DE3313807A1 - Verfahren zur differenzierten haertung von glasscheiben, insbesondere von kraftfahrzeugwindschutzscheiben - Google Patents
Verfahren zur differenzierten haertung von glasscheiben, insbesondere von kraftfahrzeugwindschutzscheibenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft flache, als Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge verwendbare Glasscheiben mit differenzierter
Härtung.
Die Absicht, dem Autofahrer eine ausreichende Sicht zu erhalten, wenn die Windschutzscheibe bricht, hat dazu
geführt, in einer gehärteten Windschutzscheibe, die während des Bruchs in kleine Stücke aufgeteilt wird,
eine zentrale relativ kleine Zone zu erhalten, die kaum oder gar nicht gehärtet ist und die sich trotz des Bruches
sämtlicher Teile der Windschutzscheibe um diese ausgesparte Zone herum nicht zerteilt.
Zur Erzielung eines solchen Resultates unterwirft man die ausgesparte Zone und die Randzonen verschiedenen thermischen
Bedingungen. Um bei solchen Glasscheiben ein Zerbrechen aufgrund der verschiedenen thermischen Behandlungen
zu verhindern, schlägt die FR-PS 1 038 439 vor, die Aufheizung der beiden Zonen vor einer gemeinsamen Härtung
unterschiedlich zu halten, wobei die zentrale Zone durch in den Ofen eingebrachte Zwischenwände weniger aufgeheizt
wird als die Randzone, so daß sich das Glas in der zentralen Zone auf einer niedrigeren oder ganz ähnlichen Temperatur
wie das Glas der Umgebungszone befindet.
Bei einer Ausführungsform wird die ganze Scheibe auf gleiche
Weise aufgeheizt, aber die Abkühlung unterschiedlich gestaltet, indem die zentrale Zone stärker abgekühlt wird
und zwar so, daß sie vor der Umgebungszone erstarrt, wobei die Abkühlung dieser zentralen Zone nichtsdestoweniger
ausreichend langsam erfolgt, daß sie nur wenig oder gar nicht aushärtet.
Glasscheiben mit einer weniger oder nicht gehärteten Zone entsprechen jedoch nicht den Materialvorschriften für flache
Scheiben von Kraftfahrzeugen, die fordern, daß die ge-
" "ir s.
samte Scheibe ausgehärtet sein soll, die Aushärtung im Zentrum und in den Randzonen aber unterschiedlich ist.
Die Vorschriften gehen dahin, daß nach dem Bruch in einer zentralen Zone von wenigstens 2 0 cm χ 20 cm, deren Zentrum
in etwa gegenüber dem Fahrer liegt, eine Sicht von wenigstens 15% verbleibt, d.h., daß die ganze Oberfläche von
Bruchstücken von wenigstens 2 cm wenigstens 15% betragen
muß, wobei aber keines der Bruchstücke eine Oberfläche aufweisen darf, die größer als 16 cm3 ist; sie schreiben
ferner vor, daß der Bruch der Randzone feinkörnig sein muß,
d.h. 40 - 350 Bruchstücke auf ein Quadrat von 5 cm x 5 cm Kantenlänge und daß keine Splitter, die mehr als 7,5 cm
Länge aufweisen, in dieser Randzone vorhanden sein dürfen. 15
Es ist ferner aus verschiedenen Patentschriften bekannt, die Aushärtung über die ganze Glasscheibe, aber innerhalb der
Zonen differenziert durchzuführen.
So wird in der FR-PS 1 150 913 eine Vorrichtung für eine differenzierte Härtung vorgeschlagen mit einem Blaskasten,
in dem verschiedene Kammern für die verschiedenen Zonen der zu härtenden Scheibe vorgesehen sind, wobei die Kammern mit
dem Kasten über regulierbare .Lufteintrittsöffnungen verbunden
sind, um so die Menge der Luft, die aus den Blasdüsen
der verschiedenen Kammern kommt, dem.gewünschten Härtungseffekt anzupassen.
Analog wird in der FR-PS 1 259 550 beschrieben, die heiße Scheibe mit Luftstrahlen abzukühlen, wobei der Luftdruck
auf den zentralen Teil schwächer ist als auf die Randzonen der Scheibe.
In der FR-PS 1 339 535 wird eine etwas andere Art einer Windschutzscheibe beschrieben, die wie die vorstehend
beschriebene eine Randzone mit feinen Bruchstücken und eine zentrale Zone mit groben Bruchstücken aufweist, bei
der aber die zentrale Zone senkrecht von feinen Bandern
aus noch feineren Bruchstücken durchzogen ist. Daij Abkühlen
der senkrecht hängenden Scheibe geschieht durch Einblasen von Gas auf beide Seiten und eine Schwingbewegung
in der senkrechten Ebene kann von den Düsen oder der Scheibe ausgeführt werden.
Die vorstehend genannten Verfahren arbeiten nicht zufriedenstellend,
insbesondere bei flachen Scheiben, bei denen 0 eine unerwünschte Wölbung auftritt und bei denen es trotz
der unterschiedlichen Härtungen zwischen Zentrum und Randzonen zu Veränderungen des angestrebten Bruchverhaltens
kommt, so daß die Gefahr besteht, daß die Scheiben als Windschutzscheiben nicht mehr brauchbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile durch ein Verfahren zur differenzierten
Härtung, mit dem flache Scheiben erhalten werden, deren Bruchverhalten sie als Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge
verwendbar macht.
So schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von
flachen; über die ganze Oberfläche stark gehärteten Scheiben
vor, wobei die Härtung über die Zonen der Scheibe differenziert ist und damit den Materialanforderungen an Windschutzscheiben
für Kraftfahrzeuge Genüge getan wird, wobei trotz der verschiedenen Behandlungen zur unterschiedlichen
Härtung in den verschiedenen Zonen, an allen Punkten der Scheibe eine gleichmäßige Erstarrung des Glases hervorgerufen
wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die ganze Scheibe
einheitlich aufgeheizt, dann einer erhöhten Abkühlung über die ganze Oberfläche durch Aufblasen eines Abkühlgases unterworfen,
wobei ein Voreilen der Abkühlung, insbesondere in der zentralen Zone, bezüglich der Abkühlung in den anderen
Zonen gegeben ist, bis das Glas an allen Stellen der Scheibe gleichmäßig erstarrt.
Das Voreilen der Abkühlung ist gering und liegt zwischen 0.1 und 0,5 s.
Die Scheibe wird in an sich bekannter Weise in senkrechter Richtung gehalten und das Blasen erfolgt gleichmäßig auf
beiden Seiten mit Hilfe von Härtungskästen,die beidseitig
der Scheibe angeordnet sind.
In ebenfalls an sich bekannter und in der FR-PS 1 339 535 beschriebener Weise erhalten die beiderseits der Scheibe
befindlichen Kästen eine alternierende Hin- und Herbewegung in senkrechter Ebene.
Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere bei der
Herstellung von ebenen Windschutzscheiben, die den vorstehend genannten Vorschriften entsprechen müssen, anwend-0
bar.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendet man vorteilhaft Härtungskästen mit zwei verschiedenen
Beschickungskammern, die eine für die Blasdüsen, die auf den zentralen Teil gerichtet sind und die andere für diejenigen,
die auf die Randzonen der Scheibe weisen. So kann z.B. ein Kasten verwendet werden, wie er aus der FR-PS 1 150 913
bekannt ist.
Darüberhinaus kann in einer zweiten Ausfuhrungsform anstelle
des differenzierten Abkühlens das vor dem Abkühlen stattfindende Aufheizen differenziert werden, oder es können das
differenzierte Aufheizen und Abkühlen kombiniert werden, wobei die gleichmäßige Erstarrungsspannung des Glases auf der
ganzen Scheibenoberfläche in jedem Fall beibehalten und die erhaltene Härtung der ganzen Scheibe erhöht sein muß.
Bei einer zweiten Ausfuhrungsform nach der Erfindung werden
normale Kästen mit einer einzigen Beschickungskammer verwendet, jedoch sind hier irrt Innerendes Ofens Schirme vorgesehen,
welche die zentrale Zone oder alle anderen Teile der Scheibe auf beiden Seiten abdecken.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in:
Fig. 1 Aushärtungskästen mit je zwei Beschickungskammern
für auf das Zentrum gerichtete und auf die Randzonen der Scheibe gerichtete Blasdüsen;
Fig. 2 einen Glasrückerhitzungsofen mit Schirmen zur Abdeckung des Zentrums der Glasscheibe.
15
Die Beschreibung bezieht sich im wesentlichen auf die Herstellung einer Glasscheibe mit einer beim Bruch erhalten
bleibenden, zentralen Zone von bedeutender Durchsichtigkeit über 15% und mit einer Randzone mit einer Härtung, bei der
nach den Vorschriften der Bruch sehr fein ist, jedoch sind andere Aufteilungen von verschiedenen Härtungszonen selbstverständlich
möglich.
Fig. 1 zeigt eine Blasvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung. Sie weist zwei senkrecht angeordnete Blaskästen 1 und 1' auf, die einander gegenüberstehen,
wobei zwischen ihnen ein Zwischenraum zur Durchführung einer zu härtenden Glasscheibe 2 verbleibt. Jeder Kasten 1 oder 1 '
ist auf seiner auf die zu härtende Glasscheibe 2 weisenden Seite mit zwei Arten von Blasdüsen versehen. In der zentralen
Zone sitzen Düsen 3 bzw. 31, die mit Gas, im allgemeinen
Luft, zum Beblasen beschickt und aus einer Beschickungskammer 4 oder 41 gespeist sind. In der Randzone sind Düsen
5 oder 51 mit Gas, vorzugsweise Luft, zum Blasen vorgesehen,
wobei die Luft in an sich bekannter Weise in eine Beschickungskammer 6 oder 6' zugeführt wird, die von den Beschickungskammern 4 bzw. 41 getrennt sind.
Die auf den zentralen Teil der Scheibe 2 gerichteten Düsen 3 oder 31 sind vorzugsweise starre Düsen, die voneinander
durch genügend große Zwischenräume getrennt sind (mehrere cm) . Sie sind in nurgeringem Abstand vom Glas angeordnet.
Ihre Beschickungskammer 4, 41 ist an ein Gebläse 7 angeschlossen
und mit einer doppelten Beschickungsregelung ausgerüstet, nämlich einer Drosselklappe 8 zum öffnen oder
Schließen, die von einem pneumatischen Zylinder 9 betrieben wird, der selbst wieder von einer logischen Steuerung abhängt
und einem Regler 10 mit Handantrieb, der dem Bedienenden
die Steuerung des Blasdruckes erlaubt.
Die Düsen 5, 51 zum Kühlen der Randzonen sind vorzugsweise
biegsamYm geringer Entfernung voneinander angeordnet, weisen
z.B. nur die Hälfte des Abstandes der Düsen 3, 3', die den zentralen Teil der Scheibe beblasen, auf. Sie sind
weiter von der Scheibe entfernt als die anderen Düsen.
Ihre für sie bestimmte Beschickungskammer 6, 61 ist von
und
der anderen Kammer getrennt mit einem Gebläse 11 über eine doppelte Steuerung mit einer Drosselklappe 12 und einem Regler 13 verbunden.
der anderen Kammer getrennt mit einem Gebläse 11 über eine doppelte Steuerung mit einer Drosselklappe 12 und einem Regler 13 verbunden.
Zwei Ausführungsbeispiele einer solchen Vorrichtung zur
Durchführung eines ersten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung, das eine für die differenzierte Härtung einer
Scheibe von 5 mm Dicke, das andere für das Härten einer Scheibe von 4 mm Dicke, sind nachstehend beschrieben:
Das Beispiel betrifft das Härten einer Scheibe von 5 mm Dicke.
35
35
Die Blasdüsen 3,3', die auf den zentralen Teil gerichtet
sind, sind in regelmäßigen Abständen voneinander waagerecht im Abstand von 1 = 35 mm und senkrecht im Abstand h = 30 mm
angebracht.
Die entsprechenden Düsen beiderseits der Scheibe weisen einen Abstand von 35 mm auf.
Der Durchmesser der Düsen kann 1,5 oder 2,2 mm betragen.
Sie werden mit Kühlluft unter einem Druck von 680 mm Wassersäule gespeist.
Die Blasdüsen 5,5', die auf die Randzonen der Scheibe gerichtet
sind, sind ebenfalls in regelmäßigen Abständen voneinander und zwar mit einem horizontalen Abstand
L1 = 17,5 mm und einem Höhenabstand H = 60 mm angeordnet.
Ihr Durchmesser beträgt 5 mm und der Abstand H'der Düsen beiderseits
der Scheibe beträgt 95 mm.
20
20
Sie werden mit Kühlluft unter einem Druck von 370 mm Wassersäule gespeist.
Für eine zuvor auf 630 0C aufgeheizte Scheibe beträgt die auf
den zentralen Teil gerichtete Blasvorgabe 1,3 s vor der auf die Randzone gerichteten Zufuhr.
Das Beispiel betrifft das Härten einer Scheibe von 4 mm Dicke.
In diesem Fall haben die auf die Mitte gerichteten Düsen 3, 31 und die auf die Randzonen der Scheibe gerichteten
Düsen 5, 51 die gleichen Abmessungen wie im vorhergehenden
Beispiel, jedoch beträgt ihr Durchmesser jeweils für beide Düsenarten 2,8 mm.
Der Abstand zwischen den auf den zentralen Teil gerichteten und beiderseits der Scheibe angeordneten Düsen beträgt
3 4 mm, während der Abstand der auf die Randzonen gerichteten Düsen 64 mm beträgt.
Der Besehickungsdruck der Düsen, die auf die Mitte gerichtet
sind, liegt zwischen 480 und 500 mm Wassersäule, während er für die auf die Randzonen gerichteten Düsen
in der Größenordnung von 660 mm Wassersäule liegt. Die Blasvorgabe für die Mitte der Scheibe liegt bei 1,5 s.
In beiden beschriebenen Beispielen bleiben die behandelten Scheiben trotz der differenzierten Härtung eben und der
Härtungsgrad ist auf ihrer gesamten Oberfläche erhöht.
Falls man Scheiben für einen anderen Verwendungszweck als für die Verwendung als Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge
erhalten will oder wenn sich die Vorschriften ändern und ein Härtungsunterschied in den übrigen Zonen außer der
Mittelzone und den Randzonen der Scheibe erhalten werden soll, kann man die Lage der verschiedenen Düsenarten variieren
und zusätzliche Düsenarten zur Schaffungvon mehr als zwei unterschiedlichen Zonen einbauen.
Fig. 2 zeigt schematisch einen senkrechten Glasaufheizofen
zum Härten.
Dieser Ofen weist senkrechte Wände 15 und 16, Heizelemente 17 und einen Wannenboden 18 auf. Zwischen den an jeder Wand
vorgesehenen Heizelementen ist ein Zwischenraum für den Durchlaß von Glasscheiben 2 ausgespart.
Im Inneren des Ofens können gegenüber der zentralen Zone der Scheibe oder allgemein gegenüber von Zonen, in denen man
die Temperatur im Hinblick auf eine schwächere Härtung zu reduzieren wünscht, Schirme 19, 20 aufgehängt sein.
Diese Schirme 19 und 20 sind z. B. Scheiben aus rostfreiem Stahl mit einer Oberfläche der Glasscheibe entsprechenden
Oberfläche. Sie sind im Betrieb parallel zu den Scheiben in einem Abstand in der Größenordnung von 10 bis
15 mm von den Scheibenoberflächen angeordnet.
Diese Schirme werden erst am Ende der Scheibenaufheizung eingesetzt, z. B. in den letzten 15 - 25 s eines Heiζvorganges,
der ca. 150 s dauert. Das Gas verläßt dann den Ofen mit einer
Zentralzone von ungefähr 630 oder 640 0C und einer Randzone
mit ungefähr 650 bis 660 0C. Der Temperaturunterschied
zwischen den beiden Zonen liegt maximal in der Größenordnung von 20. - 30 0C.
Danach wird die Scheibe einem Blasvorgang unterworfen, der gleichzeitig in Richtung auf die gesamte Scheibenoberfläche
einsetzt. Die Blaskästen weisen hier nur eine einzige Beschickungskammer auf.
Es ist außerdem auch möglich, verschiedene Härtung .
zwischen den verschiedenen Zonen einer Scheibe mit gleichzeitiger Abschreckung des Glases an allen Stellen der
Scheibe zu erhalten, indem ein differenziertes Aufheizen entsprechend den Zonen und ein zeitlich verschobenes Blasen
für bestimmte Zonen kombiniert wird.
Die Erfindung erbringt somit ein einfaches, leicht durchzuführendes
Verfahren unter Verwendung von bereits zum Stande der Technik gehörenden Vorrichtungselementen, um die verschiedenen
Zonen einer Scheibe einer differenzierten Härtung
- 10 -
zu unterwerfen, ζ. B. den zentralen Teil und der Randzone, wobei einerseits sichergestellt ist, daß
die Scheibe eben bleibt, andererseits aber der Bruch nach den Vorschriften für Kraftfahrzeugwindschutzscheiben
erfolgt.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung einer über ihre gesamte Oberfläche
stark gehärteten flachen Glasscheibe mit unterschiedlicher Härtung in verschiedenen Zonen, insbesondere einerseits
im Zentrum und andererseits in der Randzone, ins-
05 besondere zur Erfüllung von gesetzlichen Materialanforderungen für flache Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge, dadurch
gekennzeichnet , daß trotz angewandter
differenzierter Behandlung zur Erzeugung unterschiedlicher Härtungen in den verschiedenen Zonen eine an allen Stellen
gekennzeichnet , daß trotz angewandter
differenzierter Behandlung zur Erzeugung unterschiedlicher Härtungen in den verschiedenen Zonen eine an allen Stellen
10 der Glasscheibe gleichmäßige Erstarrung des Glases hervorgerufen
wird.
_ ο —
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die gesamte Glasscheibe gleichmäßig
aufgeheizt und dann einer erhöhten Abschreckung oder Härtung auf ihrer gesamten Oberfläche durch Beblasen mit
einem Abkühlgas unterworfen wird, wobei eine Abkühlvorgabe in verschiedenen Zonen, insbesondere in der
zentralen Zone gegenüber der Abkühlung in den anderen Zonen, insbesondere der Randzone, erfolgt, so daß
das Glas an allen Stellen der Scheibe gleichmäßig erstarrt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Abkühlvorgabe in den Zonen,
die gemäß den Vorschriften nach Bruch eine wenigstens 15 %ige Durchsicht aufweisen müssen, insbesondere in der
zentralen Zone, zwischen 0,1 und 2,5 s beträgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet , daß beidseitig der senkrecht gehaltenen Scheibe angeordnete Blaskästen in ihrer
vertikalen Fläche in eine Hin- und Herbewegung versetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß zur Erzeugung einer gleichzeitigen Erstarrung an allen Stellen der Scheibe vor dem Härten
ein an verschiedenen Stellen der Scheibe unterschiedliches Aufheizen der Scheibe durchgeführt wird, wie denjenigen,
in denen gemäß gesetzlicher Vorschrift nach dem Bruch eine Durchsicht von wenigstens 15 % verbleiben muß,
insbesondere in der zentralen Zone, und den anderen, an denen entsprechend eine Anzahl an Bruchstücken zwischen
40 und 350 auf ein Quadrat von 5 cm χ 5 cm ohne Splitter von mehr als 7,5 cm Länge vorhanden sein müssen, insbesondere
in der Randzone, und daß anschließend Härtungsgas gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche der Scheibe aufge-
blasen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung einer
gleichmäßigen Erstarrung an allen Stellen der Scheibe eine unterschiedliche Aufheizung an verschiedenen
Stellen der Scheibe durchgeführt wird, die eine unterschiedliche Härtung aufweisen sollen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und- 6, dadurch
gekennzeichnet , daß die Stellen der Scheibe,insbesondere die zentrale Zone, die nach dem
Bruch eine Durchsicht von wenigstens 15 % aufweisen müssen, am wenigsten aufgeheizt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Temperaturunterschied
zwischen den auf verschiedene Temperatur aufgeheizten Teilen der Scheibe zwischen 1 und 40 0C liegt.
9. Nach dem in einem der.vorhergehenden Ansprüchen genannten Verfahren hergestellte Glasscheibe^
gekennzeichnet durch eine zentrale Zone von wenigstens 20 cm χ 20 cm, die nach dem Bruch
eine Durchsicht von wenigstens 15 % aufweist, wobei dieser Prozentsatz bestimmt ist durch das Verhältnis der
Summe der Oberflächen der Bruchstücke von wenigstens 2 cm2 zur gesamten Oberfläche der zentralen Zone und
wobei kein Bruchstück in dieser Zone eine größere Oberfläche als 16 cm2 aufweisen darf, ferner
gekennzeichnet durch eine Randzone, die nach dem Bruch 40 - 350 Bruchstücke auf einem
Quadrat von 5 cm χ 5 cm aufweist, wobei keiner der länglichen Splitterbruchstücke mehr als 7,5 cm lang
sein darf und schließlich dadurch, daß die Scheibe außerdem flach ist.
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