DE921882C

DE921882C - Verfahren zur Herstellung von gehaertetem Glas

Info

Publication number: DE921882C
Application number: DES28880A
Authority: DE
Inventors: Andre Do Huu Chan; Roger Emile Lambert
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1951-06-15
Filing date: 1952-06-11
Publication date: 1954-12-30
Also published as: CH303213A; GB704312A; US2910807A; NL92266C; NL170323C; FR1038439A; BE512112A

Description

AUSGEGEBEN AM 30. DEZEMBER 1954

S 28880 VIb/32 a

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung von Gegenständen aus gehärtetem Glas, d. h. von Glasgegenständen, innerhalb deren, wie bekannt, ein Spannungszustand (Druckspannungen und Zugspannungen) dadurch hervorgerufen wird, daß die Gegenstände auf eine in der Nähe des Erweichungspunktes liegende Temperatur erhitzt und unmittelbar darauf einer schroffen Abkühlung unterworfen werden. Derartige Gegenstände besitzen bekanntlich besondere mechanische Eigenschaften.

Vor allem ist ein unter den hierfür erforderlichen Bedingungen gehärtetes Glas 'bei seiner Verwendung für die Verglasung von Fahrzeugen sehr widerstandsfähig gegen Stoßbeanspruchungen und zerfällt, wenn es bricht, in kleine, für die Benutzer des Fahrzeuges .unschädliche Teilchen von gewissermaßen krümeliger Form.

Diese besondere Art der Zerteilung, auf der die Sicherheit einer Verglasung mit einem solchen Glas beruht, kann jedoch, wenn die Größe der Bruchstücke sehr klein ist, in dem Augenblick, in dem sie sich vollzieht, eine gewisse Änderung der Durchsichtigkeit hervorrufen.

Es sind mit dem Ziele, diesen Nachteil zu beseitigen, bereits Verglasungen vorgeschlagen worden, bei denen gewisse Teile nicht oder weniger als die übrigen Teile gehärtet sind, so daß diese im Falle eines Bruchs der gesamten Scheibe nicht oder in verhältnismäßig große Stücke zerfallen und der-

art noch eine für den Fahrer völlig ausreichende Durchsichtigkeit der Scheibe erhalten bleibt.

Um dieses Ergebnis herbeizuführen, wurde bereits vorgeschlagen, die auszusparenden Teile und die Zonen, welche sie umgeben, unterschiedlichen thermischen Bedingungen auszusetzen, um derart in diesen Zonen, den umgebenden Zonen, eine stärkere Härtung· hervorzurufen als in den auszusparenden Bereichen.

ίο Jedoch sind die bisher durch diese Verfahren erhaltenen Erzeugnisse nicht immer 'Stabil und können eine gewisse Empfindlichkeit gegen Stoßbeanspruchungen, ferner eine erhebliche Verminderung' der Widerstandsfähigkeit gegenüber der eines gleiohmäßig gehärteten Erzeugnisses aufweisen.

Es wurde nun gefunden, daß diese !Instabilität darauf 'beruht, daß die Spannungen, welche als Folge· der unterschiedlichen thermischen Behandlung der ausgesparten Teile und der umgebenden Zonen entstehen, dazu führen, daß die ausgesparten Teile -unter Zugspannungen gelangen. Diese Tatsache ist von Bedeutung, da bekanntlich ein nicht oder wenig gehärtetes Glas, wie es das den ausgesparten Teil bildende -ist, wenig widerstandsfähig gegenüber solchen Zugspannungen ist.

Gegenstand der Erfindung ist 'bei der Herstellung von gehärtetem Glas, insbesondere für Windschutzscheiben und von Verglasungen von Fahrzeugen, welche nicht oder nur wenig gehärtete ausgesparte Teile und diese umgebende gehärtete Teile aufweisen, die thermischen Behandlungen der Erhitzung und/oder der Kühlung in solcher Weise durchzuführen, daß in dem Augenblick, in welchem das Glas der umgebenden Zone in seiner ganzen Dicke erstarrt, das Glas des ausgesparten Teils sich auf einer Temperatur befindet, die unterhalb oder höchstens gleich der der umgebenden Zone liegt, wodurch sich ergibt, daß jeder ausgesparte Teil durch die ihn umgebende Zone, weil diese in Art eines Schrumpfbandes wirkt, zusammengepreßt wird oder wenigstens nicht einem Zug durch die umgebende Zone ausgesetzt ist.

Unter diesen Bedingungen kann bis zu dem Augenblick des Erstarrens der umgebenden Zone keine Spannung und insbesondere keine Zugspannung zwischen dem ausgesparten Teil und der umgebenden' Zone auftreten, da diese sich noch in plastischem Zustande befindet.

Im Gegenteil kann von diesem Augenblick an bis zu der völligen Abkühlung der ausgesparte Teil, dessen Kühlung von einer niedrigeren Anfangstemperatur aus beginnt als die der umgebenden Zone und der sich demzufolge weniger als diese letztere zusammenzieht, keine Zugspannung auf diese Zone ausüben, sondern er wird im Gegenteil durch diese, welche in Art eines Schrumpfbandes wirkt, zusammengedrückt: Wenn man, selbstverständlich unter Beobachtung der Anforderungen für die Härtung der umgebenden Zone, im Grenzfall so arbeitet, daß der ausgesparte Teil und die umgebende Zone im gleichen Augenblick zum Erstarren gebracht werden, so sind beide dem gleichen Temperaturabfall unterworfen und erreichen demzufolge gemeinsam die Außentemperatur, ohne daß einer der beiden .auf den anderen eine Zugwirkung ausübt.

Das Verfahren nach der Erfindung kann in verschiedener Weise durchgeführt werden, je nachdem ob man darauf hinarbeitet, die Behandlung der ausgesparten Teile gegenüber der der umgebenden Teile während der Erhitzungsperiode oder während der Abkühlungsperiode oder schließlich während der einen und der anderen Periode in unterschiedlicher Weise vorzunehmen.

So· kann man beispielsweise die Erhitzung des ausgesparten Teils derart gemäßigt durchführen, daß am Ende der Erhitzungsbehandlung die Temperatur des ausgesparten Teils unterhalb der Temperatur der umgebenden Zone liegt, welche ihrerseits auf eine in der Nähe des Erweichungspunktes liegende Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, damit sie im Zuge der folgenden Abschrecklbehandlung den Härtungszustand annehmen kann. Selbstverständlich ist der Temperaturunterschied zwischen dem ausgesparten Teil und der umgebenden Zone ausreichend, damit im Verlauf der nachträglichen Kühlung das Glas des ausgesparten Teils sich auf einer Temperatur befindet, die niedriger oder höchstens gleich der Temperatur der umgebenden Zone in dem Augenblick ist, in welchem diese in ihrer ganzen Dicke erstarrt.

In diesem Falle kann die Erhitzung des ausgesparten Teils hinreichend schonend erfolgen, damit am Ende der Erhitzungsbehandlung die Temperatur dieses Teils unterhalb der Erstarrungstemperatur liegt.

Der Erhitzungsvorgang kann ferner auch SO¹ durchgeführt werden, daß am Ende der Erhitzung die Temperatur des ausgesparten Teils höher als die Erstarrungstemperatur ist. Diese zweite Ausführungsmöglichkeit des Verfahrene ergibt den Vorteil, daß in dem Augenblick, in welchem die Abkühlung erfolgt, der auszusparende Teil, da er sich auf einer Temperatur, die oberhalb der Erstarrungstemperatur liegt, befindet, noch plastisch ist und daher in gewissem Maße den zeitweisenBeanspruchungen folgen kann, die in diesem Augenblick an den Oberflächenschichten des Glases auftreten. Hieraus ergibt sich, daß die Gefahr eines Bruchs, der als Folge solcher Beanspruchungen auftreten könnte, praktisch ausgeschlossen ist. Die der in der beschriebenen Weise durchgeführten Erhitzung folgende Kühlung kann eine über die gesamte Erstreckung der Scheibe gleichmäßige sein.

Im Gegensatz hierzu kann man auch eine gleichmäßige Beheizung des auszusparenden Teils und der umgebenden Zone bis in die Nachbarschaft der Erweichungstemperatur vornehmen und eine differenzierte Abkühlung durchführen. Es ist dann notwendig, die Abkühlung des ausgesparten Teils voreilen zu lassen, damit dieser vor der umgebenden Zone erstarrt, wobei die Abkühlung dieses ausgesparten Teils 'während seiner Erstarrung trotzdem so langsam verläuft, daß er nicht oder nur wenig gehärtet wird, während die nachfolgende Kühlung der umgebenden Zone hinreichend schnell ist, um die Härtung dieser Zone zu bewirken. Wenn in dieser

Weise gearbeitet wird, so ergibt sich, wie in dem vorher beschriebenen Falle, der Vorteil, daß zu Beginn der Kühlbehandlung der ausgesparte Teil mit einer oberhalb der Erstarrungstemperatur liegenden Temperatur vorhanden, ist.

Man kann schließlich sowohl die Erhitzung wie die Abkühlung des ausgesparten Teils herabsetzen. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden erhalten, indem der Gegenstand, nämlich eine Glasscheibe, durch

ίο einen doppelten Schirm abgedeckt wurde, welcher die auf 'beiden Seiten liegenden Flächen der auszusparenden Zone gegen die Wirkung der Erhitzung in dem Ofen und gegen den Kontakt mit dem abschreckendem Medium während der Abkühlperiode schützt. Dieser Schirm, der während der Erhitzungsperiode zu einem geeignet zu wählenden Zeitpunkt vor die Glasscheibe gesetzt wird, hält den auszusparenden Teil hinreichend kalt gegenüber der umgebenden Zone, in welcher kein Schirm die Wirkung des Brhitzungsofens verringert, um zu erzielen, daß während der Kühlperiode, welche der Erhitzung folgt, und in dem Augenblick, in welchem die umgebende Zone erstarrt, die Temperatur des ausgesparten Teils niedriger oder höchstens gleich der Erstarrungstemperatur ist.

Ferner ermöglicht es das Vorhandensein des Schirms während der Abkühlung dadurch, daß hierdurch die kühlende Einwirkung auf den ausgesparten Teil in dem Augenblick, in welchem das Glas desselben erstarrt, gemäßigt wird, die Wirkung zu erzielen, daß der ausgesparte Teil nicht oder nur wenig gehärtet wird.

Wenn man annimmt, daß für das betrachtete Glas die Erstarrungstemperatur ungefähr 450⁰ C beträgt, so kann man einen Schirm von solcher Beschaffenheit wählen, daß seine Schutzwirkung und seine Einwirkungsdauer während der Erhitzung ausreichen, um den auszusparenden Teil auf einer Temperatur von nur etwa 450⁰ C zu halten, während der Rest der Scheibe beispielsweise auf 650 bis 700⁰ C erhitzt wird. Eine geringe zusätzliche Temperaturspanne von 450 bis 500⁰ C für den ausgesparten Teil ist mit Rücksicht auf die Abkühlung, der dieser trotz des Vorhandenseins des Schirms zwischen dem Ende der Erhitzung und dem Augenblick, in welchem die schroffe Kühlung das Erstarren der umgebenden Zone bewirkt, unterworfen sein kann, zulässig. Diese zusätzliche Temperaturspanne kann ferner in dem Maße vergrößert werden.

in dem es erwünscht ist, am Ende der Erhitzung eine oberhalb der Erstarrungstemperatur liegende Temperatur des ausgesparten Teils zu erzielen.

Um die gewünschte gegenseitige Verschiebung der Temperaturen zu erzielen, kann man den Schirm von Anfang der Erhitzung an auf der auszusparenden Zone anordnen, jedoch muß man dann gewisse Vorsichtsmaßnahmen treffen, um ein Springen des Glases zu Beginn der Erhitzung zu vermeiden, beispielsweise indem man diese unter hinreichend langsamer Temperatursteigerung durchführt. Bei der Herstellung von gehärtetem Glas der den Gegenstand der Erfindung bildenden Art wurde gefunden, daß normalerweise sehr schnell wirkende Erhitzungsmittel angewendet werden konnten, wenn die Vorsichtsmaßnahme getroffen wurde, daß der Schirm erst während der Erhitzung nach einem gewissen Zeitintervall eingeschaltetwurde, währenddessen die Glasscheibe ohne Schirm gleichmäßig erhitzt wird. So konnte in einem elektrischen Strahlungsofen, bei welchem die normale Erhitzungsdauer einer Glasscheibe zum Zwecke der Härtung ungefähr 4 Minuten beträgt, ohne Gefahr des Springens der Schirm nach einer Erhitzungsdauer von ι Minute eingeschaltet werden und derart während der letzten 3 Minuten dieser Erhitzung wirksam sein.

Es wurde in diesem Falle ein praktisch gegen Wärmestrahler] undurchlässiger Schirm, beispielsweise eine Platte aus Asbest, verwendet. Während dieser 3 Minuten, in deren Verlauf die Scheibe mit Ausnahme des ausgesparten Teils auf die Temperatur von 650⁰ C erhitzt werden konnte, stieg die Temperatur des ausgesparten Teils nicht über eine solche von 450 bis 500⁰ C, wie sie notwendig ist, um im Augenblick des Erstarrens der umgebenden Zone zu einer Temperatur von 450⁰ C zu gelangen.

Es wurde jedoch gefunden, daß es, um praktisch zu verhindern, daß der behandelte Gegenstand, insl >esondereeine Glasscheibe, keinerlei Deformationen als Folge der Wärmebehandlung gemäß der Erfin- go dung erfährt, von Vorteil ist, den Schirm während der Erhitzung erst nach einer möglichst langen Dauer gleichmäßiger Erhitzung, während der also eine Erhitzung ohne Schirm erfolgt, zur Einwirkung kommen· zu lassen, wobei selbstverständlich immer zu berücksichtigen ist, daß der ausgesparte Teil im Verlauf der späteren Abkühlbehandlung auf eine Temperatur gebracht wird, die niedriger oder höchstens gleich der der umgebenden Zone in dem Augenblick ist, in welchem diese in ihrer ganzen Dicke erstarrt.

Es hat sich gezeigt, daß dieses Ergebnis durch besondere Merkmale des Schirms, wie die Art seiner Verwendung, erzielt werden kann, durch welche ihm eine größere thermische Wirksamkeit verliehen wird.

Im folgenden sind verschiedene Möglichkeiten hierfür, die mit Erfolg benutzt wurden, aufgezählt:

Man kann zu diesem Zwecke vergleichsweise dicke, aus Metall bestehende Schirme mit einer n₀ Wandstärke von beispielsweise 10 mm oder mehr verwenden, die derart eine große Wärmemenge absorbieren können, die es ermöglicht, daß die Schirme während der Erhitzung in dem Ofen verbleiben, ohne daß ihre Temperatur den Wert von Ibeispielsweise 400⁰ C übersteigt, während das frei der Wärmeeinwirkung des Ofens ausgesetzte Glas im Verlauf der gleichen Zeitdauer eine Temperatur von 650 bis 700⁰ C erreicht.

In dem Intervall zwischen jeder Einwirkung des Schirms auf die Scheibe kann der Schirm außerhalb des Ofens gekühlt werden.

Wenn der Schirm in. dem Ofen verbleiben soll, 'bevor er während der Erhitzungsbehandkmg auf der Glasscheibe angeordnet wird, wird in dem Erhitzungsofen eine Anordnung von isolierenden

Wandungen vorgesehen, innerhalb welcher der Schirm während der Warteperiode, bevor er auf die Glasscheibe aufgebracht wird, untergebracht wird. Die isolierenden Wandungen dieses Gehäuses schützen den Schirm gegen die unmittelbare Strahlung der Heizorgane des Ofens, beispielsweise der elektrischen Widerstände.

Der Schirm kann die Form einer hohlen Platte

besitzen und eine Kühlflüssigkeit, wie Luft, zum

ίο Zwecke seiner Kühlung im Innern des Hohlraumes, sei es während des Aufenthalts des Schirms in dem Ofen, sei es auch während er zur Einwirkung auf die Glasaberfläche gebracht wird, zirkulieren.

Schließlich können in dem Falle, in dem ein Schutzgehäuse od. dgl., welches den Schirm während seiner Wartezeit, bevor er auf die Scheibe aufgebrachtwird, abdeckt, vorgesehen ist, die Wandungen dieses Gehäuses ebenfalls aus hohlen Metallwänden bestehen, in deren Innerm ©in kühlendes Medium, wie Luft, zirkuliert.

Mit Hilfe der erwähnten Mittel, die für sich oder in Kombination miteinander verwendet werden, hat es sich als möglich erwiesen, beispielsweise in dem obenerwähnten Falle, in welchem die Erhitzungsdauer zum Zwecke der normalen Härtung 4 Minuten beträgt, den Schirm erst nach 3 Minuten langer Erhitzung zur Einwirkung auf die Glasscheibe zu bringen, so daß er also nur während der letzten Minuten wirksam ist. Hierdurch wurde es möglich, die völlige Planimetrie der Glasscheibe unverändert aufrechtzuerhalten.

Eine andere Arbeitsweise besteht darin, daß von einem vorher gehärteten Glas ausgegangen wird. Es wurde tatsächlich festgestellt, daß ein vorher schon vorhandener Härtungszustand verhindert, daß das Glas zu Begin» der Erhitzung springt, so daß ein solches Glas, unmittelbar mit dem zugehörigen Schirm versehen, in einen Ofen für schnelle Erhitzung eingebracht werden kann.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der ausgesparte, nicht oder nur wenig gehärtete Teil, welcher, wie beschrieben, durch die als umgebende bezeichnete, gehärtete Zone umschlossen ist, welche ihn einschrumpft, die Form eines kontinuierlichen, in sich selbst geschlossenen ringförmigen Bandes besitzen, welches seinerseits eine mittlere gehärtete Insel umgibt.

Wie bei den vorbeschriebenen. Ausführungsformen wird ein solches Erzeugnis durch eine solche Regelung der thermischen Bedingungen für die Härtung erzielt, daß der auszusparende Ring sich auf einer Temperatur befindet, die unterhalb oder höchstens gleich der Temperatur der umgebenden Zone in dem Augenblick ist, in welchem diese erstarrt. Selbstverständlich muß die Erstarrung der umgebenden Zone und der durch den Ring eingegrenzten mittleren Insel hinreichend schnell verlaufen, um ihre Härtung zu bewirken, während die Abkühlung des ringförmigen ausgesparten Teils so schonend erfolgen muß, daß diese nicht oder nur wenig gehärtet wird.

Nachstehend wird eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung in Anwendung auf eine Glasscheibe beschrieben, bei welchem die Temperatur des auszusparenden Teils dadurch geregelt wird, daß während der Erhitzung auf jeder Seite der Glasscheibe in der Nachbarschaft dieses Teils ein Schirm angeordnet wird.

Abb. ι ist eine Seitenansicht der gesamten Vorrichtung für die Erhitzung und Abkühlung;

Abb. 2 ist ein vertikaler Schnitt durch den Erhitzungsofen gemäß Linie II-II der Abb. 1;

Abb. 3 stellt eine Einzelheit im vertikalen Schnitt gemäß LinieHI-III der Abb. 1 dar;

Abb. 4 und 5, 6 und 7 sowie 8 und 9 stellen je im Schnitt und in Aufsicht Schirme von verschiedenen Ausführungsformen dar;

Abb. 10 veranschaulicht das Aussehen einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelten Glasscheibe, welche durch einen Stoß im Bereich der umgebenden Zone zerbrochen 'wordeh ist;

Abb. 11 und 12 sowie 13 und 14 veranschaulichen im Schnitt und im Grundriß Ausführungsmöglichkeiten des Schirms, 'die besonders geeignet sind, um eine Deformation der Glasscheibe während der Wärmebehandlung nach der Erfindung zu verhindern;

Abb. 15 stellt im Vertikalschnitt eine Ausführung einer Anordnung zur Betätigung des Schirms in bezug auf die Scheibe dar.

Die in der üblichen Weise an je zwei kurzen Ketten 2 mit daran angeordneten Zangen 3 aufgehängten Glasscheiben 1 werden in horizontaler Richtung, wie durch den Pfeil / angedeutet, durch den Ofen 4 bewegt.

In der Abb. 1 sind drei Stellungen A, B₃ C dargestellt, welche jede Scheibe 1 während ihrer fortschreitenden Erhitzung aufeinanderfolgend einnimmt. Am Ausgang des Ofens ist die Kühlvorrichtung 5 angeordnet, in deren Inneres jede Scheibe nach ihrer Erhitzung verbracht wird.

Um die Fortbewegung der Scheibe zu bewirken, ist die Stange 6, an welcher die kurzen Ketten 2 angebracht sind, in Art eines Wagens ausgebildet, welcher über Rollen 7 auf einer von Konsolen 9 getragenen Längsschiene 8 läuft. Ein aus zwei symmetrischem Teilen io^a und io^& zusammengesetzter Schirm kann den Teil der Glasscheibe abdecken, welcher nicht oder nur wenig gehärtet werden soll. Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Behandlung einer Scheibe, welche im Ausgangszustand aus gewöhnlichem Glas besteht. In diesem Falle erfolgt die Abdeckung der Scheibe durch den Schirm erst nach einer gewissen Erhitzungsperiode, in der der Teil, der weniger stark gehärtet werden soll, in der gleichen Weise erhitzt wird wie der übrige Teil der Scheibe. Diese Periode ist nach dem Ausfübrungsbeispiel die, während der sich die Scheibe in der Stellung A befindet. Während dieser Periode wird der Schirm io^a, io^& in Abstand von der Scheibe gehalten, befindet sich jedoch im Innern des Ofens, wo er demzufolge selbst erhitzt wird.

Nachdem die Scheibe während einer Zeitdauer, welche annähernd einem Drittel ihrer Gesamt-

aufenthaltsdauer in dem Ofen entspricht, in der Stellung·-i4 verblieben ist, wird sie in die Stellung B verbracht. Durch eine weiter unten noch zu beschreibende Vorrichtung wird nunmehr der Schirm abgesenkt, um derart den gewünschten Bereich der Scheibe abzudecken. Der Schirm bleibt dann in dieser Stellung auch während des Restes der Erhitzungsperiode (Stellung C der Scheibe) und schützt derart die von ihm abgedeckte Zone ίο gegen die Strahlung des Ofens, so daß beim Verlassen desselben die durch den Schirm abgedeckte Zone weniger warm ist als der übrige Teil der Scheibe.

In dem Augenblick, in welchem die Scheibe in die Kühlvorrichtung 5 gelangt, ist ihre Temperatur in dem Teil, welcher nicht oder nur wenig gehärtet werden soll, niedriger als in der umgebenden Zone. Im Ausführungsbeispiel verbleibt der Schirm während der Abschreckbehandlung an seiner Stelle. ao Das Abschrecken erfolgt durch alle geeigneten Mittel, z. B. in der bekannten Weise durch aus Blasdüsen 11 aus mit Preßluft gespeisten Kästen 12 austretende Luftstrahlen. Der Schirm wirkt dann gegen die Einwirkung der kühlenden Strahlen isolierend. Da er mit dem" Wagen, welcher die Scheibe trägt, verbunden und daher von den Blaskästen unabhängig ist, ist es möglich, diesen jede gewünschte Verschiebebewegung parallel zu der Ebene der Scheibe, beispielsweise eine kreisförmige Bewegung mittels Exzentern 13, die um Achsen 14 umlaufen, zu erteilen, wobei trotzdem der durch den Schirm abgedeckte Teil der Scheibe der Einwirkung der Kühlstrahlen entzogen bleibt.

Das Absenken des Schirms io°, io^& auf die Scheibe, während diese sich in der Stellung B befindet, wird durch die im einzelnen in den Abb. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung erleichtert. Ein um eine Achse 16, die durch die Laufkatze 6 getragen wird, schwenkbarer Hebel 15 ist an seinem unteren Ende mit einem Haken 17 versehen, an welchem mittels einer Stange 19 der Schirmträger 18 aufgehängt ist. Dadurch, daß das Ende des Hebels 15, welches sich aus dem Ofen nach außen erstreckt, verschwenkt wird, erfolgt das Entkuppeln des Schirmträgers, welcher sich abwärts bewegt und zum Anliegen an die Glasscheibe gelangt. Während dieser Abwärtsbewegung wird der Schirmträger durch metallische Körper 20 geführt, zwischen denen sich die Enden der Stange 19 bewegen. Der untere Teil der Körper 20 dient außerdem als Anschlag zur Begrenzung seiner Abwärtsbewegung, wie dies aus Abb. 2 ersichtlich ist.

Die verwendeten Schirme können aus geeignetem isolierendem Werkstoff, wie Asbest, aus wärmeleitendem Werkstoff, wie einem Metall (Stahl, Messing usw.), oder aus einer Kombination dieser Stoffe bestehen. Es ist von Vorteil, einen Werkstoff oder eine Werkstoffkombination von solcher Beschaffenheit zu wählen, daß der Schirm den Kreislauf von aufeinanderfolgenden Erhitzungen und Abkühlungen einer serienweisen Herstellung durchlaufen kann, indem er hierbei immer die gleiche für jede Erhitzung und jede Abkühlung geeignete Temperatur annimmt und damit ständig den gleichen Wärmeschutz bewirkt.

Die Form der Schirme kann vorzugsweise die eines Deckels sein, dessen Ränder, indem sie sich auf der zu behandelnden Glasscheibe abstützen, den Boden des Deckels in einem geeigneten Abstand von der Scheibe halten, um die gewünschte Schutzwirkung zu sichern. Es kann sich als zweckmäßig erweisen, dem Schirm eine nicht gleichmäßige Dicke zu geben, mit dem Ziele, regelbare Härtungswirkungen zwischen dem völlig ungehärteten und einem erheblich gehärteten Zustande herbeizuführen. Es hat sich gezeigt, daß zufriedenstellende Ergebnisse bei Verwendung von Schirmen der in Abb. 4 und S sowie 6 und 7 je im Schnitt und Grundriß dargestellten Ausführungsformen erzielt werden, gemäß welchen der Schirm aus einem Blech besteht, dessen Mitte, wie mit 22 bezeichnet, eine größere oder, wie mit 23 bezeichnet, eine geringere Dicke aufweist als der ringförmige Teil 24.

Selbstverständlich wird man in dem Falle, in welchem der ausgesparte Teil, d. h. der nicht oder nur wenig gehärtete Teil, die Form eines in sich selbst geschlossenen kontinuierlichen Bandes besitzen' soll, dem Schirm eine entsprechende Form geben, d. h. wenn beispielsweise das kontinuierliche Band Kreisforni besitzen soll, die Form eines Ringes von zweckentsprechender Breite.

Ein solcher Schirm ist in den Abb. 8 und 9 im Schnitt und im Grundriß dargestellt. Der hier dargestellte Schirm weist in seiner Mitte eine Ausnehmung 25 auf, durch welche die Strahlung des Heizofens ebenso wie auch die Kühlmittelstrahlen Zutritt zu diesem: Teil der Scheibe haben.

Es wurde ferner gefunden, daß es gegebenenfalls zweckmäßig ist, den freien Innenteil eines'solchen Ringes vorzugsweise durch ein ,Sieb oder ein perforiertes Blech oder jede andere gleichartige Vorrichtung abzudecken, die lediglich einen Teil der Wärmestrahlung ebenso wie einen Teil der Abschreckluft hindurchtreten läßt.

Bei einem unter Verwendung eines solchen Schirmes erhaltenen Erzeugnis besitzt die mittlere Insel als Folge einer teilweisen Härtung eine gewisse mechanische Widerstandsfähigkeit, springt jedoch im Falle eines Bruchs der Scheibe in Stücke, die hinreichend groß sind, um eine ausreichende Durchsichtigkeit zu sichern.

In Abb. 10 ist der Bruch einer gehärteten Scheibe mit ausgespartem Teil gemäß der Erfindung veranschaulicht. Aus dieser Abbildung ist ersichtlich, daß die Sprünge des Glases in der umgebenden Zone, welche nach der Mitte des ausgesparten Teils hin verlaufen, sobald sie in dessen Nachbarschaft ankommen, eine Abbiegung erfahren und aufhören, ohne in den ausgesparten Teil einzudringen, was sich dadurch erklärt, daß dieser Teil sich unter Druckspannung befindet. In dem Glas, welches an den ausgesparten Teil angrenzt, ist die gleiche für die Sioherheitshärtung charakteristische Art der Zerlegung in unschädliche, stumpfkantige Bruchstücke zu beobachten wie in dem übrigen Teil der umgebenden Zone.

Gemäß: Abb. ii und 12 besteht der Schirm aus einer einfachen Platte 26, die eine mittlere Aussparung 2.5 aufweist. Die Platte 26 wird mit Hilfe der starren Stangen 27 und der Abstandshalter 28. die an den Stangen 27 befestigt sind und vorzugsweise aus Kupfer bestehen und eine geringe Dicke aufweisen, in einem festen Abstand von. der Glasscheibe¹ gehalten.

Es wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, wenigstens während der Kühlperiode durch Blasen zwischen der Außenkante 26 des Schirms und dem Glas einen gewissen Zwischenraum/ vorzusehen. Diese Anordnung ermöglicht es dem ausgesparten Teil, insbesondere seine Außenkante, sich im Zeitraum vom Beginn des Blasens bis zu dem Augenblick, in welchem die umgebende Zone erstarrt, abzukühlen, so daß am Anfang des Blasens das Glas des ausgesparten Teils sich auf einer höheren als der Erstarrungstemperatur befinden kann, ao Ferner hat sich ergeben, daß, wenn der Schirm mit Hilfe von Anschlagsorganen aus dünnem Kupfer oder anderem gut wärmeleitf ähigem Metall in einem gewissen Abstand von der Scheibe gehalten wird, jedfeGefaihr eines Bruchs im Verlauf der Temperaturas änderungen, welche bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erfolgen, ausgeschaltet wird. Die Maßnahme, diesen Abstand vorzusehen, stellt also ein Merkmal der Erfindung selbst dar.

Bei den in den Abb. 13 und-14 dargestellten Ausführungsformen ist der Schirm 30 hohl und wird durch Röhren 31 und 32 'gehalten, die gleichzeitig für die Zuführung und Abführung eines kühlenden Mediums, wie Luft, dienen, welches auf dem durch die Pfeife angedeuteten Wege zirkuliert. Abb. 15 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung in Anwendung auf eine Windschutzscheibe für Automobile, bei welchem der auszusparende Teil nicht in der Mitte, sondern im Bereich eines der Enden der Scheibe gegenüber dem Platz des Fahrers angeordnet ist. Sehr häufig werden Windschutzscheiben in der in Abb. 15 dargestellten vertikalen Lage gehärtet, wobei die Scheibe 1 in der beikannten Weise durch die Zangen 33 gehalten wird. In diesem Falle wurde 45, gefunden, daß es vorteilhaft ist, den ausgesparten Teil 34 in dem unteren Bereich der Scheibe anzuordnen, wie dies in Abb. 15 gezeigt ist, wobei dann der Schirm 35 aus seiner Wartestelhang 35° in die Stellung 3s⁶ gegenüber dem auszusparenden Teil verbracht wird. Mit 36 ist der Erhitzungsofen bezeichnet. Die Vorteile dieser Anordnung, die ebenfalls für sich ein Merkmal der Erfindung darstellt, sind, die folgenden:

Wie oben erläutert, zieht sich bei dem Verfahren nach der Erfindung die den ausgesparten Teil umgebende Zone während der Abkühlung unter Druckeinwirkung auf den ausgesparten Teil in der Weise zusammen, wie dies durch ein um diesen gelegtes Schrumpfband erfolgen würde. Umgekehrt wird die umgebende Zone einer Zugwirkung ausgesetzt, die dem von ihr ausgeübten Druck entspricht. Wenn der ausgesparte Teil sich im oberen Bereich einer im Sinne ihrer Längserstreckung aufgehängten Glasseheibe befindet, so ist die den ausgesparten Teil umgebende, das Schrumpfband bildende Zone nicht nur dieser Zugspannung ausgesetzt, sondern auch der Beanspruchung durch das Gewicht des unteren Teils der Glasscheibe, wodurch die Gefahr eines Bruchs im Verlauf der Herstellung gesteigert wird. Diese Bxuchgefahr wird praktisch völlig ausgeschieden, wenn gemäß der -beschriebenen Anordnung die Glasscheibe so aufgehängt wird, daß der ausgesparte Teil sich in ihrem unteren Bereich befindet, so daß das Gewicht des unterhalb des ausgesparten Teils 34 liegenden Teils der Glasscheibe· verhältnismäßig gering ist.

Bei den beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß die Glasscheibe als Ziel der Behandlung lediglich eine ausgesparte Zone von Scheiben- oder Ringform aufweisen soll. Die Erfindung ist jedoch ohne irgendwelche besonderen .Schwierigkeiten! oder grundsätzliche Änderungen der Vorrichtung auch anwendbar beim Härten von Glasscheiben, die, wie an sich bekannt, mehrere ausgesparte Zonen in jeder erwünschten relativen Anordnung zueinander aufweisen.

Ferner ist das Verfahren, das vorstehend in seiner Anwendung auf das Härten einer als Verglasung für Fahrzeuge zu verwendenden Glasscheibe beschrieben wurde, auch anwendbar auf andere· Arten von Glaserzeugnissen, beispielsweise die Härtung von Glaspflasters.teinen, Isolatoren, Verglasungen für Bauzwecke u. dgl., mit dem Ziele, bei solchen Gegenständen Teile zu erzeugen, welche weniger gehärtet sind als der übrige Rest des Gegenstandes, ohne die Widerstandsfähigkeit und Stabilität des Gesamterzeugnisses zu verringern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Herstellung von gehärtetem Glas, insbesondere für Windschutzscheiben und Verglasungen von Fahrzeugen, welche ausgesparte, nicht oder wenig gehärtete und diese umgebende gehärtete Teile aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen Arbeitsvorgänge der Erhitzung und/oder der Abkühlung so durchgeführt wenden, daß in dem Augenblick, in welchem das Glas der umgebenden Zone in seiner ganzen Dicke erstarrt, das Glas des ausgesparten Teils sich auf einer Temperatur befindet, die niedriger oder höchstens gleich der Temperatur der umgebenden Zone ist, so daß jeder ausgesparte Teil durch die umgebende Zone, die in Art eines Spannibandes wirkt, eingepreßt oder wenigstens nicht Zugbeanspruchungen von der umgebenden Zone her unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des ausgesparten Teils, gemäßigt so erfolgt, daß seine Temperatur am Ende der Erhitzung niedriger ist als die Erstarrungstemperatur, während die umgebende Zone auf eine in der Nähe der Erweichungstemperatur liegende Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um ihre Härtung zu ermöglichen.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erhitzung der ausgesparte Teil auf eine oberhalb der Erstarrungstemperatur liegende Temperatur erhitzt wird, die jedoch niedriger ist als die der umgebenden Zone, und die Gesamtheit der Erhitzungs- und Abkühlungsbehandlungen so durchgeführt wird, daß sich das Glas der ausgespartenZone auf einer Temperatur benndet.die ίο niedriger oder höchstens gleich der Temperatur der umgebenden Zone in dem Augenblick ist, in dem diese unter der Wirkung der Kühlung in ihrer ganzen Dicke erstarrt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des gesamten Erzeugnisses in gleichmäßiger Weise durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichmäßige Erhitzung des ausgesparten Teils und der umgebenden Zone bis in die Nähe der Erweichungstemperatur und anschließend eine differenzielle Kühlung erfolgt, indem der Kühlung des ausgesparten Teils eine Voreilung erteilt wird, so daß dieser vor der umgebenden Zone erstarrt, jedoch die Kühlung des ausgesparten Teils während seiner Erstarrung so langsam erfolgt, daß dieser nicht oder nur wenig gehärtet wird, während die folgende Kühlung der umgebenden Zone mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die ausreicht, um Härtung dieser Zone zu bewirken.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Erhitzung wie die Kühlung des auszusparenden Teils und der umgebenden Zone in unterschiedlicher Weise derart erfolgen, daß der ausgesparte Teil zuerst oder spätestens gleichzeitig mit der umgebenden Zone die Erstarrungstemperatur erreicht.
7. Erzeugnis aus Glas, bei welchem einer oder ' mehrere ausgesparte Teile nicht oder wenig gehärtet sind, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesparten Teile die Form eines in sich selbst geschlossenen kontinuierliehen ringförmigen Bandes besitzen,, welches eine stärker als der Bereich dieser Ringfläche gehärtete mittlere Insel umschließt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen Bedingungen^ der Härtung so geregelt werden, daß der auszusparende Ring in dem Augenblick, in welchem die umgebende Zone erstarrt, sich auf einer unterhalb oder höchstens gleich der Temperatur dieser Zone liegenden Temperatur befindet und die Abkühlung der umgebenden Zone und der durch den Ring (begrenzten mittleren Insel hinreichend schnell durchgeführt wird, um diese zu härten, während die Abkühlung des ausgesparten ringförmigen Teils so schonend erfolgt, daß dieser nicht oder nur wenig gehärtet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die differenzielle Erhitzung und/oder Abkühlung unter Verwendung von Schirmen durchgeführt 'werden, welche die auszusparenden Teile auf beiden Seiten des Erzeugnisses abdecken.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme erst in der Endperiode der Erhitzung der Glasscheibe od. dgl. zur Abdeckung der auszusparenden Zonen auf beiden Seiten derselben angeordnet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme in einem Zeitpunkt während der Erhitzung eingeschaltet werden, in welchem die Temperatur der Glasscheibe im ganzen höher ist als die Erstarrungstemperatur, so daß am Ende der Erhitzung die Temperatur des durch den Schirm geschützten ausgesparten: Teils noch höher ist als die Erstarrungs temperatur.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schirme verwendet werden, welche überall gleichmäßige Dicke besitzen.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge-■kennzeichnet, daß Schirme von ungleichmäßiger Dicke verwendet werden, und zwar je nach den Anforderungen solche, die in ihrer Mitte eine größere Dicke besitzen als am Umfang oder in ihrer Mitte eine geringere Dicke besitzen als am Umfang.
14. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schirmen in Ringform, die demgemäß eine mittlere Ausnehmung besitzen.
15. Verfahren, nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Ausnehmung durch ein Sieb, ein perforiertes Blech od. dgl. abgedeckt wird, weldhes den Durchtritt lediglich eines Teils der Strahlungswärme wie eines Teils der Kühlluft ermöglicht.
16. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schirmen zur Abdeckung des ausgesparten Teils der Scheibe in solcher Anordnung, daß der Schirm sich in geringem Abstand von der durch ihn zu schützenden Fläche befindet und derart die Blasluft unter dem Schirm hindurchtreten kann, daß sie in Kontakt mit dem Glas der ausgesparten Teile gelangt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm im Abstand von der Glasscheibe durch Anschläge aus Kupfer oder anderem sehr gut wärmeleitfähigem Metall gehalten wird, die selbst in Berührung mit dem Glas stehen.
18. Verfahren nach Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Schirm, welcher lediglich gegen Ende der Erhitzungsperiode eingeschaltet wird, ein Metallschirm verwendet wird, der eine verhältnismäßig große Dicke in der Größenordnung von 10 mm besitzt.
19. Verfahren nach Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der während der Erhitzung verwendete iSchirm während der folgenden Behandlungsvorgänge im Innern des Ofens

verbleibtund während des Zeitintervalls zwischen seinen Einwirkungen auf die Scheibe gegen die Strahlung des Ofens geschützt wird.
20. Verfahren nach Anspruch io oder n, dadurch gekennzeichnet, daß während der Schlußperiode der Erhitzung als Schirm ein Hohlkörper verwendet wird, der von Luft oder einem anderen Kühlmittel durchströmt wird.
21. Verfahren nach Anspruch io oder ii, dadurch gekennzeichnet, daß der während der Erhitzung verwendete Schirm nach jeder Behandlung aus dem Ofen gezogen und außerhalb desselben gekühlt wird.
22. Verfahren nach Anspruch ι bis 21 für die Härtung einer Glasscheibe von langgestreckter Form, bei weldher die auszusparenden Teile sich nicht in der Mitte der Scheibe befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe im Sinne ihrer Längenerstreckung derart aufgehängt wird, daß der ausgesparte Teil im unteren Teil der Scheibe liegt.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 674410; französische Patentschrift Nr. 795 559; britische Patentschrift Nr. 606 756.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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