NO126130B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av herdet glass.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av herdet glass ved bråkjoling av en oppvarmet glassenhet i et kjolebad inneholdende en kjolevæske.

Det er kjent'at glass kan meddeles mekanisk styrke ved herding. Herdingen gjennomføres ved oppvarming av glasset og ved påfolgende ensartet og plutselig avkjoling, oftest kalt "bråkjoling". Gasser eller væske anvendes som kjolefluider. Herdet glass anvendes f.eks. i form av bilvinduer, på grunn av at det i tillegg til okt styrke også har egenskapen med såkalt sikkerhetsbrudd, dvs. at de herdete glassruter går i stykker under slagpåvirkning i små biter eller fragmenter, som vanlig ikke har noen skarpe kanter som kan bevirke skade og som derfor ikke er farlige.

Med de væskekjoleprosesser som hittil er kjent er det mulig å herde glass med en tykkelse på over omtrent 3,4 mm på en slik måte at det har egenskapen med sikkerhetsbrudd, sammen med oket mekanisk styrke. Mens sikkerhetsglass med en tykkelse mellom omtrent 5 og 6 mm hittil har vært anvendt for biler har det vært gjort forsok med å anvende sikkerhetsglass med betraktelig mindre tykkelse, i den hensikt å spare så mye på vekten av glasset som mulig på bakgrunn av den stadig tiltagende glassoverflate i forhold til det totale areal for karosseriet i moderne bilbygging. Det har vært gjort tallrike forsok på å fremstille spesielt tynt glass som passer for anvendelse i bilindustrien og som har den onskede mekaniske styrke så vel som også sikkerhetsbrudd, idet de tykkelser som det er tatt sikte på ligger mellom omtrent 1,6 og 2,5 mm. Disse forsok har forst nå falt heldig ut, ved herding av glass med slike små tykkelser under anvendelse av vanlige bråkjolingsprosesser på en slik måte at glasset er egnet til å tilfredsstille de krav som spesifiseres av bilindustrien og ved offentlige sikkerhetsbestemmelser.

Ved hjelp av en nylig foreslått fremgangsmåte som er basert på prinsippet med ioneveksling, er det vel mulig å fremstille glass med en tykkelse mellom omtrent 2,0 og 2,5 mm og som besitter hoy mekanisk styrke og tilfredsstillende fragmenterings- eller brudd-monster ved splintring. Selv om de glasskvaliteter som fremstilles ved denne prosess kan ha en mindre tykkelse og hoyere strekk-styrke enn de glasskvaliteter som fremstilles ved konvensjonelle herdemetoder, så har ionevekslingsprosessen ikke desto mindre den store mangel at den ikke er anvendelig for standard maskinglass eller speilglass (natriumkalsiumsilikatglass). Det må tvert om ved ionevekslingsprosessen anvendes aluminiumsilikatglass som et utgangsmaterial, i den hensikt å meddele en varig kompresjonsspenning til overflaten av glasset ved utveksling av litiumioner med natriumioner. På grunn av dets kjemiske sammensetning passer ikke standard maskinglass eller speilglass for en ioneveksling av denne type og de kjemiske og fysiske endringer som er forbundet dermed.

• -'Va, w-.-Foreliggende oppfinnelse angår således den i det foregående omtalte konvensjonelle herdeprosess, hvor den onskede forbedring oppnås ved oppvarming og hurtig avkjoling av glasset. Oppfinnelsen ■-' er generelt anvendbar for hvilket som helst vanlig glass eller glassform, f.eks. standard maskin- eller speilglass, og resulterer i fremstilling av herdet glass som uansett tykkelsen, og spesielt med mindre tykkelse enn 3,5 mm, har tilnærmet den samme styrke som det aluminiumsilikatglass hvis kvalitet er forbedret ved ioneveksling og som er omtalt ovenfor, og som ved knusing, selv om dets tykkelse kan være så liten som omtrent 0,8 mm, går i

stykker i små biter eller fragmenter som ikke er farlige.

En forspent glasstype fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for anvendelse i form av enkelt sikkerhetsglass i biler. Dets mekaniske styrke er omtrent 8

ganger så stor som for ikke herdet glass og 3 ganger så stor som for glass herdet ved bråkjolig ved hittil konvensjonelle metoder.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fiemgangsmåte for fremstilling av herdet glass, hvor glass ved en temperatur nær mykningspunktet herdes i en kjolevæske som består av to blandbare organiske væsker med forskjellige kokepunkter, og det særegne<1>ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det som kjolevæske anvendes en bærevæske, hvis kokepunktområde begynner ved omtrent 300°C, samt opptil h vektprosent av en lavtkokende tilsetningsvæske, hvis kokepunkt er fra 65 til 125°C, idet temperaturen for kjolevæsken holdes i området fra 65 til 290°C, fortrinnsvis i området fra 190 til 270°C.

På grunn av den betraktelige fortynning av den anvendte tilsetningsvæske med bærervæsken, kan kjolevæsken vanskelig fordampe i kontakt med glassoverflaten, hvilket ville resultere i dannelse av en sammenhengende gassfase på glassoverflaten,

som vanlig forekommer i de hittil anvendte bråkjolingsprosesser. Dette var uonskelig i og med at den forhindret den meget hurtige

avkjoling av glasset som finnes å være nodvendig for å oppnå hoye grader av herding, særlig av tynt glass.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen beskrives mer dstaljert med henvisning til de vedfoyde figurer hvori: Fig. 1 viser en grafisk fremstilling av forholdet mellom fordampningsvarme og det spesifikke bruddantall for forskjellige substanser anvendt som kjolevæsker i forskjellige konsentrasjoner. Fig. 2 viser en grafisk fremstilling av forholdet mellom konsentrasjon og spesifikt bruddtall for to forskjellige kjolevæsker, og Fig. 3 viser grafisk avhengigheten av det spesifikke bruddtall av konsentrasjonen av en spesiell kjolevæske.

Ved den foreliggende oppfinnelse hindres effektivt dannelsen av en vedvarende gassformet omhylling, idet kjolevæsken har et vesentlig lavere kokepunkt enn bærervæsken. For dette formål bor kokepunktet for bærervæsken fortrinnsvis ligge så hoyt over kokepunktet for kjolevæsken, som bevirker hurtig avkjoling, at praktisk ikke noe bærervæske fordamper under bråkjolingsvirkningen. Ved tilstrekkelig lav konsentrasjon av tilsetningsvæsken med lavt kokepunkt, forhindres i virkeligheten dannelsen av en sammenhengende gassfase, slik at kjolevirkningen foregår direkte på glassoverflaten, hvorunder bare tilsetningsvæsken med det lavere kokepunkt fordampes.

For å etablere kraftig herding, er det viktig å passere så hurtig som mulig gjennom temperaturområdet fra mykningspunktet (f.eks. 630°C) for glasset, ned til f.eks. omtrent 350°C. Kokevirkningen som foregår på glassoverflaten er ansvarlig for hurtig passering gjennom dette temperaturområde. Videre avkjoling fra omtrent 350°C, til temperaturen for kjolevæsken vil da ikke ha noen videre innvirkning på herdingen av glasset.

Fig. 1 viser forholdet mellom fordampningsvarme og det spesifikke bruddtall for forskjellige tilsetnings-substanser med relativt lave kokepunkter, for to forskjellige konsentrasjoner i bærevæske på mineraloljebasis. Det fremgår av fig. 1 at med okende fordampningsvarme for de substanser som anvendes som tilsetnings-væsker, oker også det spesifikke bruddtall og således graden av herding eller styrke i det behandlede glass.

0,2 til 1 vektprosent karbontetraklorid tilsettes således til en mineralolje (hydrokarbonolje) hvis kokepunktområde begynner ved omtrent 300°C, denne blanding oppvarmes til omtrent 80 til 100°C

og blandingen oppvarmet på denne måte anvendes som kjolebad for forspenning av glass med en tykkelse på omtrent 1,8.mm. Ved oppvarming og påfSigende bråkjoling av glasset i kjolebadet på

vanlig måte, dannes herdet glass som har et bruddtall mellom omtrent 15 og omtrent 45 pr. cm og en strekkfasthet på omtrent

1000 til 2000 kg pr. cm eller mer. Resultatene av disse

herdeprover er illustrert i fig. 2. Det fremgår av denne figur at bruddtallet og således strekkstyrken stiger ved okende tilsetning av karbontetraklorid. I de samme prover, hvori det ble anvendt metanol (CH^OH) i stedet for karbontetraklorid,

fremkom den kurve som er illustrert til hoyre i fig. 2.

En storre tilsetning enn omtrent h% tilsetningsvæske med lavere kokepunkt til bærervæsken er ikke onskelig da strekkstyrken som • erholdes ikke stiger ytterligare eller endog kan gå nedover igjen.

Det fremgår tydelig av fig. 3»hvor karbontetraklorid anvendes

som tilsetningsvæske med lavere kokepunkt, at det oppnådde bruddtall, som er proporsjonalt med strekkstyrken, ikke oker særlig over en konsentrasjon på omtrent 1 ,5$. Ujevnhster og fine sprekk-dannelser som skader glassoverflaten kan videre forekomme under herdeprosessen hvis tilsetningsvæsken anvendes i for store konsentrasjoner.

Alle organiske og uorganiske væsker som har et hoyt kokepunkt,

som videre er vanskelig å fordampe og ikke fremviser noen affinitet til glasset, passer i prinsippet som bærevæske. F.eks. mineral-oljer, sæ' rlig dem med kokepunkter over omtrent 300 oC, voksarter, forbindelser med kondenserte benzenringer, som f.eks. terfenyl,

videre parafiner og lignende. Utvelgelse av bærevæsken er av

underordnet betydning for avkjolingshastigheten og således for graden av den herding som oppnås for glasset, da den storre del av varmeoverforingen skjer ved fordampning av tilsetningsvæsken med det lavere kokepunkt.

Tilsetningsvæsken er for eksenp el karbontetraklorid og metanol,

og toluen er også fordelaktig når man arbeider med litt hoyere temperaturer i kjolevæsken (mineralolje som bærevæske og toluen som tilsetningsvæske).

Hvis substanser inneholdende OH-grupper og med hoy fordampningsvarme, f.eks. alkoholer som f.eks. metanol, anvendes som kjolevæsker, kan man oppnå glasskvaliteter med strekkstyrker på omtrent 3000 kg/cm 2 og disse overstiger såoledes betraktelig de strekkstyrker på omtrent 1000 kg/cm 2 som er oppnåoelige ved hittil kjente vanlige herdemetoder, og disse verdier nærmer seg sterkt de typiske verdier for de glasskvaliteter som fremstilles ved hjelp av ionevekslingsmetoden. Bruddtallet som kan oppnås ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan gå opp til mer enn 100 pr. cm endog med glasstyper med en tykkelse på omtrent 1,5 mm. Den mekaniske stabilitet av slike tynne glass gjor dem ytterst boyelige, slik at de kan fremstilles i form av plane flak og kan deretter meddeles en v iss grad av boyning i faste krumme former. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er også anvendelig for hule glassgjenstander. På grunn av de ytterst korte avkjolingsperioder, er fremgangsmåten særlig anvendelig for glasstyper med små utvidelseskoeffisienter.

En avgjorende fordel ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ligger videre i at et spesifikt bruddtall eller herdegrad noyaktig kan innstilles ved å variere den prosentvise andel av tilsetningsvæsken.

Hvis fremgangsmåten anvendes i storre målestokk, er det tilrådelig

å bevirke kontinuerlig erstatning av den tilsetningsvæske som avdampes ved kjbling av det glass som er neddykket deri. Dette kan foregå enten ved kondensering, f.eks. ved hjelp av kjole-spiraler, og/eller ved fornyet tilforsel i mengder som tilsvarer

fordampningen, f.eks. ved kontinuerlig tilforsel av ny væske.

Oppfinnelsen skal ytterligere illustreres ved hjelp av de folgende eksempler, som representerer foretrukne utforelsesformer.

Eksempel 1.

En plan speilglassplate med en utvidelseskoeffisient på 90x10~^ cm/g med storrelse 100 x 100 x 1,8 mm oppvarmes i en elektrisk ovn til omtrent 630°C og neddykkes deretter umiddelbart i en beholder anbragt under ovnen. Neddykkingsbeholderen inneholder en blanding av 5 1. mineralolje oppvarmet til 100°C (spesifikk vekt 0,91?viskositet 17,5 est målt ved 100°C, flammepunkt 260°C) med 9 g karbontetraklorid (= 0,2 vektprosent). Glasset avkjoles til en temperatur på omtrent 200°C i lopet av 6 sekunder i denne blanding. Et bruddtall på 8 pr. cm ble bestemt etter knusing.

Eksempel 2.

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble anvendt med den unntagelse at konsentrasjonen av karbontetraklorid ble hevet til 0,5 vektprosent (= 22,5 g). Etter knusing av glassplaten ble det bestemt et bruddtall på 28 pr. cm .

Eksempel 3.

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble fulgt, med okning av konsentrasjonen av karbontetraklorid til 1 vektprosent (= 45 g). Etter knusing av glassplaten ble det bestemt et bruddtall på 46 pr. cm 2.

Resultatene i eksempel 1-3 er anfort i kurven til venstre i fig.2.

Eksempel 4.

Eksperimentet beskrevet i eksempel 1 ble gjentatt, men under anvendelse av 0,1 vektprosent (= 4,5 g) metanol i stedet for karbontetraklorid. Et bruddtall på o 32 pr. cm 2ble bestemt.

Eksempel 5.

I sammenligning med eksempel 4 ble metanoIkonsentrasjonen hevet til 0,5 vektprosent (= 22,5 g)• Bruddtallet steg til 64 pr. cm .

Eksempler 6-~ n.

Det ble anvendt samme fremgangsmåte som i eksempel 1, men med hoyere oljetemperaturer (210 henholdsvis 250°C) og med tilsetninger (karbontetraklorid henholdsvis toluen) i varierende mengder.

Dimensjonene av glassplatene var 250 x 250 mm med tykkelse 2 mm og utgangs-temperaturen for glasset var 650°C. x

Herdingen er her bestemt som "sentral strekkspenning" i kg/cm<2>

2

som kan sammenholdes med de 1000-3000 kg/cm som tidligere er angitt for strekkstyrkene. Disse strekkstyrker er bestemt på annen måte og er av denne grunn mye hoyere, idet de representerer bruddfastheten for glasset (modulus of rupture) og tar med i beregningsgrunnlaget både egenstyrken av selve glasset og den overflate-trykkspenning som er innfort i glasset.

Eksempler 6 - 13.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av herdet glass, hvor glass ved en temperatur nær mykningspunktet herdes i en kjolevæske som består av to blandbare organiske væsker med forskjellige kokepunkter, karakterisert ved at det som kjolevæske anvendes en bærevæske, hvis kokepunktområde begynner ved omtrent 300°C, samt opptil h vektprosent av en lavtkokende tilsetningsvæske, hvis kokepunkt er fra 65 til 125°C, idet temperaturen for kjolevæsken holdes i området fra 65 til 290°C, fortrinnsvis i området fra 190 til 270°C.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tilsetningsvæske som fordampes fra kjolevæsken under herdingen, erstattes ved kondensering og/eller ved tilsetnig av ytterligere mengder frisk tilsetningsvæske.

(3» Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at detsom bærevæske anvendes en hydrokarbonolje.