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Verfahren zum gleichzeitigen Biegen zweier oder mehrerer Glasscheiben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Biegen zweier oder mehrerer
für eine Verbundglasscheibe bestimmter, gleich oder verschieden dicker Glasscheiben
durch Erhitzen auf Erweichungstemperatur auf einer konvexen oder konkaven Form,
über die oder in die sich die Glasscheiben ab- oder einsenken.
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Bekanntlich nimmt, sobald Glasscheiben höheren Temperaturen ausgesetzt
werden, die Viskosität des Glases ab; und wenn eine Glasscheibe ohne Abstützung
zwischen mehreren Stützpunkten gelagert oder auf eine gekrümmte Fläche aufgelegt
wird, verzieht sich das durch die Wärme erweichte Glas durch sein nicht abgestütztes
Gewicht, so daß es sich durchbiegt und die Form der gekrümmten Fläche annimmt. Bei
den klassischen Bitgeverfahren hat man die Viskositätsabnahme, die für ein solches
Verziehen des Glases bis zur Erzeugung formgerechter Scheiben erforderlich ist,
durch Wärme allein erreicht.
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Es ist auch schon bekannt, mehrere aufeinanderliegende Glasscheiben
gleichzeitig zu biegen, wobei man ein Aneinanderkleben der Scheiben während des
Biegens durch Zwischenstreuen eines Trennmittels, z. B. Asbestmehl, verhütet.
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Beim Biegen von Glasscheiben in der Weise, daß man die Glasscheiben
auf die Erweichungstemperaturen des Glases erwärmt, bestimmt die Stärke einer gegebenen
Scheibe die Geschwindigkeit des Durchbiegens. Insbesondere neigt eine dünne Scheibe
von einer gegebenen Form leichter zum Erweichen als eine stärkere von derselben
Form, und zwar infolge der verhältnismäßig größeren Leichtigkeit, mit der dünnere
Scheiben die einfallende Strahlung absorbieren.
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Wenn es darauf ankommt, dünne und starke Scheiben gleichzeitig zu
biegen, biegt sich die dünnere Scheibe, wenn sie unter der stärkeren liegt und man
beide in dieser Zusammenstellung auf eine Form legt und den Erweichungstemperaturen
des Glases aussetzt, zu Anfang erheblich schneller durch als die stärkere Scheibe,
wodurch zwischen den Oberflächen der aufeinanderliegenden Scheiben infolge der ungleichmäßigen
Durchbiegung der Scheiben Zwischenräume entstehen. Durch diese Zwischenräume gelangen
heiße Staubteilchen und andere Fremdkörper auf die in der Wärme erweichten Oberflächen
der Glasscheiben und lagern sich in diese ein, wodurch die optischen Eigenschaften
der Scheiben schlechter werden.
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Le 'gt man hingegen beimBiegevorgang,die schwerere Scheibe unter die
dünnere, so wird der Biegevorgang der letzteren verlangsamt, da eine stärkere Erwärmung
zum Durchbiegen der stärkeren, untenliegenden Scheibe erforderlich ist. Dadurch
wird die dünnere Scheibe einer stärkeren Wärme ausgesetzt, als zum Durchbiegen erforderlich
ist, und kann deshalb unter Umständen sogar mit der anderenScheibe zusammenschmelzen.
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Außer-dem kommt es oft vor, daß sich, wenn Scheiben gleicher Stärke
in verwickelte Blegeformen gebogen werden, die obere Scheibe nicht der Biegung der
unteren in der Doppelanordnung genau anpaßt. Legt man dann später ein solches Scheibenpaar
auf die beiden einander gegenüberliegenden Seiten einer Kunstharzzwischenschicht,
dann können die zwischen der oberen und der unteren Scheibe vorhandenen Verschiedenheiten
der Abstände dazu führen, daß die Scheiben während der Vereinigung zerbrechen.
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Die Erfindung verhindert diese Schwierigkeiten dadurch, daß nach ihr
ein eigenartiges Verfahren zum gleichzeitigen Biegen der Scheiben angewandt wird.
Dieses Verfahren besteht darin, daß man die obere(n) und/oder dickere(n) Glasscheiben(n)
vor demAuflegen auf oder Einlegen in die Form derart tempert, daß ihre Viskositit
beim Erweichen um so viel geringer ist als die der anderenGlasscheibe(n), daß dieBiegegeschwindigkeiten
der Glasscheibe(n) bei verschieden dicken Glasschichten angenähert gleich sind oder
daß bei gleich dicken Scheibe(n) die Biegegeschwindigkeit der oberen Scheibe(n)
größer ist als die der unteren.
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Es kommt also darauf an, daß durch vorherige Wärmebehandlung dafür
gesorgt wird, daß die verschiedenen übereinanderliegen-den Scheiben schon vor Beginn
des Biegevorganges voneinander abweichende innere Viskositätswerte haben.
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Eine solche Wärmevorbehandlung von Glasscheiben vor dein Biegen ist
an sich bekannt; jedoch nicht für das gleichzeitige Biegen mehrerer aufeinanderliegender
Scheiben. Die bisher bekannte Wärmevorbehandlung
hatte den Zweck,
bei der mit dem Biegen verbundenen Streckung des Werkstoffes die Entstehung verdünnter
Zonen, von Biegefehlern und von Ungleichmäßgkeiten zu verhüten. Demgegenüber ist
es neu und überraschend, daß bei gleichzeitigem Biegen mehrerer Glasscheiben auf
derselben Form wesentlich ist, daß nur einzelne dieser Scheiben vorher getempert
sind, Sehr schnell gekühltes Glas hat nämlich eine geringere Viskosität als langsam
gekühltes. Bei dem vorliegenden Verfahren wird diese Tatsache dazu ausgenutzt, um
einzelne der Glasscheiben schneller zu biegen, als dies nach den klassischen Verfahren
möglich ist. Insbesondere geht man so vor, daß man eine Scheibe erst tempert und
dann auf die Erweichungstemperatur des Glases bringt, bis sie sich durchbiegt. Da
die erwähnte Temperung darin besteht, daß man das Glas zuerst gleichmäßig über seinen
Glühpunkt hinaus erwärmt und dann unmittelbar darauf sehr rasch auf eine unter diesem
liegende Temperatur abkühlt, hat das Glasinnere nach dem Tempern eine niedrigere
Viskosität, als wenn man es allmählich abkühlen ließe. Verrnutlich ist der aus dieser
unterschiedlichen Wärniebehandlun-- herrührende Viskositätsunterschied durch den
zeitlichen Abstand zwischen dem Wechsel der Temperatur und der mit denViskositätskräften
innerhalb des Glases zusammenhängenden Änderung des Molekülaufbaues bedingt.
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Das vorliegende Verfahren eignet sich insbesondere zum gleichzeitigen
Biegen mehrerer Glasscheiben in verwickelte Krümmungsformen, bei denen es darauf
ankommt, daß die gebogenen Einzelscheiben bei der Herstellung von fertigen Verbundglasscheiben
vorher genau die gleiche, miteinander übereinstimmendeForm erhalten. Dies kommt
besonders in Frage für die Herstellung von Flugzeug-Fensterverschlüssen, aber auch
ganz allgemein in solchen Fällen, bei denen flache Glasscheiben um zwei im Winkel
zueinander liegende Achsen in verschiedenartige gekrümmte Biegeformen gebogen werden.
Das neue Verfahren ermöglicht es, beide Scheiben gleichzeitig und mit derselben
Geschwindigkeit zu biegen, wobei während des gesamten Bie ' gevor 'ganges
die Scheiben in engerer Berührung miteinander gehalten werden, als dies beim bisherigen
gemeinsamen Biegen solcher Scheiben möglich war. Auf diese Weise verhindert man
außerdem die Bildung von Spalten oder Hohlräumen, die durch Verforrnung der Glasscheibe
mit verschiedener Geschwindigkeit entstehen könnten.
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Weiterhin kann man nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung
sogar dadurch, daß man die stärkere Scheibe im getempertem Zustand auf die dünnere
legt, durch das Gewicht der auf der dünneren Scheibe ruhenden stärkerenScheibe dieBiegegeschwindigkeit
der dünneren Scheibe noch beschleunigen.
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Will man Doppel- oder Mehrfach-Verbundeinheiten (aus zwei oder mehr
Glasscheiben gleicher Stärke und Umrißform bestehend) vor der Vereinigung mit zwischengelegten
Kunststoffolien zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben usw. inverwickelte
Formen biegen, dann ist es außerordentlich schwierig zu erreichen, daß die Durchbiegung
der beiden Scheiben derart gleichzeitig einsetzt, daß die Scheiben während des ganzen
Biegevorganges in enger Berührung miteinander bleiben. Diese Schwierigkeit wird
noch größer, wenn clie Scheiben in Krümmungen mit verschieden langen Radien entlang
zweier winklig zueinander angeordneter Achsen gebogen werden sollen. Erfindungsgemäß
wird die Herstellung solcher Gegenstände dadurch verbessert, daß man zuerst eine
der Scheiben tempert. sie dann auf die bisher unbehandelte Scheibe legt und bei-de
zusammen auf eine Glasbiegeform zur Erwärmung auf die Erweichungstemperatur des
Glases bringt. Infolge ihrer niedrigen Viskosität, die durch die vorhergehende Wärtnebehandlung
verursacht wurde, bleibt die obere Scheibe in enger Berührung mit der unteren. Nach
Beendigung des Biegevorganges passen deshalb die Scheiben genau aufeinander, selbst
wenn die Biegung sehr verwickelt ist, der sie ausgesetzt wurden.
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Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend an Hand der
Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt zweier Glasscheiben,
die zum Biegen auf eine konvexe Biegeform gelegt sind; Fig. 2 zeigt ein typisches
Voneinanderloslösen der Scheiben, das während des Biegens dann vorkommt, wenn Glasscheiben
verschiedener Stärken unter Nichtbeachtung der erfindungsgernäßen Lehre gebogen
werden; Fig. 3 zeigt, wie Glasscheiben verschiedener Stärken während des
Biegevorganges in enger Berührung miteinander bleiben, wenn die stärkere Scheibe
erfindungsgemäß vorbehandelt ist; Fig. 4 stellt eine perspektivische Ansicht einer
typischen Verbundglas-Windschutzscheibe mit verwickelter Biegeform dar, die nach
der Erfindung besonders gut herstellbar ist; Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt
entlang der Linie V-V der Fig. 4 und Fig. 6 einen Querschnitt entlang der
Linie VI-VI der Fig. 4.
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Fig. 1 zeigt eine stärkere Scheibe 10 und eine dünnere
Scheibe 12, die zum Biegen auf eine Form M gelegt sind. Sie werden voneinander
durch ein Trennmittel 14 getrenntgehalten, das Glimmer und/oder Kieseigur oder andere
trennend wirkende Stoffe enthält, die das Aneinanderschmetzen der Glasscheiben bei
den Erweichungstemperaturen auf ein Mindestmaß verringern.
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Ist die Scheibe 10 nicht getempert, dann krümmt sich die untere
Scheibe 12 schneller bis zu der durch die Form M gegebenen Gestalt, wodurch sich
zwischen den äußeren Enden der dürineren und der stärkeren Glasscheiben Zwischenräume
16 bilden. Fig. 2 zeigt einen solchen für den bisherigen Stand der Technik
typischen Verlauf des Biegens. Tempert man jedoch die stärkere Scheibe
10 vorher in der Weise, daß ihre innere Viskosität genügend niedrig ist,
dann erweicht diese stärkere Scheibe sehr leicht und schnell, sobald die Form und
die Glasscheiben 10 und 12 auf die Erweichungstemperaturen des Glases erwärmt
werden, und bleibt während der ganzen Dauer des Biegevorganges in enger Berührung
mit der dünnen Scheibe 12, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Tatsächlich beschleunigt
sogar der Druck der stärkeren Scheibe 10 auf den ungestützten Teil der dünneren
Scheibe 12 die Durchbiegutig der letzteren.
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Durch eine Regelung derWärmebehandlung der verhältnismäßig starken
Scheibe 10 kann man auch eine enge Berührung zwischen der schwachen und der
starken Scheibe dann aufrechterhalten, wenn beide Scheiben gleichzeitiz auf einer
Form erwärmt werden, wobei die dünnere Scheibe während des Biegens über der stärkeren
liegt. Vorzugsweise legt man aber beim Biegen durch Erwärmung die zuvor getemperte
stärkere Scheibe über die dünnere, wobei man eher die Gewähr hat, daß die stärkere
Scheibe, die wegen ihrer voraufgangenen Teniperung leichter züi biegen ist, während
der -esamten Datier des Biegevorganges in enger Berührung mit der dünneren Scheibe
bleibt.
Sind die Scheiben 10 und 12 in der oben beschriebelien
Weise gebogen, dann trennt man sie, legt eine Folie aus einem nachgiebigen durchsichtigen
Kunststoff, z. B. aus Polyvinvll)utvrat, zwischen die Scheiben und erwärmt das (#anz#
so hoch und setzt es so hohen Drücken aus, wie es bei der gewöhnlichen Veretnigung
der Scheiben und Folien zu Verbundglaseinheiten üblich ist.
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Biegt man mehrere Glasscheiben gleichzeitig miteinander auf Formen
mit konkavern Profil, im senkrechten Schnitt gesehen, dann bleibt zwischen den fertig
gebogenen Platten leicht, infolge der ungleichmäßigen Krümmung, ein Abstand, und
zwar besonders in solchen Fällen, in denen das Glas in ungleichförmige Krümmungen
gebogen werden soll. In solchen Fällen neigt die obere Patte dazu, diejenigen Bereiche
zu überbrücken, die eine starke Biegung erfordern. Es gelingt jedoch, die Scheiben
in kontinuierlicher enger Berührung miteinander zu biegen, wenn man die eine Scheibe,
bevor man sie auf die andere legt und beide zur Erwärmung auf die Erweichungstemperatur
des Glases auf eine Biegeforrn bringt, so vorbehandelt, daß ihre Viskosität verringert
wird. Zwischen den Scheiben bilden sich dann keine Hohlräume mehr.
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Wendet man jedoch die beschriebenen Vorsichtsinaßriahmen nicht an,
dann trennen sich die Scheiben örtlich voneinander infolge ungleicher Durchbiegung,
und die daraus später hergestellte Verbundglaseinheit weist viele Fehler auf, z.
B. optische Mängel, die dadurch zustande kommen, daß beim Vereinigen der Scheiben
die Kunstharz-Zwischenschicht in den Bereichen verhältnismäßig großer Zwischenräume
zwischen denGlasscheiben ungleichmäßig fließt, daß während der Behandlung der Einheiten
im Autoklav 01 in die Zwischenräume ein-dringt und daß sich Luftblasen bilden,
wodurch die optische Einheitlichkeit des Ganzen gestört wird. Außerdem neigen die
Verbundglasscheiben dann dazu, während ihrer Vereinigung unter dem Einfluß der während
dieses Vorganges auf die verschiedenen Stellen ausgeübten Zugkräfte zu zerbrechen.
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Erfindungsgemäß wird auch bei Doppel- oder Mehrfach-Verbundglaseinheiten
die Neigung der untersten Glasscheibe, die Bereiche der stärksten Krümmung bei korikaven
Glasbiegeformen zu überbrücken, auf ein 'Mindestmaß herabgesetzt. Dies geschieht
dadurch, daß man die untere Glasscheibe einer Doppel-Verbundglaseinheit et"vas schwächer
und die obere Scheibe etwas stärk-er tempert. Auf diese Weise wird wegen der durch
die schwächere Temperung hervorgerufenen Viskositätsverniinderung der unteren Glasscheibe
das Durchbie,-en dieser Scheibe bis zur Berührung mit der Biegeform erleichtert.
Die gegenüber der unteren Sche-ibe stärker getemperte obere Glasscheibe dagegen
biegt sich leichter als die untere Scheibe und bleibt auf diese Weise während des
Biegens in viel engerer Berührung mit der unteren Scheibe, als wenn beide Scheiben
derselben Wärmevorbehandlung ausgesetzt gewesen sowohl %v'iren. Aus für denselbenGründen
das Biegen von Doppel- gelten dieseGrundsätze oder Mehrfach-Verbuadglaseinheiten
über konkave wie auch über konvexe Glasbiegeformen.
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zi Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen verschiedene Ansichten
einer typischen verwickelt gebogenen Windschutzscheibe, die nach der Lehre der Erfindung
leicht und fehlerfrei herzustellen ist. Eine aus Verbundglas her-,gestellte Windschutzscheibe
20 enthält eine äußere Glasscheibe22. eine thermoplastische, durchsichtige Zwischenschicht24
und eine weitere Glasscheibe26, die sowohl im Schnitt wie auch im Umriß ebenso wie
die Scheibe 22 geformt und gebogen ist. Die Verbundglaseinheit hat einen mittleren
Hauptabschnitt30, der in seiner Längsrichtung angrenzend an die beiden äußersten
Enden zu Flügelteilen 32 aufgebogen ist, die sich etwa parallel zueinander
und etwa senkrecht zur Tangentialebene in der Mitte des Hauptabschnitts
30
erstrecken. Eine Seite des Hauptabschnitts 30 ist so gebogen, daß
ein Abschnitt 34 entsteht, der den vordersten Teil eines Kraftwagendaches bilden
soll. Dieser Dachteit34 erstreckt sich in derselben Richtung wie die Fliigelteile
32, und zwar in einer fast senkrecht zur Tangentialebene der Flügelteile
verlaufenden Ebene. Da die Innenseite der so gestalteten Verbundglasscheibe gegen
den Fahrer hin konkav und die Außenseite konvex ist, kann die ursprünglich getemperte
Scheibe, wenn die beiden Einzelscheiben auf einer konvexen Form gebogen wurden,
die Scheibe22 sein. Werden jedoch die Einzelscheiben vor ihrer Vereinigung miteinander
auf einer konkaven Form gebogen, dann muß man die Scheibe26 vorher tempern.
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Es ist bekannt, daß, wenn die getemperten Scheiben solchen Erweichungstemperaturen
ausgesetzt werden, wie sie für das Biegen von Glasscheiben in verwickelte Formen
erforderlich sind, die beim Tempern auf tretenden Spannungen verschwinden und die
Glasscheiben nach dem Biegevorgang etwa dasselbe Spannungsbild zeigen, als wenn
sie nicht vor dem Biegevorgang getempert worden wären. jedoch sind die erfindungsgemäß
erzeugten Verbundglaseinheiten bei ihrer Herstellung weniger leicht optischen Verzerrungen
und Brüchen ausgesetzt als solche Verbundglaseinheiten, die aus Scheiben bestehen,
die sämtlich dieselbe Wärmevorbehandlung hinter sich haben, wie dies bei den bisherigen
Biege- und Verbun-dglas-Herstellung-,-verfahren der Fall war.