NO125811B

NO125811B -

Info

Publication number: NO125811B
Application number: NO39470A
Authority: NO
Inventors: Erwin Wilhelm Wartenberg
Original assignee: Erwin Wilhelm Wartenberg
Priority date: 1966-12-28
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1972-11-06

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av Method of manufacture of

herdet glass. tempered glass.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling The present invention relates to a method for production

av forspent glass ved avkjoling eller seigherdning av en oppvarmet glassgjenstand i et kjolebad inneholdende et flytende medium. of prestressed glass by cooling or toughening a heated glass object in a cooling bath containing a liquid medium.

Det er kjent at oket mekanisk styrke kan meddeles glass gjennom forspenning. Forspenningen gjennomføres ved oppvarmning av glasset og ved etterfolgende jevn og plutselig avkjoling, hvilket kalles hurtigkjoling eller seigherdning. Gasser eller væsker anvendes som kjolemedium. Forspent glass anvendes eksempelvis i form av bilvinduer, da det foruten oket styrke også har såkalte sikkerhetsegenskaper, d.v.s. at de forspente glassruter ved slag-påkjenning går i stykker i form av små fragmenter eller stykker som i alminnelighet ikke har noen skarpe kanter som kan volde skade og derfor ikke er farlige. It is known that increased mechanical strength can be imparted to glass through prestressing. The prestressing is carried out by heating the glass and by subsequent smooth and sudden cooling, which is called rapid cooling or toughening. Gases or liquids are used as the dressing medium. Prestressed glass is used, for example, in the form of car windows, as in addition to increased strength it also has so-called safety properties, i.e. that the prestressed panes of glass break under impact stress in the form of small fragments or pieces which generally do not have any sharp edges that can cause damage and are therefore not dangerous.

Ved de hittil kjente fremgangsmåter for seigherding er det mulig With the hitherto known methods for toughness, it is possible

å forspenne glass med en tykkelse som overskrider 3>5 mm på den måte at det får sikkerhetsegenskaper foruten oket mekanisk styrke. Mens sikkerhetsglass av en tykkelse på ca. '5 - 6 idhi hittil har vært anvendt for biler, har det vært gjort forsok på å anvende sikkerhetsglass av en vasentlig lavere tykkelse for å spare den store glassvekt i så stor grad som mulig av hensyn til den stadig okende glassflate i den moderne bil. to prestress glass with a thickness that exceeds 3>5 mm in such a way that it gains safety properties in addition to increased mechanical strength. While safety glass of a thickness of approx. '5 - 6 idhi has hitherto been used for cars, an attempt has been made to use safety glass of a significantly lower thickness in order to save the large glass weight as much as possible in view of the ever-increasing glass surface in the modern car.

Mange forsok har vært gjort for å fremstille meget tynt glass som er egnet f or ,.biler og som har de foronskede mekaniske og sikker-hetsmessige egenskaper, hvor den ettertraktede tykkelse ligger på 1 ,6-2,5 mm. Hittil har det ikke vært noen fremgang ved forspenning av glass med siik liten tykkelse ved benyttelse av konvensjonelle fremgangsmåter for seigherdning på en slik måte at de krav som stilles av bilindustrien og offentlige sikkerhetsbestemmelser tilfredsstilles. I henhold til en foreslått fremgangsmåte, som baseres på prinsippet med ioneveksling, kan det være mulig å fremstille glass med tykkelse av 2,0-2,5 mm som besitter hoy mekanisk styrke og det foronskede bruddmonster når det går i stykker. Skjont de glasskvaliteter som fremstilles i henhold til denne fremgangsmåte kan ha en mindre tykkelse og hoyere mekanisk styrke enn de glasskvaliteter som fremstilles i henhold til de konvensjonelle forspenningsmetoder, så har ionevekslingsmetoden dog den store ulempe at den ikke kan tilpasses standardglassplater (soda-kalk-silisiumdioksydglass). I stedet for må aluminiumoksyd-silikatglass anvendes som utgangsmaterial ved ionevekslingsmetoden for å skape en resterende trykkpåkjenning i glassets overflate ved utveksling av natrium- eller kaliumioner ned litiumioner. På grunn av sine kjemiske sammensetninger, er standardglassplater ikke egnet for en ioneveksling av denne karakter og de kjemiske og fysikalske forandringer som horer sammen dermed. Many attempts have been made to produce very thin glass which is suitable for cars and which has the desired mechanical and safety properties, where the desired thickness is 1.6-2.5 mm. So far, there has been no progress in prestressing glass of very small thickness using conventional methods for toughening in such a way that the requirements set by the car industry and public safety regulations are satisfied. According to a proposed method, which is based on the principle of ion exchange, it may be possible to produce glass with a thickness of 2.0-2.5 mm which possesses high mechanical strength and the pre-engineered fracture monster when it breaks. Although the glass qualities produced according to this method can have a smaller thickness and higher mechanical strength than the glass qualities produced according to the conventional biasing methods, the ion exchange method has the major disadvantage that it cannot be adapted to standard glass plates (soda-lime-silicon dioxide glass ). Instead, aluminum oxide-silicate glass must be used as the starting material in the ion exchange method to create a residual pressure stress in the surface of the glass when sodium or potassium ions are exchanged for lithium ions. Due to their chemical composition, standard glass plates are not suitable for an ion exchange of this nature and the chemical and physical changes that go along with it.

Foreliggende oppfinnelse angår således den allerede nevnte konvensjonelle forspenningsmetode, hvorved den foronskede for-bedring oppnås gjennom oppvarming og hurtigavkjoling av glasset. Oppfinnelsen kan generelt tillempes hvilken som helst konvensjonell glass-sammensetning og glassform, f.eks. standardglassplater, og gir et forspent glass som uavhengig av tykkelse, og særlig ved tykkelser som ligger under 3?5 mm, har tilnærmet samme styrke som aluminiumoksyd-silikatglass-kvaliteter som forbedres ved ioneveksling i henhold til ovenstående, og som når det går i stykker, til tross for at dets tykkelse kan gå ned til 0,8 mm, danner små stykker som ikke er farlige. The present invention thus relates to the already mentioned conventional biasing method, whereby the desired improvement is achieved through heating and rapid cooling of the glass. The invention can generally be applied to any conventional glass composition and glass shape, e.g. standard glass sheets, and gives a prestressed glass which, regardless of thickness, and especially at thicknesses below 3.5 mm, has approximately the same strength as alumina-silicate glass qualities which are improved by ion exchange according to the above, and which when it breaks , despite the fact that its thickness can go down to 0.8 mm, forms small pieces that are not dangerous.

En forspent glasskvalitet som fremstilles i henhold til foreliggende oppfinnelse, er særskilt egnet for anvendelse i form av ett-sjikts sikkerhetsglass i biler. Dets mekaniske styrke er ca. 8 ganger så stor som for ikke forspent glass og -3 ganger så stor som for glass som forspennes ved seigherding eller hurtigavkjoling ved de hittil kjente fremgangsmåter. A prestressed glass quality produced according to the present invention is particularly suitable for use in the form of single-layer safety glass in cars. Its mechanical strength is approx. 8 times as large as for non-prestressed glass and -3 times as large as for glass that is prestressed by toughening or rapid cooling by the hitherto known methods.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer således en fremgangsmåte for fremstilling av herdet glass ved belegging av glasset med et findelt ildfast material, oppvarming av det belagte glass og på-følgende bråkjoling av glasset, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det belagte glass bråkjoles i et flytende bad av karbontetraklorid, metanol eller en blanding av en bærevæske med hoyt kokepunkt med opp til h vektprosent av en kjolevæske med lavere kokepunkt, idet belegget av ildfast material på glassoverflaten tjener som kimer eller punkter som utloser kokingen av væsken på glassoverflaten. The present invention thus relates to a method for producing toughened glass by coating the glass with a finely divided refractory material, heating the coated glass and subsequent tempering of the glass, and the distinctive feature of the method according to the invention is that the coated glass is tempering in a liquid bath of carbon tetrachloride, methanol or a mixture of a carrier liquid with a high boiling point with up to h weight percent of a cooling liquid with a lower boiling point, the coating of refractory material on the glass surface serving as nuclei or points that trigger the boiling of the liquid on the glass surface.

Egnet material for belegning av glassoverflåtene er eksempelvis kiselgur og sinkoksyd, og disse forbindelser anbringes passende på glassoverflaten i form av pastaer i en egnet væske, f.eks. toluen, metanol eller vann. Suitable materials for coating the glass surfaces are, for example, diatomaceous earth and zinc oxide, and these compounds are suitably placed on the glass surface in the form of pastes in a suitable liquid, e.g. toluene, methanol or water.

Ved tillempning av foreliggende fremgangsmåte reduseres i vesentlig grad dannelsen av et sammenhengende gass-sjikt som ligger inntil overflaten av det glass som skal seigherdes. By applying the present method, the formation of a continuous gas layer that lies close to the surface of the glass to be toughened is reduced to a significant extent.

Hvis således et stykke glassplate med tykkelse på f.eks. 1,8 mm If a piece of glass plate with a thickness of e.g. 1.8 mm

og med en utvidelseskoeffisient på 90 x 10 ' som oppvarmes til nær mykningspunktet (f.eks. til ca. 630°C) ved spesielle giass- and with an expansion coefficient of 90 x 10' which is heated to close to the softening point (e.g. to approx. 630°C) at special gias-

kvaliteter, avkjoles i karbontetraklorid (CCl^) som er oppvarmet til sitt kokepunkt, har den sammenhengende gassfase som folger med avkjolingen, en varighet på ca. <*>+o sekunder. Et glass som kjoles på denne måte, har en styrke som er ca. dobbelt så stor soirTfor ikke behandlet glass. Glasset går imidlertid ikke i stykker i fragmenter og er derfor ikke egnet som sikkerhetsglass. Hvis imidlertid glassplaten med samme tykkelse for oppvarmingen belegges med en pasta av kiselgur eller sinkoksyd i toluen, metanol eller vann og hvis platen derpå anbringes i et avkjolingsbad av karbontetraklorid som oppvarmes til sitt kokepunkt, kan ikke en sammenhengende gassfase lenger iakttas, men bare en kokeeffekt som skjer direkte på den belagte overflate, hvilken effekt varer ca. 6-8 sekunder. Avkjolingsperioden har således blitt redusert til ca. en femtedel sammenlignet med den ovenfor nevnte verdi på hO sekunder. Glass som avkjoles på denne måte, har fire ganger så qualities, are cooled in carbon tetrachloride (CCl^) which is heated to its boiling point, the continuous gas phase that follows the cooling has a duration of approx. <*>+o seconds. A glass dressed in this way has a strength of approx. twice as large soirTfor untreated glass. However, the glass does not break into fragments and is therefore not suitable as safety glass. If, however, the glass plate of the same thickness for heating is coated with a paste of diatomaceous earth or zinc oxide in toluene, methanol or water and if the plate is then placed in a cooling bath of carbon tetrachloride which is heated to its boiling point, a continuous gas phase can no longer be observed, but only a boiling effect which occurs directly on the coated surface, which effect lasts approx. 6-8 seconds. The cooling-off period has thus been reduced to approx. one-fifth compared to the above-mentioned value of hO seconds. Glass annealed in this way has four times that

hoy styrke som ikke seigherdet glass og har det onskede fragment-monster når det går i stykker. Antall fragmenter (fragmenttall) går opp i 20 pr. kvadratcentimeter og kan varieres ved påforing av et tykkere eller tynnere sjikt av kiselgur på en sådan måte at et tykkere sjikt gir finere fragmenter og et tynnere sjikt gir grovere fragmenter. high strength like non-tempered glass and has the desired fragment monster when it breaks. The number of fragments (fragment number) goes up to 20 per square centimeter and can be varied by applying a thicker or thinner layer of diatomaceous earth in such a way that a thicker layer gives finer fragments and a thinner layer gives coarser fragments.

Væskemiljoet kan bestå av en kjolevæske som fortrinnsvis er en væske hvor fordampningsvarmen oversiger ca. MD kal/g. Egnede kjolevæsker er karbontetraklorid og metanol. The liquid environment can consist of a cooling liquid which is preferably a liquid where the heat of vaporization exceeds approx. MD cal/g. Suitable cooling liquids are carbon tetrachloride and methanol.

Foreliggende fremgangsmåte kan med fordel tillempes i kombinasjon med anvendelse av et væskemiljo for seigherding av glassgjenstander, hvilket miljo utgjor en blanding av en bærevæske med hoyt kokepunkt, f.eks. en olje hvis kokeområde begynner ved omkring 300°C, med opp til h vektprosent av en kjolevæske med lavere kokepunkt, f.eks. karbontetraklorid eller metanol. The present method can be advantageously applied in combination with the use of a liquid environment for toughening glass objects, which environment constitutes a mixture of a carrier liquid with a high boiling point, e.g. an oil whose boiling range begins at around 300°C, with up to h weight percent of a cooling liquid with a lower boiling point, e.g. carbon tetrachloride or methanol.

Hvis forbindelser inneholdende -0H- grupper og med en hoy for-damping svarme , f.eks. alkoholer som metanol, anvendes som kjolevæsker, får de oppnådde glasskvaliteter en strekkfasthet på ca. 3000 kg/cm , hvilket således betydelig overskrider de strekkfast-heter på o ca. 1000 kg/cm 2 som kan oppnåos ved de hittil kjente forspenningsfremgangsmåter og kommer nærmere de verdier som er typiske for de glasskvaliteter som er forspent i henhold til ionevekslingsmetoden. De fragment-tall som kan oppnås; i henhold til foreliggende fremgangsmåte, kan gå opp i mer enn 100 pr. m , If compounds containing -OH- groups and with a high pre-evaporation heat, e.g. alcohols such as methanol are used as cooling liquids, the resulting glass qualities have a tensile strength of approx. 3000 kg/cm, which thus significantly exceeds the tensile strengths of approx. 1000 kg/cm 2 which can be achieved by the previously known biasing methods and comes closer to the values that are typical for the glass qualities that are biased according to the ion exchange method. The fragment numbers that can be obtained; according to the present method, can go up to more than 100 per m ,

selv ved glasskvaliteter med en tykkelse på bare 1 ,5 mm. Den mekaniske stabilitet i slikt tynt glass gjor disse i hoy grad boyelige slik at de kan fremstilles i form av planglass ~og derpå installeres med en viss boyningsgrad i stive, boyde monterings-anordninger. Foreliggende fremgangsmåte kan også tillempes på even with glass qualities with a thickness of only 1.5 mm. The mechanical stability of such thin glass makes them highly bendable so that they can be produced in the form of flat glass and then installed with a certain degree of bending in rigid, curved mounting devices. The present method can also be applied to

hult glassgods. På grunn av de usedvanlig korte avkjolings- hollow glassware. Due to the exceptionally short cool-down

perioder er foreliggende fremgangsmåte spesielt tillempbar for glasstyper som har lave utvidelseskoeffisienter. periods, the present method is particularly applicable for glass types that have low expansion coefficients.

Hvis foreliggende fremgangsmåte tillempes i storre skala, er det fordelaktig å gjennomfore en kontinuerlig erstatning av den kjolevæske som fordampes ved avkjolingen av det nedsenkede glass. Dette kan skje enten ved kondensasjon, f.eks. ved hjelp av en If the present method is applied on a larger scale, it is advantageous to carry out a continuous replacement of the cooling liquid which evaporates during the cooling of the immersed glass. This can happen either by condensation, e.g. by means of a

kjoler, eller ved erstatning av den mengde som tilsvarer den fordampede, f.eks. ved kontinuerlig tilforsel av ny væske. dresses, or by replacing the amount corresponding to the evaporated, e.g. by continuous supply of new liquid.

Foreliggende fremgangsmåte illustreres ytterligere ved det The present method is further illustrated by that

folgende eksempel. following example.

100 g kiselgur ble suspendert i 500 ml toluen. En glassplate av storrelse 100 x 100 x 1,8 mm ble nedsenket i suspensjonen og belagt med et tynt sjikt av kiselgur på denne måte. Den belagte glassplate ble hurtig torket og oppvarmet i en elektrisk ovn til ca. 360°C. Umiddelbart deretter ble den oppvarmede plate overfort til neddykkingsbeholderen hvori fantes kokende tetraklorkullstoff. Avkjolingsperioden for glass-skiven gikk opp i 6-8 sekunder. Fragmenttallet var opp til 21 pr. cm 2. 100 g diatomaceous earth was suspended in 500 ml toluene. A glass plate of size 100 x 100 x 1.8 mm was immersed in the suspension and coated with a thin layer of diatomaceous earth in this manner. The coated glass plate was quickly dried and heated in an electric oven to approx. 360°C. Immediately thereafter, the heated plate was transferred to the immersion vessel containing boiling carbon tetrachloride. The cooling period for the glass disc increased to 6-8 seconds. The number of fragments was up to 21 per cm 2.

Claims

1. Process for producing tempered glass by coating the glass with a finely divided refractory material, heating the coated glass and subsequent tempering of the glass, characterized in that the coated glass is tempering in a liquid bath of carbon tetrachloride, methanol or a mixture of a carrier liquid with a high boiling point with up to h weight percent of a cooling liquid with a lower boiling point, the coating of refractory material on the glass surface serving as nuclei or points that trigger the boiling of the liquid on the glass surface.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that diatomaceous earth or zinc oxide is applied to the glass surfaces as a paste in toluene, methanol or water to produce the coating of refractory material.