DE19938807A1 - Uniform short wave IR heating equipment for glass and/or glass-ceramic, e.g. for ceramicizing or heating prior to shaping, includes an arrangement for indirect incidence of most of the IR radiation - Google Patents

Uniform short wave IR heating equipment for glass and/or glass-ceramic, e.g. for ceramicizing or heating prior to shaping, includes an arrangement for indirect incidence of most of the IR radiation

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Abstract

Uniform short wave IR heating equipment for glasses and/or glass-ceramics, including an arrangement for indirect incidence of most of the IR radiation, is new. Equipment for uniformly heating (semi-)transparent glasses and/or glass-ceramics, preferably at 20-3000 (especially 700-1705) deg C, comprises short wave IR sources (1) and an arrangement for causing indirect incidence of more than 50% of the total IR radiation power onto the glasses and/or glass-ceramics (5). Preferred Features: The indirect incidence production arrangement comprises reflectors (3), diffusers and/or an absorbent support body (7) in thermal contact with the glasses and/or glass-ceramics (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glasteilen mittels Verformung aus einem Glasrohling sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for producing glass parts by means of Deformation from a glass blank and a device for implementation of the procedure.

Um das Ausgangsglas eines Glases mit den für Glas üblichen Verformungsverfahren wie beispielsweise Schwerkraftsenken oder Vakuumsenken verformen zu können, wird dieses typischerweise auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes von beispielsweise 1000°C erhitzt.Around the exit glass of a glass with the usual for glass Deformation processes such as gravity sinks or To be able to deform vacuum sinks, this is typically due to Temperatures above the softening point of, for example, 1000 ° C heated.

Eine Aufheizung des Glasrohlings bis zum Erweichungspunkt wird derzeit beispielsweise dadurch erreicht, daß Oberflächenheizungen, zum Beispiel Gasbrenner verwendet werden.The glass blank is currently being heated to the softening point achieved, for example, by surface heating, for example Gas burners can be used.

Als Oberflächenheizung werden ganz allgemein solche Heizungen bezeichnet, bei denen mindestens 50% der gesamten Wärmeleistung der Heizquelle in die Oberfläche beziehungsweise oberflächennahen Schichten des zu erwärmenden Objektes eingetragen werden.Such heaters are generally referred to as surface heating, where at least 50% of the total heat output of the heating source in the surface or layers close to the surface of the heating object.

Eine besondere Art einer Oberflächenheizung ist die oben beschriebene Erwärmung mit einer Gasflamme, wobei typischerweise die Flammtemperaturen bei 1000°C liegen. Eine Erwärmung mittels Gasbrenner erfolgt zum größten Teil durch Übertragung der Wärmeenergie des heißen Gases über die Oberfläche des Glasrohlings. Der Eintrag über die Oberfläche kann zu einem Temperaturgradienten im Glas führen, der die Formgebung z. B. aufgrund von Viskositätsgradienten im Glas nachteilig beeinflussen kann. Insbesondere gilt dies für Glasdicken < 5 mm. A special type of surface heating is that described above Heating with a gas flame, typically the Flame temperatures are around 1000 ° C. Heating by means of a gas burner is largely done by transferring the thermal energy of the hot Gas over the surface of the glass blank. The entry on the surface can lead to a temperature gradient in the glass, the z. B. can adversely affect due to viscosity gradients in the glass. This applies in particular to glass thicknesses <5 mm.  

Um eine schnelle Durchwärmung des Ausgangsglases mit Hilfe von Wärmeleitung zu erreichen, ist beim Gasbrenner ein hoher Leistungseintrag erforderlich. Eine derartige Erwärmung ist auf kleine Flächen beschränkt, da eine vollflächige Einbringung der erforderlichen Leistungsdichte mit Hilfe von Gasbrennern nicht möglich ist.In order to quickly heat the starting glass with the help of Achieving heat conduction is a high power input for the gas burner required. Such heating is limited to small areas because a full coverage of the required power density with the help of Gas burners is not possible.

Weitere Nachteile der Erwärmung mit Gasbrennern sind beispielsweise:
Other disadvantages of heating with gas burners include:

  • - eine relativ unkontrollierte Beflammung,- a relatively uncontrolled flame,
  • - das Eintragen von Störgasen,- the entry of interfering gases,

die die Materialbeschaffenheit unerwünscht beeinflussen können.that can undesirably influence the material properties.

Eine andere Möglichkeit der Herstellung dreidimensional verformter Gläser besteht darin, diese nicht aus einem Glasrohling, sondern bereits während des oder nach dem Schmelzprozeß durch Auflegen auf die geeignete Form durchzuführen.Another way of producing three-dimensionally shaped glasses consists of this not from a glass blank, but already during of or after the melting process by placing on the appropriate shape perform.

So kann Glas direkt an der Schmelzwanne aus dem gewalzten Glasband einer Formgebung unterzogen werden.So glass can be made directly from the rolled glass strip on the melting tank be subjected to a shaping.

Nachteilig an einem derartigen Verfahren ist, daß die Formgebung des Glases an den Wannenbetrieb gekoppelt ist.A disadvantage of such a method is that the shape of the glass is coupled to the tub operation.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasteilen mittels Verformung aus einem Glasrohling anzugeben, mit dem die zuvor beschriebenen Nachteile überwunden werden. Insbesondere soll das Verfahren folgende Möglichkeiten eröffnen:
The object of the invention is therefore to provide a method and a device for producing glass parts by means of deformation from a glass blank, with which the disadvantages described above are overcome. In particular, the process should open up the following options:

  • - einen vom Wannenbetrieb unabhängigen, beispielsweise nachgeschalteten Betrieb, - An independent of the tub operation, for example downstream operation,  
  • - komplexe 3D-Verformungen auch von Radien mit kleinsten Biegeradien,- complex 3D deformations of radii with the smallest bending radii,
  • - weitgehende Vermeidung störender Temperaturgradienten.- To a large extent avoid disruptive temperature gradients.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem oberbegrifflichen Verfahren das Formgebungsverfahren unter Einsatz von IR- Strahlung, vorzugsweise kurzwelliger IR-Strahlung sogenannter NIR-Strahlung, d. h. IR-Strahlung mit einer Wellenlänge kürzer als 2,7 µm, durchgeführt wird.According to the invention the object is achieved in that generic process the shaping process using IR Radiation, preferably short-wave IR radiation, so-called NIR radiation, d. H. IR radiation with a wavelength shorter than 2.7 microns is carried out.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verformung während des Erweichens eines Glasrohlings erfolgt.In a first embodiment of the invention it is provided that the Deformation occurs during the softening of a glass blank.

Als Formgebungsverfahren sind sämtliche üblichen Formgebungsverfahren der Glasverarbeitung denkbar, beispielsweise das Verformen mittels Schwerkraftabsenkung, das durch Vakuum unterstützt sein kann. Man spricht dann von Vakuumsenken. Alternativ hierzu kann das Absenken in die Form mit Hilfe eines Pressstempels oder mit Hilfe des Einblasens von Luft erfolgen.All usual shaping processes are considered as shaping processes glass processing is conceivable, for example by means of shaping Gravity reduction, which can be supported by vacuum. One speaks then from vacuum sinks. Alternatively, lowering into the mold with the help of a press ram or with the help of air blowing.

Neben einem Formgebungsprozeß durch Absenken des Glases in eine Form kann alternativ oder kombiniert mit dem Absenkungsprozeß eine gerichtete IR-Bestrahlung des zu formenden Glasrohlinges erfolgen, wodurch eine gezielte zonenweise Erwärmung und damit Formgebung vorgenommen werden kann.In addition to a shaping process by lowering the glass into a mold can alternatively or in combination with the lowering process a directed IR irradiation of the glass blank to be formed, whereby a targeted zone-by-zone heating and thus shaping can be.

Unterstützend oder alternativ zu einer gerichteten IR-Strahlung, können gezielt bestimmte Bereiche des Rohlinges durch Einbringen von entsprechend ausgestalteten Blenden erwärmt oder im Kalten gehalten werden.Supporting or alternatively to a directed IR radiation can be targeted certain areas of the blank by inserting accordingly designed screens heated or kept cold.

Alternativ zu einer gerichteten Strahlung kann das gesamte Formgebungsverfahren in einem IR-Strahlungshohlraum durchgeführt werden und die Erwärmung mit Hilfe von IR-Strahlern als Strahlungsquellen erfolgen. As an alternative to a directed radiation, the whole Shaping processes are carried out in an IR radiation cavity and the heating is carried out with the aid of IR radiators as radiation sources.  

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die IR-Strahler im Hohlraum derart angeordnet sind, daß nur eine Seite des Glasrohlinges direkt mit Hilfe dieser Strahler bestrahlt wird und die andere Seite aufgrund der hohen Wandreflektivität im IR-Strahlungshohlraum mit zurückreflektierter beziehungsweise gestreuter indirekter IR-Strahlung bestrahlt wird.In one embodiment of the invention it is provided that the IR emitter in Cavity are arranged so that only one side of the glass blank directly is irradiated with the help of this emitter and the other side due to the high wall reflectivity in the IR radiation cavity with back-reflected or scattered indirect IR radiation is irradiated.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Anteil der indirekt auf das Glas einwirkenden Infrarot-Strahlung mehr als 50%, bevorzugt mehr als 60%, bevorzugt mehr als 70%, besonders bevorzugt mehr als 80%, besonders bevorzugt mehr als 90%, insbesondere mehr als 98% der Gesamtstrahlungsleistung beträgt.It is particularly preferred if the proportion of the indirectly on the glass infrared radiation acting more than 50%, preferably more than 60%, preferably more than 70%, particularly preferably more than 80%, particularly preferably more than 90%, in particular more than 98% of the Total radiant power is.

Neben dem Verfahren stellt die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß sie einen 1R-Strahlungshohlraum mit die IR-Strahlung reflektierenden Wänden umfaßt, wobei eine Vielzahl von IR-Strahlern im IR- Strahlungshohlraum angeordnet sind.In addition to the method, the invention also provides a device for Implementation of the procedure is available, which is particularly characterized by this distinguishes that it has a 1R radiation cavity with the IR radiation reflecting walls, with a variety of IR emitters in the IR Radiation cavity are arranged.

IR-Strahlungshohlräume zeigen beispielsweise die US-A-4789771 sowie die EP-A-0 133 847, deren Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich miteinbezogen wird. Vorzugsweise beträgt der Anteil der von dem Teil der Wandflächen reflektierten und/oder gestreuten Infrarot-Strahlung mehr als 50% der auf diese Flächen auftreffenden Strahlung.IR radiation cavities are shown, for example, in US-A-4789771 and US Pat EP-A-0 133 847, the disclosure content of which in the present application is fully involved. The proportion is preferably from the part of the wall surfaces reflected and / or scattered infrared radiation more than 50% of the radiation striking these areas.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Anteil der von dem Teil der Wandflächen reflektierten und/oder gestreuten Infrarot-Strahlung mehr als 90% bzw. 95%, insbesondere mehr als 98%, beträgt.It is particularly preferred if the proportion of the part of the Wall surfaces reflected and / or scattered infrared radiation more than 90% or 95%, in particular more than 98%.

Ein besonderer Vorteil der Verwendung eines IR-Strahlungshohlraumes ist, daß es sich bei Verwendung von sehr stark reflektierenden und/oder Wandmaterialien um einen Resonator hoher Güte Q handelt, der nur mit geringen Verlusten behaftet ist und daher eine hohe Energieausnutzung gewährleistet.A particular advantage of using an IR radiation cavity is that it is when using highly reflective and / or Wall materials is a high quality resonator Q that only works with  low losses and therefore high energy utilization guaranteed.

Als reflektierendes und/oder rückstreuendes Wandmaterial können beispielsweise geschliffene Quarzal-Platten mit beispielsweise einer Dicke von 30 mm Verwendung finden.Can be used as reflective and / or backscattering wall material for example, ground quartz plates with a thickness of, for example 30 mm are used.

Bei der Verwendung diffus rückstreuender Wandmaterialien wird eine besonders gleichmäßige Durchstrahlung aller Volumenelemente des Hohlraumes unter allen Winkeln erreicht. Damit werden etwaige Abschattungseffekte bei komplex geformten Glasteilen vermieden.If diffuse backscattering wall materials are used, a particularly uniform radiation of all volume elements of the Cavity reached at all angles. With this, any Shading effects avoided with complex shaped glass parts.

Auch andere die IR-Strahlung reflektierende bzw. rückstreuende Materialien sind als Wandmaterialien oder Beschichtungen des IR-Strahlungshohlraumes möglich, beispielsweise eine oder mehrere der nachfolgenden Materialien:
Al2O3; BaF2; BaTiO3; CaF2; CaTiO3; MgO.3,5 Al2O3; MgO, SrF2; SiO2; SrTiO3; TiO2; Spinell; Cordierit; Cordierit-Sinterglaskeramik.Other materials reflecting or backscattering the IR radiation are also possible as wall materials or coatings of the IR radiation cavity, for example one or more of the following materials:
Al 2 O 3 ; BaF 2 ; BaTiO 3 ; CaF 2 ; CaTiO 3 ; MgO.3.5 Al 2 O 3 ; MgO, SrF 2 ; SiO 2 ; SrTiO 3 ; TiO 2 ; Spinel; Cordierite; Cordierite sintered glass ceramic.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die IR-Strahler eine Farbtemperatur größer als 1500 K, besonders bevorzugt größer als 2000 K auf.In a preferred embodiment of the invention, the IR radiators have a color temperature greater than 1500 K, particularly preferably greater than 2000 Purchase.

Um eine Überhitzung der IR-Strahler zu vermeiden sind diese vorteilhafterweise gekühlt, insbesondere wassergekühlt.In order to avoid overheating of the IR emitters, these are advantageously cooled, in particular water-cooled.

Zur gezielten Erwärmung des Glases beispielsweise mit Hilfe gerichteter Strahler ist vorgesehen, daß die IR-Strahler einzeln ausschaltbar, insbesondere in ihrer elektrischen Leistung regelbar sind. For targeted heating of the glass, for example with the help of directed It is provided that the IR emitters can be switched off individually, in particular in terms of their electrical power can be regulated.  

Die Erfindung soll nachfolgend beispielhaft anhand der Figuren sowie der Ausführungsbeispiele beschrieben werden.The invention is intended to be exemplified below with reference to the figures and Exemplary embodiments are described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Planck-Kurve eines möglichen IR-Strahlers mit einer Temperatur von 2400 K, Fig. 1 is the Planck curve of a possible IR radiator with a temperature of 2400 K,

Fig. 2A den prinzipiellen Aufbau einer Heizvorrichtung gemäß der Erfindung mit Strahlungshohlraum, Fig. 2A shows the basic structure of a heater according to the invention with radiation cavity,

Fig. 2B die Remissionskurve über der Wellenlänge von Al2O3 Sintox AL der Fa. Morgan Matroc, Troisdorf, mit einem Remissionsgrad < 95%, über einen weiten Spektralbereich < 98%, im IR- Wellenlängenbereich, FIG. 2B, the reflectance curve versus wavelength of Al 2 O 3 Sintox AL Fa. Morgan Matroc, Troisdorf, with a reflectance <95%, over a wide spectral range <98%, in the infrared wavelength range,

Fig. 3 die Aufheizkurve eines zu formenden Glasrohlings in einer Heizvorrichtung umfassend einen IR-Strahlungshohlraum, Fig. 3, the heating curve of a glass blank to be molded comprising a heater in an IR radiation cavity,

Fig. 4A+B Verformung eines Glasrohlings mit Schwerkraftsenken, FIG. 4A + B deformation of a glass blank with gravity drain,

Fig. 5A+B Verformung eines Glasrohlings mit Vakuumsenken, Fig. 5A + B deformation of a glass blank with vacuum lowering,

Fig. 6A+B Verformung eines Glasrohlings mit Senken, unterstützt durch ein Preßwerkzeug, Fig. 6A and B forming a glass blank with sinks, supported by a pressing tool,

Fig. 7A+B Verformung eines Glasrohlings mit Senken unterstützt durch Überdruck, FIG. 7A + B deformation of a glass blank with lowering supported by excess pressure,

Fig. 8 Verformung eine Glasrohlings durch gerichtete IR-Strahler, Fig. 8 forming a glass blank by directional IR radiators,

Fig. 9 Verformung eines Glasrohlings in einem IR-Strahlungshohlraum mit Blende. Fig. 9 deformation of a glass blank in an IR radiation cavity with an aperture.

Fig. 1 zeigt die Intensitätsverteilung einer IR-Strahlungsquelle wie sie zur Erwärmung eines Glasrohlings für eine komplexe Formgebung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Die zur Anwendung gelangenden IR- Strahler können lineare Halogen IR-Quarzrohrstrahler mit einer Nennleistung von 2000 W bei einer Spannung von 230 V sein, welche bevorzugt eine Farbtemperatur von 2400 K besitzen. Diese IR-Strahler haben entsprechend dem Wienschen Verschiebungsgesetz ihr Strahlungsmaximum bei einer Wellenlänge von 1210 nm. Fig. 1 shows the intensity distribution of a source of IR radiation as it can be used for heating a glass blank for forming a complex according to the invention. The IR emitters used can be linear halogen IR quartz tube emitters with a nominal output of 2000 W at a voltage of 230 V, which preferably have a color temperature of 2400 K. These IR emitters have their radiation maximum at a wavelength of 1210 nm in accordance with Vienna's law of displacement.

Bei dem erfindungsgemäßen Formgebungsverfahren befinden sich die Heizeinrichtung und das Glühgut beziehungsweise der zu formende Glasrohling in einem mit IR-Strahlern bestückten IR-Strahlungshohlraum. Im Falle ungekühlter Strahler ist es notwendig, daß die Quarzglasstrahler selbst genügend temperaturbeständig sind. Das Quarzglasrohr ist bis etwa 1100° Celsius einsetzbar. Bevorzugt ist es, die Quarzglasrohre erheblich länger auszubilden als die Heizwendel und aus dem Heißbereich herauszuführen, so daß die Anschlüsse im Kaltbereich sind, um die elektrischen Anschlüsse nicht zu überhitzen. Die Quarzglasrohre können mit und ohne Beschichtung ausgeführt sein.In the shaping process according to the invention, the Heating device and the annealing material or the one to be shaped Glass blank in an IR radiation cavity equipped with IR radiators. in the In the case of uncooled radiators, it is necessary that the quartz glass radiators themselves are sufficiently temperature-resistant. The quartz glass tube is up to about 1100 ° Celsius can be used. It is preferred that the quartz glass tubes be considerably longer to train as the heating coil and lead out of the hot area, so that the connections are in the cold area, not the electrical connections to overheat. The quartz glass tubes can be with and without coating be executed.

In Fig. 2A ist eine erste Ausführungsform einer Heizvorrichtung für ein Formgebungsverfahren gemäß der Erfindung mit einem IR- Strahlungshohlraum dargestellt.In Fig. 2A, a first embodiment of the invention is shown a heating device for a molding process in accordance with an IR radiation cavity.

Die in Fig. 2A dargestellte Heizvorrichtung umfaßt eine Vielzahl von IR- Strahlern 1, die unterhalb eines Reflektors 3 angeordnet sind. Durch den Reflektor 3 wird erreicht, daß die von den IR-Strahlern in andere Richtungen abgegebenen Leistungen auf den Glasrohling gelenkt werden. Die von den IR-Strahlern abgegebene IR-Strahlung durchdringt teilweise den in diesem Wellenlängenbereich transparenten Glasrohling 5 und trifft auf eine Trägerplatte 7 aus stark reflektierendem beziehungsweise stark streuendem Material. Besonders geeignet hierfür ist Quarzal, das auch im Infraroten ungefähr 90% der auftreffenden Strahlung reflektiert. Alternativ hierzu könnte auch Al2O3 Verwendung finden, das einen Reflektionsgrad von ungefähr 98% aufweist. Auf die Trägerplatte 7 wird der Glasrohling 5 mit Hilfe von beispielsweise Quarzal- oder Al2O3 Streifen 9 aufgesetzt. Die Temperatur der Unterseite kann durch ein Loch in der Trägerplatte mittels eines Pyrometers gemessen werden.The heating device shown in FIG. 2A comprises a plurality of IR radiators 1 which are arranged below a reflector 3 . The reflector 3 ensures that the powers emitted by the IR emitters in other directions are directed onto the glass blank. The IR radiation emitted by the IR emitters partially penetrates the glass blank 5 that is transparent in this wavelength range and strikes a carrier plate 7 made of highly reflective or strongly scattering material. Quartzal is particularly suitable for this purpose, which also reflects about 90% of the incident radiation in the infrared. Alternatively, Al 2 O 3 could also be used, which has a degree of reflection of approximately 98%. The glass blank 5 is placed on the carrier plate 7 with the aid of, for example, quartzal or Al 2 O 3 strips 9 . The temperature of the bottom can be measured through a hole in the carrier plate using a pyrometer.

Die Wände 10 können zusammen mit Reflektor 3 und Trägerplatte 7 bei entsprechender Ausgestaltung mit reflektierendem Material bzw. Quarzal oder Al2O3 einen IR-Strahlungshohlraum hoher Güte ausbilden.The walls 10 can form an IR radiation cavity of high quality together with the reflector 3 and carrier plate 7 with a corresponding configuration with reflective material or quartzal or Al 2 O 3 .

Fig. 3 zeigt die Heizkurve eines umzuformenden Glasrohlinges gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die zu formende Glasprobe Abmessungen von etwa 200 mm bei einer Dicke von 4 mm aufwies. Fig. 3, the heating curve of a glass blank to be formed is according to a method according to the invention, the mm had to be shaped glass sample dimensions of about 200 mm at a thickness of 4.

Das Heizverfahren beziehungsweise die Wärmebehandlung erfolgte wie nachfolgend beschrieben:The heating process or heat treatment was carried out as described below:

Die Erwärmung der zu formenden Glasproben erfolgte zunächst in einem mit Quarzal umbauten IR-Strahlungshohlraum gemäß Fig. 3, dessen Decke durch einen Aluminiumreflektor mit darunter befindlichen IR-Strahlern gebildet wurde. Die Glasproben wurden in geeigneter Art und Weise auf Quarzal gelagert.The glass samples to be molded were first heated in an IR radiation cavity surrounded by quartzal as shown in FIG. 3, the ceiling of which was formed by an aluminum reflector with IR radiators underneath. The glass samples were appropriately stored on quartzal.

Im IR-Strahlungshohlraum wurde das zu formende Glas durch mehrere Halogen IR-Strahler direkt angestrahlt, die sich in einem Abstand von 10 mm bis 150 mm über dem zu formenden Glas befanden. In the IR radiation cavity, the glass to be molded was replaced by several Halogen IR illuminator is directly illuminated, which is at a distance of 10 mm up to 150 mm above the glass to be molded.  

Das Aufheizen des zu formenden Glases fand nunmehr mittels Ansteuerung der IR-Strahler über einen Thyristorsteller auf Grundlage von Absorptions-, Reflektions- und Streuprozesse statt, wie nachfolgend eingehend beschrieben:The heating of the glass to be shaped now took place by means of control the IR emitter via a thyristor controller based on absorption, Reflection and scattering processes take place as detailed below described:

Da die Absorptionslänge der verwendeten kurzwelligen IR-Strahlung, d. h. IR- Strahlung mit einer Wellenlänge kürzer als 2,7 µm, sehr viel größer ist als die Abmessungen der zu erwärmenden Gegenstände, wird der größte Teil der auftreffenden Strahlung durch die Probe hindurchgelassen. Da andererseits die absorbierte Energie pro Volumen an jedem Punkt des Glases nahezu gleich ist, wird eine über das gesamte Volumen homogene Erwärmung erzielt. Bei dem Verfahren gemäß Fig. 3 befinden sich die IR-Strahler und das zu erwärmende Glas in einem Hohlraum, dessen Wände aus einem Material mit einer Oberfläche hoher Reflektivität besteht, wobei zumindest ein Teil der Wandfläche die auftreffende Strahlung überwiegend diffus zurückstreut. Dadurch gelangt der überwiegende Teil der zunächst von dem Glas hindurchgelassenen kurzwelligen IR-Strahlung nach Reflektion beziehungsweise Streuung an der Wand erneut in den zu erwärmenden Gegenstand und wird wiederum teilweise absorbiert. Der Weg der auch beim zweiten Durchgang durch das Glas hindurchgelassenen Strahlung setzt sich analog fort. Mit diesem Verfahren wird nicht nur eine in der Tiefe homogene Erwärmung erreicht, sondern auch die eingesetzte Energie deutlich besser als bei nur einfachem Durchgang durch das Glas ausgenutzt.Since the absorption length of the short-wave IR radiation used, ie IR radiation with a wavelength shorter than 2.7 μm, is very much greater than the dimensions of the objects to be heated, the majority of the incident radiation is transmitted through the sample. On the other hand, since the absorbed energy per volume is almost the same at every point of the glass, a homogeneous heating is achieved over the entire volume. In the method according to FIG. 3, the IR radiators and the glass to be heated are located in a cavity, the walls of which consist of a material with a surface with high reflectivity, with at least a part of the wall surface scattering the incident radiation predominantly diffusely. As a result, the predominant part of the short-wave IR radiation initially transmitted through the glass after reflection or scattering on the wall again reaches the object to be heated and is in turn partially absorbed. The path of the radiation that is transmitted through the glass during the second pass continues analogously. This process not only achieves homogeneous heating in depth, but also uses the energy used much better than with a simple passage through the glass.

In Fig. 4 ist der Aufbau für eine Formgebung eines Glasrohlinges 5 in einem IR-Strahlungshohlraum mit IR-Heizstrahlern 1 mit Hilfe von Schwerkraftsenken dargestellt.In FIG. 4, the structure for shaping a glass blank 5 in an IR radiation cavity with IR radiators 1 is illustrated with the aid of gravity sinks.

Die IR-Strahler 1 sind im Strahlungshohlraum oberhalb des zu formenden Glasrohlings 5 angeordnet. Oberhalb der IR-Strahler 1 befinden sich Reflektoren 3. The IR radiators 1 are arranged in the radiation cavity above the glass blank 5 to be molded. Reflectors 3 are located above the IR radiators 1 .

Die IR-Strahler 1 erwärmen den Glasrohling 5 von der Oberseite. Die Form 50, in die der Rohling 5 sinkt, ist mit IR-reflektierendem Material ebenso wie die Wände 10 des IR-Strahlungshohlraumes beschichtet. Die auf die Wände 10 beziehungsweise die Form 50 auftreffende IR-Strahlung wird zu einem Anteil von mehr als 50%, vorzugsweise 90% bzw. 95%, besonders bevorzugt 98 %, reflektiert. Die zurückreflektierte Strahlung erwärmt beim nochmaligen Durchgang wiederum das Glasrohling.The IR radiators 1 heat the glass blank 5 from the top. The form 50 into which the blank 5 sinks is coated with IR-reflecting material, as are the walls 10 of the IR radiation cavity. The IR radiation impinging on the walls 10 or the mold 50 is reflected in a proportion of more than 50%, preferably 90% or 95%, particularly preferably 98%. The radiation reflected back warms the glass blank when it is passed through again.

Wird eine bestimmte Temperatur in dem Glasrohling überschritten, so senkt sich der erwärmte Glasrohling in die Form 50 aufgrund ihrer Schwerkraft ab wie in Fig. 4B dargestellt.If a certain temperature in the glass blank is exceeded, the heated glass blank lowers into the mold 50 due to its gravity, as shown in FIG. 4B.

Nach Abschluß des Formgebungsprozesses wird das geformte Glasteil nach Abstellen der Beheizung mittels der IR-Strahler aus der Form entnommen. Auch eine Nachbeheizung im Ofen wäre denkbar.After the shaping process has been completed, the shaped glass part is subsequently The heating is switched off from the mold using the IR radiator. Reheating in the oven would also be conceivable.

Der Formungsprozeß kann durch Anlegen von Vakuum, wie in den Fig. 5A und 5B dargestellt, unterstützt werden.The molding process can be assisted by applying vacuum as shown in Figures 5A and 5B.

Hierzu ist vorgesehen, unterhalb des zu formenden Glasrohlinges 5 in der Form einen Vakuumanschluß 52 vorzusehen.For this purpose, it is provided to provide a vacuum connection 52 in the mold below the glass blank 5 to be molded.

Die Schwerkraftabsenkung nach Erwärmung durch die IR-Strahler wird durch Anlegung eines Vakuums unterstützt.The lowering of gravity after heating by the IR emitters is carried out by Vacuum application supported.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, wie in Fig. 6A und 6B dargestellt, den Verformungsprozeß mit einem Pressstempel 54 zu unterstützen. Hierzu werden vorteilhafterweise nach Erwärmung der Platte die IR-Strahler, die sich oberhalb der zu erwärmenden Platte befinden, verfahren und anschließend mit Hilfe des Presswerkzeuges beziehungsweise Pressstempels 52 die erwärmte Platte 5 in die Form abgesenkt. As an alternative to this, it can be provided, as shown in FIGS. 6A and 6B, to support the deformation process with a press ram 54 . For this purpose, after the plate has been heated, the IR radiators which are located above the plate to be heated are advantageously moved and then the heated plate 5 is lowered into the mold with the aid of the pressing tool or press die 52 .

Anstelle eines Absenkens mit einem Pressstempel 54 kann wie in Fig. 7A und 7B dargestellt, vorgesehen sein, durch Einblasen eines Überdruckes mit Hilfe eines Blaswerkzeuges 56 die erwärmte Platte in die Form zu bringen.Instead of lowering with a press ram 54 , as shown in FIGS. 7A and 7B, provision can be made to bring the heated plate into the mold by blowing in excess pressure with the aid of a blowing tool 56 .

In Fig. 8 ist die selektive Aufheizung eines Glasrohlinges mit Hilfe von gerichteten IR-Strahlern 100 gezeigt.In FIG. 8, the selective heating of a glass blank with the aid of directed infrared heaters 100 is shown.

Durch eine derart gerichtete Aufheizung können die Verformungsprozesse in ganz bestimmten Bereichen des zu formenden Glases in Gang gesetzt werden. Durch Einzelansteuerung der gerichteten IR-Strahler 100 ist es möglich, über eine Fläche verteilt Temperaturprofile in dem zu formenden Glas herzustellen und so dem Glas eine beliebige, vorbestimmte Form zu geben.By means of such a directed heating, the deformation processes can be started in very specific areas of the glass to be shaped. By individually controlling the directional IR radiators 100 , it is possible to produce temperature profiles in a distributed manner over the surface in the glass to be molded and thus to give the glass any predetermined shape.

Anstelle von gerichteten und einzeln angesteuerten IR-Strahlern können auch Blenden 102 vorgesehen sein, die zwischen die IR-Strahler 100 und die Oberseite der zu erwärmenden Platte 5 eingebracht werden.Instead of directed and individually controlled IR emitters, diaphragms 102 can also be provided, which are introduced between the IR emitters 100 and the top of the plate 5 to be heated.

Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt.Such an embodiment of the invention is shown in FIG. 9.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Materialtemperaturen im Bereich von 1150 Grad Celsius bis 1200 Grad Celsius und darüber erreicht, wobei sich auch erreichen läßt, daß die Temperaturinhomogenität im Werkstück vor dem Formgebungsprozess +/- 10 K nicht überschreitet.With the inventive method material temperatures in Range from 1150 degrees Celsius to 1200 degrees Celsius and above, it can also be achieved that the temperature inhomogeneity in the Workpiece does not exceed +/- 10 K before the shaping process.

Bei der Entnahme des geformten Teiles beträgt die Temperatur des geformten Glases vorzugsweise weniger als 250 Grad Celsius.When the molded part is removed, the temperature of the molded glass preferably less than 250 degrees Celsius.

Die Aufheizung mit Hilfe der IR-Strahlungsmethode dauert vorzugsweise weniger als 60 Sekunden. Heating using the IR radiation method preferably takes time less than 60 seconds.  

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise rinnenförmige Bauteile mit einem Kreisbogenquerschnitt von r kleiner als 150 mm bei einer Weite des Bauteiles kleiner 200 mm realisiert werden sowie beispielsweise rinnenförmige Bauteile mit rechteckigem beziehungsweise trapezförmigem Querschnitt geformt werden.With the help of the method according to the invention, for example trough-shaped components with a circular cross section of r less than 150 mm can be realized with a width of the component less than 200 mm as well for example channel-shaped components with a rectangular or trapezoidal cross section.

Auch komplexe Verformungen dreidimensionaler Art sind möglich.Even complex three-dimensional deformations are possible.

Claims (24)

1. Verfahren zur Herstellung von Glasteilen mittels Verformung aus einem Glasrohling, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren unter Einsatz von IR-Strahlung durchgeführt wird.1. A process for the production of glass parts by means of deformation from a glass blank, characterized in that the shaping process is carried out using IR radiation. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Strahlung kurzwellige IR-Strahlung, vorzugsweise mit einer Wellenlänge kürzer als 2,7 µm, ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the IR radiation is short-wave IR radiation, preferably with a Wavelength is shorter than 2.7 µm. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasrohling eine Glasplatte ist.3. The method according to claim 2, characterized in that the glass blank is a glass plate. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren während des Erweichens eines Glasrohlinges erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the molding process during the softening of a Glass blank is done. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren Schwerkraftsenken umfaßt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the molding process gravity sinks includes. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren Vakuumsenken umfaßt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the molding process includes vacuum sinks. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren das Senken mit Pressstempel umfaßt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the shaping process includes lowering with a stamp. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren Blassenken umfaßt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the molding process includes paleness.   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren eine gerichtete IR-Bestrahlung des zu formenden Glasrohlinges umfaßt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the shaping process a directed IR irradiation of the forming glass blank. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgebungsverfahren in einem IR-Strahlungshohlraum durchgeführt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the molding process in an IR radiation cavity is carried out. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsbeheizung mit Hilfe von im Strahlungshohlraum angeordneten IR-Strahlern durchgeführt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the radiation heating with the help of in the radiation cavity arranged IR emitters is carried out. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des Glasrohlinges direkt mit IR-Strahlung der IR-Strahler bestrahlt wird und die andere Seite indirekt mit reflektierter IR-Strahlung des IR-Strahlungshohlraumes bestrahlt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that one side of the glass blank directly with IR radiation from the IR emitters is irradiated and the other side indirectly with reflected IR radiation of the IR radiation cavity is irradiated. 13. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasrohling vorgewärmt wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the glass blank is preheated. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasrohling in einem konventionellen Ofen vorgeheizt wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the Glass blank is preheated in a conventional oven. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas nach der Formgebung nachbeheizt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized characterized in that the glass is reheated after shaping. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas in einem konventionellen Ofen nachbeheizt wird. 16. The method according to claim 15, characterized in that the glass is reheated in a conventional oven.   17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung umfaßt:
  • 1. 17.1 einen IR-Strahlungshohlraum mit die IR-Strahlung reflektierenden Wänden
  • 2. 17.2 einen oder mehrere IR-Strahler.
17. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the device comprises:
  • 1. 17.1 an IR radiation cavity with walls reflecting the IR radiation
  • 2. 17.2 one or more IR emitters.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektivität bzw. das Rückstreuvermögen der Wände mehr als 50% der auftreffenden Strahlung beträgt.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the reflectivity or the backscattering ability of the walls more than 50% the incident radiation. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektivität bzw. das Rückstreuvermögen der Wände mehr als 90% bzw. 95%, insbesondere mehr als 98% der auftreffenden Strahlung beträgt.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the reflectivity or the backscattering ability of the walls more than 90% or 95%, in particular more than 98% of the hits Radiation is. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Wände eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien umfaßt:
Al2O3; BaF2; BaTiO3; CaF2; CaTiO3; MgO.3,5 Al2O3; MgO, SrF2; SiO2; SrTiO3; TiO2; Spinell; Cordierit; Cordierit-Sinterglaskeramik.20. Device according to one of claims 17 to 19, characterized in that the reflecting walls comprises one or more of the following materials:
Al 2 O 3 ; BaF 2 ; BaTiO 3 ; CaF 2 ; CaTiO 3 ; MgO.3.5 Al 2 O 3 ; MgO, SrF 2 ; SiO 2 ; SrTiO 3 ; TiO 2 ; Spinel; Cordierite; Cordierite sintered glass ceramic. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandmaterial diffus rückstreuend ist.21. Device according to one of claims 17 to 20, characterized characterized in that the wall material is diffusely backscattering. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Strahler eine Farbtemperatur größer als 1500 K, besonders bevorzugt größer als 2000 K aufweisen. 22. The device according to one of claims 17 to 21, characterized characterized in that the IR emitter has a color temperature greater than 1500 K, particularly preferably greater than 2000 K.   23. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Strahler gekühlt, insbesondere wassergekühlt sind.23. The device according to any one of claims 17 to 22, characterized characterized in that the IR radiator is cooled, in particular are water cooled. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Strahler einzeln ansteuerbar und in ihrer elektrischen Leistung regelbar sind.24. The device according to one of claims 17 to 23, characterized characterized in that the IR emitters can be controlled individually and in their electrical power are adjustable.
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