DE1142220B

DE1142220B - Verfahren zur Verbesserung des mechanischen Widerstandes von vorgespannten Glaesern

Info

Publication number: DE1142220B
Application number: DEC22331A
Authority: DE
Inventors: Paul Henri Acloque
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1959-09-29
Filing date: 1960-09-13
Publication date: 1963-01-10

Description

Verfahren zur Verbesserung des mechanischen Widerstandes von vorgespannten Gläsern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des mechanischen Widerstandes von vorgespannten Gläsern, insbesondere sogenannten Einscheibensicherheitsgläsern, insbesondere ihres Widerstandes gegen auf sie auftreffende spitze Körper.
Gemäß der Erfindung wird der Glasgegenstand zunächst in an sich bekannter Weise durch Erhitzen auf eine in der Nähe des Wiedererweichungspunktes liegende Temperatur und anschließende schroffe Abkühlung vorgespannt und dann einer an sich bekannten intensiven, stoßweisen kurzen Wärmebeanspruchung unterzogen, gemäß welcher auf die Außenschicht des Glases eine Wärmeströmung von solcher Intensität zur Einwirkung gebracht wird, daß in diesen Außenschichten durch Wärmeausdehnung Spannungen erzeugt werden, die ein Gleiten dieser Schichten gegenüber den im Verhältnis dazu festeren bzw. starreren Innenschichten bewirken. Die starre Innenschicht wird dabei wegen der kurz dauernden Einwirkung dieses Wärmeflusses nicht auf eine Temperatur erhitzt, die nennenswert höher als die Spannungstemperatur ist.
Die nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Erzeugnisse besitzen nicht nur das charakteristische Bruchaussehen des vorgespannten Glases, d. h. daß es in kleine Krümel mit unscharfen Kanten zerfällt, sondern widerstehen außerdem stärker als die in der üblichen Weise vorgespannten Gläser dem Auftreffen eines spitzen Körpers. Diese Eigenschaft ist besonders wesentlich im Hinblick auf den Hauptverwendungszweck solcher vorgespannter Gläser als Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen, die imm,:r der Gefahr des Auftreffens von spitzen Steinchen ausgesetzt sind.
Die Verletzlichkeit des vorgespannten Glases beim Auftreffen eines spitzen Körpers ist darauf zurückzuführen, daß die durch eine Spitze erzeugte Verletzung so tief gehen kann, daß sie die Zone der Zugspannungen erreicht, was ausreicht, um den vollkommenen Bruch des Körpers auszulösen.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun eine erhebliche Verdickung der unter Druckspannungen stehenden Außenschicht des Gegenstandes aus vorgespanntem Glas erzielt, wie dies im folgenden an Hand eines Beispieles erläutert wird.
Ein quadratischer Glaskörper von 10 cm Seitenlänge und 5,7 mm Dicke wurde durch Erhitzen bis auf eine Temperatur in der Nähe des Erweichungspunktes und schroffes Abkühlen seiner beiden einander gegenüberliegenden Seitenflächen durch Aufblasen von Luft vorgespannt. Er besaß dann eine maximale Druckspannung an der Oberfläche, der eine Anzahl von sechs Interferenz- oder Auslöschungsstreifen pro Zentimeter entsprach. Seine Zugspannung im Innern entsprach 2,5 Streifen pro Zentimeter und die Dicke der unter Druckspannungen stehenden Schichten auf seinen beiden Flächen 1,2 mm.
Die zur vergleichenden Messung der Spannung benutzten, in der Spannungsoptik z. B. als Streulichtverfahren oder Messung der Doppelbrechung mit dem Babinetschen Kompensator allgemein bekannten Methoden beruhen darauf, den Abstand der unter geeigneten Voraussetzungen sichtbaren Interferenz- oder Auslöschungsstreifen auf dem Weg eines Lichtstrahles durch ein spannungsdoppelbrechendes Medium als Maß für die Größe der Spannung zu wählen.
Dieser Glaskörper wurde auf eine gleichmäßige Temperatur von 450° C erhitzt, hierauf seine beiden Flächen einem Wärmestoß von 20 Kalorien/cm22/sek. von 2 Sekunden Dauerausgesetzt und der Körper anschließend sehr schnell bis auf eine Temperatur in der Nähe der Außentemperatur abgekühlt.
Als Folge dieser Behandlung wurde die Druckspannung an den Oberflächen teilweise abgebaut und das Spannungsdiagramm nicht mehr die Form einer Parabel mit den höchsten Druckspannungswerten an der Oberfläche, sondern weist nunmehr Druckspannungsmaxima auf, die nach dem Innern des Glases hin verschoben sind. Sie lagen in der Größenordnung von drei Streifen und das Zugspannungsmaxima im Kern des Körpers bei etwas mehr als zwei Streifen. Die Dicke der unter Druckspannung stehenden zu den Flächen des Prüfkörpers parallelen Schicht hatte sich von 1,2 auf 1,3 mm verstärkt.
Ein anderer Glaskörper, der wie der erste vorgespannt und dem gleichen Wärmestoß 3,8 Sek. lang ausgesetzt worden war, wies in der Nähe der Oberfläche noch oberhalb von drei Streifen liegende Druckspannungsmaxima und eine Zugspannung im Kern von 2,5 Streifen auf. Die Dicke der unter Druckspannung stehenden Schicht hatte sich .auf 1,35 mm vergrößert.
Die gemäß dem neuen Verfahren behandelten Gläser bzw. Glasscheiben bewahren ihre Eigenschaft im Falle eines Bruches in sehr kleine nicht schneidende Bruchstücke zu zerfallen und besitzen einen erhöhten Widerstand gegen das Auftreffen von spitzen Körpern.
Vorgespannte Gläser bzw. Scheiben, die nicht der Behandlung gemäß der Erfindung unterworfen wurden, brachen beim Auftreffen eines Pfeiles von 47 g Gewicht, der in einer Stahlkugel von 0,5 mm Radius endete und aus einer mittleren Höhe von 55 cm auf die Scheibe auffiel.
Die vorgespannten Gläser bzw. Scheiben, die einer Wärmestoßbehandlung von 3,8 Sek. gemäß der Erfindung unterworfen worden waren, zerbrachen beim Auftreffen desselben Pfeiles erst, wenn dieser aus einer mittleren Höhe von 90 cm herabfiel.
Selbstverständlich kann der Wärmestoß auf den vorgespannten Gegenstand auch bereits .ausgeübt werden, wenn dieser noch nicht vollkommen abgekühlt ist, vorausgesetzt, daß seine Temperatur höchstens gleich der Spannungstemperatur ist.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verbesserung des mechanischen Widerstandes von vorgespannten Gläsern, insbesondere von Einscheibensicherheitsgläsern, dadurch gekennzeichnet, daß nach der an sich bekannten raschen Abkühlung zur Spannungserzeugung die Außenschichten des Glases einer an sich bekannten Einwirkung eines Wärmestoßes ausgesetzt werden, wobei der Wärmestoß intensiv genug sein muß, um in den Außenschichten durch Wärmeausdehnung derselben Spannung zu erzeugen, die ein Gleiten dieser Schichten gegenüber den inneren Schichten bewirken, die ihrerseits infolge der kurzen Einwirkungsdauer des Wärmestoßes nicht oberhalb der Entspannungstemperatur erwärmt werden und deshalb starr bleiben. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 931366.