Przedmiotem wynalazku jest sposób termicznego hartowania szkla przez kontaktowanie szkla ze zlo¬ zem fluidalnym rozdrobnionego materialu o ta¬ kiej temperaturze w porównaniu z temperatura szkla, ze miedzy szklem i rozdrobnionym materia¬ lem zachodzi wymiana ciepla.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowanie w szczególnosci do termicznego hartowania wyro¬ bów szklanych, na przyklad plaskich lub zakrzy¬ wionych plyt szklanych, przez zanurzanie tych wy¬ robów we fluidalnym zlozu rozdrobnionego mate¬ rialu.W opisie patentowym Polskiej Rzeczypospolitej Ludowej nr 111 643 opisany jest sposób i urzadze¬ nie do obróbki termicznej wyrobów szklanych przez hartowanie wyrobów we fluidalnym zlozu gazowym rozdrobnionego materialu, na przyklad tlenku glinu odmiany gamma, albo glinokrzemianu, który znaj¬ duje sie w niruchomym, równomiernie ekspando¬ wanym stanie jednorodnej fluidyzacji dzieki regu¬ lacji rozdzialu fluidyzacyjnego gazu w rozdrobnio¬ nym materiale, przy czym predkosc przeplywu ga¬ zu przez rozdrobniony material jest posrednia mie¬ dzy predkoscia odpowiadajaca poczatkowemu sta¬ dium fluidyzacji i predkoscia odpowiadajaca ma¬ ksymalnej ekspansji rozdjobnionego materialu.Sposób opisany w tym zgloszeniu jest szczególnie skuteczny w zastosowaniu do termicznego hartowa¬ nia szkla w postaci plaskich lub zakrzywionych plyt ogrzanych do temperatury przekraczajacej 10 15 20 25 temperature zanikania naprezen szkla i które za¬ nurzone sa we fluidalnym zlozu, gdzie wymiana ciepla z rozdrobnionym materialem znajdujacym sie w fazie fluidalnej prowadzi do powstania na¬ prezen hartowniczych w szkle. Sposób ten byl sto¬ sowany do termicznego hartowania zakrzywionych plyt szkla, stosowanych jako jedna z czesci skla¬ dowych przedniej szyby samochodowej ze szkla bezpiecznego wielowarstwowgo.Nieruchoma powierzchnia zloza, do którego wcho¬ dzi goraca plyta szklana zapewnia to, ze dolna kra¬ wedz plyty ulega równomiernemu oziebieniu, w chwili wejscia dolnej krawedzi do zloza fluidal¬ nego.W chwili, gdy goraca plyta szklana wchodzi do rozdrobnionego materialu, w sasiedztwie powirzch- ni szklanych nastepuje mieszanie rozdrobnionego materialu. Zapewnia to odpowiednie przenikanie ciepla z powierzchni szklanych do glebi zloza flui¬ dalnego, w zaleznosci od predkosci ruchu czastek w poblizu powierzchni szkla i przemieszczajacych sie stamtad wglab zloza fluidalnego, równolegle z doplywem chlodniejszych czastek z glebi zloza fluidalnego w sasiedztwo powierzchni szkla.Stwierdzono, ze takie materialy jak porowaty tle¬ nek glinu odmiany gamma i porowaty glinokrze- mian posiadaja szczególnie skuteczne dzialanie przy termicznym hartowaniu szkla, dzieki zdolnosci wy¬ dzielania gazu przy ogrzaniu. Materialy takie za¬ wieraja zaadsorbowana wode w swych porach i ga< 117 399;^m 117 399 zem wypieranym przy ogrzaniu rozdrobnionego ma¬ terialu w sastedztwjg powierzchni szklanych jest klMJaTYsSl Pftyjmnje sie, ze uwalnianie gazu z takich roz-^ drbbnionych materialiw w momencie ogrzania w saLedztwj^^klanycW powierzchni jest glównym czjuml^^iiirti^wjbdlijacym gwaltowne mieszanie roz- drlbuluilUgu materialu, wystepujace na powierzch¬ niach szkla, gdy jest ono hartowane przez zanu¬ rzanie w tych materialach. Szybkie mieszanie za¬ pewnia odpowiedni stopien wymiany ciepla z po¬ wierzchni szklanych do glebi fluidalnego zloza i prowadzi do osiagniecia wyzszych wytrzymalosci na rozciaganie w czesci centralnej, co jak stwierdzono osiagnac mozna w plytach szklanych hartowanych sposobem wedlug wynalazku.Sam wybór materialu posiadajacego zdolnosc wy¬ dzielania gazu nie jest jednak jeszcze wystarczaja¬ cym dla osiagniecia wyzszych naprezen hartowni¬ czych, gdyz istotna role odgrywaja równiez inne parametry. Stwierdzono, ze dla osiagniecia pelnych korzysci wynikajacych ze stosowania materialu po¬ siadajacego zdolnosc wydzielania gazu, utrzymywa¬ nego w nieruchomym, równomiernie ekspandowa¬ nym stanie fluidyzacji jednorodnej, wazne znacze¬ nie ma dobór sredniej wielkosci ziarn, uziarnienie oraz zdolnosci plyniecia materialu, w oparciu o opi¬ sane dalej kryteria.Wydzielanie gazu z rozdrobnionego materialu mo¬ ze wiec wywolac odpowiednio szybki ruch tego materialu w poblizu powierzchni szklanych dla ma¬ ksymalnego przenikania ciepla wraz z ogrzanymi czastkami przemieszczajacymi sie od powierzchni szklanych, w czasie gdy chlodniejsze czastki dopro¬ wadzane sa nieustannie z glebi fluidyzowanego ma¬ terialu w sasiedztwo szklanych powierzchni.„Zdolnosc plyniecia" rozdrobnionego materialu wyrazic mozna liczba stanowiaca sume czterech ujetych liczbowo punktów charakterystycznych, które ustalane sa dla materialu przez pomiar czte¬ rech jego parametrów, które okreslaja termin „zdol¬ nosc plyniecia" w przypadku jego uzycia.Te cztery parametry charakterystyczne rozdrob¬ nionego materialu posiadajacego zdolnosc plynie¬ cia i sposób ustalania ich wartosci opisane sa w pracy „Evaluating Flow Properties of Solids" Ralfa L. Carra, Jr., Chemical Engineering, Tom 72, Nr 2, styczen 18 (1965). Sa to nastepujace parametry: 1. Scisliwosc = 10Ó(P — A), %, gdzie P = ciezar P objetosciowy upakowanego materialu oraz A = ciezar objetosciowy napowietrzonego materialu; 2. Kat zsypu: jest to kat, wyrazony w stopniach, miedzy poziomem i nachyleniem sterty rozdrobnio¬ nego materialu spadajacego z punktu polozonego ponad linia pozioma do momentu ustalenia stalego kata; 3. Kat lopatki laboratoryjnej; lopatke zanurza sie poziomo do spodu masy suchego rozdrobnionego materialu i podnosi prosto ku górze, wyciagajac z materialu. Srednia wartosc kata, wyrazona w stop¬ niach, miedzy poziomem i bokiem kupki materialu na lopatce oznacza kat lopatki. 4. Uziarnienie (zwany w przytoczonej pracy wspólczynnikiem równomiernosci) zdefiniowane jest jako wartosc liczbowa otrzymywana przez podziej lenie szerokosci otworu sita (to znaczy wielkosci ziarn) przez który przechodzi 60% rozdrobnionego materialu, przez szerokosc otworu sita, przez który 5 przechodzi tylko 10% rozdrobnionego materialu.Wszystkie wartosci rozkladu wielkosci ziarn przytoczone w cytowanej publikacji mierzone byly znanym sposobem, metoda równowazna przy zasto¬ sowaniu licznika Coultera, w celu oznaczenia sred- 10 nic czastek odpowiadajacych skumulowanym pro¬ centom wagowym 40% i 90%, odpowiadajacym sze¬ rokosciom otworu sit przepuszczajacych 60% i 10% rozdrobnionego materialu.Liczbowie wartosci scisliwosci, kata zsypu oraz 15 kata lopatki mierzone byly przy uzyciu przyrzadu do badania proszków o nazwie handlowej „Hoso- kawa Powder Tester", wytwarzanego przez firme Hosokawa Micrometrics Laboratory fabryki The Hosokawa Iron Works, z siedziba w Osace, Japo- 20 nia. Przyrzad ten skonstruowany jest specjalnie do uzytku przy pomiarze „zdolnosci plyniecia" prosz¬ ków, zdefiniowanej powyzej.Zdolnosc plyniecia rozdrobnionego materialu za¬ lezna jest w zasadzie od takich parametrów, jak 25 srednia wielkosc ziarn, uziarnienia i ksztalt czaste¬ czek, okreslany niekiedy terminem kanciastosci i dokonujacy rozróznienia miedzy czastkami o ksztal¬ cie zaokraglonym lub kanciastym. Wyrazona licz¬ bowo wartosc zdolnosci plyniecia rosnie ze wzro¬ stem sredniej wielkosci ziarn, ze zmniejszeniem uziarnienia i ze zmniejszeniem kanciastosci czastek.Pojemnosc cieplna na jednostke objetosci w sta¬ nie minimalnej fluidyzacji zalezna jest od ciepla wlasciwego materialu i gestosci zloza fluidalnego, która wzrasta ze zmniejszeniem uziarnienia.Wysoka wartosc naprezen hartowniczych osiaga sie przy hartowaniu szkla we fluidalnym zlozu o optymalnej zdolnosci plyniecia. Niektóre materialy wytwarzajace zadane naprezenia hartownicze sa dostepne w handlu. W celu uzyskania zadanych na¬ prezen hartowniczych mozna inne dostepne w han¬ dlu materialy poddawac modyfikacjom polegajacym na ich odsiewaniu w celu zmiany sredniej wiel¬ kosci ich ziarn oraz uziarnienia.Sposób termicznego hartowania szkla, w którym szklo ogrzewa sie do temperatury wyzszej od jego temperatury zanikania naprezen i gorace szklo ochladza sie przy pomocy fluidyzowanego w gazie rozdrobnionego materialu znajdujacego sie w nieru¬ chomym, równomiernie ekspandowanym stanie jed¬ norodnej fluidyzacji, wedlug wynalazku polega na tym, ze stosuje sie rozdrobniony material o wlasci¬ wosci wydzielania gazów, o sredniej wielkosci ziarn w zakresie 30 ^m do 120 ^m uziarnieniu w zakre¬ sie 1,15 do 2,78, zdolnosci plyniecia w zakresie 69,5 do 92 oraz pojemnosci cieplnej na objetosc jednost¬ kowa przy minimalnej fluidyzacji w zakresie 0,7 do 1,59 MJ/msK.Rozdrobniony material o korzystnych wlasciwo- i0 sciach moze wydzielic gaz w ilosci od 4 do 34,5% swej wlasnej wagi, przy ogrzewaniu do stalej wagi w temperaturze 800°C. Uwalnianym gazem moze byc zwiazek chemiczny, na przyklad woda, która jest zaadsorbowana i/lub zwiazana przez rozdrob- 15 niony material. 30 35 40 50 55117 5 Jako rozdrobniony material moze byc stosowany tlenek glinowy odmiany gamma, zdolny do wy¬ dzielania gazu w ilosci stanowiacej od 4 do 10% jego wagi przy ogrzewaniu do stalej wagi w tem¬ peraturze 800°C, skladajacy sie z czastek o sredniej wielkosci ziarn w zakresie 32 do 119 jxm, uziarnie- niu w zakresie 1,21 do 2,34, zdolnosci plyniecia w zakresie 72,25 do 92 oraz pojemnosci cieplnej na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji w zakresie 0,85 do 1,18 MJ/msK.Rozdrobnionym materialem znajdujacym zasto¬ sowanie przy realizacji sposobu wedlug wynalazku moze byc porowaty glinokrzemian, zawierajacy, po¬ dobnie jak tlenek glinu, zaadsorbowana wode.Innymi rozdrobnionymi materialami mogacymi znajdowac zastosowanie zgodnie z istota wynalaz¬ ku, sa zwiazki zawierajace zwiazana wode krysta- lizacyjna, na przyklad trójwodzian tlenku glinu A1208.3H20) lub jednowodzian tlenku glinu 1H20).Rozdrobnionym materialem moze byc trójwodzian tlenku glinu niej wielkosci ziarn w zakresie 62 do 86 |xm, uziar- nieniu w zakresie 1,64 do 2,73, zdolnosci plyniecia w zakresie 69,5 do 82, oraz pojemnosci cieplnej na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji w zakresie 1,52 do 1,59 MJ/m3K.Rozdrobnionym materialem moze byc jednowo¬ dzian tlenku glinu (AI2O8.IH2O) zlozony z czastek o sredniej wielkosci ziarn w zakresie 45 do 57 firn, uziarnieniu w zakresie 1,15 do 2,78, zdolnosci ply¬ niecia w zakresie 74 do 80, oraz pojemnosci ciepl¬ nej na objetosc jednostkowa przy minimalnej flui¬ dyzacji w zakresie 1,156 do 1,181 MJ/m8K.Innymi rozdrobnionymi materialami, które moga byc uzywane przy wykonywaniu sposobu wedlug wynalazku sa: kwasny weglan sodu lub uwodnio¬ ny tlenek zelazawy (FeO.OH), zawierajacy zwia¬ zana wode krystalizacyjna; lub wodorotlenek ma¬ gnezu (Mg/OH2) zawierajacy zwiazana wode kry¬ stalizacyjna.Istota niektórych wersji wykonania sposobu we¬ dlug wynalazku opisana jest przykladowo w odnie¬ sieniu do zalaczonego rysunku, ilustrujacego sche¬ matycznie przekrój pionowy urzadzenia do realiza¬ cji sposobu wedlug wynalazku.Na zalaczonym rysunku pionowy piec hartowni¬ czy 1 posiada sciany boczne 2 i strop 3. Sciany boczne 2 i strop 3 wykonane sa ze zwyklego ma¬ terialu ogniotrwalego, a spód pieca jest otwarty i wyznaczony przez podluzny otwór 4 w plycie pod¬ stawowej 5, na której wsparty jest piec 1. Rucho¬ ma zaluzja, nie pokazana na rysunku i wykonana znanym sposobem, ma za zadanie zamykanie otwo¬ ru 4.Plyte szklana 6, która ma byc zakrzywiona i na¬ stepnie zahartowana termicznie, zawiesza sie w pie¬ cu 1 przy pomocy szczapców 7, które trzymajac za górne obrzeze plyty 6 sa utrzymywane w zamknie¬ ciu w znany sposób przez obciazenie plyta szklana, trzymana miedzy ostrzami szczypców. Szczypce 7 zwisaja z preta szczypiec 8, który zawieszony jest na dzwigniku znanego typu, nie pokazanym na ry¬ sunku i posiadajacym moznosc przemieszczania sie po poziomych szynach prowadzacych 9, które pro- ^ 3W 6 wadza z pieca ku dolowi, kierujac opuszczaniem i podnoszeniem preta szczypiec 8.Para tloczników wyginajacych 10 i 11 rozmiesz¬ czona jest po obu stronach drogi przemieszczania 5 plyty szklanej 6 w komorze 12 ogrzewanej przy po¬ mocy strumieni goracego gazu przeplywajacych przez kanaly 12a. Temperatura wnetrza komory 12 i tloczników 10 i 11 utrzymywana jest na tym sa¬ mym poziomie, jak temperatura goracej plyty szklanej 6 w chwili wejscia do komory 12.Tlocznik 10 stanowi tlocznik wewnetrzny o moc¬ nej konstrukcji zamontowany na suwaku 13 i po¬ siada zakrzywiona powierzchnie zewnetrzna, deter¬ minujaca zakrzywienie, jakie ma byc nadane go¬ racej plycie szklanej. Tlocznik 11 ma postac pier¬ scieniowej ramowej formy wkleslej, utrzymywanej przez rozporki 14 zamontowane na plycie podsta¬ wowej zamontowanej na suwaku 16. Od zakrzywie¬ nia ramy tlocznika 11 zalezne jest zakrzywienie po¬ wierzchni czolowej tlocznika wewnetrznego 10.Szyny prowadzace "9 biegna ku dolowi poprzez komore 12 obok polozonych po obu stronach tlocz¬ ników gnacych, do zbiornika na fluidyzowane w gazie zloze 17 rozdrobnionego materialu ogniotrwa¬ lego, w którym goraca, wygieta plyta szklana pod¬ lega hartowaniu przez opuszczenie do zloza.Rozdrobnionym materialem jest material posia¬ dajacy zdolnosc wydzielania gazu i srednia wiel¬ kosc ziarn w zakresie 30 do 120 ^m, uziarnienie w zakresie 1,15 do 2,78, zdolnosc plyniecia w za¬ kresie 69,5 do 92, oraz pojemnosc cieplna na obje¬ tosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji w za¬ kresie 0,7 do 1,59 MJ/m*K. Wydzielanie gazu przez rozdrobniony material w chwili jego zetkniecia sie z goracym szklem moze wynikac z uwalniania za- adsorbowanej wody lub zwiazanej wody krystaliza- cyjnej. Korzystnie, rozdrobniony material moze przy ogrzewaniu do stalej wagi w temperaturze 800°C wydzielic ilosc gazu odpowiadajaca od 4 do 34,5% jego wlasnej wagi.Zbiornik na zloze fluidalne stanowi prostokatny, ctwarty od góry zbiornik 18 zamontowany na pod¬ noszonej kratowej platformie 13. W momencie gdy platforma 19 znajduje sie w swym górnym poloze¬ niu krawedz górna zbiornika 18 znajduje sie bez¬ posrednio pod tlocznikami wyginajacymi 10 i 11.Mikroporowata mebmrana 20 rozmieszczona jest w dolnej czesci zbiornika 18. Krawedzie membra¬ ny 20 przymocowane sa miedzy kryza 21 na zbior¬ niku i kryza 22 na komorze sprezonego powietrza 23, tworzacej dolna czesc zbiornika. Kryzy i kra¬ wedzie plyty 20 laczone sa przy pomocy srub, jak to jest oznaczone w 24. Przewód doplywowy gazu 25 polaczony jest z komora sprezonego powietrza i powietrze fluidyzacyjne doprowadzane jest do przewodu 25 pod kontrolowanym cisnieniem. Mem¬ brana skonstruowana jest w taki sposób, ze powie¬ trze fluidyzacyjne wplywa równomiernie do zloza fluidalnego na calej podstawie zloza, utrzymujac je w nieruchomym, równomiernie ekspandowanym stanie jednorodnej fluidyzacji, jak to jest opisane w powyzej wymienionym zgloszeniu patentowym.Rozdrobniony material w zbiorniku 18 utrzymy¬ wany jest w nieruchomym, równomiernie ekspan¬ dowanym stanie jednorodnej fluidyzacji przez skie-117 7 rowany ku górze strumien powietrza rozdzielonego równomiernie przez porowata membrane 20, za¬ pewniajaca równomierny rozklad powietrza fluidy¬ zacyjnego w rozdrobnionym materiale, przeplywa¬ jacego przezen z predkoscia stanowiaca wartosc posrednia miedzy predkoscia odpowiadajaca stano¬ wi minimalnej fluidyzacji, gdy czastki zaczynaja byc dopiero zawieszone w plynacym ku górze po¬ wietrzu, oraz predkoscia odpowiadajaca maksymal¬ nej ekspansji rozdrobnionego materialu, przy której utrzymana jest gesta faza fluidyzacji. Ekspando¬ wane zloze znajduje sie w zasadniczo wolnym od pecherzy nieruchomym stanie i posiada nieruchoma powierzchnie pozioma, poprzez która plyta szklana wprowadzana jest do zloza.Membrane 20 moze stanowic plyta stalowa o równomiernie rozmieszczonych otworach. Na plycie rozmieszczony jest szereg warstw mocnego mikroporowatego papieru. Stosowac mozna przy¬ klad pietnascie arkuszy papieru. Membrana uzupel¬ niona jest sitem tkanym z drutu, na przyklad sitem ze stali nierdzewnej, umieszczonym na wierzchu papieru.Koszt do chwytania sluczki moze byc umieszczo¬ ny w poblizu plyty 20. Jest on skonstruowany w taki sposób, aby nie zaklócal równomiernego prze¬ plywu powietrza fluidyzacyjnego ku górze, od membrany.^Szyny prowadzace 9 biegna ku dolowi do miejsca ponizej tloczników gnacych i koncza sie w po¬ blizu górnej krawedzi zbiornika 18. Nieruchoma ra¬ ma 27 zamontowana jest w zbiorniku 18 i ma od¬ wrócone stopy 28 u podstawy, dla podtrzymywania dolnej krawedzi plyty szklanej opuszczanej do flu¬ idalnego zloza, gdy pret szczypiec 8 opuszczany jest poza tloczniki gnace przez dzwignik.Plyte szklana, która ma byc gieta i hartowana umieszcza sie w szczypcach przy opuszczonej kra¬ towej platformie 19 i szczypcach 7 oraz precie szczypiec znajdujacych sie w najnizszym poloze¬ niu, w dolnej czesci szyn prowadzacych 9. Nastep¬ nie dzwignik unosi zawieszone szklo do pieca 1, którego temperature utrzymuje sie na przyklad na poziomie 850°C, jak to ma miejsce w przypadku hartowania szkla sodowo-wapniowo-krzemianowego.Plyta szklana jest gwaltownie ogrzewana do tem¬ peratury zblizonej do jego temperatury mieknienia, na przyklad temperatury w zakresie 610°C do eSO0^ na przyklad temperatury 660°C.Po równomiernym ogrzaniu plyty szklanej do wymaganej temperatury zaluzja zamykajaca otwór 4 otwiera sie i goraca plyta szklana zostaje opusz¬ czona przez dzwignik do polozenia miedzy otwar¬ tymi tlocznikami gnacymi 10 i 11. Suwaki 13 i 16 zaczynaja dzialac i tloczniki zwieraja sie, nadajac plycie zadane zakrzywienie, a gdy ta operacja zo¬ staje zakonczona i zakrzywienie plyty pozwala na jej uzycie jako czesci skladowej przedniej szyby wielowarstwowej ze szkla bezpiecznego dla pojaz¬ dów mechanicznych, tloczniki otwieraja sie i gora¬ ca wygieta plyta szklana jest szybko opuszczana do fluidalnego zloza w zbiorniku 18, który w tym celu podniesiony zostaje do pozycji w której od¬ bywa sie hartowanie, przy pomocy podnoszonej 399 8 platformy kratowej 19, w czasie gdy plyta szklana ogrzewana byla w piecu 1.Temperature fluidalnego zloza utrzymuje sie na poziomie potrzebnym dla wytworzenia zadanych 5 centralnych naprezen w szkle, na przyklad 30 do 150°C, przy pomocy wodnych plaszczy chlodzacych 29 na plaskich dluzszych scianach zbiornika 18 i przez regulacje temperatury powietrza fluidyza¬ cyjnego doprowadzanego do komory sprezonego po- L0 wietrza 23. Plaszcze 29 dzialaja jako urzadzenie pochlaniajace energie cieplna, które pochlania cie¬ plo rozpraszane ku odleglym czesciom zloza przez strumien ogrzanego rozdrobnionego materialu od¬ plywajacy od goracej plyty szklanej. g Dolna krawedz goracej plyty szklanej jest rów¬ nomiernie ochladzana w momencie wchodzenia jej poprzez pozioma nieruchoma powierzchnie ekspan¬ dowanego zloza fluidalnego, dzieki czemu nie ma mozliwosci powstawania róznych naprezen w róz- 0 nych obszarach powierzchni tej krawedzi szkla, które moglyby prowadzic do pekania. W czasie opuszczania do zloza kazda czesc dolnej krawedzi kontaktuje sie zawsze z fluidyzowanym materialem posiadajacym utajone wlasciwosci wydzielania gazu 5 i znajdujacym sie w nieruchomo, równomiernie ekspandowanym stanie jednorodnej fluidyzacji. Ta równomierna obróbka dolnej krawedzi, niezaleznie od skierowanego ku górze przeplywu strumienia rozdrobnionego materialu, który moze byc powo- 0 dowany na goracych powierzchniach szkla wydzie¬ laniem sie gazu z rozdrobnionego materialu na¬ tychmiast po wprowadzeniu szkla do zloza fluidal¬ nego, zapobiega w znacznym stopniu pekaniu i zwiazanym z tym trudnosciom jakie moglyby - wynikac z przedostawania sie odlamków szkla do zloza. Powyzsza okolicznosc, obok unikania strat wskutek zmiany ksztaltu plyt szklanych i/lub obni¬ zania sie jakosci powierzchni prowadzi do otrzymy¬ wania w skali przemyslowej hartowanych szkiel j o dobrym ksztalcie i jakosci optycznej.Szybkie wydzielanie i rozprezanie sie gazu odda¬ wanego przez rozdrobniony material wywoluje lo¬ kalne ruchy rozdrobnionego materialu w sasiedz¬ twie powierzchni szkla, przypominajace wrzenie cieczy i to prowadzi do przeplywu strumienia rozdrobnionego materialu obok powierzchni szkla.Aby zloze fluidalne moglo dostarczyc rozdrobnio¬ ny material do mieszanego przeplywajacego stru¬ mienia, w ilosci wystarczajacej do zagwarantowania zadanego szybkiego odprowadzania ciepla z po¬ wierzchni szkla w celu wytworzenia trwalych gradientów temperatury pomiedzy srodkowa czes¬ cia i powierzchnia na grubosci szkla, rozdrobniony material dobiera sie w taki sposób, aby srednia . wielkosc ziarn i zdolnosc plyniecia proszku we fluidalnym zlozu, byly dostatecznie wysokie a uziarnienie byloby dostatecznie male do wytwo¬ rzenia szybkiej wymiany czastek ogrzanych w po¬ blizu powierzchni szklanych na chlodniejsze czastki z glebi fluidalnego zloza.Stwierdzono, ze dobre wyniki w warunkach pro¬ dukcyjnych jesli chodzi o stosunkowo wysokie na¬ prezenia w cienkich szklach, na przyklad central¬ nych naprezen rozciagajacych o wartosci w zakre¬ sie od 31 do 47 MPa, w szkle o grubosci 2,3 mm,9 uzyskuje sie przez taki dobór rozdrobnionego ma¬ terialu wydzielajacego gaz, aby Jego uziarnienie miescilo sie w zakresie 1,15—2,78, srednia wielkosc ziarn — w zakresie 30 ^m — 120 fxm, a zdolnosc plyniecia odpowiadajaca powyzszej definicji w za¬ kresie 69,5 — 92. Dobór odpowiedniej charaktery¬ styki rozdrobnionego materialu zapewniony moze byc przez odsiewanie materialu posiadajacego za¬ dana zdolnosc wydzielania gazu, dla uzyskania za¬ danej wielkosci ziarn, uziarnienia i zdolnosci ply¬ niecia.Proces rozprezania sie gazu wydzielanego z roz¬ drobnionego materialu w przestrzeniach przylega¬ jacych do powierzchni szkla i parametry czastek nadajacych fluidyzowanemu materialowi korzystne parametry przeplywowe w nieruchomo, równo¬ miernie ekspandowanym stanie zloza, zapewniaja to, ze proces odbioru ciepla z powierzchni szkla¬ nych do glebi zloza prowadzi do osiagniecia tem¬ peratury znacznie nizszej od temperatury zanika¬ nia naprezen. Jest on dostatecznie intensywny dla zapewnienia, aby gradienty temperatury srodek-do -powierzchni utrzymywane byly na grubosci szkla w czasie chlodzenia, nawet jesli predkosc wydzie¬ lania gazu ze swiezego materialu docierajacego do szkla i rozrpezania tego gazu ulega zmniejszeniu w miare obnizania sie temperatury powierzchni szkla. Zadane stosunkowo wysokie naprezenia har¬ townicze wytwarzane sa w czasie ciaglego obniza¬ nia sie temperatury szkla w czasie, gdy jest ono zanurzone w zlozu.Plyta angazuje stopy 28 ramy 27 w dolnej czesci drogi obnizania, zwalniajac przez to szczypce 7.Plyta szklana spoczywa wtedy na rsimie 27 w cza¬ sie ochladzania w zlozu fluidalnym. Plyta szklana przebywa w zlozu fluidalnym do czasu schlodzenia umozliwiajacego manipulowanie nia, po czym zbiornik 18 opuszcza sie przez obnizanie dzwigajacej platformy lrzyzowej, eksponujac nieruchoma ra¬ me 27 i podtrzymywana hartowana plyte szklana, która nastepnie usuwa sie w celu dalszego studze¬ nia do temperatury pokojowej.Innymi parametrami, które wedlug aktualnych pogladów wywieraja wplyw na naprezenia wywo¬ lywane w szkle chlodzonym we fluidyzowanym w gazie zlozem rozdrobnionego materialu posiadaja¬ cego wlasciwosci wydzielania gazu i utrzymywane¬ go w nieruchomym, równomiernie ekspandowanym stanie jednorodnej fluidyzacji, sa sredni wymiar ziarn, uziarnienie, zdolnosc plyniecia i pojemnosc cieplna materialu.W celu lepszego objasnienia wynalazku, jest on zilustrowany kilkoma przykladami przy zastosowa¬ niu nieorganicznych materialów tlenkowych i wo¬ dorotlenkowych posiadajacych zdolnosc wydziela¬ nia gazów. Sa one wybrane iAub sortowane, na przyklad przez odsiewanie, w celu zapewnienia wlasciwosci zgodnych z powyzej okreslonymi da¬ nymi. W kazdym z tych przykladów wartosc licz¬ bowa iloczynu gestosci czastki wyrazonej w g/cm8, przez sredni wymiar ziarn w \im jest mniejsza od 220. Jest to kryterium, które zastosowano przy okreslaniu czy rozdrobniony material nadaje sie do fluidyzacji w nieruchomym, równomiernie eks¬ pandowanym stanie jednorodnej fluidyzacji, przy 896 i 10 pracy z powietrzem w warunkach otaczajacego srodowiska, to Jest w normalnej temperaturze i przy normalnym cisnieniu.Przyklad I. Plyty wycina sie ze szkla sodo- 5 wo-wapniowo-krzemianowego o grubosci 2,3 mm i krawedzie wycietych plyt wykancza sie przez zaokraglenie przy uzyciu kola szlifierskiego po¬ krytego drobnym proszkiem diamentowym. Plyty zawieszone sa na szczypcach i ogrzewane do tem- 10 peratury 660°C w piecu. Po osiagnieciu wymaganej temperatury gorace plyty opuszcza sie do fluidal¬ nego zloza wybranego iAub odsiewanego rozdrob¬ nionego tlenku glinu odmiany gamma, znajduja¬ cego sie w nieruchomym równomiernie ekspando- 15 wanym stanie jednorodnej fluidyzacji. Temperatura tego zloza utrzymywana jest na poziomie 50°C.Kazdy sposród wybranych materialów tlenku glinu odmiany gamma stanowi mikroporowaty material posiadajacy pory o srednicy od 2,7 do 4,9 nm 20 i porowatosc od 20 do 40*/o. Typowa gestosc cza¬ stek wynosi 1,83 g/cm8. Pory zawieraja zaadsor- bowana wode, a zawartosc wody w tlenku glinu odmiany gamma wynosi 4—10*/o wagowych, we¬ dlug pomiaru na podstawie straty wagi przy 25 ogrzewaniu materialu w temperaturze 800°C do stalej wagi. Woda odparowuje i uwalniana jest w postaci gazu gdy rozdrobniony material ogrzewa sie w zetknieciu z goracymi powierzchniami szkla.W tablicy I zestawione sa wyniki hartowania 30 plyty szklanej o grubosci 2,3 mm, ogrzewanej do temperatury 660°C w 21 róznych wybranych tlen¬ kach glinu odmiany gamma. W naglownach kolumn stosowane sa nastepujace symbole: F = zdolnosc pl.yniecia; D = uziarnienie; 35 S = srednia wielkosc ziarn zalezy ona od doswiad¬ czalnej dyspersji statystycznej i podane wartosci sa wartosciami zaobserwowanymi dla uzytych wy¬ branych materialów; C = pojemnosc cieplna na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji 40 (wyprowadzano ja z wartosci ciepla wlasciwego materialu zmierzonej w temperaturze 50°C i ge¬ stosci materialu zmierzonej przy minimalnej fluidy¬ zacji materialu); dT = centralne naprezenie rozcia¬ gajace wywolane w szkle.^ Dla kazdego z opisanych w tablicy I wybranych tlenków glinu odmiany gamma uziarnienie zawar¬ te jest w zakresie 1,21 do 2,34, srednia wielkosc ziarn w zakresie 32 do 119 pm i zdolnosc plyniecia w zakresie 72,25 do 92. Za res pojemnosci:•, cieplnej na objetosc jednostkowa pczy minimalnej.*-! fluidy* zacji obejmuje wartosci od 0,85 do 1,18 MJ/m*K.Im wieksza srednia wielkosc ziarn, tym wieksza jest zdolnosc plyniecia przy tym samym uziarnie- niu, jak ilustruja to próbki 1, 4. i 9 tlenku glinu 55 gamma. W przypadku dwóch prób tlenku glinu, nr 10 i 21 o tym samym srednim wymiarze ziarn, tlenek glinu gamma nr 21 o mniejszym uziarnieniu pg$iada wieksza zdolnosc plyniecia.^ZSolnosci plyniecia materialów emitujacych gaz 10 zestawionych w tablicy I sa takie, ze zapewniona jest dostateczna predkosc wymiany goracych cza¬ stek z pobliza szklanych powierzchni na chlod¬ niejsze czastki z glebi zloza, zapewniajaca otrzy¬ manie w rezultacie centralnego naprezenia rozcia- 95 gajacego w szkle sodowo-wapniowo-krzemianowym117 399 ii Tablica 1 12 Tablica II 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 F 72,25 75,0 79,0 80,0 80,5 81,5 81,25 84,0 84,25 86,0 86,25 86,5 87,25. 87,5 88,0 88,0 88,0 88,0 88,75 90,21 92,0 D . 1,54 1,46 1,24 1,52 2,0 1,81 1,60 1,9 1,5 1,66 1,60 1,60 1,93 1,34 1,35 1,27 1,68 1,38 1,46 2,34 1,21 S (Jim 34 32 48 1 46 59 68 50 86 49 79 72 69 84 56 84 64 91 67 74 119 80 C MJ/m3K 0,99 0,85 0,92 1,06 1,02 1,04 0,99 1,04 1,02 1,15 1,16 1,01 1,06 1,19 1,18 1,05 1,07 1,03 1,06 1,09 1,12 oT MPa 31 • 35 35 37 35 37 37 40 40 41 39 40 41 37 41 42 42,5 36 37 40 42 o grubosci 2,3 mm, przy hartowaniu w tempera¬ turze 660°C i posiadajacego wartosc od 31 MPa przy nizszej wartosci granicznej zdolnosci plyniecia 72,25 i wzrastajacego gwaltownie ze wzrostem zdol¬ nosci plyniecia do 40 MPa przy zdolnosci plynie¬ cia 84. Centralne naprezenie rozciagajace osiagane w czesci zakresu zdolnosci plyniecia miedzy 84 i 92 wynosi od 40 do 42,5 MPa.Inne próby wykazuja, ze tlenek glinu odmiany gamma o zdolnosci plyniecia nizszej od 72,25 wy¬ twarza centralne naprezenie rozciagajace w szkle mniejsze od 30 MPa. Wartosc centralnego napre¬ zenia rozciagajacego maleje gwaltownie ze spad¬ kiem zdolnosci plyniecia, nawet jezeli te tlenki glinu posiadaja wlasciwosci wydzielania gazu zbli¬ zone do posiadanych przez próbki tlenków glinu odmiany gamma opisanych w tablicy I.Przyklad II. Opisana w przykladzie I pro¬ cedure zrealizowano przy hartowaniu plyt szkla¬ nych o grubosci 2,3 mm ze szkla sodowo-wapnio- wo-krzemianowego ogrzanych do temperatury 66Gpe,: które hartuje sie w pieciu wybranych pró¬ bach trójwodzianów tlenku glinu (A12(V3H20), okreslonych szczególowo w tablicy II.Trójwodziany tlenku glinu stanowia uwodnione tlenki glinu zawierajace zwiazana chemicznie wode krystalizacyjna, z której czesc jest wywiazywana w czasie ogrzewania materialu. Wszystkie materialy opisane w tablicy II zawieraly 34,5% wagowych wody w przeliczeniu na wage materialu, wocHgg oznaczenia procentowego ubytku wagi przy ogrze¬ waniu materialu do stalej wagi w temperaturze 800°C.Gestosc czastek wynosi 2,3 g/cm8.Opisane trójwodziany tlenku glinu wywoluja wyzsze centralne naprezenia rozciagajace niz tlenki filinu odmiany gamma podane w tablicy I, a na- 10 20 25 35 40 45 50 1 2 3 4 5 F 69,5 75 77,25 81,25 82 | D 2,73 1,80 1,79 1,74 1,64 S [i.m 62 76 78 74 86 C MJ/m3K 1,52 1,57 1,59 1,57 1,57 MPa | 45,5 45 46 47 46,5 | 55 60 prezenia rosna ze wzrostem zdolnosci plyniecia.Zakres zdolnosci plyniecia obejmuje wartosci od 69,5 do 82. Zakres wartosci centralnych naprezen rozciagajacych osiaganych w szkle sodowo-wapnio- wo-krzemianowym o grubosci 2,3 mm przy harto¬ waniu w temperaturze 660°C wynosi od 45 MPa dla materialu posiadajacego zdolnosc plyniecia 69,5, dD 47 MPa dla materialu posiadajacego zdolnosc plyniecia 82.Przyklad III. Opisana w przykladzie I pro¬ cedure zastosowano do hartowania plyt szklanych wapniowo-sodowo-krzemianowych o grubosci 2,3 mm ogrzanych do temperatury 660°C, z zastosowaniem do hartowania czterech wybranych jednowodzia- nów tlenku glinu A1203.1H20) scharakteryzowanych szczególowo w tablicy III.Jednowodzian tlenku glinu jest porowatym ma¬ terialem zawierajacym zwiazana wode krystaliza¬ cyjna i wode zaadsorbowana w porach. Zawartosc wody w uzytych materialach wynosi 28% wago¬ wych, wedlug pomiaru straty wagi przy ogrzewaniu do stalej wagi w temperaturze 880°. Zwiazana woda krystalizacyjna stanowi 15% wagowych od wagi materialu, a ilosc wody zaabsorbowanej w porach — 13% wagowych. Wlasnie glównie woda zaabsorbowana wydzielana jest w postaci gazowej przy ogrzewaniu materialu. Gestosc czastek wynosi 1,6 g/cm8.Tablica III 1 2 3 4 F 74 ?5,5? 78,75 80 D 2,78 1,63 1,15 1,18 S [im 45 48 49 57 C MJ/m3K 1,176 1,156 1,77 1,181 ctT ' MPa 37,5 37 39 39 Powyzsze jednowodziany tlenku glinu wywoluja centralne naprezenia rozciagajace w zakresie 37,5 do 39 MPa przy zakresie zdolnosci plyniecia od 74 do 80, dla zakresu uziarnienia od 1,15 do 2,78 i zakresu srednich wielkosci ziarn od 45 do 57 pm.Innymi materialami, mogacymi znajdowac za¬ stosowanie przy realizacji sposobu wedlug wyna¬ lazku sa materialy opisane w nastepujacych przy¬ kladach: Przyklad IV. Stosuje sie porowaty material glinokrzemianowy o gestosci czastek 1,6 g/cm8.Kazda czastka tego materialu zawiera 13% wago-117 399 13 14 wych tlenku glinu. Charakterystyka materialu jest nastepujaca: Zdolnosc plyniecia = 82,5 Uziarnienie —1,68 Sredni wymiar ziarn = 94 jim Zawartosc wody zaadsorbowanej (ubytek wagi w temp. 800°C) — 19 % Pojemnosc cieplna na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji = 0,7 MJ/m8K Przyklad V. Zloze formuje sie z lepidokry- tu, stanowiacego uwodniony tlenek zelazawy (FeO.OH), o sredniej gestosci czastek 4,2 g/cm8, zawie¬ rajac^ zwiazana wode krystalizacyjna i posiadajacy nastepujace wlasciwosci: Zdolnosc plyniecia = 72 Uziarnienie =1,60 Sredni wymiar ziarn = 40 \im Zawartosc wody (ubytek wagi w temp. 800°C)= 10 % Pojemnosc cieplna na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji = 1,38 MJ/m8K Przyklad VI. Fluidyzuje sie brucyt, stanowia¬ cy wodorotlenek magnezu Mg(OH)2, zawierajacy zwiazana wode krystalizacyjna.Material posiada nastepujace wlasciwosci: Zdolnosc plyniecia = 74 Uziarnienie = 1,60 Sredni wymiar ziarn = 60 ^um Zawartosc wody (ubytek wagi w temp. 800°C)= 31 °/o Pojemnosc cieplna na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji = 1,01 MJ/m8K Przklad VII. Fluidalne zloze tworzy sie z kwasnego weglanu sodu (NaHCOa) wywiazujacego przy ogrzewaniu w zetknieciu z goracym szklem zarówno dwutlenek wegla, jak i wode. Dla polep¬ szenia wlasciwosci przysypowych, do kwasnego weglanu sodu dodaje sie sladowa ilosc, na przy¬ klad okolo 0,6% wagowych krzemionki, jako srod¬ ka zwiekszajacego zdolnosc plyniecia proszku.Charakterystyczne wlasciwosci mieszaniny kwas¬ nego weglanu sodu ze srodkiem zwiekszajacym zdolnosc plyniecia sa nastepujace: Zdolnosc plyniecia = 75 Uziarnienie = 1,975 Sredni wymiar ziarn = 70 ^m Zawartosc H20+C02 (ubytek wagi w temp. 800°C)= 37 °/o Pojemnosc cieplna na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji = 1,41 MJ/m3K Centralne naprezenie rozciagajace wywolane w plycie szklanej ze szkla sodowo-wapniowo-krzemia- nowego o grubosci 2,3 mm ogrzanej do temperatury 660°C i hartowanej we fluidalnym kwasnym we¬ glanie sodu wynosi 47 MPa.Rozdrobnione materialy stosowane w doswiadcze¬ niach opisanych w powyzszych przykladach posia¬ daja wlasciwosci mieszczace sie w powyzej okreslo¬ nych granicach dla materialów, które moga byc stosowane zgodnie z wynalazkiem. Wszystkie one posiadaja zdolnosc wydzielania gazu, ich sredni wymiar ziarn miesci sie w zakresie 30 do 120 [im, uziarnienie w zakresie 1,15 do 2,78, zdolnosc ply¬ niecia w zakresie 69,5 do 92 oraz pojemnosc cieplna na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidy- 5 zacji w zakresie 0,7 do 1,59 MJ/m8K.Materialy te dobiera sie i/lub przygotowuje w nastepujacy sposób: Materialy, potencjalnie nadajace sie do stosowa¬ nia zgodnie z wynalazkiem, posiadajace zdolnosc 10 wydzielania gazów uzyskuje sie od odpowiednich producentów i próbki takich materialów poddaje próbom. W rezultacie przeprowadzenia takich prób stwierdzono, ze procesy wytwarzania zastosowane do produkcji próbek w postaci dostarczonej przez 15 producenta byly takie, ze tylko w niewielkiej licz¬ bie próbek sredni wymiar ziarn, uziarnienie, zdol¬ nosc plyniecia i pojemnosc cieplna równoczesnie miescila sie w zadanym zakresie. W tych nielicz¬ nych przypadkach mozliwe bylo stosowanie mater- 20 ialu w postaci produktu handlowego. To, ze po¬ siadaly one zadane wlasciwosci, wynikalo z obrób¬ ki materialów w czasie procesu produkcyjnego przez producenta metodami takiego rodzaju, jak przesiewanie lub klasyfikacja powietrzna. W przy- 25 padku znacznej wiekszosci materialów próby wy¬ kazaly, ze nie nadaja sie one do uzytku, oraz, ze nalezalo poddac je dalszej obróbce przez odsiewa¬ nie lub klasyfikacje powietrzna, w celu otrzymania bardziej uszlachetnionych materialów, których wlas- 30 ciwosci zmieszcza sie dzieki temu w zadanych gra¬ nicach. Te dodatkowo poddane obróbce materialy stosowane byly nastepnie we fluidalnych zlozach opisanych *w przykladach. 35 45 55 60 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób termicznego hartowania szkla przez ogrzewanie do temperatury przewyzszajacej tempe- rature zanikania naprezen w szkle i ochladzanie goracego szkla przy pomocy fluidyzowanego w gazie rozdrobnionego materialu, znajdujacego sie w nie¬ ruchomym, równomiernie ekspandowanym stanie jednorodnej fluidyzacji, znamienny tym, ze stosuje sie rozdrobniony material o zdolnosci wydzielania gazów, oraz skladajacy sie z czastek o sredniej wielkosci ziarn w zakresie 30 do 120 jxm, uziarnie- niu w zakresie 1,15 do 2,78 zdolnosci plyniecia w zakresie 69,5 do 92 i pojemnosci cieplnej w przeli- M czeniu na objetosc jednostkowa przy minimalnej fluidyzacji w zakresie 0,7 do 1,59 MJ/m8K. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie rozdrobniony material posiadajacy zdolnosc wydzielania gazów, w ilosci od 4 do 34,5% jego wlasnej wagi, ustalona przy ogrzewaniu do stalej wagi w temperaturze 800°C. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze jako rozdrobniony material stosuje sie tlenek glinu odmiany gamma, posiadajacy zdolnosc wydzielania gazu w ilosci odpowiadajacej od 4 do 10% jego wagi, przy ogrzewaniu do stalej wagi w tempera¬ turze 800°C i skladajacy sie z czastek o sredniej wielkosci ziarn w zakresie 32 do 119 //m, uziarnie- niu w zakresie 1,21 do 2,34, zdolnosci plyniecia i5 w zakresie 72,25 do 92 oraz pojemnosci cieplnej15 117 m 16 w przeliczeniu na objetosc jednostkowa przy mini¬ malnej fluidyzacji w zakresie 0,85 do 1,18 MJ/m«K. 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze jako rozdrobniony material stosuje sie porowaty glinokrzemian. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze jako rozdrobniony material stosuje sie zwiazek posiadajacy zwiazana wode krystalizacyjna. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze jako rozdrobniony material stosuje sie trójwodzian tlenku glirm {AI2O3.3H3O) o sredniej wielkosci ziarn w zakresie 62 — 86 /um, uziarnieniu w zakresie 1,64 —2,73, zdolnosci plyniecia w zakresie. 69,5 — 82 oraz pojemnosci cieplnej w przeliczeniu na jed¬ nostkowa objetosc przy minimalnej fluidyzacji w zakresie 1,52 — 1,59 MJ/m»K. 7. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze ii 15 jako rozdrobniony material stosuje sie jednowo- dzian glinowy (A1203.1H20) skladajacy sie z czastek o sredniej wielkosci ziarn w granicach 45 — 57 /*m, uziarnieniu w zakresie 1,15 — 2,78, zdolnosci ply¬ niecia w zakresie 74 — 80, oraz pojemnosci cieplnej w przeliczeniu na objetosc jednostkowa przy mi¬ nimalnej fluidyzacji w granicach 1,16 —1,18 MJ/m8K. 8. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze jako rozdrobniony material stosuje sie uwodniony tlenek zelazawy (FeO.OH), zawierajacy zwiazana wode krystalizacyjna. 9. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze jako rozdrobniony material stosuje sie wodoro¬ tlenek magnezowy (Mg/OH/2), zawierajacy zwiazana wode krystalizacyjna. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako rozdrobniony material stosuje sie kwasny we¬ glan sodowy.WZGraf. Z-2 — 313/82 — 100 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL