DE3439871A1

DE3439871A1 - Verfahren zum haerten einer glasschicht durch abschrecken

Info

Publication number: DE3439871A1
Application number: DE19843439871
Authority: DE
Inventors: Shinichi Aratani; Tadashi Matsusaka Muramoto
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1983-11-16
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1985-05-30
Also published as: GB2149777A; GB2149777B; FR2554805A1; GB8427114D0; US4662926A; DE3439871C2; FR2554805B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten (toughening) einer Glastafel, z.B. zum Einsatz als Kraftfahrzeugfenster, durch Aufheizen derselben auf eine Temperatur, die über der unteren Entspannungstemperatur (strain point) liegt und durch Abschrecken der erwärmten Glastafel, indem ein Kühlmedium wie Druckluft gegen beide Seiten der Glastafel geblasen wird. Durch eine derartige Abschreckung der Glastafel oder -schient werden permanente Druckspannungen (compressive stresses) in den Oberflächenschichten der Glastafel und entsprechende Zugspannungen in der Mitte der Glasstärke erzeugt, "enn die so g'.närtete Glastafel durch einen örtlichen Sto'. zeri>roohen i/ird, entstehen Sprünge in Radialrichtung von den Auftreffpunkt des Stoßes, und jeder Sprung verzweigt sich nit unbestimi ten Abs'r-r'nden, bis die ^rtlz>r,-schicht in kleine Glaskrümel aufgebrochen ist.

Es gibt in vielen Ländern amtliche Vorschriften, die die Art des Zerbrechens von gehärteten Glasschichten (Sicherheitsglasschichten) vorschreiben, welche als Kraftfahrzeugfenster Verwendung finden. Derartige Vorschriften erfordern gemeinhin, daß die aufgebrochene Glasschicht keine gefährlich langen Teilchen ergeben sollte. So ergibt die britische Ilorw PS 5282 ein grundsätzliches Verbot der Anwesenheit von Teilchen mit einer größeren Länge als 60 mm, bei denen die Lfinge nicht weniger als die vierfache Breite betrat. Außerdem setzt die BS 5282 fest, daß die Anzahl der Teilchen aus jedem Quadrat mit 50 mm Seitenlänge an der Glastafel in einem begrenzten Bereich liegen sollte, und setzt weiter eine gröfte zulässige Fläche jede:; Teilchens fest.

In jüngster Zeit besteht bei der Kraftfahrzeugindustrie das Bestreben, die Stärke der Fensterglasscheiben zu verringern, um dadurch das Gesamtgewicht des Fahrzeuges herabzusetzen. Es ist jedoch bei Glastafeln mit einer StÄrke von 3,5 mm oder weniger schwierig, sie unter Einhaltung der amtlichen Vorschriften zu härten, und die Schwierigkeit wird noch größer bei Glastafeln von relativ großen Ausmaßen, insbesondere in Hinblick auf ».las

Aufschließen von ländlichen Teilchen.

Bei den üblichen Verfahren zum Härten von Glastafeln uurcti Abschrecken ist es üblich, zwei einander gegenüberliegende Abschreckköpfe zu verwenden, die jeweils mit einer Frontplatte versehen sind, die parallel zu der abzuschreckenden Glasschicht liegt und etwas größere Ausma. e als diese besitzt, und bei der eine Serie von Abschreckdüsen eingesetzt sind, aus denen Druckluft senkrecht gegen die Oberfläche der Glasschicht geblasen wird. Üblicherweise sind die Düsen an jeder Frontplatte in parallelen Reihen angeordnet, die entweder ein quadratisches Muster bilden, oder gegeneinander versetzte Reihen aufweisen..

In der GB-PS 1 512 163 wird das Abschrecken von Glasschichten mit einer Stärke von 2,5 bis 3,5 mm gemäß den Vorschriften der BS 5282 beschrieben unter Verwendung einer Abschreckvorrichtung der genannten Art, und zwar wird hier die Glasschicht so unterschiedlich abgeschreckt, daß in der abgeschreckten Glasschicht eine Verteilung von hochgehärteten Bereichen, weniger gehärteten Bereichen und Bereichen rait zwischenliegender Härtung erzeugt wird, wobei die Bereiche einander benachbart liegen, und zwar durch Oszillieren der gesamten Abschreckdüsen parallel zur Glasschicht. Das kann entweder in einer linearen Hin- und Herbewegung über eine dem Abotand zwischen benachbarten Düsen entsprechende Strecke geschehen, oder in kreisförmiger Weise mit einem entsprechenden Radius. Dieses Verfahren scheint jedoch for die industrielle Praxis nicht sehr gut einsatzfähig zu sein. Dazu ist die Anordnung der Abschreckdüsen in einem quadratischen Gittermuster oder in gegeneinander versetzten Reihen schon an sich nicht sehr vernünftig, wenn man sie im Hinblick auf den Mechanismus der Ri^fortpflanzunn beim Aufbrechen der gehärteten Glasschicht betrachtet. Es ist bekannt, daß die Sprünge im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Ilauptspannung im Glas verlaufen. In einer unter Benutzung von in einem Gittermuster angeordneten Abschreckdüsen gehärteten Glasschicht besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, daß in bestimmten Bereichen die Hauptspannungen zu groi) werden, so da ο beim Aufbrechen der Glasschicht lange und

gerade Sprünge sich in nicht zu kleiner Anzahl entwickeln, durch die möglicherweise unzulässig gelängte Teilchen entstehen. Aui.erdem kann der Unterschied zwischen der maximalen Teilchenzahl und der minimalen Teilchenzahl im Einheitsflächenbereich der aufgebrochenen Glasschicht leicht zu groT. werden, und es tritt nicht selten der Fall ein, daß einige Teilchen Größere Flächen aufweisen als maximal zulässig. Auch wenn gewisse Auscleicnmai-naliwen, wie das Oszillieren der Schwenkdüsen noch Gl-PS 1 512 163 o.ler eine gesteuerte Verschiebung der Glasschicht quer zu den Abschreckstrahlen nach anderen Vorschlägen eine gewisse Wirksamkeit besitzen, verbleibt dennoch der von Haus aus vorhandene Nachteil der gitterförrnigen Anordnung der AbschrocUdusen. Oazu erfordern derartige AusgleichsmaAnVumen eine soi\;ff'ltije Berücksichtigung verschiedener Faktoren.

In der JP-OS 57-129835 (1932) wird vorgeschlagen, eine Reihe von Abschreckdüsen an den Umrissen einer Anzahl aufeinanderfolgender Sechsecke anzuordnen, die in einer zu der zu hartenden Glasschicht parallelen Ebene liegen. Aber auch dieses Verfahren erfüllt nach Versuchen die Ansprüche an ein '_utes Härten von relativ dünnen Glasschichten nicht vollständig.

Es ist deshalb ein Ziel der vorlietenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Härten einer als Fenster für ein Kraftfahrzeug einzusetzenden Ginsschicht raü einer ?Lft*rkt; von ca. 3 vim zu schaffen, bei dem ein Kühlmittel gegen beide Seiten einer crwürinten Glasschicht geblasen wird, und mit dem eine stabile Produktion von gehärteten Glasschichten (oicherheitsglasschichten) erreicht werden kann, die die amtlichen Vorschriften für Festigkeit und Bruchverhalten erfüllen.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Härten einer Glasschicht geschaffen, bei dem die Glasschicht auf eine Temperatur über der unteren £ntspannungsternperatur (strain point) des Glases erwärmt wird und die erwärmte Glasschicht durch Anblasen eines Kühlmittels abgeschreckt wird, das aus einer ersten ^"egen die eine Seite der Glasschicht gerichteten Serie von Düsen und

au.T einer zweiten gegen die entgegengesetzt liegende Seite der Glasschicht gerichteten Ferie von Düsen ausgeblasen wird. Die wesentliche Figenschaft der Erfindung liegt darin, daü beim Absclirecken das Kühlmittel zum '\uftreffen auf jede Seite der Glasschicht in einer solchen Verteilung gebracht wird, daß die Glasschicht in einem allgemein kreisförmigen Zentralbereich*und einer Vielzahl von allgemein ringförmigen Bereichen, die im wesentlichen konzentrisch ur.i das Zentrum der Glassehicht liegen und in Radialrichtung voneinander beanstandet sind, wirksamer abgeschreckt und dnmit höher gehärtet wird, als in den restlichen Bereichen,

Dos so bestimmte unterschiedliche Abschrecken der erfindungsgenu"-ßen \rt kann leicht dadurch erreicht werden, daß jede Düsenreihe auf einer Vielzahl von Umfangslinien angeordnet wird, die im wesentlichen konzentrisch radial voneinander einen Abstand aufweisen und in einer zur Glassehicht parallelen Ebene liegen. Jede der so angeordneten Dosen kann im wesentlichen senkrecht zur Glasschicht ausgerichtet sein, jedoch wird bevorzugterweise jede Düse gegen eine zu der Umfangslinie, an der die Düse angeordnet ist, in dem Ort der Düse tangentialen Richtung so geneigt, daß ein Winkel nicht unter 3° und nicht ü'oer 45° zwischen einer senkrocht auf üer Glnsscbicht stehenden Linie und der Mittelachse jeder Döse gebildet wird.

In einer so abgehärteten Glasschicht ist das Glas in einem allgemein kreisförmigen Zcntralbereich relativ gut gehärtet. Um den Zentralbereich hoher Härtung sind alternativ allgemein ringförmige weniger hoch gehärtete Bereiche und allgemein ringförmige relativ hoch gehärtete Bereiche konzentrisch verteilt. Wenn man dementsprechend eine sich vom Zentrum der Glassehicht radial nach außen erstreckende Linie betrachtet, so i'ndert sich die Richtung der Hauptspannung in dem Glas an einem Punkt dieser Linie alternativ beim Durchschneiden jeder Urr.fangsgrenze zwischen einem hochgeha'rteten Bereich und einem weniger hoch gehärteten Bereich. Infolge dieser Art der Härtung ergibt ein Aufbrechen der Glassehicht ein Zerbretmon derselben in Teilchen angemessener

Formen, bei denen keine gelangten Teilehen entsprechend der Definition nach BS 5282 enthalten sind, und die Teilchenzahl in jedem Quadrat mit 50 mn Seitenlange, innerhalb eines ßrö.-eroti Poreiches der Glasschicht fällt in den Dereich, der durch die BS 5282 und wohl jede andere gleichwertige Norm vorgeschrieben ist. Mit anderen Worten: eine durch das erfindun^sgeraci.'je Verfahren gehärtete Glasschicht besitzt eine ausreichende und, mikroskopisch gesehen, gleichförmige HSrte über im wesentlichen den gesamten Flächenbereich. Eine derart ^ut gehärtete Glasschicht kann auch dann erzielt werden, wenn ihre Stärke nur etwa 3 mm oder darunter beträgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Herstellung von Fenstern für Kraftfahrzeuge und andere Fahrzeuge und ebenso auf die Herstellung von gehorteten Glasschichten für Bauzwecke anwendbar. Bei der Herstellung einer gekrümmten ceh^rteten Glasschicht wird diese durch das Übliche Uarmpref>verfahren vor der Anwendung des erfindungsgemäi'.en Härteverfahrens ₍ ^r,eboj;en, und es wird eine Abschreckvorrichtung verwendet, bei der die beiden Serien von Abschreckdüsen jeweils an einer konvexen bzw. einer konkaven Frontplatte entsprechend der gekrümmten Glasoberfläche befestict sind.

Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung wurde in Betracht gezogen, daß im allgemeinen die Ausbildung von länglichen Teilchen wahrscheinlicher wird, wenn das Aufbrechen einer Sicherheitsglasschicht in ihrem Zentralbereich beginnt, und daß normalerweise ein Zentralbereich einer Glasschicht weniger t$ut durch Abschrecken gehärtet werden kann, als die Randbereiche. ErfindungsgemäE kann wirksames Abschrecken eines Zentralbereiches der Glasschicht dadurch erreicht werden, daß die Abschreckdüsen in der oben beschriebenen Weise angeordnet werden, obwohl die Temperatur des Zentralbereiches etwas geringer oder höher als die Temperaturen in anderen Bereichen ist. ^s ist deshalb mößlich, den Härtungsgrad der Glasschicht ii» Zentralbereich und in den allgemein ringförmigen, in den RamJ'oereichen enthaltenen Pereichen einander anzugleichen. Es wird unnötig, einen örtlichen lie-

reich der Glasschicht intensiv zusätzlich zum einfachen Erwärmen des gesamten Flächenbereichs der Glasschicht in einem normalen Ofen intensiv zu erwärmen, und demgemiifi ist die erwärmte Glasschicht von Fehlern wie der Lft'ngung in einem oberen Grenzbereich frei, in welchem die Glasschicht durch Zangen eines Ha'ngegerätes erfaßt ist,

Das erfindungsgemiin eingesetzte Kühlmittel besteht normalerweise aus Druckluft, jedoch kann auch ein wiissriger Nebel oder ein anderes entsprechendes Fluid stattdessen wie bei üblichen Abschreckverfahren eingesetzt werden. Infolge der verbesserten Wirksamkeit der Abschreckung erlaubt die vorliegende Erfindung eine Herabsetzung des Kü'hlluftdruckes im Vergleich zu üblichen Abschreckverfahren von grundsätzlich ähnlicher Art.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise n?"her erläutert; in dieser zeigt:

Fi£. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles einer Abschreckvorrichtung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht eines Luftstrahl-, kopfes der Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer bevorzugten Verteilung der Abschrackdüsen,

Fig. 3 unterschiedliche Vertoilungsmuster der Anordnung und 4 von Abschreckdüsen bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht £hnli©h Fig. 1 einer anderen Ausführung einer Glasschieht-Aböchreckvorrichtung zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Frontansicht eines Luftstrahlkopfes der Vorrichtung nach Fig. 5 mit einem

bevorzugten Verteilun^smuster Ger Abschreckdüsen,

Fig. 7 die Lagebeziehungen einer Abschreclrdüse der Vorrichtung nach Fig. 5 und 6,

Fig. 8 unterschiedliche Verteilunc3muster der ^bschreck- und 9 düsen bei der Vorrichtung nach Fig. 5,

Fig. 10 eine übliche Verteilung der Abschrcckdi'-scn bei einer Abschreckvorrichtung für eine Glasschicht der in Fig. 1 Gezeigten ArI,

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht ähnlich Fig. 1 und 5 einer weiteren Abschreckvorrichtung für Glasschichten zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 eine schematische Frontansicht eines Luftstrahlkopfes der Vorrichtung nacn Fi;^T. 11,

Fig. 13 eine erklärende Darstellung der Anbringuna vor Ablenkplatten an einigen Aoschreckd<'5sön der Vorrichtung nach Fi^. 11,

Fig. 1*1 einen Schnitt nach Linie 14-Vi der Fig. 13, und

Fig. 15 zwei unterscliiedliche Abwandlungen der Anordnung und 16 von Ablenkplatten der Vorrichtung nach Fig. 11.

Beim Härten einer Glasschicht durch ein erfindungsgemäLes Verfahren besteht der erste Schritt darin, die Glasschicht auf eine Temperatur über der unteren Entspannunnstemperabur, beispielsweise auf 600 bis 700⁰C zu erwärmen. Die Erwärmung wird in bekannter Weise in herkömmlichen öfen vorgenommen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführung einer Abschreckvorrichtung 10 zur Verwendung bei der vorliec^nden Erfindung dirge-

-L-

stellt. Die Vorrichtung 10 besitzt zwei einander gegenüber angeordnete Strahl* Oder Blasköpfe \Z u»d an jeden derartigfttt Kopf ist ein Rohr 1Ö Zur Zwföhrunf elne& Kiihlungsmi^tels wie Druckluft an der Rückseite ange&ehJLosaeo. Jeder Strahlkopf 12 besitzt eine Frontplatte 16, die in diesem Fall eben ausgebildet, zum Abschrecken einer gekrümmten Glasschich,t jnedoeh ebenfalls gekrümmt ausgeführt ist, und eine Anzahl von Ab»efcreek4ßs«»ft IB »tiid so in die Frontplatte 16 eingesteckt erder eingeschraubt*, daß das durch das Rohr Vl zugeführte Kühlmittel aus jeder B<ü%e 15 -ausgeblasen oder ausgestrahlt wird. Alle Absöhreckdüsen 18 jedes Str$hlkopfes 12 sind horizontal gegen den gegenüberliegenden Strahlkopf 12 gerichtet, und jede Düse 13 jedes Strahlkopfes 12 sitzt direkt gegenüber einer Düse 18 des anderen Strahlkopfes 12. Eine zu hortende Glasschicht 20, 4ie bereits in der erwähntem Weise ansÄw'lnWt wurde, wird durch eine Htfngovorrichtung 22 mit Zangen 2*t in die Abschreckvorrichtung 10 eingeführt, wobei die Hängevorrichtung an einem (nicht darccstellten) Fördermittel hängt. Die Gla3schicht 20 wird in dem Zwischenraum zwischen den zwei einander gegenüber angeordneten Strahlköpfen 12 »it gleichem Abstand von den Abschreckdüsen 10 des jeweiligen Strablkopfes 12 angeordnet. Hblipherweise können die Strahlköpf.e 12 parallel zpr Glasschicht 20 in beschränkten Ausmaße entweder in vertikaler oder Seitenrichtung oder auch kreisförmig verfahren werden* Damit ist diese Abschreckvorrichtung 10 von gut bekannter Art, bis auf die Anordnung der Abschreckdüsen 18 jedes Strahlkopfes 12 an der Oberfläche der Frontplatte 16, die in Fig. 2 dargestellt ist.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sind In der Frontansicht der Frontplatte 16 jedes Strahlkopfes 12 die Abschreckdüsen 18 i© konzentrischen Kreisen angeordnet. Das bedeutet, daß die Düsen 18 in eine Vielzahl von Reihen aufgeteilt sind* von denen iede Heihe eine Vielzahl von Düsen. Iß enthält, welche auf einem Kreisufli;fang mit in wesentlichen gleichen Untfangsabstünden angeordnet sind, und der Kreisumfang jeder Reihe besitzt einen vorbestimmten Radialabstand vom Umfang einer be»&et£bar%en leihe. Der Hittelpunkt der konzentrischen grei&um££&&* -befindet sich annähernd in Mitte der Prstitpla-tte 16, und an dieser Stelle; ist auch eine

Düse 18 angeordnet. Beim Abschrecfcvorsanü ist die Glasschicht 20 normalerweise so gesetzt, da.V. die I'itteldiisen 1Π der beiden Strahlköpfe 12 die Mitte der Glasschicht anblasen.

Der Umfangsabstand S zwischen zwei benachbarten Abschreckdüsen 18 der gleichen Reihe und der Radialabstand R zweier Düsenreihen 18 werden unter Beachtung vieler Faktoren, uie eier Größe unü Stärke der Glasschicht 20, des Absclireckverhaltens der Vorrichtung 10 und der maximal zulässigen LSnge länglicher Teilchen beim Splittertest der gehärteten Ginsschicht festgelegt. Falls die Abstände S und R zu gro.i sind, ist es schwierig, die Ginsschicht 20 ausreichend und (in eimern makroskopischen finne) gleichförmig zu härten. Im allgemeinen reicht et, aus, wenn weder der Umfangsabstand S noch der Radialabstand R gröl.er als 50 mm ist. Falls jedoch die Abetfnde S und R zu klein sind, wird die Abschreckwirksamkeit wegen der Verteilung des durch die Berührung mit der erhitzten Glasschicht 20 aufgewärmten Kühlmittels schwierig. Bevorzugten/eise beträgt der Umfangsabstand S 10 bis 30 mm und der Radialabstand R 20 bis MO mr.i. Der Abstand zwischen der Düse 18 in der Mitte der Frontplatte 16 und dem innersten Unfangskreis ist gleich dem Abstand ". Bevorzugterweise ist auch der Umfangsabstand S nicht größer als (\er Hadialabstand P. Sowohl der Umfangsabstand S als auch der Radialabstand R sind nicht notwendigerweise in ollen Bereichen der Frontplstte 1' konstant. In den vom Mittelpunkt entfernteren Bereichen kann der Umfangsabstand S und/oder der Radialabstand R, insbesondere jedoch der Abstand S größer als im mittleren Bereich sein. Es ist unerwünscht, die Abstände S und R in umgekehrter Weise zu verändern. In Fig. 2 kommt es oft vor, daß eine Düse 18 an einem Umfang und eine Düse 18 an einem benachbarten Umfang auf der gleichen Radiallinie liegen, das ist jedoch nicht notwendig so, es ist sogar besser, eine solche Anordnung der Düsen 18 zu vermeiden.

Wie Fig. 3 zeigt, können die AbschreckdOsen 18 der jeweiligen Strahlköpfe 12 auch auf den Umfangsabschnitten von konzentrischen Ellipsen statt auf den Umfangen von konzentrischen Kreisen wie in Fig. 2 angeordnet sein. Auch in diesem Falle ist der Ab-

- ι

stand zwischen zwei Düsen 18 der gleichen Ellipsenreihe und der Abstand zwischen zwei Dtiscnreihen 18 in gleicher Weise wie anhand der Fig. 2 beschrieben verändert. Als weitere Abwandlung des Verteilungsmusters aus Fig. 2 können die Düsen 18 der jeweiligen Strahlköpfe 12 auch in der Art eines Spiralmuster* oder einer Spiralverteilung entsprechend Fig. 4 angeordnet sein.

Ausführungsbeispiel 1

Eine Glasplatte nit 3,0 mm Starke und 1200 mm χ 700 ram Flfichengrö£e wurde unter Benutzung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Abschreckvorrichtung gehärtet. In jedem Bereich der Frontplatte 16 jedes Stahlkopfes 12 betrug der Umfangsabstand S zwischen zwei aufeinanderfolgenden Düsen 1ö der gleichen Umfangsreihe ca. 21 mm und &6r Radialabstand R zwischen benachbarten Urafangsreihen 30 mm. Der effektive Innendurchmesser jeder Düse 18 betrug ca. 4 mm. Die Strahlkcpfe 12 wurden so angeordnet, daß die Mündung 19 jeder Düse 18 jedes Strahlkopfes 12 einen Abstand von 30 mm von der Oberfläche der Glasschiebt 20 besaß, die in die Abschreckvorrichtung 10 rasch nach c'etn Aufwärmen in einem Ofen eingetragen wurde und eine Temperatur von 670 bis 68O⁰C besaß. Die Glasschicht 20 wurde unter Benutzung von Druckluft als Kühlmittel abgeschreckt. Der Zuführdruck der Luft betrug 2500 mm WS oiler 0,245 bar, und die Zuführrate der Luft betrug 560 Normal-nr/min. Während des Abschreckbetriebes wurden die Strahlköpfe 12 langsam um einen Vertikalabstand von ca. 40 ram nach oben und unten verfahren. Verschiedene Glasschichtproben wurden mit dem gleichen Verfahren unter sonst gleichen Bedingungen gehärtet, jedoch wurde in einigen Fällen der LuftzuftUirdruck auf 2400 mmWS oder 0,23? bar abgesenkt. Die so gehärteten Glasschichtproben wurden einem Bruchtest unterworfen, der später beschrieben wird.

Vergleichsbeispiel 1

In der Abschreckvorrichtung 10 nach Fig. 1 wurden die SfcrahlkÖpfe 12 durch übliche Strahlkcpfe ersetzt, bei denen die Abschreckdüsen 18 gemäß Fig. 10 in gegenseitig versetzten Reihen angeord-

net waren. Der Abstand S¹ zwischen zwei Düsen 10 in jeder Reihe betrug 25 mm, und der Abstand R' zwischen benachbarten Reihen mm. Unter Benutzung der so abgewandelten Vorrichtung v/urden gleiche Glasschichtproben mit dem gleichen Verfahren und unter den gleichen Abschreckbedingungen wie in Ausführungsbeispiel 1 jehärtet. Auch die dabei erhaltenen gehorteten Classchichtprober. wurden dem nachfolgend beschriebenen Test unterzogen.

Rruchtest

Der Testvorgang wurde gemäi! der britischen Korni SS 5282 ausgeführt. Die Auftreffstelle des Bruchsto.ies bei jeder Probe der gehärteten Glasschicht zum Aufbrechen derselben wir entweder annähernd die Mitte der rechtwinkeligen Glasschicht (Auftreffstelle A in den nachfolgenden Tabellen) oder lag in einem Abstand von 100 mm von der Mitte einer Längsseite der Glasschicht zu den Mittelpunkt hin (Auftreffstelle Π in den folgenden Tabellen). Das Bruchverhalten wurde dadurch überprüft, da/, die jeweils in einem willkürlich festgelegten Quadrat mit 50 mir. Seitenlänge enthaltenen Teilchen der geprüften Glasschicht gezThlt und die Gesamtzahl der länglichen Teilchen gezählt wurde, die langer als 60 ram waren und bei denen Länge mindestens die vierfache Breite betrug. Von dieser Auswertung wurde jedoch ein Streifen von 20 mm Breite entlang der Kante der Glasschicht und das Gebiet mit einem Radius von 75 mm um den Auftreffpunkt ausgeschlossen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusamuengefaTit.

Tabelle 1

Probe Nr.	Luftdruck (mmVIS)	Auftreffpunkt	Teilchen zahl 50mmx50mm im Quadr. Max. Min.	71	Zahl längl. Tdile
Beisp. 1				66
Mr. 1	2500	A	260	81	0
;ir. 2	2'JOO	A	251		0
Nr. 3	2500	D	133	56	0
Vgl.Peisp. 1				59
Nr. 1	2500	A	241	64	8
Nr. P.	2600	A	253	7
Nr. 3	2500	B	169	1

Das Hruchverhalten der im Ausführungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 erzeugten Proben wurde weiter mit den Untersuchungsverfahren getestet, die in der japanischen Industrienorm JIS R 3212 und in der EG-Morm festgelegt sind. Die Ergebnisse dieser Zusatzuntersuchungen waren nahezu gleichwertig dem in Tabelle 1 gezeigten Testergebnis.

Die Fig. 5-7 zeigen nun eine bevorzugte Abwandlung der Abschreckvorrichtung aus Fig. 1 und 2. Die Abschreckvorrichtung 10A in Fig. 5 ist gleichartig wie die Vorrichtung 1Θ ndöljl Fig. im grundsätzlichen Aufbau und auch in der konzentrische« kreisförmigen Anordnung der Abschreckdüsen 18A. Neuartig ist bei dieser Vorrichtung 10A, daß jede Abschreckdüse 18A jedes Strahlkopfes 12 bis auf die eine D'tse 18 in der Mitte der Frontplatte 16 cecen eine senkrecht auf der Frontplatte 16 stehende Linie zu einer Tangente zu dem Kreisunfang, an der die DUse 18A «ritzt, ge· neigt ist, die durch die Mittelachse der jeweiligen Düa# 18A hin·

durchgeht. Bei jeder Düse 18A bis auf die Hitteldüse 18 ist der Winkel β zwischen der Senkrechten auf die Frontplatte 16 und der Mittelachse der Düse 18A im wesentlichen konstant. Damit stehen die jeweiligen Düsen 18A an jedem r.reisuinfanc in unterschiedlichen, sich regelmäßig ändernden Richtungen vor. Dadurch, da die Abschreckdüsen 18A auf diese Weise „eneigt sind, wird es leichter, die Glasschicht unterschiedlich so abzuschrecken, da! ringförmige Bereiche von relativ hoch gehärtetem Glas und rincf"innige Bereiche von weniger gehärtetem Glas abwechselnd konzentrisch in der abgeschreckten Glasschicht verteilt sind. Dementsprechend wird es möglich, den Luftzustromdruck beim Abschreckvorcang abzu senken. Es wird auch möglich, die Unterschiede zwischen den rela tiv großen Hauptspannungen in den hochgehnrteten Bereichen und den relativ kleinen Hauptspannungen in den weniger gehärteten Be reichen zu verringern, und dementsprechend ist sichergestellt, daß die Glasschicht gehärtet wird, ohne irreguläre Bereiche zu erzeugen, in welchen besondere Spannungen wirken, die zur Entste hung von länglichen Teilchen beim Zerbrechen der Glasschicht führen können.

Bei der Vorrichtung 1OA nach Fig. 5 zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist der Neigungswinkel θ jeder Abschreckdüse 18a nicht kleiner als 3° und nicht größer als 45° und liegt vorzugsweise im Bereich von 5° bis 25°. Falls der Winkel θ kleiner als 3° ist, wird es schwierig, die erwarteten Auswirkungen des Neigens der Düsen 18A zu erzielen. Andererseits wird dann, wenn der Winkel θ größer als 45° wird, die Abschreckv/irkung der Vorrichtung 10A sehr gering. Wenn der Winkel θ auf einen entsprechenden Wert innerhalb des Bereiches von 5° bis 25° eingestellt wird, kann das Abschrecken einer grollen Anzahl von Glasschichten mit unverändert guten Ergebnissen erreicht werden. Bei den beiden Strahlköpfen 12 der beschriebenen Ausführung werden bevorzugt die Düsen 18A des einen Strahlkopfes symmetrisch zu den Düsen 18A des anderen Strahlkopfes 12 in der Neigungsrichtung eingestellt.

Die für die erste Ausführung gemachten Angaben bezüglich der Abstände zwischen den Abschreckdüsen 1.8 in Fig. 2 gelten auch für die geneigten Düsen 18A in Fig. 6. Das bedeutet, daß voriugsweise der Umfangsabstand S zwischen zwei Düsen 18A an jedem Kreisum fsng von 10 ram bis 30 mm betragt und daß der Radialabstäad R zwi schen zwei benachbarten Kreisumfä'ngen (wie auch der Abstand des innersten Kreises von der Mitteldüse 18) 20 mm bis 40 mm beträgt. Die geneigten Düsen 1P»A des jeweiligen Strahlkopfes 12 können auch, wie in Fig. 8 dargestellt, auf den Umfangsjinien konzentrischer Ellipsen liegen statt auf konzentrischen Kreisumfnngen wie in Fig. 6. Ec ist auch mößlich, die Düsen 18A der Jeweiligen Strahlköpfe 12 nach Fig. 9 13ngs Spiralen anzuordnen.

Ausführungsbeispiel 2

Unter Benutzung der Abschreckvorrichtung 10A nach Fig. 5 bis 7 wurden 3 him starke Glasschichten 20 mit dön Flächenmaßen 1200 mrn χ 700 mm gehörtet. Auch in diesem Fall betrug der Umfangsabstand S zwischen benachbarten Düsen 18A an der gleichen Kreisumfangslinie ca. 21 mm und der Radialabstand R zwischen benachbarten Kreisumfangslinien 30 mm. Der effektive Innendurchmes ser jeder Düse 18A betrug 4 n.n. Jede Düse 18A war zur entsprechenden Tangentiallinie so geneigt, daß ein Winkel θ von 5° mit der Senkrechten auf die Frontplatte 16 gebildet wurde. Die Mündung 19 jeder Düse 18A jedes Strahlkopfes 12 hatte einen Abstand von 30 mm von der Oberfläche der Glasschicht 20, und diese besaß eine Temperatur von 670 bis 63O⁰C. Der Abschreckvorgang wurde in der gleichen Wei3e wie in Aur.führungsbeispiel 1 ausgeführt, jedoch wurde der Luftzuführdruck bei einigen Proben auf 2300 rnmWS bzw. 0,226 bar oder 2100 mraWS oder 0,206 bar ftftrabgesetzt.

Die im Ausführungsbeispiel 2 abgeschreckten Glasschichtproben wurden dem bereits beschriebenen Bruchtest unterzogen. Die Ergeb nisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Probe Nr.	Luftdruck (mmW5)	Auftreffpunkt	Teilchen zahl 50mmx50rnm im Ouadr. Max. Min.	Zahl land. Teile
Beispiel 2
Nr. 1	2500	A	271 87	0
Nr. 2	2300	A	254 80	0
Nr. 3	2100	A	239 68	0
Nr. 4	2500	B	220 101	0

Das Bructiverhalten der in Ausführungsbeispiel 2 erzeugten Proben wurde weiter durch die Untersuchungsverfahren getestet, die in JIS R 3212 und der EG-Norm festgelegt sind. Die Ergebnisse dieser Zusatzuntersuchungen v/aren nahezu äquivalent zu den in Tabelle 2 gezeigten.

In Fig. 11 bis 14 ist ein weiteres Ausfiihrungsbeispiel einer Abschreckvorrichtung gezeigt, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Abschreckvorrichtung 10B in Fig. 11 ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau gleichartig wie die Vorrichtung 10 nach Fig. 1. Bei dieser Vorrichtung 10D sind jedoch die Abschreökdüsen 18 jedes Strahlkopfes 12, wie in Fig. 12 dargestellt, in einem regelmäßigen rechtwinkligen oder quadratischen Gitter angeordnet. Alle Düsen 18 jedes Strahlkopfes 12 sind horizontal zu dem entgegengesetzt liegenden Strahlkopf 12 gerichtet. Als wichtiger Unterschied gegenüber einer üblichen Abschreckvorrichtung, bei der die Abschreckdüsen in einem gleichartigen Gittermuster angeordnet sind, sind eine Vielzahl von Ablenkplatten 30 an der Frontplatte 16 jedes Strahlkopfes 12 so befestigt, daß sie zum entgegengesetzt liegenden Strahlkopf 12 hin vorstehen. Jede Ablenkplatte 30 ist so gekrümmt, daß sie einen kleinen Teil eines Hohlzylinders mit relativ großem Durchmesser bildet. Uie

in Fig. 12 gezeigt, sind in der Frontansicht der Frontpljatte 16 jedes Strahlkopfes 12 die Ablenkplatten 30 so angeordnet, daß sie ein konzentrisches Kreismuster bilden. In anderen Worten sind die Ablenkplatten 30 in Fig. 12 in eine Vielzahl von Reihen unterteilt, von denen jede eine Vielzahl von Ablenkplatten 30 enthält, die auf einem Kreisunifang liegen, mit im wesentliche») gleichen Umfangsabstönden zwischen ihnen, und der Umfang jeder Reihe ist nit einem vorbestinmten Radialabstand vom Umfang einer benachbarten Reihe entfernt. Der Mittelpunkt der konzentrischen Kreiaumfänge wird annähernd durch die Mitte der Frontplafcte 16 gebildet. Jede Ablenkplatte 30 ist so gerichtet, daß das aus der Düse (oder den Düsen) 1f ausgestrahlte Kühlmittel halbkreis- oder bogenförmig bezüglich der Mitte der Frontplatte und auch zu dieser Mitte der Frontplatte 16 hin abgelenkt wird. Fig, 11 bis 14 zeigen, daß jede Ablenkplatte 30 dicht *n jeweils ei»e Düse 18 angesetzt ist. Das ist eine bevorzugte, jedoch nicht unbedingt nötige Maßnahme.

Die Ablenkplatten 30 in Fig. 11 bis 14 ergeben eine allgemein kreisförmige Ablenkung des aus den Düsen 18 ausgeblasenen Kühlmittels und bewirken deshalb ein unterschiedliches Abschrecken der Glasschicht 20 in solcher Weise, daß allgemein ringförmige Bereiche von relativ hochgeh'rtetem Glas und allgemein ringförmige Bereiche von weniger gehärtetem Glas abwechselnd kon&entrisch in der abgeschreckten Glasschicht verteilt sind. Im Vergleich zu den konzentrischen kreisförmigen Anordnungen der Düsen 18 in der Vorrichtung 10 nach den Fig. 1 und 2 kann das Anbringen der Ablenkplatten 30 bei den Strah]köpfen 12 mit Düsen 18 in einem einfachen quadratischen Gittermuster für industriellen Einsatz bequemer sein. Die Grö^.e jeder Ablenkplatte 30 und die Abstände der Ablenkplatten 30 zueinander sind gleichmäßig bestimmt unter Beachtung der vorher mit Bezu* auf die Abstände zwischen den kreisförmig angeordneten Düsen 18 in Fig. 2 beschriebenen Faktoren. Normalerweise beträgt eine geeignete Größe jeder Ablenkplatte 30 etwa 50 mm χ 50 mm. Bevorzugterweise wird jede Ablenkplatte 30 mit einer ausreichenden La'nge L versehen, so daß das freie Ende der Ablenkplatte 30 sehr dicht an die Oberfläche der Glas-

schicht 20 heranreicht. Mindestens sollte die LTnge L jeder Ablenkplatte 30 größer als die Länge der Düse 18 sein, die von der Oberfläche der Frontplatte 16 absteht.

Alternativ zu der konzentrischen kreisförmigen Verteilung, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist, können die Ablenkplatten 30 auch mit einer Verteilung in Form konzentrischer Ellipsen oder auch in einer Spiralverteilung angeordnet sein. Wie in Fig. 15 gezeigt, ist es auch möglich, jeweils eine Ablenkplatte 30 zwischen zwei Düsen 18 oder in der Kitte einea durch vier Düsen 18 bestimmten quadratischen Bereiches anzuordnen. Es ist auch möglich, die Ablenkplatten 30 nur in einem besonderen Bereich der Frontplatte 16 des jeweiligen Strahlkopfes 12 anzuordnen, fal]s es ausreicht, daß die Ablenkplatten 30 ein^n wirksamen Beitrag zu einer Abnahme der Anzahl von l£n_t;lichen Glasteilchen bei einem Bruch der gehärteten Glasschicht beitragen. Fig. 16 zeict ein Anwendungsbeispiel in einem solchen Fall unter der Annahme, daß die Mitte der abzuschreckenden Glasschicht 20 annrhernd übereinstimmend zur Mitte der Frontplatte 16 gebracht wird. In diesem Falle sind die Ablenkplatten 30 nur in einem Ringbereich 34 der Frontplatte 16 vorgesehen, der zwischen zwei konzentrischen Kreisumfängen 36 und 38 um die Mitte der Frontplatte 16 errichtet ist. Dabei kann die radiale Breite des Ringbereiches 3¹I etwa 200 bis 300 mm betragen. Beispielsweise kann die Anzahl der im Ringbereich 34 eingesetzten Ablenkplatten 30 ein Viertel bis die Hälfte der Anzahl der Düsen 18 in diesem Ringbereich sein.

Ausführungsbeispiel 3

Unter Verwendung der Abschreckvorrichtung 10B nach Fi^. 11 bis 14 wurden 3 mm starke rechtwinklige Glasschichten 20 mit einer Flächengröße von 1200 mm χ 700 mm allgemein in der gleichen Weise wie in Ausführungsbeispiel 1 gehärtet. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Düsen 18 betrug in Vertikal- wie in Horizontalriehtung 30 mm. Der effektive Innendurchmesser jeder Düse 18 betrug etwa 4 mm. Die Mündung 19 jeder Düse 18 jedes Strahlkopfes t2 befand sich in einem Abstand von 30 mm von der Oberflä'-

ehe der Glasschicht 20, die eine Temperatur von 670 bis $80°C besaß. Jede Ablenkplatte 30 besaß eine Breite W von 50 bib, und die jeweilige Länge L wurde unterschiedlich so angepaßt, daß der Abstand des freien Endes jeder Ablenkplatte 30 von der G&asoberfläche in einem Fall 5 mm und im anderen Fall 30 mm betrag. Der Abschreckvorgang wurde in der gleichen Weise wie in Au^fJlhrungsbeispiel 1 durchgeführt, und es wurde jedes Mal ein Luft-2ufÜhrdruck von 2500 mmWS oder 0,245 bar eingehalten. Die im AusfOhrungsbeispiel 3 Gehärteten Glasschichtproben wurden dem bereits beschriebenen Bruchtest unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde eine Abschreckvorrichtung verwendet, die allgemein gleichartig wie die im Ausführungsbeispiel 3 verwendete Vorrichtung 10B aufgebaut war, jedoch keine Ablenkplatten 30 nach Fig. 11 bis 14 enthielt. Bis auf diese Abänderung wurde das Abschrecken der Glasschichten entsprechend dem Vorgang in Ausföhrungsbeispiel 3 durchgeführt. Die dabei erhaltenen abgeschreckten Glasschichtproben wurden dem gleichen Bruchtest unterzogen und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

Probe	Nr.	%	1	Abstand der Ablenkplatten von der Glas oberfläche	Auftreffpunkt	Teilchen zahl 50mmx50mm im Quadr. Kax. iün.	61	Zahl liingl. Teile
Beispiel 3	2	2				61
Nr.	3	3	5 mm	A	?i\2	">3	0
Nr.			30 mm	A	259	r>5	1
Nr.	Vgl.Beisp.2	5 mm	B	159		0
Nr.	Nr.	30 mm	B	153	50	0
Nr.				48
Nr.	keine AbI.Pl.	A	255	51	7
Nr.	Il	A	235	61	5
Il	A	?43	6
ti	B	170	1

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Hörten einer Glasschicht 4urch EH/lrrne» der Glasschicht auf eine über der unteren ErttsjiaBmrngstemperatur (strain point) liegenden Temperatur υηϋ Aöschreeken der e-rw^r«* ten Glasschicht durch Aufblasen eines Mfjhlmittels gegen b&ide Seiten der Glasschicht aus einer ereten Serie non Oüsmgt* die gsgen eine Seite der Glasschicht gefiebfcet siad, u«4 einer zwei ten, gegen die entgegengesetzt liegende &eifce der Glasschient ^ richtete Serie von Dösen, dadurch

gekennzeichnet , daii bein} AbkCJhleti das KÜhtfoifcte! zum Awftreffen auf Jede Seite der Glass.ehicHt t£ö) in elwer

- P.

eben Verteilung tsebracht wird, dai. in einem allgemein kreisförmigen Zentralbereich und einer Vielzahl von allgemein ringförmigen Bereichen» die im wesentlichen konzentrisch um das Zentruifl der Glasschicht gelesen und radial mit Abstand voneinander Ä&geortinet sind_t wirksamer abgeschreckt und demzufolge höher g«i*lrie,t wird, als in den verbleibenden Bereichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Auftreffverteilung des Kühlnittels auf die Glasschicht durch Anordnen jeder Serie der Düsen auf einer Vielzahl von Urafangslinien erzeugt wird, die im wesentlichen konzentrisch mit radialem Abstand voneinander liegen und die in einer zur Glasschicht parallelen Ebene liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß jede Düse (18) im wesentlichen senkrecht zur Glasschicht ausgerichtet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, da« jede Döse (18A) gegen eine zur Unifan^slinie, an der die POse angeordnet ist, an der Stelle der Düse tangentiale Linie so geneigt ist, daß ein Winkel Cd) von nicht weniger als 3° und nicht mehr als 35° zwischen einer Senkrechten zur Glasschicht und o<*r Mittelachse jeder dieser Dösen gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet , daß dor Winkel (β) im Herlieft von 5° bis 25° liegt.

6. Vorfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch

gekennzeichnet, asu die Dilsen an jeder Wfangslinie in die gleiche Unfancsrichtung geneigt werden»

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand (S)" $ü UiBfsmgsirlch*» tung zwischen zwei benachbarten Düsen an jeder Umfangsltnie

nicht mehr als 50 mm und der radiale Abstand (R) zwischen zwei benachbarten Umfangslinien nicht rae'hr als 50 nm beträft.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch

gekennzeichnet , daß der Abstand in Umfangsrichcung (S) im Bereich von 10 bis 30 rnm und dor radiale Austand (R) im Bereich von 20 bis MO mm liegt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daw >lie Auftroffvcrtoilung dos Kühlmittels auf die Glasschicht durch Anordnen jeder Serie der Düsen auf einer Vielzahl von Ellipsen erzeugt wird, die irr wesentlichen symmetrisch und konzentrisch sind, radialen Abstand voneinander besitzen und in einer :.ur Glas:,chicht parallelen Ebene liegen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die »\uftreffverteilung das Kühlmittels auf die Glasschicht durch Anordnen jeder Serie der Düsen an einer Spirallinie erzeugt wird, die in einer zu der Glassohicht parallelen Ebene um einen Zentralpunkt gezogen ist, der annähernd der Mitte der Glasschicht entspricht.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , da Ij die Auftreffverteilung des Kühlmittels auf die Glasschicht durch Anordnen jeder Serie der Düsen in zueinander parallelen Reihen und Ausrichten jeder Düse im wesentlichen senkrecht zur Glasschicht sowie durch Anordnen einer Vielzahl von gekrümmten Ablenkplatten (30) an ausgewählten Stellen zwischen den Düsen jeder Reihe erzeugt wird, se, dar. die Ablenkplatten auf,einer Vielzahl von Umfanjslinien angeordnet sind, die im wesentlichen konzentrisch um einen Zentralpunkt liegen, der der Mitte der Glasschicht entspricht, radialen Abstand voneinander haben und in einer zur Glasschicht parallelen Ebene liegen.

1?. Vorfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß jede Ablenkplatte (30) so ausgerichtet ist, daß das aus einer in der ffMhe gelegene» Döse strömende Kühlmittel in Unfangsrichtung der Umfangslitfie richtet wird, an der die jeweilige Ablenkplatte (30> angeordnet ist, und gleichseitig zu der* Mitte der Glasschicht hin*

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Druckluft verwendet wird.

1²I. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß als Kühlmittel Wa&frernebel ver· wendet wird.