DE1796333C3 - 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

Description

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Probleme auf, wenn die Glasstreifen solchen Terr.pe- körper gebildet haben, urd die so hoch ist, daß die raturen ausgesetzt werden, daß sie längs der angren- benachbarten sich berührenden Flächen der Glaszenden Abschnitte zusammengeschmolzen werden. körper geschmolzen werden. Diese Temperatur wird wobei auch die Oberfläche der zu-ammcngesetiten bis zur Vollendung des Schmelzvorgangs aufrecht-Eierkisiensüuktur zur BodenfläcL·· des Spiegelroh- 5 erhalten. Hierauf wird der Gegenstand zur Keimlings angeschmolzen werden muß. Dabei wird für bildung einer Wärmebehandlung bei einer Temperagewöhnlich auch eine Glasplatte als Rückenplatte tür unterworfen, die wesentlich niedriger ist als die \on ausreichender Stärke an der anderen Fläche der Temperatur bei dem Schmdzvorgang, so daß der Eierkistenslruktur angeschmolzen, um dem Spiegel Gegenstand kristallisiert wird und"z.B. einen TcIe-Festigkeit zu verleihen. io skopspiegelrohling mit niedrigen Ausdehnungskoef-

Da die Herstellung eines solchen Spiegels eine sehr fi/ienien"eraibt.

schwierige Angelegenheit ist und die Temperatur Unter den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verbeim Abkühlen des Glases sorgfältig gesteuert wer- !'ahrens sind vor allem die niedrigen thermischen den muß. treten viele Schwierigkeiten auf. sobald Ausdehnungskoeffizienten, die vorzügliche Transpaman die Eierkistenstruktur an den Boden des Spiegel- 15 renz. das geringe Gewicht und die hohe Festigkeit rohlings und an den Rücken anschmilzt, l.'ni dies /u nennen. Außer Teleskopspiegelrohlingen können erfolgreich durchzuführen, sind sehr schwierige zeit- auch Glasgegenstände bzw. kristallisierte Glasgegenraubende Vorgänge erforderlich, die die Kosten d^s stände erfindungsgemäß hergestellt werden, die beiEndproduktes wesentlich erhöhen. spielsweise als Wandtafeln, Feuertüren, Tankausklci-

Während diese Schwierigkeiten bereits auftreten. 20 düngen Verwendung finden können, sowie dort, wo wenn man Spicgelrohlinge mittels der Eierkisten- Festigkeit in erster Linie gefordert wird, nämlich bei struktur aus Glas herstellu wie es für gewöhnlich Bodenkacheln, Behältern und Vorratskästen,
beim Herstellen von Tcleskopspiegeln der Fall ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zweckwobei in erster Linie Borsilikatglas verwendet wird. mäßig die Flächen thermisch kristallisierbarer Glasvergrößern sich diese Schwierigkeiten noch beirächt- 25 körper miteinander durch Erhitzen über die obere lieh, wenn der Spiegel aus thermisch kristallisier- Kühltemperatur mit einer normalen Geschwindigkeit barem Glas hergestellt wird. Zusätzliche Schwierig- verbunden, wobei ein thermischer Schock vermieden keilen entstehen nämlich infolge einer vorzeitigen wird, worauf man dann eine Abkühlung mit mehr als Keimbiklung, d.h. der Bildung von Keimen und K) C min auf eine solche Temperatur vornimmt, bei einer ungewollten Kristallisation. Infolge der zum 30 der die Glasviskosilät etwa K)⁷ bis 10'·' Poise beträgt. Zusammenschmelzen der Bestandteile notwendigen Die Temperatur wird dann bis zum Verschmelzen hohen Temperaturen, insbesondere beim Hen teilen der Flächen aufrechterhalten.

\on Spiegelrohlingcn mit großen Durchmessern, ist Es ist auch möalich. die Glaskörper nach dem

es schwierig, den Erwännungsvorgang sowie die Herstellen zunächst abzukühlen bzw. abzuschrecken,

Keimbildung und die Kristallisation, die während τ5 ohne eine verzögerte Entspannung vorzunehmen, um

des Erwärmens und Schmelzens auftritt, zu steuern. die Keimbiklung möglichst klein zu halten.

Somit ist es äußerst schwierig, einen zufriedenstellen- Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren

den Spiegelrohling zu erhalten. Ferner hat sich als am Beispiel der Herstellung eines erfindungsgemäßen

schwierig erwiesen, die Spiegelkomponenlen zu ver- Telcskopspiegelrohlings an Hand der Zeichnungen

binden, indem man die Keimbiklung und Knstalli- v· näher erläutert.

sation verhindert bzw. während man die Keimbiklung Fig. I ist eine isometrische Darstellung eines

und Kristallisation auf einem absoluten Minimum Tcleskopspiegelrohlings;

hält. Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linien 2-2 in

Es ist daher Aufgabe der im Patentanspruch 1 an- Fig. 1:

gegebenen Erfindung, die oben aufgezeigten Si/hwie- 45 F i g. 3 ist eine Darstellung der Abstandskörper; rigkeiten. auch bei der Herstellung anderer Gegen- Tig¹+ ist eine Draufsicht auf eine andere Ausslände als Telcskopspiegelrohlinge, zu beseitigen. führungslorm des Teleskopspiegelrohlings;

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwen- Pig. 3 ist eine isometrische Darstellung des TeIe-

deten thermisch kristallisierbaren Glaskörper werden skopspiegelrohlings gemäß Fig. 4, und

einzeln hergestellt und zunächst bis unter ihre obere 5° Fig. 6 ist eine Darstellung einer weiteren Aus-

Kühlteniperatur abgekühlt. Die Glaskörper werden fühiungsform eines Abstandskörpers,

vorzugsweise so schnell wie möglich abgekühlt, je- Der Teleskopspicgelrohling wird von zwei Platten

doch ohne thermischen Schock, was zur Bildung von gebildet, die durch mehrere einzelne Abstandskörper,

Unregelmäßigkeiten oder anderen Beschädigungen die entweder getrennt oder verbunden sind, mitein-

im Glas führen würde. Das schnelle Abkühlen macht 53 ander verbunden sind. Gemäß Fig. 1 besteht ein

die Keimbildung minimal, während das Glas den Be- Ausfiihrungsbeispiel des Rohlings 9 aus einer oberen

reich der zur Keimbildung notwendigen Temperatur Platte 10 thermisch kristallisierten Glases, dessen

durchläuft. Anschließend werden die Kö^rper ;usain- Unterseite mit einer Anordnung von miteinander

mengebaut und erwärmt. Nach dem Erwärmen üner die verbundenen Abstandskörpern Il und 12, ebenfalls

obere Kühltemperatur erfolgt die Erwärmung '■chndl ^fio aus thermisch kristallisiertem Glas, verbunden ist,

auf eine /um Zusammenschmelzen der Körper an wobei die Absiandskörper wiederum mit der Obcr-

ihren Kontaktflächen notwendige Temperatur, die seile einer weiteren Plane 13 thermisch kristallisier-

aufrechte! halten wird, bis das Verschmelzen voll- ten Glases verbunden sind. Die Obei seile 14 der

endet ist. Anschließend wird das Glas kristallisiert. Platte 10 kann anschließend geschliffen und polierl

Hierfür ist wesentlich, daß der /iisammeng..'baute ^r>5 werden, um die gewünschte Spiegelkiünimung zu

krisiallisierbate Gegenstand auf eine Temperatur ge- erhallen und dann mit Aluminium nach einem be-

braehl wird, die so hoch ist, daß Keime /..'isiöri kannten Verfahren beschichtet werden, um die

weitkn. die sich wählend des , lei sk-liens der Glas- Rellexionslläche des Spiegels zu bilden. Die Platte IQ

ist Mach und rechtwinklig dargestellt, kann aber auch kreisförmig oder oval oder eine lindere (iestall aufweisen. Auch ist die (Mierseite 14 llach dargestellt. die anschließend in eine kellexionsspicgeiflächc \ciarbeitet winl. sie kann abei auch beieir·· ursprünglich konkav sein, sc> daß der nachfolgende Bearbeilungs- \organg möglichst geringlügig is;.

Die Abstandskörper 11 und 12 sind länglich und rechtwinklig, wobei tieren Höhe, d.h. der Abstand /wischen der Bodenseite 15 der [Matte Ut und dei \« Oberseite 16. im wesentlichen gleichföi η ι i μ iilx-r dertii Ciesamtlänge ist. Dadurch sind du. obeiui Kanten 17, 17' und die linieren Kanten 18. 18' der Abstandskörper Il und 12 in vollständiger Berührung mit den entsprechenden Flächen 15 und 16 tier i., Platten 10 und 13. Somit können die Abstandskörper 11 und 12 als Traggliedet lür die Platte 10 angesehen werden, deren Außenfläche 14 schließlich so behandelt wird, dal.' sie die Rellexionslläelie bildet. :o

Außerdem sind die Abstandskörper 11 und 12 mit Schlitzen 19 und 20 versehen, die im Abstand voneinander ungeordnet situ! und sieh von der einen !lache 18. 17' erstrecke',. Bei dem in den Fig.. I und 3 gezeigten Zusammenbau sind die Abstaiulskörper II und 12 rechtwinkelig zueinander angeordnet, wobei sieh infolge der gleichmäßigen Abstände der Schlitze 19. 20 eine eierkistenlömiige Anordnung ergibt.

Obwohl die Schlitze 19 und 20 priizisiousgei'ertigt und gcschliilen sind, ist dies für die Erfindung nichi tatsächlich notwendig. St) ist es nicht notwendig, daß die Innenflächen 21. 22 der Schlitze 19 und 20 die entsprechenden Außenflächen der Abstandskörper 11. 12 berühren, wenn sie in der in Fig. I gezeigten Weise angeordnet sind. Die Anordnung erhält auch eine ausreichende Steifigkeit, wenn nur die Flachen 17. 17' und 18. 18' tier AbMandskörpci II. 12 an die Bodenlläehen 15 und 16 der Platten 10 und 13 angeschmolzen sind. Das Berühren und Verbinden der Flächen 21 und 22 an die ;mgren/eru!en Außenkanten der Abstandskörper Il und 12 ist jedoch nicht schädlich und vermiiielt der fertigen Anordnung eine erhöhte Steifigkeit.

Bei dem in den I- ig. 4 und 5 gezeigten Ausiiihrungsbcispiel sind die obeien Platten 23 und unteren Platten 24 aus thermisch krisialüsierbarem Glas gleichmäßig voneinander im Abstand durch mehrere einzelne Abstandskörper 25 gehalten, die eine kreuzförmige Gestalt aufweisen, d. h.. daß angrenzende Seiten sich im rechten Winkel berühren. Auch hier isl jeder Abstandskörper von gleichmäßiger Höhe. so daß die Oberseite 26 in unmittelbarer Berührung mit der Unterseite 27 der Platte 23 ist und die Unterkantc 28 in unmittelbarer Berührung mit der Oberseile der Platte 24. Eine solche Berührung gewährleistet das vollständige Anschmelzen der Abstandskörper an die entsprechenden Flächen der Platten 23 und 24 zur Vermittlung der Steifigkeit der Gcsamlanordnung.

Der Durchschnittsfachmann weiß, daß die tatsächliche Anordnung und Anzahl der Abstandskörper 25 in Zusammenhang mit der Erfindung nicht bedeutungsvoll ist. Nötig ist jedoch eine ausreichende Anzahl von Abstandskörpern zwischen den Platten 23 und 24 zur Vermittlung der Steifigkeit. Die Abstandskörper 25 können auch in fluchtenden Reihen gemäß ρ i κ 4 oder beispielsweise in kreisförmigen oder bogenförmigen Muslein angeordnet weiden. An Stelle tier Abstandskörper 25 können auch die in I i g. <> gceiglen Abstandskörper 29 Verwendung linden bzw. Abstandskörper mil anderen als tlen >'.c zeigten Formen. Wesentlich isl jedoch, daß alle Abstandskörper die gleiche Höhe aufweisen, um einen gleichförmigen Abstand zwischen tier oberen ur.d iinleien Platte 23 bzw. 24 herzustellen. Auch können vi rschiedcnarlig geformte Abstandskörper Verwendung linden.

Außei der in Mg. I gezeigten rechtwinkligen Anordnung dei Abstandskörper können sie am.Ii in alitieren Winkeln angeordnet sein. Außer der Gitlcrancrdnung gemäß F" ig. I könnte auch ein gegossenes Gitter von einheitlicher Höhe verwende! werden.

In der m F" ig. 1 dargestellten Anordnung sind durch die oberen und unteren Plaiien 10 und die vier Seueu tier Abstandskörper Il und 12 Π .<hliäunic gebildet.

hi diesem Fall !.ö.iiiC¹; Ii. eine; oder mehreren Wildlingen jedes Hohlraums Öffnungen vorr.c-chcn sein, so daß eine Verbindung nach außen erhallen ν nil. Dadurch werde:', schädliche DruckeinHiisse. die die Spiegelform beeinflussen könnten, vermieden. Außerdem kann bei dieser Anoidnung tue 'lemperalur im '! ckskopsniegc'rohiing durch lündurclileiien eines Fluids durch die Ölfiiimgen und I '"M räume remiliert werden. Die F'hiidtemperitur winl selbslv ersiündlich so eingestellt, daß tli: Tempei.iiur im Mittelpunkt dt- Spiegels gleich der 'leniperalui an tier Außentläehen ist.

Die F.rfiniiuiiL' kann auch dann Verwendung linden, wenn tlie Bodenfläche der oberen Platte eines thermisch kristallisierbaren Glases eine ko:",\i\e ΛΐΓ-bildung aufweist. Fs ist nur notwendig, die ' )berseileii de¹' Abstandskörper entsprechend konkav ;:u-/iibilden. so daß tlie Oberkanten tier Absiandsköipci tut' angrenzende l'nterseite der konvexen obeieii Platte berühren. Dabei dürfen die Absiandskörpt.ι nicht die !.'.leiche I lohe aufweisen, außer wenn die Bodenschicht ties Spiegelrohlings eine konkave Oberseite aufweist, die zu der konvexen Bi-dcns.. :'i der oberen Lage komplementär ist. so daß beiik Flächen tatsächlich miteinander parallel sind.

Beim Herstellen des thermisch kristallisierten Tcicskopspiegelrohlings wird das von den Abstaiitiskörpern 11 und 12 gebildete Gitter auf die Oberseite der Platte 13 gelegt und dann die Platte 10 darühei gelegt. Die Flächen 17, 17' und 18, 18' grenzen berührend an die Flächen 15 und 16 an der Ober- und I. nterseile an. Die Gcsamtanordnung kann ihn·η au' ein Tragglied aufgesetzt werden, das nicht dargestellt ist, bevor sie der Wärmebehandlung unterworfer wird, bei der sich ein fester, gleichförmig kristallisierter Spiegel rohling ergibt. Zwar ist das Gewich ι der oberen Platte 10 für gewöhnlich so groß. daf.^: auf die Flächen 17, 17' Druck aufgebracht wird doch kann auf die Platte 10 ein zusätzlicher DrucV ausgeübt werden, um das Anschmelzen der angrenzenden Flächen zu unterstützen. Die Anordnung wird anschließend während einer bestimmten Zci auf eine bestimmte Temperatur gebracht, um da: Schmelzen zu bewirken.

Alle Teile des Spiegelrohlings sind aus eine thermisch kristallisierbarcn Glaszusammensetzuni hergestellt. Vorzugsweise werden die Teile nach den Herstellen verhältnismäßig schnell abgekühlt um nicht einem verzögerten Entspannungsvorgang unier

worfcn. Das Abschrecken mit Luft hat sich ;ils nützlich erwiesen, um die Kcimbildung möglichst gering iu halten.

Vor dem Zusammenbau können die Abstandskörper Il und 12 an ihren anzuschmelzenden !lachen, nämlich «7, 17' und 18, 18'. geschliffen und flach poliert werden, daß sie die Flächen 15 und 16. die ebenfalls flach geschliffen und poliert werden können, besser berühren. Während des Anschmclzvorgangs kann eine sehr ernst /u nehmende Schwierigkeit, nämlich die Obcrfläehenkristallisiilioii, auftreten. Die Oberflächenkristallisation wird (lurch gc-■chlilTcnc und polierte, gesägte oder in anderer Weise unreine Glasflächen gefördert, und die Glaskristallisation an der Oberfläche verzieht sich bei Anschmelztemperaiureii sehr rasch und kann die gute Verbindung der Feile verhindern. Die Ober-Äächcnkristallisalion kann jedoch durch Waschen mit Säure oder durch Ionenaustausch verzögert werden, indem man l.i' -Ionen gegen Na¹- bzw. K '-Ionen austauscht.

Nach dem Zusammenfügen der Abstandskörper 11. 12 und der Platten 10. 13 in der bereits beschriebenen Weise wird die Anordnung auf eine Temperatur gebracht, bei der als erster Schritt für die Heritellung einer Glas-zu-Glas-Verschmelzung zwischen den Teilen eine Haftverbindung bewirkt wird. Das Anschmelzen wird bei einer Temperatur vollzogen, die wesentlich über der nachfolgenden Keimbil- <lun»steniperatur liegt. Die Anordnung wird nach tlem Erwärmen auf etwa die obere Kühltempcratur rasch über die Kcimbildiingstemperatur des Glases erhitzt, und zwar auf eine Temperatur, hei der die Viskosität der angrenzenden berührenden Flächen clcrarl ist. daß sich der Anschmelzvorgang vollzieht lind »J ie Teile derart miteinander verschmelzen, daß ein einstückiger gleichförmiger Spicgclrohling erzielt wird. Während des schnellen Erwärmens werden die in dem Glas iiebildeten Keime zerstört. Außerdem wird durch das schnelle Erwärmen des Glases auf die Verschmelzungstemptratur die Bildung von großen Keimen, die schwierig zu zerstören sind, vermieden.

Die drei wesentlichen Schritte der Wärmebehandlung <ind das Schmelzen, die Keimbildung und die Kristallisation. Diese werden bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt. Z-weckmäßigerweise wird die jeweilige Glastemperatur durch Angabe der Glasviskosität bei dieser Temperatur ausgedrückt, insofern, als eine große Anzahl verschiedener Glaszusammensetzungen die Angaben einer gleich großen Anza-il von Temperaturen notwendig machen würde, ♦ as unpraktisch ist. Deshalb ist es zweckmäßiger, die Temperatur für ein spezifisches Glas als die gewünschte Viskosität zur Bearbeitung bei dieser Temj)cratjr auszudrücken.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Temperaturbereich, bei dem das Anschmelzen vorgenom-Inen wird, in dem Bereich der Temperaturen, in tfenen die Glasviskosität 10⁹ bis 10⁷ Poise beträgt; Vorzugsweise wird bei Temperaturen gearbeitet, in dienen die Glasviskosität zwischen 10⁷·⁵ und ΙΟ**⁵ Poise liegt. Beim Erhitzen auf diesen Anschmelztemperaturbereich nach Erreichen der oberen Kühltempetatur die zur Vermeidung eines thermischen Schocks Äurch Aufheizen mit normalem Gradienten erzielt *ird. wählt man vorzugsweise einen ziemlich hohen Cradienten, d.h. einen höher als 10^: C min gelegenen Gradienten, was den Vorteil hat, daß kleine, im Entstehen begriffene Keime aufgelöst und die Bildung bzw. das Wachsen von Keimen vermieden wird. Hat das Glas einmal den Bereich der oberen Kühltemperatur überschritten, so kann man es sehr schnell weitererhitzen, da die Spannungen zurückgehen. Ist die Vcrschmclzungstempeiatur erreicht, so wird diese Temperatur bis zum Vollziehen des Anschmelzcns aufrechterhalten. Das Verbinden der

ίο Einzelteile erfolgt durch Anschmelzen und zum Teil durch Hinsinken, ohne vorhergehende Oberflächcnkristailiscilion, die das Anschmelzen behindern würde.

Nach dem Anschmelzen wird die Anordnung der thermischen ln-situ-Keimbildung und Kristallisation unterbrochen, um eine ausreichende Kcimbildung und nachfolgende Kristallisation zur Erzeugung eines transparenten Glasgegenstandes, z. B. eines Teleskopspiegelrohlings, mit niedriger Wärmeausdehnung zu erzielen.

Nach Vollziehen des Anschmclzens der angrenzenden Flächen wird auf die Keimbildungstcmperatur abgekühlt, die natürlich entsprechend der besonderen Glaszusammensetzung veränderlich ist. Im allgemeinen erfolgt Keimbildung in dem Temperaturbereich, in dem die Glasviskosität zwischen 10'" bis K)¹⁴ Poise, im allgemeinen bei etwa 10"·» Poise, liegt. Selbstverständlich kann auch unter die Keimbildungstempcratur und unter die obere Kühltemperatur abgekühlt werden, sogar auf Raumtemperatur, wenn gewünscht. Das Abkühlen auf solch niedrige Temperaturen erlaubt die Inspektion des Glases und das Transportieren der Teile zu einem anderen Wcrkpiatz zur weiteren Verarbeitung. Wird dann später clic Kcimbildung und das Kristallisieren des Glases gewünscht, so kann es dann auf die notwendigen Temperaturen erwärmt werden. Nach Vollendung der Kcimbildung wird die Temperatur des thermisch kristallisicrbarcn Glases in einen Bereich gesteigert, in dem eine schnelle Kristallisation auftritt, die jedoch für gewöhnlich nicht höher als die einer Viskosität von 10^H Poise entsprechenden Temperatur des Originalglascs liegt. Andererseits kann die Kristallisation bei der Keimbildungstemperatur

45, in dem angegebenen Bereich über eine längere Zeitdauer ausgeführt werden, insbesondere bei einer Glasviskosität oberhalb 10" Poise. Die Zeitdauer zum Anschmelzen, zur Kcimbildung und zur Kristallisation ist entsprechend der Zusammensetzung und der Größe des Glaskörpers, z. B. des Teleskopspiegcls, verschieden. Während beispielsweise 2 bis ■ 00 Stunden für kleine Glaskörper und kleine Spiegelrohlinge ausreichend sind, werden für Teleskopspiegelrohlinge mit mehreren Metern Durchmesser und einer Dicke von etwa Vo des Durchmessers 1000, 3000 oder sogar mehr Stunden erforderlich. Dies folgt daraus, weil das Glas ein sehr schlechtei Wärmeleiter ist und man viel Zeit braucht, um alle Bereiche des Spiegelrohlings gleichförmig zu erwärmen.

Es hat sich herausgestellt, daß das vorgenannte Verfahren des Anschmelzens einer Fläche thermisch kristallisierbaren Glases an eine andere Fläche, insbesondere an die Fläche eines ebenfalls thermiscr kristallisierbaren Glases, in überraschender Weise viele schwierige Probleme vermeidet bzw. minimali siert, die beim Anschmelzen von thermisch kristalli sierbareD Gläsern auftreten, ohne daß man eine vor

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ίο

zeitige, unkontrollierte und nicht homogene Kristallisation erzielt.

Spezifische Zusammensetzungen thermisch kristallisicrbarcr Gläser zur Verwendung in der vorliegen den Erfindung sind die Beispiele 36, 37 und 3^l) bis 4¹' und die Beispiele H bis M in den Tabellen VIII und VIIIA der älteren Anmeldung DT-AS I 4¹H, 611. Zweckmäßig müssen die Bestandteile aus den S₁UvJeS des in der T)T-AS beschriebenen Zusammcnsetzungsbereiches sorgfältig ausgewählt werden. Sind beispielsweise die Teile in den F i g. I bis 3 IO cm dick oder noch stärker, so sollten die Bestandteile verhältnismäßig niedrige Keimbildurigsgeschwindigkeit aufweisen sowie eine niedrigere Wachstumsgeschwindigkeit der Kristalle.

Die Gründe für möglichst niedrige Keimbildungs- und Kristallwachstunisgeschwindigkeiten sind verschieden. Erstens werden, wenn die Glasteile vor dem Zusammenbau abgekühlt werden und wenn dies sogar schnell geschieht, sich Keime bilden und auf eine solche Größe wuchsen, daß sie bei der schnellen Erwärmung auf die Verschmel/.ungstemperatur nicht mehr aufgelöst werden können, wenn die Keimbildungsgesehvvindigkeit zu hoch ist. Dann kann es passieren, daß sich mehr Keime bilden, wenn der Bereich der Temperaturen für hohe Keimbildungsgeschwindigkeiten (beispielsweise entsprechend etwa IO¹-' bis 10" Poise) durchfahren wird. Geschieht dies, dann kann die Kristallbildung zu schnell ablaufen, und für die Gbs-auf-Glas-Verschmelzung bleibt keine Zeit, da dieses Verschmelzen gewöhnlich bei Temperaturen vollzogen wird, bei denen die Kris.allwachsiiimsgeschwiniligkeiten nahezu maximal sind.

Die Kristallwachstumsgeschvvindigkeit soll auch deshalb verhältnismäßig niedrig sein und sogar dann, wenn die Kernbildungsgeschwindigkeit des Chariienglases niedrig ist. weil in bekannter Weise das Glas leichter an der Oberfläche kristallisiert als irgendwo anders, wav auf Energiebetrachtungen an der Oberfläche und auf Oberllächenverunreinigungen von der L'mgebungsatmosphäre usw. zurückzuführen ist. Die Bildung von Oberflächenkristallen verhindert auch das Herstelleri einer guten Glas-zii-Gliis-Verbindung.

Eine andere Schwierigkeit besteht darin, daß sogar nach erfolgreichem Durchführen des Verschmelzens bei einer Temperatur, die beispielsweise einer Temperatur entspricht, bei der die Viskosität etwa 10" Poise ist. der verschmolzene und massive Gegenstand bis in einen Temperaturbereich herabgckühlt weiden muß. in dem die Keimbildungsgeschwindigkeit hoch genug und die Kristallwachstumsrate recht niedrig ist. Wenn die Teile eine große Dicke haben, kann dieses Abkühlen nicht schnellstmöglich erfolgen: es kann daher vorkommen, daß eine Kristallisation stattfindet (nachdem sich einige Keime gebildet haben), während man von der Verschmelzungstemperatur zu der gewünschten Keimbildungstemperatur herabkühlt, was ungewünscht große Kristalle, undurchsichtige Körper oder nicht gleichförmig kristallisierte Gegenstände zur Folge hat. Beim Abkühlen bleibt das Innere länger heiß als die Randteile, was dazu führen kann, daß sich, weil die Kristallisation ungleichmäßig ist und in den heißen Innenleilen des Gegenstandes frühzeitiger erfolgt, ein nicht gleichmäßiger Ausdehnungskoeffizient über den Querschnitt des Gegenstandes ergibt, wenn nicht eine Glassorte eingesetzt wird, die sowohl eine langsame Keimbildung als auch eine niedrige Kristallwachstumsgeschwindigkeit hat. Um die Keimbildungs- und Kristallvvachslumsgeschwindigkeit in Grenzen zu halten, insbesondere wenn starke Teile erfindungsgemäß bei hoher Temperatur miteinander verschmolzen werden sollen, werden vorzugsweise Glaszusammensetzungen verwendet, in denen die Bestandteile in der vorstehend erwähnten DT-AS 14''6 6Il wie

ίο folgt verändert sind:

liewichlsprozeni

TiO, Obis 6

ZnO 0 bis kleiner 0,5

Ρ.,Ο. Obis kleiner 1,5

(TiO., ' ZrO.,) 2 bis 6

2" Vorzugsweise betragen darin die Menge an TiO₁, 0 bis 1.5 Gewichtsprozent und die Gesamtmenge an (TiO., ^: ZrO.,) 2 bis 3 Gewichtsprozent. Bezüglich der erreichbaren Ausdehnungskoeffizienten und Kristalldurchmcsser wird auf die genannte DT-AS 1 4% 61 1 verwiesen.

Die Bedeutung der Durchsichtigkeit ist darin zu sehen, daß sie das Schleifen und Polieren der Rellexionsfläche 14 vor Aufbringen der Aluminiumschicht begünstigt. Der Spiegel kann jedoch auch undurchsichtig hergestellt werden, indem man es zuläßt, daß sich die Kristallisation bis zu einem Punk! fortsetzt, in dem die Kristalle groß genug werden, um den Rohling undurchsichtig zu machen. Dies kann dadurch herbeigeführt weiden, daß man die endgültige Kristallisationstemperatur oberhalb etwa SWi C während einer längeren Zeitspanne oder sogar über 87 Γ C für eine kürzere Zeitspanne hält. Dei Zcit-Tcmpcraturfaktoi" hängt von der Zusammensetzung und der Viskosität bei der Temperatur

•v ab. Einige Schwierigkeilen können sielcüentlich durch das Vorhandensein von großen Kristallen auftreten, da sie das Polieren und Schleifen der Reflexionsllächen stören. Beispielsweise kann die Rellexionsfläche nicht glatt genug geschliffen werden, wenn große Kristalle entfernt werden. Darüber hinaus ist bei undurchsichtigen Strukturen der thermische Ausdehnungskoeffizient allgemein viel höher als der von transparenter Glaskeramik gleicher Zusammensetzung. Deshalb muß man sorgfältig darauf achten, daß das undurchsichtig kristallisierte Glas keinen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten erhält und man vorzuizswcise im Bereich von · 10 bis 10- IO · (Obis 300 C) bleibt.

Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ver-(ahrens kann auch ein Spiegelrohling mit konkaver Fläche hergestellt werden. Es wird dann entweder durch die bekannten Vorgänge des Schlcifens, Policrens und Figurierens die gewünschte astronomische Krümmung und Kurvenform gestaltet, oder

δο der Spicgelkorpcr wird von vornherein in konkaver Fläche hergestellt. Formt man die Rcflexionsfläche von vornherein konkav, so wird der Arbeitsaufwand für das Schleifen, Polieren und Figurieren wesentlich verringert. Eine dünne Aluminiumschicht wird dann für gewöhnlich auf die fertige Oberfläche in bekannier Weise aufgetragen, obwohl auch andere Mittel Verwendung finden können, um die Reflexionseigenschaften der Fläche zu erhalten.

11 12

Beispiel Das geschmolzene Glas wurde in geeignete For-

Einu Glasschmelze wurde aus folgenden Bestand- '"cn gegossen und die Abstandskörper II, 12 und

ien zur Herstellung eines Spicgelrohlings ver- die Platten 10, 13 hergestellt, hierauf wurde mit Luft

Midet: abgeschreckt, um die Keimbildung möglichst gering

SjO (,8 4 - zu halten. Hierauf wurden die Komponenten zusam-

/yj Q 22 mengebaut und einer Verschmelzungstcmperatur von

CaO 2 etwa 954'' C während zweier Stunden unterworfen.

Li.,O 3,⁽> Hierauf wurde die Struktur bei 732 C während

TJO., i 260 Stunden und 87I¹C während einer Stunde

ZrO., 1,5 ^lo wärmcbehandclt. Dabei ergab sich ein ausreichend

Na.,Ö 0,7 transparenter, kristallisierter Teleskopspiegelrohling

K.,Ö 0,2 mit einem Ausdehnungskoeffizienten (0 bis 300° C)

Sb.,O, 0,3 von beinahe Null.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. i 2

   12. Teleskopspiegelrohling nach einem der AnPatentansprüche, snrüche V bis II. dadurch gekennzeichnet, daß

   wenigstens einer der beiden thermisch kristalli-

   1. Verfahren zur Herstellung eines Gegcnsian- sierten Platten eine äußere konkave Fläche hat. des aus Glaskeramik durch Verschmelzen von 5

   einzelnen Glaskörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskörper zusammengefügt

   werden, dann auf einen Temperaturbereich bei

   einer Viskosität von K)^!l bis 10" Poise erhitzt
   werden, wobei die Verschmelzung erfolgt, daß io
   der Gegenstand auf den Keimbildungstemperaturbereich des Glases hei einer Viskosität von Bei der Herstellung thermisch kristallisierbarer K)"¹ bis 10" Poise abgekühlt wird und daß nach Glaskörper, wie Glasteleskopspiegelrohlinge, sind weitgehend abgeschlossener Keimbildung der insbesondere wegen der verhältnismäßig großen Ab-Gegenstand thermisch kristallisiert wird. 15 messungen besondere Schwierigkeiten zu überwinden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Damit solche Glaskörper ausreichend stark und fest kennzeichnet, daß das Frhir/ep auf die Tempo- sind, muß ihre Dicke relativ groß sein. Das gilt iiisratur, bei der die Viskosität des Glases etwa besondere für Teleskopspiegclrohlinge. da die Kon-10" bis K)⁷ Poise betraut, mit einer Gischwindiu- dition und Gestalt der Retlexionslläche des fertigen

   keil von über K) C'min ausgeführt wird, nach- 20 Spiegels die Genauigkeit des abzubildenden Gegen-

   (Jem die GIa-,körper auf wenigstens die obere Standes bestimmt und ausreichende Festigkeit des

   Ivühlteniperatur gebracht worden sind. Spiegels gefordert ist, damit auch die kleinste Ver-

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch Schiebung bzw. Verzerrung der Reilexionsspiegelgekennzcichnet. daß mindestens ein Teil der liier- Hache vermieden wird. Größere Dicken bringen jetnischen Kristallisation bei einer höheren Tempe- 25 doch zusätzliches Gewicht mit sich, was sich nachtat ur als der Keimbildungstemperatur vorgenom- teilig auf die ohnehin schon schwierige Lösung de-, men wird. Problems der Tragkonstruktion für große Spiegel

   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch auswirk;

   gekennzeichnet, daß die thermische Kristall!- Das Verhältnis von Spiegeldurehnvosser zu seiner

   sation bei im wesentlichen der gleichen Tempe- 3° Dicke beträgt etwa 6:1; ein Rohling um 2.5. 5, IO

   ratur wie die Keimbildung vorgenommen wird. oder sogar über 15 m Durchmesser stellt eine sehr

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis-1. große Glasmenge mit einem hohen Gewicht dar. «dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur, auf Das (ließen solcher Rohlinge aus geschmolzenem «lic die Glaskörper gebracht und /um Verschmel- Siüciumdioxyd, Borsilikatglas oder einer anderen be- <zen der sich berührenden Flächen gehallen wer- 35 kannten Blasschmelze stellt einen langen zeitraubenden, diejenige ist. bei der die Viskosität des den und schwierigen Prozeß dar. Dies gilt auch für Cilases zwischen etwa 10" ■■"' und 10^s'"' Poise be- das Abkühlen und Glühen des Glases, um gleichlör-■Irägt. mige Ausdehnungseigenschaften in allen Glasab-

   (>. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis ?. schnitten zu gewährleisten. So beeinflussen irgend-(iladurch gekennzeichnet, daß der verschmolzene 40 welche Änderungen in den Ausdehnungseigenschalten degenstand auf den KeimbildungstemperaUir- in verschiedenen Glasbereichen nachteilig die Rehereich abgekühlt wird, in welchem die Viskosi- Ilexioiisllächc und die Qualität des abgedichteten tat des Cilases etwa K)¹" bis K)¹- Poise ist. Bildes. Dabei ist wesentlich, daß der thermische Aus-

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi* ■'·. dehnungskoeflizient möglichst niedrig und idealercladurch gekennzeichnet, daß die Glaskörper vor +5 weise sogar Null ist, so daß nur kleine oder gar keine dem Zusammenfügen. Lirhitzen und Verschmelzen Ausdehnungen auftreten, wenn der Spiegel als TeIeunter die obere Kühltemperatur des Glases ohne skop veränderlichen Temperaturen ausgesetzt ist.
   wesentliche Keimbildung rasch abgekühlt werden. Man hat bisher angestrebt, das Gesamtgewicht

   8. Anwendung des Verfahrens nach einem der solcher Telcskopspiegel dadurch zu verringern, daß Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Teleskop- 50 man einen Spiegelrohling mit geringster Dicke gespiegelrohlingen. Wandtafeln, Feuertüren, Tank- bildet hat und dann anschließend die Unterflächen Auskleidungen. Fußbodenbauteile. Behälter. des Rohlings mit Glasbautcilen gleicher Zusammen-

   ''. I.cichtgewichtiger thermisch kristallisierter setzung verbunden hat, die insgesamt dem l'ertig-

   Teleskopspiegelrohling niedriger Wärmeausdeh- gestellten Spiegel eine gewisse Festigkeit verliehen

   niing nach Anspruch S, gekennzeichnet durch 55 haben. Hierfür ist ein Beispiel die sogenannte »F.ier-

   zwei thermisch kristallisierte Platten (13. 14; 23. kistenstruktur. bei der mehrere längliche, für ge-

   24). zwischen denen Anstandskörper (11, 12: 25: wohnlich rechtwinklige Cdasstreifen mit im Abstand

   29) aus thermisch kristallisiertem Glas angeord- umeinander angeordneten geschlitzten Abschnitten

   net sind, die an den lieriilirungstlächen mit den längs einer I.ängskanle mit mehreren ähnlichen Glas-

   Plaiten '· erschmolzen -,ind. ^δο streuen im rechten Winkel dazu \erbunden worden

   K). Teleskopspiegelrohling nach .Anspruch¹'. sind, wobei die Verhindimu an den Schiit/abschnitten

   dadurch gekennzeichnet, daß die Abslandskörper detart ist, daß die fertige Struktur gleiche Dicke bzw.

   gitlerlörmig sind. Hohe hat wie der liinzelstreilen. gerade so wie es bei

   II. Telcskopspicgelrohling nach Anspruch K). den miteinander verbundenen KarionstreH'en in einer

   dadurch gekennzeichnet, daß die gillerl'örniigen ^fi5 Tierkiste der Fall ist. um die einzelnen Fier getrennt

   Abstandskörper au*, sich im 1 echten Winkel zu packen.

   kreuzenden, ineinander^reifenden I lementen be- Inlolue der Gesamlgröße der Glasslreifen und der

   stehen. Dicke des Spiegelrohürgs treten jedoch beträchtliche