CH618646A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glastafel gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Glastafel kann durch Erhitzen auf eine Temperatur nahe dem Erweicheungspunkt des Glases und anschliessendes plötzliches Abkühlen durch gleichzeitiges Richten von kühlenden Gasstrahlen, insbesondere Luftstrahlen, auf beide Seiten der Tafel gehärtet werden. Durch das Abkühlen der beiden Seiten der Glastafel entstehen über die Glasdicke von der Mitte zur Oberfläche der Glastafel gerichtete Temperaturgradienten, welche bestehen bleiben, wenn das Glas unter seinem Entspannungspunkt abgekühlt wird, wodurch in den Oberflächenschichten der Glastafel permanente Druckspannungen erzeugt werden, die durch Zugspannungen in der Mitte der Glasdicke kompensiert werden. Der erzielbare Härtegrad hängt von der Abkühlgeschwindigkeit ab und nimmt mit dieser zu.

Die kühlenden Gasstrahlen werden in allen Richtungen über die Oberfläche der Glastafel geführt, so dass eine gleichmässig gehärtete Glastafel erhalten wird, in der die Zugspannungen in der Mitte der Glasdicke in allen Richtungen in der Ebene der Glastafel gleich gross sind.

Solche durch Luft gehärtete Glastafeln haben ein Verhältnis von Oberflächendruckspannung zu innerer Zugspannung von etwa 2:1, so dass der Härtegrad durch die innere Zugspannung in den Glastafeln gegeben ist.

Solche gleichmässig gehärtete Glastafeln zerbrechen in viele kleine Glasteilchen, wobei die Art des Zerbrechens und besonders die Feinheit der Glasteilchen vom Härtegrad der Glastafel abhängen. Im allgemeinen ist die Feinheit der Glasteilchen um so grösser, je grösser der Härtegrad ist.

In den meisten Ländern bestehen amtliche Vorschriften für die Brecheigenschaften von Hartglastafeln, die für Seiten- oder Heckfenster von Kraftfahrzeugen verwendet werden.

Diese Vorschriften verlangen, dass eine Hartglastafel durch eine auf bestimmte Stellen der Tafel wirkende örtliche Schlagkraft zerbrochen wird. Zwei solcher Stellen befinden sich in der geometrischen Mitte der Glastafel und eine Stelle benachbart dem Rand der Tafel. Es werder dann Bereiche der zerbrochenen Tafel ausgewählt, in denen die Glasteilchenzahl ein Minimum und ein Maximum ist, wobei das zulässige Minimum und das zulässige Maximum vorgeschrieben ist. Die zulässige minimale Teilchenzahl bestimmt die maximal zulässige Grösse der Teilchen, die so sein muss, dass die Gefahr von Verletzungen von Personen durch bei einem Unfall entstehende Glasteilchen verringert wird. Die zulässige maximale Teilchenzahl bestimmt die kleinste zulässige Feinheit der bei einem Unfall entstehenden Glasteilchen, welche Feinheit so gewählt ist, dass die Gefahr des Einatmens von kleinen Glasteilchen verringert ist.

Die Seiten- und Heckfenster von Kraftfahrzeugen bestehen gewöhnlich aus Glas mit einer Dicke von 4 bis 6 mm und können auf die oben beschriebene Art gleichmässig gehärtet sein, um den amtlichen Vorschriften zu entsprechen.

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Beispielsweise erfüllen Glastafeln mit einer Dicke von

4 mm und darüber die von der EWG (Europäische Wirtschaftsgemeinschaft) vorgesehenen Vorschriften, wenn sie so gleichmässig gehärtet sind, dass sie eine innere Zugspannung im Bereich von 55 bis 59 MN/m2 besitzen. Es besteht jedoch ein Trend zur Verwendung von dünneren Glastafeln, zum Beispiel von 3 mm Dicke, um das Glasgewicht zu vermindern. Glastafeln mit einer Dicke von 2,5 bis 3,5 mm sind von besonderem Interesse.

Die von der EWG vorgesehenen Vorschriften verlangen, dass die Zahl der Glasteilchen in jedem 5x5 cm grossen quadratischen Bereich einer zerbrochenen Glastafel, mit Ausnahme eines 3 cm breiten Bandes um den Rand der Glastafel und eines kreisförmigen Bereichs mit 7,5 cm Radius um die Stelle, auf die die Schlagkraft zum Zerbrechen der Glastafel ausgeübt wurde, im Minimum 50 und im Maximum 300 beträgt.

Es hat sich gezeigt, dass es schwierig ist, dünne Glastafeln so zu härten, dass sie diesen Bedingungen genügen. Bei Glastafeln mit einer Dicke von 3,5 mm oder weniger nehmen die Schwierigkeiten zur Erzielung der zur Erfüllung der vorstehend genannten Vorschriften notwendigen Härte mit der Ta-felgrösse zu. Diese Schwierigkeiten treten besonders bei Glastafeln auf, die grösser als 1100 x 500 mm sind, welche Tafel-grösse etwa der Grösse der kleinsten Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs entspricht. Ferner ist es nicht möglich, durch übliche Luftkühlung gleichmässig gehärtete Seiten- und Heckfenster von etwa 3 mm Dicke zu erzeugen, welche die EWG Vorschriften bezüglich der maximalen und minimalen Glasteilchenzahl erfüllen. Dies gilt besonders für die aus der geometrischen Mitte der Glastafeln stammenden Glasteilchen. Wenn eine solche Glastafel zur Erfüllung der EWG Vorschriften bezüglich der minimalen Teilchenzahl gleichmässig gehärtet wird, wird die maximal zulässige Teilchenzahl überschritten und umgekehrt.

Die EWG Vorschriften enthalten ferner die Bestimmung, _ dass die zerbrochene Glastafel keine länglichen gezackten Glasteilchen, d. h. Glassplitter, von mehr als 6 cm Länge aufweisen darf. Es ist jedoch unmöglich, eine gleichmässig gehärtete Glastafel von 3 mm Dicke zu erzeugen, welche die vorstehend genannte Bedingung erfüllt, da eine solche Glastafel, wenn sie zerbrochen ist, gewöhnlich Glassplitter umfasst.

Die Vorschriften nach dem britischen Standard Nr. BS

5 282 für in Kraftfahrzeugen verwendetes Sicherheitsglas sind weniger streng als die vorgeschlagenen EWG Vorschriften, da für Glas mit einer Dicke von weniger als 4 mm eine minimale Teilchenzahl von 40 und eine maximale Teilchenzahl von 400 für eine Glasfläche von 5x5 cm im Quadrat vorgeschrieben wird. Die britischen Vorschriften verbieten jedoch auch Splitter von mehr als 6 cm Länge im gebrochenen Prüfglas.

Durch genaue Steuerung des Härtevorgangs bei den bekannten Härteverfahren können gleichmässig gehärtete Glastafeln von etwa 3 mm Dicke hergestellt werden, die den britischen Vorschriften in bezug auf die minimale und maximale Teilchenzahl entsprechen. Jedoch ist eine solche genaue Steuerung des Härtevorgangs bei der industriellen Herstellung von Hartglas schwierig zu erzielen.

Die Hauptschwierigkeit bei der Erfüllung der britischen Vorschriften bildet die Forderung, dass keine langen Splitter in der zerbrochenen Glastafel vorhanden sein dürfen.

Es wurde nun festgestellt, dass Glastafeln von der Art, wie sie für Seiten- und Heckfenster von Kraftfahrzeugen verwendet werden, welche eine Dicke von 2,5 bis 3,5 mm, insbesondere 3 mm aufweisen, so gehärtet werden können, dass sie den EWG Vorschriften entsprechen.

Die erfindungsgemässe Glastafel ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.

Gehärtete Glastafeln mit den vorstehend genannten Eigenschaften erfüllen die Vorschriften des britischen Standards Nr. BS 5 282, welche eine minimale Teilchenzahl von 40 und eine maximale Teilchenzahl von 400 in einem quadratischen Bereich von 5x5 cm der zerbrochenen Glastafel vorschreiben und ferner die Bedingung, dass die zerbrochene Glastafel keine Splitter enthalten darf, die länger als 6 cm sind.

Die durchschnittliche innere Zugspannung in der Glastafel kann im Bereich von einem Maximalwert von 59,5 MN/m2 für alle Glasdicken von 2,5 bis 3,5 mm bis zu einem Minimalwert von 58 MN/m2 für Glasdicke von 2,5 mm und mit zunehmender Glasdicke abnehmend bis zu einem Minimalwert von 54,5 MN/m2 für die Glasdicke 3,5 mm liegen.

Solche Glastafeln erfüllen auch die strengere EWG Vorschrift von minimal 50 und maximal 300 Teilchen in einem quadratischen Bereich von 5 x 5 cm der zergrochenen Glastafeln und ferner die EWG Vorschrift, dass etwa auftretende Glassplitter nicht länger als 6 cm sein dürfen.

Vorzugsweise sind in der Glastafel die stärker gehärteten Bereiche und die weniger stark gehärteten Bereiche regelmässig verteilt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Glastafel, welches Verfahren durch die im Patentanspruch 4 angeführten Merkmale gekennzeichnet ist.

Die beim Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird die Abkühlung der Glastafel durch Richten von kalten Gasstrahlen auf die Glastafel bewirkt, wobei den Gasstrahlen eine vertikale Schwingungsbewegung erteilt wird, um über die Tafel verteilte Bereiche mit maximaler Geschwindigkeit abzukühlen.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird das Abkühlen der Glastafel ebenfalls durch Richten von kalten Gasstrahlen auf die Glastafel bewirkt, wobei jedoch den Gasstrahlen eine längs Kreisen verlaufende Schwingungsbewegung erteilt wird, um über die Tafel verteilte Bereiche mit maximaler Geschwindigkeit abzukühlen. Während einer Abkühlperiode können die Gasstrahlen für eine bestimmte Zeitspanne auch stationär gehalten werden.

Die unterschiedlich starke Abkühlung von Bereichen der Glastafel kann auch durch Richten von stationären kalten Gasstrahlen auf die Glastafel bewirkt werden.

Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung zum Biegen und Härten einer Glastafel,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Hochdruckkühlrahmens der Einrichtung nach der Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit eines Niederdruckkühlkastens der Einrichtung nach der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in der Fig. 3, Fig. 4 das Bruchmuster einer 3 mm dicken Glastafel, die nach einem bekannten Verfahren gehärtet wurde,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Brecheigenschaften der Glastafel nach der Fig. 5,

Fig. 7 eine Darstellung, welche die Anzahl länglicher Splitter im Bruchmuster nach der Fig. 5 angibt,

Fig. 8 das Bruchmuster einer unterschiedlich gehärteten, erfindungsgemässen Glastafel, die unter Verwendung von Hochdruckkühlrahmen hergestellt wurde,

Fig. 9 das Bruchmuster einer unterscheidlich gehärteten, erfindungsgemässen Glastafel, die unter Verwendung vom Niederdruckkühlkasten hergestellt wurde,

Fig. 10 das Bruchmuster einer weiteren unterschiedlich gehärteten, erfindungsgemässen Glastafel, die unter Verwendung von Hochdruckkühlrahmen hergestellt wurde,

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Brecheigenschaften

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von erfindungsgemässen 3 mm dicken Glastafeln, wie sie in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt sind,

Fig. 12 eine graphische Darstellung, aus der ersichtlich ist, dass in den gebrochenen Glastafeln nach den Fig. 8, 9 und 10 keine langen Splitter vorhanden sind,

Fig. 13 eine ähnliche Darstellung wie die Fig. 11 für Glastafeln mit 2,5 und 3,5 mm Dicke, und

Fig. 14 eine ähnliche Darstellung wie die Fig. 12 für die Glastafel mit den in der Fig. 13 dargestellten Brecheigenschaften.

Die Einrichtung nach den Fig. 1 und 2 zum.Biegen und Härten einer Glastafel ist von üblicher Art und umfasst einen Ofen 1 zum Erhitzen einer Glastafel 2. Über dem Ofen sind zwei Biegeformen 3 und 5 und über diesen zwei einander gegenüberliegende Luftkühlrahmen 5 angeordnet. Die Glastafel 2 wird von Zangen 6 gehalten, diç von einer Zangenstange 7 nach unten hängen. Die Stange 7 hängt an Seilen 8 eines Hubwerks bekannter Art.

Im Ofen 1 wird die an der Zangenstange 7 hängende Glastafel 2 durch Strahlungshitze von Heizelementen 1' erhitzt, die an gegenüberliegenden Wänden des Ofens 1 montiert und der Glasplatte 2 zugewandt sind.

Die Biegeformen umfassen eine Matrize 2—3 und eine Pa-trize 4. Die Matrize 3 besitzt einen Rahmen 9 mit konkaver Krümmung, der von Justierschrauben 10 getragen wird, die auf einer Stützplatte 11 montiert sind. Die Patrize 4 ist von ähnlicher Konstruktion wie die Matrize 3 und umfasst einen Rahmen 9' mit konvexer Krümmung, der von Justierschrauben 10' getragen wird, die auf einer Stützplatte 11' montiert sind. Die Stützplatte 11 der Matrize 3 ist auf einem Betätigungskolben 12 und die Stützplatte 11' der Patrize 4 auf einem Betätigungskolben 12' montiert.

Die Kühlrahmen 5 sind vom Hochdrucktyp und umfassen vertikale Luftzufuhrrohre 13 mit Verzweigungen 14, die über flexible Leitungen 15 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden sind. Die Rohre 13 sind über Verteiler 16 mit je einer Reihe von Rohren 17 verbunden, von denen jedes über seine Länge eine Reihe von Öffnungen 18 aufweist. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, umfasst jeder Kühlrahmen 5 mehrere Untereinheiten 19, von denen jede mehrere mit Öffnungen versehene Rohre 17 umfasst, die über Verteiler 16 mit einem Luftzufuhrrohr 13 verbunden sind. Jede Untereinheit 19 ist um ein Gelenk 20 (Fig. 1) drehbar. Die Untereinheiten 19 der Kühlrahmen 5 können entweder in parallelen Ebenen angeordnet sein oder eine gebogene Anordnung bilden, um eine Glastafel 2 zu kühlen, die zwischen den Biegeformen 3 und 4 gebogen wurde.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten von Niederdruckkühlkasten, die anstelle der Hochdruckrahmen nach den Fig. 1 und 2 verwendet werden können. Jeder Niederdruckkühlkasten 5 besitzt einen Verteiler 21 mit einer Frontplatte 22, welche entsprechend der gebogenen Glastafel gekürmmt ist. In die Frontplatte 22 sind Kühldüsen 23 in einem Dominomuster 5 (Fig. 3) eingesetzt.

Bei der Verwendung der beschriebenen Einrichtung hängt eine Glastafel 2 von der abgesenkten Zangenstange 7 in den Ofen 1. Wenn die Glastafel 2 auf eine für das Biegen und das nachfolgende Kühlen ausreichende Temperatur erhitzt ist,

wird die Stange 7 gehoben, so dass die Glastafel in eine Stellung zwischen den offenen Biegeformen 3 und 4 kommt. Die Biegeformen 3 und 4 werden dann um die heisse Tafel 2 geschlossen, wodurch diese die gewünschte Krümmung erhält. Nach dem Biegen werden die Biegeformen 3 und 4 geöffnet und die Stange 7 weiter gehoben, um die Glastafel 2 in die Stellung zwischen die Kühlrahmen 5 zu bringen. Die Kühlrahmen 5 sind voneinander weg bewegbar, so dass die Glastafel ohne Schwierigkeit zwischen den Kühlrahmen 5 angeordnet werden kann, worauf dann die Kühlrahmen in die Stellung zum Kühlen der Glastafel gegeneinander bewegt werden.

Die Untereinheiten 19 der Rahmen 5 sind dabei bereits entsprechend der Krümmung der gebogenen Glastafel eingestellt.

Die Glastafel wird durch Luftströme von den Öffnungen 18 in den Rohren 17 der Kühlrahmen oder von den Düsen 23 der Niederdruckkühlkasten (Fig. 3 und 4) gekühlt.

Bei den bekannten Lufthärtungsverfahren werden die Kühlrahmen oder die Kühlkasten relativ zur Oberfläche der Glastafel in allen Richtungen hin- und herbewegt, um eine gleichmässige Abkühlung der Glastafel zu erzielen. Durch diese gleichmässige Abkühlung der Oberfläche der Glastafel entsteht ein Temperaturgradient von der Mitte der Glasdicke zur Glasoberfläche, der bestehen bleibt, wenn das Glas unter die Entspannungstemperatur abgekühlt wird. Dadurch wird eine gleichmässige Zugspannung im Inneren der Glastafel erzeugt, deren Grösse in allen Richtungen in der Ebene der Glastafel gleich ist. In den Oberflächenschichten der Glastafel wird eine die Zugspannung kompensierende Druckspannung erzeugt, wobei das Verhältnis von Zugspannung zu Druckspannung etwa 2:1 beträgt.

Die Stärke der Luftströme wird durch Steuerung des Luftdrucks eingestellt, so dass ein gewünschter Härtegrad der Glastafel erhalten wird. Der notwendige Härtegrad hängt von den Brecheigenschaften der gehärteten Glastafel ab, wie sie in den amtlichen Vorschriften der verschiedenen Länder vorgeschrieben sind. Die bereits erwähnten EWG Vorschriften bezüglich Hartglastafeln, welche als Seiten- oder Heckfenster von Kraftfahrzeugen verwendet werden, verlangen, dass Hartglastafeln, welche durch Ausüben einer örtlichen Schlagkraft auf eine bestimmte Stelle der Oberfläche der Glastafel zerbrochen werden (wobei zwei solcher Stellen in der geometrischen Mitte und eine solche Stelle benachbart dem Rand der Glastafel vorgeschrieben sind), bestimmte Kriterien erfüllen.

Diese Vorschriften verlangen, dass die Zahl der Glasteilchen in jedem 5x5 cm grossen quadratischen Bereich einer zerbrochenen Glastafel, mit Ausnahme eines 3 cm breiten Bandes um den Rand der Glastafel und eines kreisförmigen Bereichs mit 7,5 cm Radius um die Stelle, auf die die Schlagkraft zum Zerbrechen der Glastafel ausgeübt wurde, im Minimum 50 und im Maximum 300 sein soll. Ferner soll die zerbrochene Glastafel keine länglichen gezackten Splitter enthalten, die länger als 6 cm sind.

Es wurde gefunden, dass es nicht möglich ist, eine 3 mm dicke Glastafel mit den bekannten Verfahren so zu härten,

dass sie die EWG Vorschriften erfüllt, besonders dann nicht, wenn die Glastafel von einem Punkt in ihrem geometrischen Zentrum aus zerbrochen wird.

Die Fig. 5 zeigt das Bruchmuster einer 3 mm dicken Glastafel, welche auf übliche Art durch Abschreckens mittels Kaltluft gleichmässig gehärtet wurde, wobei die Kühlrahmen relativ zur Oberfläche der Glastafel in allen Richtungen hin-und herbewegt wurden. Die Glastafel wurde durch einen Schlag auf eine Stelle im geometrischen Zentrum der Tafel zerbrochen. Die Ausbreitungsrichtung des Zerbrechens ist in der Fig. 5 durch Pfeile 24 angezeigt. Das Bruchmuster enthält Splitter 25, die länger als 6 cm sind, so dass diese Glastafel die EWG Vorschriften nicht erfüllt. Die minimale Glasteilchenzahl bei dieser Glästafel war kleiner als die von den EWG Vorschriften geforderte minimale Teilchenzahl von 50 Teilchen in einem Bereich von 5x5 cm.

Die Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit der Glasteilchenzahl in einem Bereich von 5 x 5 cm der zerbrochenen Glastafel von der durchschnittlichen Zugspannung im Inneren der nicht zerbrochenen Glastafel. Diese Zugspannung wurde mit einem Laser auf die im Artikel «Stress Measurements in Tempered Glass Plates by Scattered Light Method with a Laser Source»

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von S. Bateson, J.W. Hunt, D.A. Alfay und N.K. Sinha, Bulletin of the American Ceramic Society, Band 45 Nr. 2 (1966), Seiten 193 bis 198, beschriebene Weise gemessen.

Die nach den EWG Vorschriften zulässige minimale Teilchenzahl (50) und maximale Teilchenzahl (300) ist in der Fig. 6 durch horizontale unterbrochene Linien dargestellt. Die Linie A zeigt die tatsächlich erhaltene maximale Teilchenzahl und die Linie B die tatsächlich erhaltene minimale Teilchenzahl an. Bei allen Werten der durchschnittlichen inneren Zugspannung, bei denen eine maximale Teilchenzahl von unter 300 erhalten wurde, war die minimale Teilchenzahl kleiner als 50. Umgekehrt waren bei minimalen Teilchenzahlen von grösser als 50 die maximale Teilchenzahl grösser als 300. Es existiert kein Wert der durchschnittlichen inneren Zugspannung, bei dem die EWG Vorschriften erfüllt werden.

Die Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit der Anzahl von Splittern mit einer Länge von mehr als 6 cm von der durchschnittlichen inneren Zugspannung. Wie aus der Fig. 7 ersichtlich ist, muss die durchschnittliche innere Zugspannung grösser als 58 MN/m2 sein, damit in der zerbrochenen Glastafel keine Splitter auftreten, die länger als 6 cm sind. Jedoch ist die Glasteilchenzahl bei einer Zugspannung von 58 MN/m2 oder mehr viel grösser als 300.

Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, ist es nicht möglich, eine Glastafel von 3 mm nach den bekannten Luftkühlverfahren so zu-härten, dass die EWG Vorschriften erfüllt werden.

Die nach den Vorschriften des britischen Standards BS 5 282 zulässige minimale Teichenzahl (40) und maximale Teilchenzahl (400) sind in der Fig. 6 durch horizontale strichpunktierte Linien dargestellt. Glastafeln mit einer inneren Zugspannung in einem Bereich von 56 bis 59,5 MN/m2 erfüllen die britischen Vorschriften hinsichtlich minimaler und maximaler Teilchenzahl. Wie jedoch Fig. 7 zeigt, bildet das Vorhandensein von Glassplittern mit einer Länge von mehr als 6 cm ein Problem. Nur Glastafeln mit einer inneren Zugspannung von 58 bis 59,5 MN/m2 erfüllen alie britischen Vorschriften.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein solches Härten von zur Verwendung als Seiten- oder Heckfenster von Kraftfahrzeugen bestimmten, 2,5 bis 3,5 mm, insbesondere 3 mm dicken Glastafeln, dass diese die EWG Vorschriften erfüllen.

Die Fig 8 zeigt das Bruchmuster einer erfindungsgemässen Glastafel, die mit der Einrichtung nach den Fig. 1 und 2 hergestellt wurde, wobei die Hochdruckkühlrahmen eine kleine vertikale Schwingungsbewegung ausführten, so dass die Glastafel unterschiedlich gehärtet wurde. In der Fig. 8 ist die Lage der Öffnungen 18 in den Rohren 17 der Kühlrahmen 5 dargestellt, wobei die Öffnungen 18 der beiden Kühlrahmen 5 einander direkt gegenüberliegen. Die Kühlrahmen 5 führten eine vertikale Schwingbewegung mit einer Amplitude aus, die gleich dem Abstand zwischen benachbarten Öffnungen 18 war. In der Fig. 8 sind die Öffnungen 18 in der Stellung dargestellt, die sie an den Grenzen der Schwingungsbewegung der Rahmen 5 einnahmen. Durch diese Art der Abkühlung wurden verteilte örtliche Bereiche 26 aus stärker gehärtetem Glas erhalten, zwischen denen sich Bereiche 27 aus weniger gehärtetem Glas befinden. Bereiche 28 des Glases, welche in horizontaler Richtung zwischen den Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas liegen, und Bereiche 29 des Glases, welche in vertikaler Richtung zwischen den Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas liegen, waren einer mittleren Abkühlungsgeschwindigkeit unterworfen und haben eine mittlere Härtespannung. In jedem der Bereiche 26, 27, 28, 29 der Glastafel wurden normale Härtespannungen in einem von der Abkühlungsgeschwindigkeit dieser Bereiche abhängigen Mass erzeugt. In den stärker gehärteten Bereichen 26 ist eine hohe innere Zugspannung vorhanden, die in allen Richtungen in der Ebene der Glastafel von gleicher Grösse ist. In den weniger stark gehärteten Bereichen 27 ist eine kleinere innere Zugspannung vorhanden und kompensierende Druckspannungen in den beiden Oberflächenschichten der Glastafel.

Die mittleren Härtespannungen in den Bereichen 28 und 29 der Glastafel sind eine Kombination der normalen Härtespannungen von gleicher Grösse in allen Richtungen in der Ebene der Glastafel und zusätzlichen Flächenspannungen, welche in den Bereichen 28 und 29 infolge der verschiedenen Geschwindigkeiten erhalten wurden, mit denen die benachbarten Bereiche 26 und 27 abgekühlt wurden. Diese Flächenspannungen haben in allen Richtungen in der Ebene der Glastafel nicht die gleiche Grösse. Die innere Zugspannung in den Bereichen 28 und 29 der Glastafel, die durch die Kombination von normalen Härtespannungen mit Flächenspannungen auftritt, kann in ungleiche Hauptspannungen in der Ebene der Glastafel aufgeteilt werden, nämlich eine grosse Hauptzugspannung und eine zu dieser im rechten Winkel liegende kleine Hauptzugspannung. Wie die Pfeile 30 in der Fig. 8 zeigen, wirken die grossen Hauptzugspannungen in den Bereichen 28 in Richtung parallel zur Richtung der Schwingungsbewegung der Kühlrahmen 5 und zwischen den Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas. Die Pfeile 31 in den Bereichen 29 zeigen, dass die grossen Hauptzugspannungen in Richtung senkrecht zur Richtung der grossen Hauptzugspannungen in den Bereichen 28 wirken, d. h. im rechten Winkel zur Richtung der Schwingungsbewegung der Kühlrahmen 5.

Die Grösse der Teilchen in einer zerbrochenen Glastafel hängt vom Grad der Härte der Glastafel ab und im allgemeinen nimmt die Feinheit der Teilchen mit dem Härtegrad zu. In den stärker gehärteten Bereichen 26 werden relativ kleine Teilchen, in den weniger stark gehärteten Bereichen 27 relativ grosse Teilchen und in den Bereichen 28 und 29 mit mittlerer Härte Teilchen mit mittlerer Grösse erzeugt. Die kleinen, mittleren und grossen Teilchen sind über die ganze Fläche der zerbrochenen Glastafel verteilt, so dass die Vorschriften hinsichtlich der minimalen und maximalen Teilchenzahl erfüllt werden.

Wenn eine gehärtete Glastafel zerbrochen wird, verlaufen die Sprünge im wesentlichen im rechten Winkel zur Richtung der grossen Hauptspannungen im Glas. Dies zeigt die Fig. 8, in der die Sprünge im rechten Winkel zur Richtung der grossen Hauptspannungen 30 und 31 in den Bereichen 28 und 29 verlaufen und zu den stärker gehärteten Bereichen 26 gerichtet sind, in denen die kleinsten Teilchen auftreten.

Da die grossen Hauptspannungen in benachbarten Bereichen 28 und 29 senkrecht zueinander sind, wird ein welliges Bruchmuster erhalten, in dem die Grösse der Bereiche 28 und 29 die maximale Länge der erzeugten Teilchen begrenzt. Dadurch enthält das Bruchmuster nach der Fig. 8 keine längeren Teilchen oder Splitter wie das in der Fig. 5 dargestellte Bruchmuster einer auf bekannte Art gleichmässig gehärteten Glastafel.

Die Fig 9 zeigt das Bruchmuster einer gehärteten Glastafel nach der Erfindung, welche unter Verwendung der Niederdruckkühlkasten 5 nach den Fig. 3 und 4 gehärtet wurde. Bei dieser Art der Härtung werden die Kühlkasten 5 stationär gehalten und die Kühldüsen 23 sind wie in der Fig. 9 dargestellt angeordnet, wobei die Düsen 23 der beiden Kühlkasten 5 einander direkt gegenüberliegen.

Die Glastafel nach der Fig. 9 enthält eine Verteilung von Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas im Bereich der Düsen 23. Zwischen den Düsen 23 befinden sich Bereiche 27 aus weniger stark gehärtetem Glas. In der einen diagonalen Richtung zwischen den Düsen 23 befinden sich Bereiche 28 aus Glas mit einer mittleren Härtespannung, in welchen die Hauptspannungen ungleich sind. In jedem der Bereiche 28 wirken die grossen Hauptspannungen in Richtung der Pfeile 30.

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In der anderen diagonalen Richtung zwischen den Düsen 23 befinden sich Bereiche 29, die ebenfalls eine mittlere Härtespannung aufweisen und in denen die durch die Pfeile 31 dargestellten Hauptspannungen ungleich sind. Die grossen Hauptspannungen 31 in jedem Bereich 29 wirken in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der grossen Hauptspannung in den Bereichen 28 ist.

Die Fig. 10 zeigt das Bruchmuster einer gehärteten erfindungsgemässen Glastafel, welche unter Verwendung der Hochdruckkühlrahmen nach den Fig. 1 und 2 hergestellt wurde, wobei jedoch die Kühlrahmen 5 eine kreisförmige Schwingungsbewegung ausführten. Die Blasöffnungen 18 der Kühl-rahmen bilden ein quadratisches Feld und bewegen sich auf kreisförmigen Wegen 32 über die Oberfläche der Glastafel, welche Wege 32 einen Durchmesser haben, der vorzugsweise grösser ist als der Abstand zwischen benachbarten Öffnungen 18, jedoch auch gleich oder kleiner sein kann als der genannte Abstand.

Durch diese Art der Kühlung wird eine Glastafel mit örtlichen Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas an Stellen erhalten, über die die maximale Anzahl von Wegen der Kühlöffnungen 18 verläuft. Bereiche 27 aus schwächer gehärtetem Glas werden an zwischen den Bereichen 26 liegenden Stellen erhalten, über die die minimale Anzahl von Wegen der Kühlöffnungen 18 verläuft.

Bereiche 28 mit ungleichen Hauptspannungen werden an Stellen erhalten, die in horizontaler Richtung zwischen den Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas liegen. In jedem Bereich 28 erstreckt sich die grosse Hauptspannung in vertikaler Richtung, wie in der Fig. 10 durch die Pfeile 30 angezeigt.

Bereiche 29 mit ungleichen Hauptspannungen werden auch an Stellen erhalten, die in vertikaler Richtung zwischen den Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas liegen. In jedem Bereich 29 sind die grossen Hauptspannungen horizontal gerichtet, wie in der Fig. 10 durch die Pfeile 31 angezeigt, d. h. in einer Richtung senkrecht zu den grossen Hauptspannungen in den Bereichen 28.

Die in den Fig. 9 und 10 dargestellten Bruchmuster sind dem Bruchmuster nach der Fig. 8 ähnlich. In den stärker gehärteten Bereichen 26 werden relativ kleine Glasteilchen erzeugt, während in den schwächer gehärteten Bereichen 27 der Glastafeln grössere Teilchen erzeugt werden. Die Bruchlinien verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Richtung der grossen Hauptzugspannung in den Bereichen 28 und 29 der Glastafel. Das Bruchmuster einer erfindungsgemässen Glastafel wird hauptsächlich von der mittleren inneren Zugspannung in der Glastafel, den maximalen Hauptspannungsdifferenzen in den Bereichen 28 und 29 der Glastafel und vom Abstand zwischen den Zentren von benachbarten Bereichen 28 und 29 bestimmt. Dieser Abstand x ist in den Fig. 8, 9 und 20 eingezeichnet. Diese Faktoren, welche bestimmen, ob eine Glastafel die amtlichen Vorschriften erfüllt oder nicht, hängen von den Bearbeitungsbedingungen ab, hauptsächlich von der Grösse und dem Abstand der Blasöffnungen 18 in den Hochdruckühlrahmen der Fig. 1 oder 2 oder von der Grösse und dem Abstand der Blasdüsen 23 der Niederdruckkühlkasten der Fig. 3 und 4, vom Abstand zwischen den Rahmen oder Kasten, vom Druck mit dem die Kühlluft den Rahmen oder Kasten zugeführt wird, und im Fall der Rahmen von der Art, wie die Rahmen bewegt werden.

Die mittlere Zugspannung in jeder Glastafel wurde auf die im oben genannten Artikel «Stress Measurements in Tempe-red Glass Plates by Scattered Light Method with a Laser Source» beschriebene Art gemessen. Die Messung lieferte einen

über die stärker gehärteten Bereiche 26, die schwächer gehärteten Bereiche 27 und die Bereiche 28 und 29 mit mittlerer Härte gemittelten Wert der inneren Zugspannung in den Glasplatten.

Die maximalen Hauptspannungsdifferenzen in den Bereichen 28 und 29 der Glastafeln wurde auf die im Artikel «A Note on the use of the Senarmont Method for Measuring Stress in Glass» von H. Rawson, Journal of the Society of Glass Technology, Band XLII, Seiten 119T bis 124T, beschriebene Weise gemessen.

Die folgenden Tabellen enthalten Angaben über gehärtete Glastafeln nach der Erfindung, die nach drei Verfahren, im folgenden als Verfahren 1, 2 und 3 bezeichnet, hergestellt wurden.

Verfahren 1

Zur Erzeugung von Spannungen im Glas von der mit Bezug auf die Fig. 8 beschriebenen Art wurden vertikal hin und her bewegte Hochdruckrahmen verwendet, von der mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Art. Die Kühlöffnungen 18 der Rahmen bildeten rechteckige Felder.

Durchmesser der Kühlöffnungen 2 mm

Horizontaler Abstand der Kühlöffnungen 25 mm

Vertikaler Abstand der Kühlöffnungen 50 mm

Amplitude der vertikalen Hin-

und Herbewegung der Kühlrahmen 50 mm

Verfahren 2

Zur Erzeugung von Spannungen im Glas von der mit Bezug auf die Fig. 9 beschriebenen Art wurden ortsfeste Niederdruckkühlkasten verwendet, wie sie mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben wurden. Die Kühlkasten hatten im Dominomuster angeordnete Kühldüsen 23.

Durchmesser der Kühldüsen 7 mm

Horizontaler Abstand der Kühldüsen (Abstand a, Fig. 3) 34 mm

Vertikaler Abstand der Kühldüsen

(Abstand b, Fig. 3) 47 mm

Verfahren 3

Zur Erzeugung von Spannungen im Glas von der mit Bezug auf die Fig. 10 beschriebenen Art wurden die Hochdruckkühlrahmen nach den Fig. 1 und 2 verwendet, wobei die Kühlöffnungen 18 in Form eines Rechteckfeldes angeordnet waren.

Durchmesser der Kühlöffnungen 2 mm

Horizontaler und vertikaler Abstand der Kühlöffnungen 32 mm

Durchmesser der kreisförmigen Schwingungsbewegung 80 mm

In den folgenden Tabellen I, II und III sind Einzelheiten von nach den Verfahren 1,2 und 3 hergestellten Glastafeln angegeben. In den Tabellen ist in der Spalte «Hauptspannungsdifferenz» die Differenz zwischen den Hauptspannungen in Bereichen angegeben, wo diese Differenz ein Maximum ist, wie in den Bereichen 28 und 29 der Glastafeln nach den Fig. 8, 9 und 10. Die Spalte «Abstand x» zwischen Bereichen mit einer Hauptspannungsdifferenz gibt den Abstand x zwischen den Zentren von benachbarten Bereichen 28 und 29 an, in denen die Hauptspannungsdifferenz ein Maximum ist und in welchen Bereichen 28 und 29, wie in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt, die Richtungen der grossen Hauptspannungen im wesentlichen zueinander senkrecht sind.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

7

618 646

Tabelle I Glasdicke = 2,5 mm

Glasgrösse = 1100x500 mm rechteckige Tafeln

Herstel

Druck der

Rahmen

Mittlere

Hauptspan

Abstand x zwischen

Maximale

Minimale lungsver

Kühlluft abstand innere Zug nungsdif

Bereichen mit einer

Teilchenzahl

Teilchenzahl fahren

(N/m2 x 103)

(mm)

spannung (MN/m2)

ferenz

Hauptspannungsdifferenz (mm)

1

460

60

57,0

22

28

250

40

1

520

60

59,0

22

28

310

63

1

590

60

62,0

22

28

390

87

2

16,25

50

57,0

14

17 min (xi) 24 max (x2)

242

46

2

18,0

50

59,0

14

17 min (xi) 24 max (x2)

285

60

2

21,0

50

62,0

14

17 min (Xi) 24 max (x2)

370

90

3

395

75

57,0

8

22

230

44

3

435

75

59,0

8

22

290

58

3

505

75

62,0

8

22

396

93

Tabelle II Glasdicke = 3,0 mm

Glasgrösse = 1100x500 mm rechteckige Tafeln

Herstel

Druck der

Rahmen

Mittlere

Hauptspan

Abstand x

Maximale

Minimale lungsver

Kühlluft abstand inner Zug nungsdif zwischen Be

Teilchenzahl

Teilchenzahl fahren

(N/m2 x 103)

(mm)

spannung (MN/m2)

ferenz (MN/m2)

reichen mit einer Hauptspannungsdifferenz (mm)

1

275

70

54,5

22

28

220

42

1

310

70

56,0

22

28

250

65

1

367

70

59,0

22

28

320

90

1

430

70

62,0

22

28

398

120

2

8,0

65

54,5

16

17 min (xx) 24 max (x2)

180

43

2

9,0

65

56,0

16

17 min (xi) 24 max (x2)

225

60

2

10,5

65

59,0

16

17 min (xi) 24 max (x2)

280

81

2

12,5

65

62,0

16

17 min (xi) 24 max (x2)

360

110

3

225

100

54,5

8

22

205

40

3

247

100

56,0

8

22

230

60

3

290

100

59,0

8

22

302

76

3

360

100

62,0

8

22

385

98

618 646

Tabelle III Glasdicke = 3,5 mm

Glasgrösse = 1100 X 500 mm rechteckige Tafeln

Herstel- Druck der Rahmen-lungsver- Kühlluft abstand fahren (N/m2xl03) mm

Mittlere innere Zugspannung (MN/m2)

Hauptspan- Abstand x nungsdif-

ferenz

(MN/m2)

zwischen Bereichen mit einer Hauptspannungsdifferenz (mm)

Maximale Minimale Teilchenzahl Teilchenzahl

1

210

75

53,0

22

28

195

40

1

240

75

55,0

22

28

210

56

1

295

75

59,0

22

28

305

90

1

345

75

62,0

22

28

365

133

2

6,5

65

53,0

16

17 min (xi) 24 max (x2)

175

50

2

7,5

65

55,0

16

17 min (xj) 24 max (x2)

200

58

2

9,0

65

59,0

16

17 min (xi) 24 max (x2)

280

85

2

10,25

65

62,0

16

17 min (xi) 24 max (x2)

370

120

3 -

150

100

53,0

8

22

180

42

3

170

100

55,0

8

22

240

60

3

205

100

59,0

8

22

285

81

3

240

100

62,0

8

22

390

130

In den Fig. 11 und 12 sind die in der Tabelle II enthaltenen Ergebnisse für 3 mm dicke Glastafeln graphisch dargestellt. Die Fig. 11 zeigt die Abhängigkeit der Glasteilchenzahl in einem 5 x 5 cm grossen quadratischen Bereich in jeder Glastafel von der mittleren inneren Zugspannung im nicht zerbrochenen Glas. Die den EWG Vorschriften entsprechende minimale Teilchenzahl von 50 und maximale Teilchenzahl von 300 sind durch horizontale, strichlierte Linien dargestellt. Die Kurve A stellt die maximale Teilchenzahl und die Kurve B die minimale Teilchenzahl bei den zerbrochenen Glastafeln dar. Die Kurven zeigen, dass die EWG Vorschriften bezüglich minimaler und maximaler Teilchenzahl für alle Werte der inneren Zugspannung im Bereich von 55,5 bis 59,5 MN/m2 erfüllt werden.

Die Fig. 12 zeigt die Abhängigkeit der Anzahl länglicher Splitter in jeder zerbrochenen Glastafel nach der Tabelle II von der mittleren inneren Zugspannung im nicht zerbrochenen Glas. Splitter sind nur in den zerbrochenen Glastafeln vorhanden, bei denen im nicht zerbrochenen Zustand die mittlere innere Zugspannung kleiner als 55 MN/m2 ist. In den zerbrochenen Glastafeln mit einer mittleren inneren Zugspannung von 55,5 bis 59,5 MN/m2 sind keine länglichen Splitter vorhanden. Diese Glastafeln erfüllen auch die EWG Vorschriften bezüglich minimaler und maximaler Teilchenzahl.

Die nach dem britischen Standard Nr. BS 5 282 in einem quadratischen Bereich von 5 x 5 cm einer Glastafel zulässige minimale Teilchenzahl von 40 sowie die maximale Teilchenzahl von 400 sind in der Fig. 11 durch horizontale strichpunktierte Linien dargestellt. Glastafeln mit einer mittleren inneren Zugspannung von 54 bis 62 MN/m2 erfüllen die Vorschriften des britischen Standards. Fig. 12 zeigt, dass Splitter mit einer Länge von mehr als 6 cm in zerbrochenen Glastafeln mit einer inneren Zugspannung von mehr als 55 MN/m2 nicht vorkommen. Glastafeln mit einer inneren Zugspannung von 55 bis 62 MN/m2 erfüllen somit alle Vorschriften des britischen Standards.

Dieser Bereich ist grösser und wesentlich leichter zu erzielen als der Bereich von 58 bis 59,5 MN/m2, in dem, wie oben mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 beschrieben, die auf bekannte Art gleichmässig gehärteten 3 mm dicken Glastafeln liegen

30 müssen, um die Vorschriften des britischen Standards zu erfüllen.

In den Fig. 13 und 14 sind die in den Tabellen I und II angegebenen Ergebnisse für die erfindungsgemäss gehärteten 2,5 und 3,5 mm dicken Glastafeln graphisch dargestellt. Die 35 Fig. 13 zeigt die Abhängigkeit der Teilchenzahl in einem quadratischen Bereich von 5 x 5 cm in jeder Glastafel von der mittleren inneren Zugspannung im nicht zerbrochenen Glas.

Die Linie A1 gibt die maximale Teilchenzahl für die Glasdicken 2,5 und 3,5 mm an. Die Linie B1 gibt die minimale 40 Teilchenzahl für die 2,5 mm dicken Glastafeln und die Linie B2 die minimale Teilchenzahl für die 3,5 mm dicken Glastafeln an. Die gemäss den EWG Vorschriften und dem britischen Standard zulässigen minimalen und maximalen Teilchenzahlen sind ebenfalls dargestellt.

45 Die 2,5 mm dicken Glastafeln mit einer mittleren inneren Zugspannung im Bereich von 58 bis 59,5 MN/m2 erfüllen die EWG Vorschriften hinsichtlich der Teilchenzahlen.

Die Fig. 14 zeigt die Abhängigkeit der Anzahl länglicher Splitter in den 2,5 und 3,5 mm dicken Glastafeln der Tabellen 50 I und II, wenn diese Tafeln zerbrochen werden, von der mittleren inneren Zugspannung im nicht zerbrochenen Glas. Längere Splitter sind nur in den 2,5 mm dicken zerbrochenen Glastafeln bei einer inneren Zugspannung von weniger als 57 MN/m2 vorhanden, welcher Wert unter dem Bereich von 58 55 bis 59,5 MN/m2 liegt, in dem die EWG Vorschriften hinsichtlich der Teilchenzahlen erfüllt werden.

Die Vorschriften des britischen Standards hinsichtlich der Teilchenzahlen werden von 2,5 dicken Glastafeln erfüllt, 6o welche eine innere Zugspannung im Bereich von 56,6 bis 62 NM/m2 besitzen und Fig. 14 zeigt, dass bei der Mehrzahl solcher Glastafeln beim Zerbrechen keine längeren Glassplitter auftreten, da der Minimalwert der inneren Zugspannung, bei dem Glassplitter auftreten, 57 NM/m2 beträgt.

65 Die Fig. 13 zeigt, dass 3,5 mm dicke Glastafeln die EWG Vorschriften bezüglich der Teilchenzahlen erfüllen, wenn die innere Zugspannung im Bereich von 54,5 bis 59,5 MN/m2 liegt. Fig. 14 zeigt, dass bei solchen Glastafeln beim Zerbrechen keine

9

618 646

längeren Splitter auftreten, da der Grenzwert der inneren Zugspannung für das Auftreten solcher Splitter 53 MN/m2 beträgt.

Fig 13 zeigt auch, dass die 3,5 mm dicken Glastafeln den britischen Standard hinsichtlich der Teilchenzahlen erfüllen, wenn ihre innere Zugspannung im Bereich von 53 bis 62 MN/m2 liegt. 5 Fig. 14 zeigt, dass der Grenzwert der inneren Zugspannung, bei dem längliche Glassplitter auftreten, 53 MN/m2 ist und somit bei diesen Glastafeln beim Zerbrechen keine längeren Splitter auftreten.

Aus den Angaben in den Tabellen ist ersichtlich, dass im Fall 10 von Glastafeln mit einer Dicke von 2,5 bis 3,5 mm die EWG Vorschriften bezüglich der minimalen und maximalen Teilchenzahl erfüllt werden können, wenn die Glastafeln auf die beschriebene erfindungsgemässe Weise so gehärtet werden, dass sie eine mittlere innere Zugspannung im Bereich von einem Ma- 15 ximalwert von 59,5 MN/m2 für alle Glasdicken von 2,5 bis 3,5 mm bis zu einem Minimalwert von 58 MN/m2 für die Glasdicke 2,5 mm und mit zunehmender Glasdicke abnehmend bis zu einem Minimalwert von 54,5 MN/m2 für die Glasdicke 3,5 mm haben. 20

In solchen Glastafeln treten beim Zerbrechen keine längeren Splitter auf.

Die Angaben zeigen auch, dass die Vorschriften des britischen Standards bezüglich minimaler und maximaler Teilchenzahl erfüllt werden können, wenn die Glastafeln mit einer Dicke 25 von 2,5 bis 3,5 mm auf die beschriebene erfindungsgemässe Weise so gehärtet werden, dass sie eine mittlere innere Zugspannung im Bereich von einem Maximalwert von 62 MN/m2 für alle Glasdicken von 2,5 bis 3,5 mm bis zu einem Minimalwert von 56,5 MN/m2 für die Glasdicke von 2,5 mm und mit zunehmen- 30 der Glasdicke abnehmend bis zu einem Minimalwert von 53 MN/m2 für die Glasdicke von 3,5 mm haben.

In solchen Tafeln treten beim Zerbrechen auch keine langen Splitter auf.

Die in den Tabellen I, II und III angeführten Beispiele zei- 35 gen, dass in den Bereichen der Glastafeln, in denen die Hauptspannungen ungleich sind, der Mittelwert der maximalen Spannungsdifferenzen im Bereich von 8 bis 22 MN/m2 liegen kann. In der Praxis wurde gefunden, dass der Mittelwert der maximalen Hauptspannungsdifferenz bis zu 25 MN/m2 betragen kann. 40

Die Beispiele in den Tabellen I, II und III zeigen, dass der Abstand zwischen den Zentren benachbarter Bereiche der Glastafeln, in denen die Hauptspannungen ungleich sind und die Hauptspannungsdifferenz ein Maximum ist, 17 bis 28 mm betragen kann. In der Praxis kann der Abstand 15 bis 30 mm betra- 45 gen.

Wenn das Glas durch kreisförmige Schwingungsbewegungen ausführende Hochdruckkühlrahmen abgekühlt wird, können die Rahmen und damit die Kühlstrahlen für eine bestimmte Zeit während der Kühlperiode stationär gehalten werden. Die kreis- 50 förmige Schwingungsbewegung kann für 1 bis 2 Sekunden nach dem Beginn der Kühlperiode verzögert werden. Dadurch lässt sich die mittlere innere Zugspannung und die maximale Hauptspannungsdifferenz verzögern. In einigen Versuchen wurde dadurch auch eine grössere minimale Teilchenzahl ohne wesentli- ss che Änderung der maximalen Teilchenzahl erhalten.

Bei diesen Versuchen wurden 3 mm dicke Glastafeln mit einer Grösse von 800 x 800 mm unter Verwendung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Hochdruckkühlrahmen gekühlt. Diese Rahmen haben die folgenden Merkmale:

Durchmesser der Kühlöffnungen 2 mm

Horizontaler und vertikaler Abstand der Kühlöffnungen 32 mm

Durchmesser der kreisförmigen Schwingungsbewegung der Rahmen 32 mm

Druck der an die Rahmen gelieferten Kühlluft 248 x 103 N/m2

Abstand der Rahmen voneinander 84 mm

Es wurden zwei Glastafeln abgekühlt, d. h. abgeschreckt, Tafel A während 12 Sekunden mit im Kreis schwingenden Rahmen und Tafel B mit einer beim Beginn der Periode von 12 Sekunden um eine Sekunde verzögerter Kreisschwingungsbewegung der Rahmen. Es wurden die folgenden Resultate erhalten.

Tafel

Mittlere

Haupt

Abstand x

Maximale

Minimale

innere spannungs zwischen

Teilchen

Teilchen

Zugspan differenz

Bereichen zahl zahl

nung

(MN/m2)

mit Haupt-

(MN/m2)

spannungs-

differenzen

(mm)

A

56,5

17,0

23

352

46

B

58,1

26,0

23

347

85

Diese Resultate zeigen, dass durch Beeinflussen der Dauer der Schwingungsbewegung der Kühlstrahlen innerhalb der Kühlperiode die Spannungsverteilung im Glas und die Art des Brechens des Glases innerhalb bestimmter Grenzen beeinflusst werden kann.

Die Kühlstrahlen können auch während der ersten 0,5 Sekunden eine Schwingungsbewegung ausführen, dann 1 bis 2 Sekunden stationär gehalten werden und für den Rest der Kühlperiode wieder eine Schwingungsbewegung ausführen.

Die in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellten erfindungsgemäss gehärteten Glastafeln haben eine regelmässige Verteilung von Bereichen 26 aus stärker gehärtetem Glas mit dazwischen liegenden Bereichen 27 aus schwächer gehärtetem Glas. Diese Bereiche können in verschiedenen Teilen der Tafel in bestimmter Weise in der Grösse variieren, wobei dann die Verteilung nicht mehr regelmässig ist. In diesem Fall ist auch die Hauptspannungsdifferenz in verschiedenen Bereichen 28 und 29 mit mittlerer Härte der Tafel verschieden. Diese Variationen haben örtlich begrenzte Wirkungen auf das Brechen der Tafel und können zum Erzielen verschiedener Brecheigenschaften in verschiedenen Teilen der Tafel ausgenutzt werden.

Die Steuerung der Dauer der Schwingungsbewegung der Kühlstrahlen innerhalb der Kühlperiode kann auch angewendet werden, wenn das Glas wie beim Verfahren 1 durch vertikale Schwingungsbewegungen ausführende Hochdruckkühlrahmen gekühlt wird.

s

5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. 618 646

   2

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Glastafel mit einer Dicke im Bereich von 2,5 bis 3,5 mm für die Verwendung als Seiten- oder Heckfenster eines Kraftfahrzeuges, welche Tafel unterschiedlich gehärtet ist, so dass die Tafel eine Verteilung von Bereichen aus stärker gehärtetem Glas und von zwischen diesen Bereichen liegenden Bereichen aus weniger stark gehärtetem Glas aufweist, wobei in der Tafel verteilte Bereiche vorhanden sind, in denen die in der Tafelebene wirkenden Hauptspannungen ungleich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere innere Zugspannung in den genannten verteilten Bereichen der Tafel von stärker gehärtetem und weniger stark gehärtetem Glas in einem Bereiche liegt, dessen Maximalwert 62 MN/m2 für alle Glasdik-ken von 2,5 bis 3,5 mm beträgt und dessen Minimalwert mit zunehmender Glasdicke von 56,5 MN/m2 für die Glasdicke 2,5 mm bis auf 53 MN/m2 für die Glasdicke 3,5 mm abnimmt, dass die Differenz der Hauptspannungen in mindestens einigen dieser Bereiche ein Maximum von 8 bis 25 MN/m2 besitzt,

   dass die grossen Hauptspannungen in benachbarten Bereichen, in denen die Hauptspannungsdifferenz ein Maximum ist, verschiedene Richtungen besitzen und dass der Abstand zwischen den Zentren von solchen benachbarten Bereichen 15 bis

   30 mm beträgt.
2. 2. Glastafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass die mittlere innere Zugspannung in der Tafel in einem Bereich liegt, dessen Maximalwert für alle Glasdicken von 2,5 bis 3,5 mm 59,5 MN/m2 beträgt und dessen Minimalwert mit zunehmender Glasdicke von 58 MN/m2 für die Glasdicke 2,5 mm bis auf 54,5 MN/m2 für die Glasdicke 3,5 mm abnimmt.
3. 3. Glastafel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche aus stärker gehärtetem Glas und die zwischen diesen Bereichen liegenden Bereiche aus weniger stark gehärtetem Glas in der Tafel gleichmässig verteilt sind.
4. 4. Verfahren zum Erzeugen einer Glastafel nach Anspruch 1, wobei in der Glastafel verteilte Bereiche mit einer maximalen Geschwindigkeit und gleichzeitig zwischen diesen Bereichen liegende Bereiche der Glastafel mit einer minimalen Geschwindigkeit abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Abkühlgeschwindigkeit sowie die Grösse und die Abstände der Bereiche voneinander, welche mit der maximalen Geschwindigkeit abgekühlt werden, so gewählt werden, dass in der Glastafel eine mittlere innere Zugspannung erzeugt wird, die in einem Bereich liegt, dessen Maximalwert 62 MN/m2 für alle Glasdicken von 2,5 bis 3,5 mm beträgt und dessen Minimalwert mit zunehmender Glasdicke von 56,5 MN/m2 für die Glasdicke 2,5 mm bis auf 53 MN/m2 für die Glasdicke 3,5 mm abnimmt, und in der Tafel verteilte Bereiche erzeugt werden, in denen die in der Tafelebene wirkenden Hauptspannungen ungleich sind, die Differenz der Hauptspannungen in mindestens einigen dieser Bereiche ein Maximum von 8 bis 25 MN/m2 besitzt, die grossen Hauptspannungen in benachbarten Bereichen, in denen die Hauptspannungsdifferenz ein Maximum ist, verschiedene Richtungen besitzen und der Abstand zwischen den Zentren von solchen benachbarten Bereichen 15 bis 30 mm beträgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch Richten von kalten Gasstrahlen auf die Glastafel bewirkt wird, welchen Gasstrahlen zum Abkühlen von über die Tafel verteilten Bereichen mit maximaler Kühlgeschwindigkeit eine vertikale Schwingungsbewegung erteilt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch Richten von kalten Gasstrahlen auf die Glastafel bewirkt wird, welchen Gasstrahlen zum Abkühlen von über die Tafel verteilten Bereichen mit maximaler Kühlgeschwindigkeit eine kreisförmige Schwingungsbewegung erteilt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasstrahlen während des Abkühlens der Glastafel für eine bestimmte Zeitdauer stationär gehalten werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch Richten von stationären kalten Gasstrahlen auf die Glastafel bewirkt wird, welche Gasstrahlen so verteilt sind, dass in der Glastafel verteilte Bereiche mit maximaler Geschwindigkeit abgekühlt werden.