DE1965824C

DE1965824C - Verfahren zum Harten von Glas

Info

Publication number: DE1965824C
Application number: DE19691965824
Authority: DE
Inventors: auf Ntchtnennung Antrag
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1969-01-08
Filing date: 1969-12-30
Publication date: 1973-02-15

Description

erlf'Utert. .

Scheiben aus Kalk-Soda-Silikatglas einer Große von 300 mm im Quadrat wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gehärtet. Die Glasscheiben wurden zunächst einer Feinbearbeitung ihrer Randflächen unterzogen, um den die Großflächen verbindenden Bruchflächen eine glänzende Oberfläche zu erteilen. Hierzu erfolgte die Bearbeitung mit einem mit Karborund versehenen Polierriemen und anschließend die Bearbeitung mit einem mit Polierrot getränkten Korkpolierriemen. Es wurde festgestellt, daß durch eine derartige Feinbearbeitung der Bruchflächen die Tempc .itur des Glases vor dem Härten in dem unteren Teil des Temperaturbereiches von 650 bis 740⁰C eingestellt werden kann, obwohl bei einer Anzahl der nachstehend angeführten Beispiele eine Temperatur dts Glases von 700 C vor seinem Abkühlen vorzuzieht 1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Härten von Glas, bei dem das Glas auf eine in der Nähe des Erweichungspunktes liegende Temperatur erhitzt und dann ein Wärmeaustausch mit einem öl erfolgt, dessen Temperatur unterhalb seines Flammpunktes liegt und das einen Anteil einer Flüssigkeit mit niedrigerem Flammpunkt als das öl enthält.

Ein derartiges Verfahren ist durch die französische Patentschrift 1 546 037 bekannt, bei dem der Anteil der Flüssigkeit niedrigeren Flammpunktes als das öl bis zu 4 Gewichtsprozent beträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Glasscheiben einer Dicke zwischen 4 und 12 mm so zu härten, daß sie für die Verglasung von Überschallflugzeugen geeignet sind. Hierbei ist eine Biegefestigkeit bis zu 5500 kg/cm² und eine zentrale Zugspannung von 1200 kg/cm² bei einem Verhältnis der Oberflächendruckspannung zur zentralen Zugspannung von bis zu 4: 1 anzustreben.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß derartige Bedingungen durch einen verhältnismäßig geringen Anteil einer Flüssigkeit mit niedrigerem Flammpunkt erzielt werden können.

Die Erfindung besteht darin, daß der Anteil der Flüssigkeit niedrigeren Flammpunktes auf ü,01 bis 0,07 Gewichtsprozent eingestellt wird.

Bei einer vorteilhaften Verfahreiisführung ist vorgesehen, daß der Anteil der Flüssigkeit durch Zuspeisen von Flüssigkeit zur Öl-Flüssigkeit-Mischunp eingestellt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Anteil der Flüssigkeit in der Öl-Flüssigkeits-Mischung zwischen 0,01 und 0,05 Gewichtsprozent eingestellt wird. Hierbei ist bei einer bevorzugten Verfahrensführung zum Härten einer Scheibe aus Kalk-Soda-Silikatglas einer Dicke von 6 mm vorge-Die Glasscheiben werden dann mittels Zangen h einem senkrechten Heizofen eingehängt und nach Erreichen der vorgegebenen Anfangstemperatur von beispielsweise 700⁰C mit einer Geschwindigkeit von etwa 300 mm/;5ek. durch eine Öffnung im Boden des Heizofens in innen unter dieser angeordneten Behälter abgesenkt, iler die Abkühlflüssigkeit enthält. Diese Abkühlflüssigkeit besteht aus einem öl eines hohen Siedepunkts ur.d einer beigemischten Flüssigkeit eines Siedepunkts, der unterhalb des Flammpunkts des Öls liegt.

Die Temperatur der Abkühlflüssigkeit wurde in den Bereich zwischen 150 und 240⁰C eingestellt. Bei Einstellung der Temperatur in der Nähe der unteren Grenze dieses Bereichs wird der Anteil der beigemischten Flüssigkeit im wesentlichen aufrechterhalten. Bei höheren Temperaturen, z. B. etwa 200⁰C, die bei mehreren Beispielen verwendet wird, muß der vorgegebene Anteil der Flüssigkeit in der Öl-Flüssigkeits-Mischung durch weiteres Zuspeisen von Flüssigkeit zur Öl-Flüssigkeits-Mischung aufrechterhalten werden. Dies erfolgte in einem Wärmetauscher, durch den die Öl-Flüssigkeits-Mischung umgewälzt wird, um die vorgegebene Abkühltemperatur beizubehalten.

Als öle wurden handelsübliche öle verwendet, deren Viskosität in dem Bereich zwischen 300 und lOOOCent;-stoke bei ?8°C beträgt und die einen Flammpunkt zwischen 220 und 310⁰C haben.

Bei einer Anzahl von Beispielen wurde als beigemischte Flüssigkeit CCl₁ (Tetrachlorkohlenstoff) in einem Anteil von 0,01 bis 0,07 Gewichtsprozent verwendet. An seiner Stelle können aber auch C₆H₅-CH₃ (Toluol), C„H„ (Benzol), (CH^CO (Azeton) oder C₆H₄(CHj)₂ (Xylol) in entsprechenden Anteilen verwendet werden. Ferner kann auch Methanol als beigemischte Flüssigkeit benutzt werden.

Der Anteil der beigemischten Flüssigkeit ist abhängig von den Eigenschaften des Öls, hauptsächlich seiner Viskosität, und der Dicke des zu härtenden Glases sowie von der gewünschten Biegefestigkeit, der zentralen Zugspannung und dem Verhältnis der Oberflächendruckspannung zur zentralen Zugspannung des Glases. Das Glas unterliegt einem schnellen Abschrecken bei dem Eintauchen in die Öl-Flüssigkeits-Mischu.ig und kühlt sich dann allmählich auf deren Temperatur ab. Bei Erreichen dieser Temperatur hat das Glas dann die gewünschten Festigkeitseigenschaf-

ten angenommen. Es wird dann aus der Öl-Flüssigkeits-Mischung entfernt und gewaschen.

Falls gewünscht, können mehrschichtige Glasscheiben gebildet werden, von denen mindestens eine in dieser Weise gehärtet ist, um eine Verglasung für Überschallflugzeuge zu schaffen.

Die folgende Tabelle zeigt Beispiele von gehärteten Glasscheiben unter Angabe der erzielten Festigkeitswerte, des verwendeten Öls und der Art und des Anteils der dem Öl beigemischten Flüssigkeit.

Es wurden mehrere dem Öl beizumischende Flüssigkeiten verwendet, die unterschiedlichen Siedepunkt haben. Bei den Beispielen wurden der Anteil dieser Flüssigkeit in der Öl-Flüssigkeits-Mischung, die Dicke des behandelten Glases, dessen Anfangstemperatur und die Temperatur der Öl-Flüssigkeits-Mischung entsprechend den oberen und unteren Grenzen der oben erwähnten Bei ?iche veränderlich gewählt.

Als öl wurden drei verschiedene Arten benutzt und in den Beispielen jeweils erwähnt. Das erste Öl war ein schweres naphthenisches Öl mit einem Flammpunkt von 3O5°C und einer Viskosität von 974 Centistoke bei 38⁰C. Das zweite verwendete Öl war ein leichteres öl mit einem Flammpunk·, von 275° C und einer Viskosität von 640Centistoke bei 38 C.Ais drittes Öl wurde ein noch leichteres öl benutzt, dessen Flammpunkt 225⁰C und dessen Viskosität bei 38°C 310 bis 342 Centistoke beträgt.

Nach dem Härten jeder Ciasscheibe wurde die Biegungsfestigkeit, die zentrale Zug pannung und das Verhältnis der Oberflächendru-kspannung zur zentralen Zugspannung in folgender Weise ι mittelt.

Die gehärtete Glasscheibe wurde zur Prüfung zwischen zwei Messerschneiden gebracht und auf zwei in der Mitte der Glasscheibe in der gleichen Weise angeordnete Messerschneiden eine stetig ansteigende Kraft ausgeübt. Die Biegefestigkeit, die effektiv der Bruchspannung in der konvexen unter Zugspannung stehenden Fläche der Glasscheibe entspricht, wird dann aus der im Augenblick des Bruchs der Glasscheibe ausgeübten Kraft an den Messerschneiden und dem Querschnitt der Glasscheibe errechnet.

Die zentrale Zugspannung in der gehärteten Glasscheibe wurde mit einem von der Triplex Safety Glass Company entwickeltem Gerät ermittelt. Bei diesem

ίο Gerät wird ein polarisierter Lichtstrahl im schiefen Winkel gegen eine der Großflächen der Glasscheibe so gerichtet, daß er längs der Mittelsenkrechten zu einer Bruchfläche an den -Rändern der Glasscheibe austritt. Dieser aus dieser Fläche austretende Lichtstrahl wird durch einen Babinet-Kompensator analysiert, wobei die zentrale Zugspannung durch Beobachten der Neigung der Randstreifen des Lichtstrahls und Vergleich dieser Neigung mit einer zuvor geeichten Neigung ermittelt wird.

Die Oberflächendruckspannung wird durch den Differential-Oberflächenrefraktometer der Pittsburgh Plate Glass Company bestimmt, um das Verhältnis zwischen der Oberflächendruckspannung und der zentralen Zugspannung errechnen zu können. Bei diesem Gerät wird t;n polarisierter Lichtstrahl in einem bestimmten Winkel gegen eine der Großflächen der Glasscheibe gerichtet, der durch die relativen Brechungsindizes der Teile des Geräts und der Glasscheibe bestimmt wird, so daß der Lichtstrahl dicht neben der Oberfläche der Glasscheibe parallel zu dieser fortschreitet. Die Oberflächendruckspannung steht in Beziehung zur Differenz der Brechungsindizes für das Licht, das senkrecht und parallel zur Ebene polarisiert wird. Der von der Oberfläche tretende Lichtstrahl wird analysiert, um die Oberflächendruckspannung in der Glasscheibe zu ermitteln.

	Glas	Tempera	öl	I	3. öl	-\nteil und Art	Temperatur	*i ί - AfVAV Af t i ηL· A11**	Zentrale	Verhältnis Ober
Beispiel		tur		2. Öl	der	Öl-Fll:ssig;keits-	DtcgeicsugKeii Glas	Zugspannung	flächendruckspan
	mm	Glas	1.Ö1	Flüssigkeit	Mischung		Glas	nung zur zentralen
	4	⁰C	2. Öl	Uewichtsprozent	⁰C	kg/cm¹	kg/cm^ä	Zugspannung
1	4	650	2. Öl	0,01 CCl₄	200	1500	500	2: 1
2	4	700	2. Öl	0,07 CCl₄	200	3500	840	3,5:1
3	5	675	2. Öl	0,07 CCl₄	225	3250	850	3:1
4	5	675	2. Öl	0,04 Toluol	180	2300	650	2,6: 1
5	5	718	2. Öl	0,02 Benzol	180	2400	740	2,3:1
6	5	710	2. Öl	0,02 Benzol	170	2500	700	2,6: 1
7	5	695	2. Öl	0,02 Benzol	170	2550	700	2,6:1
8	5	673	2. Öl	0,02 Benzol	175	2250	660	2,3: I
9	5	655	2. Öl	0,02 Benzol	180	2050	625	2,1: 1
10	5	680	2. Öl	0,05 Benzol	170	2300	680	2,4:1
11	5	666	2. Öl	0,05 Benzol	170	2200	650	2,3:1
12	5	693	2. Öl	0,03 Azeton	175	2350	700	2,3:1
13	6	678	1.Ö1	0,02 Xylol	170	2350	690	2,4: 1
14	6	700	1.Ö1	0,04 CCl₄	200	3500	840	3,5:1
15	6	700	3. Öl	0,03 CCl₄	200	3150	700	3,5: 1
16	6	700	2. öl	0,02 CCl₄	200	2800	630	3,5:1
17	6	700	2.Ö1	0,02 CCl₄	200	3640	840	4:1
18	6	700	2. Öl	0,015 CCl₄	200	2800	630	3,5:1
19	6	700	2. Öl	0,05 CCl₄	200	3500	840	3,5:1
20	6	670	2. Öl	0,04 Toluol	170	2150	720	2: 1
21	6	665	3. Öl	0,04 Benzol	170	1950	690	2: 1
22	6	655	2. Öl	0,04 Benzol	170	1950	700	2: 1
23	6	668	0,03 Azeton	175	2050	660	2,1:1
24	8	683	0,02 Xylol	170	2150	720	2: 1
25	8	675	0,01 CCl₁	175	2200	590	3: 1
26	700	0,04 CCl₄	200	4000	900	3,5: I

	O icke Γϊΐ-ic	Tempera	Öl	Anteil und Art	Temperatur	*I B la/tAtAf tintf Df t**	Zentrale	Verhältnis Ober
Beispiel	VJ IJi	tur		der	Öl-Flüssigkeits-	oiegeiesugKeu	Zugspannung	flächendruckspan
	mm	GSas		Flüssigkeit	Mischung	^as	Glas	nung zur zentralen
	8	⁰C	l.Öl	Gewichtsprozent	⁰C	kg/cm²	kg/cm⁵	Zugspannung
27	10	650	3. Öl	0,02 CCl₄	210	4000	900	3,5:1
28	10	680	2.ÖJ	0,02 CCI₄	175	3100	720	3,5:1
29	10	720	l.Öl	0,05 CCl₄	220	4200	950	4:1
30	10	700	2. Öl	0,07 CCl₄	160	4500	1200	3,5:1
31	10	691	2. Öl	0,04 Toluol	180	2500	740	2,6:1
32	10	645	2. Öl	0,02 Benzol	170	1900	700	2:1
33	10	680	2.ÖI	0,05 Benzol	170	2800	850	2,6:1
34	10	685	2. Öl	0,03 Azeton	170	2450	820	2,3:1
35	12	685	l.Öl	0,02 Xylol	180	2250	800	2:1
36	12	670	2. Öl	0,07 CCl₄	240	5500	1100	4:1
37	12	660	3. Öl	0,015 CCl₄	240	4000	950	3,5:1
"38	740	0,07 CCl₁	150	4500	1200	3,5:1

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit vorteilhaft, da es das Härten von Glas unter Errechen einer Biegefestigkeit bis zu 5500 kg/cm² und einem Verhältnis der Oberflächendruckspannung zur zentralen Zugspannung bis zu 4:1 ermöglicht, ohne die optischen Eigenschaften des Glases nachteilig zu beeinflussen. Derart gehärtetes Glas ist besonders für solche Ver-

wendungszwecke geeignet, bei dei. *n eine hohe Festigkeit verlangt wird und bei denen der Zerfall des Glases beim Bruch in kleine Bruchstücke nicht von so großer Bedeutung ist. Solches Glas ist daher besonders für die Verglasung von Überschallflugzeugen geeignet, kann aber auch im Baufach nützlich sein, in dem ebenfalls hohe Festigkeiten gefordert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Härten von Glas, bei dem das Glas auf eine :n der Nähe des Erweichungspunktes liegende Temperatur erhitzt und dann ein Wärmeaustausch mit einem öl erfolgt, dessen Temperatur unterhalb seines Flammpunktes liegt und das einen Anteil einer Flüssigkeit mit niedrigerem Flammpunkt als das öl enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Flüssigkeit niedrigeren Flammpunktes auf 0,01 bis 0,07 Gewichtsprozent eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Flüssigkeit durch Zu- is speisen von Flüssigkeit zur Öl-Flüssigkeits-Mischung eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Flüssigkeit in der ÖI-Flüssigkeits-Mischung zwischen 0,01 und 0,05 Gewichtsprozent eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3 zum Härten einer Scheibe aus Kalk-Soda-Silikatglas einer Dicke von 6 mm, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Flüssigkeit in der Öl-Flüssigkeits-Mischung auf 0,015 bis 0,05 Gewichtsprozent eingestellt wird.

sehen, daß der Anteil der Flüssigkeit in der ÖI-Flüssigkeits-Mischung auf 0,015 bis 0,05 Gewichtsprozent eingestellt wird.
Die Erfindung wird an Hand von Beispielen näher