DE1099701B - Verfahren zum Haerten einer erwaermten Glasscheibe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Glasscheiben, insbesondere auf das Härten der Scheiben, und zwar vorzugsweise solcher, die auf waagerecht angeordneten Formen liegend gebogen worden sind und auf diesen Formen liegend gehärtet werden sollen.

Zur Herstellung gebogener und als Rückfenster von Kraftwagen geeigneter Einscheibensicherheitsgläser aus Flachglas legt man die einzelnen flachen Glasscheiben gewöhnlich waagerecht auf aus einzelnen Abschnitten bestehende konkave Rahmenformen auf, deren Abschnitte beim Auflegen der flachen Glasscheiben eine offene Stellung einnehmen und während des Biegevorganges in eine geschlossene Stellung übergehen, bei der die gebogene Formoberfläche nach Auf- und Umriß der für die gebogene Scheibe gewünschten Form entspricht. Die offenen, die waagerecht aufliegenden flachen Glasscheiben tragenden Formen werden zum Biegen durch einen Tunnelofen gefahren, in dem die Temperatur des Glases bis auf seinen Erweichungsbereich ansteigt. Wenn das Glas weich wird, klappen die Formabschnitte in die geschlossene Formstellung zusammen, und die Glasscheiben sinken bis zur völligen Auflage auf die Oberfläche der Form ein, die von den geschlossenen Formabschnitten gebildet wird, und werden auf diese Weise gebogen.

Die geschlossenen, die heißen gebogenen Glasscheiben tragenden Formen kommen dann sofort zwischen zwei einander gegenüberliegende Gebläse, die ein gasförmiges Härtemittel, z. B. kalte Luft, darauf blasen und dadurch die Glasoberfläche so schnell abkühlen, daß ein Temperaturgefälle zwischen diesen Oberflächen und dem Innern der Scheiben entsteht. Hierdurch entstehen in den Glasscheiben durch die Verdichtung der Oberflächen und die Ausdehnung des Inneren Spannungen, und die so behandelten Scheiben sind viel fester als nicht gehärtete Glasscheiben. Reißt jedoch irgendwo die verdichtete Außenhaut der Scheiben, so werden die im Scheibeninnern eingeschlossenen Spannungskräfte frei, und die Scheiben zerbrechen in sehr viel kleine Stücke. Stark gehärtetes Glas ist am haltbarsten, da es (a) weniger leicht bricht als ungehärtestes Glas, weil eine viel größere äußere Kraft erforderlich ist, um bei ihm die große Verdichtungsspannung zu überwinden, als wenn die Verdichtungsspannung nur klein wäre, und (b) da die Splitter beim Zerbrechen um so kleiner sind, je mehr das Glas gehärtet ist. Die Insassen eines Kraftwagens sind aber im allgemeinen durch kleinere Stückchen einer zerbrochenen Glasscheibe weniger gefährdet als diirch die zackigen oder langen scharfkantigen Splitter einer nicht oder nicht so stark gehärteten Glasscheibe.

Bisher hat man es stets für notwendig erachtet, während der Abschreckstufe des Härteverfahrens Verfahren zum Härten
einer erwärmten Glasscheibe

Anmelder:

Pittsburgh Plate Glass Company,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Oktober 1958

George W. Stilley, Sarver, Pa.,

und James H. Cypher, New Kensington, Pa. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

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gleich starke und einander entgegengesetzte LuftstrÖme auf die beiden Seiten der Glasscheibe zu richten. Dies war bei den beiden bisher bekannten Härteverfahren immer der Fall, nämlich in Form der Härtung der Scheiben in liegender oder aufrechter Stellung. Bei der Härtung stehender Scheiben stehen die Hauptoberflächen der Glasscheibe während der Abschreckung praktisch senkrecht, und die Glasscheibe wird dabei entweder an Zangen aufgehängt, die sie am oberen Ende ergreifen, oder sie wird von unten abgestützt, wobei man den Oberteil durch seitliche Halterungen gegen Umfallen sichert. Bei Härtung der Scheiben im Liegen wird das Glas entlang dem Rand der Hauptauflagefläche von rahmenartigen Biegeformen abgestützt.

Die Größe der in den letzten Jahren verwendeten Kraftwagen-Rückfenster hat nun derart zugenommen, daß die Rundblick-Biegetormen heute größere Glasgewichte als früher abzustützen haben. Wenn man die vergrößerten Scheiben zum Biegen und Härten auf die Erweichungstemperaturen des Glases erwärmt, dann verziehen sich die massiven Glasscheiben leicht an den Rändern, wo sie auf den Formen aufliegen und wodurch derjenige Anteil der Oberfläche größer wird, der mit den Formschienen in Berührung kommt, und dadurch verzögern die Formschienen, die eine höhere Wärmekapazität als die Glasscheiben haben, den Abkühlvorgang des Glases an den daraufliegenden Stellen

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in solchem Maße, daß nahe dem Glasrand Zonen mit hohen Zugspannungen 'entstehen. Sehr häufig verursachen Zonen hoher Zugspannung in der Nähe, des Scheibenrandes den Bruch einer Glasscheibe. Deshalb war die Menge des Ausschusses bei der Glasscheibenhärtung bisher weit höher, als es für ein wirksames, großtechnisch betriebenes Härteverfahren zulässig war.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun eine wesentliche Verminderung des anfallenden Ausschusses beim Biegen flacher, auf waagerechten Formen liegender Glasscheiben mit anschließender Härtung in liegender Stellung. Nach dem vorliegenden Verfahren biegt man zuerst die waagerecht liegende Glasscheibe bei erhöhten Temperaturen in die gewünschte Form und bläst dann ein Kühlmittel gleichzeitig gegen beide Seiten der auf der konkaven Form liegenden gebogenen und noch warmen Glasscheibe, etwa indem man gegen die in waagerechter Lage abgestützte erwärmte Glasscheibe gleichzeitig Luftströme von oben und von unten her richtet. Dabei liegt die Glasscheibe auf einer ao solchen Stützvorrichtung, deren Wärmekapazität an sich ausreichend hoch ist, um den Härtevorgang der mit ihr in Berührung stehenden Teile der Glasscheibe zu mäßigen. Erfindungsgemäß kommt es dabei darauf an, daß die von dem nach oben gerichteten Luftstrom auf die Glasscheibe ausgeübte Kraft größer als die des abwärts gerichteten Luftstromes ist, jedoch geringer als das Gewicht der Glasscheibe.

Die flache Glasscheibe ist dabei vorzugsweise in der Weise gebogen worden, daß man sie etwa waagerecht liegend auf eine konkave Biegeform der obengenannten Art gelegt und bis zum Erweichungspunkt erwärmt hat, wodurch sich die Glasscheibe durchbiegt und sich an die Biegeform anlegt. Unmittelbar nachdem sich die in der Wärme erweichte Glasscheibe der Form der Biegeform angepaßt hat und während sie in diesem Zustand noch auf der Form liegt, setzt man die Oberflächen den verschiedenen Strömungskräften aus, die von den Gebläsen oder aus Druckleitungen auf die beiden Seiten der gebogenen Scheibe ausgeübt werden.

Die sich aus der Differenz zwischen den auf die beiden Seiten der Scheibe ausgeübten Kräften ergebende JSTettoauftriebskraft vermindert den Druck der wirksamen Masse, der von der durch die Wärme erweichten Scheibe durch ihr Eigengewicht auf die Form ausgeübt wird, und verringert so die Tendenz der Glasscheibe, sich an den Auflagestellen mit der Unterlage zu verformen. Da ferner das Kühlmittel, z. B. Luft, der Unterseite der Scheibe schneller zugeführt wird als der Oberseite, wirkt die stärkere Kühlung des von unten kommenden Kühlmittelstromes der von der Wärmekapazität der Biegeform ausgeübten Tendenz entgegen, die Küfalgeschwindigkeit der mit ihr in Berührung stehenden Randzonen der gebogenen Glasscheibe zu verlangsamen. Ohne eine solche Verlangsamung werden nämlich sonst den mit der Form in Berührung stehenden Randzonen der Scheibe übermäßig große Zugspannungen verliehen, also dann, wenn wie bei der bisherigen Arbeitsweise die einander entgegengesetzten Gebläsekräfte etwa gleich stark waren.

Bei den bisherigen Härteverfahren mußte eine in der Wärme erweichte Glasscheibe während der Abkühlung von einer genügend steifen Stützvorrichtung getragen werden. Übersteigt der aufwärts gerichtete Druck des von unten kommenden Kühlmittelstromes den abwärts gerichteten Druck des oberen Stromes um mehr, als das Gewicht der Glasscheibe beträgt, so verliert die Glasscheibe die Berührung mit ihrer Unterlage und kann sogar in Berührung., mit den oberen Kühlmitteldüsen kommen und ihre Lage in der Form verändern. Auf diese Weise wäre nach dem Härten für die Glasscheibe keine Stütze mehr vorhanden.

Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird eine Ausführungsform beschrieben, damit verständlich wird, wie sie bei den heute üblichen Härteanlagen auszuführen ist.

In der Zeichnung ist im Längsschnitt ein Teil einer gebräuchlichen Härteanlage mit einer waagerechten Biege- und Härteform gezeigt, auf der eine bereits gebogene Glasscheibe zum Härten liegt.

Die Zeichnung zeigt eine gebogene, auf einer Biegeform M liegende Glasscheibe G, dieauf einem Wagen C liegt, der auf einer seitlich angebrachten Rollenbahn läuft, von durchbrochener Bauart ist und Schienen R trägt, die auf der seitlich liegenden Rollenbahn S gleiten.

Die Härteanlage besteht aus einem beweglichen Rahmengehäuse 15, das einen Oberteil 60 und einen Unterteil 70 umfaßt und das gegenüber dem feststehenden, offenen Rahmengestell 16 in Kreisbahnen beweglich angebracht ist. Das feste Gestell steht auf einem Fußboden 20, auf dem sich mit Kugeln versehene Verschiebeeinheiten 21 befinden, gegen die der Unterteil 70 des beweglichen Rahmengehäuses 15 beweglich ist. Ein (nicht gezeigter) Motor und Kurbelgetriebe sind mit dem beweglichen Rahmengehäuse 15 verbunden und lassen es sich gegenüber dem festen Gestell 16 bewegen.

Das feste Gestell 16 enthält obere, nach innen gerichtete rohrförmige Streben 32, die in den Kugellagergehäusen 34 enden, deren darin befindliche Kugeln 36 eine Bewegung nach allen Richtungen erlauben, sowie untere rohrförmige Streben 42, die an den inneren Enden Kugellagergehäuse 44 tragen, derart, daß die darin liegenden Kugeln 46 ebenfalls eine Bewegung in allen Richtungen erlauben. Der Zweck der Kugellagergehäuse wird weiter unten noch näher erläutert werden.

Der Oberteil 60 des beweglichen Rahmengehäuses 15 hält eine obere Düsengehäusegruppe 64 in bezug auf ein Paar senkrechte Stützsäulen 62 in senkrechter Richtung beweglich. Ein Lufteinlaß 65 ist durch eine (nicht gezeigte) biegsame Kupplung mit 'einer (nicht gezeigten) Speicherkammer verbunden, von der aus die Luft unter Druck über die oberen Düsengehäuseglieder 64 zu den abwärts gerichteten Düsen 66 am unteren Ende der oberen Düsengehäuse 64 gelangt.

Die Flügelgehäuse 67, die alle mit der oder den Speicherkammern biegsam verbundene Einlaßöffnungen 68 enthalten, sind an den oberen Düsengehäusegliedern 64 mit Anlenkzapfen 69 drehbar verbunden, die am unteren Ende der Stützsäulen 62 befestigt sind. Weitere Düsen ragen von den oberen Flügelgehäusen 67 nach unten in den Raum hinein, durch den die gebogenen Glasscheiben gefahren werden und in dem sie liegend gehärtet werden.

Der Unterteil 70 der Härteanlage stimmt in der Anordnung mit dem Oberteil 60 überein. Der Unterteil 70 enthält Stützsäulen 72, die die unteren Düsengehäuseglieder 74 verstellbar halten. Ein Lufteinlaß 75 ist durch eine weitere biegsame (nicht gezeigte) Verbindungsleitung mit einer (nicht gezeigten) Speicherkammer in ähnlicher Weise verbunden wie der Lufteinlaß 65 des Oberteils 60. Nach oben gerichtete Düsen 76 befinden sich in der oberen Wandung der unteren Düsengehäuseglieder 74 und blasen Luftströme unter Druck gegen die Unterseite einer Glasscheibe. Die unteren Flügelgehäuse 77 nahen Einlaß-

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anschlüsse 78, die durch biegsame (nicht gezeigte) Verbindungsleitungen mit gesonderten Druckquellen verbunden sind, und sind mit den unteren Düsengehäusegliedern 74 durch Anlenkzapfen 79 drehbar verbunden, die am oberen Ende der den unteren Teil 5 tragenden Stützsäulen 72 befestigt sind. Weitere Düsen ragen von den unteren Flügelgehäusen 77 nach oben in den Raum für die gebogenen Glasscheiben.

An den oberen Flügelgehäusen 67 sind Abrollplatten 81 befestigt, die auf den oberen Kugeln 36 be- ίο weglich sind, und ebenso an den unteren Flügelgehäusen 77 sind Abrollplatten 82, die das Gegenlager für die unteren Kugeln 46 bilden. Die oberen Flügelgehäuse 67 sind also drehbar zwischen den oberen Düsengehäusegliedern 64 und den oberen Kugeln 36 gelagert, während die unteren Flügelgehäuse 77 drehbar zwischen den unteren Düsengliedern 74 und den unteren Kugeln 46 gelagert sind.

Wenn nun eine gebogene Glasscheibe sofort nach dem Biegen in den Zwischenraum gebracht wird, der zwischen den oberen Düsengehäusegliedern 64 und den drehbar gelagerten oberen Flügelgehäusen 67 oberhalb der gebogenen Glasscheibe und den unteren Düsengehäusegliedern 74 und den drehbar gelagerten unteren Flügelgehäusen 77 für diese Glasscheibe vorhanden ist, dann führt man Kühlluft unter Druck durch die Düsen 66 der oberen Düsengehäuseglieder und die Düsen 76 der unteren Düsengehäuseglieder und des unteren Flügelgehäuses zu, um die Luftströme sowohl nach unten auf die Oberseite der Scheibe und gleichzeitig nach oben gegen die Unterseite der Scheibe zu richten.

Jeden einzelnen Luftstrom läßt man dabei sich in einem geschlossenen, kreisförmigen Muster bewegen, so daß er auf den Oberflächen der Scheibe eine etwa kreisförmige Bewegung ausführt, die etwa parallel zu diesen gebogenen Oberflächen der Scheibe verläuft.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die unteren Düsengehäuseglieder 74 so eingebaut, daß sie näher an die Glasscheibe G heranreichen als die oberen Düsengehäuseglieder 64, wodurch der Weg für die aufwärts gerichteten Luftströme von den Mündungen der aufwärts gerichteten Düsen 76 der unteren Düsengehäuseglieder 74 und deren drehbar gelagerten Flügelgehäusen 77 aus bis zur Unterseite der Glasscheibe kürzer wird als der der abwärts gerichteten Luftströme von den Mündungen der abwärts gerichteten Düsen 66 der oberen Düsengehäuseglieder 64 und deren drehbar gelagerten oberen Flügelgehäusen 67 bis zur Oberseite der gebogenen so Glasscheibe. Durch den längeren Weg, den sie von den Düsenmündungen bis zum Glas zurücklegen müssen, werden die abwärts gerichteten Luftströme stärker verteilt als die aufwärts gerichteten. Das Glas erhält dadurch einen Nettoauftrieb, und die Unterseite der Saheibe kühlt sich stärker ab als die Oberseite.

Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird dieser Nettoauftrieb dadurch erzielt, daß man das härtende Medium an der Mündung der oberen Düsen 66 mit einem geringeren Druck austreten läßt als an der Mündung der gerade gegenüberliegenden unteren Düsen 76. Bei einem dritten Verfahren werden diese beiden Maßnahmen vereinigt. Die Unterschiede im Druck und/oder Weg sind jedoch immer nur so groß, daß der auf die Glasscheibe ausgeübte Nettoauftrieb geringer ist als das Gewicht der Scheibe.

Jede dieser beiden Lösungen, die eine Verschiedenheit der auf die gegenüberliegenden Seiten der gebogenen Glasscheibe ausgeübten Kräfte bezwecken, ergeben verbesserte Spannungsverhältnisse an den Rändern der Scheiben. Es zeigte sich jedoch, daß eine gemeinsame Anwendung dieser beiden Arbeitsweisen — ungleicher Abstand zwischen Düsen und Glas und ungleicher Druck — die besten Ergebnisse liefert.

Bei Glasscheiben mit einer Nominalstärke von etwa 0,6 cm verringerte ein Druckunterschied von 4,4 g/cm² und eine Verschiebung der Glasscheibe bis zu einer Stellung, in der sie den unteren Düsen um 5 cm näher lag als den oberen, die Zugspannung an den Scheibenrändern in einigen Fällen so stark wie eine Spannung, die ausreicht, um eine Dehnung von 235 μμ/cm bis auf eine solche von nur 20· μμ/cm zu verringern.

Obwohl hier nur eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist doch natürlich die ihr zugrunde liegende Lehre auch dann anwendbar, wenn man Glasscheiben in der Weise härtet, daß man eine erwärmte, gebogene Scheibe zwischen Düsenglieder bringt, die sich linear hin und her und nicht, wie oben beschrieben, kreisförmig bewegen, oder wenn man die Glasscheibe zwischen einander entgegengesetzten Kühlgasströmen bewegt, die von schlitzförmigen oder anders gestalteten Mündungen ausgehen, die gegenüber der Bewegung des zu härtenden Glases feststehen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Härten einer erwärmten, in waagerechter Lage abgestützten Glasscheibe, bei dem gleichzeitig Kühlgasströme von unten und oben her gegen die beiden Seiten der Scheibe gerichtet werden und wobei die Glasscheibe auf einer Auflagevorrichtung liegt, deren Wärmekapazität ausreicht, um die Härtung derjenigen Teile der Glasscheibe zu beeinträchtigen, die diese Vorrichtung berühren, dadurch gekennzeichnet, daß der von unten gegen die Glasscheibe gerichtete Gasstrom eine größere Kraft auf die Glasscheibe ausübt als der von oben kommende Strom, daß diese Kraft aber nicht ausreicht, um die Glasscheibe anzuheben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Auftrieb der Glasscheibe dadurch erhält, daß man die Scheibe näher an die Ausgangsstelle der nach oben gerichteten Gasströme als an die Ausgangsstelle der nach unten gerichteten Ströme bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben gerichteten Gasströme unter stärkerem Druck als die nach unten gerichteten Ströme stehen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe gebogen ist und auf einer Biegeform mit gebogener Auflagefläche ruht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine zunächst ebene Glasscheibe auf eine konkave Form auflegt, durch Erwärmung bis zur Erweichungstemperatur zum Einsinken bringt, so daß sie sich an di'e gekrümmte Oberfläche der Form anlegt, und sie dann sofort anschließend den härtenden Kühlmittelströmen aussetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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