ES2367264T3 - Atemperación de cristal. - Google Patents

Abstract

Un método de atemperación de una hoja de cristal grande de 3 mm para uso en automóviles, que cumple los requerimientos de la norma ECE R43 enfriando rápidamente la hoja de cristal entre cajas de enfriamiento rápido (25, 27) sobre cada lado de la hoja de cristal, caracterizado porque se proporciona un flujo de gas de enfriamiento rápido más elevado en la zona central del cristal que en las zonas laterales, en el que al menos una proporción del gas de enfriamiento rápido que fluye a la zona central ha sido secado y, además, en el que el gas de enfriamiento rápido suministrado a la zona central tiene un punto de rocío por debajo de 8,5 ºC.

Description

La invención se refiere a un proceso para la atemperación de hojas grandes de cristal para la producción de acristalamiento de vehículos, a paneles grandes atemperados para uso en el acristalamiento de vidrio y a unidades de doble cristal para ventanas de vehículos.

En los últimos años, los automóviles han sido equipados habitualmente con acristalamientos laterales en forma de unidades de doble cristal, es decir, que las unidades de acristalamiento comprenden dos hojas espaciadas opuestas aseguradas juntas separadas en sus bordes por un espaciador que define un espacio de aire (u otro gas) entre las hojas. Estas unidades han sido compuestas por hojas de cristal de 4 mm o 5 mm atemperadas para cumplir los requerimientos de la norma aplicable para los acristalamientos de automoción relevantes (en Europa, ECE R43).

La norma RCE R43 prevé que el cristal de seguridad endurecido utilizado en el acristalamiento de vehículos debería romperse, cuando se rompe desde localizaciones específicas, de tal manera que el número de fragmentos en cualquier cuadrado de 5 cm x 5 cm (salvo ciertas zonas excluidas) esté en el intervalo de 40 a 400 (450 para cristal de no más de 3,5 mm de espesor). No están permitidos fragmentos de área que exceden de 3 cm cuadrados; algunos fragmentos de formas alargadas están permitidos, sujetos a ciertas condiciones.

Las hojas de 4 mm y de 5 mm han sido atemperadas típicamente utilizan equipo de atemperación que incluye cajas de enfriamiento rápido superior e inferior opuestas espaciadas verticalmente, comprendiendo cada una de las cajas superiores e inferiores una primera serie de toberas para suministra aire de refrigeración a presión relativamente baja, intercaladas con una segunda serie de toberas para proporcionar un chorro de aire de enfriamiento rápido a presión relativamente alta. En una forma preferida de los aparatos, las cajas de enfriamiento rápido están dispuestas por encima y por debajo de un transportador que es ajustable entre una posición plana (normalmente horizontal), en la que los rodillos proporcionan un lecho plano para el transporte del cristal y una posición arqueada en la que el transportador está arqueado en una curvatura que corresponde a una curvatura requerida en el cristal. Cuando el transportador se arquea, una hoja de cristal caliente que se mueve a lo largo del transportador se dobla para adaptarse a la curvatura del transportador; cuando el cristal ha adoptado la curvatura del transportador y con las cajas de enfriamiento rápido en posición por encima y por debajo de la hoja de cristal curvada, se suministra aire a presión relativamente baja (típicamente de 5 a 50 kPa) hasta las primeras series de toberas, mientras se suministra aire a presión más alta (típicamente de 1 a 5 bares) a las segundas series de toberas para enfriar rápidamente y refrigerar el cristal. Los rodillos se pueden disponer para mover de manera alternativa la hoja de cristal dentro de la zona de enfriamiento rápido durante el proceso de atemperación y de refrigeración.

El proceso y el aparato descritos anteriormente han probado ser adecuados para doblar y atemperar hojas de cristal sustanciales (hasta 2,5 metros cuadrados o más de área) de 4 mm o 5 mm para cumplir la norma ECE R43. No obstante, cuando se han realizado ensayos para utilizar el aparato para atemperar hojas de cristal grandes de 3 mm de acuerdo con la norma ECE R43, la atemperación conseguida ha sido inadecuada, de tal manera que después de la rotura desde una localización central, los cristales rotos han mostrado patrones de rotura que no cumplen la norma indicada anteriormente, en particular muestran regiones en las que el recuento de partículas no cumple el valor mínimo de 40 especificado en la norma.

El documento USP 4.515.622 describe un sistema de enfriamiento rápido mejorado de láminas de cristal del tipo que incluye cabezales de soplado opuestos, cada uno de los cuales incluye carcasas impelentes alargadas que están espaciadas unas de las otras y suministran gas presurizado de enfriamiento rápido a una lámina de cristal caliente posicionada entre los cabezales de soplado. El sistema de enfriamiento rápido mejorado tiene una construcción que reduce la presión formada de gas de enfriamiento rápido agotado entre los cabezales de soplado.

El documento USP 2.388.808 describe un método de atemperación de cristal, en el que se obtiene un control más positivo y exacto del suministro de aire para refrigeración alimentando aire acondicionado a los cabezales de soplado.

El documento USP 3.294.519 describe un aparato para atemperar hojas de cristal, que comprende cajas de toberas, en las que la pared de cada caja de toberas que está dirigida hacia la porción central de la hoja de cristal que es sometida a enfriamiento rápido tiene una proporción mayor de abertura por unidad de área que el resto de la pared que está dirigida hacia la porción de la hoja de cristal que rodea su porción central.

Los documentos EP 1 462 420 y JP 2003 261344 describen métodos para atemperar láminas de cristal finas.

Ahora hemos encontrado que hojas de cristal grandes de 3 mm se pueden atemperar de forma satisfactoria de acuerdo con la norma ECE R43, preservando al mismo tiempo una óptica satisfactoria incrementando el flujo de gas de enfriamiento rápido en la zona central de la hoja con respecto al flujo de gas de enfriamiento rápido en las zonas laterales de la hoja, con tal que al menos una proporción del gas de enfriamiento rápido que fluye a la zona central de la hoja haya sido secada para evitar o al menos aliviar la condensación sobre el cristal.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de atemperación de una hoja de cristal grande fina para uso en automóviles enfriando rápidamente la hoja de cristal entre cajas de enfriamiento rápido sobre cada lado de la hoja de cristal, caracterizado porque se proporciona un flujo de gas de enfriamiento rápido más elevado en la zona central del cristal que en las zonas laterales, en el que al menos una proporción del gas de enfriamiento rápido que fluye a la zona central ha sido secado y, además, en el que el gas de enfriamiento rápido suministrado a la zona central tiene un punto de rocío por debajo de 8,5 ºC. El caudal de flujo a la zona central del cristal es con preferencia al menos 50 % mayor que el caudal de flujo en las zonas laterales del cristal.

En una forma de realización preferida de la invención, las cajas de enfriamiento rápido proporcionan primeras series de toberas conectadas a una fuente o fuentes de gas a baja presión y segundas series de toberas conectadas a una fuente o fuentes de gas a alta presión y el flujo del gas de enfriamiento rápido desde las toberas a alta presión de la segunda serie en la zona central del cristal es mayor que el flujo de gas de enfriamiento rápido desde las toberas de alta presión de la segunda serie en las zonas laterales del cristal.

De manera sorprendente, se ha encontrado el uso de un flujo incrementado de gas de enfriamiento rápido solamente en la zona central proporciona una atemperación sustancialmente uniforme (al menos suficientemente uniforme para cumplir los requerimientos de CE R43) del cristal. Por el contrario, cuando la presión del gas de enfriamiento rápido -y, por lo tanto, el flujo-simplemente se incrementa sobre toda la zona del cristal, encontraremos todavía dificultades para conseguir una atemperación suficiente en la zona central del cristal. Con el beneficio de la duda, esto se atribuye a la incapacidad del aire de enfriamiento rápido para escapar desde la zona central hacia fuera. Desafortunadamente, el uso de un caudal incrementado de gas de enfriamiento rápido en la zona central de cristal no es, por sí mismo, suficiente para obtener una atemperación consistente con la norma ECE R34 con óptica satisfactoria y solamente se han conseguido rendimientos aceptables en el comercio cuando el gas de enfriamiento rápido a alta presión suministrado a la zona central del cristal está seco. Con el beneficio de la duda, se cree que el secado del aire a alta presión reduce la tendencia a que se produzca condensación después del enfriamiento rápido, siendo tal condensación susceptible de provocar la rotura del cristal en el enfriamiento rápido o “crizzling” de la superficie de cristal (formación de una multitud de grietas sobre la superficie).

El gas suministrado a las toberas de baja presión es normalmente aire proporcionado por medio de un ventilador y suministrado típicamente a las toberas a una presión en el intervalo de 5 a 50 kPa, especialmente de 5 a 20 kPa. El suministro de gas a las toberas de alta presión es normalmente aire comprimido y se aplica típicamente a las toberas a una presión en el intervalo de 1 a 5 bares, especialmente de 2,5 a 5 bares. Cuando se utilizan volúmenes altos de aire comprimido, existe un riesgo serio de humedad en la condensación del aire las gotitas de agua resultantes afectan adversamente al proceso de atemperación. Por lo tanto, en la realización de la presente invención, se prefiere normalmente secar el aire comprimido, por ejemplo, hasta un punto de rocío inferior a 8,5 ºC, especialmente inferior a 7 ºC y con preferencia inferior a 6 ºC (medido a la presión del aire comprimido).

El caudal de gas incrementado hacia las toberas de alta presión en la zona central puede producirse utilizando una presión más alta del gas. No obstante, se prefiere conseguirlo proporcionando toberas de alta presión de diámetro incrementado en la zona central del cristal. Por lo tanto, el diámetro de las toberas de alta presión en la zona central puede ser al menos 30 % mayor y con preferencia al menos 60 % mayor que el diámetro de las toberas en las zonas laterales.

Por un cristal “grande” entendemos un cristal de un área de al menos 1 metro cuadrado, aunque la invención es útil la mayoría de las veces para atemperar cristales todavía mayores, por ejemplo cristales de más de 1,5 metros cuadrados de área, especialmente de más de 2 metros cuadrados.

Por un cristal “fino” entendemos un cristal de 3 mm de espesor o menos. Además, los técnicos en la materia apreciarán que el término “3 mm” se utiliza para referirse no sólo a un cristal que tiene exactamente 2 mm de espesor, sino a cristales con un espesor de aproximadamente 3 mm de espesor, normalmente cristal con un espesor en el intervalo de 2,8 mm a 3,3 mm. La ventaja principal del uso de un cristal de 3 mm, en oposición a un cristal de 4 mm o 5 mm, es que se puede reducir el peso del acristalamiento. Se apreciará que esto es especialmente importante en acristalamientos grandes y especialmente cuando se utilizan unidades de doble acristalamiento.

Con preferencia, el caudal de gas de enfriamiento rápido en la zona central del cristal es mayor no sólo que el caudal en las zonas laterales del cristal, sino que el caudal en todas las zonas periféricas del cristal, es decir, no sólo las zonas laterales sino también las zonas delante y detrás de la zona central. En este caso, las toberas de alta presión de diámetro incrementado en la zona central del cristal pueden estar rodeadas por toberas de alta presión de diámetro más pequeño en las zonas periféricas.

Para producir una unidad de doble acristalamiento para un automóvil se ensamblan juntos dos cristales atemperados, cada uno de los cuales cumple los requerimientos de la norma adecuada, en una relación de espacio separada en sus bordes por un bastidor espaciador que, junto con los cristales, define un espacio de aire (u otro gas) entre los cristales. Cada uno de los cristales puede ser de cristal claro o coloreado (especialmente de cuerpo tintado); cada vez más se prefiere cristal de cuerpo tintado, tanto por razones estéticas como también para reducir la entrada de calor solar en el vehículo. En unidades acristaladas dobles convencionales de 4 mm o 5 mm. Uno o ambos cristales están tintados. En unidades acristaladas dobles de 3 mm de acuerdo con la invención, se prefiere (aunque de ninguna manera es esencial) que cuando se utilice cristal tintado por razones estéticas y/o de control solar, el cometido se distribuye entre los cristales y se utilizan dos cristales de tinte intermedio, puesto que hemos encontrado que los cristales tintados de 3 mm se atemperan más fácilmente que los cristales claros de 3 mm.

Para la realización del método de la presente invención, un aparato de enfriamiento rápido convencional con una serie de toberas de enfriamiento rápido similares sobre la zona del enfriamiento rápido puede modificarse sustituyendo toberas de enfriamiento rápido en la zona central del enfriamiento rápido por toberas de enfriamiento rápido de diámetro mayor.

El método de atemperación de la invención se puede realizar utilizando una forma de aparato de flexión y de atemperación del cristal descrito e ilustrado en la patente de los Estados Unidos US 5.057.137 con cajas de enfriamiento rápido modificadas de acuerdo con la presente invención como se describe a continuación. En los dibujos que se acompañan:

La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra el diseño general del aparato.

La figura 2 es una vista lateral esquemática de la estación de flexión y atemperación antes de que un cristal a procesar entre en la estación.

La figura 3 es una vista lateral esquemática de la estación de flexión y atemperación, similar a la figura 2, durante una operación de flexión y atemperación.

La figura 4 es una vista en perspectiva fragmentaria, desde un lado y desde abajo, de algunos de los rodillos adaptadores y de las cajas de enfriamiento rápido, que constituyen la sección superior de la estación de flexión y de atemperación de las figuras 2 y 3.

La figura 5 es una vista en perspectiva fragmentaria, desde un lado y desde arriba, de algunos de los rodillos y de las cajas de enfriamiento rápido que constituyen la sección inferior de la estación de flexión y de atemperación de las figuras 2 y 3, en su posición plana (figura 2).

La figura 6 es una sección transversal parcial a través de una caja de enfriamiento rápido como se utiliza en el aparato de las figuras 2 y 3.

La figura 7 es una vista en planta esquemática que muestra las zonas del aparato de las figuras 2 y 3 en las que se utilizan toberas de enfriamiento rápido de diámetro diferente.

La figura 8 es una vista en planta esquemática de un cristal atemperado de acuerdo con la invención que muestra tensión de compresión superficial medida en diferentes localizaciones sobre la superficie del cristal.

Con referencia a la figura 1 de los dibujos, una hoja de cristal preparada para flexión y atemperación está localizada en la estación de carga 1 del aparato y se mueve a través del aparato sobre una serie de transportadores en la dirección indicada por la flecha. Avanza a través de una estación de calefacción u horno 2 hasta la estación de flexión y atemperación 3, donde el cristal es doblado en primer lugar y luego atemperado de acuerdo con el método de la invención. Después de la atemperación, el cristal avanza a través de la estación de refrigeración 4, donde es refrigerado antes de avanzar hasta la estación de descarga 5 para descargarlo. Un secador 7 está previsto para secar el gas de enfriamiento rápido a alta presión suministrado a la estación de atemperación desde el compresor 6.

Con referencia a las figuras 2 y 3, una serie de rodillos transportadores accionados 21 sirven para hacer avanzar un cristal caliente desde el horno 2 hasta la estación de flexión y atemperación 3. La estación de flexión y atemperación 3 comprende una sección de transporte inferior, una estación de flexión y de enfriamiento rápido 22, y una sección superior de flexión y de enfriamiento rápido 23.

La sección inferior de transporte, flexión y enfriamiento 22 comprende rodillos de transporte y flexión 24 y cajas de enfriamiento rápido 25. Los rodillos 24 son accionados de forma reversible para hacer avanzar el cristal a través de la estación de flexión y enfriamiento, y hacer oscilar el cristal dentro de esa estación. Las cajas de enfriamiento rápido 25 están provistas con toberas de enfriamiento rápido conectadas a suministros de aire de enfriamiento rápido como se describe con más detalle a continuación. Los rodillos 24 y las cajas de enfriamiento 25 son ajustables juntos entre una configuración generalmente plana, normalmente horizontal (como se muestra en la figura 2), en las que los rodillos proporcionan un lecho plano para el transporte de una hoja de cristal, y una configuración arqueada (figura 3), en la que el transportador está arqueado, con superficie cóncava arriba, hasta una curvatura requerida en el cristal. Las superficies superiores de algunos de los rodillos 24 y las cajas de enfriamiento rápido 25 en la configuración plana en la figura 2 se muestran en la fotografía de la figura 5 en vista en perspectiva desde el lado y desde arriba. La distribución de las cajas de enfriamiento rápido 25 y de las toberas de enfriamiento rápido como se muestran en la figura 5 es sustancialmente uniforme sobre toda la zona de la estación de flexión y de atemperación, y las cajas de enfriamiento rápido están dispuestas de tal forma que cuando el lecho de rodillos se arquea, la disposición de cajas de enfriamiento rápido se arquea también, permaneciendo las cajas de enfriamiento rápido sustancialmente equidistantes desde la superficie de una hoja de cristal soportada sobre los rodillos 24.

La sección superior de flexión y de enfriamiento rápido 23 comprende una serie uniforme de rodillos adaptadores 26 no accionados, montados entre cajas de enfriamiento rápido 27, como se muestra en las figuras 2, 3 y 4. La serie de cajas de enfriamiento rápido 27 corresponde a la serie de cajas de enfriamiento rápido 25 en la sección inferior 22, y la distribución de las toberas de enfriamiento rápido es similar. Aunque la sección superior de flexión y de enfriamiento rápido del aparato se puede ajustar entre configuraciones plana y arqueada, con las distancias entre las cajas de toberas y la trayectoria del cristal, como se definen por la superficie de los rodillos adaptadores 26 permaneciendo sustancialmente constantes y uniformes sobre la zona de la estación de flexión y de enfriamiento rápido, normalmente preferimos funcionar con la sección superior 23 fijada en una configuración arqueada con forme a la curvatura requerida en el cristal.

Como se puede ver a partir de las figuras 4 y 5, cada una de las cajas de enfriamiento rápido en las dos series superior e inferior tiene dos hileras escalonadas de toberas que se extienden a través de la anchura de la zona de enfriamiento rápido, estando alineada la primera hilera de toberas en cada caja de enfriamiento rápido con la primera hilera de toberas en la caja siguiente de enfriamiento rápido. La figura 6 es una sección lateral a través de una caja superior de enfriamiento rápido 27 a través de la posición de una tobera. Las cajas inferiores de enfriamiento rápido son similares.

Con referencia a la figura 6, una caja de enfriamiento rápido 27 incluye paredes laterales 61 y 62 opuestas con una tapa 63 provista con una serie de orificios o toberas 64. Estos orificios o toberas son las toberas mostradas en la figura 4 de los dibujos. Dentro de cada caja de enfriamiento rápido 27, un tubo aplanado 65 que define un conducto

o espacio de aire 66, está montado entre placas espaciadas 65a opuestas y se extiende a lo largo de la longitud de la caja de enfriamiento rápido. El tubo 65 está provisto con toberas 67 enroscadas que se abren en la caja de enfriamiento rápido en alineación con orificios o toberas 64, estando prevista una tobera 67 para cada tobera u orificio 64.

Por lo tanto, cada caja de enfriamiento rápido 25 y 27 proporciona dos conductos 60 y 66 que se extienden a través de la anchura de la zona de atemperación para suministrar de forma independiente dos gases de enfriamiento rápido. La tapa de la caja de enfriamiento rápido 63 define un espacio de gas 60a que está en comunicación con el conducto 60 a través de espacios entre placas 65a espaciadas que llevan el tubo 65. En uso, el conducto 60 está conectado de forma interrumpida a una fuente de gas de enfriamiento rápido de baja presión (normalmente aire, conocido en la técnica como “aire de ventilador”), típicamente a una presión en el intervalo de 5 a 50 kPa. El tubo 65 define un conducto 66 que, en uso, está conectado de forma interrumpida a una fuente de gas comprimido, normalmente aire, típicamente a una presión en el intervalo de 1 a 5 bares; el aire se puede comprimir utilizando, por ejemplo, un compresor de tornillo y es secado hasta un punto de rocío por debajo de 10 ºC (medido a la presión del aire comprimido); el aire comprimido se puede secar utilizando un secador disponible en el comercio después de la compresión.

En uso, los conductos 60 de cada caja de enfriamiento rápido 27 en la serie superior y los conductos correspondientes de cada caja de enfriamiento rápido 25 en la serie inferior están conectados a una fuente común de aire de enfriamiento rápido de baja presión, de manera que la presión del aire a baja presión aplicada a las toberas 64 es sustancialmente uniforme sobre la zona de la estación de flexión y de atemperación. De manera similar, los conductos 66 de cada caja de enfriamiento rápido 27 en la serie superior y los conductos correspondientes de cada caja de enfriamiento rápido en la serie inferior están conectados a una fuente común de aire comprimido, de manera que la presión del aire aplicada a las toberas 67 es sustancialmente uniforme sobre la zona de la estación de flexión y de atemperación.

En uso, una hoja de cristal que debe doblarse y atemperarse para la producción de una ventana de un vehículo se corta a medida y se mecaniza en los bordes de una manera convencional y se carga sobre la estación de carga 1 del aparato de flexión y atemperación con la altura de la ventana paralela a la dirección de avance del cristal a través del aparato. El cristal es calentado en el horno 2 y es avanzado desde el horno 2 sobre rodillos de transporte 21 a la estación de flexión y atemperación 2 con la sección inferior 22 en la configuración plana mostrada en la figura 2 de los dibujos. Cuando el borde trasero de la hoja de cristal entra en la estación de flexión y atemperación 3, la sección inferior se arquea a la configuración mostrada en la figura 3 y el cristal se dobla por gravedad. La sección superior 23 de la estación de flexión y atemperación se baja hasta que los rodillos adaptadores 26 descansan sobre la superficie superior de las cajas superiores de enfriamiento rápido 27 de espaciamiento del cristal fuera de la superficie del cristal. Antes de que el borde delantero del cristal alcance el borde de aguas debajo de la estación de flexión y atemperación, se invierte el accionamiento de los rodillos 24 y el cristal doblado oscila, típicamente a través de una distancia de aproximadamente 500 mm, hacia atrás y hacia delante. Se aplica aire comprimido a través de los conductos 66 y se aplica aire de ventilador a presión relativamente baja a través de los conductos 60 después de que se ha completado la flexión, pero normalmente (en interés de un tiempo de ciclo corto y, por lo tanto, alta eficiencia) antes de que se inicie la oscilación del cristal, típicamente cuando el cristal tiene que recorrer todavía aproximadamente 100 mm antes de que se inicie la oscilación.

La utilización del proceso y el aparatos que se han descrito anteriormente para doblar y atemperar hojas de cristal grandes de 3 mm sin modificación no ha producido la atemperación adecuada para cumplir los requerimientos de la norma ECE R43. El incremento de la presión del aire de enfriamiento rápido o bien del aire del ventilado y del aire comprimido o ambos, no ha resuelto el problema. Sin embargo, hemos encontrado que el problema se puede resolver incrementando con preferencia el flujo de aire de enfriamiento rápido en la zona central del cristal con relación al flujo en las zonas laterales. Esto se puede realizar de manera conveniente proporcionando toberas de alta presión de diámetro incrementado en la zona central del cristal.

La figura 7 muestra una vista en planta esquemática de la estación de flexión y atemperación, con la flecha indicando la dirección de avance del cristal a través de la estación de flexión y de atemperación 3 desde el horno 2 hasta la estación de refrigeración 4.

En una forma de realización preferida de la invención, se utilizan toberas de 1,25 mm de diámetro interior alrededor de la periferia de la estación de flexión y atemperación 3, incluyendo las zonas laterales L. En la zona central C, se utilizan toberas 67 de 2,25 mm de diámetro interior. En las zonas intermedias I se utilizan toberas 67 del mismo diámetro que en la zona central C o de 2 mm de diámetro interior intermedio. Hemos encontrado que utilizando tales series de toberas (tanto en las cajas superiores como inferiores de enfriamiento rápido), es posible atemperar hojas de cristal grandes de 3 mm (hasta al menos 2,2 m x 1,15 m) conforme a la norma ECE R43, preservando al mismo tiempo una óptica satisfactoria.

Con el beneficio de la duda, se supone que incrementando el flujo de gas de enfriamiento rápido preferentemente en la zona central del cristal se cumple la norma ECE R43 para hojas de cristal grandes finas, al mismo tiempo que el incremento de la presión del gas (y, por lo tanto, el caudal del gas) de una manera uniforme sobre toda la zona de la estación de flexión y enfriamiento rápido es menos efectivo debido a que, utilizando la disposición anterior, el gas se puede escapar desde la zona central hacia las zonas laterales (mientras que si el flujo se incrementa también en las zonas laterales, el gas de enfriamiento rápido es menos susceptible de escaparse desde la zona central y se reduce, por consiguiente, el flujo de gas de enfriamiento rápido en la zona central).

Aunque se pueden conseguir resultados utilizado el diseño de toberas descrito, hemos observado una tendencia a que se formen un número mayor de partículas hacia los bordes delantero y trasero de la hoja de cristal después de la rotura. Para aliviar esta tendencia (y contribuir adicionalmente al escape del gas de enfriamiento rápido desde la zona central de enfriamiento rápido), se puede utilizar un flujo de gas reducido, por ejemplo tamaños de toberas reducidos de alta presión, hacia la parte delantera y trasera del enfriamiento rápido, especialmente hacia la línea central.

En un ejemplo específico, se cortó una hoja de cristal flotante claro de 3,15 mm a un tamaño de aproximadamente 1675 mm x 1000 mm para la producción de una ventana lateral de un vehículo y se cargó en la estación de carga 1 del aparato descrito anteriormente, con las toberas 67 enroscadas de diferente tamaño descritas con referencia a la figura 7 anteriormente en posición.

Se hizo avanzar el cristal a través del horno 2, donde alcanzó una temperatura de 690 ºC a la salida hacia la estación de flexión y atemperación 3, donde se hizo avanzar a una velocidad de 250 mm/segundo con la sección inferior de la estación 3 plana, como se muestra en la figura 2 de los dibujos. Cuando el borde trasero del cristal entró en la estación de flexión y atemperación 3, la sección inferior se arqueó durante un periodo de 0,5 segundos, doblándose el cristal por gravedad para adaptarse a la curvatura definida por la configuración arqueada de la sección inferior. Con la sección inferior 22 permaneciendo en la configuración arqueada, la sección superior 23 de la estación de flexión y atemperación se bajó hasta que los rodillos adaptadores 26 descansaban sobre la superficie superior de las cajas superiores de enfriamiento rápido de espaciamiento del cristal 27 fuera de la superficie de cristal.

Entonces se aplicó aire comprimido, seco hasta un punto de rocío inferior a 7 ºC, a las toberas de alta presión 67 a través de los conductos 66; el aire comprimido se aplicó a las toberas de alta presión 67 de las cajas de enfriamiento rápido 24 de la sección inferior 22 a una presión de 3,7 atmósferas, y a las toberas de alta presión 67 de las cajas de enfriamiento rápido 27 de la sección superior 23 a una presión de 3,9 atmósferas. Si aplicó aire de ventilador a las cajas de enfriamiento rápido 24 de la sección inferior 22 y a las cajas de enfriamiento rápido 27 de la sección superior 23 a una presión de 13 kPa. Cuando el cristal había recorrido aproximadamente 100 mm dentro de la estación de flexión, se invirtió el accionamiento a los rodillos de transporte 24 y el cristal doblado osciló sobre una distancia de 500 mm dentro de la estación de flexión y atemperación 3 hasta que se completó el enfriamiento rápido (6 segundos) y el cristal, una vez enfriado en una medida suficiente, se transportó fuera de la estación de flexión y atemperación hasta la estación de enfriamiento 4 y luego hasta una estación de descarga 5.

Las hojas de cristal dobladas y atemperadas como se ha descrito anteriormente fueron sometidas a ensayo conforme a la norma ECE R34 y se encontró que cumplían los requerimientos de la norma, con los patrones de rotura después de la rotura desde el centro y desde la esquina de las hojas de cristal.

Cuando se repitió el procedimiento, utilizando aire comprimido con un punto de rocío de 12 ºC en lugar del aire seco, existiendo casos de rotura en el enfriamiento rápido y la formación de una multitud de grietas en la superficie del cristal que hicieron que el proceso fuese poco fiable.

Cuando se repitió la práctica, utilizando de nuevo aire comprimido seco hasta un punto de rocío inferior a 7 ºC, pero con las toberas diferenciales de la zona central C y la zona intermedia I sustituidas por las toberas normalizadas de 1,24 mm como se utilizan en las zonas laterales L de la estación de flexión y atemperación, se evitaron la rotura y la multitud de grietas referidas anteriormente. No obstante, el cristal no pasó consistentemente el ensayo de rotura de la norma ECE R3, debido a la presencia de fragmentos excesivamente largos en la zona central del cristal. Se encontró que los fragmentos largos podrían evitarse incrementando la presión del aire de enfriamiento rápido a alta presión. No obstante, en este caso los productos no cumplían la norma ECE R34 debido a que el recuento de partículas después de la rotura excedía el límite de 450 en ciertas zonas del cristal. Solamente utilizando gas (aire) de enfriamiento rápido seco a alta presión, con un caudal de gas de enfriamiento rápido más alto en la zona central que en las zonas laterales, fue posible cumplir de una manera consistente los requerimientos de la norma ECE R43.

La tensión de compresión superficial de una hoja de cristal de 3 mm atemperada de acuerdo con la invención fue medida en una serie de localizaciones sobre la superficie del cristal. Las posiciones de la medición y los valores medidos en MPa se muestran el la figura 8 de los dibujos.

Para la rotura de un cristal de 3 mm de acuerdo con la norma ECE R43, se supondría que una tensión a la tracción central de aproximadamente 60 MPa, que corresponde a una tensión de compresión superficial de aproximadamente 120 MPa, sería adecuada; es previsible que tensiones de tracción significativamente más altas conducirían a la formación de un número de partículas pequeñas excesivamente grande después de la rotura, y se excedería el límite de un máximo de 450 partículas por 5 cm x 5 cm cuadrados. Sorprendentemente, nuestras mediciones de la tensión de compresión superficial muestran valores, sobre la mayor parte de la superficie del cristal, por encima de 140 MPa, indicando que se requiere un grado más elevado de atemperación (como se determina por mediciones de tensión de compresión superficial) para cumplir la norma ECE R43, y se puede utilizar sin exceder el límite superior de 450 partículas por 5 cm x 5 cm cuadrados después de la rotura.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona una hoja de cristal grande atemperada con un espesor de aproximadamente 3 mm, que cumple los requerimientos de la norma ECE R34 para una hoja de cristal atemperada de manera uniforme, siendo atemperada dicha hoja hasta una tensión de compresión superficial por encima de 140 MPa sobre la mayor parte de la zona del cristal. Con preferencia, la hoja es atemperada hasta una tensión de compresión superficial en el intervalo de 140 MPa y 180 MPa, sobre la mayor parte de la zona de la hoja. Con preferencia, la tensión de compresión superficial cumple los criterios anteriores sobre el 80 % del área, más preferentemente el 90 % del área de la hoja.

La hoja de cristal atemperada puede ser una ventana de automóvil. En una forma de realización preferida de la invención, la ventana de automóvil es una unidad de doble acristalamiento, que comprende dos hojas de cristal grandes finas atemperadas, cada una de ellas de acuerdo con la invención, aseguradas juntas, separadas en sus bordes por un bastidor espaciador, definiendo de esta manera un espacio de gas entre las hojas.

Aunque el método de la invención ha sido descrito anteriormente con referencia a la producción de acristalamientos curvados y específicamente curvados cilíndricamente, para los que es más útil, se reconocerá que se puede utilizar igualmente, con modificación adecuada, para la producción de acristalamientos de automoción grandes finos lisos.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES

   1.-Un método de atemperación de una hoja de cristal grande de 3 mm para uso en automóviles, que cumple los requerimientos de la norma ECE R43 enfriando rápidamente la hoja de cristal entre cajas de enfriamiento rápido (25, 27) sobre cada lado de la hoja de cristal, caracterizado porque se proporciona un flujo de gas de enfriamiento rápido más elevado en la zona central del cristal que en las zonas laterales, en el que al menos una proporción del gas de enfriamiento rápido que fluye a la zona central ha sido secado y, además, en el que el gas de enfriamiento rápido suministrado a la zona central tiene un punto de rocío por debajo de 8,5 ºC.
2. 2.-Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el gas de enfriamiento rápido seco tiene un punto de rocío inferior a 7 ºC.
3. 3.-Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el caudal de flujo a la zona central del cristal es con preferencia al menos 50 % mayor que el caudal de flujo en las zonas laterales del cristal.
4. 4.-Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las cajas de enfriamiento rápido (25, 27) proporcionan primeras series de toberas (64) conectadas a una fuente o fuentes de gas a baja presión y segundas series de toberas (67) conectadas a una fuente o fuentes de gas a alta presión y el flujo del gas de enfriamiento rápido desde las toberas a alta presión de la segunda serie en la zona central del cristal es mayor que el flujo de gas de enfriamiento rápido desde las toberas de alta presión de la segunda serie en las zonas laterales del cristal.
5. 5.-Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en la que se suministra gas de enfriamiento rápido a una presión en el intervalo de 5 a 50 kPa a las toberas de baja presión.
6. 6.-Un método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en el que se suministra gas de enfriamiento rápido a una presión en el intervalo de 1 a 5 bares a las toberas de alta presión.
7. 7.-Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que se suministra gas de enfriamiento rápido a una presión en el intervalo de 2,5 a 5 bares a las toberas de alta presión.
8. 8.-Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el diámetro de las toberas de alta presión en la zona central del cristal es mayor que el diámetro de las toberas de alta presión en las zonas laterales del cristal.
9. 9.-Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el diámetro de las toberas de alta presión en la zona central del cristal es al menos 30 % mayor que el diámetro de las toberas de alta presión en las zonas laterales del cristal.
10. 10.-Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el diámetro de las toberas de alta presión en la zona central del cristal es al menos 609 % mayor que el diámetro de las toberas de alta presión en las zonas laterales del cristal.
11. 11.-Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que se utilizan toberas de alta presión de diámetro intermedio en zonas intermedias entre la zona central y las zonas laterales.
12. 12.-Una hoja de cristal grande atemperada con un espesor de aproximadamente 3 mm, que cumple los requerimientos de ECE R43 para una hoja de crista atemperada de manera uniforme, siendo atemperada dicha hoja hasta una tensión de compresión superficial por encima de 140 MPa sobre la mayor parte de la zona del cristal.
13. 13.-Una hoja de cristal grande atemperada de acuerdo con la reivindicación 12 atemperada hasta una tensión de compresión superficial en el intervalo de 140 MPa y 180 MPa sobre la mayor parte de la zona del cristal.
14. 14.-Una hoja de cristal grande atemperada de acuerdo con la reivindicación 13 atemperada hasta una tensión de compresión superficial en el intervalo de 140 MPa y 180 MPa sobre más del 90 % de la zona del cristal.
15. 15.-Una hoja de cristal grande atemperada de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, que tiene un espesor en el intervalo de 2,8 mm a 3,3 mm.
16. 16.-Una hoja de cristal grande atemperada de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15 que es una ventana de automóvil.
17. 17.-Una ventana de automóvil que es una unidad de doble acristalamiento que comprende dos hojas de cristal grandes atemperadas, cada una de las cuales es una hoja de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, aseguradas juntas separadas en sus esquinas por un espaciador, definiendo de esta manera un espacio de gas entre las hojas.