt < 20 W/mK; besonders bevorzugt < 5 W/mK, insbesondere bevorzugt < 2 W/mK, ganz besonders bevorzugt < 1 W/mK umfassen.
40. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperbehälter ganz oder teilweise eine Beschichtung umfaßt, die im Infraroten eine hohen Emissivität, vorzugsweise größer als 0,5, besonders bevorzugt größer als 0,8, demgegenüber nochmals bevorzugt größer als 0,9 aufweist.
41. Temperbehälter gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine keramische Schicht umfaßt.
42. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 40 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Aluminiumtitanat, eine Mischung von Aluminiumoxid und Titanoxid oder eine Mischung von Zirkoniumoxid und Chrom(III)-oxid umfaßt.
43. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 25 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Temperbehälters Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfaßt.
44. Temperbehälter nach einem der Ansprüche 25 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Temperbehälters Kupfer oder eine Kupferlegierung umfaßt.
45. Verwendung eines Temperbehälters gemäß einem der Ansprüche 25 bis 44, zum Tempern von einem oder mehreren der nachfolgenden Materialien:
  • - Flachglasscheiben
  • - Displaygläser
  • - Glaskeramikplatten
DE1999156753 1999-11-25 1999-11-25 Verfahren und Vorrichtung zum Tempern von flachen Körpern Ceased DE19956753A1 (de)

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