PL240114B1 - Sposób hartowania formatek szklanych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób hartowania formatek szklanych, w celu zwiększenia ich odporności ogniowej. Sposób hartowania formatek szklanych, w tym również formatek pokrytych warstwą materiału zwiększającego odporność ogniową, hartowanych w piecu do hartowania szkła, charakteryzuje się tym, że polega na dwuetapowym ogrzewaniu formatki i schłodzeniu, przy czym w pierwszym etapie formatkę ogrzewa się do pierwszej temperatury, przy czym ogrzewanie to prowadzi się kierując na górną powierzchnię formatki strumień gorącego powietrza o temperaturze od 575 do 600°C skierowanym pod kątem od 75 do 80° do powierzchni formatki, zaś na dolną powierzchnię formatki kieruje się strumień gorącego powietrza o temperaturze od 600 do 625°C skierowanym pod kątem od 30 do 40°, przy czym różnica pomiędzy górnym a dolnym strumieniem wynosi od 23 do 27° C, korzystnie 25°C, zaś w drugim etapie formatka jest ogrzewana do drugiej temperatury, przy czym w zależności od grubości szkła druga temperatura maleje o 5°C, z tolerancją 1°C na każdy milimetr grubości szkła, a dla dyszy górnej temperatura nadmuchu wynosi 715°C dla formatki 3 mm, zaś dla dyszy dolnej temperatura nadmuchu wynosi 705°C dla formatki 3 mm, równocześnie z nadmuchem gorącego powietrza formatka do czasu uzyskania drugiej temperatury jest wprowadzana w ruch posuwisto zwrotny w kierunku linii wzdłużnej i po uzyskaniu stanu półplastycznego formatka jest gwałtownie schłodzona rozproszoną strugą powietrza o temperaturze otoczenia i ciśnieniu: od 10 do 20 kPa, korzystnie 15 kPa, przy czym czas chłodzenia jest uzależniony od grubości formatki.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób hartowania formatek szklanych w celu zwiększenia ich odporności ogniowej.

Znany jest z opisu zgłoszonego wynalazku P. 400460 sposób utrwalania emalii w procesie hartowania szkła, który charakteryzuje się tym, że w procesie używane są odpowiednie emalie o dużym przedziale temperaturowym. Sam proces przebiega w piecu hartowniczym, w którym jest możliwa regulacja temperatury dolnych i górnych grzałek w trzech miejscach w komorze. Ponadto temperatury i czas procesu hartowania ustawiane są odpowiednio do grubości, wielkości i rodzaju emalii.

Znany jest z opisu patentowego PL 206430 sposób i układ obróbki cieplnej arkusza szkła zwłaszcza ogrzewania, formowania i hartowania arkusza szkła. Układ i sposób ogrzewania, formowania i odpuszczania arkusza szkła, obejmuje wstępne ogrzewanie arkusza szkła do co najmniej pierwszej wstępnie ustalonej temperatury. Układ i sposób obejmują również dostarczanie energii o częstotliwości radiowej do arkusza szkła w celu ogrzewania go do co najmniej drugiej wstępnie ustalonej temperatury i chłodzenie co najmniej jednej zewnętrznej powierzchni arkusza szkła co najmniej trzeciej wstępnie ustalonej temperatury, w celu odpuszczenia arkusza szkła.

Znany jest z opisu zgłoszonego wynalazku P. 359998 piec do obróbki cieplnej artykułów szklanych lub tym podobnych, zwłaszcza rurek CRT, który zawiera obudowę, wentylator do napędzania przepływu powietrza przez obudowę i grzejnik promiennikowy umieszczony wewnątrz obudowy. Wynalazek obejmuje również zestaw do modernizacji istniejącego pieca i grzejnika promiennikowego stosowanego w takim piecu.

Znany jest z opisu patentowego PL 191010 zespół hartowniczy, sposób hartowania oraz sposób wytwarzania zespołu hartowniczego do hartowania kształtowanych arkuszy szkła. Zespół hartowania arkusza szkła i sposób hartowania kształtowanych arkuszy szkła przez strumienie gazu hartowniczego, które tworzą równomiernie powtarzających się wzór uderzeń strumieni gazu, który jest wzorem w kształcie trójkąta równobocznego, tworzącym równomiernie powtarzające się ogniwa hartownicze rozmieszczone na kształtowanym arkuszu szkła, który ma być hartowany, jako ogniwa hartownicze o kształcie sześciokąta równobocznego. Wynikowy wyrób jest kształtowanym i hartowanym arkuszem szkła, który ma przeciwlegle zwrócone powierzchnie, pomiędzy którymi naprężenia w szkle są równomiernie rozłożone. Sposób wytwarzania zespołu hartowniczego przeprowadza się przez wykonanie najpierw otworów dyszowych w podłużnej listwie dyszowej, po czym kształtuje się listwę dyszową z krzywoliniowym przekrojem poprzecznym, a następnie kształtuje się listwę dyszową z krzywoliniowym kształtem na jej długości, aby utworzyć krzywoliniową zakrywkę dysz, po czym mocuje się krzywoliniową zakrywkę dysz do płaskich boków związanego rzędu dysz i mocuje się boki rzędu dysz do obudowy komory.

Znany jest z opisu patentowego PL 182180 sposób i urządzenie do wymuszonego grzania konwekcyjnego arkuszy szkła. Urządzenie do wymuszonego grzania konwekcyjnego i proces grzania arkuszy szkła w nim obejmuje obudowę, posiadającą obszar wewnętrzny, przenośnik do transportowania arkuszy szkła poprzez obszar wewnętrzny obudowy i palnik gazowy funkcjonalnie związany z obudową do wytwarzania gorących gazów spalinowych, aby przez to zapewnić dostarczanie ciepła do urządzenia. Regulator jest dołączony funkcjonalnie do wejścia palnika gazowego i steruje nim aby zmieniać doprowadzanie ciepła i przez to utrzymywać temperaturę płynu roboczego na wybranej wartości zadanej. Zastosowano również co najmniej jeden zespół sterowania prędkości do sterowania prędkości uderzenia płynu roboczego w górną i/lub dolną powierzchnię arkuszy szkła. Prędkość uderzenia, a przez to również prędkość konwekcyjnej wymiany ciepła pomiędzy płynem roboczym a arkuszem szkła, jest sterowana niezależnie od doprowadzania ciepła do urządzenia.

Celem wynalazku byt sposób hartowania formatek szklanych w celu zwiększenia ich odporności ogniowej w szczególności hartowania formatek pokrytych metodą elektrospiningu warstwą materiału zwiększającego odporność ogniową z jednoczesnym zwiększeniem siatki spękań do co najmniej 300 odłamków na powierzchni o wymiarach 50 x 50 mm oraz jednorodnej struktury wewnętrznej z maksymalną wielkością odłamków nieprzekraczającą 8 mm.

Sposób hartowania formatek szklanych, według wynalazku polega na pokryciu powierzchni formatki szklanej warstwą materiału zwiększającego odporność ogniową i następnie hartowaniu w piecu do hartowania szkła.

PL 240 114 B1

Sposób polega na czteroetapowym procesie, w którym:

• w pierwszym etapie powierzchnie formatki pokrywa się warstwą materiału zwiększającego odporność ogniową;

• w drugim etapie formatkę wstępnie ogrzewa się do pierwszej temperatury;

• w trzecim etapie ogrzewa się do drugiej temperatury;

• w czwartym etapie schładza się formatkę.

Istota wynalazku polega na odpowiednim doborze pierwszej i drugiej temperatury oraz operacjach pomocniczych i specjalnym sposobie chłodzenia, przy czym poszczególne etapy następują bezpośrednio po sobie, ewentualnie pomiędzy pierwszym a drugim etapem może być przerwa.

W pierwszym etapie formatka szklana jest pokrywana w urządzeniu do elektrospiningu zasilanym napięciem 22-27 kV nanosrebrem rozpuszczonymi w acetonie, korzystanie o stężeniu 7,5% wagowych nanosrebra, lub materiałem zwiększającym odporność ogniową, rozpuszczonymi w acetonie.

W drugim etapie formatka pokryta warstwą materiału zwiększającego odporność ogniową, jest ogrzewana do pierwszej temperatury przy czym ogrzewanie to prowadzi się kierując na górną powierzchnię formatki strumień gorącego powietrza o temperaturze od 575 do 600°C skierowanym pod kątem od 75 do 80° do powierzchni formatki zaś na dolną powierzchnię formatki kieruje się strumień gorącego powietrza o temperaturze od 600 do 625°C skierowanym pod kątem od 30 do 40°, przy czym różnica pomiędzy górnym a dolnym strumieniem wynosi od 23 do 27°C korzystnie 25°C. W trakcie nagrzewania w zależności od grubości formatki utrzymuje się różne odległości, z tolerancją 10-15%, dyszy strug gorącego powietrza od powierzchni formatki 22 mm dla formatki 3 mm, 24 mm dla formatki 4 mm, 26 mm dla formatki 5 mm, 28 mm dla formatki 6 mm, 30 mm dla formatki 8 mm, 32 mm dla formatki 10 mm, 34 mm dla formatki 12 mm, 36 mm dla formatki 15 mm i 38 mm dla formatki 19 mm.

W trzecim etapie formatka jest ogrzewana do drugiej temperatury, przy czym w zależności od grubości szkła druga temperatura maleje o 5°C, z tolerancją 1°C na każdy milimetr grubości szkła. Dla dyszy górnej temperatura nadmuchu wynosi 715°C dla formatki 3 mm i zgodnie z ogólną regułą maleje odpowiednio dla formatek grubszych, zaś dla dyszy dolnej temperatura nadmuchu wynosi 705°C dla formatki 3 mm i zgodnie z ogólną regułą maleje odpowiednio dla formatek grubszych, równocześnie z nadmuchem gorącego powietrza formatka do czasu uzyskania drugiej temperatury jest wprowadzana w ruch posuwisto zwrotny w kierunku linii wzdłużnej. Prędkość ruchu oraz częstotliwość jest zależna od grubości formatki i wynosi: z dla szkła 3 mm 250 mm na sekundę i częstotliwością 20 cykli na minutę, dla szkła 4 mm 225 mm na sekundę i częstotliwości 18 cykli na minutę, dla szkła 5 mm 200 mm na sekundę i częstotliwości 16 cykli na minutę, dla szkła 6 mm 185 mm na sekundę i częstotliwości 15 cykli na minutę, dla szkła 8 mm 170 mm na sekundę i częstotliwości 14 cykli na minutę, dla szkła 10 mm 165 mm na sekundę i częstotliwości 13 cykli na minutę, dla szkła 12 mm 150 mm na sekundę i częstotliwością 12 cykli na minutę, dla szkła 15 mm 125 mm na sekundę i częstotliwością 11 cykli na minutę, dla szkła 19 mm częstotliwością 100 mm na sekundę 10 cykli na minutę.

Po uzyskaniu stanu półplastycznego w czwartym etapie formatka jest przemieszczana do komory schładzania, w której poddaje się gwałtownemu schłodzeniu rozproszoną strugą powietrza o temperaturze otoczenia 15 sekund przy ciśnieniu 15 kPa z dla formatki 3 mm, 20 sekund przy ciśnieniu 15 kPa dla formatki 4 mm, 30 sekund przy ciśnieniu 15 kPa dla formatki 5 mm, 50 sekund przy ciśnieniu 15 kPa z dla formatki 6 mm, 70 sekund przy ciśnieniu 15 kPa z dla formatki 8 mm, 90 sekund przy ciśnieniu 15 kPa z dla formatki 10 mm, 120 sekund przy ciśnieniu 15 kPa z dla formatki 12 mm, 150 sekund przy ciśnieniu 15 kPa z dla formatki 15 mm, 180 sekund przy ciśnieniu 15 kPa z dla formatki 19 mm.

Sposób hartowania formatek szklanych pozwala na uzyskanie formatek o zwiększonej odporności ogniowej powierzchniowej i zwiększonej liczbie odłamków w siatce spękań w stosunku do tradycyjnie hartowanego szkła bezpiecznego. Dodatkowa warstwa ognioodporna na powierzchni szkła oraz zwiększona liczba odłamków i co za tym idzie bardzo zagęszczona siatka spękań pozwala na uzyskanie zwiększonej wytrzymałości ogniowej tak hartowanej formatki do klasy od E30/EW15 do E60/EW30 dla formatki szkła pojedynczego i klasy od EI30 do EI90 dla formatki szkła laminowanego z dwóch formatek szkła hartowanych sposobem według wynalazku o zwiększonej odporności ogniowej. Jednocześnie zastosowanie odmiennych parametrów hartowania struga dolna i górna pozwala na uzyskanie formatki o zwiększonej odporności ogniowej (górna powierzchnia formatki) z jednoczesnym zachowaniem zwiększonej odporności na uszkodzenia mechaniczne (dolna powierzchnia formatki) i spełnienia norm szkła hartowanego bezpiecznego wg standardu EN 12150.

PL 240 114 B1

P r z y k ł a d 1

Formatka o rozmiarach jumbo, ze szkła o grubości 3 mm poddano wstępnej obróbce polegającej na cięciu na linii do cięcia szkła polerowaniu krawędzi na liniach do polerowania poziomego lub pionowego, wierceniu otworów i wykonywaniu wycięć na centrach obróbki szkła sterowanych cyfrowo. Następnie na formatkę metodą sitodruku nałożono wzór. Na tak przygotowaną formatkę wprowadzono do komory z urządzeniem do elektrospiningu z zasilanym napięciem 22-27 kV z jednoczesnym utrzymaniem odległości 67 mm do powierzchni formatki szkła i pokryto Nanomerem I.30E rozpuszczonym w acetonie w proporcji 7,5% wagowego stężenia Nanomeru I.30E. Następnie górną powierzchnię formatki szklaną nagrzewano w urządzeniu grzewczym nadmuchem gorącego powietrza o temperaturze 575°C skierowanym pod kątem 80° do powierzchni formatki utrzymując 22 mm odległość dyszy od powierzchni, a równocześnie od dołu nagrzewano nadmuchem gorącego powietrza o temperaturze 600°C skierowanym pod kątem 30° do dolnej powierzchni formatki.

Następnie po uzyskaniu przez formatkę pierwszej temperatury zwiększono temperaturę strugi górnej do 715°C i strugi dolnej do 705°C przy czym formatkę wprowadzono w ruch posuwisto zwrotny w kierunku linii wzdłużnej transportera z prędkością: 250 mm na sekundę z częstotliwością 20 cykli na minutę, po czym formatkę przemieszczono do komory schładzania, w której poddaje się gwałtownemu schłodzeniu rozproszoną strugą powietrza o temperaturze otoczenia i ciśnieniu: 15 kPa w czasie 15 sekund.

Po hartowaniu sprawdzano siatkę spękań - czy w kwadracie o boku 5 cm jest minimum 300 kawałków, - uzyskano 317 kawałków.

Natomiast płaskość badano szkła używając łaty przykładanej po przekątnej formatki i sprawdzając max odchylenie - maksymalne odchylenie wyniosło 1 mm na długości 2 m.

Szkło hartowane poddano paleniu (rama aluminiowa ppoż) w piecu laboratorium Gryfitlab (Goleniów koło Szczecina). Temperatura w piecu 1000 stopni C, zgodnie z wymogami normy dla szkła EI30 i E30 (odporność na przejście ognia i temperatury i tylko ognia przez 30 minut), po tym czasie szkło nie uległo zniszczeniu.

Claims (19)

1. Sposób hartowania formatek szklanych, w tym również formatek pokrytych warstwą materiału zwiększającego odporność ogniową, hartowanych w piecu do hartowania szkła znamienny tym, że polega na dwuetapowym ogrzewaniu formatki i schłodzeniu przy czym w pierwszym etapie formatkę ogrzewa się do pierwszej temperatury przy czym ogrzewanie to prowadzi się kierując na górną powierzchnię formatki strumień gorącego powietrza o pierwszej górnej temperaturze od 575 do 600°C skierowanym pod kątem od 75 do 80° do powierzchni formatki zaś na dolną powierzchnię formatki kieruje się strumień gorącego powietrza o pierwszej dolnej temperaturze od 600 do 625°C skierowanym pod kątem od 30 do 40°, przy czym różnica pomiędzy górnym a dolnym strumieniem wynosi od 23 do 27°C korzystnie 25°C zaś w drugim etapie formatka jest ogrzewana do drugiej temperatury przy czym dla formatki 3 mm dla dyszy górnej druga górna temperatura nadmuchu wynosi 715°C i w zależności od grubości szkła druga temperatura maleje o 5°C, z tolerancją 1°C na każdy milimetr grubości szkła, zaś dla dyszy dolnej druga dolna temperatura nadmuchu dla formatki 3 mm wynosi 705°C i maleje o 5°C, z tolerancją 1°C na każdy milimetr grubości szkła, równocześnie z nadmuchem gorącego powietrza formatka do czasu uzyskania drugiej temperatury jest wprowadzana w ruch posuwisto zwrotny w kierunku linii wzdłużnej i po uzyskaniu stanu półplastycznego formatka jest gwałtownie schłodzona rozproszoną strugą powietrza o temperaturze otoczenia i ciśnieniu: od 10 do 20 kPa, korzystnie 15 kPa, przy czym czas chłodzenia jest uzależniony od grubości formatki.

2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 22 mm od powierzchni formatki o grubości 3 mm.

3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 24 mm od powierzchni formatki o grubości 4 mm.

4. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 26 mm od powierzchni formatki o grubości 5 mm.

PL 240 114 B1

5. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 28 mm od powierzchni formatki o grubości 6 mm.

6. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 30 mm od powierzchni formatki o grubości 8 mm.

7. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 32 mm od powierzchni formatki o grubości 10 mm.

8. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 34 mm od powierzchni formatki o grubości 12 mm.

9. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 36 mm od powierzchni formatki o grubości 15 mm.

10. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że dysze gorącego powietrza w trakcie ogrzewania do pierwszej temperatury są oddalone o 38 mm od powierzchni formatki o grubości 19 mm.

11. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 3 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 250 mm na sekundę i częstotliwością 20 cykli na minutę.

12. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 4 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 225 mm na sekundę i częstotliwością 18 cykli na minutę.

13. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 5 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 200 mm na sekundę i częstotliwością 16 cykli na minutę.

14. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 6 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 185 mm na sekundę i częstotliwością 15 cykli na minutę.

15. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 8 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 170 mm na sekundę i częstotliwością 14 cykli na minutę.

16. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 10 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 165 mm na sekundę i częstotliwością 13 cykli na minutę.

17. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 12 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 165 mm na sekundę i częstotliwością 12 cykli na minutę.

18. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 15 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 165 mm na sekundę i częstotliwością 11 cykli na minutę.

19. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że formatki o grubości 19 mm są wprowadzane w ruch posuwisto zwrotny z prędkością 165 mm na sekundę i częstotliwością 10 cykli na minutę.