DE2402913C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorspannen von Glasscheiben in einem Flüssigkeitsbad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorspannen von Glasscheiben in einem Flüssigkeitsbad, wobei die Glasscheiben zunächst vorgekühlt werden (französische Patentschrift 20 02 674). Diese Vorkühlung erhält man durch Luftstrahlen. Man kann sie aber auch durch Aufspritzen von Flüssigkeitströpfchen oder durch Eintauchen in ein Flüssigkeitsbad (US-Patentschrift Il 846) erhalten.

Die an sich sehr wünschenswerte Vorspannung bietet vor allen Dingen bei sehr dünnen Glasscheiben im Bereich von I bis 2 mm Dicke erhebliche Schwierigkeiten, d;i hier kaum ein ausreichender Temperaturgradient /wischen Oberfläche und Kern geschaffen werden kann, um die gewünschten Beanspruchungen zu erzeugen.

Auch die verschiedenen Versuche, die dann /ur Vorkiihlung der erwärmten Scheiben Anlaß gaben, waren nicht voll befriedigend, da sich Regenbogenverfärhungen aufgrund des Aufireffcns von l.uftstrahlen nach Durchführung der ersten Kühlung mit Luft einstellten oder die intensiven in der Flüssigkeit erzeugten Konvektionsströme für die erste Kühlung in der Scheibe Verformungen hervorrief, die ebenfalls ihre optische Qualität in Frage stellten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorkühlung, wie insbesondere schlechte optische Eigenschaften und Verfärbungen zu vermeiden.

Erreicht wird dies überraschend dadurch, daß zum

ίο Vorkühien die Glasscheiben in unmittelbare Nähe von oder, allerdings ohne Druck, in Kontakt mit auf wenigstens eine ihrer Flächen einwirkenden festen Kühlorganen gebracht werden.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung kann die

is Oberflächentemperatur der Glasscheiben bei ihrem Eintauchen in ein Vorspannbad für ein und die gleiche Temperatur dieses Bades erheblich bei gleichem Bruchanteil gesenkt werden. Die Steigerung in der optischen Qualität ist beachtlich. Die Kühlung durch das feste Kühlorgan unmittelbar nach dem Vorspannen im Vorspannbad erlaubt es, Unregelmäßigkeiten in der Temperatur zu korrigieren, die ihren Sitz in der Scheibe nach ihrer Erwärmung bis auf Erweichungstemperatur haben können.

Das gleichmäßige und zwangsweise, das ist gesteuerte Absenken der Oberflächentemperatur führt zu einer beachtlichen Steigerung in der optischen Qualität des vorgespannten Glases.
Durch die Verwendung der festen Kühlorgane erhält man eine Korrektur der Temperaturabweichungen bei der Wärmeübertragung, da die Entfernung dieser Organe voneinander sowie deren Neigung gegenüber der Scheibe beispielsweise variiert werden können. Es wird eine regelrechte Regel- und Einstellmöglichkeit

J5 geschaffen, was mit Kühleinrichtungen nach dem Stand der Technik wie Luftstrahlen, Flüssigkeitzerstäubern oder Flüssigkeitsbädern nicht erreichbar ist. Die größere Geschmeidigkeit in der Temperaturführung rührt daher, daß die Temperatur in einem beispielsweise wassergekühlten Stahlkasten voll beherrschbar ist, was bei einem Raum, in dem starke Luftstrahlen beispielsweise zirkulieren, nicht möglich ist.

Im allgemeinen setzt man die beiden Seiten der Scheibe gleichzeitig der Vorkühlung aus, beispielsweise durch Anordnen von Kühlplatten in unmittelbarer Nähe der Glasscheibenoberfläche. Der nachgesuchte Effekt kann erhalten werden, wenn die kalte Scheibe etliche Millimeter entfernt von der Oberfläche der Glasscheibe angeordnet wird. Um die Wirksamkeit des Verfahrens zu erhöhen, sorgt man für einen Wärmeaustausch zwischen der Scheibe und den Kühlwandungen, indem man sie so weit wie möglich an die Scheibe annähert oder indem man sie sogar in Kontakt mit der Scheibe führt, wobei dieser Kontakt jedoch ohne Druck erfolgt.

■si Bei den Kühlwandungen kann es sich um Platten aus Stahl, Kupfer oder anderen Materialien mit guter thermischer Leitfähigkeit handeln. Diese Platten können gegebenenfalls perforiert sein. Sie befinden sich im allgemeinen auf einer Temperatur zwischen ca. 50 und

w) 60°C, man kann gewünschtenfalls sie aber auch auf niedrigere Temperatur durch Zirkulation eines Fluids kühlen, wobei in diesem Fall die Platten die Stirnseite eines dichten Kastens bilden, indem man ein Kühlfluid /irkulicren läßt. Die Kühlwandungen sind vorzugsweise

hi mit einem Gewebe aus Glasfasern oder Kieselsäurefasern bzw. Silieafasern überzogen, derart, daß der thermische FIuU zwischen den Kühlelementen und der Glasoberflächc gemäßigt und vergleichmäßig wird.

Die Kühlelemente können nach einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung die Form der Walzen beeinflussen, zwischen denen die Scheiben vor ihrem Tauchen in das Flüssigkeitsvorspannbad durchlaufen selbstverständlich unter der Bedingung, JaB die evtl. Wölbung von zylindrischer Art ist.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

F i g. I eine Kühlvorrichtung zeigt, bei der die festen^. Kühlelemertie metallische Platten sind;

Fig.2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kühlelemente als Kästen ausgebildet sind;

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der Kühlorgane Walzen sind; und

Fig.4 zeigt die Vergleichsversuchsergebnisse eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung und eines Beispiels ohne Verwirklichung der Maßnahme nach der Erfindung.

In Fig. 1 erkennt man, daß die vertikal an selbstschließenden Zangen 2 aufgehängte Glasscheibe 1, nachdem sie im nicht dargestellten Wärmeofen erwärmt wurde, zwischen zwei metallische, relativ kalte Platten 4-4' gebracht wird, die horizontal aufgrund von Stellzylindern 6 und 6' beweglich sind. Die Vorrichtung wird oberhalb des Vorspannbades 3 angeordnet, in welches die Scheibe unmittelbar nach der d.irch die Platte 4 vorgenommene Vorkühlung getaucht wird. Diese Platten sind mit einem Tuch 5 aus Glasfasern oder M Siliciumdioxyd überdeckt, welches vollständig durch Verkleben oder durch Zangen gespannt ist. Die Platten werden durch die Stellzylinder 6-6' in unmittelbare Nähe der Glasscheibe geführt und in dieser Lage während einer Dauer gehalten, die von etlichen Zehntelsekunden bis zu etlichen Sekunden schwanken kann. Die Platten werden dann entfernt und die Glasscheibe wird dann in das Vorspannbad 3 getaucht.

F i g. 2 zeigt eine analoge Ausführungsform, bei der jedoch die Platten 4 durch metallische Kästen 7-7' ersetzt sind, in denen ein Kühlfluid aufgrund von Eintritts- und Austrittskanälen 8 und 9 zirkuliert.

In Fig.3 ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der die Kühlorgane durch Walzen 10, beispielsweise aus Silica bzw. Kieselsäure oder gesintertem Aluminiumoxyd (Tonerde) gebildet sind und die vorteilhaft mit einer Hülse aus Glasfasern oder Silica überzogen sind.

Die Glasscheibe 1 wird durch Walzen 12 zugeführt und läuft zunächst in den Wärmeofen 11 und dann zwischen die Walzen 10 bevor sie in das Flüssigkeitsvorspannbad 13 fällt. Die gegenseitige Entfernung der Walzen 10 und ihre Temperatur sind regelbar, um den notwendigen Wärmeaustausch vornehmen zu können.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung lie^t in der Tatsache, daß die Platten, Kästen und Walzen der vorherigen Kühlung verwendet werden können, um die Temperaturabweichungen zu korrigieren, die in der Scheibe während ihres Durchlaufs im Heizofen entstehen können. f>o

Die Korrektur der Temperaturabweichungen durch die Kühlorgane erhält man, indem man die Entfernung dieser Organe voneinander sogar deren Neigung gegenüber der Scheibe variieren läßt. Sie sind hierzu mit Stellschrauben ausgestattet, die eine sehr genaue h> Positionierung ermöglichen. Indem man die Kühlorgane oder einen Teil der Kühlorgane unter Abstand zur Oberflache der gegenübersteheäiden Scheibe bringt, vermindert man die Intensität ihrer Wirkung und umgekehrt.

Beispiel

Der thermischen Vorspannung werden plane Glasscheiben von 2 mm Dicke und 300 χ 250 mm Seitenabmessungen ausgesetzt.

Die mittlere Temperatur im Heizofen beträgt 780°C, man wirkt auf die Heizdauer ein, um die Temperatur der vorzuspannenden Glasscheiben variieren zu lassen. Die Glasscheiben werden, während Zeiträumen, die zwischen 75 und 100 Sekunden etwa schwanken, erwärmt, was Temperaturen der Scheibe von 630 bis 670⁰C entspricht. Diese Temperatur wird mit dem Auge mit Hilfe eines Infrarotpyrometers festgestellt, wodurch die Aufzeichnungen der Oberflächentemperatur der Scheibe bei ihrem Durchlauf im Feld der Vorrichtung aufgezeichnet wird.

Die Vorspannflüssigkeit ist ein öl mit einem Flammpunkt von 318°C, wobei dieses ölbad auf eine konstante Temperatur von 175° C gebracht wird.

Die Glasscheiben werden aus dem Ofen gegen das Flüssigkeitsvorspannbad bei einer Geschwindigkeit von 50 cm/sek. abgesenkt und werden gegenüber den Kühlorganen stillgesetzt, die gleichzeitig in unmittelbare Nähe der Oberfläche der Glasscheiben geführt werden. Diese Annäherungsbewegung erfolgt durch Zylinderanordnungen während einer genau festgelegten Zeit, in der Größenordnung von 1 Sekunde, wobei die endgültige Positionierung der Organe ein mittleres Spiel zwischen ihrer Oberfläche und demjenigen des Glases in der Größenordnung von 0,5 mm beläßt. Die Kühlorgane werden in dieser Position während einer Dauer von 0,5 bis 1 Sekunde gehalten und werden dann schnell voneinander entfernt; die Glasscheiben werden in das Ölbad bei einer Geschwindigkeit von 50 cm/Sek. abgesenkt.

Die Ergebnisse zahlreicher Versuche sind in F i g. 4 eingetragen, wo jedes + oder — (Zeichen) einer Probe entspricht, wobei das + (Zeichen) einen Erfolg darstellt, das heißt, den Erhalt einer vorgespannten Scheibe und das — (Zeichen) einem Bruch entspricht. Die an der Oberfläche angezeigte oder markierte Temperatur wird durch das Pyrometer angegeben, welches kurz über der freien Oberfläche der Vorspannflüssigkeit sichtbar ist.

Die in der linken mit A bezeichneten Spalte angegebenen Versuchsergebnisse stellen die Resultate dar, die man bei der Verwirklichung der Erfindung erhält, während die in der rechten mit B bezeichneten Kolonne angegebenen Punkte Blind- oder Kontrollversuchen entsprechen, die ohne Anordnung von Kühlorganen durchgeführt werden.

Insbesondere sieht man, daß es nach der Erfindung möglich wird, wesentlich die Oberflächentemperatur der vorzuspannenden Proben abzusenken, tatsächlich bis gegen 625°C, ohne Gefahr eines Scheiterns, während ohne die Verwirklichung der Maßnahme nach der Erfindung es notwendig wird, die Oberflächentemperatur nicht unter etwa 645°C zu vermindern.

Gleichzeitig zeigt die Erfahrung, daß die bei Verwirklichung der Maßnahme nach der Erfindung getauchten Proben hinsichtlich der optischen Qualität gegenüber Blind- oder Kontrollproben verbessert sind, die ohne Verwirklichung der erfindungsgemäßen Maßnahmen behandelt wurden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vorspannen von Glasscheiben in einem Flüssigkeitsbad, wobei die Glasscheiben zunächst vorgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorkühlen die Glasscheiben in unmittelbarer Nähe von oder, allerdings ohne Druck, in Kontakt mit auf wenigstens eine ihrer Flächen einwirkenden festen Kühlorganen gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Entfernung der Kühlorgane und/oder der Neigung bezüglich der Scheiben zur Korrektur der Temperaturabweichungen, die in diesen Scheiben während ihrer Durchführung durch den Wärmeofen entstehen, korrigiert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Kühlorgane Kühlplatten aus einem Wärme gut leitenden Material wie Stahl oder Kupfer verwendet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane aus dichten Kästen, in denen ein Kühlfluid zirkuliert, gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwandungen der Platten oder Kästen von einem Gewebe aus Glasfasern oder Siliciumdioxydfasern abgedeckt sind.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane die Form von Walzen aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen aus Silica bzw. Kieselsäure oder Siliciumdioxyd oder gesintertem Aluminiumoxyd bzw. Tonerde bestehen und gegebenenfalls durch eine Gewebehülle aus Glasfasern oder Siliciumdioxyd abgedeckt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch Zylinderanordnungen zur horizontalen Bewegung der Kühlorgane.