CS211393B2

CS211393B2 - Method of thermal hardening the glass sheet and device for executing the same

Info

Publication number: CS211393B2
Application number: CS788076A
Authority: CS
Inventors: Peter Ward; Geoffrey M Ballard
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1982-02-26
Also published as: IE47509B1; EP0002584B1; FI783766A; DE2860675D1; NZ188919A; PL211466A1; EP0002584A1; IT7869815A0; PL113225B1; AT367724B; AU4164078A; ES475738A1; ATA878578A; DD139835A5; US4205976A; NO784140L; JPS5486513A; AR218515A1; CA1106179A; DK543978A

Description

Způsob tepelného vytvrzování skleněné tabule a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Účelem vynálezu je dosáhnout vyššího výtěžku při tepelném vytvrzování skleněných tabulí v plynem fluidované vrstvě zrnitého materiálu.

Účelu vynálezu je dosaženo tím, že pod spodním okrajem skleněné tabule vnořené do. fluidní vrstvy se vytvoří prázdná oblast. К vytvoření této prázdné oblasti slouží zařízení podle vynálezu, které má stínící člen vytvořený jako trubka trojúhelníkového průřezu a zavěšený pod spodním okrajem zpracovávané skleněné tabule.

Vynálezu lze využít při všech způsobech výroby skleněných tabulí, které mají být tepelně vytvrzeny.

• Obr. i

Vynález se týká způsobu tepretouhoo vytvrzování skleněné tabule, při němž se skleněná tabule zahřeje na teplotu . k svému bodu měknutí a potom se spustí do· plynem, fluidovainé vrstvy vrnitého materiálu. Vynález se dále týká zařízení k provádění výše Zmíněného způsobu, zahrnujícího , nádobu pro. plynem fluidovanou vrstvu zrnitého¹ materiálu ,a závěsnou tyč s kleštinami pro zavěšení skleněné tabule a spuštění této· skleněné .tabule do nádoby.

Bylo zjištěno, že způsob vytvrzování . ve fluidní vrstvě je účinný u všech· tlouštěk skla, které se v praxi vyskytují, ale v případě tenčích skleněných tabulí· může vzniknout potíž v tom, že skleněné tabule .mohou po· ponoření do fluidní vrstvy zrnitého¹ materiálu praskat.

Má se za to, že významnou příčinou lomu tenkých skleněných· tabulí při vytvrzování ve fluidní vrstvě je skutečnost, že přední okraj skleněné tabule se ochlazuje příliš rychle ve srovnání se zbytkem skleněné tabule. Takováto přílišná rychlost .ochlazování předního .okraje skleněné tabule způsobuje, že ,u předního· .okraje se vytváří vyšší napětí ve skle. Protože sklo snáší . pouze slabé namáhání v tahu, skleněná tabule · snadno .praskne a prasklina· se obvykle rozšíří z jakékoli trhlinky na dokončeném povrchu, která .se může vyskytnout v předním .okraji skleněné tabule.

Výskyt · takovýchto lomů může být .omezen .nebo. zcela zamezen vytvořením vysoce jakostního konečného· povrchu na předním· okraji skleněné tabule, čímž se . vyloučí trhlinky. Příslušné nutné opracování okraje skleněné tabule je však nákladné.

Výskyt praskání tenkých skleněných tabulí při vytvrzování ve fluidní vrstvě může být také .snížen .ohřátím tabulí před prudkým ochlazením na teplotu, která je tak vysoká, že přední okraj každé skleněné tabule je dostatečně plastický, aby snesl přechodná napětí v tahu, která · .na něm vzniknou, když se skleněná tabule ponoří do· fluidní vrstvy.

Skleněné tabule však musí být ohřátý na teplotu vyšší, než je nutné pro dosažení požadovaného stupně vytvrzení, a· při této vyšší teplotě jsou skleněné tabule dostatečně plastické, takže jsou náchylné k pokřivení celkového tvaru během vytvrzování.

Úkolem vynálezu je omezit praskání skleněných tabulí při způsobu jejich vytvrzování ve fluidní vrstvě, .aby bylo dosaženo· sníženého výskytu . praskání tenkých skleněných tabulí, nebo při způsobu, při kterém je výskyt praskání skleněných tabulí přijatelný, je úkolem vynálezu umožnit, aby . způsob mohl být používán pro skleněné tabule, které mají horší jakost .a méně nákladně vytvořenou jakost povrchu, nebo umožnit zpracování .skleněných tabulí· při nižší teplotě, takže problém pokřivení celkového tvaru skleněné tabule s-e minimalizuje.

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob tepelného · vytvrzování- .skleněné tabule, při němž se skleněná tabule zahřeje na teplotu k svému bodu · měknutí a potom se spustí do plynem· fluidované vrstvy zrnitého materiálu, jehož podstata spočívá v tolm, že. se vytvoří prázdná oblast pod spodním, okrajem skleněné tabule, když se tato tabule zpočátku ponoří do fluidní vrstvy.

Je výhodné, když plynem fluidovaná . vrstva zrnitého· materiálu · se udržuje v klidovém rovnoměrně expandovaném stavu fluidace . částic, když se skleněná. tabule· spustí do· vrstvy.

Dále je výhodné, když. uvedená prázdná oblast se vytvoří pod spodním okrajem· skleněné tabule odstíněním, této· oblasti od nahoru proudícího fluidačního plynu.

Vynález dále vytváří zařízení .k provádění způsobu definovaného výše, zahrnující nádobu pro plynem fluidovanou vrstvu zrnitého materiálu a závěsnou tyč .s kleštinami pro . zavěšení skleněné tabule · a spuštění této skleněné tabule do· nádoby, jehož podstata spočívá v tom, že pod závěsnou tyčí je pomocí závěsných členů zavěšen stínící člen.

Je výhodné, když stínící člen je uložen pod skleněnou tabulí a . je uspořádán . rovnoběžně se .spodním ·okrajem této .skleněné tabule.

Dále . je výhodné, když stínící· člen je vytvořen jako trubka· trojúhelníkového. průřezu s jedním, vrcholem trojúhelníka nasměrovaným· svisle dolů.

Dále je výhodné, když vzdálenost mezi spodním okrajem skleněné tabule a základnou trojúhelníkového příčného· průřezu stínícího členu je nejvýše rovna šířce . této základny.

Těmito opatřeními . podle vynálezu se dosáhne snížení četnosti lomů skleněných tabulí vytvrzovaných · v plynem . fluidované vrstvě zrnitého materiálu· a · zamezí se deformace tvaru těchto· skleněných tabulí . při ohřátí před vytvrzováním.

Příklad provedení vynálezu bude nyní · popsán s odkazem na připojené výkresy, kde obr. 1 je schematický nárys·: zařízení pro vytvrzování skleněné tabule v plynem· fluidované vrstvě zrnitého materiálu se stínícím členem uloženým podle vynálezu· pod spodním okrajem skleněné tabule, obr. 2 je · řez Zařízením podle vynálezu v · rovině II — II z obr. 1 a obr. 3, 4 a 5 jsou grafy znázorňující účinek proměnlivé vzdálenosti, ve které jsou stínící členy různých šířek uloženy pod spodním· okrajem skleněné tabule.

Jak je znázorněno· na. obr. 1 výkresů, skleněná tabule 1 je zavěšena ze závěsné tyče 2 kleštěmi 3. Závěsná tyč 2 je nesena navíjecími kabely 4, kterými se může závěsná tyč 2 spustit k ponoření skleněné tabule 1 do vrstvy 5 plynem fluidovaného zrnitého· .materiálu. Plynem fluidovaná vrstvia- 5 zrnitého materiálu se může udržovat v klidovém rovnoměrně expandovaném stavu fluidace částic řízením rychlosti fluidačního plynu proudícího vrstvou 5 v .rozmezí od rychlosti prou5 dění plynu, která vytváří počáteční,· prahovou fluidaci, do rychlosti plynu, · která vytváří maximální expanzi vrstvy.

Na závěsné tyči 2 je závěsnými členy 10 zavěšen podélný trubkovitý · stínící · člen ' . 9 trojúhelníkového· průřezu. Vrchol trojúhelníkového průřezu stínícího· členu · 9 · směřuje dolů od spodního· okraje skleněné tabule · 1. Maximální šířka stínícího členu 9, · což je šířka základny trojúhelníkového průřezu, je označena, y a tato základna je uložena · ve vzdálenosti x pod spodním okrajem · skleněné tabule 1. Stínící člen 9 je · uspořádán, pod celou délkou skleněné tabule 1 s ní rovnoběžně.

Při· použití tohoto· zařízení z obr. 1 •píro vytvrzování skleněné tabule 1 se tato skleněná tabule 1 zahřeje na teplotu· blízko· k bodu měknutí skla, například na teplotu v · rozmezí 620 °C až 680 °C pro scdnovápenatokřemiČité sklo, a. potom se spustí do vrstvy 5 plynem fluidovaného zrnitého materiálu, která se udržuje na teplotě v rozmezí 30 °C až 150 ^CC.

Jak je znázorněno· na obr. 2 výkresů, když · spodní okraj skleněné tabule 1 je zaveden do vrstvy 5, stínící člen 9 usměrní proud fluidačního· plynu ve vrstvě 5 tak, že se vytvoří prázdná oblast 11, která zasahuje nad stínící člen 9 a obklopuje spodní okraj skleněné tabule 1. Prázdná oblast 11 je ve formě bubliny fluidačního· plynu, který v podstatě neobsahuje žádný strhávaný zrnitý materiál. Rychlost ochlazování spodního okraje skleněné tabule 1 se znatelně sníží vytvořením· prázdné oblasti 11, která takto zamezí vytvoření napětí v tahu ve spodním okraji skleněné tabule· 1, která by· normálně vznikla vlivem vyšší rychlosti ochlazování spodního okraje skleněné tabule 1, ai která by jinak vyvolala lom skleněné tabule 1 po vstupu do fluidní vrstvy.

Prázdná oblast 11 se následně . rozptyluje · po vnoření spodního okraje- skleněné tabule 1 · do· fluidní vrstvy tak, že všechny · hlavní povrchy skleněné tabule 1 jsou potom vystaveny ochlazování zrnitým materiálem fluidní vrstvy k vytvoření celkového' rovnoměrného vytvrzení skleněné tabule· 1 včettlně oblasti skleněné tabule 1 přilehlé k · jejímu spodnímu okraji.

Příklady způsobu podle předloženého· vynálezu jsou vysvětleny v dalším popise. U každého z příkladů 1 až 3 je· fluidní vrstva z porézního gama-kyslicníku hlinitého· o ··hustotě částic 2,2 g. cm.^-3 a velikosti částic v rozmezí 20 až 120 mikrometrů a fluidační plyn byl veden do> přetlakové komory 7 nádoby 6 tak, že vytvořil nahoru· směřující proud fluidačního plynu membránou 8. Teplota fluidní vrstvy byla v rozmezí 50 °C až 80 °C. Skleněné tabule o tloušťce 3 mm měly své spodní okraje zcela· zabroušeny diamantovým brusným· kotoučem o hrubosti 400. Skleněné tabule 1 byly ohřátý a potom spuštěny do fluidní vrstvy rychlostí· 0,3 m. s_1.

Šířka y stínícího členu 9 = 51 mm

Úhel sevřený stěnami stínícího· členu 9 u vrcholu = 60°

Rychlost fluidačního· plynu = 11 mim. s'1

Ke zjištění srovnávacích čísel byly nejdříve zpracovány skleněné tabule bez · použití stínicího členu 9.

Potom- byly skleněné tabule 1 ohřívány v peci, přičemž byly zavěšeny na závěsné tyče 2 se stínícím členem 9 v různých vzdálenostech x pod spodním okrajem· skleněné tabule 1. Když byla základna· stínícího· členu 9 vzdálena přibližně jen 12· mm· od spodního okraje skleněné tabule 1, bylo zjištěno, že stínící člen 9 zamezoval odpovídající ohřátí spodního okraje skleněné tabule· 1 v· ' peci, takže byl získán nízký výtěžek, pouze 14 %, vzhledem k nižší teplotě spodního· okraje skleněné tabule 1. Tato· potíž byla odstraněna uložením odrazné stříbrné fólie· na horní povrch stínícího členu 9 k odražení přídavného · tepla, směrem ke spodnímu okraji· skleněné tabule 1. Tato· potíž může být také zamezena ohřátím skleněné tabule 1 před uložením stínícího členu 9 pod ní.

Výsledky získané bez stínícího členu 9 a s různými · vzdálenostmi x základny stínícího. členu 9 od spodhího· okraje skleněné tabule 1 byly takové, jak jsou uvedeny v tabulce I. Výtěžky představují počet neprasklých vytvrzeiných skleněných tabulí · získaných jako· procento celkového počtu zpracovaných tabulí.

TABULKA · I

Vzdálenost x stínícího Teplota spodního· okraje Výtěžek · členu mm skleněné · tabule °C %

bez stínícího- členu	625	33
12	623	100
25	633	80
50	625	100
76	634	75
89	629	17

Příklady 2 a 3 znázorňují použití stínících členů 9 různé maximální šířky.

Příklad 2

Šířka y stínícího členu 9 = 12 mm

Vrcholový úhel stěn stínícího členu 9 = = 60°

Rychlost fluidačního.. plynu = 5,4 mm·. s_i

Výsledky získané bez stínícího členu 9 a s .ním při' různých vzdálenostech x jsou uvedeny v tabulce II.

TABULKA II

Vzdálenost x stínícího členu mm

Teplota spodního okraje skleněné tabule °C

Výtěžek %

bez stínícího čIctiu630 bez stínícího členu625

6,4629

12026

19628

100

Příklad 3

Šířka y stínícího» členu· 9 = 64 mm

Vrcholový úhel .stěn stínícího členu 9 = 60°

Rychlost fluidačního plynu = 5,4 mm.s^-1

Výsledky získané bez stínícího členu 9 a s ním při různých vzdálenostech x jsou uvedeny v tabulce III.

TABULKA III

Vzdálenost x stínícího členu m,m·	Teplota spodmhoi okraje . skleněné tabule ^CG	Výtěžek '%
bez stínícího členu	630	42
bez stínícího' členu	625	33
32	630	99
64	628	100
83	628	100
108	630	91
127	632	0

Obr. 3, 4 a 5 jsou grafy procentuálního výtěžku v závislosti na poměru x/y, příslušně v pořadí pro každý. z výsledků z tabulek I, II .a III. Grafy ukazují, že ' když je . poměr x/y menší než jedna nel» rovný jedné, to znamená vzdálenost x je menší než šířka y nebo' je .rovna 'této šířce y, získá se řádově 100% výtěžek. Značně nižší výtěžky se získají za nepřítomnosti stínícího.· členu 9.

Srovnání grafů z obr. 3, 4 a 5 také ukazuje, že maximální účinná vzdálenost x roste s . rostoucí šířkou y stínícího členu 9. Obr. 4 ukazuje, že když šířka y je 12 mm, potom· maximální účinný poměr x/y je asi 1, a že při vzdálenostech x větších než jsou ' vzdálenosti rovné šířce y nastává rychlý pokles. výtěžku.

Obr. 5 ukazuje, že když šířka y je ' 64 mm, je vysoký výtěžek při poměru x/y až .do hodnoty 1,5.

Podobné výsledky byly získány ze zkoušek prováděných se skleněnými tabulemi o tloušťce 2,3 mm. Například při použití stínícího členu 9 trojúhelníkového průřezu, jehož základna má šířku 19 mim· a vrcholový úhel 30°, a který je zavěšen tak, ' že základna je ve vzdálenosti 19 mm pod spodním okrajem skleněné tabule 1, byl získán 100i% výtěžek, když byla 'ochlazována série skleněných tabulí 1, jejichž spodní .okraj. měl ' teplotu 660 °C. Bez použití' stínícího členu' 9 je příslušný výtěžek pouze 40 %.

Podobně při. použití stínícího členu 9 trojúhelníkového» průřezu, jehož základna je 25 milimetrů široká, a který má vrcholový úhel 60° a .je zavěšen tak, že základna· je 25 'mm pod spodním okrajem skleněné tabule 1 o tloušťce 2,3 mm, byl získán výtěžek 88 .% při ochlazování skleněných tabulí 1 majících. teplotu ' spodního okraje asi 640 °C, provedeno ve fluidní vrstvě gauma-kyslíčiníku hlinitého, jejíž teplota· byla v rozmezí 50 °C až 80 °C. Výtěžek získaný bez použití stínícího' členu 9 byl pouze 8 ’%.

Skleněné tabule o tloušťce 3 mm, zahřáté na .různé teploty, byly ochlazeny ve fluidní vrstvě gama-kysličníku hlinitého· bez použití stínícího členu 9 a také při' použití stínícího. členu 9 trojúhelníkového průřezu, jehož základna· měla šířku 51 mm 'a byla umístěna 51 mm pod spodním okrajem skleněné tabule . 1. Rychlost fluidačního . plynu byla 11 mm. s_1. Výsledky jsou uvedeny v tabulce IV.

TABULKA IV

Výtěžek % bez stínícího členu se stínícím členem

Teplota, spodního okraje skleněné tabule °C

615 -až 620	0	50
620 až 625	25	80
625 až 630	42	100
630 až 635	77	100

Tabulka IV ukazuje, že použití'· .předloženého- vynálezu umožňuje dosažení výsledků zvýšených výtěžků při zvolené teplotě skleněné tabule 1, -ale také může udržet úroveň výtěžků při nižších teplotách skleněné tabule 1, při· kterých se sníží· celtové deformace tvaru skleněné tabule 1.

Důkaz, že použití předloženého! · vynálezu umožňuje dosažení uspokojivých výsledků při horší jakosti okrajů skleněných tabulí, byl získán- ochlazováním skleněných tabulí 1, které- měly tloušťku 3 mm- a zabroušený, ale ' nevyhlazený spodní okraj, ve- fluidní vrstvě gama-kysličníku hlinitého. Výsledky jsou uvedeny v -tabulce V.

TABULKA V

Stínící člen šířka y mim vzdálenost- x mm

Teplota spodního -okraje skleněné tabule- ^CC

Výtěžek % bez stínícího členu .12

51

665

661

664

Ačkoliv výsledné výtěžky 54 %- a -50 °/o byly význačným zlepšením -oproti nulovému výtěžku bez stínícího členu 9, -nebylo by to vyhovující proi hromadnou výrobu. - Bylo zjištěno, že by se- mohla připustit horší, a tudíž méně -nákladná konečná jakost -spodního· oknaje -skleněné tabule 1, než je normálně nutná k získání vysokého výtěžku při hromadné výrobě.

Další zkoušky byly provedeny se skleněnými tabulemi 1 o tloušťce 2,3 mm, které měly sraženy spodní okraje, ve srovnání se skleněnými- tabulemi 1 stejné tloušťky, které měly vysoce - jakostní dvakrát broušený spod ní okraj. Dokončení -sražených -okrajů je takové, že okraje skleněné tabule 1 po- odříznutí se zkosí broušením.

Skleněné tabule 1 se sraženým spodním okrajem o teplotě 640 °C byly ochlazeny ve fluidní vrstvě gama-kysličníku hlinitého- s použitím stínícího členu 9, který měl -maximální šířku 25,4 mm a byl zavěšen ve- vzdálenosti 25,4 mm pod -spodním -okrajem skleněné -tabule 1. Výtěžek, byl 83 - - -což bylo srovnatelné s výtěžkem- získaným’ při ochlazování skleněných tabulí 1 majících vysoce jakostní dvakrát broušený spodní okraj, bez použití stínícího- členu 9.

Claims

1. Způsob tepelného tvrzení -skleněné - tabule, při němž se skleněná tabule zahřeje na teplotu k -svému bodu měknutí a pak se spustí do plynem fluidované vrstvy zrnitého materiálu, vyznačený tím, že se vytvoří prázdná -oblast pod spodním -okrajem skleněné tabule, když se -tato tabule- zpočátku ponoří -do fluidní vrstvy.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že plynem fluidovaná vrstva zrnitého'- materiálu se udržuje v klidovém, rovnoměrně expandovaném stavu fluidace částic, když -seskleněná -tabule pustí -do vrstvy.

3. Způsob podle bodů 1 nebo 2 vyznačený tím, že uvedená- prázdná -oblast se vytvoří pod spoídním -okrajem skleněné tabule odstíněním této -oblasti od nahoru pioludíčího fluidačního- plynu.

4. Zařízení k provádění způsobu podle - bodu 1, zahrnující nádobu pro plynem ' fluiido vanou vrstvu zrnitého- materiálu- a závěsnou tyč s kleStinám] pro- zavěšení skleněné tabule a spuštění -této- skleněné tabule do nádoby, vyznačené tím, že pod -závěsnou tyčí (2) je pomocí závěsných členů (10) zavěšen stínící člen (9).

5. Zařízení podle bodu 4 vyznačené tím, že stínící -člen (9) je uložen pod -skleněnou tabulí (1) -a je uspořádán- rovnoběžně se spodním okrajem této skleněné tabule - (1).

6. Zařízení podle bodu- 5 vyznačené tím, že stínící člen (9) je vytvořen jako- trubka trojúhelníkového- příčného průřezu- s jedním vrcholem trojúhelníka nasměrovaným svisle dolů.

7. Zařízení podle bodu 6 vyznačené tím, že vzdálenost (x) mezi -spodním -okrajem- skleněné tabule (1) a základnou trojúhelníkového. příčného průřezu stínícího členu- (9) je nejvýše rovna šířce (y) této základný.