DE1954421C3

DE1954421C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines sehr festen Schichtkörpers aus Glas oder aus Glaskeramik oder aus Glas und Glaskeramik, bei dem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Aussenschicht niedriger ist als der des Kernteils

Info

Publication number: DE1954421C3
Application number: DE1954421A
Authority: DE
Inventors: James William Corning N.Y. Giffen (V.St.A.)
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1968-11-04
Filing date: 1969-10-29
Publication date: 1979-08-16
Also published as: BE741193A; NL6916516A; US3582454A; FR2022526A6; GB1281392A; DE1954421A1; DE1954421B2; BR6913785D0

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines sehr festen Schichtkörpers aus Glas oder aus Glaskeramik oder aus Glas und Glaskeramik, bei dem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Außenschicht niedriger als der des Kernteils ist.

Die Hauptpatentanmeldung 19 26 824.7 lehrt die Herstellung eines Schichtkörpers aus Glas oder aus Glaskeramik oder aus Glas und Glaskeramik, der sich durch sehr hohe Festigkeit auszeichnet und aus einem unter Dehnungsspannung stehenden Kernteil und wenigstens einer den Kernteil vollständig umhüllenden, unter Druckspannung stehenden Außenschicht besteht,

55 mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten der Außenschleifen) als dem des Kernteils, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (gemessen beim niedrigsten Erstarrungspunkt des Glases) der Außenschicht(en) bei dem aus Glas oder aus Glas und Glaskeramik bestehenden Schichtkörper wenigstens um 15 χ IO-⁷/⁰ C niedriger als der des Kernteils bzw. bei dem nur aus Glaskeramik bestehenden Schichtkörper um wenigstens 5 χ 10-V⁰C niedriger als der des Kernteüs ist, das Verhältnis der Dicke des Kernteils (dt) zur Summe der Dicken aller Außenschichten im Querschnitt (di + d₃) wenigstens 10 :1 beträgt und der Schichtkörper so hergestellt ist, daß zunächst getrennte Ansätze von Kernteil und Außenschichten geschmolzen wurden und dann Körper aus Glas von solchen Schmelzen in geschmolzenem Zustand unmittelbar unter Bildung einer fehlerfreien Grenz- bzw. Oberfläche zusammengebracht wurden, gemäß Patentanmeldung 19 26 824.7.

Bei der Formung des Schichtmaterials und der erforderlichen Abtrennung der Ränder der Formkörper ergab sich jedoch der Nachteil einer erheblichen Kantenklaffung an der Schnittfläche. Durch den Schnitt wird der Kernteil freigelegt und die schützende druckgespannte Außenschicht an der Schnittstelle entfernt. Hierdurch wird die Bruchfestigkeit stark beeinträchtigt. Wird der Schnitt in bekannter Weise, z. B. mit der Vorrichtung des US-Patents 31 93 367 durchgeführt, so entsteht bei einem Schichtkörper mit einer 1,79 mm dicken Kernschicht und zwei je 0,08 mm dicken Außenschichten bei Durchführung des Schnitts eine Klaffung zwischen den Außenschichten von etwa 0,5—1,5 mm und eine erhebliche Schwächung des Formkörpers.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Klaffung beim Abtrennen der Randstücke zu vermeiden und damit die Festigkeit des Formkörpers noch weiter zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß nach Beginn der Verformung der Schichtbahn im warmen, erweichten Zustand an der für die Abtrennung von Randteilen des Formlings vorgesehenen Schnittstelle die oben liegende Außenschicht über den Kernteil bis dicht an die unten liegende Außenschicht gezogen, gerollt oder gequetscht wird und erst dann das überflüssige Glas an der Trennstelle abgetrennt wird.

Die zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmte Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Form- und Schneidmittel an der mit dem Schichtkörper an der Schnittstelle in Berührung gelangenden Fläche ein mit einer an der Schneidkante endenden abgeschrägten Teilfläche versehenes Schneidelement aufweist, das vor Beginn des eigentlichen Abtrennvorgangs im Schnittbereich die oben liegende Außenschicht über zumindest einen Teil des Kernteils legt und eine seitlich zur Schneidkante des Schneidelements versetzte Schneidkante der Form besitzt.

Anhand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Vorderansicht und teilweise im Schnitt, wobei in der F i g. 1 eine Bahn des Schichtkörpers im warmen, erweichten aber noch ungeformten Zustand vorliegt, während in der Stellung der Fig. 2 das Material bereits geformt und am Rand beschnitten gezeigt ist.

Die Fig. 3—5 zeigen im Teilschnitt verschiedene Stadien des Schneidvorgangs und die Fig. 6 einen den

Kernteil an der Schnittfläche in nachteiliger Weise frei lassenden, die Fig.7 dagegen den günstigeren erfintJjngsgemäß erzielten Randschnitt mit weitgehender Abdeckung des Kernteils durch eine Außenschicht des geformten Schichtkörpers.

Die Fig.8 skizziert das Verhältnis der Dicke des Kernteils d\ zur Summe der Dicken aller Außenschichten, wie z.B. Ö2, eh, im Querschnitt, welches nach dem Vorschlag des Hauptpatents wenigstens 10:1 betragen soll.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Formtisch 11, der die nach oben offene und mit einem Formraum 12a versehene Form 12 trägt Über den Formraum wird der erwärmte, weich fombare Randabschnitt des entsprechend der Lehre des Hauptpatents aufgebauten Schichtmaterials G gelegt, um durch Anlegen eines Druckgefälles an die Formraumwandungen gepreßt und zu einem Schichtkörper entsprechend dem Hauptpatent geformt zu werden. Die Bahn des Schichtmaterials G reicht über die senkrechten Formraumkanten der Form 12 hinaus und liegt vorzugsweise nur an einer den Formraumrand umgebenden Kranzfläche 40 auf. Ein senkrecht zur Form 12 beweglicher Blaskopf 13 hält das Formmaterial über den Formraum 12a und auch während des Formens in Lage. Zum Abschneiden der Ränder des geformten Körpers ist um den Blaskopf das Schneidelement 15 angeordnet.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, befindet sich die Angriffsfläche des Schneide'ements mit der Schneidkante 16 auch nach Absenken des Blaskopfs 13 in die Anlegestellung mit dem Schichtmaterial noch in einen\ gewissen Abstand zur Fläche der Bahn G. Erst nach Beginn oder auch nach Abschluß der eigentlichen Formung wird auch das Schneidelement zur Anlage an die Bahn G abgesenkt und gelangt zunächst mit der nach unten abgeschrägten Teilfläche 15a in Berührung mit der oben liegenden Außenschicht 14a (siehe F i g. 4). Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Schneidelements 15 wird ein Teil der oberen Außenschicht 14a über den Kernteil bzw. die Kernschicht 14 in unmittelbare Nachbarschaft zur unteren Außenschicht 14b gerollt bzw. gequetscht, bevor durch Zusammenwirken der Schneidkante des Schneidelements und einer Formkante 45 der Form 12 das überflüssige Randstück des frisch geformten Schichtkörpers abgetrennt wird.

Der Blaskopf 13 und das Schneidelement 15 können durch einen das Blaskopfinnere mit Druckmittel versorgenden Hohlstößel 17 gemeinsam betätigt werden. Der Stößelantrieb erfolgt hierbei über die Hebel oder Pitmannschen Wellen 28, 29 und die auf dem Führungspfosten 20, 21 laufenden Gleitbarren 18, 19. Das untere Ende des Stößels 17 greift gleitbar in die Ausnehmung 23 der Hohlnabe 22 des Biaskopfs 13. Ein Anschlag 24 begrenzt den Aufwärtshub des Stößels und hält ihn in der Ausnehmung 23. Eine zwischen den Barren 19 und die Nabe 22 um den Stößel 17 gelegte

ι u Spiralfeder 25 drückt den Blaskopf 13 beim Abwärtshub des Stößels nach unten und gestattet eine weitere Abwärtsbewegung des Stößels, sobald der Blaskopf die Anlagestellung an der Materialbahn G erreicht hat Dabei wird über die starren, an dem Gleitbarren 19 befestigten Schubstangen 26, 27 das Schneidelement 15 betätigt. Über die Kanäle 30 wird der Blaskopf 13 mit Luft versorgt Das erforderliche Druckgefälle kann aber auch in anderer, bekannter Weise, z. B. durch Anlegen eines Vakuums an den Formraum 12a erzeugt werden.

In der günstigen Ausbildung der Fig.3 liegt die Oberfläche 43 der Form 12 tiefer als benachbarte Abstützfläche für das Schichtmaterial G. Dieses liegt daher nur mit einem Randteil an der Formoberfläche 43 an und kommt mit dieser Fläche erst ganz in Berührung, wenn das Schneidelement in der Lage entsprechend der F i g. 4 angreif*. Dadurch bleibt die gesamte Glasmasse formbar und kann beschnitten werden, ohne daß das sonst zu beobachtende nachteilige Netzwerk von Haarrissen auftritt.

jo Die Schneidkante 16 des Schneidelements 15 ist zur Formkante 45 seitlich etwas versetzt, so daß zunächst die Schrägfläche 15 an der Bahn G angreift ^nd diese nach unten um die Formkante 45 rollt bzw. quetscht, bevor die eigentliche Abtrennung durch Zusammenwir-

J) ken der Schneidkanten 16,45 erfolgt. Der beschnittene Formkörper ist daher durch einen nahezu völligen Abschluß des Kernteils 14 auch an der Schneidkante durch die nach unten bis dicht an die untere Außenschicht 14b gequetschte obere Außenschichi 14a

w gekennzeichnet(s. Fig. 7).

In einem typischen Versuchsbeispiel wurde hierdurch eine doppelt so große Festigkeit des Randstücks einer aus einem Schichtglas geformten Schüssel erzielt, als bei einem ohne den Erfindungsvorschlag hergestellten

α; Vergleichsversuch, bei dem eine weit größere Kamen· klaffung zwischen der Kern- und der Außenschicht verbleibt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers aus Glas oder aus Glaskeramik oder aus Glas und Glaskeramik, der sich durch sehr hohe Festigkeit auszeichnet und aus einem unter Dehnungsspannung stehenden Kernteil und wenigstens einer den Kernteil vollständig umhüllenden, unter Druckspannung stehenden Außenschicht besteht, mit einem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten der Außenschleifen), als dem des Kernteils, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient (gemessen beim niedrigsten Erstarrungspunkt des Glases) der Außenschicht(en) bei dem aus Glas oder aus Glas und Glaskeramik bestehenden Schichtkörper wenigstens um 15 χ 10-⁷/°C niedriger als der des Kernteils bzw. bei dem nur ^us Glaskeramik bestehenden Schichtkörper um wenigstens 5 χ 10-⁷/°C niedriger als der des Kernteils ist, das Verhältnis der Dicke des Kernteils (d\) zur Summe der Dicken aller Außenschichten im Querschnitt (di + d₃) wenigstens 10 :1 beträgt und der Schichtkörper so hergestellt ist, daß zunächst getrennte Ansätze von Kernteil und Außenschichten geschmolzen wurden und dann Körper aus Glas von solchen Schmelzen in geschmolzenem Zustand unmittelbar unter Bildung einer fehlerfreien Grenzbzw. Oberfläche zusammengebracht wurden, gemäß Patentanmeldung 19 26 824.7, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beginn der Verfor- so mung einer Schichtbahn im warmen, erweichten Zustand des Schichtkörpers an der für die Abtrennung von Randteilen des Formlings vorgesehenen Schnittstelle die oben liegende Außenschicht über den Kernteil bis dicht an die unten liegende Außenschicht gezogen, gerollt oder gequetscht wird und erst dann das überflüssige Glas an der Trennstelle abgetrennt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem Form- und 4u Schneidmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Form- und Schneidmittel an der mit dem Schichtkörper an der Schnittstelle in Berührung gelangenden Fläche ein Schneidelement (15) mit einer an seiner Schneidkante (16) endenden abgeschrägten Teilflä- 4ϊ ehe (XSa), welches vor Beginn des eigentlichen Abtrennvorgangs im Schnittbereich die oben liegende Außenschicht über zumindest einen Teil des Kernteils legt, und eine seitlich zur Schneidkante des Schneidelements versetzte Schneidkante (45) der ^r>o Form (12) aufweist.