專利名稱：熱處理預(yù)應(yīng)力玻璃制成的窗玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理預(yù)應(yīng)力(即淬火)玻璃制成的窗玻璃的方法，以便去除玻璃制窗玻璃具有自發(fā)產(chǎn)生破裂的傾向，該方法具有權(quán)利要求1前序部分的特征。
因此在加熱儲存測試(英文叫做“均熱測試”)知道一些這樣的方法。因?yàn)槭褂眠@種預(yù)應(yīng)力玻璃制成的窗玻璃，由于晶體夾雜物即硫化鎳顆粒(NiS)，在安裝之后具有不能預(yù)見的突然破裂危險(xiǎn)的該預(yù)應(yīng)力玻璃制成的窗玻璃在購買和安裝之前已經(jīng)被破壞。為了避免在檢驗(yàn)原材料、熔融玻璃料和玻璃板時(shí)升高的過大的成本，借助于加熱儲存測試，在延長期間內(nèi)在這些玻璃板使用條件下模擬使用這些窗玻璃。該加快的測試正如在正常條件下(一些年)非常緩慢地進(jìn)行的加快的投射、傳遞方法和NiS夾雜物的生長方法所進(jìn)行的那樣。
總之，浮法生產(chǎn)的的玻璃可以含有NiS晶體夾雜物，該夾雜物的(六角形)α變體在超過380℃時(shí)是穩(wěn)定的。在該限定溫度以下開始向β變體(棱面體)進(jìn)行同素異形轉(zhuǎn)變。后者通過在或短或長的期間過程中通過增加顆粒的體積而出現(xiàn)，期間的長短取決于作用在玻璃上的溫度和夾雜物的祥細(xì)的成分，取決于在玻璃料中的內(nèi)應(yīng)力，即使在多年之后該內(nèi)應(yīng)力也可最終導(dǎo)致所述的玻璃制成的窗玻璃發(fā)生自毀。從一些結(jié)晶學(xué)的數(shù)據(jù)人們計(jì)算出體積最大增加4.0％。
現(xiàn)有的加熱儲存測試，因?yàn)槠涓叩某掷m(xù)時(shí)間和材料流的不充足的連續(xù)性，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，構(gòu)成了影響生產(chǎn)的障礙。這些上述類型的可以自發(fā)損壞的玻璃板并不會在該測試大多數(shù)時(shí)間中存在，然而未損壞的玻璃板卻沒有任何保留意見地被認(rèn)為可以使用。然而在使用時(shí)，甚至在先前已經(jīng)進(jìn)行了該加熱存儲測試的窗玻璃的情況下，總是導(dǎo)致自發(fā)的破壞。因此人們研究了一些增加結(jié)果可靠性、使熱處理持續(xù)時(shí)間盡可能短的裝置。
文件USA6087820描述了一種方法，該方法必須使得在預(yù)應(yīng)力處理之后可以連續(xù)流出玻璃制成的窗玻璃，并且在加熱儲存測試中也是如此。在通常的預(yù)應(yīng)力處理之后，分別通過從約300℃再加熱該玻璃制成的窗玻璃到約340℃-370℃，和在該預(yù)應(yīng)力之后一旦到達(dá)該溫度范圍就通過瞬間中斷對該窗玻璃再冷卻，達(dá)到了該目的。在該范圍中從1分鐘到幾分鐘的相對較短的時(shí)間間隔的期間保持該溫度，必須確保將NiS夾雜物從α相完全轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?，在該轉(zhuǎn)換期間，NiS夾雜物受到了2.38％的體積增加并且該轉(zhuǎn)換導(dǎo)致可能的窗玻璃的自發(fā)毀壞。高溫度的較短的作用必須排除掉對玻璃制成的窗玻璃的預(yù)應(yīng)力方面的不利的結(jié)果。這些進(jìn)行了測試的未經(jīng)損壞的玻璃制成的窗玻璃借助于冷卻空氣(強(qiáng)迫對流)通過吹制然后處于適合使用的溫度下。
文件DEB22043942描述了另一種方法，在該方法中，這些玻璃制成的窗玻璃在預(yù)應(yīng)力之前或者之后，在預(yù)定時(shí)間期間，必須保持在100-380℃的溫度范圍內(nèi)，該溫度能夠在時(shí)間期間內(nèi)按照控制第一級轉(zhuǎn)換率的公知的指數(shù)法則變化。因?yàn)楸３指叩臏囟?，所需的時(shí)間期間因此變得更加短。因此首先人們獲得將NiS夾雜物從α相轉(zhuǎn)換為β相，大多數(shù)的受威脅的(測試的)窗玻璃在這個(gè)階段已經(jīng)碎裂。最好加入短的表面加熱步驟，這些未受損壞的玻璃制成的窗玻璃再次在簡短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)(10-300秒)受到升高的溫度(300-950℃)作用。這個(gè)應(yīng)力測試必須補(bǔ)充地破壞可能的玻璃制成的窗玻璃，在窗玻璃中，在晶體生長之后，已經(jīng)形成了一些微裂紋。該測試嚴(yán)格限制在該時(shí)間內(nèi)，以便熱沖擊對于玻璃制成的窗玻璃的預(yù)應(yīng)力沒有任何不利后果。在文件DEB22043942中的進(jìn)行的比較的測試中，沒有任何含有NiS夾雜物的樣品克服了這個(gè)測試中的缺點(diǎn)。文件EPA11000906還涉及了均熱測試。在其中將282℃的溫度優(yōu)選用于在所有可能導(dǎo)致自發(fā)破裂的成分中盡可能快地形成NiS夾雜物的β相。這個(gè)溫度值還用作上述的β相穩(wěn)定性的上極限。這里描述的現(xiàn)有方法使待檢驗(yàn)的預(yù)應(yīng)力的玻璃制成的窗玻璃從環(huán)境溫度相對較慢地加熱到上述的溫度，在至少3個(gè)小時(shí)的預(yù)定期間中保持該溫度并且然后再次冷卻該玻璃制成的窗玻璃。
總體上說單位時(shí)間的NiS晶體體積的最大增加，發(fā)生在達(dá)到280-300℃的溫度處，在這里進(jìn)行的均熱測試情況下，該溫度以相對較慢的方式達(dá)到并且被保持，以便達(dá)到盡可能快的NiS的晶體生長。根據(jù)更詳細(xì)地研究，在大約380℃的溫度極限以下使玻璃制成的窗玻璃冷卻之后，人們知道在待熱預(yù)應(yīng)力的玻璃制窗玻璃中出現(xiàn)的α-NiS晶體在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)最好形成β相晶核。這些晶核構(gòu)成了這樣的先決條件，即這些條件大致將這些晶體完全轉(zhuǎn)換為β相晶體，并且因此導(dǎo)致這些晶體的通常非常具有破壞性的體積增長。上述的出版物沒有給出晶核的形成。
在上述的有利的已經(jīng)局部化的晶核形成范圍中，因?yàn)橐恍┮?guī)模的測試，正如完全地位于通常約300℃的測試溫度下，發(fā)現(xiàn)單位時(shí)間晶核形成的明顯的最大值。在上述范圍外的溫度下自然也形成β相晶核，但是以更加慢的速度不完全的方式-具有公知的長期風(fēng)險(xiǎn)地形成β相晶核。一些在實(shí)施均熱測試之前，在環(huán)境溫度下冷卻并且然后再次加熱的預(yù)應(yīng)力的玻璃制窗玻璃當(dāng)然必須朝向底部一次和朝向上部一次地通過單位時(shí)間內(nèi)晶核最大形成的溫度。然而在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施加熱儲存測試時(shí)，在沒有在形成晶核的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行冷卻而對玻璃制成的窗玻璃進(jìn)行熱應(yīng)力處理之后，不可以獲得關(guān)于去除可能的受到損壞的玻璃制窗玻璃的任何足夠可靠的結(jié)果，分別因?yàn)榫Ш诵纬傻目赡苄院苄。挺?NiS的夾雜物中只有較小的一部分能夠形成晶核。
整體上知道(Lexique，“Rompp Chemie”，卷3，第十版1997)這些晶核是一些可以使一種物質(zhì)啟動形成新的相的物質(zhì)的微粒。作為范例，注意到一些微晶體，這些微晶體可以在結(jié)晶化時(shí)處于溶液中或者熔融物質(zhì)中。關(guān)于該晶體從α相轉(zhuǎn)換為β相的可靠的推論并不能由上述得出。
本發(fā)明的目的是指出一種補(bǔ)充上述性質(zhì)的方法，以便去除具有自發(fā)破裂趨勢的樣品的熱處理的預(yù)應(yīng)力玻璃制成的窗玻璃。
根據(jù)關(guān)于在NiS夾雜物中形成β晶核的新的知識，具有權(quán)利要求1的特征的方法給出一種具有本發(fā)明提出的主題的解決辦法。從屬權(quán)利要求的特征給出對該方法的優(yōu)化改進(jìn)。
研究結(jié)果給出了快速的且目標(biāo)化的激勵，即迫使形成所述的晶核和相應(yīng)的靠近所述晶核開始形成的溫度范圍(晶核形成范圍)可以完全提高隨后的均熱測試的結(jié)果，并且重要的是大致縮短所需的時(shí)間間隔。
優(yōu)選的晶核形成范圍在80℃-200℃之間，根據(jù)這里建立的知識單位時(shí)間晶核形成的最大值為大致130-160℃之間。然而該最大值的位置取決于大量的限定條件(玻璃的混合物和厚度，NiS的比例和純度)并且一般不能被可靠地確定。
一旦β晶核(因此還未完全轉(zhuǎn)換)的形成已經(jīng)首先以任何的方式在這些α相的NiS的微晶體中的每一個(gè)中完成，這些微晶體含在玻璃料中，該加熱的存儲測試隨后將與結(jié)構(gòu)無關(guān)地通過高的確信度啟動每個(gè)夾雜物的最大的增長，即所有的α-NiS夾雜物將被完全轉(zhuǎn)換成β-NiS夾雜物。如果對于所述的待熱預(yù)應(yīng)力的玻璃制成的窗玻璃來說β-NiS夾雜物的增加處于非臨界狀態(tài)，則該窗玻璃在隨后的使用期間將不再被破壞。
用于分別加速增加β-NiS夾雜物和完成相的轉(zhuǎn)換的均熱測試本身因此是在完全形成晶核后進(jìn)行的。
根據(jù)本發(fā)明的方法的顯著的優(yōu)勢在于可以目標(biāo)化的方式并且快速地合適調(diào)節(jié)形成晶核的主要范圍，并且可以在限定的時(shí)間間隔期間保持該主要范圍，其中該限定的時(shí)間間隔處于恒定溫度下并且具有非常緩慢的增長或者還具有在范圍中增長的降低，該限定的時(shí)間間隔具有可變的控制/在范圍中溫度的波動。每一次增加了確信不僅晶核的形成有效地影響了所有的可以形成晶核的NiS的晶體，并且隨后還在其β相中進(jìn)行增長，而且盡可能大地考慮出現(xiàn)自毀的可能。
當(dāng)然如上所述，實(shí)踐中可以使晶核的形成遵循任何現(xiàn)有的加熱存儲測試。然而如果玻璃制成的窗玻璃在已知的溫度范圍內(nèi)形成晶核之后被再次加熱的話，則當(dāng)然達(dá)到了可能的最好的收益并且達(dá)到了可能最短的測試持續(xù)時(shí)間，在該溫度范圍中，NiS晶體分別最快速地增長和受到完全的轉(zhuǎn)換。開頭討論的文獻(xiàn)提供了該主題足夠的信息。
現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的方法還提出一些顯著的優(yōu)勢，即在進(jìn)行晶核形成階段之后，較快地確定優(yōu)選的測試溫度，因此還可以通過大的溫度梯度，到現(xiàn)在為止在這里，由于存在稍微經(jīng)驗(yàn)化的測試值，可以迫使整體的溫度增加僅僅以相對緩慢的方式進(jìn)行。
在非常陡的改變溫度和另外的相對較短的保持優(yōu)選數(shù)值的持續(xù)時(shí)間之后，該整個(gè)過程的持續(xù)時(shí)間被縮短成使得人們可以至少類似連續(xù)地實(shí)現(xiàn)該過程。
當(dāng)進(jìn)行這個(gè)過程時(shí)，沿哪個(gè)方向用哪種速度(度K/分鐘)達(dá)到用于形成晶核的優(yōu)化溫度范圍并不是同樣有效的。因此這些玻璃制成的窗玻璃可以從環(huán)境溫度起被盡可能快地加熱到用于開始該過程的溫度或者范圍，或者保持對這些玻璃制成的窗玻璃的冷卻，這些玻璃制成的窗玻璃從預(yù)應(yīng)力的烘箱進(jìn)入到該溫度范圍，如果可能自然可以進(jìn)入到單位時(shí)間的晶核形成最大值鄰域。在預(yù)定時(shí)間間隔期間保持該最大值鄰域，該時(shí)間間隔最好至少是5分鐘。這些值當(dāng)然還可以根據(jù)必須受到測試的玻璃的數(shù)量以及窗玻璃的厚度而波動。
對于用于實(shí)施加熱存儲測試或者改進(jìn)的均熱測試的烘箱來說，不必在設(shè)備上進(jìn)行任何原則上的改變。原則上可以借助于任何傳統(tǒng)的烘箱和溫度控制裝置調(diào)節(jié)這些優(yōu)選的溫度范圍和在時(shí)間上的展開。然而分別以合適的方式增加了加熱能力，提高了向玻璃的熱傳遞(特別是通過強(qiáng)迫對流)，以便可以獲得比目前使用的溫度梯度更陡的溫度梯度。在顯著縮短可靠測試的整個(gè)延續(xù)時(shí)間以及保證方面，后面提到的改進(jìn)是至關(guān)重要的。
期望加熱儲存測試有效用于這些必須從環(huán)境溫度起被加熱的窗玻璃約5個(gè)小時(shí)的時(shí)間，還期望加熱儲存測試有效用于下述這樣的窗玻璃約0.5個(gè)小時(shí)，這樣的窗玻璃以來自預(yù)應(yīng)力處理的仍然處于熱的狀態(tài)被連續(xù)地直接輸送到加熱存儲測試處。
在實(shí)施例方面，下面簡明描述用于實(shí)施該方法的進(jìn)程，直接(直線地)進(jìn)行熱預(yù)應(yīng)力處理玻璃制成的窗玻璃。
這些玻璃制成的窗玻璃在具有約450℃時(shí)離開預(yù)應(yīng)力工位，在該溫度下這些窗玻璃最好通過借助冷空氣淬火。窗玻璃然后單獨(dú)地或者成組地送往熱處理工位(烘箱)，在該熱處理工位中，例如在(晶核形成的)優(yōu)選范圍內(nèi)130-160℃，通過-4度K/分鐘(或者如果可能，可以更快)，窗玻璃的溫度被限制降低到小于200℃的溫度。最好通過(強(qiáng)制)對流強(qiáng)迫溫度快速改變。玻璃的溫度然后在至少5分鐘的時(shí)間間隔期間并且在該范圍內(nèi)保持，這些玻璃制成的窗玻璃最好位于封閉的腔室中。因此這些窗玻璃還可以在輸送帶上以平放的位置移動。因此可以保持連續(xù)的材料流出。該時(shí)間間隔的延續(xù)時(shí)間如果需要還可以根據(jù)測試結(jié)果被優(yōu)化。
因?yàn)樵诰Ш诵纬傻姆秶鷥?nèi)溫度存在的持續(xù)時(shí)間，所以根據(jù)目前為止的進(jìn)行的評價(jià)保證了所有的α相NiS夾雜物中形成了最少的β相晶核?，F(xiàn)在某些夾雜物已經(jīng)可以被大致完全地轉(zhuǎn)換成β相，某些玻璃制成的窗玻璃已經(jīng)能夠被破壞。當(dāng)然應(yīng)該采取一些用于去除玻璃的碎片的合適的措施。
然后借助于4度K/分鐘的梯度(或者如果設(shè)置足夠的烘箱功率和/或者朝向玻璃的熱傳遞非常好的話，可以更加快)使玻璃制成的窗玻璃的溫度向大約290℃±10℃的連續(xù)范圍取向，以便將α-NiS的夾雜物，晶核的載體，最快地并且盡可能完全地轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?。該溫度范圍被保持至?5分鐘持續(xù)時(shí)間。如果窗玻璃還不曾在前面被破壞，可以自發(fā)破碎的玻璃制成的窗玻璃在該時(shí)間間隔期間被破壞。如果通過在該更高的溫度的更短作用期間范圍內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)保證自毀的可靠性，則上述的15分鐘的縮短時(shí)間是可以構(gòu)想的。
如果在確保了所期望的溫度的情況下，則玻璃制成的窗玻璃一般還可以在期望的溫度因此被保持的范圍內(nèi)，與在溫度增加期間一樣的在第二時(shí)間間隔期間中保持移動。
在進(jìn)行了保持測試本身的溫度的時(shí)間之后，還不曾破損的玻璃制成的窗玻璃在環(huán)境溫度下被再冷卻。通過借助于冷媒(空氣，流體)還可以在這里帶來可觀的時(shí)間的經(jīng)濟(jì)性。
權(quán)利要求
1熱處理預(yù)應(yīng)力玻璃制成的窗玻璃的方法，用于通過所夾雜的晶體的體積增加，特別是通過硫化鎳的夾雜物從α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪喽コ哂凶园l(fā)發(fā)生破裂的威脅性的樣品，這些玻璃制成的窗玻璃在預(yù)應(yīng)力之后保持在至少加速晶體體積增加的溫度值下一個(gè)預(yù)定的時(shí)間期間，其特征在于，玻璃制成的窗玻璃的溫度在存在有α-NiS的夾雜物中從對應(yīng)于形成β相晶核的范圍的起始的溫度起被引導(dǎo)，該溫度位于250℃之下并且在環(huán)境溫度之上(晶核形成的范圍)，當(dāng)靠近晶核形成范圍時(shí)，溫度的改變可以超過2度K/分鐘，在預(yù)定的時(shí)間期限中在形成晶核的范圍中產(chǎn)生大致更加緩慢的溫度的改變，或者在其中保持恒定的預(yù)定溫度。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，玻璃制成的窗玻璃在晶核形成的范圍內(nèi)被引導(dǎo)到80-220℃的范圍內(nèi)的一個(gè)值處。
3根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃的溫度在晶核形成的范圍內(nèi)被引導(dǎo)到100-180℃的范圍內(nèi)的一個(gè)值處。
4根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃的溫度在晶核形成的范圍內(nèi)故意地被引導(dǎo)到130-160℃的范圍內(nèi)的一個(gè)值處。
5根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃的溫度，通過加熱從更加低的起始溫度，特別是從環(huán)境溫度起被引導(dǎo)到對應(yīng)于晶核形成范圍的值處。
6根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在熱預(yù)應(yīng)力之后的該玻璃制成的窗玻璃的溫度，從更高的起始溫度起，由于可控的冷卻，被引導(dǎo)到對應(yīng)于晶核形成的溫度范圍處。
7根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃的溫度，被引導(dǎo)到晶核形成的范圍，和/或者在至少5分鐘延續(xù)時(shí)間中保持在其中。
8根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃在預(yù)定期間內(nèi)，在形成晶核的范圍的下面的溫度范圍中，在晶體或者形成晶體相的最大的增長速度范圍內(nèi)，受到補(bǔ)充的熱處理。
9根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃的溫度，借助于大于2度K/分鐘的改變，還被引導(dǎo)到對應(yīng)于補(bǔ)充熱處理溫度的范圍處。
10根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃的溫度，在至少15分鐘期間被引導(dǎo)到對應(yīng)于晶體或者形成晶體相的最大的增長速度的溫度的范圍處。
11根據(jù)權(quán)利要求8或者9或者10所述的方法，其特征在于，該玻璃制成的窗玻璃的溫度，為了補(bǔ)充熱處理，被引導(dǎo)到280-300℃內(nèi)的一些值處。
全文摘要
在用于去除在晶體生長之后受自發(fā)產(chǎn)生的破裂威脅的樣品，特別是通過將硫化鎳的夾雜物從α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?加熱存放測試或者均熱測試)熱處理預(yù)應(yīng)力玻璃制成的窗玻璃的方法中，其中在預(yù)應(yīng)力處理之后，在預(yù)定間隔時(shí)間期間在增加晶體生長的溫度值下保持玻璃制成的窗玻璃，該玻璃制成的窗玻璃的溫度按照本發(fā)明被控制從在β相晶核范圍中的初始溫度進(jìn)入到α－Nis夾雜物中。該β相晶核處于250℃下并且在環(huán)境溫度(晶核形成范圍)之上，在控制進(jìn)入到形成晶核的范圍的溫度的改變最多是2度K/分鐘，迫使該溫度改變基本上更加緩慢或者在晶核的形成范圍中在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)保持預(yù)定的溫度。該方法特別適合于在熱預(yù)應(yīng)力處理玻璃制成的窗玻璃之后，立即通過首先降低預(yù)應(yīng)力后的該窗玻璃的溫度，然后將該預(yù)應(yīng)力保持在所述的晶核形成范圍中，進(jìn)行實(shí)施。
文檔編號C03B29/08GK1703378SQ02813316
公開日2005年11月30日 申請日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月30日
發(fā)明者A·卡斯珀, H·豪澤爾, F·魯伯特 申請人:法國圣戈班玻璃廠