DE1596595C3

DE1596595C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Vorspannen von Glas

Info

Publication number: DE1596595C3
Application number: DE1596595A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1965-04-09
Filing date: 1966-04-07
Publication date: 1974-12-05
Also published as: US3595725A; DE1596595B2; BE679284A; DE1596595A1; NL6604685A; SE308376B; GB1133615A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Vorspannen von Glasgegenständen durch Kühlen in zwei Stufen, bei dem sich der zu kühlende Glasgsgenstand in der Nähe seines Erweichungspunktes befindet und die Kühlung des Glases in aufeinanderfolgenden Kühlschritten mit unterschiedlicher Kühlgeschwindigkeit durch von Blasdüsen austretendes Kühlmedium erfolgt.

Es ist bekannt, den Abschreckvorgang in der Weise auszuführen, daß das Kühlmittel auf die Oberfläche des Glases mit einer konstanten Geschwindigkeit während der Dauer des Abschreckverfahrens gerichtet wurde. Wenn ein höherer Vorspannungsgrad im Glas erzielt werden soll, wurde die konstante Strömungsgeschwindigkeit des in dem Abschreckverfahren verwendeten Kühlmittels erhöht.

Dieses Verfahren unterliegt der Beschränkung, daß hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels in den Anfangsstufen des Abschreckvorgangs so hohe Oberflächenspannungen hervorrufen, daß das Glas zerspringt. Ferner können die hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels in den Anfangsstufen, solange das Glas vergleichsweise \veich ist; "optische Verzerrungen in den Oberflächen des Glases herbeiführen.

Wenn erhitztes'Glas der Wirkung eines gasförmigen Kühlmediums ausgesetzt wird, werden bei den anfänglichen Stufen des Abschreckvorgangs die Oberflächen des Glases viel rascher gekühlt als der Kern oder das Innere der Glasplatte od. dgl., was zur Folge hat, daß der Temperaturunterschied zwischen dem Kern und den Oberflächen des Glases zunimmt. Diese Wirkung findet unabhängig von der Geschwindigkeit statt, mit welcher das gasförmige Kühlmedium auf die Flächen des Glases gerichtet wird. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Kühlmediums auf die Flächen des Glases konstant gehalten wird, erreicht dieser Temperaturunterschied ein Maximum und nimmt allmählich wieder ab, so daß schließlich, wenn das Glas sich auf Raumtemperatur abgekühlt hat, kein Temperaturunterschied über die Dicke des Glases mehr besteht. Der im Glas vorhandene Vorspannungsgrad hängt von dem Wert der Temperaturunterschiede zwischen dem Kern und den Oberflächen des Glases zu dem Zeitpunkt ab, an welchem das Glas über seinen Erweichungspunkt hinaus abgekühlt wird.

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Es ist bereits bekannt, zur Erzielung einer mög- mung mitzuteilen, und mit einem ersten Satz von liehst hohen Vorspannung das Glas in zwei Stufen Glasrahmen unmittelbar oberhalb der komplementäabzukühlen, wobei in der ersten Stufe stark gekühlt ren Biegegesenke.

wird (französische Patentschrift 831122 und Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeich-

1 202 734, USA.-Patentschrift 2 093 040). 5 net durch einen zweiten Satz von Blasrahmen, die

Wie vorausgehend erwähnt, sind einer hohen oberhalb des ersten Satzes angeordnet sind, um den Kühlintensität, selbst wenn sie nur zeitweise, d. h. zweiten Abschreckvorgang auszuführen, während der ersten Kühlstufe aufrechterhalten wird, Bei einem Flachglas mit einer Dicke von etwa 6 mm

wegen der Gefahr des Zerspringen des Glases Gren- ergab sich ein maximaler Temperaturunterschied zen gesetzt. io zwischen dem Kern und den Oberflächen des Flach-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein glases nach einem Abschreckzeitraum von etwa 6 Se-Verfahren zum Vorspannen von Glasgegenständen in künden, und es fand keine wesentliche Veränderung zwei Stufen zu schaffen, bei dem eine maximale in diesem Zeitraum von 6 Sekunden für einen weiten Temperaturdifferenz zwischen Kern und Oberfläche Bereich von Drücken des gasförmigen Kühlmediums des Glases beibehalten wird, wenn der Kern die Er- 15 statt. Es wird daher vorgeschlagen, das gasförmige weichungstemperatur des Glases unterschreitet, zu Kühlmedium gegen das erhitzte Flachglas mit einer welchem Zeitpunkt die Oberfläche des Glases bereits wesentlich erhöhten Geschwindigkeit nach einem weit unter dem Erweichungspunkt liegt. Zeitraum von 6 Sekunden strömen zu lassen, wäh-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- rend welchem das Glas der Wirkung eines mit niedlöst, daß gasförmiges Kühlmittel in einem ersten Ab- 20 riger Geschwindigkeit strömenden gasförmigen Kühlschreckvorgang auf die Oberflächen des Glases mit mittels ausgesetzt worden ist.

einer gesteuerten niedrigen Kühlintensität gerichtet In ähnlicher Weise ergab sich für ein Glas mit

wird, um die Oberflächentemperatur des Glases mit einer Dicke von 4,8 mm, daß die Strömungsgevorgegebener Geschwindigkeit zu verringern, und schwindigkeit des gasförmigen Kühlmittels nach daß, wenn sich die Oberflächentemperatur des GIa- 25 einem Zeitraum von etwa 4 Sekunden wesentlich zu ses einem konstanten Wert nähert, das gasförmige erhöhen ist, während für ein Glas mit einer Dicke Kühlmittel mit höherer Kühlintensität in einem zwei- von etwa 9,5 mm der Zeitraum etwa 10 Sekunden ten-Abschreckvorgang auf die Oberflächen des Glas- beträgt. In jedem Falle kann das gasförmige Kühlmegegenstandes gerichtet wird, um eine maximale Tem- dium anfänglich auf die Oberflächen des Flachglases peraturdifferenz zwischen Kern und Glasoberfläche 30 mit einem Druck von etwa 25 mm Wassersäule gezu erzielen, bevor der Kern des Glases sich unter den richtet werden.

Erweichungspunkt des Glasse abkühlt, und daß die Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung

Kühlung des Glases mit dieser höheren Kühlintensi- mit den Zeichnungen, welche eine beispielsweise tat aufrechterhalten wird, um insgesamt einen im we- Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichsentlichen linearen Abfall der Oberflächentempera- 35 tung zeigen, näher beschrieben, tür des Glases zu erzielen und beim Durchtritt des In F i g. 1 ist ein Ofen 1 dargestellt, in welchem

Glases durch den Erweichungspunkt eine Tempera- eine Glasscheibe zum Erhitzen auf eine nahe dem turdifferenz zwischen Kern und Glasoberfläche zu Erweichungspunkt des Glases liegende Temperatur erreichen, die im Bereich der genannten maximalen von beispielsweise 680° C abgesenkt wird. Wenn die Temperaturdifferenz liegt. , 40 Glasscheibe auf diese Temperatur erhitzt worden ist,

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein im wird sie aus dem Ofen 1 in eine Stellung zwischen wesentlichen linearer Abfall der Oberflächentempe- komplementären Biegegesenken 2,3 angehoben, die ratur während des größten Teils des Abkühlvorgangs zueinander gebracht werden und die Glasscheibe mit erhalten, als dessen Folge die maximal erhaltene einer gewünschten Krümmung formen. Temperaturdifferenz zwischen Kern und Oberfläche 45 Wenn die Biegegesenke wieder geöffnet werden, nahezu unverändert erhalten bleibt, wenn der Kern wird die gekrümmte Glasscheibe 4 durch Zangen 5 unter den Erweichungspunkt tritt. weiter angehoben, durch welche sie an einem ersten

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsge- Satz von Blasrahmen 6 vorbeibewegt wird, von demäßen Verfahrens wird das Kühlmittel während nen nur einer in der Zeichnung gezeigt ist, und in eine einer Zeitspanne von 4 bis 6 Sekunden mit einer 50 Endstellung zwischen einem zweiten Satz von Blasniedrigen Geschwindigkeit auf die Glasflächen hin rahmen 7 oberhalb des ersten Satzes von Blasrahmen gerichtet und anschließend das Kühlmittel auf die gebracht.

Glasflächen mit höherer Geschwindigkeit gerichtet, Der erste Satz von Blasrahmen 6 wird mit Druck-

bis das Vorspannen des Glasgegenstandes beendet luft von einem Druck von 25 mm Wassersäule belieist. . 55 fert, und die gekrümmte Glasscheibe 4 wird durch die

Die verwendeten Gasdrücke können bis zu 0,84 Zangen 5 mit einer solchen Geschwindigkeit angehokg/cm² gehen oder sogar höher sein, wenn sehr dün- ben, daß jeder Teil der gekrümmten! Glasscheibe 4, nes Glas vorgespannt wird. die eine Dicke von 4,8 mm hat, sich zwischen den er-

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung sten Satz von Blasrahmen 6 während eines Zeitraums zum Härten einer Glasscheibe nach dem erfindungs- So von 4 Sekunden befindet.

gemäßen Verfahren mit einem Ofen zur Erhitzung Der obere oder zweite Satz von Blasrahmen 7 wird

der Glasscheibe auf eine nahe dem Erweichungs- mit Druckluft von einem normalen Blasdruck von punkt des Glases liegende Temperatur, mit Trägern beispielsweise 0,70 kg/cm² beliefert, und die Glaszur Halterung der Glasscheibe im Ofen und zur Her- scheibe wird zwischen dem zweiten Satz von Abausnahme aus diesem in vertikaler Richtung, mit 65 schreckrahmen 7 während eines Zeitraums von komplementären Biegegesenken oberhalb des Ofens, 20 Sekunden gehalten, worauf die Kühlluftströmung um einer erhitzen Glasscheibe unmittelbar nach ihrer abgestellt wird, der zweite Satz von Blasrahmen ausHerausnahme aus dem Ofen eine gewünschte Krüm- einanderbewegt wird und die vorgespannte ge-

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krümmte Glasscheibe von den Zangen 5 entfernt und bisher möglich war und weist trotzdem praktisch durch eine ebene Glasscheibe ersetzt wird, die in den keine örtlichen Oberflächenverformungen auf, die Ofen 1 an den Zangen 5 für einen ähnlichen Behänd- durch die Kühlmittelstrahlen auf die Flächen der gelungsvorgang abgesteckt wird. krümmten Glasscheibe entstehen können.

In F i g. 2 ist ein anderes Verfahren zum Vorspan- 5 In der Praxis wurde festgestellt, daß vorgespannte nen einer Glasscheibe gezeigt. Eine Reihe von RoI- Glasscheiben von größerer Festigkeit, als bisher Ien9, die alle mit der gleichen Geschwindigkeit durch die herkömmlichen Vorspannungsverfahren durch nicht gezeigte Mittel angetrieben werden, wir- erzielbar waren, durch das erfindungsgemäße Verfahken als Förderer, auf dem eine Glasscheibe 10 ren ohne die Gefahr einer Oberflächenverfonnung weitergefördert wird; to hergestellt werden können.

Während ihrer Vorwärtsbewegung über die Reihen Insbesondere hält die Veränderung in der Kühlin-

von Rollen 9 wird die Glasscheibe 10 durch einen tensität einen bestimmten Temperaturunterschied Ofen 11 gefördert, der Heizelemente 12 oberhalb aufrecht, der dem maximalen Temperaturunterschied und unterhalb des Glases enthält, deren Zahl und zwischen dem Kern und den Oberflächen der Glas-Anordnung von der Zeit abhängt, während welcher 15 scheibe nahekommt, während das Glas sowohl in seidie Glasscheibe 10 sich innerhalb des Ofens 11 be- ner Mittelebene als auch an seinen Oberflächen unter findet, um diese auf eine Temperatur von etwa den Erweichungspunkt des Glases abgekühlt wird. 630° C bis zu dem Zeitpunkt zu erhitzen, an wel- Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, ist es als Folge eines

chem die Glasscheibe aus dem rechten Ende des im wesentlichen linearen Abfalls der Oberflächen-Ofens 11, gesehen in Fig.2, austritt. 30 temperatur, durch die GeradeL angedeutet, während Die Temperatur von 630° C liegt wesentlich ober- des Abschreckvorgangs des Glases möglich, einen halb des Erweichungspunktes des Glases, jedoch ist anfangs erhaltenen Temperaturunterschied zwischen die Glasscheibe andererseits widerstandsfähig gegen Kern und Oberfläche beim Durchtritt des Kerns Oberflächenmarkierungen, infolge der Auflage des durch den Erweichungspunkt aufrechtzuerhalten, zu Glases auf den Rollen 9. 35 welchem Zeitpunkt die Glasoberfläche bereits weit

Die aus dem Ofen 11 austretende Glasscheibe 10 unter den Erweichungspunkt abgekühlt wurde, wird durch einen engen Raum und dann zwischen Erfindungsgemäß lassen sich die Kurven der

oberen und unteren Blasrahmen 13 und 14 hindurch- F i g. 3 erhalten, wenn die Kühlintensität erhöht wird, geführt, welche dazu dienen, Kühlluft auf das Glas sobald die Oberflächentemperatur nahezu flach vermit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit 30 läuft, was bei T₁ der Fall ist.

zu blasen. Zweckmäßig werden die Blasrahmen 13 Bei T₂ wird eine maximale Temperaturdifferenz

und 14 mit Druckluft von einem Druck von 25 mm zwischen" Kern und Oberfläche erhalten, und diese Wassersäule beliefert. maximale Temperaturdifferenz wird nahezu unverän-

Die Geschwindigkeit, mit welcher die Glasscheibe dert beibehalten, wenn bei 7*₃ der Kern unter den Er-10 durch die Reihen von Rollen 9 vorwärtsbewegt 35 weichungspunkt tritt.

wird, ist derart, daß sich eine Glasscheibe von einer Ferner wurde festgestellt, daß durch das erfin-

Dicke von etwa 6 mm zwischen den Blasrahmen 13 dungsgemäße Verfahren die Veränderungen im Vor- und 14 während eines Zeitraums von etwa 6 Sekun- spannungsgrad in örtlichen Bereichen des Glases verden befindet, worauf die Glasscheibe 10 zwischen fingert werden, und dies ist besonders wichtig bei Blasrahmen 15 und 16 hindurchgeführt wird, die mit 40 Flachglas bzw. Glasscheiben, da solche Veränderun-Druckluft von einem höheren Blasdruck, beispiels- gen im Vorspannungsgrad von benachbarten Bereiweise 0,70 kg/cm² beliefert werden. Während ihres chen des Glases zu optischen Verzerrungen führen. Durchtritts zwischen den Blasrahmen 15 und 16 wird Es können daher nach dem erfindungsgemäßen Verdie Glasscheibe 10 auf eine Temperatur abgekühlt, fahren vorgespannte Glasscheiben als Windschutzdie wesentlich unter dem Erweichungspunkt des GIa- 45*scheiben verwendet werden, die mit einem beträchtlises liegt, wodurch ein gewünschter Vorspannungs- chen Winkel von beispielsweise 30° geneigt sind, grad in der Glasscheibe erzielt wird. ohne daß eine wesentliche Verzerrung infolge örtli-

Durch das in Verbindung mit F i g. 2 beschriebene eher Veränderungen im Vorspannungsgrad auftritt. Verfahren wird die Glasscheibe auf einen gewünsch- Außer dem Vorspannen von Flachglas, das in

ten Vorspannungsgrad vorgespannt und das Vorhan- 50 Verbindung mit Fig. 1 und2 der Zeichnungen bedensein von Zangenmarkierungen auf der Glasscheibe schrieben wurde, kann die Erfindung auch auf das vermieden, so daß die Flächen der Glasscheibe 10 Vorspannen von anderen Glasartikeln und insbesondurch den Vorspannungsvorgang nicht beeinträchtigt dere auch auf das Vorspannen von Isolatoren angewerden. wendet werden. Bei Glasisolatoren ist es wünschens-

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Ver- 55 wert, einen vergleichsweise hohen Vorspannungsgrad fahrens läßt sich feststellen, daß eine vorgespannte zu erhalten, und durch die Erfindung werden diese gekrümmte Glasscheibe erhalten wird, die keine ort- hohen Vorspannungsgrade praktisch ohne Unterbreliche Oberflächenverformung aufweist. Ferner kann chungen des Verfahrens durch Zersplittern der Isoladie gekrümmte Glasscheibe eine größere Spannung toren bei der Behandlung erhalten, wenn sie erstmahaben, d. h., sie kann stärker vorgespannt sein, als es 60 lig dem Kühlmittel ausgesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vorspannen von Glasgegenständen durch Kühlen in zwei Stufen, bei dem sich der zu kühlende Glasgegenstand in der Nähe seines Erweichungspunktes befindet und die Kühlung des Glases in aufeinanderfolgenden Kühlschritten mit unterschiedlicher Kühlgeschwindigkeit durch von Blasdüsen "austretendes Kühlmedium erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß gasförmige Kühlmittel in einem ersten Abschreckvorgang auf die Oberflächen des Glases mit einer gesteuerten niedrigen Kühlintensität gerichtet wird, um die Oberflächentemperatur des Glases mit vorgegebener Geschwindigkeit zu verringern, und daß, wenn sich die Oberflächentemperatur des Glases einem konstanten Wert nähert, das gasförmige Kühlmittel mit höherer Kühlintensität in einem zweiten Abschreckvorgang auf die Oberflächen des Glasgegenstandes gerichtet wird, um eine maximale Temperaturdifferenz zwischen Kern und Glasoberfläche zu erzielen, bevor der Kern des Glases sich unter den Erweichungspunkt des Glases abkühlt, und daß die Kühlung des Glases mit dieser höheren Kühlintensität aufrechterhalten wird, um * Insgesamt einen im wesentlichen linearen Abfall der Oberflächentemperatur des Glases zu erzielen und beim Durchtritt des Glases durch den Erweichungspunkt eine Temperaturdifferenz zwischen Kern und Glasoberfläche zu erreichen, die im Bereich der genannten maximalen Temperaturdifferenz liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zum Härten von Glasscheiben mit einer Dicke zwischen 4,8 bis 6 mm, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel während einer Zeitspanne von 4 bis 6 Sekunden mit einer niedrigen Geschwindigkeit auf die Glasflächen hin gerichtet wird und daß anschließend das Kühlmittel auf die Glasflächen mit höherer Geschwindigkeit gerichtet wird, bis das Vorspannen" des Glasgegenstandes beendet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorspannen einer Glasscheibe mit einer Dicke von 6 mm das gasförmige Kühlmittel zunächst mit einem Druck von 25 mm Wassersäule während 6 Sekunden auf die Glasscheibe gerichtet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorspannen einer Glasscheibe mit einer Dicke von 4,8 mm das gasförmige Kühlmittel zunächst während 4 Sekunden mit einem Druck von 25 mm Wassersäule auf das Glas gerichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorspannen einer Glasscheibe mit einer Dicke von 9,5 mm das gasförmige Kühlmittel zunächst 10 Sekunden mit einem Druck von 25 mm Wassersäule auf das Glas gerichtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Kühlmittels von einer niedrigen Geschwindigkeit auf eine höhere Geschwindigkeit langsam erhöht wird.

7. Vorrichtung zum Härten einer Glasscheibe

gemäß dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit einem Ofen zur Erhitzung der Glasscheibe auf eine nahe dem Erweichungspunkt des Glases liegende Temperatur, mit Trägern zur Halterung der Glasscheibe im Ofen und zur Herausnahme aus diesem in vertikaler Richtung, mit komplementären Biegegesenken oberhalb des Ofens, um einer erhitzten Glasscheibe unmittelbar nach ihrer Herausnahme aus dem Ofen eine gewünschte Krümmung mitzuteilen, und mit einem ersten Satz von Blasrahmen unmittelbar oberhalb der komplementären Biegegesenke, gekennzeichnet durch einen zweiten Satz von Blasrahmen (7), die oberhalb des ersten Satzes angeordnet sind, um den zweiten Abschreckvorgang auszuführen.