DE1060111B

DE1060111B - Glass pane or plate

Info

Publication number: DE1060111B
Application number: DES46089A
Authority: DE
Inventors: Paul Acloque
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1954-10-25
Filing date: 1955-10-22
Publication date: 1959-06-25
Also published as: NL100407C; NL201480A; GB825047A; NL201482A; FR1120640A; CH328696A; DE1028753B; CH326469A; FR1113198A

Description

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BUNDESKEPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL SKI PUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

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INTERNAT. KL. C 03 DINTERNAT. KL. C 03 D

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFT 1060111EDITORIAL NOTES 1060111

) 3 ^ S 46089 IVc/32 a) 3 ^ S 46089 IVc / 32 a

ANMELDETAG: 22. O KT O B E R 1955REGISTRATION DATE: 22 OCT O B E R 1955

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 2 5. J U N I 1 9 5 9NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
EXPLORATION PAPER: 2 5 JUNE 1 9 5 9

Gegenstand der Erfindung ist ein neues Erzeugnis in Gestalt einer ebenen oder gekrümmten, durchsichtigen, farbigen oder opalisierenden Glasscheibe oder -platte, die in bekannter Weise in Art eines Schrumpfringes auf umschlossene Bereiche wirkende Zonen aufweist. Diese Glasscheibe oder -platte ist dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Bereichen durch und durch, d. h. in der Gesamtdicke der Scheibe an jeder Stelle derselben vorhandenen und parallel zu den Flachen der Scheibe gerichteten Spannungen praktisch ausschließlich Druckspannungen sind, wahrend indem übrigen Teil der Scheibe oder Platte der für gehärtetes Glas bekannte Spannungszustand, nämlich nur im Bereich der Oberflachenschichten Druckspannungen und im inneren Bereich des Glaskörpers Zugspannungen, vorhanden ist.The subject of the invention is a new product in the form of a flat or curved, transparent, colored or opalescent glass pane or plate, which in a known manner in the manner of a shrink ring having zones acting on enclosed areas. This glass sheet or plate is thereby characterized in that the in these areas through and through, d. H. in the total thickness of the disc at each Place the same existing and parallel to the surfaces of the disk stresses practically exclusively compressive stresses are, while in the remaining part of the disk or plate the for hardened Glass known state of stress, namely compressive stresses only in the area of the surface layers and tensile stresses exist in the inner region of the glass body.

Ein solcher neuartiger Spannungszustand kann in verschiedener Weise erzeugt werden.Such a novel stress state can be generated in various ways.

Ein fur diesen Zweck besonders geeignetes Verfahren besteht gemäß der Erfindung darin, daß die GlasscheiblTöder^platte in an sich bei der Glashärtung durch Aufblasen eines Kühlmittels bekannter Weise bis auf eine in 3er Nähe der Erweichungstemperatur liegende Temperatur erhitzt und dann einer schroffen Abkühlung unterworfen wird, wobei aber während def Endphase der Erhitzung der Teil, in welchem die durch und durch im Glaskörper vorhandenen Druckspannungen erzeugt werden sollen, durch einen Schirm von geringer Wärmekapazität und geringem Ausstrahlungsvermögen aus dünnem Aluminiumblech oder einem Werkstoff und damit äquivalenten physikalischen Eigenschaften abgedeckt wird, worauf die Erhitzung so lange fortgesetzt wird, daß die erzielte Temperaturdifferenz zwischen der abgedeckten und der nicht abgedeckten Zone bei dem folgenden Abschreckvorgang /u der Spannungsverteilung führt, d. h. die Schrumpfwirkung, die durch die den betreffenden Teil umgebende Zone nach dem späteren Abschreckvorgang ausgeübt wird, ausreicht, um im Bereich dieses Teiles die eingangs gekennzeichnete Druckspannungscharakteristik zu erzeugen.A for this purpose particularly suitable method is according to the invention is that the GlasscheiblTöder ^ plate in a manner, in the glass hardening by A ufblasen a coolant known manner heated up to a temperature in 3 near the softening temperature and then subjected to a r rugged cooling , but during the final phase of the heating the part in which the compressive stresses present through and through in the glass body are to be generated is covered by a screen of low heat capacity and low emissivity made of thin aluminum sheet or a material and thus equivalent physical properties, whereupon the Heating is continued so long that the temperature difference achieved between the covered and the uncovered zone leads to the stress distribution during the subsequent quenching process / u, ie the shrinkage effect caused by the zone surrounding the part in question after the subsequent quenching process ng is exercised, is sufficient to generate the compressive stress characteristic identified at the beginning in the area of this part.

Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn als Schirm ein dünnes poliertes Metallblech, vorzugsweise ein Aluminiumblech, verwendet wird, welches sich durch die erforderliche geringe Wärmekapazität und niedriges Ausstrahlungsvermögen auszeichnet. Die Absorptionszahl des Aluminiumbleches beträgt nur 0,07 und damit nur einen kleinen Bruchteil z. B. der von Stahlblech (0,65) oder Asbest (0,96).Particularly favorable results are achieved if a thin, polished metal sheet is used as the screen, preferably an aluminum sheet is used, which is characterized by the required low heat capacity and low emissivity. The absorption number of the aluminum sheet is only 0.07 and thus only a small fraction z. B. that of sheet steel (0.65) or asbestos (0.96).

Wie die praktischen Erfahrungen gezeigt haben, erreicht bei den im Zuge der Behandlung in Betracht kommenden Zeitdauern und Arbeitsbedingungen ein solcher Schirm aus Aluminiumblech die Schmelztemperatur des Metalls, aus dem er besteht, nicht.As practical experience has shown, achieved in the course of treatment coming periods of time and working conditions such a screen made of aluminum sheet the melting temperature of the metal it is made of.

Glasscheibe oder -platteGlass pane or plate

Anmelder:Applicant:

Societe Anonyme des ManufacturesSociete Anonyme des Manufactures

des Glaces et Produits Chimiquesdes Glaces et Produits Chimiques

de Saint-Gobain,de Saint-Gobain,

Chauny & Cirey,Chauny & Cirey,

ParisParis

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte, Herne (Westf.), Freihgra\hstr. 19Dipl.-Ing. R. H. Bahr and Dipl.-Phys. E. Betzier, Patent Attorneys, Herne (Westphalia), Freihgra \ hstr. 19th

Beanspruchte Priorität Frankreich vom 25 Oktober 1954Claimed priority France from October 25, 1954

Paul Acloque, Paris, ist als Erfinder genannt wordenPaul Acloque, Paris, has been named as the inventor

Fur die Durchfuhrung dieser Behandlung können auf beiden Seiten der Glasscheibe auf die sich gegen-To carry out this treatment, on both sides of the glass pane on the opposite

uberliegenden Flächen derselben wirkende Schirme verwendet werden, jedoch genügt auch ein einziger Schirm, der zwischen der einen der Wandungen des Erhitzungsofens und einer der Flächen der Scheibe angeordnet wird. Im letzteren Falle kann zum Unter-Overlying surfaces of the same acting screens can be used, but a single one is also sufficient Screen between one of the walls of the heating furnace and one of the surfaces of the disc is arranged. In the latter case,

schied von der Anwendung von auf beiden Seiten angeordneten Schirmen auf das Maß der Temperaturdifferenz innerhalb der Glasscheibe eingewirkt werden, die durch die Wirkung des Schirms erzeugt wird. Das Maß der Schrumpfwirkung der die betreffen-differed from the use of screens arranged on both sides to measure the temperature difference acted within the glass pane, which is created by the action of the screen. The degree of the shrinkage effect of the

den Teile umgebenden Zone kann durch mehr oder weniger große Annäherung des Schirms an die Scheibe beeinflußt werden. Diese Wirkung ist um so starker, je geringer der Abstand des Schirms von der Scheibe ist. Das Auftreten von Konvektionsströmenthe parts surrounding the zone can be made by more or less close proximity of the screen to the Disc are affected. This effect is the stronger, the smaller the distance between the screen and the Disc is. The appearance of convection currents

zwischen Schirm und Scheibe muß vermieden werden oder der Zwischenraum zwischen beiden von einer sich in ruhendem Zustand befindlichen Atmosphäre erfüllt sein.between screen and pane must be avoided or the space between the two of one atmosphere in a resting state must be fulfilled.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf GlasscheibenThe invention also extends to panes of glass

oder -platten, die mehrere Bereiche, in denen der Zustand der durch und durch bis ins Innere des Glaskörpers vorhandenen Druckspannungen vorhanden ist, aufweisen. Bei der Herstellung solcher Scheiben wird der Temperaturunterschied zwischen dem einen oderor plates, which contain several areas in which the state of the through and through to the interior of the vitreous existing compressive stresses are present. In the production of such discs the temperature difference between the one or

909^K53/111909 ^K 53/111

den mehreren dieser Teile und der sie umgebenden Zone dann durch Verwendung von mehreren Schirmen in entsprechender Verteilung erzielt. the several of these parts and those surrounding them Zone then achieved by using several screens in an appropriate distribution.

Bei der polariskopischen Untersuchung des Erzeugnisses gemäß der Erfindung im weißen Licht zwischen gekreuzten Nikols zeigt sich in der Zone, die den bis in das Innere des Glaskörpers unter Druck stehenden Bereich umgibt, eine Doppelbrechung, die den Spannungszustand erkennen läßt, z. B. ein Auftreten von mehr oder weniger gefärbtem Licht, dessen Untersuchung mit einem Kompensator, d. h. einem Babinetkompensator, zeigt, daß sie die Folge eines radialen Druckes und einer Ausdehnung im Umfangssinne ist, während der unter sich bis ins Innerste erstreckenden Druckspannungen stehende Teil der Scheibe in seiner Gesamtheit dunkel erscheint.In the polariscopic examination of the product according to the invention in white light between Crossed Nikols shows itself in the zone that is under pressure up to the inside of the vitreous body Surrounding area, a birefringence that reveals the stress state, z. B. an occurrence of more or less colored light, the examination of which with a compensator, d. H. a Babinet compensator, shows that it is the result of a radial pressure and an expansion in the circumferential sense, while the part of the disk that is under compressive stresses extending to the core is in its Entirety appears dark.

Bei den Glasscheiben oder -platten mit den Merkmalen der Erfindung besitzen einerseits die nicht bis ins Innerste unter Druckspannung stehenden Teile die Eigenschaften eines gehärteten Glases, andererseits die bis ins Innerste unter Druckspannung stehenden Teile ganz besondere Eigenschaften. Sie sind nämlich widerstandsfähig auch gegen außerordentlich starke Stoßbeanspruchungen dynamischer oder thermischer Art, ohne zu springen oder zubrechen. Ferner erfolgt, wenn sie geritzt oder durchbohrt werden, keine Fortpflanzung z. B. des Sprunges von der betreffenden Stelle aus, wie dies bei Gegenständen aus gewöhnlichem Glas bzw. Stoffen der gleichen Zerbrechlichkeit der Fall ist.In the case of the glass panes or plates with the features of the invention, on the one hand they do not have up to parts that are under compressive stress in their innermost part have the properties of hardened glass, on the other hand the parts that are under compressive stress to the core have very special properties. they are namely resistant to extremely strong dynamic or thermal shock loads Kind without jumping or breaking. Furthermore, if they are scored or drilled through, no reproduction z. B. the jump from the point in question, as is the case with objects ordinary glass or materials of the same fragility is the case.

Diese Eigenschaften des Erzeugnisses gemäß der Erfindung eröffnen besondere neue Anwendungsgebiete für dieses, insbesondere die folgenden:These properties of the product according to the invention open up particular new fields of application for this, especially the following:

Das neue Erzeugnis ist zur Verwendung als Einscheibensicherheitsverglasung geeignet, und zwar sowohl unter Verwendung der Gesamtscheibe für diesen Zweck wie auch nur des Bereiches, innerhalb dessen die sich bis in das Innere des Glaskörpers erstreckenden Druckspannungen erzeugt worden sind, wobei dann ein geeigneter Rahmen für diesen erforderlich ist.The new product is for use as single-pane safety glazing suitable, both using the entire disc for this purpose and only the area within it the compressive stresses extending into the interior of the glass body have been generated, wherein then a suitable framework for this is required.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des neuen Erzeugnisses ist die für allgemeine Konstruktions- bzw. Bauzwecke, z. B. für Verkleidungen, sanitäre Anlagen usw. Die Schwierigkeiten, die dieser Verwendung von in normaler Weise gekühltem Glas bzw. anderen Stoffen mit glasähnlichen Eigenschaften oder keramischen Stoffen entgegenstehen, weil solche Materialien nur durch Spezialarbeiter und unter Beachtung erheblicher Vorsichtsmaßnahmen gebohrt werden können, sind bekannt.Another possible application of the new product is for general construction or building purposes, e.g. B. for cladding, sanitary facilities, etc. The difficulties this Use of normally cooled glass or other substances with glass-like properties or ceramic materials, because such materials can only be carried out by specialist workers and with due consideration Significant precautions can be drilled are known.

Die Verwendung von Platten oder Scheiben aus gehärtetem Glas, die von dem Gesichtspunkt ihrer Stoßfestigkeit, insbesondere mechanischen Stoßfestigkeit, und Beständigkeit gegen aufspritzendes heißes Wasser an sich erwünscht wäre, stößt auf die Schwierigkeit, daß das Bohren solcher Scheiben vor ihrer Härtung — nach einem festgelegten Muster — erfolgen muß und auf der Baustelle nicht die geringste Abweichung von diesem Muster möglich ist, weil dies zu einer völligen Zerstörung der Scheibe führen würde.The use of sheets or panes of tempered glass, which, from the point of view of their impact resistance, especially mechanical shock resistance, and resistance to splashing hot water Would be desirable in itself, encounters the difficulty that the drilling of such disks before their hardening - according to a specified pattern - must take place and not the slightest deviation on the construction site of this pattern is possible because this would lead to a complete destruction of the disk.

Glasplatten oder -scheiben gemäß der Erfindung sind im Gegensatz hierzu in ihren bis an das Innere des Glaskörpers unter Druckspannung stehenden Bereichen widerstandsfähig gegen die außerordentlichen beim Durchbohren auftretenden Biegebeanspruchungen. Es ist deshalb möglich, die örtliche Anordnung und die Abmessungen dieser Bereiche so zu wählen, daß die verschiedenen notwendigen Bohrungen innerhalb derselben an den Stellen, die an der Baustelle erst im Augenblick der Montage bzw. des Einsetzens der Scheibe angezeichnet zu werden brauchen, erfolgen können.In contrast, glass plates or panes according to the invention are in their up to the inside of the vitreous body under compressive stress resistant to the extraordinary bending stresses occurring during drilling. It is therefore possible to change the location and to choose the dimensions of these areas so that the various necessary holes within the same at the points that are only available on the construction site at the moment of assembly or insertion need to be marked on the disc.

Nachstehend werden, ohne daß jedoch die Erfindung hierauf beschränkt sein soll, zwei Beispiele gegeben, die die Arbeitsvorgänge zur Herstellung einer Glasscheibe gemäß der Erfindung, die im Bereich ihrer Mitte einen bis in das Innere des Glaskörpers unter Druck stehenden Bereich aufweist, veranschaulichen. Two examples are given below, but without the invention being restricted thereto: which show the operations for manufacturing a sheet of glass according to the invention performed in the field its center has an area under pressure into the interior of the glass body, illustrate.

example 1

Eine Glasscheibe mit den Abmessungen 40 · 40-0,6 cm wird in vertikal aufgehängter Lage in einen Ofen mit Heizwiderständen der üblicherweise beim Härten von Glas verwendeten Bauart eingeführt, in dem eine mittlere Temperatur von 750° C herrscht. Nach einer Aufenhaltsdauer der Scheibe in dem Ofen von 1 Minute, 20 Sekunden wird vor ihrer Mitte in einem Abstand von 4 mm von einer ihrer Flächen eine Scheibe aus Aluminiumblech von I mm Dicke angeordnet und die Erhitzung noch 1 Minute, 20 Sekunden lang fortgesetzt. Anschließend wird der Schirm entfernt und die Scheibe aus dem Ofen herausgezogen, um nunmehr unmittelbar zwischen die üblichen für das Härten verwendeten Blaskästen eingebracht zu werden.A sheet of glass measuring 40 x 40-0.6 cm is hung vertically in an oven with Introduced heating resistors of the type commonly used in tempering glass, in which a average temperature of 750 ° C prevails. After the disc has been in the oven for 1 minute, 20 seconds in front of its center, at a distance of 4 mm from one of its faces, a disc will appear made of aluminum sheet 1 mm thick and heating continued for 1 minute, 20 seconds. Then the screen is removed and the pane is pulled out of the oven to get now to be introduced directly between the usual blow boxes used for hardening.

Unter diesen Bedingungen entspricht die isotrope Spannung in der immunisierten Zone einer Doppelbrechung von 1 Frange je cm des von den Strahlen durchlaufenden Glases und die Ausdehnung im Kern des Glaskörpers nach Aufhören der Schrumpfwirkung 0,85 Frange je cm. Das entspricht also' sogar, im Inneren des Glaskörpers einem zusätzlichen Druck von etwa 35 kg/cm².Under these conditions, the isotropic tension in the immunized zone corresponds to a birefringence of 1 frange per cm of the glass passing through by the rays and the expansion in the core of the glass body after the shrinking effect has ceased to be 0.85 frange per cm. This even corresponds to an additional pressure of about 35 kg / cm ² inside the glass body.

Example 2

EineGlasscheibe von den Abmessungen 40 · 40-0,6 cm wird in vertikal aufgehängter Lage in einen Ofen mit Heizwiderständen der üblicherweise beim Glashärten verwendeten Art, in dem eine mittlere Temperatur von 715° C herrscht, eingeführt. Nach einer Erhitzungsdauer von 1 Minute, 50 Sekunden werden im mittleren Bereich der Scheibe auf beiden Seiten derselben im Abstand von je 4 mm von der Scheibenoberfläche Schichten aus 1 mm starkem Aluminiumblech angeordnet und nunmehr 1 Minute lang weitererhitzt. Dann werden die Schirme entfernt, die Scheibe aus dem Ofen gezogen und unmittelbar zwischen die üblichen für das Härten verwendeten Blaskästen eingebracht. A sheet of glass measuring 40 x 40-0.6 cm is hung vertically in an oven with Heating resistors of the type commonly used in glass hardening, in which a medium temperature of 715 ° C is introduced. After 1 minute, 50 seconds of heating, the middle area of the disc on both sides of the same at a distance of 4 mm from the disc surface Layers of 1 mm thick aluminum sheet arranged and now further heated for 1 minute. Then the screens are removed, the pane is pulled out of the oven and immediately between the usual ones brought in blow boxes used for hardening.

Unter diesen Bedingungen entspricht die isotrope Spannung in der immunisierten Zone einer Doppelbrechung von 1,25 Frange je cm des von den Strahlen durchdrungenen Glases, während die Ausdehnung im Innenbereich des Glaskörpers nach Fortfall der Schrumpfringwirkung 0,50 Frange je cm beträgt. Das entspricht einem zusätzlichen Druck von etwa 170 kg/ cm² in dem inneren Bereich des Glaskörpers.Under these conditions, the isotropic tension in the immunized zone corresponds to a birefringence of 1.25 frange per cm of the glass penetrated by the rays, while the expansion in the inner area of the glass body after the shrinking ring effect ceases to be 0.50 frange per cm. This corresponds to an additional pressure of about 170 kg / cm ² in the inner area of the glass body.

Claims

Claim 1. Flat or curved, transparent, colored or opalescent glass sheet or plate that is inserted into Type of a shrink ring having zones acting on enclosed areas, characterized in that that the in these areas through and through, d. H. in the total thickness of the pane every point of the same stresses that are present and directed parallel to the surfaces of the disk practically exclusively compressive stresses are, while in the rest of the disk or plate known for tempered glass

State of stress, namely compressive stresses only in the area of the surface layers and in the inner area of the glass body tensile stresses, is present.

2. A method for producing glass panes or sheets according to claim 1 by heating the same to a temperature close to the softening point and subsequent abrupt quenching, characterized in that in the EHcTpfmse of the heating process or the Areas of the pane in which the compressive stresses present through and through in the glass body should be generated by a screen with low heat capacity and low emissivity made of thin aluminum sheet or a material with equivalent physical properties and the heating process is continued until the achieved temperature difference between the covered and the uncovered zone in the subsequent quenching process to the stress distribution leads.

3. Application of the glass pane or plate according to claim 1 as single-pane safety glazing, preferably using only those parts of the disc within which the through and due to compressive stresses present in the interior of the glass body, than more effective Area of glazing.

Considered publications:
German patent specification No. 921 882.