DE69626943T2

DE69626943T2 - Gehärtete Glasscheibe

Info

Publication number: DE69626943T2
Application number: DE69626943T
Authority: DE
Inventors: Masahide Ishibashi; Shinichi Kita; Katsuji Okuda
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2016-12-28
Also published as: JPH09183626A; DE69626943D1; EP0781730A2; US6094943A; EP0781730B1; EP0781730A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bezüglich einer vorgespannten Glastafel, die beispielsweise eine Dicke zwischen 2,5 bis 3,1 mm aufweist und durch Luftkühlung gehärtet ist, um eine vorgespannte Glastafel vorzusehen, die einen hohen Härtungsgrad aufweist und für Fensterscheiben für Gebäude sowie auch für Kraftfahrzeugscheiben geeignet ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bisher ist eine Vielzahl verschiedener Verfahren zum Vorspannen oder Härten einer Glastafel mit einer Dicke im Bereich von beispielsweise 2,5 mm bis 3,5 mm durch Luftkühlung vorgeschlagen worden und praktisch angewendet worden, um eine vorgespannte Glastafel zu erhalten. Eines von diesen ist in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr. 52-121620 offenbart, die eine Glastafel und ein Verfahren zur Herstellung derselben beschreibt. Die Glastafel wird als eine Seitenfensterscheibe und eine Heckfensterscheibe eines Kraftfahrzeugs verwendet und lokal so gekühlt, dass Bereiche mit niedrigem Härtungsgrad unter Bereichen mit hohem Härtungsgrad verteilt sind. Die durchschnittliche zentrale Zugspannung der Glastafel ist innerhalb eines Bereiches von dem Maximalwert von 62 MN/m² in allen Glastafeln mit einer Dicke von 2,5 bis 3,5 mm bis zu dem Minimalwert von 56,5 MN/m² in einer Glastafel mit einer Dicke von 2,5 mm oder dem Minimalwert von 53 MN/ m² in der Glastafel mit einer Dicke von 3,5 mm festgelegt, wobei sich der minimale Wert invers mit der Dicke ändert. Es sind Bereiche innerhalb der Galstafel verteilt, in denen die Hauptspannungen, die in der Ebene der Glastafel wirken, ungleich sind. In zumindest einigen dieser Bereiche besitzt die Differenz zwischen den Hauptspannungen einen maximalen Wert zwischen 8 und 25 MN/m². Die wesentlichen Hauptspannungen benachbarter Bereiche, in denen sich die Differenzen der Hauptspannungen auf dem Maximum befinden, besitzen unterschiedliche Richtungen. Die Distanz zwischen den Zentren dieser benachbarten Bereiche liegt zwischen 15 und 30 mm.
In der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-33517 ist ein Verfahren zum Vorspannen einer Glastafel und eine dadurch hergestellte vorgespannte Glastafel beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Glastafel durch eine Abschreckstation vorgeschoben, in der die Tafel einer abschreckenden Gasströmung ausgesetzt wird. Die abschreckende Gasströmung ist zumindest eine lokalisierte Gasströmung, die mit einer Folgefrequenz in Bezug zu der Geschwindigkeit des Vorschubs der Glasstafel durch die Abschreckstation gepulst ist, um in der Scheibe eine Verteilung von Bereichen von stärker vorgespanntem Glas zu bewirken, in denen Bereiche mit weniger vorgespanntem Glas verteilt sind.
Ferner ist in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung Nr. 60- 145921 ein Verfahren zum Vorspannen einer Glastafel und eine Vorrichtung dafür beschrieben. Bei diesem Verfahren wird Gas auf die gegenüberliegenden Flächen einer Glastafel geblasen, wodurch die Glastafel gehärtet wird, wobei der maximale Druckabfall von Gas an dem freien Ende der Düse auftritt. Zusätzlich beschreibt diese Veröffentlichung die folgenden Techniken: das Gas wird an die Düse mit einer Strömungsgeschwindigkeit geliefert, die an dem Auslass der Düse zumindest Schallgeschwindigkeit erreicht. Das Ende der Düse ist nahe an der Glastafel angeordnet und innerhalb einer Distanz von der Glastafel positioniert, die das Sechsfache des Durchmessers (Breite) des Gasstrahlstromes an dem Auslass der Düse beträgt. Die Düsen sind in einem solchen Muster angeordnet, dass die Distanz unter den Düsen an dem Startteil der Härtungsstation in der Bewegungs- oder Längsrichtung der Glastafel kürzer ist, als an dem Endteil der Härtungsstation. Die Menge an Gas, die auf die Glastafel geblasen wird, ist an dem Startteil der Härtungsstation größer als an den anderen Teilen der Härtungsstation. Es sind Drosseldüsen vorgesehen um zu ermöglichen, dass Luft bei Schallgeschwindigkeit ausgestoßen werden kann.
Ferner ist in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60- 103043 ein Verfahren zum Vorspannen einer Glastafel und eine Vorrichtung dafür offenbart. Bei diesem Verfahren wird ein Ausstoßdampf des Fluides von Düsen an zumindest eine Oberfläche der Glastafel geblasen, wodurch die Glastafel gehärtet wird, wobei Gas an die Düse mit einer Geschwindigkeit geliefert wird, die ermöglicht, dass das Gas an dem Auslass der Düse zumindest mit Schallgeschwindigkeit strömen kann. Der obige Ausstoßstrom ist eine Mischung des Gases und zerstäubter Flüssigkeit. Zusätzlich beschreibt diese Veröffentlichung, dass die Flüssigkeit zerstäubt wird, indem sie mit Impulswellen behandelt wird, die innerhalb der Düse erzeugt werden.
Es sind auch noch weitere Verfahren von derselben Gruppe wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung dieser Anmeldung vorgeschlagen worden. Eines von diesen ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62- 50416 offenbart (US-Patent Nr. 4,662,926), die ein Verfahren zum Vorspannen einer Glastafel beschreibt. Bei diesem Verfahren sind Kühldüsen eines Blaskopfes wie folgt angeordnet: Das Zentrum von konzentrischen Kreisen ist an einer Düsenanbringungsseite das Blaskopfes festgelegt, und die Kühldüsen sind entlang der konzentrischen Kreise angeordnet und radial ausgerichtet. Die radialen Abstände unter den Düsen sind nicht größer als 50 mm. Aus den derart angeordneten Kühldüsen wird Kühlmedium auf die Glastafel geblasen, wodurch die Glastafel gehärtet wird.
Die JP-62-50416 (US-A-4,662,926) bildet den für die Erfindung am nächsten liegenden Stand der Technik.
Bei diesem Verfahren sind die Düsen in Kreisen angeordnet, die sich unter einer radialen Distanz von 20 bis 40 mm voneinander befinden, wobei in den Kreisen die Düsen mit einer Distanz von 10 bis 30 mm voneinander getrennt sind. Die Distanz zwischen gegenüberliegenden Düsen beträgt etwa 63 mm. Die Menge an Luft, die von jeder Düse ausgestoßen wird, beträgt etwa 0,0087 Nm³/s, und der Winddruck beträgt etwa 0,25 kg/ cm².
Dieselbe Gruppe hat ferner ähnliche Verfahren ähnlich demjenigen der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-50416 vorgeschlagen, wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-38289, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-47819, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-51212 und der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-43327 offenbart ist. Nun beschreibt die japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-38289, dass zumindest einer eines Paares von Pressstempeln mit Heizelementen versehen ist, die konzentrisch angeordnet sind. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-47819 beschreibt, dass eine Vielzahl von Ablenkplatten konzentrisch um ein Zentrum der Anbringungsfläche der Kühldüsen des Blaskopfes angeordnet ist. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-51212 beschreibt, dass zumindest einer eines Paares von Pressstempeln mit Kühlelementen versehen ist, die konzentrisch um ein Zentrum angeordnet sind, um so eine vorbereitende Kühlung durchzuführen, und dann die Glastafel durch Blasen eines Kühlmediums auf die Glastafel abgeschreckt wird. Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 63-43327 beschreibt, dass Kühldüsen entlang konzentrischer Kreise um ein Zentrum der Anbringungsfläche der Kühldüsen des Blaskopfes angeordnet sind, wobei die Kühldüsen anders als die Kühldüse am Zentrum derart angeordnet sind, dass ihre Achsen um 3 bis 45º in einer tangentialen Richtung der konzentrischen Kreise relativ zu einer vertikalen Achse schräggestellt sind, die rechtwinklig zu der Blaskopffläche liegt, um die Glastafel abzuschrecken.
Dieselbe Gruppe hat ein weiteres Verfahren zum Vorspannen von Glastafeln vorgeschlagen, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4- 29615 (US-Patent Nr. 4,735,646) offenbart ist, das die folgende Technik beschreibt:
Zu Beginn eines Abschreckschrittes wird erlaubt, dass jede von zwei Luftkammern plötzlich mit einer Quelle für Druckluft in Verbindung treten kann, die bei einem vorbestimmten ersten Druck in dem Bereich von 2 bis 8 kg/cm² durch Manometerdruck beibehalten wird, so dass ein schneller Druckabfall von dem ersten Druck auf einen vorbestimmten zweiten Druck im Bereich von 0,05 bis 0,5 kg/cm² durch Manometerdruck erfolgt, wenn sich die komprimierte Luft in die Luftkammer expandiert, sodass im Wesentlichen die gesamte Länge jeder Luftkammer und die von diesen vorragenden Düsen als eine Art Stoßwellenrohr dienen.
Ferner hat dieselbe Gruppe ähnliche Techniken vorgeschlagen, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-2593, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-23068 (britisches Patent Nr. 2,232,978), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-24995 (US-Patent Nr. 5,112,377) und der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3-228841 (US- Patent Nr. 5,127,932) offenbart ist.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-23068 beschreibt ein Verfahren zum Härten einer Glastafel, bei dem ein Abschrecken der vorher erhitzten Glastafel in einem zweistufigen Prozess durchgeführt wird, indem zunächst Kühlluft aufgeblasen wird, was eine Stoßwelle auf die beiden gegenüberliegenden Flächen der erhitzten Glastafel für eine erste Zeitperiode erzeugt, so dass der Wärmeübergangskoeffizient an jeder der Flächen der Glastafel größer als 300 kcal/m²·h·ºC und nicht größer als 1000 kcal/m²·h·ºC wird, und nachfolgend Kühlluft auf die Flächen der Glastafel für eine zweite Zeitperiode geblasen wird, die länger als die erste Zeitperiode ist, so dass der Wärmeübergangskoeffizient an jeder der Flächen in den Bereich von 100 bis 300 kcal/m²·h·ºC fällt.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-24995 beschreibt, dass ein Abschrecken einer Glastafel mit Düsen NC, die mit einem Luftkompressor verbunden sind, und mit Düsen NB erreicht wird, die mit einem Gebläse verbunden sind, wobei Kühlluft von den Düsen NC, die auf die zu härtende Glastafel geblasen wird, Luft umfasst, die Stoßwellen aufweist, und der Druck der Düsen NB und der Druck der Düsen NC in einer Beziehung von 0 < (PB - PC) ≤ 500 mm Aq stehen. Die japanische vorläufige Patentveröffentlichung Nr. 3-228841 beschreibt, dass nach einer vorbereitenden Kühlung durch Aufblasen von Luft in einem Streifenmuster, wobei die Streifen eine Schrägstellung von θ (45º < θ ≤ 90º) relativ zu der Bewegungsrichtung der Glastafel besitzen, ein Kühlmedium aufgeblasen wird, um die Glastafel abzuschrecken.
Jedoch haben sich bei den obigen herkömmlichen Techniken Schwierigkeiten ergeben, wie nachfolgend beschrieben ist. Die Glastafeln gemäß der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 52-121620 und der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-33517 besitzen eine unzureichende Festigkeit als Windschutzscheibe oder Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges. Zwar wird angenommen, dass sie einige Anforderungen von Untersuchungsstandards bezüglich Kraftfahrzeugscheiben erfüllen, wie beispielsweise die Anzahl von Bruchstücken und das Vermeiden eines Auftretens scharfer Kanten mit einer Länge von nicht kleiner als 100 mm in einer Bruchuntersuchung. Jedoch dürfte es problematisch sein, dass sie die Anforderungen der Höhe von nicht kleiner als 2 m bei einer Schlagfestigkeitsuntersuchung sicher erfüllen. Die obige Veröffentlichung beschreibt keine derartige Schlagfestigkeit.
Gemäß den vorläufigen japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern 60-145921 und 60-103043 wird die Kühlrate der Glastafeln erhöht, um das Härten zu steigern, indem der Luftausstoß mit Schallgeschwindigkeit oder die Impulswelle erzeugt wird. Diese Glastafeln erfüllen die Anforderungen des Untersuchungsstandards für Kraftfahrzeugscheiben, beispielsweise die Höhe von nicht kleiner als 2 m bei der Schlagfestigkeitsuntersuchung, nur schwer. Diese obigen Veröffentlichungen beschreiben keine derartige Schlagfestigkeit.
Zusätzlich werden gemäß den Verfahren zum Vorspannen von Glastafeln, die von derselben Gruppe wie die vorliegenden Erfinder vorgeschlagen sind und in den japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern 62-38289 und 4-29615 offenbart sind, die Glastafeln gehärtet, indem eine Differenz beim Kühlen auf die Glastafel in einer konzentrischen Art und Weise oder durch Kühlen der Glastafel auf Art eines Stoßrohres vorgesehen wird. Durch dieses Härten können die Glastafeln stark verbessert werden, um den Anforderungen der Untersuchungsstandards für Kraftfahrzeugscheiben gerecht zu werden, beispielsweise der Anzahl von Bruchstücken, keine Bildung von scharfen Kanten mit einer Länge, die 100 mm überschreitet, und keine Bildung von Bruchstücken mit einer Fläche von nicht kleiner 3 cm² bei der Bruchuntersuchung. Jedoch sind in Verbindung mit der Schlagfestigkeitsuntersuchung die Glastafeln gemäß der Veröffentlichungen so verbessert, um die Anforderungen von Untersuchungsstandards für Kraftfahrzeugscheiben hinsichtlich der Höhe zu erfüllen, die zwischen 1,5 und 2 m liegt, können aber die Anforderung der Höhe von nicht kleiner als 2 m nicht erfüllen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte vorgespannte Glastafel vorzusehen, die wirksam Nachteile beseitigt, mit denen die herkömmlichen vorgespannten Glastafeln in Verbindung stehen, die gemäß einer Vielzahl von Verfahren hergestellt sind, insbesondere denjenigen, die in den oben beschriebenen Patentveröffentlichungen offenbart sind.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte vorgespannte Glastafel vorzusehen, die eine hohe Sicherheit und ein niedriges Gewicht aufweist und zur Verwendung als Fensterscheiben oder -gläser für Gebäude oder Kraftfahrzeugfensterscheiben geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte vorgespannte Glastafel vorzusehen, die eine Dicke aufweist, die beispielsweise im Bereich von 2,5 bis 3,1 mm liegt und die Anforderungen von Untersuchungsstandards für Kraftfahrzeugscheiben beispielsweise hinsichtlich eines festgelegten Werts der Anzahl von Bruchstücken, einer Bildung eines festgelegten scharfen Randes, einer Fläche von Bruchstücken, die nicht kleiner als ein festgelegter Wert ist, und dergleichen erfüllt.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte vorgespannte Glastafel vorzusehen, die durch ein Verfahren hergestellt wird, das hinsichtlich der Art des Kühlens gegenüber den Herstellverfahren verbessert ist, die in einer Vielzahl von Patentveröffentlichungen offenbart sind.
Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch das Verfahren nach Anspruch 1 und durch die Glastafel nach Anspruch 2 gelöst.
Nach Anspruch 2 besitzt die vorgespannte Glastafel die erste Eigenschaft, dass die Anzahl von Bruchstücken nicht kleiner als 40 (Stücke) innerhalb einer Fläche von 50 mm · 50 mm bei einer Bruchuntersuchung gemäß JIS R 3212 ist, bei der ein Schlag auf eine vorbestimmte Position der Glastafel mit einem Hammer oder einem Stempel aufgebracht wird, und die zweite Eigenschaft, dass die festgelegte Höhe nicht kleiner als 2 m bei einer Schlagfestigkeitsuntersuchung gemäß JIS R 3212 ist, bei der die festgelegte Höhe den Wert darstellt, bei dem die Glastafel bei Fallenlassen einer Stahlkugel mit einem Gewicht von 227 g bricht.
Diese Glastafel kann als eine Seitenfensterscheibe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Sie kann auch als eine Heckfensterscheibe eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.
Nach Anspruch 1 umfasst das Verfahren zum Vorspannen einer Glastafel die folgenden Schritte:
Erwärmen der Glastafel auf eine Temperatur im Bereich von 645 bis 660ºC; Anordnen der erwärmten Glastafel zwischen oberen und unteren Blasköpfen, von denen jeder eine Vielzahl von Luftausstoßdüsen aufweisen, die zu der Glastafel weisen; wobei die Distanz zwischen den spitzen Enden der Luftausstoßdüsen des oberen Blaskopfes und den spitzen Enden der Luftausstoßdüsen des unteren Blaskopfes innerhalb eines Bereichs von 75 bis 80 mm und die Distanz zwischen den benachbarten Luftausstoßdüsen innerhalb eines Bereichs von 20 bis 30 mm gewählt ist; Ausstoßen von Luft von den Luftausstoßdüsen nur auf die Glastafel, Wählen der Menge an Luft, die von jeder Luftausstoßdüse ausgestoßen werden soll, innerhalb eines Bereiches von 7,0 · 10&supmin;&sup4; ist 10,0 · 10&supmin;&sup4; Nm³/s; und Wählen eines Winddruckes von Luft, die von der Luftausstoßdüse ausgestoßen wird, innerhalb eines Bereiches von 4,0 bis 6,0 kg/cm².
Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt die vorgespannte Glastafel eine ausreichende Festigkeit und Sicherheit, um die Standards von Fahrzeugscheiben im Kraftfahrzeugbereich zu erfüllen. Demgemäß wird es möglich, die vorgespannte Glastafel in dem Zustand einer einzelnen Tafel als eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges zu verwenden, was auf dem Gebiet vorgespannter Glastafeln ein epochebildendes Ereignis darstellt. Es ist selbstverständlich, dass die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung als Fensterscheibe für Gebäude verwendet werden kann. Die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung kann für Scheiben für Kraftfahrzeuge verwendet werden, die eine Vielzahl von Funktionsglastafeln umfassen, wie beispielsweise Glastafeln mit der Fähigkeit zum Schneiden infraroter Strahlen und/oder ultravioletter Strahlen, beschichtete Glastafeln, farbige Glastafeln, Verbundglastafeln, einzelne Glastafeln, laminierte Glastafeln, doppellagige Glastafeln und gekrümmte Glastafeln. Zusätzlich bietet die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung für Menschen Sicherheit und ist von dem Standpunkt des Umweltschutzes vorteilhaft, während sie zu einer Gewichtsverringerung des Kraftfahrzeuges beträgt. Ferner kann eine derartige vorgespannte Glastafel effektiv und einfach ohne Durchführung größerer baulicher Änderungen an herkömmlichen Produktionseinrichtungen für vorgespannte Glastafeln hergestellt werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine vorgespannte Glastafel las erste Eigenschaft, das eine Anzahl von Bruchstücken nicht kleiner als 40 (Stücke) innerhalb einer Fläche von 50 mm · 50 mm in einer Bruchuntersuchung ist, bei der ein Schlag auf eine vorbestimmte Position der Glastafel mit einem Hammer oder einem Stempel aufgebracht wird, und als zweite Eigenschaft besitzt, dass eine festgelegte Höhe bei einer Schlagfestigkeitsuntersuchung bei nicht weniger als 2 m liegt, wobei die festgelegte Höhe einem Wert entspricht, bei dem die Glastafel bricht, wenn eine Stahlkugel mit einem Gewicht von 227 g darauf fallen gelassen.
Die Bruchuntersuchung wird wie folgt durchgeführt: der Schlag wird auf die vorbestimmte Position der Glastafel (Proben) mit einem Hammer oder einem Stempel mit einem vorbestimmten zugespitzten Ende aufgebracht. Nachdem die Glastafel gebrochen ist, wird die Anzahl von Glasbruchstücken in einem Zählrahmen von 50 mm · 50 mm gezählt. Zusätzlich wird die Zahl scharfer Kanten (langer und schlanker Bruchstücke) aus Glas mit einer Länge von nicht kleiner als 75 mm gezählt. Ferner wird die Anzahl von Bruchstücken mit einer Fläche, die 3 cm² überschreitet, gezählt. Diese Bruchuntersuchung wird gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) R 3212 (Untersuchungsverfahren für Sicherheitsglas für Straßenfahrzeuge) durchgeführt.
Die Schlagfestigkeitsuntersuchung wird wie folgt durchgeführt: die Glastafel (Proben) wird in einem Trägerrahmen mit vorbestimmten Abmessungen angeordnet. Dann wird eine Stahlkugel mit einem Gewicht von 227 g aus einem Stillstand von der Höhe (festgelegten Höhe) von 2 m auf das Zentrum der Glastafel fallengelassen, um zu beurteilen, ob die Glastafel dabei zerbricht. Wenn sie nicht zerbricht, wird beurteilt, dass die Glastafel die festgelegte Höhe von nicht kleiner als 2 m besitzt. Diese Schlagfestigkeitsuntersuchung wird gemäß JIS R 3212 ausgeführt.
Wie oben angemerkt ist, besitzt die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung die erste Eigenschaft, dass die Anzahl der Bruchstücke bei der Bruchuntersuchung nicht kleiner als 40 (Stücke) innerhalb der Fläche von 50 mm · 50 mm ist. Zusätzlich besitzt die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung die zweite Eigenschaft, dass die festgelegte Höhe bei der Schlagfestigkeitsuntersuchung nicht kleiner als 2 m ist. Mit diesen Eigenschaften kann eine Fensterscheibe oder Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges eine ausreichende Festigkeit und Sicherheit für Mensch und Gegenstand sicher erhalten. Wenn die Anzahl der Bruchstücke kleiner als 40 (Stücke) innerhalb des Bereichs von 50 mm · 50 mm ist, besitzt die Glastafel nur einen unzureichenden Grad an Vorspannung oder Härtung und besitzt daher eine unzureichende Festigkeit, so dass die Sicherheit nicht gewährleistet ist. Eine derartige Glastafel ist nicht als Fensterscheibe oder Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges geeignet. Diesbezüglich liegt die Anzahl von Bruchstücken bei der Bruchuntersuchung bevorzugt im Bereich von 40 bis 450 (Stücken) innerhalb der Fläche von 50 mm · 50 mm und bevorzugter innerhalb eines Bereichs von 40 bis 400 (Stücken) innerhalb der Fläche von 50 mm · 50 mm. Zusätzlich ist es, um eine ausreichende Schlagfestigkeit zu erhalten und eine Sicherheit der Glastafel für die Fensterscheibe oder Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges sicherzustellen, erforderlich,
dass die festgelegte Höhe bei der Schlagfestigkeitsuntersuchung nicht kleiner als 2 m ist. Wenn die spezifische Höhe kleiner als 2 m ist, ist die Glastafel vom Standpunkt der Sicherheit für die Fensterscheibe oder Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges nicht geeignet.
Die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung wird mit einer Wärmebehandlung aus Luftkühlung vorgespannt oder gehärtet. Genauer wird die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren hergestellt, das durch Anwenden von Verbesserungen auf eine Vielzahl von Produktionsverfahren erzielt worden ist, die bereits durch dieselbe Gruppe wie die vorliegenden Erfinder vorgeschlagen wurden und beispielsweise offenbart worden sind: in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-50416 (U.S. Patent Nr. 4,662,926), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-38289, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-47819, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-51212 und der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-43327, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4,29615 (dem U.S. Patent Nr. 4,735,646), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6,2593, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-23068 (dem britischen Patent Nr. 2,232,978), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6,24995 (U.S. Patent Nr. 5,112,377) und der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3-228841 (dem U.S. Patent Nr. 5,127,932).
Zusätzlich betreffen die Verbesserungen für das Herstellverfahren für die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung die Wärmebehandlung oder das Härten (durch Luftkühlung), das durch eine Kühlvorrichtung oder ein Kühlsystem ausgeführt wird, das beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr. 7-105623 (U.S. Patentanmeldung Nr. 08/637,840) offenbart ist.
Es ist vorzuziehen, dass die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung die dritte Eigenschaft aufweist, dass bei der Bruchuntersuchung keine scharfen Glaskanten mit einer Länge von nicht kleiner als 75 mm erzeugt werden, und die vierte Eigenschaft besitzt, dass kein Glasbruchstück mit einer Fläche von nicht kleiner als 3 cm² bei der Bruchuntersuchung erzeugt wird. Diese Eigenschaften sind für eine Fensterscheibe oder Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges erforderlich, um eine ausreichenden Festigkeit und Sicherheit für Mensch und Gegenstand zu gewährleisten. Dies bezüglich sei angemerkt, dass es am bevorzugtesten ist, dass die vorgespannte Glastafel die Eigenschaften aufweist, dass die Anzahl von Bruchstücken nicht kleiner als 40 (Stücke) innerhalb der Fläche von 50 mm · 50 mm bei der Bruchuntersuchung ist, bei der ein Schlag auf die vorbestimmte Position der Glastafel mit dem Hammer und dem Stempel aufgebracht wird; die festgelegte Höhe nicht kleiner als 2 m bei einer Schlagfestigkeitsuntersuchung ist, bei der die festgelegte Höhe dem Wert entspricht, bei dem die Glastafel bei Fallenlassen der Stahlkugel mit dem Gewicht von 227 g bricht; keine scharfen Glaskanten mit der Länge von nicht kleiner als 75 mm bei der Bruchuntersuchung erzeugt werden und kein Glasbruchstück mit einer Fläche von nicht kleiner als 3 cm² bei der Bruchuntersuchung erzeugt wird. Die obige Eigenschaft, dass keine scharfen Glaskanten mit einer Länge von nicht kleiner als 75 mm erzeugt werden, ist besonders bevorzugt, um menschliche Verletzungen zu mildern.
Es ist angemessen möglich, dass die obigen Eigenschaften für eine gekrümmte Glastafel mit einem Krümmungsradius von beispielsweise 1250 mm vorgesehen werden können. Es sei zu verstehen, dass unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Faktoren, beispielsweise Dicke, Krümmungsradius, Glassorten wie beispielsweise grünfarbiges Glas mit einer Fähigkeit, infrarote Strahlen und ultraviolette Strahlen zu absorbieren, und dergleichen, geeignete Einstellungen für die Glastafel vorgesehen werden können. In dem Fall von Fensterscheiben und Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge ist es vorzuziehen, dass eine Oberflächendruckspannung im Bereich von 1300 kg/cm² bis 1500 kg/cm² und eine Variation des Krümmungsradius von nicht mehr als 1,5 mm vorhanden sind.
Ferner besitzt die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung eine Dicke, die bevorzugt im Bereich von 2,5 mm bis 3,1 mm liegt und bevorzugter im Bereich von 2,5 bis 3,0 mm liegt. Zusätzlich ist es vorzuziehen, dass die vorgespannte Glastafel der vorliegenden Erfindung aus farblosem oder farbigem Glas besteht, wobei es hierbei ferner vorzuziehen ist, dass das Glas ein grünfarbiges Glas ist, das die Fähigkeit aufweist, infrarote und ultraviolette Strahlen zu absorbieren, oder ein leicht härtbares reines Glas ist, das beispielsweise von derselben Gruppe wie die vorliegenden Erfinder vorgeschlagen und in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-60059 offenbart ist. Ein derartiges Glas besitzt bevorzugt physikalische Eigenschaften, die von seiner Zusammensetzung abhängen. Ferner ist es vorzuziehen, dass das Glas der vorgespannten Glastafel ein erhältliches grünfarbiges Glas ist, das die Fähigkeit aufweist, infrarote und ultraviolette Strahlen zu absorbieren, oder ein grünfarbiges Glas ist, das die Fähigkeit aufweist, infrarote und ultraviolette Strahlen zu absorbieren, wie von derselben Gruppe wie den vorliegenden Erfindern vorgeschlagen und in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-102557 (U.S. Patent Nr. 5,362,689) offenbart ist. Es sei jedoch angemerkt, dass die Grundsätze der vorliegenden Erfindung nicht auf Anwendungen für Glastafeln des oben beschriebenen Typs, Farben und/oder dergleichen begrenzt sind und daher auf eine Vielzahl von Flachglastafeln und einzelne Glastafeln anwendbar sind und ebenfalls auf mehrlagige Glastafeln und laminierte Glastafeln anwendbar sind, bei denen das Prinzip nur auf einen Teil oder auf deren gesamten Körper angewandt wird. Zusätzlich kann das Prinzip der vorliegenden Erfindung auf eine Vielzahl von Platten- oder Tafelelementen angewendet werden.
Wie aus dem obigen offensichtlich wird, besitzt gemäß der vorliegenden Erfindung die vorgespannte Glastafel die erste Eigenschaft, dass die Anzahl von Bruchstücken innerhalb des Bereichs von 50 mm · 50 mm bei der Bruchuntersuchung nicht kleiner als 40 (Stücke) ist, bei der ein Schlag auf eine vorbestimmte Position der Glastafel mit dem Hammer oder dem Stempel aufgebracht wird; und eine festgelegte Höhe nicht kleiner als 2 m bei der Schlagfestigkeitsuntersuchung ist, bei der die festgelegte Höhe den Wert darstellt, bei dem Glastafel zerbricht, wenn eine Stahlkugel mit einem Gewicht von 227 g darauf fallen gelassen wird. Eine derartige Glastafel ist für eine Windschutzscheibe oder Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges und insbesondere für Seiten- und Heck-Fensterscheiben eines Kraftfahrzeuges geeignet und weist eine ausreichende Festigkeit und Lebensdauer sowie eine ausreichende Sicherheit auf, während sie zu einer Gewichtsverringerung des Kraftfahrzeuges beiträgt. Ferner kann eine derartige Glastafel sehr effektiv hergestellt werden, um eine hohe Qualität zu erzeugen, und ist daher zur Verwendung nicht nur als Fensterglas für Gebäude oder Fensterscheiben für Gebäude sondern auch als Windschutzscheiben oder Fensterscheiben für Kraftfahrzeuge geeignet.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, wobei diese Beispiele nur dazu bestimmt sind, die Erfindung zu veranschaulichen, und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.

BEISPIELE

Zunächst wurden Glastafeln aus einem Glasmaterial (grünfarbiges Glas mit der Fähigkeit, infrarote und ultraviolette Strahlen zu absorbieren) hergestellt, das für eine Windschutzscheibe oder Fensterscheibe eines Kraftfahrzeuges geeignet war. Die hergestellten Glastafeln besaßen eine Dicke von etwa 2,8 mm und eine Größe von etwa 400 mm · etwa 200 mm. Die Glastafeln wurden dann einem Biege- und Härtungsprozess unterzogen, was unter Verwendung von einem oder mehreren einer Vielzahl von Biege- und Härtungssystemen (in denen das Biegen beispielsweise mit der Wirkung des Gewichtes der Glastafel selbst durchgeführt wurde) und gemäß von einem oder mehreren einer Vielzahl von Verfahren erreicht, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-50416 (U.S. Patent Nr. 4,662,926), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-38239, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-47819, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-51212 und der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-43327, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4,29615 (dem U.S. Patent Nr. 4,735,646), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6,2593, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-23068 (dem britischen Patent Nr. 2,232,978), der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6,24995 (U.S. Patent Nr. 5,112,377) und der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3-228841 (dem U.S. Patent Nr. 5,127,932) und ferner der japanischen Patentanmeldung Nr. 7-105623 (U.S. Patentanmeldung Nr. 08/637,840) offenbart ist. Somit wurde eine Vielzahl von Glastafeln (Proben) zum Härten hergestellt.
Bei dem Härtungsschritt in dem Biege- und Härtungsprozess wurde jede Glastafel oder -probe, die erwärmt worden ist, zwischen oberen und unteren Blasköpfen angeordnet, die in einigen der oben beschriebenen Patentveröffentlichungen offenbart sind. Jeder Blaskopf war mit einer Vielzahl von Luftausstoßdüsen zum Ausstoß von Kühlluft auf die Oberfläche der Glastafel versehen. Die Luftausstoßdüsen des oberen Blaskopfes und die Luftausstoßdüsen des unteren Blaskopfes waren auf den gegenüberliegenden Seiten der Glastafel angeordnet und wiesen zueinander. Die Luftausstoßdüsen jeder Blasdüse waren derart angeordnet, dass ihre spitzen Enden um die im Allgemeinen gleiche Distanz von der Oberfläche der Glastafel entfernt waren. Das Härten wurde durch Aufblasen von Kühlluft auf die Glastafel von den Luftausstoßdüsen jedes Blaskopfes erreicht, wodurch eine Vielzahl der vorgespannten Glastafeln erhalten wurde, von denen jede einen Krümmungsradius von etwa 1800 mm besaß. Bei diesem Härtungsschritt wurden die folgenden Verbesserungen durchgeführt, um die Eigenschaften der Glastafel der vorliegenden Erfindung zu erhalten: (a) Die Distanz zwischen den spitzen Enden der Luftausstoßdüsen des oberen Blaskopfes und den spitzen Enden der Luftausstoßdüsen des unteren Blaskopfes lag innerhalb eines Bereichs von 75 bis 80 mm. Diese Distanz wurde um 10 bis 15% bezüglich derjenigen bei herkömmlichen Techniken verringert, die in den obigen Patentveröffentlichungen offenbart sind, in denen dieselbe Distanz etwa 90 mm betrug. (b) Der Ausstoß von Luft von den Luftausstoßdüsen wurde nur auf die gegenüberliegenden Flächen der Glastafel ausgeführt, so dass kein Luftausstoß auf andere Spannvorrichtungen (Metallstempel und Haltespannvorrichtungen) und dergleichen ausgeübt wurde. (c) Die Distanz zwischen den benachbarten Luftausstoßdüsen lag innerhalb eines Bereiches von 20 bis 26 mm und bevorzugt im Bereich von 22 bis 26 mm, in dem Fall, wenn jede Düse eine Luftausstoßöffnung besaß, deren Durchmesser beispielsweise 1,5 mm betrug. (d) Die Menge an Luft, die von jeder Luftausstoßdüse ausgestoßen wurde, lag innerhalb eines Bereiches von 7,0 · 10&supmin;&sup4; bis 10,0 · 10&supmin;&sup4; Nm³/s, bevorzugt 9,2 · 10&supmin;&sup4; bis 10,0 · 10&supmin;&sup4; Nm³/s oder 7,3 · 10&supmin;&sup4; bis 8,4 · 10&supmin;&sup4; Nm³/s. (e) Der Winddruck (Standardwert) der Luft, die von jeder Luftausstoßdüse ausgestoßen wurde, lag innerhalb eines Bereiches von 4,0 bis 6,0 kg/cm² und bevorzugt im Bereich von 4,5 bis 5,5 kg/cm². Ein zulässiger Fehler beim Winddruck lag innerhalb 3% des Standardwertes. (f) Die Glastafel, die erhitzt wurde, wurde schnell abgekühlt, um so die Temperaturdifferenz zwischen der erhitzten Glastafel und der gekühlten Glastafel zu erhöhen. Diesbezüglich wurde die Glastafel, die gehärtet werden sollte, auf eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 645 bis 660ºC erhitzt, was um etwa 30ºC höher war, als die der herkömmlichen Techniken, die in den obigen Patentveröffentlichungen offenbart sind.
Jede dieser somit erhaltenen vorgespannten oder gehärteten Glastafeln wurde dann der Bruchuntersuchung und der Schlagfestigkeitsuntersuchung ausgesetzt, die gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) R 3212 (Untersuchungsverfahren für Sicherheitsglas für Straßenfahrzeuge) und unter Bezugnahme auf die JIS R 3211 (Sicherheitsglas für Straßenfahrzeuge) durchgeführt wurde. Für diese Untersuchungen wurde auch Bezug auf den ECE-Standard (beispielsweise ECE R 43), den AS-Standard (beispielsweise FMVSS 205) und dergleichen genommen. Bei der Bruchuntersuchung, bei der der Schlag bzw. Stoss auf eine vorbestimmte Position der Glastafel mit dem Hammer oder einer Stempeleinrichtung aufgebracht wurde, wurden die Anzahl der, Bruchstücke, der Zustand scharfer Kanten der Fragmente und die Fläche jedes Fragmentes und die Anzahl der Fragmente mit einer Fläche, die ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, gemessen, um die Sicherheit der Glastafel zu bewerten. Bei der Schlagfestigkeitsuntersuchung, bei der die Glastafel bei Fallenlassen der Stahlkugel mit dem Gewicht von 227 g zerbrochen wird, wurde die festgelegte Höhe, bei der die Glastafel gebrochen ist, gemessen, um die Schlagfestigkeit der Glastafel zu bewerten. Zusätzlich wurde auch das Gewicht des größten Bruchstückes bei der Bruchuntersuchung gemessen. Ferner wurden Messungen ausgeführt, um den Durchlassgrad für sichtbares Licht, die optische Verzerrung, das Doppelbild (Sekundärbildtrennung) und dergleichen für die vorgespannte Glastafel zu bewerten. Eine Oberflächendruckspannung der Glastafel wurde auch durch Verwendung einer Oberflächenspannungsmessvorrichtung FSM-30, die von Toshiba Glass, Co., Ltd. hergestellt wurde, und gemäß JIS R 3222 gemessen. Ein Verziehen (Änderung) abhängig von dem Krümmungsradius wurde gemäß JIS R 3222 gemessen:
Als Ergebnis der obigen Messungen der Untersuchungen erfüllen die vorgespannten Glastafeln der vorliegenden Erfindung die Anforderungen der Kraftfahrzeugglasstandards gemäß JIS R 3211 (Sicherheitsglas für Straßenfahrzeuge) und wiesen die folgenden Eigenschaften auf die Anzahl von Bruchstücken ist nicht kleiner als 40 (Stücke) innerhalb des Bereiches von 50 mm · 50 mm bei der Bruchuntersuchung, bei der der Schlag auf die vorbestimmte Position der Glastafel mit dem Hammer oder dem Stempel aufgebracht wird; die festgelegte Höhe ist nicht kleiner als 2 m bei der Schlagfestigkeitsuntersuchung, bei der die festgelegte Höhe den Wert darstellt, bei dem die Glasscheibe bricht, wenn die Stahlkugel mit dem Gewicht von 227 g auftrifft; es wurden keine scharfen Glaskanten mit der Länge von nicht kleiner als 75 mm bei der Bruchuntersuchung erzeugt; es wurden keine Glasfragmente mit einer Fläche von nicht kleiner als 3 cm² bei der Bruchuntersuchung erzeugt; die Oberflächendruckspannung lag innerhalb eines Bereiches von 1300 kg/ cm² bis 1500 kg/ cm²; und die Änderung (Verziehung) abhängig von dem Krümmungsradius betrug nicht mehr als 1,5 mm. Somit waren die vorgespannten Glastafeln, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, diejenigen, die gemäß der vorliegenden Erfindung beabsichtigt waren.
Übrigens wurden die obigen vorgespannten Glastafeln als eine Seitenfensterscheibe eines Kraftfahrzeuges angebracht und einem tatsächlichen Betriebstest unterzogen. Als Ergebnis hat sich bestätigt, dass die vorgespannten Glastafeln ähnlich herkömmlichen Seitenfensterscheiben eine ausreichende Lebensdauer besaßen, während sie zu einer Gewichtsverringerung des Kraftfahrzeuges beitrugen.

Claims

1. Verfahren zum Härten einer Glastafel mit den folgenden Schritten, dass:

die Glastafel bei einer Temperatur im Bereich von 645 bis 660ºC erwärmt wird;

die erwärmte Glastafel zwischen oberen und unteren Blasköpfen angeordnet wird, von denen jeder eine Vielzahl von Luftausstoßdüsen aufweist, die zu der Glastafel weisen;

wobei der Abstand zwischen den spitzen Enden der Luftausstoßdüsen des oberen Blaskopfes und den spitzen Enden der Luftausstoßdüsen des unteren Blaskopfes so gewählt ist, dass er in einem Bereich von 75 bis 80 mm liegt, und der Abstand zwischen den benachbarten Luftausstoßdüsen so gewählt ist, dass er in einem Bereich von 20 bis 30 mm liegt;

Luft von den Luftausstoßdüsen nur auf die Glastafel ausgestoßen wird;

eine Menge an Luft, die von jeder Luftausstoßdüse ausgestoßen werden soll, so gewählt wird, dass sie innerhalb eines Bereiches von 7,0 · 10&supmin;&sup4; bis 10,0 · 10&supmin;&sup4; Nm³/s liegt; und

ein Winddruck von Luft, die von jeder Luftausstoßdüse ausgestoßen wird, so gewählt wird, dass er in einem Bereich von 4,0 bis 6,0 kg/cm² liegt.

2. Gehärtete Glastafel, die durch das Verfahren nach Anspruch 1 erhalten wird, mit einer ersten Eigenschaft, dass in einem Zertrümmerungs-/Fragmentierungstest gemäß JIS R 3212 innerhalb eines Bereiches von 50 mm · 50 mm die Anzahl von Bruchstücken nicht kleiner als 40 ist; bei dem ein Stoß auf eine vorbestimmte Position der Glastafel mit einem Hammer oder einer Schlag-/Stanzeinrichtung aufgebracht wird; und mit einer zweiten Eigenschaft, dass bei dem Stoßbeständigkeitstest gemäß JIS R 3212 die festgelegte Höhe nicht kleiner als 2 m ist, bei dem die festgelegte Höhe den Wert darstellt, bei dem die Glastafel bei Auftreffen einer Stahlkugel mit einem Gewicht von 227 g bricht.

3. Gehärtete Glastafel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dicke im Bereich von 2,5 mm bis 3,1 mm aufweist und unter Luftkühlung getempert/vorgespannt ist.

4. Gehärtete Glastafel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dritte Eigenschaft aufweist, dass bei dem Zertrümmerungstest keine scharfe Glaskante mit einer Länge von nicht kleiner als 75 mm erzeugt wird.

5. Gehärtete Glastafel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine vierte Eigenschaft aufweist, dass bei dem Zertrümmerungstest kein Glasbruchstück mit einer Fläche von nicht kleiner als 3 cm² erzeugt wird.

6. Gehärtete Glastafel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie gekrümmt geformt ist.

7. Gehärtete Glastafel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fensterscheibe für ein Kraftfahrzeug ist und eine Oberflächendruckspannung im Bereich von 1300 kg/cm² bis 1500 kg/cm² aufweist, wobei die gehärtete Glastafel eine Verziehung infolge des Krümmungsradius von nicht mehr als 1,5 mm besitzt.

8. Gehärtete Glastafel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie grün gefärbt ist und die Fähigkeit aufweist, Infrarotstrahlen und Ultraviolettstrahlen zu absorbieren.

9. Gehärtete Glastafel nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Seitenfensterscheibe eines Kraftfahrzeuges ist.

10. Gehärtete Glastafel nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeuges ist.