DE2434609A1

DE2434609A1 - Verfahren und vorrichtung zum biegen von glastafeln

Info

Publication number: DE2434609A1
Application number: DE2434609A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Triplex Safety Glass Co
Current assignee: Pilkington Automotive Ltd
Priority date: 1973-07-20
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1975-02-06
Also published as: GB1463062A; JPS5054614A; US3899316A; DE2434609C2; FR2237847B1; FR2237847A1

Description

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18. Juli I974

TRIPLEX SAFETY GLASS COMPANY LIMITED London (Großbritannien)

Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von Glastafeln

Die Erfindung betrifft das Biegen von Glastafeln, z. B. für die Herstellung von Windschutzscheiben und Fenstern für Luft-, Straßen- und Schienenfahrzeuge.

Bei der Herstellung gebogener Glastafeln, die entweder gehärtet oder geglüht und einzeln oder als Verbundglaseinhei-

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ten oder Laminate für solche Fenster verwendet werden, ist es üblich, eine Tafel Flachglas zur gewünschten Form zu schneiden und sie dann auf eine Temperatur nahe ihrem Erweichungspunkt zu erwärmen; dabei hängt die Glastafel gewöhnlich von Zangen herab, mit deren Hilfe sie zwischen ein Paar Biegeformen gefördert wird, die komplementäre Form haben und zwischen denen die Glastafel mit einer erwünschten Krümmung gebogen wird, z. B. der erwünschten gekrümmten Form, die für die Herstellung von Fahrzeug-Windschutzscheiben erforderlich ist.

Derzeit werden Paare von Biegeformen verwendet, die eine konvexe Biege-Patrize (Vaterformwerkzeug) mit einer ununterbrochenen Metallfläche oder -haut aufweisen und an einem hinteren Rahmen gehaltert ist. Die andere Hälfte des Werkzeugs ist eine Biege-Matrize (Mutterformwerkzeug) in Form eines konkaven offenen Rahmens, der zur konvexen Biege-Patrize komplementär ist; der offene Rahmen ist so geformt, daß er am Umfang der Glastafel anliegt und diese an die ununterbrochene Fläche der Biege-Patrize drückt.

Bisher werden derartige Formwerkzeuge aus feuerfestem Metall, z. B. warmfestem nichtrostendem Stahl, hergestellt. Die an der Glastafel anliegenden Oberflächen der Patrize und der Matrize sind genau geformt und oberflächenbearbeitet, trotz dem tritt hin und wieder eine Markierung der Glastafelseiten aufgrund von Mängeln in den Formwerkzeugoberflächen, insbesondere in der ununterbrochenen Oberfläche der Patrize, auf. Ferner kann zwischen einer Seite der Glastafel und Stellen auf der Oberfläche der Patrize Adhäsion auftreten, wodurch sich aufgrund von örtlicher Adhäsion zwischen der warmen GlastafeIflache und der blanken Metalloberfläche des Form werkzeugs beim Zurückziehen der Patrize von der Glastafel nach dem Biegen eine schädliche Auswirkung ergeben kann.

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Hierdurch können sich nämlich auf der Glasoberfläche winzige Warzen bilden, die später beim Abschrecken der Glastafel in einem anschließenden Härtverfahren als Spannungskonzentrationspunkte wirken und die Bildung von Fließlinien in der Fläche der abgeschreckten Glastafel zur Folge haben können. Solche Fließlinien sind Mikrorisse in der Glasfläche, die von den Warzen auf der Glasoberfläche ausgehen und mehrere cm lang sein können. Während des anschließenden Abschreckens der gebogenen Glastafel in einer Abschreckflüssigkeit, z. B. einem Mineralöl, zum Härten der gebogenen Glastafel wirkt sich diese Erscheinung in manchen Fällen störend aus.

Ferner kann um den Umfang der Oberfläche des Formwerkzeugs in dem Bereich, in dem die Glastafel zwischen dem Umfang der Patrize und dem Rand der Matrize am stärksten zusammengedrückt wird, ein Anhaften der Glastafel an der Patrize auftreten, und die zur Überwindung der Adhäsion zwischen den Glastafelrändern und dem Umfang der Patrize erforderlichen Kräfte können eine Verzerrung der Glastafel in bezug auf ihre genaue gebogene Form bewirken. Ein Haften des Matrizenumfangs an der Glastafel kann ebenfalls erfolgen, und dies würde die Form der gebogenen Glastafel aufgrund der zum Überwinden der Adhäsion zwischen dem Matrizenrand und der Glastafel beim Trennen der Werkzeughälften voneinander erforderlichen Kräfte ebenfalls beeinträchtigen.

Wenn unter bestimmten Betriebsbedingungen die Patrize und die Matrize nicht die gleiche Temperatur wie die ihnen zugeführte Glastafel haben, können in der gebogenen Glastafel Wärmeunterschiede auftreten. Wenn die Glastafel wärmer als die Formwerkzeugflächen ist, also z. B. 655 °C hat, während die Formwerkzeuge 625 °C haben, sinkt die Oberflächentemperatur der Glastafel beim Berühren der Formwerkzeugflächen um 15-20 ⁰C, und der Temperaturabfall ist an

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den Stellen der Glastafel am größten, an denen ein guter Wärmekontakt zwischen der Glasfläche und der Metallfläche des Formwerkzeugs besteht. In anderen Bereichen bleibt die Temperatur der Glasflächen näher bei ihrer Ausgangstemperatur, und zwar aufgrund des Einschlusses einer dünnen Luftschicht zwischen sich nicht berührenden Glastafelflächen und Formwerkzeugflächen. .

Solche Temperaturgradienten, die unter diesen Bedingungen in der Glastafel erzeugbar sind, können beim anschließenden Abschrecken eine sich ändernde Spannungsverteilung in der Glastafel zur Folge haben.

Bisher wird auf die die Glastafel berührenden Formwerkzeugflächen eine Beschichtung aus Asbest oder Glasfasergewebe aufgebracht. Solche Beschichtungen haben jedoch nur eine sehr geringe Elastizität.

Aufgabe der Erfindung ist die Überwindung der erläuterten Probleme durch Vorsehen einer Beschichtung auf einem oder beiden Formwerkzeugen; die Beschichtung besteht aus einem Werkstoff, der elastisch ist, nicht an den warmen Glastafelseiten haftet und hochwärmedämmend ist, wodurch sich zwischen den Glastafelseiten und den Flächen der genau geformten Werkzeugflächen eine Dämpfungs- oder Federungswirkung ergibt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Biegen von Glastafeln, wobei die Glastafeln auf Biegetemperatur erwärmt und gegenüberliegende Glastafelseiten an komplementäre Biegeflächen angelegt werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Biegeflächen mit einer elastischen Schicht aus Aluminiumsilikat-Fasermatten verwendet wird.

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Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens wird dadurch erreicht, daß eine Glastafelseite an eine ununterbrochene konvexe Fläche des Faserwerkstoffs und die andere Glastafelseite an eine konkave Umfangsflache des Faserwerkstoffs angelegt wird.

Der aus Aluminiumsilikatfaser großen Volumens bestehende Werkstoff ist hochwärmedämmend und elastisch; seine natürliche elastische Flexibilität bleibt bei hohen Temperaturen erhalten trotz sich periodisch wiederholenden Zusammenpressens der Schicht während einer Reihe von Biegevorgängen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Biegevorrichtung zur Verwendung beim Biegen einer warmen Glastafel, mit einem die erwünschte Form der Glastafel aufweisenden Metallformwerkzeug; die Biegevorrichtung ist gekennzeichnet durch eine elastische Oberflächenschicht aus Aluminiumsilikat-Fasermatten auf dem Formwerkzeug.

Dabei kann die eine Werkzeughälfte eine ununterbrochene konkave Fläche haben, die mit einer Oberflächenbeschichtung des Faserwerkstoffs in Papierform versehen ist, die mit dem Metallformwerkzeug verhaftet ist.

Eine dazu komplementäre Biegewerkzeughälfte, mit einem kon kaven offenen Metallrahmen zum umfangsmäßigen Anlegen an eine Fläche'einer zu biegenden Glastafel, ergibt sich dadurch, daß der Metallrahmen eine Oberflächenbeschichtung des Faserwerkstoffs in Papierform hat, die mit dem Metallrahmen verhaftet ist.

Das Faserpapier wird durch ein herkömmliches Papierherstellungsverfahren aus den geblasenen Werkstoffasern her-

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gestellt und kann eine geringe Menge Binder zum Binden der Fasern enthalten. Das Papier wird mit der Metalloberfläche des Formwerkzeugs verklebt, und anschließend kann auf das Papier eine Schutzschicht aus einem Härter gesprüht werden. Vorzugsweise hat das Faserpapier eine Dicke zwischen 1 und 3 mm, eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 9,63 · 10 und

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11,53 · 10 cal/cm /s/ C über einen Temperaturbereich zwischen 600 und 700 °C sowie eine Porosität von 85-95 %. Die Porosität ist der in der Werkstoffmasse zwischen den Fasern vorhandene freie Luftzwischenraum.

Die Erfindung wir im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt den Aufbau eines Paars komplementärer erfindungsgemäßer Biegewerkzeuge mit elastischen wärmedämmenden Beschichtungen auf ihren Glasanlageflächen; und

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch die Isolierbeschichtung auf der Ober fliehe eines der Werkzeuge.

Eine zu biegende Glastafel ist zwischen einem Paar komplementären Biegewerkzeugen, nämlich einer Biege-Patrize 2 und einer Biege-Matrize 3, gehaltert. Die Biege-Patrize hat eine ununterbrochene konvexe Metalloberfläche 4 aus warmfestem nichtrostendem Stahl, die an einem Formrahmen 5 gehalten ist, der über verstellbare Streben 6 mit einem an einem Werkzeugantriebsglied 8 gesicherten Stützgestell 7 verbunden ist. Durch die verstellbaren Streben 6 ist die genaue Krümmung der ununterbrochenen Fläche 4 der Biege-Patrize genau einstellbar.

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Die Biege-Matrize 3 hat einen konkaven offenen Metallrahmen 9, der an der zu biegenden Glastafel umfangsmäßig anliegt und sie in für sich bekannter Weise gegen die ununterbrochene Biege-Patrizenfläclie drückt. Der. offene Metallrahmen 9 ist an verstellbaren Streben 10 gehaltert, die den Metallrahmen 9 mit einem an einem Biege-Matrizen-Antriebsglied 12 gesicherten Stützgestell 11 verbinden. Die Fläche 4 der Biege-Patrize hat eine ununterbrochene elastische äußere Beschichtung 13 aus Aluminiumsilikat-Fasermatten, die mit der konvexen Fläche des Metallwerkzeugs verklebt ist. Die Glasanlagefläche der ringförmigen Biege-Matrize 9 hat ebenfalls eine Beschichtung 14 aus Aluminiumsilikat-Fasermatten.

Somit sind die die Seiten der warmen Glastafel berührenden Werkzeugflächen je eine konkave und eine konvexe Fläche einer elastischen Beschichtung aus Aluminiumsilikat-Fasermatten.

Ein besonders geeigneter und vorteilhaft verwendeter Werkstoff ist ein Aluminiumsilikat-Faserpapier "Triton Kaowool" (Wz) der Morganite Ceramic Fibres Limited. Dieser Werkstoff besteht aus geblasener Aluminiumsilikatfaser und wird durch Einblasen von Hochdruckluft in geschmolzenes hochreines Kaolin hergestellt. Die so erzeugten Fasern werden in einem herkömmlichen Päpierherstellungsverfahren zu Papier mit einer Dicke von 1-3 mm verarbeitet. Das so hergestellte Keramikfaserpapier ist ein unorientierter Werkstoff mit EinzelfÄsern, die: Z.B. 12,5 mm lang sind und einen Durchmesser von 2,8 ,um haben, die über die Papierdicke statistisch ungeordnet ausgerichtet sind (Fig. 2).

Ein derartiges Papier mit einer Dicke von 2mm wurde mit den Metallflächen der Werkzeuge verhaftet. Zuerst wurden die

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Werkzeugflächen gesandstrahlt zur Bildung einer rauhen Oberfläche, und dann wurde das Metall auf etwa 600 ⁰C erwärmt, so daß die Oberfläche oxidierte, wodurch die Metallfläche blauschwarz wurde. Dann wurde das Werkzeug auf Raumtemperatur gekühlt, und ein an der Luft abbindender Keramikfaserklebstoff, z. B. "Triton Cement" (Wz) der Morganite Ceramic Fibres Limited,wurde zur Bildung einer Klebstoffschicht auf die Metallfläche gestrichen (Fig. 2). Sodann wurde Aluminiumsilikat-Faserpapier 13 auf die Oberfläche gewalzt, und dann erfolgte ein Aushärten der Einheit für etwa 8 h bei Raumtemperatur, wonach das Papier beschnitten wurde. Vorzugsweise wurde anschließend die freie Papierfläche leicht mit einer Beschichtung 16 eines Härters in Form einer anorganischen kolloidalen Verbindung, z. B. mit "Triton Hardener" (Wz) der Morganite Ceramic Fibres Limited, besprüht. Der Hauptteil der Werkzeugoberfläche wurde leicht besprüht, aber um ihren Rand wurde vorzugsweise noch eine besondere Sprühschicht aufgebracht.

Anschließend erfolgte ein Aushärten des Härters für etwa 12 h bei etwa 70 ⁰C, und dann wurden die Werkzeughälften in ihre Lagen gebracht und allmählich auf die Biegetemperatur erwärmt.

Die elastischen Beschichtungen 13 und 14 auf den Werkzeugoberflächen haben niedrige Wärmeleitfähigkeit; diese liegt bei üblichen Werkzeug-Arbeitstemperaturen von 600-700 ⁰C zwischen 9,63 · 10"⁵ und 11,53 · 10~⁵ cal/cm²/s/°C. Bei der praktischen Verwendung zeigte sich, daß die Oberflächentemperatur einer Glastafel nur um höchstens 2 ⁰C ansteigen kann, wenn sie an den Faserstoffflächen anliegt, obwohl die Metallwerkzeuge eine um etwa 30 ⁰C niedrigere Temperatur als die Glasflächen haben. Es trat kein Adhäsionsproblem auf, und die Elastizität und Flexibilität des Faserwerkstoffs

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blieben während eines ununterbrochenen Betriebs bei der hohen Biegetemperatur während eines Zeitintervalls erhalten. Z. B. wurden bei einem Versuch insgesamt 46 Flugzeug-Windschutzscheiben mit einer Dicke von 12 mm gebogen; dabei wiesen die Glasflächen keine Markierungen auf, und es ergaben sich keine Probleme beim Erzeugen von Spannungsverläufen während des Abschreckens in einem Mineralöl. Die Probleme, daß die Biege-Patrize auf die Glastafel einen Zug ausübt und daß die Glastafel umfangsmäßig an der Biege-Patrize und der -Matrize anhaftet, traten bei Verwendung der Werkzeugflachen aus Aluminiumsilikat-Faserwerkstoff nicht auf.

Der mittlere Faserdurchmesser von ca. 3 /Um sowie das Papierherstellungsverfahren, dem die Fasern unterzogen werden, ergeben einen geeigneten Werkstoff mit einer Porosität zwischen 85 und 95 %; dieser Werkstoff behält seine Elastizität bei wiederholter Verwendung bei der Arbeitstemperatur von 600 ⁰C und mehr, z. B. 650 ⁰C. Die während des Biegens erfolgende Werkstoffverdichtung beträgt etwa 50 %, d. h. auf die halbe Dicke, und ist reversibel.

Z. B. wurden bei einem Herstellungslauf 3000 Glastafeln in drei Wochen ohne Elastizitätsverlust gebogen. Im Gegensatz dazu hat eine Asbest- oder Glasfasertuchbeschichtung eine Verdichtbarkeit von etwa 10 % und verfestigt sich nach Biegen einer nur kleinen Anzahl Glastafeln zu einer harten Schicht mit sehr begrenzter Verdichtbarkeit.

Die Erfindung schafft also ein vorteilhaftes Verfahren zum Biegen von Glastafeln ohne Beeinträchtigung der optischen Güte des Glases; dadurch, daß die Glasflächen nicht an den Werkzeugen kleben, ergibt sich keine Beeinträchtigung der Form der gebogenen Glastafel, und die gebogene Glastafel ist

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leicht von den Werkzeugflächen lösbar, ohne daß sich ein Verziehen aufgrund von Kräften ergibt, die zur Überwindung der bei herkömmlichen Biegeverfahren auftretenden Adhäsion erforderlich wären.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Biegen von Glastafeln, wobei die Glastafeln auf Biegetemperatur erwärmt und gegenüberliegende Glastafelseiten an komplementäre Biegeflächen angelegt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Biegeflächen mit einer elastischen Schicht aus Aluminiumsilikat-Fasermatten verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glastafelseite an eine ununterbrochene konvexe Fläche des Faserwerkstoffs und die andere Glastafelseite an eine konkave Umfangsflache des Faserwerkstoffs angelegt wird.

3. Biegevorrichtung zur Verwendung beim Biegen einer warmen Glastafel mit dem Verfahren nach Anspruch 1, mit einem die erwünschte Form der Glastafel aufweisenden Metallformwerkzeug,

gekennzeichnet durch eine elastische Oberflächenschicht aus Aluminiumsilikat-Fasermatten auf dem Formwerkzeug.

4. Biegevorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine ununterbrochene konvexe Fläche (4), die mit einer Oberflächenbeschichtung (11) des Faserwerkstoffs in Papierform versehen ist, die mit dem Metallformwerkzeug

(2) verhaftet ist.

5. Biegevorrichtung nach Anspruch 3, mit einem konkaven offenen Metallrahmen zum umfangsmäßigen Anlegen an eine Fläche bzw. Seite einer zu biegenden Glastafel, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallrahmen (9) eine Oberflächenbeschichtung (14)

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des Faserwerkstoffs in Papierform hat, die mit dem Metallrahmen (9) verhaftet ist.

6. Biegevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserpapier eine Dicke von 1-3 mm, eine Wärmeleitfähigkeit von 9,63 · 1(T⁵ - 11,53 · 10~⁵ cal/cm /s/°C und eine Porosität von 85-95 % hat.

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