DE1596712B2 - Verfahren zum herstellen vorgespannter glaeser - Google Patents
Verfahren zum herstellen vorgespannter glaeserInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- bei dem durch Erhitzen und schnelles Abkühlen des
stellen vorgespannter Gläser durch Abschrecken eines Glases die erwünschte Vergütung erreicht wird. Die
erhitzten Glaskörpers in einem ein flüssiges Medium Erfindung verfolgt dabei ganz allgemein den Zweck,
enthaltenden Kühlbad. unter Verwendung beliebiger Gläser, also insbeson-
Es ist bekannt, durch den Prozeß des Vorspan- 5 dere auch unter Verwendung gewöhnlichen Tafel-
nens Gläsern eine erhöhte mechanische Festigkeit zu glases, ein vorgespanntes Glas zu erzeugen, das im
verleihen. Das Vorspannen wird durch Erhitzen des wesentlichen unabhängig von seiner Dicke, also ins-
Glases und darauffolgendes, gleichmäßiges, plötz- besondere bei geringerer Dicke als 3,5 mm, etwa die
liches Abkühlen, Abschrecken genannt, erreicht. Als gleiche Festigkeit wie die obenerwähnten, durch
Kühlmittel werden Gase oder Flüssigkeiten verwen- io Ionenaustausch vergüteten Aluminium-Silicat-GIäser
det. Vorgespannte Gläser finden z. B. als Glas- besitzt und bis herunter zu einer Dicke von etwa
scheiben bei Automobilen Verwendung, weil sie 0,8 mm beim Zertrümmern in kleine, ungefährliche
neben ihrer erhöhten Festigkeit noch die Eigenschaft Krümel zerfällt.
des sogenannten Sicherheitsbruches haben, d. h. die Ein erfindungsgemäß hergestelltes, vorgespanntes
vorgespannten Glasscheiben zerspringen bei Stoß- 15 Glas eignet sich insbesondere zur Verwendung als
oder Schlagbeanspruchung in kleine Bruchstücke Einscheiben-Sicherheitsglas in Kraftfahrzeugen. Die
oder Krümel, die in der Regel keine scharfen, Ver- mechanische Festigkeit ist etwa achtmal so hoch wie
letzungen verursachenden Kanten haben und somit die des nicht vorgespannten Glases und dreimal so
ungefährlich sind. hoch wie diejenige des bisher bekannten, durch Ab-
Mit den bisher bekannten Flüssigkeits-Abschreck- 20 schreckung vorgespannten Glases,
verfahren ist es möglich, Gläser mit einer Stärke bis Die hohe mechanische Festigkeit der Gläser wird
herunter zu etwa 3,4 mm so vorzuspannen, daß sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch eine
bei gleichzeitiger Erhöhung der mechanischen Festig- bisher unerreichte, schnelle und schroffe Abkühlung
keit den erwähnten Sicherheitsbruch zeigen. Wäh- in Flüssigkeiten erzeugt, wobei die Abkühlungsrend
bisher bei Automobilen Sicherheitsgläser mit 25 geschwindigkeit selbst diejenige in reinem Wasser
Dicken zwischen etwa 5 und 6 verwendet werden, übertrifft, von der man bisher annahm, daß sie die
sind in letzter Zeit Bemühungen im Gange, er- schnellste und wirksamste sei. Es sei an dieser Stelle
lieblich dünnere Sicherheitsgläser einzubauen, um erwähnt, daß bereits zahlreiche Versuche unter-
bei der im Verhältnis zur Fläche der Gesamt- nommen wurden, Gläser in Wasser vorzuspannen,
karosserie immer größer werdenden Glasfläche so- 30 um so zu bisher nicht erreichten Vorspannungsgraden
viel als möglich an Glasgewicht einzusparen, was zu gelangen. Die Versuche führten aber zu keinem
aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen er- Erfolg, weil die erhitzten Gläser im Wasser zerspran-
wünscht ist. gen oder zumindest so erhebliche Oberflächen-
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, extrem dünne beschädigungen erhielten, daß eine weitere Verwen-Gläser
herzustellen, die sowohl in mechanischer als 35 dung der Gläser nicht erfolgen konnte,
auch im Hinblick auf ihre Sicherheitsbrucheigen- In den deutschen Patentschriften 1 034 333 und schäften fur die Verwendung im Automobilbau ge- 1182 782 sind Verfahren zum Herstellen voreignet sind, wobei Dicken zwischen etwa 1,6 und gespannter Gläser beschrieben, wobei die erhitzten 2,5 mm angestrebt wurden. Bis heute ist es jedoch Gläser in einer Flüssigkeit abgeschreckt werden und nicht gelungen, Gläser dieser geringen Dicke nach 40 die für die Verdampfung der Flüssigkeit erforderliche den klassischen Abschreckverfahren so vorzuspannen, Energie zur schnellen Abkühlung des Glases ausdaß sie den von der Automobilindustrie und den genutzt wird. Die benutzte Flüssigkeit befindet sich Sicherheitsbehörden aufgestellten Forderungen hätten dabei auf einer Temperatur in der Nähe, vorzugsgenügen können. weise knapp unterhalb ihres Siedepunktes. Beim Ein-
auch im Hinblick auf ihre Sicherheitsbrucheigen- In den deutschen Patentschriften 1 034 333 und schäften fur die Verwendung im Automobilbau ge- 1182 782 sind Verfahren zum Herstellen voreignet sind, wobei Dicken zwischen etwa 1,6 und gespannter Gläser beschrieben, wobei die erhitzten 2,5 mm angestrebt wurden. Bis heute ist es jedoch Gläser in einer Flüssigkeit abgeschreckt werden und nicht gelungen, Gläser dieser geringen Dicke nach 40 die für die Verdampfung der Flüssigkeit erforderliche den klassischen Abschreckverfahren so vorzuspannen, Energie zur schnellen Abkühlung des Glases ausdaß sie den von der Automobilindustrie und den genutzt wird. Die benutzte Flüssigkeit befindet sich Sicherheitsbehörden aufgestellten Forderungen hätten dabei auf einer Temperatur in der Nähe, vorzugsgenügen können. weise knapp unterhalb ihres Siedepunktes. Beim Ein-
Es gelingt zwar nach einem in letzter Zeit bekannt- 45 tauchen des erhitzten Glases bildet sich um dieses
gewordenen, auf dem Prinzip des lonenaustausches herum kurzzeitig, z. B. während etwa 40 Sekunden,
beruhenden Verfahren, Gläser mit Dicken zwischen infolge einer Verdampfung der Flüssigkeit ein Gasetwa
2,0 und 2,5 mm herzustellen, die eine hohe mantel aus, der den Wärmeübergang vom Glas auf
mechanische Festigkeit besitzen und beim Zertrüm- die Flüssigkeit abpuffert und dadurch zu plötzlich
mern das geforderte Krümelbruchbild zeigen. Obwohl 50 auftretende Spannungskräfte im Glas vermeidet, die
aber die nach diesem Verfahren hergestellten Gläser eine Zerstörung des Glases zur Folge haben könnten,
eine geringere Dicke und höhere Zugfestigkeit auf- Die Dauer der Existenz der erwähnten Gasphase
weisen können als die nach den klassischen Vor- hängt dabei von der Verdampfungswärme der zur
spannverfahren hergestellten Gläser, hat das Ionen- Abschreckung benutzten Flüssigkeit ab und ist ihr
austauschverfahren doch den großen Mangel, daß 55 umgekehrt proprotional. Besonders bei Verwendung
es auf gewöhnliches Tafelglas (Natrium-Calcium- von Flüssigkeiten hoher Verdampfungswärme konn-Silicat-Glas)
nicht anwendbar ist. Bei dem Ionen- ten kurze Abkühlzeiten und damit hohe Vorspanaustauschverfahren
muß man vielmehr von einem nungsgrade erreicht werden. Es gelang nach diesem Aluminium-Silicat-Glas ausgehen, um an der Ober- Verfahren, Gläser mit einer Wandstärke bis hinab
fläche des Glases durch Austausch von Natrium- 60 zu etwa 3,5 mm vorzuspannen und ihnen den gegegen
Lithium-Ionen eine bleibende Druckspannung wünschten Krümeleffekt bei Zertrümmerung zu verzu
erzeugen. Für einen solchen Ionenaustausch und leihen. Es gelang hingegen nicht, die erwähnte Grenze
die damit verbundenen chemischen und physika- von etwa 3,5 mm zu unterschreiten, was daran lag,
lischen Veränderungen ist aber gewöhnliches Tafel- daß Flüssigkeiten zu hoher Verdampfungswärme die
glas infolge seiner chemischen Zusammensetzung 65 unmittelbare Zerstörung des Glases herbeiführten
nicht geeignet. und im Bereich von Verdampfungswärmen zwischen
Die Erfindung knüpft daher wieder an das ein- etwa 100 und 150 cal/g eine der Theorie entspre-
gangs erwähnte, klassische Vorspannverfahren an, chende, wesentliche Verkürzung der Abschreckzeit
3 4
und erne damit einhergehende Erhöhung der mecha- F i g. 2 eine Darstellung des Zusammenhanges zwi-
nischen Festigkeit nicht mehr erfolgte. sehen Konzentrationen und Kriimelzahl bei zwei ver-
Während das in den beiden erwähnten Patent- schiedenen Kühlflüssigkeiten und
Schriften beschriebene Verfahren davon ausgeht, daß Fig. 3 die Abhängigkeit der Kriimelzahl von der die Bildung des Gasmantels zur schnellen Abkühlung 5 Konzentration bei einer bestimmten Kühlflüssigkeit, ohne Zerstörung des Glases unbedingt erforderlich Schreckt man eine nahezu auf den Erweichungssei und in den Patentschriften Maßnahmen beschrie- punkt (z. B. bei etwa 630° C für gewisse Tafelgläser) ben sind, die die Gasmantelbildung hervorrufen und erhitzte Tafelglasscheibe mit einer Dicke von z. B. begünstigen, beruht die im folgenden beschriebene 1,8 mm und einem Ausdehnungskoeffizienten von Erfindung auf der überraschenden Erkenntnis, daß io 90 X 10~7 cm in reinem, siedendem Tetrachlortrotz einer auf Verdampfung beruhenden Kühlung kohlenstoff (CCl4) ab, so hat die die Abkühlung bedie Ausbildung eines eine längere Zeit aufrechterhal- gleitende zusammenhängende Gasphase eine Dauer tenen Gasmantels bei der Abschreckung dünner von etwa 40 see. Ein auf diese Art abgeschrecktes Gläser nicht nur unnötig, sondern sogar unerwünscht Glas zeigt eine gegenüber unbehandeltem Glas etwa ist, weil er nämlich eine extrem schnelle Abkühlung, 15 auf das Doppelte erhöhte Festigkeit. Das Glas führt wie sie zur Erlangung hoher Vorspannungsgrade bei jedoch beim Zertrümmern zu keinem krümeligen dünnen Gläsern unbedingt erforderlich ist, verhindert. Bruch und ist daher als Sicherheitsglas ungeeignet. Solange nämlich der Gasmantel noch um das abzu- Überzieht man die Glasscheibe der erwähnten Dicke schreckende Glas herum ausgebildet ist, bewahrt er aber vor dem Erhitzen mit einer Aufschlämmung das Glas vor der direkten Berührung mit der Flüssig- 20 von Kieselgur oder Zinkoxyd in Toluol, Methanol keit. Der Verdampfungsvorgang läuft infolgedessen oder Wasser und bringt die Scheibe dann in ein Kühlnicht direkt unmittelbar an der Glasoberfläche ab, bad mit siedendem Tetrachlorkohlenstoff, so beobsondern an der Grenzschicht zwischen Gasphase und achtet man keine zusammenhängende Gasphase mehr, Flüssigkeit. An dieser Grenzschicht wird der Ver- sondern lediglich einen unmittelbar an der beschichdampfungsvorgang durch die vom Glas durch den 35 teten Glasoberfläche stattfindenden Kochvorgang, der Gasmantel bindurchgegebene Strahlungsenergie unter- etwa 6 bis 8 see dauert. Die Abkühlzeit ist also gegen- ^halten. Erst wenn die Strahlung nachläßt, bricht der über dem oben angegebenen Wert von 40 see auf afs Pufferschicht zwischen Glas und Flüssigkeit wir- etwa ein Fünftel herabgesetzt. Ein auf diese Weise kende Gasmantel zusammen. Nach dem Zusammen- abgeschrecktes Glas hat eine gegenüber dem nicht bruch der zusammenhängenden Gasphase spielt sich 30 abgeschreckten Glas auf das Vierfache erhöhte Festigdann unmittelbar auf der Glasoberfläche ein Siede- keit und zeigt beim Zertrümmern den erwünschten oder Kochvorgang ab, bei dem die Abkühlgeschwin- Krümeleffekt Die Anzahl der Bruchstücke (Krümeldigkeit wesentlich höher als diejenige bei Vorliegen zahl) beträgt etwa 20 pro cm2 und ist durch dickeres der Gasphase erreichte Abkühlgeschwindigkeit ist. oder dünneres Auftragen der Kieselgurschicht in der Dieser Kochvorgang spielt sich jedoch so spät und 35 Weise variabel, daß eine dickere Überzugsschicht zu bei so niedriger Temperatur ab, daß keine bleibende feineren, eine dünnere Schicht zu gröberen Bruch-Vorspannung im" Glas mehr induziert wird. stücken führt.
Schriften beschriebene Verfahren davon ausgeht, daß Fig. 3 die Abhängigkeit der Kriimelzahl von der die Bildung des Gasmantels zur schnellen Abkühlung 5 Konzentration bei einer bestimmten Kühlflüssigkeit, ohne Zerstörung des Glases unbedingt erforderlich Schreckt man eine nahezu auf den Erweichungssei und in den Patentschriften Maßnahmen beschrie- punkt (z. B. bei etwa 630° C für gewisse Tafelgläser) ben sind, die die Gasmantelbildung hervorrufen und erhitzte Tafelglasscheibe mit einer Dicke von z. B. begünstigen, beruht die im folgenden beschriebene 1,8 mm und einem Ausdehnungskoeffizienten von Erfindung auf der überraschenden Erkenntnis, daß io 90 X 10~7 cm in reinem, siedendem Tetrachlortrotz einer auf Verdampfung beruhenden Kühlung kohlenstoff (CCl4) ab, so hat die die Abkühlung bedie Ausbildung eines eine längere Zeit aufrechterhal- gleitende zusammenhängende Gasphase eine Dauer tenen Gasmantels bei der Abschreckung dünner von etwa 40 see. Ein auf diese Art abgeschrecktes Gläser nicht nur unnötig, sondern sogar unerwünscht Glas zeigt eine gegenüber unbehandeltem Glas etwa ist, weil er nämlich eine extrem schnelle Abkühlung, 15 auf das Doppelte erhöhte Festigkeit. Das Glas führt wie sie zur Erlangung hoher Vorspannungsgrade bei jedoch beim Zertrümmern zu keinem krümeligen dünnen Gläsern unbedingt erforderlich ist, verhindert. Bruch und ist daher als Sicherheitsglas ungeeignet. Solange nämlich der Gasmantel noch um das abzu- Überzieht man die Glasscheibe der erwähnten Dicke schreckende Glas herum ausgebildet ist, bewahrt er aber vor dem Erhitzen mit einer Aufschlämmung das Glas vor der direkten Berührung mit der Flüssig- 20 von Kieselgur oder Zinkoxyd in Toluol, Methanol keit. Der Verdampfungsvorgang läuft infolgedessen oder Wasser und bringt die Scheibe dann in ein Kühlnicht direkt unmittelbar an der Glasoberfläche ab, bad mit siedendem Tetrachlorkohlenstoff, so beobsondern an der Grenzschicht zwischen Gasphase und achtet man keine zusammenhängende Gasphase mehr, Flüssigkeit. An dieser Grenzschicht wird der Ver- sondern lediglich einen unmittelbar an der beschichdampfungsvorgang durch die vom Glas durch den 35 teten Glasoberfläche stattfindenden Kochvorgang, der Gasmantel bindurchgegebene Strahlungsenergie unter- etwa 6 bis 8 see dauert. Die Abkühlzeit ist also gegen- ^halten. Erst wenn die Strahlung nachläßt, bricht der über dem oben angegebenen Wert von 40 see auf afs Pufferschicht zwischen Glas und Flüssigkeit wir- etwa ein Fünftel herabgesetzt. Ein auf diese Weise kende Gasmantel zusammen. Nach dem Zusammen- abgeschrecktes Glas hat eine gegenüber dem nicht bruch der zusammenhängenden Gasphase spielt sich 30 abgeschreckten Glas auf das Vierfache erhöhte Festigdann unmittelbar auf der Glasoberfläche ein Siede- keit und zeigt beim Zertrümmern den erwünschten oder Kochvorgang ab, bei dem die Abkühlgeschwin- Krümeleffekt Die Anzahl der Bruchstücke (Krümeldigkeit wesentlich höher als diejenige bei Vorliegen zahl) beträgt etwa 20 pro cm2 und ist durch dickeres der Gasphase erreichte Abkühlgeschwindigkeit ist. oder dünneres Auftragen der Kieselgurschicht in der Dieser Kochvorgang spielt sich jedoch so spät und 35 Weise variabel, daß eine dickere Überzugsschicht zu bei so niedriger Temperatur ab, daß keine bleibende feineren, eine dünnere Schicht zu gröberen Bruch-Vorspannung im" Glas mehr induziert wird. stücken führt.
Die Erfindung geht nach dem Voranstehenden von Eine zweite, noch weit wirksamere Maßnahme zur
der Aufgabe aus, beim Abschrecken erhitzter Glas- Verhinderung der Ausbildung eines über längere Zeit
körper in einem flüssigen Medium das Auftreten einer 40 hinweg anhaltenden Gasmantels besteht darin, in eine
zusammenhängenden Gasphase an der Glasoberfläche Trägerflüssigkeit geringe Mengen einer Kühlflüssig-
zu verhindern und dennoch die plötzliche Abkühlung keit mit niedrigerem Siedepunkt als die Trägerflüssig-
auf dem Wege der Verdampfung von Kühlflüssigkeit keit einzubringen und diese Flüssigkeitsmischung als
zu vollziehen. Kühlbad bei einer Temperatur zu verwenden, die in
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 45 der Nähe des Siedepunktes der tiefer siedenden Kühllöst,
daß im Kühlbad als flüssiges Medium eine hoch- flüssigkeit liegt. Der Siedepunkt der Trägerflüssigkeit
siedende Trägerflüssigkeit verwendet wird, die bis zu muß dabei so weit über dem Siedepunkt der die
etwa 4% einer tiefer siedenden Kühlflüssigkeit ent- rasche Abkühlung bewirkenden Kühlflüssigkeit liegen,
hält. Auf Grund dieser erheblichen Verdünnung der daß während des Abschreckens im wesentlichen
eigentlichen Kühlflüssigkeit durch die Trägerflüssig- 50 kerne Trägerflüssigkeit verdampft. Die Trägerflüssigkeit
verdampft zwar die Kühlflüssigkeit bei Kontakt keit verhindert nämlich bei genügend geringer Konmit
der Glasoberfläche, es kommt jedoch nicht zur zentration der zugesetzten, tiefer siedenden Kühl-Ausbildung
einer zusammenhängenden Gasphase an flüssigkeit die Ausbildung einer zusammenhängenden
der Glasoberfläche. Gasphase, so daß die Abkühlung von Anfang an
Die Ausbildung einer zusammenhängenden Gas- 55 durch den rasch kühlenden, sich unmittelbar an der
phase an der Oberfläche des abzuschreckenden Glasoberfläche abspielenden Kochvorgang erfolgt,
Glases kann erfindungsgemäß weiterhin auch dadurch in dessen Verlauf lediglich die tiefer siedende Kühlverhütet
werden, daß der Glaskörper vor dem Em- flüssigkeit verdampft. Für die Erzeugung einer kräftauchen
in das Kühlbad mit einer Schicht aus einer tigen Vorspannung ist es wichtig, den Temperaturan
der Glasoberfläche Verdampfungskeime erzeugen- 60 bereich vom Erweichungspunkt (z. B. 630° C) des
den Substanz überzogen wird. Glases bis herunter zu beispielsweise etwa 350° C
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Aus- so schnell wie möglich zu durchschreiten. Für das
führungsformen der Erfindung dient im Zusammen- rasche Durchschreiten dieses Temperaturbereiches
hang mit der Zeichnung und den angeführten Bei- ist der an der Glasoberfläche sich abspielende Kochspielen
der weiteren Erläuterung. Es zeigt 65 Vorgang verantwortlich. Die weitere Abkühlung von
Fig. 1 eine Darstellung des Zusammenhangs zwi- etwa 350° C auf die Temperatur der Trägerflüssigkeit
sehen Verdampfungswänne und Krümelzahl für ver- ist dann für die Vorspannung des Glases ohne Be-
schiedene Stoffe und Konzentrationen, deutung.
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F i g. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen Ver- aufweisende Substanzen mit hoher Verdampfungsdampfungswärme
und Krümelzahl bei verschiedenen, wärme, z. B. Alkohole, so erhält man Gläser, die
als relativ niedrigsiedende Kühlflüssigkeiten ver- Zugfestigkeiten von etwa 3000 kp/cm2 besitzen und
wendeten Substanzen für zwei verschiedene Konzen- damit die nach den bisher bekannten, klassischen
trationen. Man erkennt aus Fig. 1, daß mit steigen- 5 Vorspannungsmethoden erreichbaren Zugfestigkeiten
der Verdampfungswärme der als Kühlflüssigkeit be- von annähernd 1000 kp/cm2 bei weitem übertreffen
nutzten Substanzen die Krümelzahl und damit der und an diejenigen Werte herankommen, welche für
Vorspannungsgrad oder die Festigkeit des behandel- die nach dem Ionenaustauschverfahren vorgespannten
Glases zunehmen. ten Gläser typisch sind. Die mit der erfindungs-
Setzt man einem Mineralöl, dessen Siedebeginn bei io gemäßen Methode erreichbaren Krümelzahlen könetwa
300° C liegt, 0,2 bis 1 Gewichtsprozent Tetra- nen selbst noch bei Gläsern mit einer Dicke von
chlorkohlenstoff zu, erhitzt diese Mischungen auf etwa 1,5 mm mehr als 100 pro cm2 betragen. Die
etwa SO bis 100° C und verwendet die so erhitzten mechanische Stabilität solcher dünnen Gläser macht
Mischungen als Kühlbad zum Vorspannen eines diese außerordentlich biegsam, so daß sie als plane
Glases mit einer Dicke von etwa 1,8 mm, indem man 15 Scheiben hergestellt und anschließend mit einer gedas
Glas in der üblichen Weise erhitzt und danach wissen Krümmung in gebogene starre Rahmen einim
Kühlbad abschreckt, so erhält man ein vor- gebaut werden können. Das erfindungsgemäße Vergespanntes
Glas, das nach dem Zertrümmern eine fahren ist auch auf Hohlgläser anwendbar. Auf Grund
Krümelzahl zwischen etwa 15 und 45 pro cm2 und der extrem schnellen Abkühlungszeiten eignet sich
eine Zugfestigkeit von etwa 1000 bis 2000 kp/cm2 20 das vorgeschlagene Verfahren insbesondere für
oder mehr aufweist. Die Ergebnisse solcher Ab- Gläser mit geringen Ausdehnungskoeffizienten,
schreckversuche sind in Fig. 2 dargestellt Wie aus Ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen dieser Figur hervorgeht, steigt die Krümelzahl und Verfahrens besteht femer darin, daß sich durch Ändamit die Zugfestigkeit bei wachsendem Zusatz von derung der prozentualen Zusammensetzung des Kühl-Tetrachlorkohlenstoff an. Dieselben Versuche, wobei 25 mediums ein bestimmter Krümel- oder Vorspanan Stelle von Tetrachlorkohlenstoff Methanol nungsgrad exakt einstellen läßt.
(CH3OH) benutzt wird, liefern die in Fig. 2 rechts Wenn das erfindungsgemäße Verfahren in größed^estellte Kurve. rem Maßstab ausgeführt wird, empfiehlt es sich, die
schreckversuche sind in Fig. 2 dargestellt Wie aus Ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen dieser Figur hervorgeht, steigt die Krümelzahl und Verfahrens besteht femer darin, daß sich durch Ändamit die Zugfestigkeit bei wachsendem Zusatz von derung der prozentualen Zusammensetzung des Kühl-Tetrachlorkohlenstoff an. Dieselben Versuche, wobei 25 mediums ein bestimmter Krümel- oder Vorspanan Stelle von Tetrachlorkohlenstoff Methanol nungsgrad exakt einstellen läßt.
(CH3OH) benutzt wird, liefern die in Fig. 2 rechts Wenn das erfindungsgemäße Verfahren in größed^estellte Kurve. rem Maßstab ausgeführt wird, empfiehlt es sich, die
Ein höherer Zusatz an tiefer siedender Kühlflüssig- durch das Abkühlen der eingetauchten Gläser ver-
keit zur Trägelflüssigkeit als etwa 4% empfiehlt sich 30 dampfte Kühlflüssigkeit fortlaufend zu ersetzen. Dies
nicht, da dann die erreichte Zugfestigkeit nicht mehr kann entweder durch Rekondensation, z. B. mittels
steigt oder sogar wieder abnehmen kann. In Fig. 3 Kühlschlangen, erfolgen oder durch Neuzugabe in
ist Tetrachlorkohlenstoff als tiefsiedende Kühl- einer der Verdampfung entsprechenden Menge, bei-
flüssigkeit dargestellt, so daß bereits oberhalb einer spielsweise durch kontinuierliches Eintropfen.
Konzentration von 1,5% die erreichte Krümelzahl, 35 Die gemäß der Erfindung erzielte Abkühlung be-
die der Zugfestigkeit proportional ist, nicht mehr ruht auf der Verdampfung der in geringer Konzen-
wesentlich zunimmt. Bei zu großen Konzentrationen tration in der Trägerflüssigkeit anwesenden Kühl-
an Kühlflüssigkeit können außerdem während des flüssigkeit. Es ist klar, daß der rasche Wärmeentzug
Abschreckens die Glasoberfläche beschädigende durch die Kühlflüssigkeit anstatt durch Verdampfung
Riefen und Haarrisse entstehen. 40 auch durch Zersetzen oder Umwandlung der Kühl-
AIs Trägerflüssigkeit sind prinzipiell alle hoch- flüssigkeit erfolgen kann. Nach dem Erfindungssiedenden
und schwer verdampfbaren, organischen gedanken sind alle Energie verbrauchenden Prozesse
und anorganischen Flüssigkeiten, die keine Affinität geeignet, bei denen dem Glas durch die in geringer
zum Glase zeigen, geeignet. Unter der Vielzahl von Konzentration vorhandene Kühlflüssigkeit Wärme
geeigneten Flüssigkeiten können nur wenige als Bei- 45 entzogen wird,
spiele genannt werden, nämlich: Öle, Wachse, Ver- . .
bindungen mit kondensierten Benzolringen, wie Beispiel
z. B. Terphenyl, Paraffine od. dgl. Die Auswahl der Eine Tafelglasscheibe mit einem Ausdehriungs-Trägerflüssigkeit ist für die Abkühlungsgeschwindig- koeffizienten von 90 X ΙΟ""7 cm/g der Größe keit und damit des erreichten Vorspannungsgrades 50 100 X 100 X 1,8 mm wird in einem elektrisch bedes Glases von untergeordneter Bedeutung, da der heizten Ofen auf etwa 630° C erhitzt und unmittel-Hauptanteil des Wärmeüberganges von der Ver- bar darauf in ein unter dem Ofen befindliches Tauchdampfung der in geringer Konzentration zugesetzten, gefäß eingebracht. In dem Tauchgefäß befindet sich tiefsiedenden Kühlflüssigkeit getragen wird. eine Mischung von 51 eines auf 100° C erhitzten
spiele genannt werden, nämlich: Öle, Wachse, Ver- . .
bindungen mit kondensierten Benzolringen, wie Beispiel
z. B. Terphenyl, Paraffine od. dgl. Die Auswahl der Eine Tafelglasscheibe mit einem Ausdehriungs-Trägerflüssigkeit ist für die Abkühlungsgeschwindig- koeffizienten von 90 X ΙΟ""7 cm/g der Größe keit und damit des erreichten Vorspannungsgrades 50 100 X 100 X 1,8 mm wird in einem elektrisch bedes Glases von untergeordneter Bedeutung, da der heizten Ofen auf etwa 630° C erhitzt und unmittel-Hauptanteil des Wärmeüberganges von der Ver- bar darauf in ein unter dem Ofen befindliches Tauchdampfung der in geringer Konzentration zugesetzten, gefäß eingebracht. In dem Tauchgefäß befindet sich tiefsiedenden Kühlflüssigkeit getragen wird. eine Mischung von 51 eines auf 100° C erhitzten
Daß die durch das erfindungsgemäße Verfahren 55 Mineralöls (Dichte 0,91; Viskosität 17,5 cSt, geerreichte,
schnelle Abkühlung des Glases tatsächlich messen bei 100° C; Flammpunkt 260° C) mit 9 g
durch Verdampfung der in geringer Konzentration Tetrachlorkohlenstoff (= 0,2 Gewichtsprozent). Das
in die Trägerflüssigkeit eingebrachten Kühlflüssigkeit Glas wird in dieser Mischung innerhalb von 6 see
hervorgerufen wird, läßt sich dadurch beweisen, daß auf eine Temperatur von etwa 200° C abgekühlt,
bei gleicher Trägerflüssigkeit durch Zusatz gleicher 60 Nach dem Zerschlagen wurde eine Krümelzahl von
Konzentrationen von Kühlflüssigkeiten mit verschie- 8/cm2 ermittelt,
denen Verdampfungswärmen eine Gesetzmäßigkeit Ώ . . . π
— vgl. Fig. 1 — darin besteht, daß mit steigender .Beispiel n.
Verdampfungswärme der in der Trägerflüssigkeit ent- Es wird wie im Beispiel I verfahren mit der Aushaltenen Kühlflüssigkeiten die Kühlgeschwindigkeit 65 nähme jedoch, daß die Tetrachlorkohlenstoff-Kondes Glases und damit dessen Krümelzahl und mecha- zentration auf 0,5 Gewichtsprozent (= 22,5 g) erhöht nische Festigkeit erhöht werden. wird. Nach dem Zerschlagen der Scheibe ergab sich Verwendet man als Kühlflüssigkeiten OH-Gruppen eine Krümelzahl von 28/cm2.
denen Verdampfungswärmen eine Gesetzmäßigkeit Ώ . . . π
— vgl. Fig. 1 — darin besteht, daß mit steigender .Beispiel n.
Verdampfungswärme der in der Trägerflüssigkeit ent- Es wird wie im Beispiel I verfahren mit der Aushaltenen Kühlflüssigkeiten die Kühlgeschwindigkeit 65 nähme jedoch, daß die Tetrachlorkohlenstoff-Kondes Glases und damit dessen Krümelzahl und mecha- zentration auf 0,5 Gewichtsprozent (= 22,5 g) erhöht nische Festigkeit erhöht werden. wird. Nach dem Zerschlagen der Scheibe ergab sich Verwendet man als Kühlflüssigkeiten OH-Gruppen eine Krümelzahl von 28/cm2.
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Es wird unter Erhöhung der Tetrachlorkohlenstoff-Konzentration auf 1 Gewichtsprozent (= 45 g) wie
im Beispiel I verfahren. Nach dem Zerschlagen der Glasscheibe wurde eine Krümelzahl von 46/cm2 ermittelt.
Die Ergebnisse der Beispiele I bis ΙΠ sind in F i g. 2, linke Kurve, berücksichtigt.
Der im Beispiel I beschriebene Versuch wird wiederholt, wobei jedoch an Stelle des Tetrachlorkohlenstoffes
0,1 Gewichtsprozent (= 4,5 g) Methanol benutzt werden. Es ergibt sich eine Krümelzahl
von 32/cm2.
Die Methanol-Konzentration wird gegenüber Beispiel IV auf 0,5 Gewichtsprozent (= 22,5 g) erhöht.
Die Krümelzahl steigt auf 64/cm2.
100 g Kieselgur werden in 500 cm3 Toluol aufgeschlämmt.
In die Aufschlämmung wird eine Tafelglasplatte der Größe 100 X 100 X 1,8 mm getaucht
und auf diese Weise mit einer dünnen Schicht Kieselgur überflogen. Die überzogene Glasplatte wird kurzzeitig
getrocknet und in einem elektrischen Ofen auf etwa 630° C erhitzt. Unmittelbar darauf wird die
erhitzte Scheibe in ein Tauchgefäß überführt, in dem sich reiner, siedender Tetrachlorkohlenstoff befindet.
Die Abkühldauer der Scheibe beträgt 6 bis 8 sec. Die
Krümelzahl liegt bei 21/cm2.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen vorgespannter Gläser durch Abschrecken eines erhitzten Glaskörpers
in einem ein flüssiges Medium enthaltenden Kühlbad, dadurch gekennzeichnet,
daß als flüssiges Medium eine hochsiedende Trägerflüssigkeit verwendet wird, die bis zu etwa
4 Gewichtsprozent einer tiefer siedenden Kühlflüssigkeit enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbadtemperatur auf
einem Wert gehalten wird, der etwa der Siedetemperatur der tiefer siedenden Kühlflüssigkeit
entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Abschrekkens
aus dem Kühlbad verdampfte, tiefer siedende Kühlflüssigkeit ersetzt, insbesondere rekondensiert
oder neu zugegeben wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
Trägerflüssigkeit ein öl mit Siedebeginn bei etwa 300° C und als tiefer siedende Kühlflüssigkeit
Tetrachlorkohlenstoff oder Methanol verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
tiefer siedende Kühlflüssigkeit verwendet wird, deren Verdampfungswärme oberhalb etwa 40 cal/g
liegt.
6. Verfahren zum Herstellen vorgespannter Gläser durch Abschrecken eines erhitzten Glaskörpers
in einem ein flüssiges Medium enthaltenden Kühlbad, dadurch gekennzeichnet, daß der
Glaskörper vor dem Eintauchen in das Kühlbad mit einer Schicht aus einer an der Glasoberfläche
Verdampfungskeime erzeugenden Substanz überzogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium etwa bei
Siedetemperatur gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Medium Tetrachlorkohlenstoff
und als oberflächenaktive Substanz Kieselgur verwendet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109544/207
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