DE69007170T2

DE69007170T2 - Verfahren zur Wärmebehandlung von Glasscheiben zum Härten der Randbereiche.

Info

Publication number: DE69007170T2
Application number: DE69007170T
Authority: DE
Inventors: Masami Nishitani; Joji Suetomi
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: EP0400631B1; JPH0629148B2; US5009694A; EP0400631A2; DE69007170D1; JPH035333A; EP0400631A3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Glasplatte um einen peripheren Bereich der Glasplatte zu verstärken, in dem ebene Druckbeanspruchungen in einer Oberfläche des peripheren Bereichs erzeugt werden. Das Wärmebehandlungsverfahren ist entweder bei einer flachen Glasplatte oder einer gekrümmten Glasplatte anwendbar.
Glasplatten, die in verschiedenen Formen zugeschnitten sind, werden in großem Umfang in Gebäuden und Fahrzeugen verwendet, und die Verwendung von relativ dünnen Glasplatten nimmt zu. Nach dem Zuschneiden in die gewünschten äußeren Formen werden die Glasplatten zur weiteren Verarbeitung, wie beispielsweise zur Laminierung oder Beschichtung, zum Transport, zur Einpassung in Gebäude- oder Fahrzeugfenster usw. behandelt, und in jedem Stadium muß große Sorgfalt aufgewendet werden, die Glasplatten insbesondere in ihren Randbereichen nicht zu brechen. Abgesehen von getemperten Glasplatten gibt es daher viele Vorschläge für Wärmebehandlungen zur Verstärkung von Glasplatten in lediglich einem peripheren Bereich jeder Glasplatte.
Beispielsweise betrifft JP-A-62-2684 ein Absenk-Biegeverfahren, bei dem eine erwärmte Glasplatte von einer ringähnlichen Form getragen wird, und schlägt vor, Druckbeanspruchungen in einein peripheren Bereich der gebogenen Glasplatte während der Wärmebehandlung (annealing) der Glasplatte auf der ringähnlichen Form zu erzeugen, indem die ringähnliche Form derart ausgebildet ist, daß der periphere Bereich der Glasplatte außerhalb des äußeren peripheren Randes der ringähnlichen Form liegt, und indem der hervorstehende periphere Bereich der Glasplatte schnell gekühlt wird. Bei diesem Verfahren ist der Wärmebehandlungsprozeß jedoch sehr kompliziert und der nicht unterstützte periphere Bereich der Glasplatte ist anfällig gegenüber unerwünschten Deformationen wie einer Wellung oder einem Verziehen.
JP-A-63-17777 betrifft einen Herstellungsprozeß einer gekrümmten und laminierten Glasscheibe, wobei zwei Glasplatten mit jeweils einer Dicke von 1,5 - 2,5 mm verwendet werden, und schlägt vor, einen peripheren Bereich jeder der zwei gekrümmten und zu laminierenden Glasplatten zu verstärken, während die zwei Glasplatten übereinander auf einer Form angeordnet werden und durch schnelle Abkühlung der peripheren Bereiche der beiden Glasplatten mit Stößen von kalter Luft wärmebehandelt (annealed) werden. Die schnelle Abkühlung wird derart durchgeführt, daß im Temperaturbereich von 450 - 550ºC der periphere Bereich jeder Glasplatte mit einer Rate von 90 bis 150ºC/min gekühlt wird, wobei ebene Druckbeanspruchungen im Bereich zwischen 245 bis 490 x 10&sup5; Pa (250 bis 500 kg/cm²) in einer Oberfläche des peripheren Bereiches jeder Glasplatte erzeugt werden. Auch bei diesem Verfahren liegt der periphere Bereich jeder Glasplatte außerhalb des äußeren Randbereiches der Form, und daher besteht die Möglichkeit, daß der periphere Bereich sich in unerwünschte Weise wellt oder verzieht, und es ist nicht einfach, Druckbeanspruchungen nur in dem peripheren Bereich jeder Glasplatte zu erzeugen.
JP-A-63-21541 (Gebrauchmuster) betrifft einen Glasplatten-Biegeprozeß, der eine ringähnliche Form verwendet und einen Wärmebehandlungsschritt beinhaltet, um die gesamte Fläche der gebogenen Glasplatte mit Strömen kalter Luft zu tempern, und schlägt vor, die obere Oberfläche der ringähnlichen Form mit einem rostfreien Stahlfasergewebe zu bedecken. Die Bedeckung ist hauptsächlich deshalb vorgesehen, damit die gebogene Glasplatte nicht einen signifikanten Abdruck ihres Kontaktes mit der ringähnlichen Form in ihrem peripheren Bereich zeigt. Daneben wird erwartet, daß das Vorsehen einer Bedeckung, die gasdurchlässig ist, die Stockung der Kühlluft in einem engen Spalt zwischen der Oberfläche der Form und dem peripheren Bereich der Glasplatte verhindert, wobei der periphere Bereich wie auch der Hauptbereich der Glasplatte wirksam schockgetempert werden. Dieser Vorschlag bezieht sich nicht auf das Tempern eines lediglich peripheren Bereiches einer Glasplatte.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Wärmebehandlungsverfahren zur wirksamen Verstärkung eines peripheren Bereiches einer entweder ebenen Glasplatte oder einer gekrümmten Glasplatte zu schaffen, ohne dabei Deformationen der behandelten Glasplatte in ihrem peripheren Bereich zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Wärmebehandlungsverfahren zur Verstärkung einer Glasplatte in einem peripheren Bereich derselben, wobei das Verfahren die Schritte des Erwärmens der Glasplatte auf eine erste Temperatur im Bereich von 550 bis 650ºC und des verhältnismäßig schnellen Abkühlens eines peripheren Bereiches der erwärmten Glasplatte angrenzend an den peripheren Rand der Glasplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Glasplatte auf einen ringähnlichen Halter gesetzt ist, der auf einer zweiten Temperatur gehalten ist, die um 100 bis 600ºC niederer als die erste Temperatur ist, derart, daß der periphere Bereich der Glasplatte mit einer oberen Oberfläche des ringähnlichen Halters in Kontakt steht, daß der ringähnliche Halter zusammen mit der auf ihn aufgesetzten Glasplatte in einem Wärmebehandlungsofen gehalten ist, der auf einer dritten Temperatur gehalten ist, die im Bereich von 50 bis 500ºC liegt und solange, bis die Temperatur der Glasplatte sich fast auf die dritte Temperatur erniedrigt, nicht höher als die zweite Temperatur ist, und daß es der Glasplatte danach ermöglicht wird, auf Raumtemperatur abzukühlen.
Hierbei bezieht sich der "periphere Bereich" auf einen ringähnlichen Bereich längs und angrenzend an den peripheren Rand der Glasplatte.
Gemäß der Erfindung wird ein peripherer Bereich einer erwärmten Glasplatte angemessen getempert, während der Hauptbereich der Glasplatte wärmbehandelt wird, indem nur der periphere Bereich der heißen Glasplatte in Kontakt mit einer ringähnlichen Form gebracht wird, die auf einer niedrigeren Temperatur als die Temperatur der Glasplatte gehalten wird. Verglichen mit dem konventionellen Temperverfahren, das Stöße kalter Luft verwendet, kann das erfindungsgemäße Verfahren eine gleichförmigere, stabilere und verhältnismäßig milde Temperung des peripheren Bereiches der Glasplatte zustandebringen. Da die Temperatur des ringähnlichen Halters wie oben angegeben ist, wird die Temperatur des peripheren Bereiches der Glasplatte niemals höher als die Temperatur des Hauptbereiches der Glasplatte. Daher kann das Tempern des peripheren Bereiches wirksam und ruhig durchgeführt werden und ebene Druckbeanspruchungen in dem peripheren Bereich werden gegenüber ebenen Zugbeanspruchungen, die in einem zum peripheren Bereich benachbarten Bereich erzeugt werden, gut ausgeglichen, wobei der Hauptbereich der Glasplatte ruhig, mit wenig Einfluß der Temperung des peripheren Bereiches, wärmebehandelt wird.
Da der periphere Bereich der Glasplatte auf der oberen Oberfläche des ringähnlichen Halters liegt, wird die Temperung des peripheren Bereiches nicht durch unerwünschte Deformation, wie eine Wellung oder ein Verziehen der Glasplatte in diesem Bereich, begleitet. Falls erwünscht ist es möglich, sogar in dem Fall einer kompliziert gekrümmten Glasplatte zusätzlich sicher eine Deformation der Glasplatte zu vermeiden, indem ein Halteelement oder einige Halteelemente leicht gegen die obere Oberfläche des peripheren Bereiches der Glasplatte auf dem ringähnlichen Halter, insbesondere an peripheren Eckbereichen der Glasplatte, gepreßt werden. Außerdem ist es durch die Verwendung eines solchen Halteelements (solcher Halteelemente) möglich, das erfindungsgemäße Verfahren an einer relativ dicken Glasplatte oder an einer Kombination von zwei übereinandergelegten Glasplatten anzuwenden.
Bei dieser Erfindung ist es angebracht, die Anfangstemperatur des ringähnlichen Halters und die Temperatur in dem Wärmebehandlungsofen so zu bestimmen, daß ebene Druckbeanspruchungen im Bereich zwischen 49 bis 495 x 10&sup5; Pa (50 bis 500 kg/cm²) in dem peripheren Bereich der gekühlten Glasplatte in der mit dem ringähnlichen Halter in Kontakt befindlichen Oberfläche erzeugt werden. Falls die ebenen Druckbeanspruchungen unterhalb 49 x 10&sup5; Pa (50 kg/cm²) sind, kann der periphere Bereich der Glasplatte nicht als ausreichend verstärkt angesehen werden. Auf der anderen Seite ist es unnötig, den peripheren Bereich auf ein solches Maß zu verstärken, daß die ebenen Druckbeanspruchungen 495 x 10&sup5; Pa (500 kg/cm²) übersteigen, und eine derart große Belastung des peripheren Bereichs kann den Hauptbereich der Glasplatte ungünstig beeinflussen.
Eine vorbereitende Erwärmung des bei diesem Verfahren verwendeten ringähnlichen Halters wird durchgeführt, indem der ringähnliche Halter in einer heißen Kammer gehalten wird, die durch die Verwendung eines elektrischen Heizers, der an dem ringähnlichen Halter vorgesehen ist, auf der vorerwähnten zweiten Temperatur gehalten wird. Die obere Oberfläche des ringähnlichen Halters kann mit einer Bedeckung bedeckt sein, die aus einem anorganischen, hitzebeständigen Fasermaterial gemacht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Glasplatten verschiedener Dicken anwendbar. Sogar relativ dünne Glasplatten im Dickenbereich zwischen 3,0 mm bis etwa 1,5 mm können wirksam in einem peripheren Bereich jeder Glasplatte verstärkt werden. Sowohl ebene Glasplatten als auch gekrümmte Glasplatten können durch das Verfahren verstärkt werden. Das Verfahren ist für die Herstellung von Glasplatten für verschiedene Verwendungszwecke anwendbar, wie beispielsweise Gläser für Gebäude, Fahrzeugfenstergläser und Möbelgläser, und dieses Verfahren ist zur Anwendung für gekrümmte, zu laminierende Glasplatten zur Verwendung als Automobilfensterscheiben sehr geeignet.
In den begleitenden Zeichnungen:
zeigt Fig. 1 in einem Grundriß einen Entwurf einer Vorrichtung zum Biegen und Wärmebehandeln von Glasplatten;
ist Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
ist Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines in dieser Erfindung verwendeten ringähnlichen Halters;
ist Fig. 4 eine erläuternde Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 3;
ist Fig. 5 eine Teil- und Perspektivansicht einer gekrümmten, auf dem ringähnlichen Halter aus Fig. 3 angeordneten Glasplatte;
zeigt Fig. 6 in einer perspektivischen Ansicht die Hinzufügung von elektrischen Heizelementen zu dem ringähnlichen Halter aus Fig. 3; und
ist Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 in Fig. 6.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Glasplatte anfänglich auf einer Temperatur im Bereich von 550 bis 650ºC gehalten. Dieser Temperaturbereich beinhaltet die gewöhnlichen Glasplatten-Biegetemperaturen. Daher kann in dem Fall der Verstärkung eines peripheren Bereiches einer gekrümmten Glasplatte die Wärmebehandlung nach der Erfindung sofort nach Beendigung eines Biegeprozesses durchgeführt werden. Das Biegeverfahren der Glasplatte ist frei wählbar. Beispielsweise kann sowohl ein Preß-Biegeprozeß oder ein Absenk-Biegeprozeß angewendet werden. Vorzugsweise wird die Glasplatte anfänglich auf einer Temperatur im Bereich von 590 bis 630ºC gehalten.
Bevor die erwärmte Glasplatte auf einen ringähnlichen Halter gesetzt wird, muß der ringähnliche Halter auf einer Temperatur, die um 100 bis 600ºC tiefer als die Temperatur der Glasplatte ist, gehalten sein. Falls der Temperaturunterschied zwischen der Glasplatte und dem ringähnlichen Halter weniger als 100ºC beträgt, ist es schwierig, den peripheren Bereich der Glasplatte ausreichend zu verstärken. Falls der Temperaturunterschied mehr als 600ºC beträgt, werden ebene, in dem peripheren Bereich der Glasplatte erzeugte Druckbeanspruchungen zu groß, so wie beispielsweise etwa 589 - 687 x 10&sup5; Pa (600 - 700 kg/cm²). Eine derart hohe Belastung des peripheren Bereiches ist nicht notwendig und ist unerwünscht aufgrund eines in einem Bereich benachbart des peripheren Bereiches erzeugten Ungleichgewichtes zwischen den ebenen Druckbeanspruchungen und den ebenen Zugbeanspruchungen, und auch aufgrund des unvorteilhaften Einflusses auf den wärmebehandelten Hauptbereich der Glasplatte. Weiterhin kann übermäßige Beanspruchung des peripheren Bereiches ein Verziehen, Spalten oder sogar Brechen der Glasplatte verursachen. Geeignet ist es, wenn der Temperaturunterschied zwischen der erwärmten Glasplatte und dem ringähnlichen Halter im Bereich von 150 zu 500ºC, und vorzugsweise im Bereich zwischen 200 und 450ºC liegt.
Nachdem die heiße Glasplatte auf den ringähnlichen Halter gesetzt ist, wird der ringähnliche Halter in einen Wärmebehandlungsofen eingeführt, der auf einer Temperatur im Bereich von 50 bis 500ºC und nicht höher als die Anfangstemperatur des ringähnlichen Halters gehalten ist. Diese Temperatur des Wärmebehandlungsofens ist zur Wärmebehandlung des Hauptbereiches der Glasplatte geeignet. Es ist bevorzugt, daß die Temperatur in dem Wärmebehandlungsofen nicht höher als 480ºC ist. Gewöhnlich reicht es aus, den ringähnlichen, die Glasplatte darauf tragenden Halter etwa 3 min oder noch eine kürzere Zeitspanne in dem Wärmebehandlungsofen zu halten. Danach wird der ringähnliche Halter aus dem Ofen herausgenommen, um der Glasplatte auf dem Halter zu ermöglichen, auf Raumtemperatur abzukühlen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel einer Vorrichtung zum Erwärmen und Biegen einer Glasplatte in eine vorherbestimmte Form und darauffolgendem Kühlen der noch heißen, geformten Glasplatte nach einem Verfahren gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung beinhaltet einen tunnelartigen Vorerwärmungsofen 12 und einen Formungsofen 14 benachbart zu dem Ausgangsende des Ofens 12. Die beiden Öfen 12 und 14 sind mit einem Rollenförderer 16 versehen, um eine Reihe von zu biegenden Glasplatten 10 durch die Länge des Vorerwärmungsofens 12 und in den Formungsofen 14 zu transportieren.
In einem oberen Teil der Formungszone 18 in dem Ofen 14 befindet sich ein Vakuumhalter 20, der aufwärts und abwärts bewegbar ist, und in einem tieferen Teil unterhalb der Förderrollen 16 der Formungszone 18 sind Rohranordnungen (nicht dargestellt) vorgesehen, um heiße Luft vertikal aufwärts abzugeben. Die Bodenoberfläche 20a des Vakuumhalters 20 ist zur Einsaugung geöffnet (nicht dargestellt) und diese Oberfläche 20a dient als eine Formgebungsoberfläche. Benachbart des Formungsofens 14 befindet sich in Richtung eines rechten Winkels mit dem Vorerwärmungsofen 12 ein zusätzlicher Ofen 22. In dem zusätzlichen Ofen 22, der auf einer genügend hohen Temperatur gehalten wird, befindet sich ein Stößel 24, an dem eine Biegeform 26 befestigt ist. Der zusätzliche Ofen 22 steht mit der Formungszone 18 in dem Ofen 14 in Verbindung, so daß der Stößel 24 in die Formungszone 18 eintreten kann und sich daraus zurückziehen kann, indem er sich längs eines Weges bewegt, der senkrecht zu dem Weg der erwärmten Glasplatten 10 auf dem Förderer 16 verläuft.
An der bezüglich des zusätzlichen Ofens 22 entgegengesetzten Seite des Formungsofens 14 befindet sich ein Wärmebehandlungsofen 32, und eine Dichtungskammer 30 beansprucht einen engen Raum zwischen dem Formungsofen 14 und dem Wärmebehandlungsofen 32. Die Dichtungskammer 30 ist mit einem Schieber 28 versehen, der über Drähte (nicht dargestellt) aufgehängt ist und der durch Betätigung eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders (nicht dargestellt) aufwärts und abwärts bewegt werden kann. Der Wärmebehandlungsofen 32 weist eine horizontal verlängerte, schlitzähnliche Öffnung (nicht dargestellt) in jeder Seitenwand benachbart der Dichtungskammer 30 und der gegenüberliegenden Seitenwand auf und steht somit mit der Dichtungskammer 30 in Verbindung. Der Wärmebehandlungsofen 32 ist durch einen Schieber 42, der in rechten Winkeln zu den vorerwähnten Seitenwänden angeordnet ist, in einen Hochtemperaturabschnitt 36 und einen Niedertemperaturabschnitt 38 unterteilt. Der Schieber 42 kann durch Betätigung eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders (nicht dargestellt), der an der Decke des Ofens 32 befestigt ist, hochgezogen oder abgesenkt werden. Die beiden Abschnitte 36 und 38 des Ofens 32 sind mit elektrischen Heizern (nicht dargestellt) versehen. Der Hochtemperaturabschnitt 36 wird auf einer vorbestimmten Temperatur im Bereich von 50 bis 500ºC gehalten und der Niedertemperaturabschnitt 38 auf einer anderen vorbestimmten Temperatur, die niederer als 300ºC ist. Die Decke des Niedertemperaturabschnittes 38 ist mit Entlüftungsrohren 40 besetzt, von denen jedes mit einem Schieber ausgestattet ist.
Auf einer feststehenden Unterlage (nicht dargestellt) unterhalb des Wärmebehandlungsofens 32 liegen ein Paar Schienen (nicht dargestellt) horizontal und erstreckt sich parallel zu dem Schieber 28 in die Dichtungskammer 30, und der Wärmebehandlungsofen 32 ist über lineare Lager (nicht dargestellt), die in Eingriff mit den Schienen stehen, verschieblich auf der Unterlage befestigt. Um den Ofen 32 zu bewegen, ist ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder (nicht dargestellt) auf der Unterlage angebracht, und die Kolbenstange dieses Zylinders ist mit einer Endwand des Ofens 32 verbunden. Durch Betätigung des Zylinders kann einer der Hochtemperatur- und Niedertemperaturabschnitte 36, 38 des Wärmebehandlungsofens 32 in die Position gegenüberliegend der Dichtungskammer 30 gebracht werden.
Die vorerwähnten Öffnungen in den Seitenwänden des Wärmebehandlungsofens 32 gestattet einen Zugriff sowohl zu dem Hochtemperaturabschnitt 36 als auch dem Niedertemperaturabschnitt 38. Wenn der Hochtemperaturabschnitt 36 gegenüberliegend der Dichtungskammer 30 ist, ist die Öffnung in der Seitenwand, die der Dichtungskammer 30 zugewandt ist, teilweise durch den Schieber 28 geschlossen, und die Öffnung in der gegenüberliegenden Seitenwand ist teilweise durch einen Schieber 42 verschlossen, der durch das Betreiben eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders (nicht dargestellt), der an einem nicht eingezeichneten Rahmen angebracht ist, hochgezogen werden kann. Um die restlichen Abschnitte der Öffnungen zu verschließen, ist eine wärmeisolierende Bedeckung 44 an nicht eingezeichneten Holmen befestigt. Dazu symmetrisch ist eine andere wärmeisolierende Bedeckung 46 feststehend angeordnet, um die Öffnungen in den Seitenwänden des Hochtemperaturabschnittes 36 zu schließen, wenn der Niedertemperaturabschnitt 38 gegenüberliegend der Dichtungskammer 30 ist.
Vor dem Schieber 42 erstreckt sich horizontal eine Unterlage 50 in rechten Winkeln zu den Seitenwänden der Wärmebehandlungskammer 32 gegen den Schieber 42. Ein Glasplatten-Aufnahmeschlitten 52 ist horizontal beweglich auf der Unterlage 50 angebracht. Beispielsweise ist ein Paar Schienen (nicht dargestellt) auf der Unterlage 50 verlegt und der Hauptteil des Schlittens 52 ist ein Rahmen 54 mit Rädern, die auf den Schienen rollen.
Ein ringähnlicher Halter 56 ist horizontal und abnehmbar auf dem Schlitten 52 angebracht. Der ringähnliche Halter 56 weist eine Form auf, die mit der gekrümmten, dem Formungsofen 15 entnommenen Glasplatte übereinstimmt. Wenn der Schieber 42 hochgezogen wird, kann der Schlitten 52 entlang der Schienen auf der Unterlagen 50 nach vorne bewegt werden, um den ringähnlichen Halter 56 in den Wärmebehandlungsofen 32 einzuführen. In diesem Fall steht ein Endteil des Rahmens 54 in die Dichtungskammer 30 hervor und wird durch zusätzliche Rollen (nicht dargestellt, die in der Dichtungskammer 30 angeordnet sind, getragen. Wenn der Schieber 28 hochgezogen ist, kann der ringähnliche Halter 56 in die Formungszone 18 des Ofens 14 eingeführt werden, indem der Schlitten 52 weiter vorgerückt wird. Um den Schlitten 52 reversibel zu verfahren wird zum Beispiel ein Kettenantriebsmechanismus mit einem umschaltbaren Motor verwendet, der an einem Platz angeordnet ist, welcher gegen die hohen Temperaturen des Ofens abgeschirmt ist.
Bezugnehmend auf die Fig. 3 bis 5 ist zur Befestigung des ringähnlichen Halters 56 an dem Schlitten 52 eine ringähnliche Basis 60 an Trägerstangen 58 befestigt, die horizontal von dem Rahmen 54 des Schlittens 52 hervorstehen. Der Hauptkörper des ringähnlichen Halters 56 ist ein ringähnlicher Rahmen 56a. Eine Anzahl von Schrauben 62 steht von der Bodenoberfläche des ringähnlichen Rahmens 56a nach unten hervor, um jeweils Löcher, die in der ringähnlichen Basis 60 gebohrt sind, zu durchlaufen, und indem eine Schraubenmutter 63 an jede Schraube 62 angebracht ist, ist der ringähnliche Rahmen 56a stationär unter einer gewünschten Höhe oberhalb der ringähnlichen Basis 60 gehalten. Der ringähnliche Rahmen 56a ist fast vollständig in eine verhältnismäßig "weiche" Bedeckung 64 eingehüllt, so daß zumindest die obere Oberfläche des Rahmens 56a mit der Bedeckung 64 bedeckt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Bedeckung 64 eine Kombination eines rostfreien Stahldrahtnetzes 66, das in direktem Kontakt mit dem Rahmen 56a ist, und eines Kohlenstoffasergewebes 68, welches auf das Drahtnetz 66 gelegt ist um die äußerste Oberfläche des ringähnlichen Halters 56 zu bilden. Diese Materialien der Bedeckung 64 sind nicht einschränkend. Beispielsweise kann die äußerste Schicht 68 der Bedeckung alternativ ein Glasfasergewebe, ein Kohlenstoffaserfilz oder ein Kohlenstoffaser- und Metallfaserfilz sein. Es ist möglich, das Drahtgitter 66 wegzulassen. Es ist ebenfalls möglich, die Drahtgitterbedeckung 66 freiliegend zu belassen, indem die Gewebe- oder Filzschicht fortgelassen wird.
Wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt, ist der äußere Umfang des ringähnlichen Halters 56 größer als der Umfang einer auf den Halter 56 gesetzten Glasplatte 100. Die Breite des "Rings" des Halters 56 ist derart bestimmt, daß wenn die Glasplatte 100 auf dem Halter 56 aufgesetzt ist, die Glasplatte den Halter 56 nur in einem peripheren Bereich looa kontaktiert, d.h. einen ringähnlichen Bereich entlang und angrenzend dem peripheren Rand der Glasplatte 100. Gewöhnlich beträgt die Breite des peripheren Bereiches 100a der Glasplatte 100 nicht mehr als etwa 20 mm, und vorzugsweise beträgt die Breite etwa 10 mm bis etwa 15 mm.

Beispiel 1

Um eine gekrümmte Glasplatte zur Verwendung als eine Komponente einer automobilen Windschutzscheibe aus laminierten Glas herzustellen, wurde eine Glasplatte mit einer Dicke von etwa 2 mm in eine vorbestimmte Form geschnitten und gebogen und unter Verwendung der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Vorrichtung teilweise getempert.
Die Glasplatte 10 wurde durch den Vorerwärmungsofen 12 durchgeführt und so auf etwa 610ºC erwärmt. Anfänglich war der Vakuumhalter 20 in der abgesenkten Position geringfügig oberhalb des Rollenförderers 16 gehalten. Als die erwärmte Glasplatte 10 in die Formungszone 18 eingebracht wurde, wird Vakuum an den Vakuumhalter 20 angelegt, und die Glasplatte wurde von den Förderrollen 16 durch die Ströme heißer Luft, die von der Rohranordnung im unteren Teil ausgeblasen wurden, angehoben. Im Ergebnis wurde die Glasplatte an den Vakuumhalter 20 angezogen. Dann wurde der Vakuumhalter 20 angehoben und der mit der Biegeform 26 versehene Stößel 24 rückte von dem zusätzlichen Ofen 22 in die Formungszone 18 vor. Als der Stößel 24 in der vorbestimmten Position anhielt, wird der Vakuumhalter 20 abgesenkt, um die Glasplatte 10 gegen die Biegeform 26 zu pressen. Nach dem Biegevorgang wurde der Vakuumhalter 20, der die gebogene Glasplatte hielt, angehoben, um dem Stößel 24 und der von diesem getragenen Form 26 zu ermöglichen, sich aus der Formungszone 18 in den zusätzlichen Ofen 22 zurückzuziehen.
Vor dem Beginn des Biegevorganges wurde der Hochtemperaturteil 36 des Wärmebehandlungsofens 32 in die zu der Dichtungskammer 30 gegenüberliegende Position gebracht, und der ringähnliche Halter 56 auf dem Schlitten 52 wurde in den Hochtemperaturabschnitt 36 des Ofens 32 eingeführt. Die Temperatur in dem Hochtemperaturabschnitt 36 wurde auf 400ºC gehalten, so daß die Temperatur des ringähnlichen Halters 56 400ºC erreichte. Als Bedeckung 64 des ringähnlichen Halters 56 wurde lediglich ein rostfreies Stahlgitternetz (66) verwendet.
Als die Biegeform 24 in den zusätzlichen Ofen 22 zurückkehrte, wurde der Schieber 28 hochgezogen, und der Schlitten 52 wurde weiter vorgerückt, um den bereits erwärmten ringähnlichen Halter 56 in die Formungszone 18 einzuführen. Dann wurde der Vakuumhalter 20 vom Vakuum befreit um der gekrümmten Glasplatte zu ermöglichen, auf den ringähnlichen Halter 54 zu fallen. Sofort wurde der Schlitten 52 zurückgezogen um den ringähnlichen Halter 56 und die darauf liegende gekrümmte Glasplatte in den Hochtemperaturabschnitt 36 des Wärmebehandlungsofens 32 zurückzuziehen, und der Schieber 28 wurde abgesenkt. Die Temperatur in dem Hochtemperaturabschnitt 36 wurde weiterhin auf 400ºC gehalten. Es wurde zugelassen, daß die Glasplatte auf dem ringähnlichen Halter 56 für 1 min in dem Hochtemperaturabschnitt 36 des Wärmebehandlungsofens 32 verblieb. Danach wurde der Schieber 42 hochgezogen und der Schlitten 52 wurde zurückgezogen, um den ringähnlichen Halter 56 zusammen mit der Glasplatte aus dem Wärmebehandlungsofen 32 zu entnehmen. Danach wurde die Glasplatte auf dem ringähnlichen Halter 56 der natürlichen Abkühlung überlassen, bis sie auf Raumtemperatur abgekühlt war.
In dem peripheren Rand 100a der auf diese Weise hergestellten gekrümmten Glasplatte wurden die Werte der ebenen Druckbeanspruchung in der Oberfläche, die in Kontakt mit dem ringähnlichen Halter 56 war, an etwa achtzehn (18) Punkten, die um den Umfang der Glasplatte gewählt wurden, mit einem Präzisions-Dehnungsmeßgerät (SVP-30-II von Toshiba) gemessen, und die Messungen wurden gemittelt und ergaben einen mittleren Wert von 164 x 10&sup5; Pa (167 kg/cm²). Daher war es offensichtlich, daß die Glasplatte in dem peripheren Bereich verstärkt wurde.
Der verstärkte periphere Bereich 100a der gekrümmten Glasplatte war frei von unbeabsichtigten Wellungen oder Verziehungen, und die während der Wärmebehandlung in Kontakt mit dem ringähnlichen Halter 56 stehende Glasoberfläche war glatt und fehlerfrei.

Beispiele 2 - 9

In diesen Beispielen wurde der Prozeß von Beispiel 1 wiederholt, außer daß die Wärmebehandlungsbedingungen und/oder die Bedeckung 64 des ringähnlichen Halters 56 wahlweise, wie in Tabelle 1 gezeigt, geändert wurden. In den Beispielen 2, 7 und 8 wurde der ringähnliche Halter 56 bis zur Aufnahme der gekrümmten und noch heißen Glasplatte auf Raumtemperatur (etwa 25ºC) belassen. Was die Bedeckungsmaterialien betrifft: das "Drahtnetz" in Tabelle 1 bezieht sich auf das rostfreie Stahldrahtnetz, das im Beispiel 1 verwendet wurde; der "Metall/Kohlenstoffilz" der in den Beispielen 6 und 7 verwendet wurde, war ein Filz, der aus rostfreien Stahlfasern und Kohlenstoffasern gemacht war und eine Dicke von 3,5 mm aufwies; der "Kohlenstoffilz" in den Beispielen 8 und 9 war ein Filz, der aus Kohlenstoffasern gemacht war und eine Dicke von 3,0 mm aufwies.
In jedem Beispiel wurde ein mittlerer Wert der ebenen Druckbeanspruchungen in dem peripheren Bereich der gekrümmten und wärmebehandelten Glasplatte durch das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. In jedem Beispiel war der verstärkte Randbereich der Glasplatte frei von unerwünschten Deformationen und gut in der Glätte der Oberfläche, welche in Kontakt mit dem ringähnlichen Halter 56 gebracht war.

Vergleichsbeispiel 1

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde der Prozeß des Beispiels l derart verändert, daß die Anfangstemperatur der gekrümmten Glasplatte auf 670ºC angehoben wurde, daß der ringähnliche Halter 56 bis zur Aufnahme der gekrümmten und noch heißen Glasplatte auf Raumtemperatur gehalten wurde, und daß der ringähnliche Halter, der die heiße Glasplatte trägt, sofort aus dem Ofen entnommen wurde und ohne Benutzung des Wärmebehandlungsofens bei Raumtemperatur stehengelassen wurde. Im Ergebnis traten Sprünge in dem peripheren Bereich der Glasplatte auf.

Vergleichsbeispiel 2

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde der Prozeß von Beispiel hauptsächlich durch eine wesentliche Erhöhung der Anfangstemperatur des ringähnlichen Halters 56 und der Temperatur im Wärmebehandlungsofen verändert. In diesem Fall wurde der periphere Bereich der Glasplatte kaum verstärkt. Tabelle 1 Ringähnlicher Halter Wärmebehandlungsofen Tempertur der erwärmten Glasplatte Temperatur Bedeckung Zeitdauer Eben Druckbeanspruchung, gemittelt Beispiel Drahtnetz Drahtnetz + Kohlenstoffgewebe Drahtnetz + Gewebe Drahtnetz + Metaal/Kohlenstoffilz R.T.: Raumtemperatur Sprünge traten in der getemperten Glasplatte auf
Wie in den angeführten Beispielen dargestellt, ist es möglich, den ringähnlichen Halter 56 auf einer nach Wunsch erhöhten Temperatur zu halten, indem der Halter 56 in einem Ofen erwärmt wird. Es ist jedoch bevorzugt, den ringähnlichen Halter 56 seinerseits mit einem Heizer oder mit Heizern zu versehen. In dieser Hinsicht zeigen die Fig. 6 und 7 eine Modifikation des ringähnlichen Halters 56 aus den Fig. 3 und 4.
Wie in Fig. 7 gezeigt, ist der ringähnliche Rahmen 56a des modifizierten Halters 56 mit Nuten (keine Referenzzahl) entlang des Umfangs des "Rings" ausgebildet, und ein umkleidetes elektrisches Heizelement 70 ist in jede dieser Nuten eingepaßt. Die Heizelemente 70 werden durch die mit Bezug auf die Fig. 3 bis 5 beschriebene Bedeckung 64 bedeckt. Bezugnehmend auf Fig. 6 ist ein elektrischer Anschluß 72 an dem Rahmen 54 des Schlittens 52 befestigt und ein wärmebeständiges Kabel 74 erstreckt sich von dem Anschluß 72 zu den Heizelementen 70. Um die Heizelemente 70 zu erregen, kann ein Leistungsversorgungsanschluß 76 in Kontakt mit dem Anschluß 72 gebracht werden, indem ein pneumatischer Zylinder (nicht dargestellt) oder ähnliches benutzt wird. Die Temperatur des ringähnlichen Halters 56 kann gesteuert werden, indem der den Heizelementen 70 zugeführte Strom gesteuert wird. Der Leistungsversorgungsanschluß wird unmittelbar vor dem Einführen des ringähnlichen Halters 56 in den Formungsofen 12 zur Aufnahme der gekrümmten Glasplatte abgetrennt.
Nachdem eine heiße Glasplatte auf den ringähnlichen Halter, der durch seine(n) eigenen Heizer erwärmt wird, aufgesetzt ist, wird der ringähnliche Halter in einen Wärmebehandlungsofen eingeführt, der auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht höher als die Temperatur des erwärmten ringähnlichen Halters und nicht niedriger als 50ºC ist. Der ringähnliche Halter wird in dem Wärmebehandlungsofen gehalten, bis sich die Temperatur der Glasplatte auf die Temperatur in dem Wärmebehandlungsofen erniedrigt hat. Danach wird der ringähnliche Halter aus dem Ofen entnommen, um der Glasplatte zu ermöglichen, auf Raumtemperatur abzukühlen.

Beispiele 10 - 19

Der Prozeß von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von ringähnlichen Haltern des in den Fig. 6 und 7 gezeigten Typs wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Wärmebehandlungsbedingungen wie in Tabelle 2 gezeigt verändert wurden. In jedem Beispiel betrug die Dicke der Glasplatte etwa 2 mm. Nach der Wärmebehandlung wurden die ebenen Druckbeanspruchungen in dem peripheren Bereich der Glasplatte nach demselben Verfahren wie im Beispiel 1 gemessen.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden in jedem Beispiel ebene Druckbeanspruchungen in dem peripheren Bereich der Glasplatte in einem angemessenen Maße erzeugt. Das besagt, daß der periphere Bereich der Glasplatte ausreichend verstärkt wurde. In jedem Beispiel war der verstärkte periphere Bereich der Glasplatte frei von unerwünschten Wellungen oder Verziehungen, und die mit dem ringähnlichen Halter 56 in Kontakt gebrachte Glasoberfläche war glatt und fehlerfrei. Tabelle 2 Ringähnlicher Halter Tempertur der erwärmten Glasplatte Temperatur Bedeckung Wärmebehandlungsofen Temperatur Eben Druckbeanspruchung, gemittelt Beispiel Drahtnetz Drahtnetz + Kohlenstoffilz R.T.: Raumtemperatur

Claims

1. Wärmebehandlungsverfahren zur Verstärkung einer Glasplatte (10; 100) in einem peripheren Bereich (100a) derselben, wobei das Verfahren die Schritte des Erwärmens der Glasplatte auf eine erste Temperatur im Bereich von 550 bis 650ºC und des verhältnismäßig schnellen Abkühlens eines peripheren Bereiches (100a) der erwärmten Glasplatte angrenzend an den peripheren Rand der Glasplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Glasplatte auf einen ringähnlichen Halter (56) gesetzt ist, der auf einer zweiten Temperatur gehalten ist, die um 100 bis 600ºC niederer als die erste Temperatur ist, derart, daß der periphere Bereich (100a) der Glasplatte (100) mit einer oberen Oberfläche des ringähnlichen Halters in Kontakt steht, daß der ringähnliche Halter (56) zusammen mit der auf ihn aufgesetzten Glasplatte (100) in einem Wärmebehandlungsofen (32) gehalten ist, der auf einer dritten Temperatur gehalten ist, die im Bereich von 50 bis 500ºC liegt und solange, bis die Temperatur der Glasplatte (100) sich fast auf die dritte Temperatur erniedrigt, nicht höher als die zweite Temperatur ist, und daß es der Glasplatte danach ermöglicht wird, auf Raumtemperatur abzukühlen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die zweiten und dritten Temperaturen derart bestimmt sind, daß sie in einer Oberfläche des peripheren Bereiches (100a) der Glasplatte (100) ebene Druckbeanspruchungen im Bereich von 49 bis 495 x 10&sup5; Pa (50 bis 500 kg/cm²) erzeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in dem die Breite des peripheren Bereiches (100a) der Glasplatte (100) nicht mehr als 20 mm vom peripheren Rand der Glasplatte aus beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Breite, vom peripheren Rand der Glasplatte (100) aus, im Bereich von 10 bis 15 mm liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem die Glasplatte (100) derart auf den ringähnlichen Halter (56) gesetzt ist, daß der periphere Rand der Glasplatte innerhalb des äußeren peripheren Randes des ringähnlichen Halters liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in dem die erste Temperatur im Bereich von 590 bis 630ºC liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem die zweite Temperatur um 150 bis 500ºC niedriger als die erste Temperatur liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, in dem die zweite Temperatur um 200 bis 450ºC niedriger als die erste Temperatur liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem die zweite Temperatur höher als Raumtemperatur ist, wobei der ringähnliche Halter (56) auf die zweite Temperatur erwärmt wird, indem der ringähnliche Halter in einer heißen Kammer (36) gehalten wird, bevor die erwärmte Glasplatte (100) auf ihn aufgesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, in dem die heiße Kammer (36) die auf der dritten Temperatur gehaltene Wärmebehandlungskammer (32) ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem die zweite Temperatur höher als Raumtemperatur ist, wobei der ringähnliche Halter (56) auf die zweite Temperatur erwärmt wird, bevor die erwärmte Glasplatte (100) auf ihn aufgesetzt wird, indem zumindest ein am ringähnlichen Halter (56) vorgesehenes elektrisches Heizelement (70) angeregt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in dem die Dicke der Glasplatte (100) im Bereich von 1,5 bis 3,0 mm liegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem die Glasplatte (100) eine ebene Glasplatte ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem die Glasplatte (100) eine gekrümmte Glasplatte ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der ringähnliche Halter (56) eine Bedeckung (68) aufweist, die aus einem anorganischen Fasermaterial besteht und derart angeordnet ist, daß die Bedeckung die obere Oberfläche des ringähnlichen Halters bildet.