DE60313191T2 - Verfahren und vorrichtung zum biegen und/oder vorspannen von glas unter verwendung eines infrarotfilters - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum biegen und/oder vorspannen von glas unter verwendung eines infrarotfilters Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wärmebiegen und/oder Vorspannen (Tempern) von Glasscheiben. Genauer gesagt betrifft diese Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen und/oder Vorspannen (Tempern) von Glasscheiben durch Richten von Infrarot (IR) Strahlung auf die Glasscheibe(n), um dieselbe(n) zu erwärmen, wobei die IR-Strahlung gefiltert oder auf andere Art eingestellt wird, so dass sie mehr Strahlung im mittleren Infrarotbereich und/oder fernen Infrarotbereich hat, als im nahen Infrarotbereich.
  • Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
  • Vorrichtungen und Verfahren zum Wärmebiegen von Glasscheiben sind aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Siehe hierzu zum Beispiel die US-Patente mit den Nmmer 5,383,990; 6,240,746; 6,321,570; 6,318,125; 6,158,247; 6,009,726; 4,364,766 und 5,443,669.
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die eine konventionelle Vorrichtung und ein Verfahren zum Wärmebiegen von Glasscheiben darstellt, um ein laminiertes Produkt, wie z.B. eine Fahrzeugwindschutzscheibe herzustellen. Fahrzeugwindschutzscheiben sind üblicherweise gekrümmt und benötigen daher erste und zweite gekrümmte Glasscheiben (als ein Ergebnis von Wärmebiegung), die miteinander über eine Zwischenschicht aus einem Polymer laminiert sind. Das erste Glassubstrat 1 hat eine mehrlagige Sonnenschutzbeschichtung (solar control coating) 3 darauf angeordnet (z.B. eine Low-E Beschichtung, die zumindest eine infrarotreflektierende Schicht eines Materials wie z.B. Ag umfasst); während das zweite Glassubstrat 5 nicht beschichtet ist.
  • Bezug nehmend auf die 1 werden zwei flache Glassubstrate 1, 5 in einem Biegeofen (z.B. auf einer Biegeform) in einer überlappenden Weise angeordnet, wobei optional ein Schmierpulver (nicht abgebildet), wie z.B. Natriumhydrogenkarbonat, Zerit, Magnesiumoxid, Siliziumdioxid oder ähnliches zwischen sich berührenden Oberflächen der zwei Glassubstrate angeordnet wird. Die Glassubstrate 1, 5 werden dann unter Verwendung von Infrarot (IR) emittierenden Heizelementen 7 auf eine Prozesstemperatur(en) nahe einem Erweichungspunkt des Glases erwärmt (wie z.B. von etwa 550–850°C, bevorzugt davon etwa 580–750°C), um die sich überlappenden Glassubstrate 1, 5 zu erweichen. Nach dem Erweichen werden die Glassubstrate 1, 5 (inklusive aller Sonneschutzschichten 3 darauf) durch ihr Eigengewicht entlang einer geformten Oberfläche einer Biegeform (nicht abgebildet) in die gewünschte gekrümmte Form gebogen (d.h. durch Senken), die für die Fahrzeugwindschutzscheibe, die hergestellt werden soll, geeignet ist. Optional kann eine Pressbiegevorrichtung verwendet werden, nachdem das Glas ausreichend erweicht ist (die Pressbiegung kann als der letzte Schritt vor dem Abkühlen des Glases durchgeführt werden).
  • Nachdem sie auf eine derartige Weise wärmegebogen wurden, werden die gebogenen Glassubstrate 1, 5 (wobei die Sonnenschutzbeschichtung 3 immer noch auf Substrat 1 ist) von einander getrennt und eine Polymer enthaltende Zwischenschicht (wie z.B. PVB) wird zwischen ihnen angeordnet. Die Glassubstrate 1, 5 werden dann mittels der Polymer enthaltenden Zwischenschicht 9 miteinander laminiert, um die in 2 gezeigte resultierende Windschutzscheibe zu bilden.
  • Unterschiedliche Windschutzscheiben von Fahrzeugmodellen benötigen unterschiedliche Formen. Einige Formen verlangen ein stärkeres Biegen als andere. Da Windschutzscheiben mit stärkerer Biegung immer populärer werden, hat sich auch der Bedarf für Sonnenschutzbeschichtungen mit hoher Leistung (z.B. umfassend eine oder mehrere Infrarot reflektierende Silberschichten) erhöht. Ein Beispiel einer Sonnenschutzbeschichtung 3 mit hoher Leistung ist in WO 02/04375 offenbart (und somit auch der korrespondierenden US-Anmeldung Nr. 09/794,224, die am 28. Februar 2001 eingereicht wurde).
  • Unglücklicherweise hat man festgestellt, dass, wenn konventionelle Glasbiegetechniken verwendet werden, bestimmte Sonnenschutzbeschichtungen normalerweise den manchmal verwendeten Biegeprozessen nicht standhalten können. Unten ist eine Erklärung aufgefürt, warum bestimmte Sonnenschutzbeschichtungen Probleme damit haben, konventionellen Wärmebiegeprozessen stand zu halten, ohne unerwünschte Beschädigungen, wie z.B. eine reduzierte Transmission zu erleiden.
  • Konventionelle Heizelemente zum Glasbiegen emittieren Infrarotstrahlung 8 im nahen, mittleren und fernen Infrarotbereich. Damit meinen wir, dass Heizelemente 7 sowohl nahe Infrarotstrahlung (z.B. 700–4000 nm; oder 0,7–4,0 μm), mittlere Infrarotstrahlung (4000–8000 nm, oder 4–8 μm) und ferne Infrarotstrahlung (> 8000 nm; oder > 8 μm) emittieren. In bestimmten Fällen kann der nahe Infrarotbereich von 0,7–3,0 μm angesehen werden und der mittlere Infrarotbereich von 3–8 μm. Hierin wird infrarote Strahlung als Strahlung mit Wellenlängen von 0,7 μm und mehr angesehen, mit den bekannten Einschränkungen.
  • Jede dieser verschiedenen Arten (d.h. Wellenlängen) von Infrarotstrahlung trifft auf die zu heizenden und zu biegenden Glassubstrate 1, 5 auf. Bestimmte infrarotstrahlende Heizer funktionieren in einer Weise, dass ein Erhöhen der Leistung derselben in einer erheblichen Steigerung der emittierten nahen Infrarotstrahlung resultiert. In jedem Fall ist viel der Infrarotstrahlung von konventionellen Heizern, die das zu biegende Glas erreicht, in dem Bereich des nahen Infrarots, da der Höchstwert dieser Infrarotstrahlung häufig in dem nahen Infrarotbereich ist. In bestimmten Beispielfällen ist zumindest etwa 50% der Infrarotstrahlung, die das zu biegende Glas erreicht, im nahen Infrarotbereich und manchmal 70% oder mehr. Zum Beispiel emittiert ein Heizer mit Schwarzkörpereigenschaften, der bei 538°C betrieben wird, 32,8% seiner Energie von 0,7–4 μm, 44,7% von 4–8 μm und 22,5% in Wellelängen von > 8 μm. Ein Heizer mit Schwarzkörpereigenschaften, der bei 871°C betrieben wird, emittiert 57,6% seiner Energie von 0,7–4 μm, 31,9% von 4–8 μm und 10,5% in Wellenlängen von > 8 μm. Ein Heizer mit Schwarzkörpereigenschaften, der bei 1094°C betrieben wird, emittiert 68,7% seiner Energie in 0,7–4 μm, 24,4% von 4–8 μm und 6,9% in Wellenlängen von > 8 μm. Die emittierte Gesamtleistung erhöht sich mit der Temperatur proportional zu der absoluten Temperatur zur vierten Potenz. Für die drei oben angegebenen Temperaturen ist die gesamte emittierte Leistung etwa 2,325; 9,765 bzw. 19,375 W/cm2 (15, 63 bzw. 125 W/inch2). Die Leistung für 0,7–4 μm beträgt 0,76, 5,63 bzw. 13,32 W/cm2 (4,9, 36,3 bzw. 85,9 W/inch2).
  • Das US-Patent Nr. 6,160,957 offenbart ein Heizelement, das ein Widerstandselement umfasst, das auf einem Keramikfasermaterial, wie z.B. Aluminiumsilikat, in beabstandeter Beziehung dazu montiert ist. Allerdings ist es in dem '957-Patent das Widerstandselement (und nicht die Keramikfaser), welches die Infrarotstrahlung zu dem zu heizenden Produkt emittiert.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, wurde herausgefunden, dass ein typisches Kalknatronsilikatglas (welches oft für die Substrate 1, 5 verwendet wird) eine hohe Absorption von Infrarotstrahlung in den mittleren und fernen Infrarotbereichen hat. Mit anderen Worten, Kalknatronsilikatgläser absorbieren viel der einfallenden Infrarotstrahlung bei Wellenlängen von mehr als etwa 3–4 μm. Somit absorbiert das Glas in den mittleren und fernen Infrarotbereichen viel der Infrarotstrahlung, bevor diese die Beschichtung erreichen kann. Es wird angenommen, dass diese Absorption in den mittleren und fernen Infrarotbereichen aufgrund von zumindest Wasser, Si-O und Si-O-H-Absorption in der Glasmatrix stattfindet.
  • 3 zeigt, dass Natronkalksilikatglas für Infrarotstrahlung über 3–4 μm im Wesentlichen undurchlässig ist, aber für Infrarotstrahlung unterhalb 3–4 μm recht durchlässig ist. Unglücklicherweise bedeutet die durchlässige Natur des Glases bei Wellenlängen von weniger als 3–4 μm, dass ein erheblicher Anteil der Infrarotstrahlung im nahen Infrarotbereich (von 0,7 bis 3–4 μm) nicht von dem Glassubstrat (den Substraten) 1 und/oder 5 absorbiert wird, und als Ergebnis durch diese hindurch tritt und die Sonnenschutzbeschichtung 3 erreicht. Hierin verwendet bedeutet der Begriff „von 0,7 bis 3–4 μm" von 0,7 μm bis 3 und/oder bis 4 μm). Die Menge an Energie in diesem Wellenlängenband (W/cm2; W/inch2) erhöht sich, wenn sich die Temperatur der Elemente erhöht. Üblicherweise ist die Leistung, die später in dem Biegeprozess aufgebracht wird, erheblich höher als zu Beginn des Prozesses, so dass die Menge an Energie, die nicht durch das Glas absorbiert wird und somit durch die Beschichtung absorbiert wird, sich mit Fortlauf des Biegeprozesses erhöht.
  • Unglücklicherweise werden bestimmte Anteile dieser Nahinfrarotstrahlung, die nicht durch das Glassubstrat absorbiert wird und somit die Sonnenschutzbeschichtung 3 erreicht, durch die Beschichtung 3 absorbiert (z.B. durch die Silberschicht(en) der Beschichtung), wodurch die Beschichtung 3 aufgeheizt wird. Dieses Problem (ein erhebliches Aufheizen der Beschichtung) wird durch Folgendes verstärkt: (a) bestimmte Sonnenschutzbeschichtungen 3 haben einen Absorptionshöchstwert bei Raumtemperatur (z.B. von 20–30% oder mehr) bei Wellenlängen von etwa 1 μm im nahen Infrarotbereich, bei welchen Wellenlängen das darunter liegende Glas im Wesentlichen durchlässig ist, und (b) die Absorption von vielen Sonnenschutzbeschichtungen 3 erhöht sich mit einem Anstieg der Temperatur derselben (z.B. erhöht sich der Scheibenwiderstand Rs der Silberschicht(en) zusammen mit einem Anstieg der Temperatur). Im Hinblick auf (a) und (b) oben wird verstanden werden, dass sich die Höchstabsorption von bestimmten Sonnenschutzbeschichtungen 3 bei Wellenlängen im nahen Infrarotbereich von etwa 1 μm von dem Bereich von 20–30% zu dem Bereich von 40–60% oder höher erhöhen kann, wenn die Temperatur der Beschichtung sich von Raumtemperatur auf 500°C oder höher erhöht, wodurch sich die Beschichtung sehr schnell aufheizen kann, wenn sie erheblichen Mengen von Wellenlängen im nahen Infrarotbereich ausgesetzt wird. Die Temperatur der Beschichtung kann durch ein Ableiten der absorbierten Energie in das Glas verringert werden, aber die Rate dieses Pro zesses ist endlich. Wenn der Beschichtung schneller Energie zugeführt wird, als sie diese in das Glas abgeben kann, wird ein thermischer Gradient erzeugt, der zu einem erheblichen Überhitzen der Beschichtung führt, was wiederum zu Beschädigung der Beschichtung führt. Das Potential für die Beschichtungsüberhitzung ist häufig in den späteren Phasen des Biegeprozesses am höchsten, wenn das Glas und die Beschichtung nahe des Erweichungspunktes sind, z.B. aufgrund der größeren Mengen von Wärme im nahen Infrarotbereich, die durch das Heizelement (die Heizelemente) erzeugt wird und da die Absorption der Beschichtung höher ist.
  • Die Beschichtung 3 wird eher beschädigt, wenn sie unnötigerweise während des Glasbiegeprozesses aufgewärmt wird. Wenn die Beschichtung 3 beschädigt wird (wenn z.B. die sichtbare Transmission erheblich abfällt), wird das gebogene Glassubstrat 1 mit der darauf befindlichen beschädigten Beschichtung üblicherweise aussortiert und kann kommerziell nicht mehr verwendet werden.
  • Dieses Problem (d.h. die Überhitzung der Beschichtung) wirkt sich auch negativ auf die Formen aus, die in dem Biegeprozess erreicht werden können. Wenn Wärme nur von einer Seite aufgebracht wird (z.B. von oben in 1) begrenzt die Anwesenheit der Beschichtung auf Substrat 1 gegenüber Substrat 5 die Strahlungsenergie, die durch das Substrat 5 absorbiert werden kann; so dass das Substrat 1 weicher werden kann, als das Substrat 5. Das bedeutet, dass das Substrat 1 häufig überhitzt werden muss, um sicherzustellen, dass Substrat 5 eine gewünschte Temperatur für das Senken zu der gewünschten Form erreicht. Die Anwendung von Wärme zu sowohl der Ober- als auch der Unterseite (s. 1) stellt Strahlungswärme direkt beiden Substraten bereit, führt aber auch dazu, dass die Beschichtung die doppelte Menge an Energie erhält, was möglicherweise zu einer Überhitzung führen kann.
  • Es wird gesehen werden, dass bestimmte Sonnenschutzbeschichtungen 3 einen engen thermischen Stabilitätsbereich haben, der die Form (d.h. den Biegegrad) von Glas, der in einem Biegeprozess erreicht werden kann, limitieren kann. Sehr stark gebogene Windschutzscheiben benötigen häufig höhere Biegetemperaturen und/oder längere Biegezeiten, die bestimmte Beschichtungen 3 mit den gegebenen konventionellen Glasbiegetechniken nicht aushalten können.
  • Ein Ziel dieser Erfindung ist es, die Zeit bei Höchsttemperatur und/oder die Höchsttemperatur, die von der Sonnenschutzbeschichtung 3 während eines Wärmebiegeprozesses zum Biegen und/oder Vorspannen eines Glassubstrats, das die Beschichtung trägt, erreicht wird, zu minimieren.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren zum Wärmebiegen und/oder Vorspannen von Glassubstraten/Scheiben bereitzustellen, die entwickelt wurde, um die Menge an naher Infrarotstrahlung zu reduzieren, die das zu biegende Glassubstrat (Substrate) erreicht.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, einen Filter (oder eine Sperre) bereitzustellen, um zumindest etwas der nahen Infrarotstrahlung zu filtern, bevor diese ein zu biegendes und/oder vorzuspannendes Glassubstrat erreicht. Dies kann es ermöglichen, dass eine Sonnenschutzbeschichtung, die von dem Glassubstrat getragen ist, eine geringere Temperatur erreichen kann, als wenn der Filter nicht vorgesehen wäre.
  • Indem es ermöglicht wird, dass die maximale Temperatur der Beschichtung reduziert wird (und/oder die Zeitdauer, für die die Beschichtung bei einer Maximaltemperatur ist, zu reduzieren), können bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung einen oder mehrere der folgenden Vorteile realisieren: (a) die Sonnenschutzbeschichtung wird weniger leicht während des Biege- und/oder Vorspannprozesses eines darunter liegenden Glassubstrats beschädigt, (b) es können höhere Biegegrade eines darunter liegenden Glassubstrats erreicht werden, ohne dass die Sonnenschutzbeschichtung beschädigt wird; (c) die Heizzeit und/oder die maximale Temperatur der Beschichtung kann reduziert werden, ohne dass die Menge an Glasbiegung reduziert wird, und/oder (d) der Energieverbrauch des Heizers kann in bestimmten Fällen reduziert werden.
  • In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung wird ein Filter (z.B. eine Sperre o.ä.) aus oder enthaltend eine Keramik verwendet (wie z.B. ein Silikat wie z.B. ein Aluminiumsilikat), welches die Strahlung im nahen Infrarotbereich reduziert, die das zu biegende und/oder vorzuspannende Glassubstrat und/oder die Beschichtung erreicht.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine oder mehrere der oben aufgeführten Aufgaben zu erfüllen.
  • In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung werden eine oder mehrere der oben aufgeführten Aufgaben durch Bereitstellung einer Vorrichtung zum Biegen und/der zum Vorspannen eines Glassubstrats erfüllt, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Heizelement zum Erzeugen von Energie; und einen Filter für nahes Infrarot, umfassend eine keramische Strahlungsoberfläche, die zwischen dem Heizelement und dem Glassubstrat angeordnet ist, wobei der Filter für nahes Infrarot zum Reduzieren der Menge im nahen Infrarotbereich dient, die das zu biegende und/oder vorzuspannende Glassubstrat erreicht.
  • In anderen beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung werden eine oder mehrere der oben aufgeführten Aufgaben durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Biegen von Glas erfüllt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Glassubstrats, das eine Sonnenschutzbeschichtung darauf aufweist; Richten von Infrarotstrahlung auf das Glassubstrat von einer Heizschicht, die eine Keramik umfasst, um das Glassubstrat auf eine Temperatur von zumindest etwa 550°C zum Biegen zu erwärmen; und wobei weniger als etwa 30% der Infrarotstrahlung, die das Glassubstrat erreicht, Wellenlängen von 0,7–3,0 μm aufweist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer konventionellen Vorrichtung und eines Verfahrens zum Biegen von Glasscheiben.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugwindschutzscheibe, die unter Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens von 1 hergestellt wurde.
  • 3 ist ein Diagramm (Wellenlänge gegen Absorption), das die Absorption von Infrarotstrahlung durch ein Stück von Natronkalksilikatglas als eine Funktion der Wellenlänge darstellt.
  • 4 ist eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen und/oder Vorspannen eines Glassubstrats (Substraten)/Scheibe (Scheiben) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das bestimmte Schritte darstellt, die beim Biegen des Glassubstrats (Substraten)/Scheibe (Scheiben) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung unternommen werden.
  • 6 ist ein Diagramm (Wellenlänge gegen relative Menge), das darstellt, dass mehr mittlere Infrarot- und/oder ferne Infrarotheizstrahlung als nahes Infrarot das zu heizende Glassubstrat (Substrate) in den Ausführungsformen der 4–5 und 7 nach dieser Erfindung erreicht.
  • 7 ist eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen und/oder Vorspannen von Glassubstrat(en)/Scheibe(n) gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Filters für nahes Infrarot zum Herausfiltern von zumindest einigen Nahinfrarotwellenlängen, der in den Ausführungsformen dieser Erfindung nach 4–5 verwendet werden kann.
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen und/oder Vorspannen von Glassubstrat(en)/Scheibe(en) gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
  • 10 ist eine schematische Darstellung, die einen silikatenthaltenden Filter darstellt, der in eine Vorrichtung und/oder einem Verfahren zum Biegen und/oder Vorspannen von Glassubstrat(en)/Scheibe(en) gemäß irgendeiner der Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet werden kann.
  • 11 ist ein Diagramm, das Heizzeit gegen Grad des Biegeradius des Glassubstrats aufzeigt, und darstellt, dass der silikatenthaltende Filter der Ausführungsform von 10 bei einer gegebenen Temperatur und Heizzeit einen höheren Grad von Glasbiegung erreichbar macht, verglichen mit dem Fall, wo die Silikat enthaltenden Filter nicht verwendet werden.
  • 12 ist ein Diagramm, das Emissivität gegen Wellenlänge zeigt und die normale Emissivität eines Aluminiumsilikatfilters in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der 10–11 darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung
  • Nun insbesondere auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmend, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durch die verschiedenen Ansichten bezeichnen.
  • 4 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Biegen und/oder Vorspannen von Glasscheiben/Substraten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung. Gebogene und/oder vorgespannte Glasscheiben oder Substrate, die hierin beschrieben werden, können in Anwendungen wie z.B. als Fahrzeugwindschutzscheiben verwendet werden, oder in anderen Arten von laminierten oder einzelnen Fenstern, Isolierglasfenstereinheiten oder jeder anderen geeigneten Anwendung.
  • Bezug nehmend auf 4 sind erste und zweite im Wesentlichen flache Glassubstrate 1 und 5 bereitgestellt. Das erste Glassubstrat 1 kann eine mehrlagige Sonnenschutzbeschichtung 3 darauf aufweisen (z.B. eine Low-E-Beschichtung, die zumindest eine infrarotreflektierende Schicht eines Materials wie z.B. Ag, NiCr, Au oder ähnliches umfasst). Das zweite Glassubstrat 5 kann in einer ähnlichen Weise beschichtet sein oder auch nicht.
  • Die Beschichtung 3 wird auf der Seite des Substrats 1 bereitgestellt, die dem anderen Substrat 5 am nächsten ist, damit sich die Beschichtung 3 nach der Laminierung zwischen den Substraten befindet. Die Glassubstrate 1, 5 können Natronkalksilikatglas enthalten oder daraus bestehen oder jeden anderen geeigneten Glastyp.
  • Beispielhafte Sonnenschutzbeschichtungen 3 sind in der US-Patentanmeldung 09/794,224 offenbart, die am 28. Februar 2001 angemeldet wurde (s. WO 02/04375) und in den US-Patenten mit den Nummern 5,229,194; 5,298,048; 5,557,462; 3,682,528; 4,898,790; 5,302,449; 6,045,896; und 5,948,538. Während diese Beispiele von Sonnenschutzbeschichtungen 3 sind, die verwendet werden können, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt, da jede andere geeignete Sonnenschutzbeschichtung statt dessen verwendet werden kann. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung umfasst die Sonnenschutzbeschichtung 3 wenigstens eine infrarotreflektierende Schicht (wie z.B. Ag, Au oder NiCr), die zwischen zumindest ersten und zweiten dielektrischen Schichten sandwichartig umschlossen ist. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Sonnenschutzbeschichtung 3 erste und zweite infrarotreflektierende Schichten (wie z.B. aus oder umfassend Ag, Au oder ähnlichem) und eine erste dielektrische Schicht (wie z.B. aus oder umfassend Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Titanoxid oder ähnlichem), die zwischen dem darunter liegenden Glassubstrat 1 und der ersten IR-reflektierenden Schicht vorgesehen ist, eine zweite dielektrische Schicht, die zwischen den zwei IR-reflektierenden Schichten vorgesehen ist, und eine dritte dielektrische Schicht, die über beiden IR-reflektierenden Schichten vorgesehen ist (siehe z.B. WO 02/04375 und US 09/794,224). In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung kann die Beschichtung 3 auf das Glassubstrat 1 in jeder geeigneten Weise aufgetragen werden (wie z.B. über Sputtern, wie es in den oben erwähnten Patenten/Patentanmeldungen beschrieben ist).
  • Bezug nehmend auf die 4–5 für beispielhafte Biegeausführungsformen, können im Wesentlichen flache Glassubstrate 1 (mit einer Beschichtung 3 darauf) und 5 in einem Biegeofen in einer sich überlappenden Weise angeordnet werden, indem ein optionales Schmierpulver (nicht abgebildet), wie z.B. Natriumhydrogenkarbonat, Zerit, Magnesiumoxid, Siliziumdioxid oder ähnliches zwischen sich berührenden Oberflächen der zwei Glassubstrate angeordnet wird. Die Beschichtung 3 befindet sich zwischen den Substraten und wird von Substrat 1 und/oder 5 getragen. Heizelemente 7 (zum Beispiel über und/oder unter den Glassubstraten 1, 5) emittieren Infrarotstrahlung 8 zu den Glassubstraten 1, 5, um dieselben für die Zwecke des Biegens zu erwärmen (siehe Schritt A in 5). In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung emittieren die Heizelemente 7 Infrarotstrahlung 8 in sowohl dem nahen Infrarotbereich, dem mittleren Infrarotbereich und dem fernen Infrarotbereich; obwohl in anderen Ausführungsformen die Heizelemente 7 keine Strahlung in dem mittleren oder fernen Infrarotbereich emittieren müssen. Ein oder mehrere Filter 12 für nahes Infrarot filtern zumindest einen Teil der nahen Infrarotstrahlen (z.B. einige Strahlen von 0,7 bis 3–4 μm) aus der Strahlung heraus, bevor die Strahlung die Glassubstrate 1, 5 erreicht (siehe Schritt B in 5). Somit enthält die Strahlung 10, die von dem Filter (den Filtern) 12 emittiert und/oder transmittiert wird, weniger nahe Infrarotstrahlung (wie z.B. Strahlen von 0,7 bis 3–4 μm) als die Strahlung 8, die vom Filter (Filtern) 12 empfangen wird. Die vom Filter (den Filtern) 12 emittierte und/oder durchgelassene IR-Strahlung 10 kann in bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung sowohl mittlere Infrarot- als auch ferne Infrarotstrahlung umfassen, aber sie muss nicht in allen Ausführungsformen mittlere Infrarotstrahlung beinhalten (siehe Schritt C in 5). In unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung kann der Filter (die Filter) 12 entweder ein integrales Teil des Heizelements 7 sein, oder alternativ von dem Heizelement 7 beabstandet sein, und z.B. zwischen dem zu heizenden Substrat und dem Heizelement 7 angeordnet sein, wie es in 4 gezeigt ist.
  • In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung filtert der Filter (die Filter) 12 für nahes Infrarot zumindest etwa 10% der nahen Infrarotstrahlung aus der Strahlung 8 heraus, bevorzugt zumindest etwa 30% und besonders bevorzugt zumindest etwa 50% und am meisten bevorzugt zumindest etwa 70%. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung enthält die Strahlung 10, welche die Glassubstrate 1, 5 zum Aufheizen derselben erreicht, infrarote Strahlung, von der weniger als etwa 50% in dem nahen Infrarotbereich ist, bevorzugt weniger als etwa 30% und mehr bevorzugt, von denen weniger als etwa 20% in dem nahen Infrarotbereich ist und am meisten bevorzugt, wobei weniger als etwa 10% in dem nahen Infrarotbereich ist, und am meisten bevorzugt, wobei etwa 0–5% in dem nahen Infrarotbereich ist.
  • Das Verhältnis von nahem Infrarot zu fernem Infrarot, das vom Heizelement (den Elementen) 7 in Strahlung 8 emittiert wird, kann z.B. eine Funktion der Heizelementtemperatur sein, wie es oben diskutiert wurde. Wie es oben erläutert wurde, kann dieses Verhältnis von nahem zu fernem Infrarot, welches von Heizelement (den Elementen) 7 emittiert wird, etwa 1,4 bei 538°C sein, etwa 5,5 bei 871°C und etwa 10 bei 1093°C. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung reduziert der Filter (die Filter) für nahes Infrarot dieses Verhältnis bei einer gegebenen Temperatur auf weniger als 85%, bevorzugt auf weniger als 50% und am meisten bevorzugt auf weniger als 35% von seinem ursprünglichen Wert. In bestimmten Ausführungsformen dämpft der Filter (die Filter) die mittlere und/oder ferne Infrarotstrahlung, um nicht mehr als 50% seines ursprünglichen Werts und bevorzugt um nicht mehr als 20% seines ursprünglichen Werts. Dies erlaubt es, eine erhebliche Menge an nahem Infrarot auszufiltern, während eine relativ hohe Leistungsabgabe in mittleren und/oder fernen Infrarotbänder beibehalten wird.
  • Aufgrund der reduzierten Menge an Strahlung im nahen Infrarotbereich, welche die Glassubstrate 1, 5 erreicht, können die Substrate mehr von der Infrarotstrahlung absorbieren (d.h. da das Glas signifikant Infrarotstrahlung in dem mittleren und fernen Infrarotbereich absorbiert) und weniger Infrarotstrahlung erreicht die Beschichtung 3. Da weniger Infrarotstrahlung die Beschichtung 3 erreicht, wird die Beschichtung 3 nicht so erwärmt, wie es der Fall wäre, wenn der Filter (die Filter) 12 nicht vorgesehen wäre. Anders gesagt, durch Erwärmen des Glassubstrats 1 von der nicht beschichteten Seite desselben und Verwendung von im Wesentlichen mittleren und/oder fernen Infrarotwellenlängen (und weniger oder wenig nahem Infrarot) kann die Beschichtung 3 bei einer niedrigeren Temperatur gehalten werden und/oder die Zeitdauer, für die die Beschichtung bei höheren Temperaturen gehalten werden muss, kann reduziert werden. Die Fähigkeit, Beschichtung 3 während des Biegens des darunter liegenden Glassubstrats 1 bei einer niedrigeren Temperatur zu halten, erlaubt es, die Beschichtung 3 besser vor Schaden zu schützen. Darüber hinaus wird es erkannt werden, dass Glas effektiver unter Verwendung von mittlerem Infrarot und/oder ferner Infrarotstrahlung (im Gegensatz zu nahem Infrarot) erwärmt werden kann, da das Glas durch Strahlung in den mittleren und fernen Infrarotbereichen absorbiert und erwärmt wird. Als ein Ergebnis steigt die Ausbeute und extremere Biegungen können durchgeführt werden. In anderen Worten, indem ausgewählt wird, wie das Glas hauptsächlich unter Verwendung durch mittlere Infrarot- und/oder ferne Infrarotwellenlängen geheizt wird (d.h. Wellenlängen, für die das Glas im Wesentlichen undurchlässig ist und diese absorbiert) wird das Glas auf effiziente Weise erwärmt, während gleichzeitig die Beschichtung 3 geschützt wird.
  • Während des Biegeprozesses werden die Glassubstrate 1, 5 auf eine Verarbeitungstemperatur(en) nahe eines Erweichungspunktes des Glases erwärmt (z.B. von etwa 550–850°C und bevorzugt von etwa 580–750°C), um die sich überlappenden Glassubstrate 1, 5 zu erweichen. Beim Erweichen werden die Glassubstrate 1, 5 (inklusive jeglicher Sonnenschutzbeschichtungen 3 darauf) entlang einer Formoberfläche einer Biegeform (nicht abgebildet) oder einer anderen geeigneten Struktur durch ihr Eigengewicht in die gewünschte gebogene Form gebogen (d.h. gesenkt). Die Glasscheiben können optional nach Erreichen einer geeigneten Temperatur pressgebogen werden. Nachdem sie in derartiger Weise wärmegebogen wurden, werden die gebogenen Glassubstrate 1, 5 (mit der Sonnenschutzbeschichtung 3 immer noch auf Substrat 1) voneinander getrennt und eine Polymer enthaltende Zwischenfolie 9 (z.B. aus oder enthaltend Polyvinylbutyral (PVB) oder jedes andere geeignete Laminierungsmaterial) wird dazwischen angeordnet. Die gebogenen Glassubstrate 1, 5 werden dann miteinander durch die Polymer enthaltende Zwischenschicht 9 laminiert, um eine Fahrzeugwindschutzscheibe oder jede andere geeignete Struktur zu bilden (siehe z.B. 2).
  • Während 4 ein Paar von Glassubstraten 1, 5 darstellt, die zusammen zur gleichen Zeit gebogen werden, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. In bestimmten alternativen Ausführungsformen kann die Biegevorrichtung nur ein Glassubstrat zur gleichen Zeit biegen. Darüber hinaus können die hier vorgestellten Biegetechniken und/oder Verfahren verwendet werden, um Glassubstrate 1, 5 zu biegen, unabhängig davon, ob diese Beschichtungen darauf aufweisen. Die hierin beschriebenen Techniken können auch verwendet werden, um Glassubstrate vorzuspannen (anstelle zu oder zusätzlich zu dem Biegen des Glases); da der Filter (die Filter) 12 auch in thermischen Vorspannprozessen nützlich sind, um die Beschichtung bei so niedrigen wie möglichen Temperaturen zu halten, während das darunter liegende Glas vorgespannt wird.
  • 6 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Spektrum der Strahlung 10 darstellt, welches die Glassubstrate 1 und/oder 5 erreicht, nachdem sie durch den Filter/die Filter 12 gefiltert wurde. Wie zu erkennen ist, ist der Hauptteil der Strahlung, die die Glassubstrate 1 und/oder 5 erreicht, in dem mittleren und/oder fernen Infrarotbereich, wobei nur eine kleine Menge in dem nahen Infrarotbereich ist. Wie oben erläutert, erlaubt dies, die Zeit und die Höchsttemperatur, der die Sonnenschutzschicht 3 während des Wärmebiegeprozesses ausgesetzt ist, zu minimieren, was wiederum die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Beschichtung reduziert.
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung. Die Ausführungsform der 7 ist ähnlich zu der Ausführungsform der 4–5, mit der Ausnahme, dass das Infrarotheizelement (die Heizelemente) 7a von einem Typ sind, der im Wesentlichen mittlere Infrarotstrahlung und/oder ferne Infrarotstrahlung nach der Laminierung emittiert, und nicht viel oder gar keine nahe Infrarotstrahlung. 6 zeigt ein Beispielspektrum von Strahlung, das durch das IR-Heizelement (Elemente) 7a emittiert werden kann. Die durch Heizelement (Elemente) 7a in der Ausführungsform von 7 emittierte Strahlung 10 ist ähnlich der Strahlung 10 nach Filterung in der Ausführungsform der 4–5. Nahinfrarotfilter 12 können in Verbindung mit der Ausführungsform von 7 verwendet werden oder auch nicht. Die durch die Heizelemente 7 emittierte Strahlung kann in bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung durch die Anwendung einer geeigneten Beschichtung(en) auf die Oberfläche des Heizelements (der Elemente) geändert werden.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Filters 12 für nahes Infrarot, der in einer der Ausführungsformen der 4–7 dieser Erfindung verwendet werden kann. In diesem Beispiel umfasst der Filter 12 für nahes Infrarot (der zumindest etwas nahe Infrarotstrahlung wie oben diskutiert ausfiltert) Schichten 20, 22 und 24. Die Schicht 20 dient als ein Substrat für die anderen Schichten und dient auch als eine Heizschicht, indem sie von einem Heizelement Wärme empfängt (z.B. in der Form von IR-Strahlung, Wärmeleitung o.ä.) und die Wärme über Wärmeleitung zur Schicht 22 überträgt. Die Schicht 20 kann das Heizele ment in verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung berühren oder auch nicht. Wenn die Schicht 20 nicht in direktem Kontakt mit dem Heizelement (den Heizelementen) ist, kann sie eine optionale Schicht oder Beschichtung auf ihrer Oberfläche, die zu dem Heizelement (den Heizelementen) weist, umfassen, die eine Hochemissivitätsbeschichtung mit breiter Wellenlänge ist, um die Effizienz des Einfangens der Infrarotstrahlung zu maximieren, die von dem Heizelement (den Elementen) emittiert wird. In Zusammenhang mit der 4 empfängt z.B. die Schicht 20 IR-Strahlung 8 von Heizelement 7 und erwärmt sich als Ergebnis daraus. Die Schicht 20 kann aus Ni, Cu, Au oder jedem anderen geeigneten Material bestehen oder dieses enthalten, welches in der Lage ist, in unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung in einer derartigen Weise aufzuheizen. Alternativ kann die Schicht 20 durch Wärmeleitung erwärmt werden, die aus einem direkten Kontakt mit dem Heizelement (den Elementen) resultiert. Ni ist ein bevorzugtes Material für Schicht 20 im Hinblick auf seinen hohen Schmelzpunkt und seine Kompatibilität mit Au, das für die Schicht 22 verwendet werden kann. Die Schicht 20 kann von jeder geeigneten Dicke sein; in beispielhaften, nicht limitierenden Ausführungsformen kann die Schicht 20 aus Ni bestehen und eine Dicke von etwa 1,27 cm (0,5 inch) haben.
  • Während sich die Heizschicht 20 aufwärmt, wärmt sie wiederum Schicht 22 auf (z.B. über Wärmeleitung, wenn die Schichten 20 und 22 in Kontakt miteinander sind). Die Schicht 22 wird aus einem Material gewählt, das eine niedrige spezifische Ausstrahlung (low-E) im nahen Infrarotbereich hat. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung hat Schicht 22 eine Emissivität von nicht mehr als etwa 0,5 im nahen Infrarotbereich und bevorzugt nicht mehr als etwa 0,3 im nahen Infrarotbereich und am meisten bevorzugt von nicht mehr als etwa 0,2 im nahen Infrarotbereich und noch weiter bevorzugt von nicht mehr als etwa 0,1 im nahen Infrarotbereich. Diese beispielhaften Bereiche gehen in bestimmten Fällen von einer Emissivität des ungefilterten Heizers aus, die bei etwa 0,9 bis 1,0 liegt. Es wird verstanden, dass eine Strahlung im nahen Infrarotbereich, die das zu heizende Glas erreicht, reduziert werden kann, wenn der Filter bei einer gegebenen Wellenlänge eine Emissivität hat, die niedriger ist als die des Heizelements (der Heizelemente) 7. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung beträgt die Emissivität des Gesamtfilters (z.B. der Schichten 22, 24) weniger als 80%, bevorzugt weniger als 50% und am meisten bevorzugt weniger als 35% der Emissivität des ungefilterten Heizelements 7. Die Schicht 22 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung aus Au (Gold), Ag (Silber), Al (Aluminium) oder jedem geeigneten Material bestehen, oder dieses beinhalten. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ist Schicht 22 undurchlässig und umfasst Au mit etwa 200 bis etwa 20000 Å Dicke. In alternativen Ausführungsformen dieser Erfindung können die Schichten 20 und 22 in einer einzelnen Schicht eines einzelnen Materials kombiniert werden (z.B. Au oder jedes andere geeignete Material).
  • Die Hochemissivitätsschicht 24 (z.B. aus oder enthaltend geschmolzenes Siliziumdioxid) wird durch Schicht 22 mittels Wärmeleitung, Konvektion und/oder Wärmestrahlung erhitzt. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann Schicht 24 wenigstens etwa 75% SiqO2 umfassen und bevorzugt wenigstens etwa 80% SiO2. Die Schicht 24 kann auch Materialien wie Aluminiumoxid oder ähnliches umfassen. In bestimmten Ausführungsformen hat Schicht 24 eine recht hohe Transparenz für nahes Infrarot und eine hohe Emissivität in den mittleren und fernen Infrarotbereichen; dies kann durch eine einzelne Schicht oder mehrere Schichten erreicht werden. Eine gewisse Absorption kann in dem nahen Infrarotspektrum der Schicht 24 toleriert werden. Wenn Schicht 24 durch Schicht 22 erwärmt wird, emittiert sie Infrarotstrahlung (zum größten Teil im mittleren und/oder fernen Infrarotbereich) 10 zu der zu biegenden Glasscheibe; wobei Schicht 24 eine recht hohe spezifische Ausstrahlung für lange Infrarotwellenlängen hat. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung hat die Schicht 24 eine Emissivität von wenigstens etwa 0,4 bei IR-Wellenlängen von 5–8 μm und bevorzugt von wenigstens 0,45 bei IR-Wellenlängen von 5–8 μm und sogar bis zu 0,8 oder höher für einige Wellenlängen in dem Bereich von 5–8 μm.
  • „Emissivität" ist bekannt als das Maß für die Fähigkeit eines Materials, Strahlung zu absorbieren und/oder zu emittieren. Wenn ein Material z.B. eine Emissivität von 0,8 (bei einer Gesamtzahl von 1,0) hat, strahlt es 80% der Energie ab, die ein perfekter Strahler bei der selben Temperatur abstrahlen würde. Ebenso, wenn ein Material eine Emissivität von 0,1 hat, strahlt es nur 10% der Energie ab, die ein perfekter Strahler bei derselben Temperatur abstrahlen würde. Hinsichtlich der Absorption, wenn ein Material 20% der elektromagnetischen Energie reflektiert, die auf es trifft und die anderen 80% absorbiert, hat es eine Emissivität von 0,8. Ebenso, wenn ein Material 90% der elektromagnetischen Energie reflektiert, die auf es trifft und die anderen 10% absorbiert, hat es eine Emissivität von 0,1. Wenn ein Material eine Emissivität von 0,5 hat, wird es 50% der Energie absorbieren, die auf es trifft und die anderen 50% werden entweder durch das Material reflektiert oder durch es hindurchgelassen. Wie aus dem obigen erkannt werden kann, wird der Filter für nahes IR von 8 durch Heizelement (Elemente) 7 durch z.B. Wärmeleitung oder Konvektion erwärmt, die Energie in einer anderen Form mit einer geringeren Strahlung im nahen Infrarot abgibt, verglichen zur ungefilterten Strahlung 8 von Heizelement(en), so dass weniger Strahlung im nahen Infrarotbereich das zu erwärmende Glas erreicht. Die für Filter 12 angegebenen Materialien sind nur beispielhaft und sollen nicht, wenn nicht ausdrücklich beansprucht, als limitierend betrachtet werden.
  • 9 zeigt eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung, die ähnlich zu den oben diskutierten ist, mit der Ausnahme, dass eine Mehrzahl von Heizelementen (HE) 7 und eine Mehrzahl von Filtern 12 für nahes Infrarot vorgesehen sind. Die Filter 12 sind elektrisch und/oder thermisch voneinander bis zu einem gewissen Grad isoliert (z.B. durch Beabstanden der Filter voneinander und durch Vorsehen von Luft oder einem anderen thermischen Isolator zwischen den Filtern). Auf diese Weise kann eine räumlich verteilte Leistung (z.B. unterschiedliche Wärmemengen, die von unterschiedlichen Heizelementen 7 abgegeben werden) einfacher gesteuert werden, um so eine thermische Gleichsetzung unter allen Filtern zu ver hindern. Mit anderen Worten, wenn es gewünscht ist, einen Teil des Glases (wie z.B. das Zentrum) mehr als andere Teile des Glases (wie z.B. die Ränder) zu erwärmen, dann kann mehr Leistung zu den zentralen Heizelementen 7 zugeführt werden. Wenn dies in der Ausführungsform der 9 vorgenommen wird, filtern die Filter 12 nahe des Zentrums des Heizbereichs mehr nahes Infrarot aus, als es die Filter nahe der Glasränder tun, aber sie emittieren auch mehr mittleres und/oder fernes IR, so dass selbst mit der Anwesenheit von Filtern 12 das eine Teil des Glases mehr erwärmt werden kann, als andere Teile des Glases. Dies ist vorteilhaft, wenn es gewünscht ist, die Biegung zu unterschiedlichen Formen zu steuern.
  • Die zuvor genannten Ausführungsformen zeigen erste und zweite Heizelemente, die an der oberen und unteren Seite von zu biegenden Gläsern vorgesehen sind. Allerdings ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt, da in bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung nur ein einzelnes Heizelement bereitgestellt zu werden braucht (entweder über oder unter dem zu biegenden Glas).
  • 10 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren beispielhaften Filters 12 für nahes Infrarot, der in jeder der zuvor genannten Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet werden kann. In dieser in 10 gezeigten Ausführungsform kann der Filter (die Filter) 12 entweder ein integraler Bestandteil des Heizelements 7 sein, oder alternativ von dem Heizelement 7 beabstandet sein, um z.B. zwischen dem zu erwärmenden Substrat und dem Heizelement 7 angeordnet zu sein. In beiden Fällen umfasst der Filter eine Strahlungsoberfläche (aus oder enthaltend Keramiken, wie z.B. Keramikfasern, die Wärmestrahlung zu dem zu biegenden und/oder vorzuspannenden Substrat richtet). In bestimmten Ausführungsformen ist keine weitere Struktur zwischen dem zu wärmenden Substrat und der Strahlungsoberfläche vorgesehen, wie es in 10 gezeigt ist.
  • Es wird angemerkt, dass das Heizelement 7 in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen einen Heizer umfassen kann (wie z.B. eine Metall- und/oder Me talllegierungswicklung bzw. Draht), der in einem Material, wie einer Keramik 7a montiert ist, und mit einem Schwarzkörper oder allgemein einer schwarzen Beschichtung 7b beschichtet ist, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Heizelemente 7 sind in den US-Patenten mit der Nummer D452,561; 6,308,008; D449,375; 6,160,957; 6,125,134; 5,708,408; 5,278,939; 4,975,563; 4,602,238 und 4,376,245 dargestellt. Allerdings kann auch jeder andere geeignete Typ von Heizelement 7 verwendet werden und diese Erfindung ist nicht auf die oben aufgeführten Heizelemente begrenzt.
  • In der Ausführungsform von 10 umfasst der Filter 12 für nahes Infrarot (welcher zumindest etwas Strahlung im nahen Infrarotbereich ausfiltert, wie es oben diskutiert wurde) an der Strahlungsoberfläche desselben ein Keramikmaterial (wie z.B. eine Oxidkeramik) oder besteht daraus. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen umfasst der Filter 12 oder ist der Filter 12 ein Silikat, wie z.B. Aluminiumsilikat. Das Aluminiumsilikat in Filter 12 für nahes Infrarot kann in der Form einer Mehrzahl von Fasern in der Form eines Faserbretts vorliegen, oder in jeder anderen geeigneten Form, inklusive, aber darauf nicht beschränkt, auf einen Stoff der verschmolzene, Silikat enthaltende Fasern enthält, FiberfracsTM, Nichtfaserkeramiken und ähnliches. Es wurde festgestellt, dass ein derartiges Material eine sehr wünschenswerte Emissivität hat (siehe 12), so dass es nicht viel Strahlung im nahen Infrarot emittiert. Als ein Ergebnis, durch Verwendung eines Filters 12 aus oder enthaltend ein derartiges Material wird die Menge an Strahlung im nahen Infrarot, welche das zu biegende/vorzuspannende Glas und die Beschichtung erreicht, reduziert, verglichen mit dem Fall, dass der Keramik enthaltende Filter nicht verwendet wird.
  • Bezug nehmend auf 10 kann der Keramikfilter 12 in Kontakt mit Heizelement 7 sein oder alternativ von dem Element 7 beabstandet sein, um z.B. zwischen dem Heizelement 7 und dem Substrat 1 angeordnet zu sein und hierdurch als eine Art von Ablenkelement als auch als Filter dienen. In beiden Fällen dient der Keramik enthaltende Filter 12 (wie z.B. Aluminiumsilikat) als eine Heiz schicht (Heizschichten), in dem er Wärme (z.B. in der Form von IR-Strahlung, Wärmeleitung, Konvektion oder ähnlichem) von Heizelement 7 empfängt und die Wärme in Strahlen 10 in Übereinstimmung mit der beispielhaften Emissivität, die in 12 gezeigt ist, abstrahlt, um so Substrat 1 zum Biegen und/oder Vorspannen zu erwärmen. Während Filter 12 in 10 als nur eine Schicht enthaltend dargestellt ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern es können andere Schichten im Filter (in Filtern) 12 vorgesehen sein.
  • Der Filter (die Filter) 12 in der Ausführungsform von 10 (der bzw. die ober- und/oder unterhalb des zu erwärmenden Glases angeordnet ist/sind), hat eine Emissivität (siehe z.B. 12), die dazu führt, dass wenig Strahlung im nahen Infrarotbereich das zu erwärmende Glas 1 erreicht. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung hat der emittierende Teil von Filter (von Filtern) 12 eine Emissivität von wenigstens etwa 0,4 bei IR-Wellenlängen von 5–8 μm, bevorzugt von weniger als etwa 0,45 bei IR-Wellenlängen von 5–8 μm und am meisten bevorzugt von bis zu 0,7 (oder sogar 0,8 oder mehr) für einige Wellenlängen von 5–8 μm. Darüber hinaus hat in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung der emittierende Teil von Filter (Filtern) 12 eine Emissivität von weniger als 0,45 bei allen Wellenlängen von 0,9–3 μm, bevorzugt von weniger als 0,35 bei allen Wellenlängen von 0,9–3 μm (siehe z.B. 12). Filter 12 ist somit aus einem Material (aus Materialien), das ein Energiespektrum emittiert, welches mit dem Absorptionsspektrum von Natronkalksilikatglas (vgl. 3 und 12) eng verbunden bzw. zugehörig ist. Darüber hinaus kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung das Material dieses Filters (der Filter) so gewählt werden, um eine gesamte Normalemissivität zu haben, welche bei 650°C niedriger ist als bei 550°C (Aluminiumsilikat erfüllt diese Anforderung in bestimmten Ausführungsformen). In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung sind Keramikfasern als ein Material an der Keramik enthaltenden Strahlungsoberfläche besonders nützlich, die in 10 gezeigt ist. Dies liegt daran, dass Keramikfasern dazu tendieren, Wärmestrahlung in einer diffusen Weise (im Gegensatz zu einer fokussierten oder parallel gerichteten Strahlung) zu dem zu biegenden und/oder vorzuspannenden Glassubstrat zu richten. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung wurde festgestellt, dass eine diffuse Strahlung zum Heizen von einer Faser enthaltenden Oberfläche besonders vorteilhaft ist.
  • 11 zeigt beispielhafte Vorteile von Keramikfiltern 12 (die auch als Ablenkelemente (Bleche) in bestimmten Ausführungsformen verwendet werden können), die in bestimmten Beispielen gemäß der Ausführungsformen der 10 und 12 dieser Erfindung erwähnt wurden. Das Diagramm in 11 wurde unter Verwendung von Aluminiumsilikatfiltern 12 erstellt, obwohl die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Wie erkannt werden kann, kann bei einer gegebenen Temperatur (wie z.B. 590°C) und Heizzeit ein größerer Grad an Biegung des beschichteten Substrats erreicht werden, wenn der Filter 12 der 10 und 12 verwendet wird, als wenn er nicht verwendet wird. Dies liegt daran, dass die Emissivität von Filter (Filtern) 12 ermöglicht, dass das Glas effizienter erwärmt wird, verglichen mit dem Fall, wo der Filter (die Filter) nicht vorhanden ist (sind).

Claims (28)

  1. Eine Vorrichtung zum Biegen und/oder Vorspannen eines Glassubstrats (1, 5), das eine Sonnenschutzbeschichtung aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst: a) ein Heizelement (7) zur Erzeugung von Wärme; und b) einen Filter (12) für nahes Infrarot umfassend eine Keramik enthaltende Strahlungsoberfläche, die zwischen dem Heizelement (7) und dem zu biegenden und/oder vorzuspannenden Glassubstrat (1, 5) angeordnet ist, wobei der Filter für nahes Infrarot zur Reduzierung der Menge von Strahlung im nahen Infrarotbereich dient, welche das zu biegende und/oder vorzuspannende Glassubstrat während des Prozesses des Biegens und/oder des Vorspannens des Glassubstrats erreicht.
  2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot ein Silikat umfasst.
  3. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot Aluminiumsilikat umfasst.
  4. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein emittierender Teil des Filters (12) für nahes Infrarot eine Emissivität von wenigstens etwa 0,4 für alle IR- Wellenlängen von 5 bis 8 μm hat, und eine Emissivität von weniger als 0,45 bei allen Wellenlängen von 0,9 bis 3 μm hat.
  5. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein emittierender Teil des Filters (12) für nahes Infrarot eine Emissivität von wenigstens etwa 0,4 für zumindest einige IR-Wellenlängen in dem Bereich von 5 bis 8 μm hat, und eine Emissivität von weniger als 0,45 für alle Wellenlängen von 0,9 bis 3 μm hat.
  6. Die Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der emittierende Teil des Filters (12) für nahes Infrarot eine Emissivität von wenigstens etwa 0,7 für wenigstens einige IR-Wellenlängen in dem Bereich von 5 bis 8 μm hat, und eine Emissivität von weniger als 0,35 für alle Wellenlängen von 0,9 bis 3 μm hat.
  7. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot von dem Heizelement (7) beabstandet ist, und wenigstens etwa 30 % der Strahlung im nahen Infrarotbereich, die von dem Filter (12) von dem Heizelement (7) empfangen wird, herausfiltert.
  8. Die Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot wenigstens etwa 50 % der Strahlung im nahen Infrarotbereich herausfiltert, die der Filter von dem Heizelement (7) empfängt.
  9. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei von dem Filter (12) für nahes Infrarot ausgegebene infrarote Strahlung, welche das Glassubstrat (1, 5) erreicht und erwärmt, weniger als etwa 50 % Strahlung im nahen Infrarotbereich umfasst, wobei der Rest der Infrarotstrahlung, welcher das Glassubstrat erreicht, in den Bereichen von mittlerem und/oder fernem Infrarot ist.
  10. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei von dem Filter (12) für nahes Infrarot ausgegebene Infrarotstrahlung, welche das Glassubstrat (1, 5) erreicht und erwärmt, weniger als etwa 30 % Strahlung im nahen Infrarotbereich umfasst, wobei der Rest der Infrarotstrahlung, welcher das Glassubstrat erreicht, in den Bereichen von mittlerem und/oder fernem Infrarot ist.
  11. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei von dem Filter (12) für nahes Infrarot ausgegebene Infrarotstrahlung, welche das Glassubstrat (1, 5) erreicht und erwärmt, 0 bis 10 % Strahlung im nahen Infrarotbereich umfasst, wobei der Rest der Infrarotstrahlung, welche das Glassubstrat erreicht, in den Bereichen von mittlerem und/oder fernem Infrarot ist.
  12. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens die Infrarotstrahlung, die von dem Filter (12) für nahes Infrarot ausgegeben wird, das Glassubstrat (1, 5) auf eine Temperatur von zumindest 550 °C erwärmt.
  13. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 weiter aufweisend einen weiteren Filter (12) für nahes Infrarot, wobei die Filter für nahes Infrarot an gegenüber liegenden Seiten des Glassubstrats (1, 5) angeordnet sind.
  14. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot in Kontakt mit dem Heizelement (7) angeordnet ist.
  15. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Strahlungsoberfläche aufweisend eine Keramik, die zwischen dem Heizelement und dem beschichteten Glassubstrat angeordnet ist, wobei die Strahlungsoberfläche eine Keramik umfasst, um Strahlung zu dem beschichteten Glassubstrat (1, 5) zu richten, um das beschichtete Glassubstrat zum Biegen und/oder zur Vorspannung in einer Weise aufzuheizen, so dass die Menge an Strahlung im nahen Infrarotbereich reduziert wird, die das zu biegende und/oder vorzuspannende beschichtete Glassubstrat erreicht.
  16. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsoberfläche ein Silikat umfasst.
  17. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsoberfläche Aluminiumsilikat umfasst.
  18. Ein Verfahren zum Biegen von Glas, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Glassubstrats (1, 5), welches eine Sonnenschutzbeschichtung (3) darauf aufweist; b) Bereitstellen einer Heizschicht (20) umfassend eine Keramik zwischen dem Glassubstrat und einem Heizelement (7); c) Richten von Infrarotstrahlung auf das Glassubstrat (1, 5) von der Heizschicht, die eine Keramik umfasst, um das Glassubstrat auf eine Temperatur von wenigstens 550 °C aufzuheizen, wodurch das Glassubstrat dazu gebracht wird sich zu biegen; und d) wobei durch Filtern der Infrarotstrahlung weniger als etwa 30 % der Infrarotstrahlung, die das Glassubstrat erreicht, Wellenlängen von 0,7 bis 3,0 μm hat.
  19. Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Heizschicht wenigstens Teil eines Filters (12) für nahes Infrarot ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot ein Silikat umfasst.
  21. Das Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot Aluminiumsilikat umfasst.
  22. Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei weniger als etwa 20 % der Infrarotstrahlung, die das Glassubstrat (1, 5) erreicht, Wellenlängen von 0,7 bis 3,0 μm hat.
  23. Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei etwa 0 bis 5 % der Infrarotstrahlung, die das Glassubstrat (1, 5) erreicht, eine Wellenlänge von 0,7 bis 3,0 μm hat.
  24. Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei ein emittierender Teil der Heizschicht eine Emissivität von wenigstens etwa 0,4 für zumindest einige Infrarotwellenlängen in dem Bereich von 5 bis 8 μm hat, und eine Emissivität von weniger als 0,45 für alle Wellenlängen von 0,9 bis 3,0 μm hat.
  25. Die Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Strahlungsoberfläche Keramikfasern umfasst.
  26. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Filter (12) für nahes Infrarot eine Strahlungsoberfläche umfasst, die Keramikfasern umfasst.
  27. Die Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei keine Heizstruktur (7) zwischen der Strahlungsoberfläche und dem zu biegenden und/oder vorzuspannenden beschichteten Glassubstrat (1, 5) vorliegt.
  28. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei keine Heizstruktur (7) zwischen der Strahlungsoberfläche und dem zu biegenden und/oder vorzuspannenden Glassubstrat (1, 5) vorliegt.
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