NL7906243A

NL7906243A - Werkwijze voor het thermisch harden van glas.

Info

Publication number: NL7906243A
Application number: NL7906243A
Authority: NL
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Priority date: 1978-08-17
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1980-02-19
Also published as: NO792647L; PT70074A; AR217950A1; DK345479A; FR2433487A1; ZA794256B; BE878299A; CS212239B2; GR69855B; CA1144763A; SE7906808L; YU200179A; KR830001240B1; ES483456A1; RO78430A; IL58053A0; NZ191307A; HU178324B; FI792553A; KR830001145A

Description

* « < _ - PILKINGTON BROTHERS LIMITED, te St. Helens, Merseyside, Groot-Brittannië

Werkwijze voor het thermisch harden van glas

De uitvinding heeft betrekking op het thermisch harden van glas door het glas in contact te brengen met een gefluidiseerd bed van deeltjesvormig materiaal waarvan de temperatuur, ten opzichte van de temperatuur van het glas, zodanig is dat er varmteuitwisseling 5 optreedt tussen het glas en het deeltjesvormige materiaal.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het thermisch harden van glazen voorwerpen, bijvoorbeeld vlakke of gebogen glasplaten, door de voorwerpen in een gefluidiseerd bed van deeltjesvormig materiaal te brengen.

10 In de Nederlandse octrooiaanvrage 76 09^88 wordt een werkwijze en inrichting beschreven voor het thermisch behandelen van giazen voorwerpen door de voorwerpen af te schrikken in een met gas gefluidiseerd bed van deelt jesvormig materiaal, bijvoorbeeld γ-aluminium-oxyde of een aluminiumsilicaat, dat hier bevindt in een rustige, 15 gelijkmatig geexpandeerde toestand van "particulate" fluidisatie door regelen van de verdeling van het fluidiserende gas in het deeltjesvormige materiaal bij een gasstroomsnelheid door het deeltjesvormige materiaal liggend tussen de snelheid die correspondeert met het begin van fluidisatie en de snelheid die correspondeert met de maximale expansie van het 20 deeltjesvormige materiaal.

De werkwijze volgens die aanvrage is bijzonder effektief voor het thermisch harden van vlakke of gebogen glasplaten die zich op een temperatuur bevinden boven de lage ontspanningstemperatuur van het glas en in het gefluidiseerde bed worden gebracht vaar varmteuitwisseling 25 met het gefluidiseerde deeltjesvormige materiaal in het glas harding gevende spanningen teweeg brengt. Deze werkwijze is gebruikt voor het thermisch harden van gebogen glasplaten die bestemd zijn voor gebruik als enige component van een gelaagde voorruit voor automobielen.

790 62 43 Λ * 2

Het rustige oppervlak van het bed vaar de hete glasplaat in komt garandeert dat de onderste rand van het glas gelijkmatig vordt gekoeld als de onderste rand van de plaat in het gefluidiseerde bed komt.

5 Als de hete Wasplaat in het deeltjesvormige materiaal komt treedt er agitatie van het deeltjesvormige materiaal op in de buurt van het glasoppervlak, vat er voor zorgt dat er een voldoende warmteoverdracht plaats vindt vanaf het glasoppervlak in de massa van het gefluidiseerde bed, afhankelijk van de snelheid waarmee de deeltjes 10 die in de nabijheid van de glasoppervlakken warm zijn geworden, van de glasoppervlakken af bewegen, wat gepaard gaat met een gelijktijdige toevoer van koelere deeltjes naar de nabijheid van de glasoppervlakken vanuit de massa van het gefluidiseerde bed.

Gevonden werd nu, dat materiaal zoals poreus 15 γ-aluminiumoxyde en poreus aluminiumsilicaat bijzonder effektief zijn voor het thermisch harden van glas, omdat dergelijke materialen bij verwarmen gasontvikkelende eigenschappen shebben. In de poriën van deze materialen is water geadsorbeerd en het gas dat wordt uitgedreven als het deeltjesvormige materiaal in de nabijheid van de glasoppervlakken 20 vordt verhit, is waterdamp.

Het vrijkomen van gas uit dergelijke deeltjesvormige materialen bij verhitten in de nabijheid van de glasoppervlakken wordt nu beschouwd als een basisfaktor voor het hier teweeg brengen van de snelle agitatie van het deeltjesvormige materiaal die optreedt hij de 25 glasoppervlakken als het glas wordt gehard door het in dergelijke materialen te brengen. De snelle agitatie zorgt er voor dat er een voldoende warmteoverdracht plaats vindt vanaf de glasoppervlakken in de massa van het gefluidiseerde bed om de hogere waarden voor de centrale trekspanning te bereiken waarvan werd gevonden dat men ze in glasplaten 30 kan induceren.

De keuze van een materiaal met gasontvikkelende eigenschappen is echter op zichzelf niet voldoende voor het bereiken van hogere "hardings" spanningen en andere faktoren spelen ook een rol. Er werd gevonden dat om de volledige voordelen te verkrijgen van het 35 gebruik van een materiaal met gasontwikkelende eigenschappen welk 790 62 43 % * —* 3 materiaal in een rustige gelijkmatig geexpandeerde toestand van "particulate” fluidisatie wordt gehouden, het belangrijkste is de gemiddelde deeltjesgrootte, de deeltjesgrootteverdeling en de vloei-eigenschappen van het materiaal te kiezen zoals hierna aangegeven.

5 Eet ontwikkelen van gas uit het deeltjesvormige materiaal kan dan een voldoende snelle beweging van het deeltjesvormige materiaal in de nabijheid van de glasoppervlakken induceren om de warmteoverdracht door bewegen van verhitte deeltjes van de glasoppervlakken of terwijl koelere deeltjes continu vanuit demassa van het IQ gefluidiseerde bed worden toegevoerd naar de nabijheid van de glas oppervlakken, maximaal te maken.

De "vloei-eigenschappen" van een deeltjesvormig materiaal kunnen worden uitgedrukt in een getal dat de som is van vier beoordelingscijfers die aan het materiaal worden gegeven door 15 beoordeling van vier karakteristieke eigenschappen van het materiaal en wanneer in deze aanvrage over de "vloei-eigenschappen"vordt gesproken wordt daarmee dit getal bedoeld.

De vier eigenschappen die karakteristiek zijn voor de totale vloei-eigenschappen van deeltjesvormig materiaal en de wijze 2o waarop deze vier eigenschappen worden gewaardeerd met een cijfer, worden beschreven in het artikel "Evaluating Flow Properties of Solids" door Ralph L. Carr Jr., Chemical Engineering, 72, no. 2, 8 januari 1965; het gaat om de volgende eigenschappen: 1. Samendrukbaarheid * WO (ï-A) { 25 waarin P * de schijnbare dichtheid van het materiaal in dichtgepakte toestand en A 3 de schijnbare dichtheid van het deeltjesvormige materiaal in losgestorte toestand met lucht ertussen 2. Hellingshoek van een gestorte massa: dit is de hoek 30 in graden tussen het horizontale vlak en de helling van een hoop van het deeltjesvormige materiaal die men vanuit een bepaald punt boven het horizontale vlak omlaag heeft laten vallen tot een constante hoek werd gemeten.

3. Spatelhoek : een spatel wordt horizontaal onderaan 35 in eenmssa van droog deeltjesvormig materiaal gestoken en wordt recht 790 62 43 \ \ k omhooguit het materiaal getrokken. Een gemiddelde vaarde voor de hoek in graden die de zijde van de hoop materiaal op de spatel maakt met het horizontale vlak is de sp&telhoek.

4. Deeltjesgrootteverdeling (in het bovengenoemde 5 artikel aangeduid als "gelijkmatigheidscoëfficient): deze vordt in het bovengenoemde artikel beschreven als de numerieke vaarde die men verkrijgt vanneer men de grootte van de zeefopeningen in de zeef (dat vil zeggen de deeltjesgrootte) vaar 60 % van het deeltjesvormige materiaal doorheen gaat, deelt door de grootte van de zeefopeningen in de 10 zeef vaar met 10 % van het deeltjesvormige materiaal doorheen gaat.

Alle vaarden voor de deeltjesgrootteverdeling die in deze aanvrage vorden vermeld verden op een bekende vijze gemeten met een equivalente methode onder toepassing van een Coulter-teller waarmee de deeltjesdiameters verden bepaald die passen bij cumulatieve geviehts-15 percentages van 4o % en 90 %, corresponderend met de grootte van de zeefopeningen vaar 60 1 en vaar precies 10 % van het deeltjesvormige materiaal doorheen gaat.

De numerieke vaarden voor de samendrukbaarheid, de hellingshoek van een gestorte massa en de spatelhoek verden gemeten 20 met behulp van een Hosokawa Powder Tester (geleverd door de Bosokava Micrometries Laboratory van de Hosokawa Iron Works, Osaka Japan,) * welke poedertester speciaal werd ontworpen voor gebruik bij de bepaling van de vloei-eigenschappen van poeders zoals hiervoor gedefinieerd.

De vloei-eigenschappen van een deeltjesvormig materiaal 23 houden vooral verband met faktoren zoals de gemiddelde deeltjesgrootte, de deeltjesgrootteverdeling en de vorm van de deeltjes die zoals vordt aangeduid als de hoekigheid van de deeltjes, dat vil zeggen met de vraag of de deeltjes een rondachtige of afgeronde of hoekige vorm hebben.

De waarde voor de vloei-eigenschappen neemt toe bij toenemen van de 30 gemiddelde deeltjesgrootte, wanneer de deeltjesgrootteverdeling kleiner vordt en wanneer de hoekigheid van de deeltjes afheemt.

De warmtecapaciteit per volume-eenheid bij minimale fluidisatie hangt af van de specifieke warmte van het materiaal en van de dichtheid van het gefluidiseerde bed bij minimale fluidisatie, welke dicht-35 heid toeneemt bij kleiner worden van de deeltjesgrootteverdeling.

790 62 43 * * 5 \ \

Er wordt een grote vaarde voor de hardingsspanning in het glas teweeg gebracht als het glas wordt afgeschrikt in een gefluidiseerd bed met optimale vloei-eigenschappen of vloeibaarheid.

Sommige materialen die de vereiste hardings spanningen teweeg brengen 5 zijn in de handel verkrijgbaar. Andere in de handel verkrijgbare materialen kunnen worden gemodificeerd zodat ze de vereiste hardings-spanningen leveren, door het materiaal te zeven zodat de gemiddelde deeltjesgrootte en deeltjesgrootteverdeling worden gewijzigd.

Volgens de uitvinding wordt voorzien in een werkwijze IQ voor het thermisch behandelen van glas waarbij het glas wordt verwarmd op een temperatuur boven de lage ontspanningstemperatuur en het hete glas wordt afgekoeld met een met gas gefluidiseerd deeltjesvormig materiaal in een rustige gelijkmatig geexpandeerdqtoestand van "particulate" flui disatie, welke werkwijze daardoor wordt gekenmerkt 15 dat het deeltjesvormige materiaal gasontwikkelende eigenschappen heeft en een gemiddelde deeltjesgrootte heeft tussen 30 jm en 120 yn, een deeltjesgrootteverdeling heeft tussen 1,15 en 2,78, een waarde voor de vloei-eigenschap heeft tussen 69,5 en 92 en een warmtecapaciteit 3 per volume-eenheid bij minimale fluidisatie heeft tussen 0,7 en 1,59 MJ/m K.

2o Bij voorkeur is het deeltj esvormige materiaal in staat om b tot 3b, 5 % van hun eigen gewicht aan gas te ontwikkelen als het bij 800°C tot constant gewicht wordt verwarmd. Bet gas dat vrijkomt kan het gevolg zijn van een verbinding, bijvoorbeeld water die is geadsorbeerd aan en/of gebonden aan het deeltjesvurmige materiaal.

25 Hét deelt j esvormige materiaal kan γ-aluminiumoxyde zijn dat in staat is om b tot 10 % van zijn eigen gewicht aan gas te ontwikkelen als het bij 800°C tot constant gewicht wordt verwarmd en een gemiddelde deeltjesgrootte heeft tussen 32 en 119 ^m, een deeltjesgrootteverdeling heeft tussen 1,21 en 2,3b, een waarde voor 3Q de vloei-eigenschappen heeft tussen 72,25 en 92 en een warmtecapaciteit per volume-eenheid bij minimale fluidisatie heeft tussen 0,85 en 1,18 MJ/m3K.

Het deeltjesvormige materiaal kan ook poreus aluminiumsilicaat zijn dat, net als γ-aluminiumoxyde, water heeft geadsorbeerd.

35 Andere deeltjesvormige materialen die gebruikt kunnen 790 62 43 6 worden zijn verbindingen met gebonden kristalwater, bijvoorbeeld aluminiumoxyde-trihydraat (AlgO^.SHgO) of aluminiumoxydemonohydraat (ai2o3.h2o).

Het deeltjesvormige materiaal kan aluminiumoxydetrihy-5 draat (Α1203·3Η20) zijn met een gemiddelde deeltjesgrootte tussen 62 en 86 jm, een deeltjesgrootteverdeling tussen 1,6¼ en 2,73, een waarde voor de vloei-eigenschappen tussen 69,3 en 82 en met een warmtecapaciteit

O

per volume-eenheid bij minimale fluidisatie tussen 1,52 en 1,59 MJ/m K.

Het deeltjesvormige materiaal kan ook aluminiumoxyde-10 monohydraat (AlgO^.HgO) zijn met een gemiddelde deeltjesgrootte tussen ^5 en 57 een deeltjesgrootteverdeling tussen 1,15 en 2,78 ea een waarde voor de vloei-eigenschappen tussen 7¼ en 80 met een warmtecapaciteit per volume eenheid bij minimale fluidisatie tussen 1,156 en 1,181 MJ/m3K.

15 Andere deeltjesvormige materialen die gebruikt kunnen worden bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding zijn natriumbicarbonaat of gehydrateerd ijzeroxyde (FeO.OH) dat gebonden kristalwater bevat, of magnesiumhydroxyde (Mg(0H)2) dat gebonden kristalwater bevat.

20 De uitvinding heeft ook betrekking op een thermisch geharde glasplaat, verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding.

Er worden nu bij wijze van voorbeeld enkele uitvoeringsvormen van de uitvinding beschreven aan de hand van de figuur die schematisch een vertikale doorsnede weergeeft door een inrichting voor 25 het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

In de figuur is een vertikale hardingsoven weergegeven, aangeduid met 1, welke oven zijwanden 2 en een dak 3 bezit. De zijwanden 2 en het dak 3 zijn vervaardigd uit het gebruikelijke vuurvaste materiaal, terwijl de oven aan de onderzijde open is, waarbij de opening werd gevormd 30 door een langgerekte opening h in een grondplaat 5 waarop de oven 1 steunt. Een beweegbaar afsluitorgaan (niet weergegeven) dat dient om de opening ^ eventueel af te sluiten , is op bekende wijze aangebracht.

Een glasplaat 6 die moet worden gebogen en vervolgens thermisch moet worden gehard, hangt in de oven 1 aan klemmen 7» die 35 de bovenrand van de plaat 6 vastgrijpen en op de gebruikelijke wijze 790 6 2 43 ·%

* * V

τ gesloten gehouden worden door het gewicht van de glasplaat die tussen de uiteinden van de klemmen zit. De klemmen 7 hangen aan een klemstaaf 8 die aan een gewone, niet weergegeven, herinrichting hangt en over vertikale leidrails 9 loopt, die zich in de oven naar beneden toe 5 uitstrekken en dieneen voor het geleiden van het omlaag en omhoog brengen van de klemstaaf 8.

Aan weerszijden van de baan van de glasplaat 6 zijn buigmatrijzen 10 en 11 aangebracht in een kamer die via kanalen 12a wordt verhit met stromen heet gas. De binnenkant van de kamer 12 en de 10 matrijzen 10 en 11 worden op dezelfde temperatuur gehouden als de temperatuur van de hete glasplaat 6 op het moment dat deze de kamer 12 binnenkomt.

De matrijs 10 is een massieve bolle stempel, gemonteerd op een plunjer 13, waarvan het gebogen voorvlak de aan de hete glasplaat 15 te geven kromming bepaald. De matrijs 11 is een ringvormige holle stempel, ondersteund door steunen 1U die zijn gemonteerd op een steun-plaat 15 welke weer is aangebracht op een plunjer 16. De kromming van het holle stempel 11 komt overeen met de kromming van het bolle stempel 10.

20 Co leidrails 9 strekken zich door de kamer 12 aan weers kanten van de buigmatrijzen naar beneden uit in de richting van een houder voor een mat gas gefluidiseerd bed 17 van deeltjesvormig vuurvast materiaal, waarin de hete gebogen gasplaat 6 wordt afgeschrikt door de plaat omlaag te laten zakken in dat bed.

25 Het deeltjesvormige materiaal is een materiaal met gasontwikkelende eigenschappen en een gemiddelde deeltjesgrootte tussen 30 en 120 yum, een deeltjesgrootteverdeling tussen 1,15 en 2,78, een waarde voor de vloei-eigenschappen tussen 69,5 en 92 en een warmte-capaciteit per volume-eenheid bij minimale fluidisatie tussen 0,7 en 1,59 30 MJ/m^C. De ontwikkeling van gas uit het deeltjesvormige materiaal als dit met het hete glas in contact komt, kan het gevolg zijn van het vrij komen van geadsorbeerd water of gebonden kristalwater. Bij voorkeur is het deeltjesvormige materiaal in staat om ^ tot 3^,5 % berekend op zijn eigen gewicht, aan gas te ontwikkelen als het bij 800°C tot constant 35 gewicht wordt gegloeid.

790 62 43 • * \ 8

De houder voor het gefluidiseerde bed omvat een * rechthoekige bak 18 die open is aan de bovenzijde en is gemonteerd op een met een schaarinriehting op en neer beweegbaar platform 19.

Als het platform 19 in de hoogste stand staat, bevindt de bovenrand 5 van de bak 18 zich net beneden de buigmatrijzen 10 en 11.

Een microporeus membraan 20 strekt zich over de onderkant van de bak 18 uit. De randen van het membraan zijn bevestigd tussen een flens 21 en de bak en een flens 22 en een lege kamer 23 die de onderkant van de bak vormt. De flenzen en de randen van de to plaat 20 zijn met bouten aan elkaar bevestigd zoals bij 2k is aangegeven. Een gastoevoerkanaal 25 is met de lege kamer 23 verbonden en lucht voor het fluidiseren wordt met een geregelde druk aan het kanaal 25 toegevoerd. Het membraan is zodanig geconstrueerd dat fluidiserende lucht gelijkmatig in het gefluidiseerde bed stroomt over de hele onderkant 15 van het bed, zodat het bed in een rustige, gelijkmatig geexpandeerde toestand van "particulate” fluidisatie wordt gehouden, zoals in de Nederlandse aanvrage j6 09^88 wordt beschreven.

Het deeltj esvormige materiaal in de bak 18 wordt in de rustige, gelijkmatig geexpandeerde toestand van "particulate" 20 fluidisatie gehouden door de opwaartse stroom van lucht die gelijkmatig werd verdeeld door het poreuze membraan 20, zodat een gelijkmatige verdeling van fluidiserende lucht in het deeltjesvormige materiaal wordt verkregen bij een gasstroomsnelheid door het deeltjesvormige materiaal liggend tussen de snelheid die overeenkomt met een minimale 25 fluidisatie waarbij de deeltjes net zijn gesuspendeerd in de opwaartse stroom lucht, en de snelheid die correspondeert met maximale expansie van het deeltjesvormige materiaal waarbij fluidisatie in de dichte fase wordt gehandhaafd. Het geexpandeerde bed bevindt zich in een praktisch belvrije, rustige toestand met een horizontaal rustig oppervlak waar 30 doorheen de glaslaat in het bed komt.

Het membraan 20 kan een staalplaat omvatten met daarin regelmatig verdeelde gaten en een aantal lagen van sterk microporeus papier omvatten die op de plaat zijn gelegd. Er kunnen bijvoorbeeld 15 vellen papier worden gebruikt. Het membraan wordt gecompleteerd door 35 een geweven gaas, bijvoorbeeld een gaas van roestvast staaldraad dat 790 62 43 * / 9 boven op de stapel papier ligt. Bij de plaat 20 kan een net voor het opvangen van afval zijn aangebracht, dat zo is gevormd dat het de gelijkmatige stroom van fluidiserende lucht omhoog vanaf het membraan niet belemmerd.

^ De leidrails 9 strekken zich omlaag uit tot een punt beneden de buigmatrijzen en eindigen ter hoogte van de bovenrand van de bak 18. In de bak 18 is een vast raam 27 gemonteerd dat aan de onderzijde is voorzien van een omhoog gebogen voet 28 vaarin de onderrand van een glasplaat die men in het gefluidiseerde bed laat zakken, opgenomen kan IQ vorden vanneer de klemstaaf 8 met de hefinrichting tot voorbij de buig-matrijs omlaag vordt gebracht.

Wanneer het met een schaarinrichting op en neer beweegbare platform 19 zich in de onderste stand bevindt en de klemmen 7 en de klemstaaf 8 zich in de laagste stand bevinden ter 15 hoogte van het ondereinde van de leidrails 9, vordt een glasplaat die moet vorden gebogen en moet vorden gehard in de klemmen gehangen.

De hefinrichting hijst dan de opgehangen glasplaat omhoog in de oven 1 die op een geschikte temperatuur, voor het harden van soda-kalk-silicium-dioxydeglas bijvoorbeeld 850°C, vordt gehouden. De glasplaat vordt snel 20 verhit tot een temperatuur nabij het vervekingspunt ervan, bijvoorbeeld een temperatuur tussen 610 en 68o°C, met name bijvoorbeeld 66o°C.

Als de glasplaat gelijkmatig de vereiste temperatuur heeft bereikt, vordt het afsluitorgaan dat de opening U afsluit? geopend en laat men de hete glasplaat met behulp van de hefinrichting 25 zakken tot de glasplaat zich bevindt tussen de open buigmatrijzen 10 en 11.

De plunjers 13 en 16 vorden dan in verking gesteld zodat de matrijzen zich sluiten en de plaat in de gewenste mate vordt gebogen en als de plaat in de gewenste mate is gebogen, bijvoorbeeld zodanig is gebogen dat de plaat geschikt is voor gebruik als onderdeel van een gelaagde 30 voorruit voor een motorvoertuig, gaan de matrijzen open en vordt de hete gebogen glasplaat snel omlaag gebracht in het gefluidiseerde bed dat zich bevindt in de bak 18, welk bed omhoog verd gebracht tot de afschrikstand door middel van de met behulp van een schaarinrichting op en neer beveegbare tafel 19, terwijl de glasplaat in de oven 1 verd 35 verwarmd.

790 62 43 * \ è 10

Het gefluidiseerde ted wordt op een geschikte temperatuur gehouden voor het teweeg brengen van een vereiste centrale trek-spanning in het glas, bijvoorbeeld op een temperatuur van 30 - 150°C, door middel van de waterkoelmantels 29 aan de vlakke lange wanden van de 5 bak 18 en door de temperatuur van de fluidiserende lucht die aan de lege kamer 23 wordt toegevoerd, te regelen. De koelmantels 29 fungeren als een warmteafvoer die de warmte absorbeert die door de stroom van deeltj esvormig materiaal van de hete glasplaat af naar de verderweg gelegen delen van het bed wordt gedissipeerd.

10 Ca onderrand van de hete glasplaat wordt gelijkmatig gekoeld als die onderrand het geexpandeerde gefluidiseerde bed binnenkomt via het horizontale rustige oppervlak ervan, zodat er geen kans bestaat dat er verschillende spanningen worden opgewekt in verschillende delen van het oppervlak van die rand van het glas welke zouden kunnen leiden 15 tot een breuk. Tijdens het zakken in het bed komt elk deel van de onderrand steeds in contact met gefluidiseerd materiaal met latente gasontwikkelende eigenschappen dat zich in een rustige gelijkmatige geexpandeerde toestand ran "particulate" fluidisatie bevindt en deze gelijkmatige behandeling van de onderrand, ongeacht een opwaartse stroming van deeltjesvormig 20 materiaal die kan worden opgewekt bij de hete glasoppervlakken door gasohtwikkeling uit het deeltj esvormige materiaal zodra het glas het gefluidiseerde bed binnenkomt, ondervangt in hoge mate het optreden van breuk en de als gevolg van breuk optredende problemen van glasdeeltjes in het bed. Dit, tezamen met het vermijden van verliezen aan glasplaten als 25 gevolg van veranderingen van de vorm van de glasplaten en/of beschadiging van de kwaliteit van het oppervlak, garandeert een commercieel waardevolle opbrengst aan gehard glas van de juiste vorm en optische kwaliteit.

De snelle ontwikkeling en expansie van het gas dat wordt af gegeven door het deelt j esvormige materiaal, bewerkstelligd een 30 plaatselijke agitatie van het deeltjesvormige materiaal in de buurt van de glasoppervlakken, op een wijze die verwant is aan het koken van een vloeistof, en er treedt een stroming op van deeltjesvormig materiaal langs de glasoppervlakken.

Opdat het gefluidiseerde bed zich in een toestand bevindt 35 waarin deeltjesvormig materiaal wordt geleverd aan de geagiteerde 790 62 43 * ^ 11 stroom met een voldoende snelheid om de vereiste snelle afvoer van warmte van de glasoppervlakken te handhaven die nodig is om de gewenste tempera-tuursgradienten van het hart tot het oppervlak van de glasplaten te bereiken over de gehele dikte van de glasplaten, wordt het deeltjesvormige 5 materiaal zo gekozen dat de gemiddelde deeltjesgrootte en de waarde voor de vloei-eigenschappen van het poeder in het gefluidiseerde bed voldoende hoog zijn en de deeltjesgrootteverdeling voldoende klein is, om een snelle warmte-uitwisseling tussen de deeltjes die zijn verhit in de nabijheid van de glasoppervlakken en de koelere deeltjes in de massa 10 van het gefluidiseerde bed teweeg te brengen.

Gevonden werd dat goede resultaten worden verkregen, in de zin van het steeds teweeg brengen van gelijke betrekkelijk hoge spanningen in hun glas, bijvoorbeeld een centrale treksterkte tussen 31 en 47 MPa in glas met een dikte van 2,3 mm, door het gasontwikkelende 15 deeltjesvormige materiaal dat wordt gebruikt zo te kiezen dat het een deeltjesgrootteverdeling heeft tussen 1,15 en 2,78 en een gemiddelde deeltjesgrootte heeft tussen 30 um en 120 um en een waarde voor de vloei-eigenschappen heeft, zoals hiervoor gedefinieerd, tussen 69,5 en 92. Een deeltjesvormig materiaal met geschikte eigenschappen kan 20 men verkrijgen door een materiaal dat geschikte gasontwikkelende eigenschappen heeft te zeven, teneinde een gewenste gemiddelde deeltjesgrootte, deeltjesgrootteverdeling en waarde voor de vloei-eigenschappen te bereiken.

De uitzetting nabij de gasoppervlakken van gas 25 dat uit het deeltjesvormige materiaal wordt ontwikkeld, gekoppeld met de eigenschappen van de deeltjes waardoor aan het gefluidiseerde materiaal gunstige stromingseigenschappen in de rustige gelijkmatig geexpandeerde toestand van het bed worden verleend, verzekeren dat de warmteoverdracht van de glasoppervlakken af in de massa van het bed voortgaat tot het 30 glas voldoende is afgekoeld beneden de lage ontspanningstemperatuur, in voldoende sterkte mate om te verzekeren dat de temperatuursgradienten vanuit het hart tot het oppervlak over de dikte van het glas worden gehandhaafd tijdens het afkoelen, zelfs al neemt de snelheid waarmee gas wordt ontwikkeld uit het verse materiaal dat bij het glas komt en de 35 uitzetting van dat gas af naarmate de glasoppervlakken afkoelen.

Qw 790 62 43 \ 12

Er worden zo gewenste betrekkelijk hoge hardingsspanningen ontwikkeld tijdens het continu afkoelen van het glas terwijl dit in het bed is gedompeld.

De plaat raakt, wanneer hij helemaal naar beneden is 5 gebracht, de voet 28 van het raam 27 en maakt daarbij de klemmen 7 los. Daarna rust de glasplaat op het raam 27 terwijl hij in het gefluidiseerde bed afkoelt. De glasplaat blijft in het gefluidiseerde bed totdat hij voldoende is afgekoeld om verder te worden behandeld en de bak 18 wordt daarna omlaag gebracht door het met een schaarinrichting uitgeruste 10 platform omlaag te brengen, waarbij het vaste raam 27 en de daarop liggende geharde glasplaat vrijkomen, waarna de glasplaat wordt verwijderd om tot kamertemperatuur te worden afgekoeld.

De andere faktoren die naar gemeend wordt de spanningen beïnvloeden die worden geïnduceerd in het glas dat wordt afgekoeld in een 15 met gas gefluidiseerd bed van deeltjesvormig materiaal met gasontwikkelende-eigenschappen dat in een rustige, gelijkmatig geexpandeerde toestand van "particulate" fluidisatie wordt gehouden, zijn de gemiddelde deeltjesgrootte, de deeltjesgrootteverdeling, de waarde van de vloeieigenschappen en de warmtecapaciteit van het materiaal.

20 Er volgen nu enkele voorbeelden van de uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding waarbij gebruik wordt gemaakt van anorganische oxyde- en hydroxydematerialen met gasontwikkelende eigenschappen die zo worden gekozen en/of geklassificeerd, bijvoorbeeld door zeven, dat ze eigenschappen hebben binnen de hiervoor genoemde 25 grenzen. In elk van de voorbeelden was de numerieke waarde van het produkt o van de dichtheid van de deeltjes in g/cm en de gemiddelde deeltjesgrootte in ^tm kleiner dan 220. Dit was een kriterium dat werd gebruikt voor het vaststellen of het deeltjesvormige materiaal geschikt is voor fluidisatie in een rustige, gelijkmatig geexpandeerde toestand van 30 "particulate" fluidisatie, bij werken met lucht van normale kamertemperatuur en druk.

Voorbeeld I

Uiteen grote glasplaat van soda-kalk-siliciumdioxyde-glas met een dikte van 2,3 mm werden platen gesneden en de randen van 35 deze gesneden platen werden rond afgeslepen met behulp van een slijpsteen 790 62 43 < + % 13 net fijne diamantdeeltjes. Se platen werden aan klemmen gehangen en werden in de oven verwarmd op 660°C. Toen ze op de vereiste temperatuur varen liet men de hete platen omlaag zakken in een gefluidiseerd hed van een geselecteerd en/of geklassificeerd deeltjesvormig γ-aluminium-5 oxydemateriaal in een rustige, gelijkmatig geexpandeerde toestand van "particulate" fluidisatie, welk hed op 50°C werd gehouden. Elk van de gebruikte uitgekozen γ-aluminiumoxydematerialen was een microporeus materiaal met poriën met een diameter van 2,7 tot U,9 nm en met een vrije poriënruimte van 20 tot 1*0 %. Een typische waarde voor de dichtheid

Q

10 van de deeltjes was 1,83 g/cm. De poriën bevatten geadsorbeerd water en het γ-aluminiumoxyde had een watergehalte tussen U en 10 gew.i berekend op het materiaal, zoals werd vastgesteld uit het gewichtsverlies bij gloeien van het materiaal tot constant gewicht bij 800°C.

Het water verdankte en kwam vrij als gas toen het deeltjesvormige 15 materiaal door contact met de hete glasoppervlakken werd verhit.

Tabel ^ A geeft de resultaten weer van het afschrikken van een glasplaat met een dikte van 2,3 mm die was verwarmd op 66o°C, onder toepassing van 21 verschillende γ-aluminiumoxydeprodukten. De in de koppen van de kolommen gebruikte symbolen hebben de volgende betekenis: 20 F 3 een waarde voor de vloei-eigenschappen D =* een deeltjesgrootteverdeling S =* gemiddelde deeltjesgrootte (in de waarde hiervan treedt een experimentele fout op en de vermelde waarden zijn de waargenomen waarden voor het gebruikte 25 uitgekozen materiaal).

C * warmtecapaciteit per volume-eenheid bij minimale fluidisatie (deze werd afgeleid uit de specifieke warmte van het materiaal gemeten bij 50°C en de dichtheid van het materiaal, gemeten bij minimale 30 fluidisatie van het materiaal).

cr^3 in het glas geïnduceerde centrale trekspanning 35 790 62 43

If ψ ll* F D S C στ MJ/m\ MPa 1 72,25 1,5¾ 3¾ 0,99 31 2 75,0 1,1*6 32 0,85 35 3 79,0 1,21* 1*8 0,92 35 1* 80,0 1,52 1*6 1,06 37 5 80,5 2,0 59 1,02 35 6 81,5 1,81 68 1,01* 37 7 81,25 1,60 1*0 0,99 37 8 81*, 0 1,9 86 1,0l* 1*0 9 81*,25 1,5 1*9 1,02 1*0 10 86,0 1,66 79 1,15 1*1 11 86,25 1,60 72 1,16 39 12 86,5 1,60 69 1,01 1*0 13 87,25 1,93 81* 1,06 1*1 11* 87,5 1,3l* 56 1,19 37 15 88,0 1,35 81* 1,18 1*1 16 88,0 1,27 61* 1,05 1*2 17 88,0 1,68 91 1,07 1*2,5 18 88,0 1,38 67 1,03 36 19 88,75 1,1*6 7¾ 1,06 37 20 90,21 2,31* 119 1,09 1*0 21 32,0 1,21 80 1,12 1*2 - ----------- ----------- - - —

Elk van de gekozen γ-aluminiumoxydeprodukten vermeld in tabel A had een deeltjesgrootteverdeling tussen 1,21 en 2,3l*, een gemiddelde deeltjesgrootte tussen 32 ^im en 119 ^aa en een vaarde voor de vloei-eigenschappen tussen 72,25 en 92, De varmtecapaciteit per

O

volume-eenheid hij minimale fluidisaiie varieerde van 0,85 MJ/m K tot 1,l8MJ/m3K.

Hoe groter de gemiddelde deeltjesgrootte, hoe groter de vaarde is voor de vloei-eigenschappen hij dezelfde deeltjesgrootte-verdeling, zoals vordt geïllustreerd door de γ-aluminiumoxydeprodukten 1, 1* en 9. In het geval van tvee γ-aluminiumoxydeprodukten, 10 en 21, met dezelfde gemiddelde deeltjesgrootte, had γ-aluminiumoxyde 21 790 62 43 15 « 5 *· dat de kleinste deeltjesgrootteverdeling had, de hoogste vaarde voor de vloei-eigenschappen.

Ce vaarde voor de vloei-eigenschappen van de gas-ontvikkelende materialen uit tahel A vas zodanig dat er een voldoende 5 snelle uitvisseling was tussen hete deeltjes in de nabijheid van de glasoppervlakken met koelere deeltjes uit de massa van het gefluidiseerde bed, leidend tot een centrale treksparming in soda-kalk-siliciumdioxyde-glas met een dikte van 2,3 mm bij af schrikken vanaf 66cPc, van 31 MPa bij de ondergrens voor de vaarde van de vloei-eigenschappen van 10 72,25 velke snel toenam bij een stijgende vaarde van de vloei-eigenschappen tot 40 MPa bij een vaarde voor de vloei-eigenschappen van 8¼. Ce centrale trekspanning die verd bereikt in het gedeelte van het trajekt voor de vaarde van de vloei-eigenschappen liggend tussen 84 en 92 varieerde van 40 tot 42,5 MPa.

15 Andere proeven leerden dat γ-aluminiumoxyde met een vaarde voor de vloei-eigenschappen van minder dan 72,25 een centrale trekspanning in het glas gaf van minder dan 30 MPa. Ce vaarde voor de centrale trekspanning daalt snel met kleiner vordende vaarde voor de vloei-eigenschappen ook al hebben de γ-aluminiumoxyden soortgelijke 20 gasontvikkelende eigenschappen als de γ-aluminiumoxyden die in tabel A zijn vermeld.

Voorbeeld II

Cezelfde verkvijze als verd beschreven in voorbeeld I verd nu/iiitgevoerd voor het harden van glasplaten van soda-kalk-silicium-25 dioxydeglas met een dikte van 2,3 mm άζψ'varen vervarmd op 66o°C, vaarbij verd afgeschrikt in vijf uitgekozen aluminiumoxydetrihydraien (ΑΙ,,Ο^.^Ο) vaarvan de gegevens zijn vermeld in tabel B.

Ce aluminiumoxydetrihydraten varen gehydrateerde aluminiumoxyden die chemisch gebonden kristalvater bevatten vaarvan een 30 deel vrijkvam als het materiaal verd vervarmd. Bet vatergehalte van alle in tabel B vermelde materialen bedroeg 34,5 gev.% berekend op het materiaal,zoals verd vastgesteld aan het percentage gevicfatsverlies dat optrad bij gloeien van het materiaal tot constant gevicht bij 800°C.

q 35 Ce dichtheid van de deeltjes vas 2,3 g/cm .

790 62 43 * * 16

Tabel B

F D S C o_

o T

·' : yum MJ/nrK MPa 1 69,5 ' 2,73 62 1,52 45,5 5 2 75 1,80 76 1,57 45 3 77,25 1,79 78 1,59 46 4 81,25 1,74 74 1,57 47 5 82 1,64 86 1,57 46,5

Deze aluminiumoxydetri hydraten gaven een hogere ^ centrale trekspanning dan de γ-aluminiumoxyden uit tabel A en de spanning nam toe met stijgende vaarde voor de vloei-eigenschappen.

De waarde voor de vloei-eigenschappen varieerde van 69,5 tot 82.

De vaarde voor de centrale trekspanning die werd bereikt bij de 2,3 mm dikke platen van soda-kalk-siliciumdioxydeglas, bij afschrikken ^ van 660°C varieerde van 45 MPa voor een materiaal met een vaarde voor de vloei-eigenschappen van 69,5 tot 47 MPa voor een materiaal met een vaarde voor de vloei-eigenschappen van 82.

Voorbeeld III

Dezelfde werkwijze als beschreven in voorbeeld I werd 20 uitgevoerd voor het harden van 2,3 mm dikke platen van soda-kalk-siücium-dioxydeglas die waren verwarmd op 66o°C en werden af ge schrikt in vier uitgekozen aluminiumoxydemonohydraten (AlgO^.HgO) waarvan de details zijn vermeld in tabel C.

Aluminiumoxydemonohydraat is een poreus materiaal dat 25 gebonden kristalwater en in de poriën geadsorbeerd water bevat. De gebruikte materialen hadden een vatergehalte van 28 gew.2, zoals werd vastgesteld bij bepaling van het gewichtsverlies van de materialen bij verwarmen tot constant gewicht bij 88o°C. Het gebonden kristalwater maakte 15 gew.Ji van het materiaal uit en het in de poriën geadsorbeerde 30 water maakte 13 gew,£ van het materiaal uit. Het was vooral het geadsorbeerde water dat als gas werd ontwikkeld bij verhitten van het materiaal. De dichtheid van de deeltjes was 1,6 g/cm .

790 62 43 η ^ 17

Tabel C

F D S Co 3 * jm MJ/mK MPa 1 74 2,78 45 1,176 37,5 5 2 75,5 1,63 48 1,156 37 3 78,75 1,15 49 1,77 39 4 80 J.18 57 1,181 39

Deze aluminiumoxydemonohydraten brengen centrale trekspanningen teweeg variërend van 37,5 tot 39 MPa voor vaarden voor 10 de vloei-eigenschappen variërend van 74 tot 80 die golden voor deeltjesgrootteverdeling variërend van 1,15 tot 2,78 en een gemiddelde deeltjesgrootte variërend van 45 tot 57 jm.

Andere materialen die geschikt zijn voor het uitvoeren van de hardingswerkvijze volgens de uitvinding werden toegepast in de 15 volgende voorbeelden:

Voorbeeld IV

Er werd een poreus aluminiumsilicaatmateriaal met een dichtheid van de deeltjes van 1,6 g/cm gebruikt, welk materiaal een aluminiumoxydegehalte had van 13 gew.£. Hst materiaal had de volgende 20 eigenschappen: waarde voor de vloei-eigenschappen a 82,5 deeltjesgrootteverdeling * 1,68 gemiddelde deeltjesgrootte * 94 ^im gehalte aan geadsorbeerd water (gewichts-25 verlies bij 800°C) * 19 %

varmtecapaciteit per volume-eenheid bij minimale fluidisatie 3 0,7 MJ/m^C

Voorbeeld V

Er werd een bed gevormd van lepidocrociet, een q 30 gehydrateerd ijzeroxyde (FeO.OH) met een deeltjesdichtheid van 4,2 g/cm , welk produkt gebonden kristalwater bevatte en de volgende eigenschappen had: waarde voor de vloei-eigenschappen = 72 deeltjesgrootteverdeling 3 1.60 790 62 43 .. ♦ * ^ * 18 gemiddelde deeltjesgrootte » 1*0 ym watergehalte (gewichtsverlies hij 800°C)« 10 % varmtecapaciteit per volumeeenheid bij minimale fluidisatie * 1,38 MJ/m^K.

5 Voorbeeld VI

Bruciet, een magnesiumhydroxyde, Mg(OH),, dat gebonden kristalwater bevatte, werd gefluidiseerd. Het materiaal had de volgende eigenschappen: waarde voor de vloei-eigenschappen * 7** 10 deelt jesgrootteverdeling * 1,60 gemiddelde deeltjesgrootte * 60 ^im watergehalte (gewichtsverlies bij 800°i * 31 % varmtecapaciteit per volume-eenheid 3

bij minimale fluidisatie » 1,01 MJ/m K

15 Voorbeeld VII

Het gefluidiseerde bed werd gevormd door natriumbicarbonaat (NalEOg) dat bij verwarmen door contact met het bete glas zowel kooldioxyde als water ontwikkelde. Een spoor van een silicium-dioxyde "vloei” promotor, bijvoorbeeld circa 0,6 gew.Jf werd met het 20 natriumbicarbonaat gemengd om het hanteren van het poeder gemakkelijker te maken.

De eigenschappen van het natriumbicarbonaat met de vloei-promotor varen als volgt: waarde voor de vloei-eigenschappen »75 25 deeltjesgrootteverdeling * 1,975 gemiddelde deeltjesgrootte * 70 ^un

HgO + C02 gehalte (gewichtsverlies bij 800°C) » 37 % varmtecapaciteit per volume-eenheid

O

30 bij minimale fluidisatie = 1 ,1*1 MJ/m K.

De centrale trekspanning die werd geïnduceerd in een 2,3 mm dikke plaat van soda-kalk-aLiciumdioxydeglas die was verwarmd op 660°C en werd afgeschrikt in het gefluidiseerde natriumbicarbonaat, bedroeg 1*7 MPa.

35 De deeltjesvormige materialen vermeld in de voor- 790 62 43 19 beelden hadden allen eigenschappen binnen de hiervoor voor bij de werkwijze volgens de uitvinding te gebruiken materialen gespecificeerde grenzen, dat wil zeggen ze hadden allen gasontwikkelende eigenschappen, een gemiddelde deeltjesgrootte tussen 30 en 120 yam, een deeltjesgrootte-^ verdeling tussen 1,15 en 2,78, een waarde voor de vloei-eigenschappen tussen 69,5 en 92 en een warmtecapaciteit per volume-eenheid bij minimale

O

fluidisatie tussen 0,7 en 1,59 MJ/m K.

Deze materialen werden op de volgende wijze gekozen en/of geprepareerd.

IQ Potentieel geschikte materialen met gasontwikkelende eigenschappen werden verkregen volgens geschikte producenten en monsters van deze materialen werden beproefd. Als resultaat van de proeven werd gevonden dat de bereidingsmethode die worden gebruikt voor de bereiding van de monsters in de vorm zoals ze door de fabrikanten 15 worden geleverd, van dien aard waren dat in slechts een klein aantal gevallen zowel de gemiddelde deeltjesgrootte als de deeltjesgrootte-verdeling als de waarde voor de vloei-eigenschappen en de warsrte-capaciteit van de monsters alle binnen de vereiste grenzen lagen.

Als dit wel het geval was, konden de materialen worden gebruikt in de 20 vorm waarin ze werden geleverd. Set feit dat ze de gewenste eigenschappen bezaten was een gevolg van de behandeling, bijvoorbeeld zeven of klassificeren met behulp van lucht, die de materialen in het produktie-proces van de leverancier ondergingen. Bet grootste deel van de materialen bleek bij de proeven ongeschikt te zijn en moest een verdere zeef- of 25 klassificeerbebandeling met behulp van lucht ondergaan om een fijnere fraktie te verkrijgen welke eigenschappen bezat welke alle binnen de genoemde grenzen vielen. Deze nabehandelende materialen werden bij de in de voorbeelden beschreven proeven in het gefluidiseerde bed gebruikt.

30 790 62 43

Claims

1. Werkwijze voor bat thermisch harden van glas waarbij het glas wordt verwarmd op een temperatuur boven de lage ontspannings-temperatuur van het glas en het hete g}.as wordt af gekoeld net behulp 5 van een met een gas gefluidiseerd deeltjesvormig materiaal in een rustige, gelijkmatig geexpandeerde toestand van ^particulate" fluidisatie, met het kenmerkt dat het deeltjesvormige materiaal gas ontwikkelende eigenschappen heeft en een gemiddelde dèeltjesgrootte heeft tussen 30 ^am en 120 ^tm, een deeltjesgrootteverdeling heeft 10 tussen 1,15 en 2,76, een waarde voor de vloei-eigenschappen bezit tussen 69,5 en 92 en een varmtecapaciteit per volume-eenheid bij minimale fluidisatie heeft tussen 0,7 en 1,59 MJ/m K.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met Bet kenmerk, dat het deeltjesvormige materiaal in staat is om ** tot 3**, 5 % berekend 15 op zijn eigen gewicht aan gas te ontwikkelen bij gloeien tot constant gewicht bij 800°C.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het deelt jesvormige materiaal γ-aluminiumoxyde is dat in staat is om ** tot 10 % berekend op zijn eigen gewicht aan gas te ontwikkelen bij 20 verhitten tot constant gewicht bij 800°C en een gemiddelde deeltjesgrootte heeft tussen 32 en 119 ^un, een deeltje sgrootteverdeling heeft tussen 1,21 en 2,3**, een waarde voor de vloei-eigenschappen heeft tussen 72,25 en 92 en een warratecapaciteit per volume-eenheid bij minimale O fluidisatie heeft tussen 0,85 en 1,18 MJ/m K.

25 U. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het deelt jesvormige materiaal een poreus aluminiumsilicaat is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het deelt jesvormige materiaal een verbinding is die gebonden kristalwater bevat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk. dat het deelt jesvormige materiaal aluminiumoxydetrihydraat (AlgO^.SHgO) is met een gemiddelde deeltjesgrootte tussen 62 en 86 een deeltjes-grootteverdeling tussen 1,6U en 2,73, een waarde voor de vloei-eigenschappen tussen 69,5 en 82 en een warmtecapaciteit per volume-eenheid O 35 bij minimale fluidisatie tussen 1,52 en 1,59 MJ/m K. 790 6 2 43 r * e A

7. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het deeltjesvormige materiaal aluminiumoxydemnnohydraat (ΑΙ^Ο^.Η^Ο) is met een gemiddelde deeltjesgrootte tussen H5 en 57 jm9 een deeltjesgrootteverdeling tussen 1,15 en 2,78, een vaarde voor de vloei-5 eigenschappen tussen 7k en 80 en een warmtecapaciteit per volume-eenheid hij minimale fluidisatie tussen 1,16 en 1,18 MJ/m K.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het deeltjesvormige materiaal gehydrateerd ijzeroxyde (FeO.OH) is dat gebonden kristalwater bevat.

9. Werkwijze volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat het deeltjesvormige materiaal magnesiumhydroxyde (Mg(0H)2) is dat gebonden kristalwater bevat.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het deeltjesvormige materiaal een zodanige opbouw heeft dat het 15 bij verwarmen een gas ontwikkelt.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het deeltjesvormige materiaal natriumbicarbonaat is.

12. Werkwijzen, in hoofdzaak als beschreven in de beschrijving en/of de voorbeelden en/of zoals toegelicht in de figuur. 20 13* Thermisch geharde glasplaat, vervaardigd met de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies. 790 62 43