FI91247B - Pinnoitettujen lasien esikäsittelymenetelmä lämpökäsittelyä varten - Google Patents

Description

91247

PINNOITETTUJEN LASIEN ESIKÄSITTELYMENETELMÄ LÄMPÖKÄSITTELYÄ VARTEN - FÖRFARANDE FÖR FÖRBEHANDLING AV BELAGDA GLAS FÖR VÄRMEBEHANDLING

Tämän keksinnön kohteena on pinnoitettujen lasien esikäsitte-5 lymenetelmä lämpökäsittelyä varten, jossa lasilevy lämmitetään ja lämmityksen jälkeen jäähdytetään ilmasuihkuilla.

Kuten yleisesti tiedetään, lasien lujuutta voidaan lisätä erilaisia rasituksia vastaan lämmittämällä lasi kauttaaltaan 580°C...700°C:een ja jäähdyttämällä lasi pinnoille kohdiste-10 tuilla ilmasuihkuilla nopeasti. Lasilevyn ala- ja yläpintojen lämpötilat laskevat nopeammin kuin lasilevyn sisäosien. Tämän seurauksena lasilevyn pinnat jähmettyvät aikaisemmin kuin lasin sisäosat. Pintalämpötilojen alentuessa pinnat pyrkivät kutistumaan. Lasilevyn sisäosat estävät jähmettyneiden pinta-15 osien kutistumista. Koska lasin sisäosat eivät ole jähmettyneet, tapahtuu niissä venymistä. Tämän seurauksena pintaan muodostuu puristusjännitys- ja sisäosiin vetojännitystila.

Pintojen ja sisäosan jännityserojen suuruudesta riippuu lasilevyjen lujuusominaisuudet. Kun jännityserot ovat riittävän 20 suuret, lasilla saavutetaan turvalasille tyypilliset ominaisuudet. Näin lämpökäsitelty lasilevy tunnetaan karkaistuna turvalasina, jonka taivutuslujuus on noin viisi kertaa suurempi kuin lämpökäsittelemättömien lasien.

Karkaistuille turvalaseille on ominaista se, että niiden 25 taivutuslujuus on viisikertaa suurempi, nopeiden lämpötila-muutosten kesto kymmenen kertaa suurempi ja iskusitkeys merkittävästi parempi kuin lämpökäsittelemättömien lasien. Mikäli karkaistu turvalasi rikkoutuu, muodostuu pieniä herneen 2 kokoisia pyöreähköjä ja kevyitä paloja, jotka ovat ihmisille vaarattomia.

Eräänä karkaistujen turvalasien mitattavana ominaisuutena on 5 rikottaessa syntyneiden palojen määrä 50 mm2 x 50 mm2 kokoisella alueella sekä palojen muoto ja suuruus. Paloja saa olla tarkastettavalla alueella 50 kpl.... 400 kpl. Rikotussa karkaistussa lasilevyssä yksikään palanen ei saa olla terävä tai tikarin terän muotoinen.

10 Lasien karkaisumenetelmä on yleisesti tunnettu. Pinnoitetun lasilevyn karkaisua kuvataan yhdysvaltalaisessa patentissa no: 4 857 094.

Kun lasilevyn pintojen ja sisäosan jännityserot ovat pienemmät kuin karkaistuissa turvalaseissa, lasilla ei saavuteta 15 turvalasille asetettuja vaatimuksia. Kuitenkin lasin taivutuslujuus on noin kaksi kertaa suurempi kuin lämpökäsittele-mättömän lasin ja tuotetta nimitetään lämpösitkistetyksi lasiksi. Lasin rikkoutuessa muodostuu suuria teräväreunaisia paloja, kuten tavallisessa lasissakin, jotka ovat vaaraksi 20 henkilöturvallisuudelle. Lämpösitkistetyn lasin valmistusta ja ominaisuuksia esitellään yksityiskohtaisemmin yhdysvaltalaisessa patentissa no: 4 759 788.

Lämmittämällä lasilevy noin 700°C:een lasia voidaan muotoilla tunnetuilla tavoilla. Kun lasille on saatu oikea muoto, anne-25 taan lasin hitaasti jäähtyä niin, ettei synny sellaisia lämpötilaeroja pintojen ja sisäosan välille, jotka aiheuttavat jännityseroja pintojen ja sisäosan välillä. Lasilla on tavallisten lasien lujuusominaisuudet. Tarvittaessa voidaan karkaistut turvalasit ja lämpösitkistetyt lasit normalisoida 30 suorittamalla lämpökäsittely uudestaan ilman jäähdyttäviä il-masuihkuja. Normalisoiduilla laseilla on lämpökäsittelemättö- 3 91247 mien lasien lujuus-, lämpötilakesto- ja iskusit-keysominaisuudet.

Karkaistuja ja lämpösitkistettyjä laseja käytetään olosuhteissa, joissa oletetaan laseihin kohdistuvan sellaisia rasi-5 tuksia, että tavalliset lasit rikkoutuisivat. Karkaistuja turvalaseja käytetään silloin, kun lasien rikkoutumisesta muodostuu riski henkilöturvallisuudelle.

Käyttöolosuhteet ja arkkitehtisuunnittelu asettavat laseille usein vaatimuksia, joiden saavuttamiseksi tavalliset lasit 10 tulee pinnoittaa esimerkiksi lämpösäteitä heijastavilla metalli, metallioksidi tai niiden yhdistelmäkerroksilla halutun ominaisuuden saavuttamiseksi. Yleensä pinnoitetut lasit on valmistettu heijastamaan auringon lämpösäteily ja pitkäaal-toista sisätiloissa olevaa lämpösäteilyä. Laseilla, joilla on 15 ominaisuutena heijastaa pitkäaaltoista lämpösäteilyä, käytetään lisäämään lasirakenteiden lämmönvastusta ja alentamaan lämmönläpäisykerrointa. Low-emissivity-pinnoitettuja lasilevyjä, joilla on sähkövastuksen kaltaiset ominaisuudet, käytetään sähkölämmitteisissä laseissa lämmitettävänä osana.

20 Englantilaisissa patenttihakemuksissa no:t 2 116 590, 2 134 444, 2 156 339 ja 2 209 176, eurooppalaisissa patenttihakemuksissa no:t 0 275 662, 0 283 923 ja 0 301 755 sekä yhdysvaltalaisissa patenteissa no:t 4 239 379, 4 462 883 ja 4 707 383 yksityiskohtaisemmin kuvataan pinnoitettujen lasien 25 valmistusmenetelmät, pinnoitetuissa laseissa käytettävät materiaalikerrokset ja niiden ominaisuudet.

Nykyisten pinnoitettujen lasien lämpökäsittelykäytännön suurimpina epäkohtina ovat reunojen ja lasilevyn keskustan sekä pinnoittamattoman ja pinnoitetun lasipinnan lämpötilaerot, 30 jotka aiheutuvat pinnoitetun ja pinnoittamattoman lasiosien 4 erilaisesta ominaisuudesta heijastaa lämpösäteitä. Kun saman lasilevyn alueet jäähtyvät eri tavalla, lämpötilaeroista ja jäähtymisnopeudesta aiheutuu lasilevylle jännityseroja, jotka käyristävät lasilevyn.

5 Erityisesti tämän on havaittavissa lasilevyn reuna-alueilla. Epäkohta on erityisen ongelmallinen sellaisissa pinnoitetuissa laseissa, joiden emissiviteetti on pienempi kuin tavallisen rakennuslasin. Ongelman merkitys kasvaa pinnoitettujen lasien emissiviteettien pienentyessä.

10 Ongelma koetaan erityisen suurena sellaisissa karkaistuissa ja lämpösitkistetyissä metallioksidilla tai metallioksideilla pinnoitetuissa laseissa, joissa on vapaasti liikkuvia elektrodeja ja joilla voidaan pintavastusmittauksella osoittaa olevan 10 ohm/square - 50 ohm/square suuruiset neliövastuk-15 set. Lämpökäsittelyn jälkeen mittauksissa havaittiin, että lasilevyn pintavastukset ovat lasien reunassa muuttuneet kaksin - kolminkertaisiksi eli pintojen emissiviteetit ovat kasvaneet. Lasilevyn keskellä pintavastukset olivat kasvaneet huomattavasti vähemmän.

20 Pinnoitetuissa ja karkaistuissa sähkölämmitteisissä laseissa reuna-alueiden pintavastuksien muutokset vaikuttavat merkittävästi lasipinnan pintalämpötilojen tasaisuuteen epäsuotuisasti . Low-emissivity-pinnoitettujen lasien reuna-alueiden korkeammat pintavastukset kohottavat pintalämpötiloja muita 25 alueita korkeammiksi, jotka etenkin umpiolasielementeissä koetaan suureksi elementtien pitkäaikaiskestävyyttä alentavaksi epäkohdaksi.

Kuten tunnettua, edellä mainitut lasit heijastavat pitkäaal-toista lämpösäteilyä ja niitä käytetään lämmitysenergiaa 30 säästävissä ikkunalasituksissa, joissa on alhainen k-arvo.

91247 5 Lämpökäsittelyn jälkeen todetut reuna-alueiden pintavastuksi-en kasvut merkitsevät samalla emissiviteettiarvon suurentumista ja pinnan kyky heijastaa pitkäaaltoista lämpösäteilyä takaisin huonetilaan vähentymistä sekä k-arvojen kasvua ja 5 lämmitysenergian käytön lisääntymistä.

Sen lisäksi, että lasilevyt käyristyvät ja vaikeuttavat niiden asennusta, jännityserojen aiheuttamina ongelmina ovat lasilevyjen sisäisten jännitysten ja lujuuksien vaihtelut. Erityisen merkittävänä ongelmana tämä koetaan karkaistuissa 10 turvalaseissa, joille on asetettu lujuusvaatimuksia. Pinnoitetuissa karkaistuissa laseissa, varsinkin niiden reuna-alueilla, on merkittäviä lujuuseroja, jotka heikentävät karkaistujen, lämpösitkistettyjen ja muotoiltujen lasien lujuuksia rajoittaen turvallisuussyistä niiden käyttöä.

15 Keksinnön mukaisella pinnoitettujen lasien esikäsittelyllä saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi pinnoitettu lasi esikäsitellään ennen lämpökäsittelyä tavalla, joka on keksinnölle tunnusomaista ja esitetään patenttivaatimuksen kohdan 1 tunnus-20 merkkiosassa.

Keksinnön tärkeimpinä etuina on se, että lasilevyjen pinnoitetut pinnat jäähtyvät tasaisemmin jäähdytysvaiheen aikana. Pintojen käyristyminen oleellisesti vähenee, lasilevyjen eri alueiden lujuuserot tasoittuvat ja lämpösäteilyn heijas-25 tusominaisuudet sekä pintavastukset low emissivity - pinnoitetuissa laseissa muuttuvat merkittävästi vähemmän. Nyt pinnoitettuja lämpökäsiteltyjä laseja voidaan käyttää kuten lämpökäsittelemättömiä laseja, joiden käyttöä ei rajoita epäilys niiden ominaisuuksien epäsuotuisista muutoksista ja 30 turvallisuudesta.

6

Lisäksi keksinnön etuna on käyristymisen vähentymisen seurauksena se, että pinnoitettujen lämpökäsiteltyjen lasien optiikka on korkeampilaatuista kuin aikaisemmin. Etenkin tämä etu on suuresta merkityksestä peiliheijasteisissa laseissa, 5 joissa vähäisetkin käyristymät aiheuttavat helposti havaittavia optisia vääristymiä.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää suhteellisia pintavastuksia karkaistussa 10 low-emissivity-pinnoitetussa lasissa.

Kuvio 2 esittää kuviosuhteellisia pintavastuksia karkaistussa low-emissivity-pinnoitetussa lasissa, jossa on tehty keksinnön mukainen esikäsittely.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista esikäsiteltyä pinnoitet-15 tua lasilevyä.

Kuvio 4 esittää kuvio 3 mukaisen pinnoitetun lasin reuna-alueen leikkausta.

Kuvio 5 esittää low-emissivity-pinnoitettua keksinnön mukaista lasilevyä.

20 Kuvio 6 esittää kuvio 5 mukaisen low-emissivity-pinnoitetun lasin reuna-alueen leikkausta.

Kuvio 1 esittää neliön muotoisen low-emissivity-pinnoitetun karkaistun lasilevyn mitattujen pintavastuksien jakautumaa. Pintavastukset ovat lasilevyn reuna-alueella merkittävästi 25 suuremmat kuin ennen lämpökäsittelyprosessin suorittamista ja erot reuna-alueiden ja keskustan välillä ovat merkittävän suuria. Kuvio 2 esittää neliön muotoisen vastaavissa olosuhteissa valmistetun low-emissivity-pinnoitetun karkaistun lasilevyn mitattujen pintavastuksien jakautumaa keksinnön 30 mukaisessa esikäsitellyssä lasissa lämpökäsittelyprosessin jälkeen. Lasilevyn reuna-alueiden pintavastuksien muutokset 7 91247 ovat vähäisiä ja erot reuna- ja keskialueen välillä ovat olemassa, mutta merkityksettömän vähäisiä.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista pinnoitettua lasilevyä 1, jossa on pinnoitteen peittämä alue 2 ja pinnoitteesta puhdis-5 tettu reuna-alue 3. Kuvio 4 esittää kuviossa 3 esitetyn keksinnön mukaisen pinnoitetun lasin reuna-alueen leikkausta, jossa lasilevyllä 1 oleva pinnoitettu alue 2 ja pinnoitteesta puhdistettu alue 3.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaista low-emissivity-pinnoitet-10 tua karkaistua lasilevyä 1, pinnoitettua aluetta 2 ja pinnoitteesta puhdistettua aluetta 4. Keksinnön mukaisessa menetelmässä pinnoitetun lasin reunat on viistetty niin, että osa lasista pinnoitteen lisäksi on poistettu toivottujen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Kuvio 6 esittää kuviossa 5 esitetyn 15 keksinnön mukaisen karkaistun low-emissivity-pinnoitetun lasilevyn reuna-alueen leikkausta, jossa lasilevyllä 1 oleva pinnoite 2 on poistettu alueella 4 ja samalla lasin reuna on muotoiltu toivottujen ominaisuuksien saavuttamiseksi.

Erityisesti on huomattava, että keksinnön mukaista esikäsit-20 telymenetelmää voidaan soveltaa kaikissa lämpökäsiteltavissä levyissä, joissa on erillinen lämpösäteilyä heijastava pin-noitekerros. Muutoinkin on todettava, että keksintöä on edellä selitetty vain yhteen edulliseen toteuttamismateriaaliin viitaten. Tällä ei kuitenkaan millään tavoin haluta rajoittaa 25 keksintöä vain tätä esimerkkiä koskevaksi vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (2)

8

1. Esikäsittelymenetelmä pinnoitettujen lasien lämpökäsittelyä varten tunnettu siitä, että pinnoitekerros 2 poistetaan lasilevyn 1 reuna-alueelta 3 ja 4.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esikäsittelymenetelmä tunnettu siitä, että reuna-alueiden 3 ja 4 muoto on lasilevyn 1 pinnoitetason 2 suuntaisesta viistottuun. 9 91247