DE102004024767A1

DE102004024767A1 - Formgebungswerkzeug sowie Verfahren zur Herstellung von Glasrohren

Info

Publication number: DE102004024767A1
Application number: DE200410024767
Authority: DE
Inventors: Erhard Dick; Erich Fischer; Roland Fuchs
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: DE102004024767B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formgebungswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Glasrohren. DOLLAR A Das Formgebungswerkzeug weist einen Formkopf auf, der ausgelegt ist, so dass ein hohler Glasschmelzenkörper über den Formkopf in einer vorgegebenen Richtung zu einem vorderen Ende des Fromkopfes hin abgezogen werden kann, um ein Glasrohr auszubilden. Erfindungsgemäß ist ein Emissionskoeffizient bzw. ein Emissionsvermögen des Formkopfes an dem vorderen Ende größer als in den übrigen Bereichen des Formkopfes. DOLLAR A Aufgrund der erhöhten Wärmestrahlung an dem vorderen Ende des Formkopfes kann ein Entglasungsvorgang verhindert oder zumindest erheblich verlangsamt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formgebungswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Glasrohren.
Bei der Herstellung von Glasrohren nach dem bekannten Vello-Verfahren (vgl. US 2,009,793 ) bzw. Down-Draw-Verfahren wird eine aus einer Schmelzrinne austretende Glasschmelze über einen sich üblicherweise konisch erweiternden Formkopf gezogen. Am vorderen Ende des Formkopfes verlässt die Glasschmelze den Formkopf und geht zu einer freien Formgebung über. Das Innenprofil und die Abmessungen des Glasrohres werden dabei im Wesentlichen von der Außenkontur des Formkopfes vorgegeben. Auch bei der Herstellung von Glasrohren nach dem bekannten Danner-Verfahren, bei dem eine aus einer Schmelzrinne austretende Glasschmelze auf die Außenoberfläche eines rotierenden Rohrkörpers (Danner-Pfeife) gegeben wird, um darauf einen hohlen Glasschmelzenkörper auszubilden, wird der Glasschmelzenkörper über den als Formkopf wirkenden Rohrkörper in einer vorgegebenen Richtung zu einem vorderen Ende hin abgezogen, wo die Glasschmelze zu einer freien Formgebung übergeht. Das Innenprofil des Glasrohrs wird dabei im Wesentlichen durch die Außenkontur des Rohrkörpers nahe dem vorderen Ende vorgegeben.
Die 1 zeigt ein Formgebungswerkzeug gemäß dem Stand der Technik zur Verwendung bei dem bekannten Vello-Verfahren. Das insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Formgebungswerkzeug (nachfolgend auch als Ziehnadel bezeichnet) umfasst einen Stahlschaft 2, der von einer Wärmeisolationsschicht umgeben ist, die an dem vorderen Ende einen Doppel-Kegelstumpf 6 ausbildet. Wie in der 1 gezeigt, ist das vordere Ende der Ziehnadel 1 mit einem Edelmetall 7 verkleidet. Dieser Überzug aus dem Edelmetall steht während der Formgebung von Glasrohren in Kontakt zu der Glasschmelze.
Bei der Formgebung von Glasrohren nach dem bekannten Vello-Verfahren ist die Ziehnadel 1 gemäß der 1 in der bekannten Weise in dem Bereich einer Austrittsöffnung einer Schmelzrinne angeordnet, aus welcher eine geeignet konditionierte Glasschmelze austritt.
Zwischen dem Rand der Austrittsöffnung und dem Formkopf 6 wird ein Ringspalt ausgebildet, der den Schmelzendurchsatz und die Abmessungen der aus der Schmelzrinne austretenden hohlen Ziehzwiebel festlegen. Durch Ändern der vertikalen Stellung der Ziehnadel 1 kann die Breite des Ringspaltes zwischen der Austrittsöffnung der Schmelzrinne und dem sich in Austrittsrichtung konisch erweiternden Formkörper 6 verändert werden.
Bei der Fertigung von Glasrohren ist von den Erfindern eine Entglasung verschiedener Komponenten der Glas- oder Glaskeramikschmelze an der Abreißkante 8 des Formkopfes 6 beobachtet worden. Diese Entglasung ist in der 1 durch den punktierten Bereich 9 angedeutet und führt zu Ziehstreifen in dem Glasrohr, was unerwünscht ist und insbesondere die Qualität des Glasrohrs sehr stark mindert. Wie die Erfinder ferner festgestellt haben, baut sich der entglaste Bereich 9 (Anorthit-Schicht) allmählich auf, was von der Zeitdauer des Glasziehvorgangs und von verschiedenen anderen Anlageparametern in komplexer Weise abhängig ist. Eine entsprechende Entglasung wurde auch bei der Herstellung von Glasrohren nach dem Danner-Verfahren beobachtet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung von Glasrohren bereitzustellen, womit sich eine störende Entglasung verhindern oder die Bildungszeit eines entglasten Bereiches zumindest stark verlängern lässt. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung soll ferner ein Verfahren zur Herstellung von Glasrohren bereitgestellt werden, bei dem die vorgenannte Entglasung verhindert oder die Bildungszeit eines entglasten Bereiches zumindest sehr stark verlängert ist.
Die vorgenannten und auch weiteren Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Formgebungswerkzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 17 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Wie die Erfinder festgestellt haben, lässt sich der entglaste Bereich 9 (Anorthit-Schicht) in dem Bereich der Abreißkante 8 des Formkopfes 6 (vgl. 1) durch Spülvorgänge wieder ablösen. Dabei wird die Temperatur der Schmelze stark erhöht, so dass deren Viskosität stark abnimmt und die dünnflüssigere Schmelze mit der höheren Temperatur den entglasten Bereich mit sich fortreißt und/oder aufschmilzt und auf diese Weise abbaut. Ein solches „Wegspülen" des entglasten Bereiches (Anorthit-Schicht) ist unerwünscht, da während dieser Zeit die Produktion unterbrochen ist, viel Material verschwendet wird und das Einstellen der Anlagenparameter für eine nachfolgende Herstellung von Glasrohren aufwändig ist. Weitere Untersuchungen der Erfinder haben dabei ergeben, dass der thermischen Auslegung des Formkopfes eine hohe Bedeutung zukommt. Während bei den hohen Temperaturen von Glasschmelzen die Ableitung von Wärme durch Wärmeleitung und Konvektion eher vernachlässigbar ist, wird der Wärmetransport durch Wärmestrahlung immer bedeutender. Gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz lässt sich die abgestrahlte Leistung dQ/dT für einen Körper mit einem Emissionskoeffizienten bzw. Emissionsvermögen (emissivity) Epsilon mit einer Fläche A bei einer absoluten Temperatur T angeben durch: dQ/dT = Epsilon × A × Sigma × T4,wobei Sigma die Stefan-Boltzmann-Konstante (5,67 × 10 W/m²K⁴) ist. Der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen eines Materials ist abhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche des Materials, von der absoluten Temperatur und von der Wellenlänge. Im Allgemeinen gilt, dass der Emissionskoeffizient von glatten und polierten Materialien kleiner ist als der von rauen und matten Oberflächen. Je mehr das Material einem idealen schwarzen Körper ähnelt, desto näher liegt der Emissionskoeffizient bei dem Idealwert von 1,0.
Um bei Glasrohren glatte Oberflächen ohne Ziehstreifen zu erhalten, wurden gemäß dem Stand der Technik gerade in dem vorderen Bereich des Formkopfes, d. h. insbesondere bei der Abreißkante (Bezugszeichen 8 in der 1) glatte und polierte Materialien verwendet, insbesondere glatte und polierte Edelmetalle wie z. B. Platin (Pt). Zur Erzielung von glatten, formschönen und homogenen Oberflächen von Glasrohren war man somit im Stand der Technik bestrebt, möglichst glatte und fein polierte Materialien zumindest im Bereich der Abreißkante des Formkopfes zu verwenden, die bei den hohen Temperaturen der Glasschmelze noch ausreichend formstabil sind. Insoweit bestand gemäß dem Stand der Technik ein Vorurteil bezüglich der Materialwahl zumindest im Bereich des vorderen Endes von Formgebungswerkzeugen der vorgenannten Art.
Bei einem erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeug wird dagegen der Entglasungsvorgang dadurch verhindert oder zumindest verlangsamt, dass der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen des Formkopfes an dem vorderen Ende größer ist als in den übrigen Bereichen des Formkopfes, jedenfalls in angrenzenden Bereichen, die, in Ziehrichtung der Glasschmelze gesehen, stromaufwärts von dem vorderen Ende mit dem größeren Emissionskoeffizienten liegen. Weil die Temperaturen, bei denen das erfindungsgemäße Formgebungswerkzeug Anwendung findet, vergleichsweise hoch sind, üblicherweise im Bereich von mindestens etwa 1000 °C liegen, und weil die abgestrahlte Leistung mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur zunimmt, können durch geeignete Wahl des Materials bzw. der Oberfläche an dem vorderen Ende des Formkopfes die Temperaturbedingungen bei der Glasformgebung an dem vorderen Ende, insbesondere an der Abreißkante, erheblich beeinflusst werden. Durch diese überraschend einfache Maßnahme kann erfindungsgemäß der vorgenannte Entglasungsvorgang verhindert oder zumindest erheblich verlangsamt werden.
Gereinigtes, poliertes Platin, wie es im Stand der Technik gemäß der 1 als bevorzugtes Überzugsmaterial des Formkopfes verwendet wird, weist bei Temperaturen von etwa 1000 °C einen Emissionskoeffizienten bzw. ein Emissionsvermögen Epsilon von etwa 0,19 bis 0,20 auf. Untersuchungen der Erfindung haben nun ergeben, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinder der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen an dem vorderen Ende des Formkopfes bei einer Temperatur der Glasschmelze zumindest um etwa 0,3 größer ist als in den übrigen Bereichen des Formkopfes, d. h. in Bereichen stromaufwärts, in Glasziehrichtung betrachtet, von dem vorderen Ende des Formkopfes. Auf diese Weise lassen sich an dem vorderen Ende, insbesondere an der in der 1 dargestellten Abreißkante, um etwa 10 bis 20 K höhere Temperaturen erzielen als gemäß dem Stand der Technik. Diese Temperaturerhöhung ist gemäß der vorliegenden Erfindung ausreichend, um den Entglasungsvorgang zu verhindern oder zumindest erheblich zu verlangsamen.
Bevorzugt beträgt der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen Epsilon an dem vorderen Ende des Formkopfes bei einer Temperatur der Glasschmelze zumindest etwa 0,5, bevorzugter zumindest etwa 0,7. Weil der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen auch von der Temperatur abhängig ist, sei in beispielhafter Weise für eine noch eindeutigere Festlegung des Erfindungsgegenstands angegeben, dass sich die vorgenannten Werte des Emissionskoeffizienten bzw. Emissionsvermögens insbesondere auf eine Temperatur der Glasschmelze beziehen, die bei der Formgebung der Glasschmelze zu dem Glasrohr an dem vorderen Ende des Formgebungswerkzeuges vorherrschen. Diese Temperatur ist von der bei dem jeweiligen Verfahren verwendeten Glassorte und von den Verfahrensparametern abhängig und liegt üblicherweise im Bereich von etwa 900°C bis etwa 1300°C. Zur einfacheren Charakterisierung des Materials an dem vorderen Ende des Formgebungswerkzeugs kann beispielsweise eine Referenztemperatur von etwa 1000 °C verwendet werden.
Die vorgenannten Vorteile kommen insbesondere dann zum tragen, wenn der Formkopf stromaufwärts von dem vorderen Ende, in Glasziehrichtung betrachtet, aus einem Edelmetall gebildet, oder von diesem überzogen ist, also einem Material, das bei den Glasformungstemperaturen einen Emissionskoeffizienten bzw. ein Emissionsvermögen von etwa 0,1 bis 0,2 aufweist.
Als Materialien, die erfindungsgemäß an dem vorderen Ende des Formkopfes verwendet werden, kommen erfindungsgemäß grundsätzlich sämtliche Materialien in Frage, die bei den bestimmungsgemäßen Temperaturen ausreichend formstabil, beständig gegen die Glasschmelze und in geeigneter Weise geglättet und oberflächenpoliert werden können und eine ausreichende Wärmestrahlung gewährleisten. Bevorzugte Materialien, die an dem vorderen Ende des Formkopfes erfindungsgemäß verwendet werden, sind insbesondere unedle Metalle, beispielsweise geeignete hochtemperaturfeste Stähle.
Diese Materialien können an dem vorderen Ende des Formkopfes auch eine Oxidschicht ausbilden, die aufgrund ihrer üblicherweise anderen Farbgebung einen ausreichend hohen Emissionskoeffizienten gewährleistet. Diese Oxidschicht ist erfindungsgemäß bei einem Kontakt mit der Glasschmelze stabil, reagiert also nicht chemisch, was ansonsten zu unerwünschten Verfärbungen des Glasrohrs und zu einem Abbau der Abreißkante während eines Glasziehvorgangs führen würde.
Bevorzugte Materialien, die an dem vorderen Ende des Formkopfes erfindungsgemäß verwendet werden, sind insbesondere hochtemperaturfeste Stähle, wie beispielsweise THERMAX^® oder Stellite 250^®.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das vordere Ende des Formkopfes einstückig aus dem Material mit dem höheren Emissionskoeffizienten bzw. Emissionsvermögen gebildet sein. Insgesamt ist somit der Formkopf zweistückig ausgebildet, wobei das vordere Ende in geeigneter Weise, beispielsweise durch Klemmen oder Verschrauben mit dem stromaufwärtigen Bereich des Formkopfes verbunden ist. Diese stromaufwärtigen Bereiche können insbesondere aus einem Keramikmaterial gebildet sein, das mit einem Metall, insbesondere einem Edelmetall, überzogen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das vordere Ende des Formkopfes auch von einem Material mit einem ausreichend hohen Emissionskoeffizienten bzw. Emissionsvermögen überzogen sein, insbesondere in Form eines metallischen Überzugs, der beispielsweise auf einen keramischen Grundkörper aufgeschweißt, aufgespritzt oder in sonstiger geeigneter Weise geeignet mit diesem verbunden ist.
Bei einem Formgebungswerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann sich der Formkopf zu seinem vorderen Ende hin verbreitern, insbesondere konisch aufweiten. Dies führt zu einem besonders homogenen Fluss der Glasschmelze.
An dem vorderen Ende des Formkopfes kann erfindungsgemäß ein sich verjüngender Abschnitt, insbesondere ein sich konisch verjüngender Abschnitt, ausgebildet sein, an dessen vorderem Ende eine Abreißkante ausgebildet ist, wo die Glasschmelze in eine freie Formgebung übergeht.
Die vorgenannte Abreißkante kann insbesondere keilförmig ausgebildet sein und von dem vorderen Ende des Formkopfes in der vorgegeben Richtung, d. h. der Glasabziehrichtung, vorstehen, so dass an dem vorderen Ende des Formkopfes insgesamt eine ringförmige Vertiefung ausgebildet ist.
Insbesondere an Formköpfen mit einem sich verjüngenden Abschnitt nahe dem vorderen Ende, wie dies beispielhaft in der 1 dargestellt ist, tritt gemäß dem Stand der Technik der vorgenannte Entglasungsvorgang auf. Untersuchungen der Erfinder haben ergeben, dass erfindungsgemäß auch bei solchen Formköpfen der Entglasungsvorgang wirkungsvoll verhindert oder zumindest signifikant verlangsamt werden kann.
Die erfindungsgemäße Maßnahme lässt sich nicht nur auf Ziehnadeln bei dem bekannten Vello-Verfahren (vgl. US 2,009,793 ) oder Down-Draw-Ziehverfahren anwenden, sondern kann in entsprechender Weise selbstverständlich auch bei dem bekannten Danner-Verfahren angewendet werden, wie diese beispielhaft in der DE 100 48 815 C1 (entsprechend der US 2004025540 A1 ) offenbart ist, deren Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme ausdrücklich in der vorliegenden Anmeldung mit beinhaltet sei. Bei dem Danner-Verfahren ist somit eine Außenabmessung des Formkopfes, nämlich der rohrförmigen Danner-Pfeife, in der vorgegeben Richtung, d. h. der Glasabziehrichtung, im Wesentlichen konstant. Insbesondere ist die Außenkontur der Danner-Pfeife kreisförmig. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass sich die Danner-Pfeife an ihrem vorderen Ende in der vorstehend beschriebenen Weise verjüngt.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung von Glasrohren gerichtet. Bei einem solchen Verfahren wird ein Formgebungswerkzeug, insbesondere eine Ziehnadel, wie vorstehend beschrieben, verwendet. Eine geeignet konditionierte Glasschmelze wird dabei über den an dem vorderen Ende des Formgebungswerkzeugs ausgebildete Formkopf gezogen, um das Glasrohr auszubilden. Dabei löst sich die Glasschmelze im Bereich einer an dem vorderen Ende des Formkopfes ausgebildeten Abreißkante von dem Formkopf ab, um in einen Zustand einer freien Formgebung überzugehen. Dabei wird das Innenprofil des Glasrohrs durch das Profil der Abreißkante an dem vorderen Ende des Formkopfes vorgegeben bzw. im Wesentlichen bestimmt.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben werden, woraus sich weitere Merkmale, Vorteile und zu lösende Aufgaben ergeben werden und worin:
1 in einer schematischen Seitenansicht ein Formgebungswerkzeug gemäß dem Stand der Technik darstellt und;
2 in einer schematischen Seitenansicht ein Formgebungswerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleichwertige Elemente oder Elementgruppen.
Die 2 zeigt in einem schematischen Querschnitt eine Ziehnadel zur Verwendung bei dem bekannten Vello-Verfahren oder einem anderen Down-Draw-Zielverfahren, bei dem eine geeignet konditionierte Glasschmelze aus einer Austrittsöffnung einer Schmelzenrinne austritt und über den im Bereich der Austrittsöffnung angeordneten Formkörper 6 gezogen wird. Die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Ziehnadel umfasst einen Stahlschaft 2, der von einem Wärmeisolationsmaterial umgeben ist. Durch eine Innenbohrung kann Prozessluft oder ein inertes Schutzgas zu dem vorderen Ende der Ziehnadel 1 geleitet werden, beispielsweise um eine Oxidation und/oder chemische Reaktion im Bereich der Abreißkante 8 zu verhindern.
Gemäß der 2 umfasst der Formkopf 6 einen sich konisch verbreiternden Abschnitt 10, an dem die hohle Glaszwiebel allmählich aufgeweitet wird. Gemäß der 2 sind das vordere Ende des Schafts 2 und der sich verbreiternde Abschnitt 10 des Formkopfes 6 mit einem Edelmetall 7, beispielsweise Platin (Pt), überzogen. Dieser Überzug 7 kann durch Aufschweißen von geeigneten Edelmetallblechen ausgebildet werden.
Gemäß der 2 schließt sich dem Abschnitt 10 ein sich kegelstumpfförmig verjüngender Abschnitt 11 an, an dessen vorderem Ende eine Abreißkante 8 ausgebildet ist, wo die Glasschmelze in eine freie Formgebung übergeht. Die Abreißkante 8 ist insgesamt keilförmig ausgebildet, so dass an dem vorderen Ende des Formkopfes 6 eine kreisförmige Vertiefung ausgebildet ist. Gemäß der 2 ist das vordere Ende des Formkopfes 6, d. h. der sich verjüngende Abschnitt 11, einstückig ausgebildet und mittels geeigneter Verbindungstechniken, beispielsweise Schraub- oder Klemmtechniken, mit dem sich verbreiternden Abschnitt 10 des Formkopfes 6 verbunden.
Wie in der 2 gezeigt ist, endet der Edelmetallüberzug 7 an einem Verbindungsbereich zwischen dem sich verbreiternden Abschnitt 10 und dem sich verjüngenden Abschnitt 11 des Formkopfes 6. Gemäß der 2 ist die Abreißkante 8 in Bezug auf die Längsachse der Ziehnadel 1, um einen spitzen Winkel von etwa 10 bis 20 Grad radial einwärts geneigt.
Um das Wärmestrahlungsvermögen des vorderen Endes des Formkopfes 6 zu erhöhen und den in der 1 durch das Bezugszeichen 9 angedeuteten Entglasungsvorgang zu verhindern oder zumindest signifikant zu verlangsamen, ist der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen Epsilon des sich verjüngenden Abschnittes 11 größer als in den übrigen Abschnitten des Formkopfes, d. h. der, in Glasziehrichtung betrachtet, stromaufwärtigen Abschnitte 10 und 2 der Ziehnadel 1.
Bevorzugt ist der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen des sich verjüngenden Abschnittes 11 bei einer Temperatur der Glasschmelze, je nach verwendeter Glassorte beispielsweise in dem Temperaturbereich zwischen etwa 900°C und 1300°C, insbesondere bei etwa 1000 °C, zumindest um etwa 0,3 größer als in den übrigen vorgenannten Bereichen 10, 2. Bevorzugt beträgt der Emissionskoeffizient bzw. das Emissionsvermögen des sich verjüngenden Abschnittes 11 bei der Temperatur der Glasschmelze, je nach verwendeter Glassorte beispielsweise in dem Temperaturbereich zwischen etwa 900°C und 1300°C, insbesondere bei etwa 1000 °C, zumindest etwa 0,5, bevorzugt zumindest etwa 0,7.
Durch diese Maßnahmen kann die Wärmeabstrahlung an dem vorderen Ende des Formkopfes 6 signifikant erhöht werden, was im Vergleich zu der Ziehnadel gemäß der 1 zu einer um etwa 10 bis 20 K höheren Temperatur an dem vorderen Ende des Formkopfes 6 führt.
Bei den bestimmungsgemäßen Temperaturen zur Glasformgebung muss das an dem vorderen Ende des Formkopfes 6 verwendete Material ausreichend formstabil, beständig gegen die Glasschmelze und ausreichend glatt polierbar sein. Angedacht sind erfindungsgemäß insbesondere hochtemperaturfeste Stähle und Keramiken. Als bevorzugte Materialien seien hierzu beispielhaft THERMAX^® und Stellite 250^® angeführt. Wenngleich in der 2 nicht dargestellt, ist dem Fachmann ersichtlich, dass das vordere Ende des Formkopfes 6 erfindungsgemäß auch mehrstückig ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann der sich verjüngende Abschnitt 11 aus einem wärmeisolierenden Grundkörper bestehen, der, wie auch der sich verbreiternde Abschnitt 10, mit einem Überzug mit einem geeignet hohen Emissionskoeffizienten bzw. Emissionsvermögen überzogen ist, beispielsweise durch Aufschweißen oder Aufspritzen eines geeigneten Materials.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Maßnahme nicht nur bei einem für ein Vello-Verfahren oder ein anderes Down-Draw-Ziehverfahren ausgelegten Formgebungswerkzeug, wie dieses in der 2 dargestellt ist, angewendet werden, sondern auch auf das bekannte Danner-Verfahren übertragen werden. Bei einem solchen Verfahren fließt eine zähflüssige, geeignet konditionierte Glasschmelze auf die Oberfläche einer sich langsam drehenden rohrförmigen Danner-Pfeife, wobei der sich ausbildende rohrförmige Glasschmelzenkörper von der Danner-Pfeife abgezogen wird. Dabei ist das, in Glasabziehrichtung betrachtet, vordere Ende der als Formkopf wirkenden Danner-Pfeife in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Formgebungswerkzeug eignet sich selbstverständlich sowohl für kontinuierliche als auch für nicht-kontinuierliche Verfahren zum Herstellen von Rohren bzw. Strängen aus einem Glas oder einer Glaskeramik.

1: Formgebungswerkzeug/Ziehnadel
2: Schaft
6: Formkopf
7: Edelmetallüberzug
8: Abreißkante
9: Anorthit-Schicht
10: Sich verbreiternder Abschnitt des Formkopfes 6
11: Sich verjüngender Abschnitt des Formkopfes 6

Claims

Formgebungswerkzeug zur Formgebung von Glasrohren, mit einem Formkopf (6), der ausgelegt ist, sodass ein hohler Glasschmelzenkörper über den Formkopf (6) in einer vorgegebenen Richtung zu einem vorderen Ende (11) hin ziehbar ist, um zu einem Glasrohr geformt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emissionskoeffizient des Formkopfes (6) an dem vorderen Ende (11) größer ist als in den übrigen Bereichen (10, 2) des Formkopfes (6).
Formgebungswerkzeug nach Anspruch 1, bei dem der Emissionskoeffizient an dem vorderen Ende (11) bei einer Temperatur der Glasschmelze, insbesondere in dem Temperaturbereich zwischen etwa 900°C und 1300°C, zumindest um etwa 0,3 größer ist als in den übrigen Bereichen (10, 5) des Formkopfes (6).
Formgebungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Emissionskoeffizient an dem vorderen Ende (11) bei einer Temperatur der Glasschmelze, insbesondere in dem Temperaturbereich zwischen etwa 900°C und 1300°C, zumindest etwa 0,5, bevorzugter zumindest etwa 0,7, beträgt.
Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkopf (6) stromaufwärts von dem vorderen Ende (11) aus einem Edelmetall gebildet ist oder von diesem überzogen ist.
Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das vordere Ende (11) aus einem unedlen Metall gebildet ist oder dieses umfasst, insbesondere von diesem überzogen ist.
Formgebungswerkzeug nach Anspruch 5, bei dem das Material des vorderen Endes (11) des Formkopfes (6) eine Oxidschicht ausbildet.
Formgebungswerkzeug nach Anspruch 6, bei dem die Oxidschicht bei einem Kontakt mit der Glasschmelze stabil bleibt.
Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Material des vorderen Endes (11) des Formkopfes (6) aus einem hochtemperaturfesten Stahl ist oder dieses umfasst, insbesondere Thermax^®-Stahl oder Stellite 250^®.
Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das vordere Ende (11) einstückig aus dem genannten Material gebildet ist.
Formgebungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das vordere Ende (11) von einem Grundkörper gebildet ist, der mit dem genannten Material überzogen ist.
Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der Formkopf (6) zu seinem vorderen Ende (11) hin verbreitert.
Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an dem vorderen Ende ein sich verjüngender Abschnitt (11) ausgebildet ist, an dessen vorderem Ende eine Abreißkante (8) ausgebildet ist, an der die Glasschmelze in eine freie Formgebung übergeht.
Formgebungswerkzeug nach Anspruch 12, bei dem die Abreißkante (8) keilförmig ausgebildet ist und von dem vorderen Ende des Formkopfes (6) in der vorgegebenen Richtung vorsteht, so dass an dem vorderen Ende des Formkopfes (6) eine kreisförmige Vertiefung (13) ausgebildet ist.
Formgebungswerkzeug nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der sich verbreiternde Abschnitt (10) und/oder der sich verjüngende Abschnitt (11) jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet ist bzw. sind.
Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich ein metallischer Überzug (7) des Formkopfes (6) ausgehend von einem vorderen Endes eines Schafts (2), an welchem der Formkopf (6) gehaltert ist, bis zu einem Übergangsbereich (12) von dem sich verbreiternden Abschnitt (10) zu dem sich verjüngenden Abschnitt (11) erstreckt.
Formgebungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Außenabmessung des Formkopfes (6) in der vorgegebenen Richtung im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren zur Herstellung von Glasrohren, mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Formgebungswerkzeugs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; Bereitstellen einer Glasschmelze; und Ziehen der Glasschmelze über den an dem vorderen Ende des Formgebungswerkzeugs (1) ausgebildeten Formkopf (6), um das Glasrohr auszubilden; bei welchem Verfahren die Glasschmelze sich im Bereich einer an dem vorderen Ende (11) des Formkopfes (6) ausgebildeten Abreißkante von dem Formkopf (6) ablöst, um in einen Zustand einer freien Formgebung überzugehen.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Formgebungswerkzeug (1) dergestalt bereitgestellt wird, dass eine Entglasung an einer Abreißkante (8) an dem vorderen Ende (11) des Formkopfes (6) bei der Herstellung des Glasrohrs verhindert ist.