DE1596573B2 - Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus Glaskeramik durch Verschmelzen von einzelnen Glaskörpern, Anwendung des Verfahrens zum Beispiel zur Herstellung von Teleskopspiegelrohlingen sowie nach diesem Verfahren hergestellter Teleskopspiegelrohling - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus Glaskeramik durch Verschmelzen von einzelnen Glaskörpern, Anwendung des Verfahrens zum Beispiel zur Herstellung von Teleskopspiegelrohlingen sowie nach diesem Verfahren hergestellter Teleskopspiegelrohling

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Description

raubende Vorgänge erforderlich, die die Kosten des Glasgegenstände bzw. kristallisierte Glasgegenstände Endproduktes wesentlich erhöhen. erfindungsgemäß hergestellt werden, die beispiels-
Während diese Schwierigkeiten bereits auftreten, weise als Wandtafeln, Feuertüren, Tankauskleidunwenn man Spiegelrohlinge mittels der Eierkisten- gen Verwendung finden können, sowie dort, wo struktur aus Glas herstellt, wie es für gewöhnlich 5 Festigkeit in erster Linie gefordert wird, nämlich bei beim Herstellen von Teleskopspiegeln der Fall ist, Bodenkacheln, Behälter und Vorratskästen, wobei in erster Linie Borsilikatglas verwendet wird, Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren
vergrößern sich diese Schwierigkeiten noch beträcht- am Beispiel der Herstellung eines erfindungsgemäßen lieh, wenn der Spiegel aus thermisch kristallisier- Teleskopspiegelrohlings an Hand der Zeichnungen barem Glas hergestellt wird. Zusätzliche Schwierig- io näher erläutert.
keiten entstehen nämlich infolge einer vorzeitigen Fig. 1 ist eine isometrische Darstellung eines
Keimbildung, d. h. der Bildung von Keimen und Teleskopspiegelrohlings;
einer ungewollten Kristallisation. Infolge der zum Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linien 2-2 in Fig. 1;
Zusammenschmelzen der Bestandteile notwendigen F i g. 3 ist eine Darstellung der Abstandskörper;
hohen Temperaturen, insbesondere beim Herstellen 15 Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausfühvon Spiegelrohlingen mit großen Durchmessern, ist rungsform des Teleskopspiegelrohlings; es schwierig, den Erwärmungsvorgang sowie die Fig. 5 ist eine isometrische Darstellung des TeIe-
Keimbildung und die Kristallisation, die während des skopspiegelrohlings gemäß F i g. 4, und Erwärmens und Schmelzens auftritt, zu steuern. So- F i g. 6 ist eine Darstellung einer weiteren Ausfüh-
mit ist es äußerst schwierig, einen zufriedenstellenden 20 rungsform eines Abstandskörpers. Spiegelrohling zu erhalten. Ferner hat sich als Der Teleskopspiegelrohling wird von zwei Platten
schwierig erwiesen, die Spiegelkomponenten zu ver- gebildet, die durch mehrere einzelne Abstandskörper, binden, indem man die Keimbildung und Kristalli- die entweder getrennt oder verbunden sind, miteinsation verhindert bzw. während man die Keimbildung ander verbunden sind. Gemäß F i g. 1 besteht ein und Kristallisation auf einem absoluten Minimum 23 Ausführungsbeispiel des Rohlings 9 aus einer oberen hält. Platte 10 thermisch kristallisierten Glases, dessen
Es ist daher Aufgabe der im Patentanspruch 1 an- Unterseite mit einer Anordnung von miteinander vergeg*ebenen Erfindung die oben aufgezeigten Schwie- bundenen Abstandskörpern 11 und 12, ebenfalls aus rigkeiten, auch bei der Herstellung anderer Gegen- thermisch kristallisiertem Glas, verbunden ist, wobei stände als Teleskopspiegelrohlinge, zu beseitigen. 30 die Abstandskörper wiederum mit der Oberseite
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwen- einer weiteren Platte 13 thermisch kristallisierten deten thermisch kristallisierbaren Glaskörper werden Glases verbunden sind. Die Oberseite 14 der Platte einzeln hergestellt und zunächst bis unter ihre obere 10 kann anschließend geschliffen und poliert werden, Kühlteraperatur abgekühlt. Die Glaskörper werden um die gewünschte Spiegelkrümmung zu erhalten, vorzugsweise so schnell wie möglich abgekühlt, je- 35 und dann mit Aluminium nach einem bekannten doch ohne thermischen Schock, was zur Bildung von Verfahren beschichtet werden, um die Reflexions-Unregelmäßigkeiten oder anderen Beschädigungen fläche des Spiegels zu bilden. Die Platte 10 ist flach im Glas führen würde. Das schnelle Abkühlen macht und rechtwinklig dargestellt, kann aber auch kreisdie Keimbildung minimal, während das Glas den förmig oder oval oder eine andere Gestalt aufweisen. Bereich der zur Keimbildung notwendigen Tempe- 40 Auch ist die Oberseite 14 flach dargestellt, die anratur durchläuft. Anschließend werden die Körper schließend in eine Reflexionsspiegelfläche verarbeitet zusammengebaut und erwärmt. Nach dem Erwärmen wird, sie kann aber auch bereits ursprünglich konkav über die obere Kühltemperatur erfolgt die Erwär- sein, so daß der nachfolgende Bearbeitungsvorgang mung schnell auf eine zum Zusammenschmelzen der möglichst geringfügig ist.
Körper an ihren Kontaktflächen notwendige Tempe- 45 Die Abstandskörper 11 und 12 sind länglich und ratur, die aufrechterhalten wird, bis das Verschmelzen rechtwinklig, wobei deren Höhe, d. h. der Abstand vollendet ist. Anschließend wird das Glas kristalli- zwischen der Bodenseite 15 der Platte 10 und der siert. Oberseite 16, im wesentlichen gleichförmig über
Hierfür ist wesentlich, daß der zusammengebaute deren Gesamtlänge ist. Dadurch sind die oberen kristallisierbare Gegenstand auf eine Temperatur ge- 5° Kanten 17,17' und die unteren Kanten 18,18' der bracht wird, die so hoch ist, daß Keime zerstört Abstandskörper 11 und 12 in vollständiger Berühwerden, die sich während des Hersteilens der Glas- rung mit den entsprechenden Flächen 15 und 16 der körper gebildet haben, und die so hoch ist, daß die Platten 10 und 13. Somit können die Abstandskörper benachbarten sich berührenden Flächen der Glas- 11 und 12 als Tragglieder für die Platte 10 angesehen körper geschmolzen werden. Diese Temperatur wird 55 werden, deren Außenfläche 14 schließlich so behanbis zur Vollendung des Schmelzvorgangs aufrecht- delt wird, daß sie die Reflexionsfläche bildet, erhalten. Hierauf wird der Gegenstand zur Kenn- Außerdem sind die Abstandskörper 11 und 12 mit
bildung einer Wärmebehandlung bei einer Tempe- Schlitzen 19 und 20 versehen, die im Abstand vonratur unterworfen, die wesentlich niedriger ist als die einander angeordnet sind und sich von der einen Temperatur bei dem Schmelzvorgang, so daß der 60 Fläche 18, 17' erstrecken. Bei dem in den Fig. 1 Gegenstand kristallisiert wird und z. B. einen TeIe- und 3 gezeigten Zusammenbau sind die Abstandsskopspiegelrohling mit niedrigen Ausdehnungskoeffi- körper 11 und 12 rechtwinklig zueinander angeordzienten ergibt. net, wobei sich infolge der gleichmäßigen Abstände
Unter den Vorteilen des erfindungsgemäßen Ver- der Schlitze 19,20 eine eierkistenförmige Anordnung fahrens sind vor allem die niedrigen thermischen 65 ergibt.
Ausdehnungskoeffizienten, die vorzügliche Transpa- Obwohl die Schlitze 19 und 20 präzisionsgefertigt
renz, das geringe Gewicht und die hohe Festigkeit zu und geschliffen sind, ist dies für die Erfindung nicht nennen. Außer Teleskopspiegelrohlingen können auch tatsächlich notwendig. So ist es nicht notwendig, daß
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die Innenflächen 21,22 der Schlitze 19 und 20 die den, wenn die Bodenfläche der oberen Platte eines entsprechenden Außenflächen der Abstandskörper thermisch kristallisierbaren Glases eine konvexe 11,12 berühren, wenn sie in der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung aufweist. Es ist nur notwendig, die Ober-Weise angeordnet sind. Die Anordnung erhält auch sehen der Abstandskörper entsprechend konkav auseine ausreichende Steifigkeit, wenn nur die Flächen 5 zubilden, so daß die Oberkanten der Abstandskörper 17,17' und 18,18' der Abstandskörper 11,12 an die die angrenzende Unterseite der konvexen oberen Bodenflächen 15 und 16 der Platten 10 und 13 ange- Platte berühren. Dabei dürfen die Abstandskörper schmolzen sind. Das Berühren und Verbinden der nicht die gleiche Höhe aufweisen, außer wenn die Flächen 21 und 22 an die angrenzenden Außen- Bodenschicht des Spiegelrohlings eine konkave kanten der Abstandskörper 11 und 12 ist jedoch 10 Oberseite aufweist, die zu der konvexen Bodenseite nicht schädlich und vermittelt der fertigen Anord- der oberen Lage komplementär ist, so daß beide nung eine erhöhte Steifigkeit. Flächen tatsächlich miteinander parallel sind.
Bei dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausfüh- Beim Herstellen des thermisch kristallisierten TeIe-
rungsbeispiel sind die oberen Platten 23 und unteren skopspiegelroblings wird das von den Abstandskör-Platten 24 aus thermisch kristallisierbarem Glas 15 pern 11 und 12 gebildete Gitter auf die Oberseite gleichmäßig voneinander im Abstand durch mehrere der Platte 13 gelegt und dann die Platte 10 darüber einzelne Abstandskörper 25 gehalten, die eine kreuz- gelegt. Die Flächen 17, 17' und 18, 18' grenzen beförmige Gestalt aufweisen, d. h., daß angrenzende rührend an die Flächen 15 und 16 an der Ober- und Seiten sich im rechten Winkel berühren. Auch hier Unterseite an. Die Gesamtanordnung kann dann auf ist jeder Abstandskörper von gleichmäßiger Höhe, so 20 ein Tragglied aufgesetzt werden, das nicht dargestellt daß die Oberseite 26 in unmittelbarer Berührung mit ist, bevor sie der Wärmebehandlung unterworfen der Unterseite 27 der -Platte 23 ist und die Unter- wird, bei der sich ein fester, gleichförmig kristallikante 28 in unmittelbarer Berührung mit der Ober- sierter Spiegelrohling ergibt. Zwar ist das Gewicht sehe der Platte 24. Eine solche Berührung gewähr- der oberen Platte 10 für gewöhnlich so groß, daß auf leistet das vollständige Anschmelzen der Abstands- 25 die Flächen 17, 17' Druck aufgebracht wird, doch körper an die entsprechenden Flächen der Platten 23 kann auf die Platte 10 ein zusätzlicher Druck ausflmd 24 zur Vermittlung der Steifigkeit der Gesamt- geübt werden, um das Anschmelzen der angrenzenanordnung. den Flächen zu unterstützen. Die Anordnung wird
Der Durchschnittsfachmann weiß, daß die tatsäch- anschließend während einer bestimmten Zeit auf liehe Anordnung und Anzahl der Abstandskörper 25 30 eine bestimmte Temperatur gebracht, um das in Zusammenhang mit der Erfindung nicht bedeu- Schmelzen zu bewirken.
tungsvoll ist. Nötig ist jedoch eine ausreichende An- Alle Teile des Spiegelrohlings sind aus einer ther-
zahl von Abstandskörpern zwischen den Platten 23 misch kristallisierbaren Glaszusammensetzung her- und 24 zur Vermittlung der Steifigkeit. Die Abstands- gestellt. Vorzugsweise werden die Teile nach dem körper 25 können auch in, fluchtenden Reihen gemäß 35 Herstellen verhältnismäßig schnell abgekühlt und Fig. 4 oder beispielsweise in kreisförmigen oder nicht einem verzögerten Entspannungsvorgang unterbogenförmigen Mustern angeordnet werden. Anstelle worfen. Das Abschrecken mit Luft hat sich als nützder Abstandskörper 25 können auch die in Fig. 6 lieh erwiesen, um die Keimbildung möglichst gering gezeigten Abstandskörper 29 Verwendung finden zuhalten.
bzw. Abstandskörper mit anderen als den gezeigten 40 Vor dem Zusammenbau können die Abstandskör-Formen. Wesentlich ist jedoch, daß alle Abstands- per 11 und 12 an ihren anzuschmelzenden Flächen, körper die gleiche Höhe aufweisen, um einen gleich- nämlich 17, 17' und 18, 18', geschliffen und flach förmigen Abstand zwischen der oberen und unteren poliert werden, daß sie die Flächen 15 und 16, die Platte 23 bzw. 24 herzustellen. Auch können ver- ebenfalls flach geschaffen und poliert werden könschiedenartig geformte Abstandskörper Verwendung 45 nen, besser berühren. Während des Anschmelzvorfinden, gangs kann eine sehr ernst zu nehmende Schwierig-Äußer der in F i g. 1 gezeigten rechtwinkligen An- keit, nämlich die Oberflächenkristallisation, aufordnung der Abstandskörper · können sie auch in treten. Die Oberflächenkristallisation wird durch geanderen Winkeln angeordnet sein. Außer der Gitter- schliSene und polierte, gesägte oder in anderer Weise anordnung gemäß Fig. 1 könnte auch eingegossenes 50 unreine Glasflächen gefördert, und die Glaskristalli-Gitter von einheitlicher Höhe verwendet werden. sation an der Oberfläche verzieht sich bei An-In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind Schmelztemperaturen sehr rasch und kann die gute durch die oberen und unteren Platten 10 und die Verbindung der Teile verhindern. Die Oberflächenvier Seiten der Abstandskörper 11 und 12 Hohlräume kristallisation kann jedoch durch Waschen mit gebildet. 55 Säure oder durch Ionenaustausch verzögert werden, ■ In diesem Fall können in einer oder mehreren indem man Li+-Ionen gegen Na+- bzw. K+-Ionen Wandungen jedes Hohlraums Öffnungen vorgesehen austauscht.
sein, so daß eine Verbindung nach außen erhalten Nach dem Zusammenfügen der Abstandskörper
wird. Dadurch werden schädliche Druckeinflüsse, die 11,12 und der Platten 10,13 in der bereits beschriedie Spiegelform beeinflussen könnten, vermieden. 60 benen Weise wird die Anordnung auf eine Tempe-Außerdem kann bei dieser Anordnung die Tempe- ratur gebracht, bei der als erster Schritt für die Herratur im Teleskopspiegelrohling durch Hindurch- stellung einer Glas-zu-Glas-Verschmelzung zwischen leiten eines Fluids durch die Öffnungen und Hohl- den Teilen eine Haftverbindung bewirkt wird. Das räume reguliert werden. Die Fluidtemperatur wird Anschmelzen wird bei einer Temperatur vollzogen, selbstverständlich so eingestellt, daß die Temperatur 65 die wesentlich über der nachfolgenden Keimbildungsim Mittelpunkt des Spiegels gleich der Temperatur temperatur liegt. Die Anordnung wird nach dem an den Außenflächen ist. Erwärmen auf etwa die obere Kühltemperatur rasch
Die Erfindung kann auch dann Verwendung fin- über die Keimbildungstemperatur des Glases erhitzt,
und zwar auf eine Temperatur, bei der die Viskosität Zeitdauer zum Anschmelzen, zur Keimbildung und der angrenzenden berührenden Flächen derart ist, zur Kristallisation ist entsprechend der Zusammendaß sich der Anschmelzvorgang vollzieht und die Setzung und der Größe des Glaskörpers, z.B. des Teile derart miteinander verschmelzen, daß ein ein- Teleskopspiegels, verschieden. Während beispielsstückiger gleichförmiger Spiegelrohling erzielt wird. 5 weise 2 bis 100 Stunden für kleine Glaskörper und Während des schnellen Erwärmens werden die in kleine Spiegelrohlinge ausreichend sind, werden für dem Glas gebildeten Keime zerstört. Außerdem wird Teleskopspiegelrohlinge mit mehreren - Metern durch das schnelle Erwärmen des Glases auf die Durchmesser und einer Dicke von etwa Ve des Verschmelzungstemperatur die Bildung von großen Durchmessers 1000, 3000 oder sogar mehr Stunden Keimen, die schwierig zu zerstören sind, vermieden. io erforderlich. Dies folgt daraus, weil das Glas ein Die drei wesentlichen Schritte der Wärmebehand- sehr schlechter Wärmeleiter ist und man viel Zeit lung sind das Schmelzen, die Keimbildung und die braucht, um alle Bereiche des Spiegelrohlings gleich-Kristallisation. Diese werden bei verschiedenen Tem- förmig zu erwärmen.
peraturen durchgeführt. Zweckmäßigerweise wird Es hat sich herausgestellt, daß das vorgenannte
die jeweilige Glastemperatur durch Angabe der 15 Verfahren des Anschmelzens einer Fläche thermisch Glasviskosität bei dieser Temperatur ausgedrückt, kristallisierbaren Glases an eine andere Fläche, insinsofera, als eine große Anzahl verschiedener Glas- besondere an die Fläche eines ebenfalls thermisch zusammensetzungen die Angaben einer gleich großen kristallisierbaren Glases, in überraschender Weise Anzahl von Temperaturen notwendig machen würde, viele schwierige Probleme vermeidet bzw. minimaliwas unpraktisch ist. Deshalb ist es zweckmäßiger, 20 siert, die beim Anschmelzen von thermisch kristallidie Temperatur für ein spezifisches Glas als die ge- sierbaren Gläsern auftreten, ohne daß man eine vorwünschte Viskosität zur Bearbeitung bei dieser zeitige, unkontrollierte und nicht homogene Kristalli-Temperatur auszudrücken. In dem erläuterten Aus- sation erzielt.
führungsbeispiel vollzieht sich das Anschmelzen Spezifische Zusammensetzungen thermisch kristal-
durch Erwärmen auf relativ sehr hohe Temperaturen 25 lisierbarer Gläser zur Verwendung in der vorliegen-(niedrige Glasviskositäten), und zwar auf Lampen- gen Erfindung sind die Beispiele 36, 37 und 39 bis ,arbeitstemperatur bzw. Brennwärmen. Die zusam- 49 und die Beispiele H bis M in den Tabellen Viii mengebauten Teile werden zunächst auf wenigstens und VIIIA der älteren Anmeldung DT-AS1496611. die obere Kühltemperatur erwärmt, damit ein ther- Zweckmäßig müssen die Bestandteile aus den mischer Schock bei der Lampenarbeitstemperatur 30 Spezies des in der DT-AS beschriebenen Zusammenvennieden wird. Mit dem Ausdruck Lampenarbeits- Setzungsbereiches sorgfältig ausgewählt werden. Sind temperatur ist die Anwendung von örtlicher Wärme beispielsweise die Teile in den Fig. 1 bis 3 10cm an den Anschmelzflächen gemeint, bis nur die Ober- dick oder noch stärker, so sollten die Bestandteile flächenbereiche des Glases auf eine niedrige Visko- verhältnismäßig niedrige Keimbildungsgeschwindigsität, beispielsweise zwischen 106 bis etwa 102 Poise, 35 keit aufweisen sowie eine niedrige Wachstumsgebracht worden sind, worauf man dann die Teile in geschwindigkeit der Kristalle.
Berührung bringt, so daß sie unmittelbar zusammen- Die Gründe für möglichst niedrige Keimbildungsschmelzen, örtliche Erwärmung kann beispielsweise und Kristallwachstumsgeschwindigkeiten sind vermittels Gasbrenner erfolgen, die so angeordnet sind, schieden. Erstens werden, wenn die Glasteile vor daß mit ihren Flammen nur die Bereiche erhitzt wer- 40 dem Zusammenbau abgekühlt werden und wenn den, an denen die Flächen unmittelbar miteinander dies sogar schnell geschieht, sich Keime bilden und verbunden werden sollen. Nachdem diese örtlichen auf eine solche Größe wachsen, daß sie bei der Bereiche so heiß sind, daß sie unmittelbar miteinan- schnellen Erwärmung auf die Verschmelzungstempeder verschmelzen, werden sie in Kontakt miteinander ratur nicht mehr aufgelöst werden können, wenn die gebracht, wodurch die Verschmelzung bewirkt wird. 45 Keimbildungsgeschwindigkeit zu hoch ist. Dann kann Die verschmolzenen Teile werden dann auf die es passieren, daß sich mehr Keime bilden, wenn der Keimbildungstemperatur, bei der das Glas eine Vis- Bereich der Temperaturen für hohe Keimbildungskosität von 1010 bis 1014 Poise hat, abgekühlt. Selbst- geschwindigkeiten (beispielsweise entsprechend etwa verständlich kann der Gegenstand auch unter die 1012 bis 1011 Poise), durchfahren wird. Geschieht Keimbildungstemperatur und unter die obere Kühl- 50 dies, dann kann die Kristallbildung zu schnell abtemperatur abgekühlt werden, sogar auf Raumtempe- laufen, und für die Glas-auf-Glas-Verschmelzung ratur, wenn gewünscht. Das Abkühlen auf solch bleibt keine Zeit, da dieses Verschmelzen gewöhnlich niedrige Temperaturen erlaubt die Inspektion des bei Temperaturen vollzogen wird, bei denen die Glases und das Transportieren der Teile zu einem Kristallwachstumsgeschwindigkeiten nahezu maximal anderen Werkplatz zur weiteren Verarbeitung. Wird 55 sind. - __
dann später die Keimbildung und das Kristallisieren Die Kristallwachstumsgeschwindigkeit soll" auch"
des Glases gewünscht, so kann es dann auf die not- deshalb verhältnismäßig niedrig sein, und sogar, dann, wendigen Temperaturen erwärmt werden. Nach Voll- wenn die Kernbildungsgeschwindigkeit des Chargenendung der Keimbildung wird die Temperatur des "glases niedrig ist, weil in bekannter Weise das Glas thermisch kristallisierbaren Glases wieder erhöht bis 60 leichter an der Oberfläche kristallisiert als irgendwo auf einen Bereich, in dem eine schnelle Kristallisa- anders, was auf Energiebetrachtungen an der Obertion erfolgt, die jedoch für gewöhnlich nicht höher fläche und auf Oberflächenverunreinigungen von der als die einer Viskosität von 108 Poise entsprechen- Umgebungsatmosphäre usw. zurückzuführen ist. Die den Temperatur des Originalglases liegt. Anderer- Bildung von Oberflächenkristallen verhindert auch seits kann die Kristallisation bei der Keimbildungs- 65 das Herstellen einer guten Glas-zu-GIas-Verbindung. temperatur in dem angegebenen Bereich über eine Eine andere Schwierigkeit besteht darin, daß sogar
längere Zeitdauer ausgeführt werden, insbesondere nach erfolgreichem Durchführen des Verschmelzens bei einer Glasviskosität oberhalb 1014 Poise. Die bei einer Temperatur, die beispielsweise einer Tem-
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peratur entspricht, bei der die Viskosität etwa bei undurchsichtigen Strukturen der thermische Aus-108 Poise ist, der verschmolzene und massive Gegen- dehnungskoeffizient allgemein viel höher als der von stand bis in einen Temperaturbereich herabgekühlt transparenter Glaskeramik gleicher Zusammensetwerden muß, in dem die Keimbildungsgeschwindig- zung. Deshalb muß man sorgfältig darauf achten, keit hoch genug und die Kristallwachstumsrate recht 5 daß das undurchsichtig kristallisierte Glas keinen niedrig ist. Wenn die Teile eine große Dicke haben, hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten erhält kann dieses Abkühlen nicht schnellstmöglich erfol- und man vorzugsweise im Bereich von +10 bis gen; es kann daher vorkommen, daß eine Kristalli- 10 · 10~7 (0 bis 300° C) bleibt, sation stattfindet (nachdem sich einige Keime ge- Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verbildet haben), während man von der Verschmel- io fahrens kann auch ein Spiegelrohling mit konkaver zungstemperatur zu der gewünschten Keimbildungs- Fläche hergestellt werden. Es wird dann entweder temperatur herabkühlt, was ungewünscht große Kri- durch die bekannten Vorgänge des Schleifens, Postalle, undurchsichtige Körper oder nicht gleich- lierens und Figurierens die gewünschte astronomische förmig kristallisierte Gegenstände zur Folge hat. Krümmung und Kurvenform gestaltet, oder der Spie-Beim Abkühlen bleibt das Innere langer heiß als die 15 gelkörper wird von vornherein in konkaver Fläche Randteile, was dazu führen kann, daß sich, weil die hergestellt. Formt man die Reflexionsfläche von Kristallisation ungleichmäßig ist und in den heißen vornherein konkav, so wird der Arbeitsaufwand für Innenteilen des Gegenstandes frühzeitiger erfolgt, das Schleifen, Polieren und Figurieren wesentlich ein nicht gleichmäßiger Ausdehnungskoeffizient über verringert. Eine dünne Aluminiumschicht wird dann den Querschnitt des Gegenstandes ergibt, wenn nicht 20 für gewöhnlich auf die fertige Oberfläche in bekanneine Glassorte eingesetzt wird, die sowohl eine lang- ter Weise aufgetragen, obwohl auch andere Mittel same Keimbildung als auch eine niedrige Kristall- Verwendung finden können, um die Refiexionseigenwachstumsgeschwindigkeit hat. Um die Keimbil- schäften der Fläche zu erhalten, dungs- und Kristallwachstumsgeschwindigkeit in - . . . Grenzen zu halten, insbesondere wenn starke Teile 25 Beispiel 1 erfindungsgemäß bei hoher Temperatur miteinander Eine Glasschmelze wurde aus folgenden Bestandvefijthmolzen werden sollen, werden vorzugsweise teilen zur Herstellung eines Spiegelrohlings ver-Glaszusammensetzungen verwendet, in denen die Be- wendet.
standteile in der vorstehend erwähnten DT-AS fipwirhRnrrwpnt
496 611 wie folgt verändert sind: 30 g-Q go-
Gewichtsprozent Al2O3 20,2
TiO2 Obisö CaO 2,9
ZnO 0 bis kleiner 0,5 Li,O 3,8
P,O5 0 bis kleiner 1,5 ZrO2 2,6
(TiO, + ZrO2) 2bis6 3S P2O5 1,2
Vorzugsweise betragen darin die Menge an TiO2 Ein kleiner eierkistenförmiger Spiegelrohling in
0 bis 1,5 Gewichtsprozent und die Gesamtmenge an der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Form wurde her-(TiO2 -r ZrO2) 2 bis 3 Gewichtsprozent. Bezüglich gestellt. Vor dem Zusammenbau wurden die Teile der erreichbaren Ausdehnungskoeffizienten und 40 geschliffen und poliert und dann wurden die zusam-Kristalldurchmesser wird auf die genannte DT-AS mengesetzten Teile wie folgt wärmebehandelt:
1 496 611 verwiesen. Die Anordnung wurde während einer Stunde auf Die Bedeutung der Durchsichtigkeit ist darin zu 593° C aufgewärmt, dann langsam auf die obere sehen, daß sie das Schleifen und Polieren der Re- Kühltemperatur von etwa 732° C gebracht, und anfiexionsfläche 14 vor Aufbringen der Aluminium- 45 schließend wurde die Temperatur weiter mit einem schicht begünstigt. Der Spiegel kann jedoch auch Gradienten von mehr als 10° C/min bis 982° C geundurchsichtig hergestellt werden, indem man es zu- steigert. Diese Temperatur wurde während zwei läßt, daß sich die Kristallisation bis zu einem Punkt Stunden aufrechterhalten. Dann wurde die Anordfortsetzt, in dem die Kristalle groß genug werden, nung schnell auf 732° C abgekühlt und dort wähum den Rohling undurchsichtig zu machen. Dies 5° rend 264 Stunden gehalten, dann auf 857° C erhitzt kann dadurch herbeigeführt werden, daß man die und dort während 144 Stunden gehalten. Der posiendgültige Kristallisationstemperatur oberhalb etwa tive thermische Ausdehnungskoeffizient (0 bis 816° C während einer längeren Zeitspanne oder 300° C) des transparenten kristallisierten Spiegelrohsogar über 871° C für eine kürzere Zeitspanne hält. lings betrug weniger als 10 · 10~7/° C. Der Zeit-Temperaturfaktor hängt von der Zusam- 55 ώ · · 1 ο
mensetzung und der Viskosität bei der Temperatur Beispiel 2
ab. Einige Schwierigkeiten können gelegentlich durch Das Beispiel 1 wurde wiederholt, der Wärme-
das Vorhandensein von großen Kristallen auftreten, behandlung bei 732° C während 264 Stunden folgte da sie das Polieren und Schleifen der Reflexions- jedoch eine Temperatur von 857° C während flächen stören. Beispielsweise kann die Reflexions- 60 24 Stunden. Es entstand ein transparenter kristallifläche nicht glatt genug geschliffen werden, wenn sierter Rohling mit einem Ausdehnungskoeffizienten große Kristalle entfernt werden. Darüber hinaus ist von 0,5 · 1O-7/0 C.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 besondere für Teleskopspiegelrohlinge, da die Kon-Patentansprüche: dition und Gestalt der Reflexionsfläche des fertigen Spiegels die Genauigkeit des abzubildenden Gegen-
1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstän- Standes bestimmt und ausreichende Festigkeit des des aus Glaskeramik durch Verschmelzen von 5 Spiegels gefordert ist, damit auch die kleinste Vereinzelnen Glaskörpern, dadurch gekenn- Schiebung bzw. Verzerrung der Reflexionsspiegelzeichnet, daß die Glaskörper auf mindestens fläche vermieden wird. Größere Dicken bringen jedie obere Kühltemperatur des Glases erhitzt wer- doch zusätzliches Gewicht mit sich, was sich nachden, daß danach die miteinander zu verschmelzen- teilig auf die ohnehin schon schwierige Lösung des den Bereiche der Glaskörper auf Lampenarbeits- io Problems der Tragkonstruktion für große Spiegel temperatur erhitzt werden und an den so erhitzten auswirkt.
Bereichen durch Zusammenführung der Glas- Das Verhältnis von Spiegeldurchmesser zu seiner körper die Verschmelzung durchgeführt wird, daß Dicke beträgt etwa 6:1; ein Rohling von 2,5, 5, 10, der Gegenstand auf den Keimbildungstemperatur- oder sogar über 15 m Durchmesser stellt eine sehr bereich des Glases bei einer Viskosität von 1010 15 große Glasmenge mit einem hohen Gewicht dar. bis 10« Poise abgekühlt wird und daß nach weit- Das Gießen solcher Rohlinge aus geschmolzenem gehend abgeschlossener Keimbildung der Gegenr Siliciumdioxyd, Borsilikatglas oder einer anderen bestand thermisch kristallisiert wird. kannten Blasschmelze stellt einen langen zeitrauben-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- den und schwierigen Prozeß dar. Dies gilt auch für kennzeichnet, daß mindestens ein Teil der thermi- 20 das Abkühlen und Glühen des Glases, um gleichsehen Kristallisation bei einer Temperatur ausge- förmige Ausdehnungseigenschaften in allen Glasführt wird, die über der Keimbildungstemperatur abschnitten zu gewährleisten. So beeinflussen irgendliegt, welche Änderungen in den Ausdehnungseigenschaften
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- in verschiedenen Glasbereichen nachteilig die Rekennzeichnet, daß die thermische Kristallisation 25 flexionsfläche und die Qualität des abgedichteten im wesentlichen bei der gleichen Temperatur wie Bildes. Dabei ist wesentlich, daß der thermische Aussie Keimbildung durchgeführt wird. dehnungskoeffizient möglichst niedrig und idealer-
* \
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- weise sogar Null ist, so daß nur kleine oder gar keine
kennzeichnet, daß der verschmolzene Gegenstand Ausdehnungen auftreten, wenn der Spiegel als TeIe-
auf einen Keimbildungstemperaturbereich abge- 30 skop veränderlichen Temperaturen ausgesetzt ist.
kühlt wird, in welchem die Viskosität des Glases Man hat bisher angestrebt, das Gesamtgewicht
1010bis 1012 Poise beträgt. solcher Teleskopspiegel dadurch zu verringern, daß
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der man einen Spiegelrohling mit geringster Dicke geAnsprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Teleskop- bildet hat und dann anschließend die Unterflächen Spiegelrohlingen, Wandtafeln, Feuertüren, Tank- 35 des Rohlings mit Glasbauteilen gleicher Zusammenauskleidungen, Fußbodenbauteile, Behälter. setzung verbunden hat, die insgesamt dem fertig-
6. Leichtgewichtiger thermisch kristallisierter· gestellten Spiegel eine gewisse Festigkeit verliehen Teleskopspiegelrohling niedriger Wärmeausdeh- haben. Hierfür ist ein Beispiel, die sogenannte »Eiernung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch kistenstruktur«, bei der mehrere längliche, für gezwei thermisch kristallisierte Platten (13,14; 23, 40 wohnlich rechtwinklige Glasstreifen mit im Abstand 24), zwischen denen Abstandskörper (11, 12; 25; voneinander angeordneten geschlitzten Abschnitten 29) aus thermisch kristallisiertem. Glas angeord- längs einer Längskante mit mehreren ähnlichen Glasnet sind, die an den Berührungsflächen mit den streifen im rechten Winkel dazu verbunden worden Platten verschmolzen sind. sind, wobei die Verbindung an den Schlitzabschnitten
7. Teleskopspiegelrohling nach Anspruch 6, 45 derart ist, daß die fertige Struktur gleiche Dicke bzw. dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandskörper Höhe hat wie der Einzelstreifen, gerade so wie es gitterförmig sind. bei den miteinander verbundenen Kartonstreifen in
8. Teleskopspiegelrohling nach Anspruch 7, einer Eierkiste der Fall ist, um die einzelnen Eier dadurch gekennzeichnet, daß die gitterförmigen getrenntzupacken.
Abstandskörper aus sich im rechten Winkel 50 Infolge der Gesamtgröße der Glasstreifen und der kreuzenden, ineinandergreifenden Elementen be- Dicke des Spiegelrohlings treten jedoch beträchtliche stehen. Probleme auf, wenn die Glasstreifen solchen Tempe-
9. Teleskopspiegelrohling nach einem der An- raturen ausgesetzt werden, daß sie längs der angrensprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zenden Abschnitte zusammengeschmolzen werden, wenigstens einer der beiden thermisch kristalli- 55 wobei auch die Oberfläche der zusammengesetzten sierten Platten eine äußere konkave Fläche hat. Eierkistenstruktur zur Bodenfläche des Spiegelrohlings angeschmolzen werden muß. Dabei wird für gewöhnlich auch eine Glasplatte als Rückenplatte
von ausreichender Stärke an der anderen Fläche der
60 Eierkistenstruktur angeschmolzen, um dem Spiegel Festigkeit zu verleihen.
Da die Herstellung eines solchen Spiegels eine
Bei der Herstellung thermisch kristallisierbarer sehr schwierige Angelegenheit ist und die Tempe-Glaskörper, wie Glasteleskopspiegelrohlinge, sind ins- ratur beim Abkühlen des Glases sorgfältig gesteuert besondere wegen der verhältnismäßig großen Abmes- 65 werden muß, treten viele Schwierigkeiten auf, sobald sungen besondere Schwierigkeiten zu überwinden. man die Eierkistenstruktur an den Boden des Spiegel-Damit solche Glaskörper ausreichend stark und fest rohlings und an den Rücken anschmilzt. Um dies sind, muß ihre Dicke relativ groß sein. Das gilt ins- erfolgreich durchzuführen, sind sehr schwierige zeit-
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