DE2822843C3

DE2822843C3 - Verfahren zum Biegen einer Glasplatte

Info

Publication number: DE2822843C3
Application number: DE2822843A
Authority: DE
Inventors: Akimasa Higashimurayama Tokyo Akao; Yoshihiro Ebata; Nagamasa Kawanishi Kataoka; Tsutomu Ikeda Ueno
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1977-05-26
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1984-07-26
Also published as: JPS5439405B2; DE2822843B2; GB1573677A; DE2822843A1; JPS53145832A; US4173461A; FR2391962A1; FR2391962B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe mit kleinem Biegeradius, bei dem die Glasscheibe auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstempo, atur erwärmt wird, längs einer Biegelinie die Glastemperafiir durch Strahlung weiter ' erhöht wird, und die Glasscheibe durch das Eigengewicht gebogen wird.

Aus der JP-OS 45(1970)-28 911 ist ein Biegeverfahren für eine Glasplatte zur Erzeugung eines relativ geringen Biegeradius an der Biegestelle bekannt, bei der die Glasplatte an der beabsichtigten Biegestelle mit einer Vertiefung oder Nutung versehen wird, und nach dem Aufheizen der Glasplatte bis zur Erweichung in einer die Nut oder den Einschnitt enthaltenden Zone die Biegung längs der Nut oder des Einschnittes durchgeführt wird. Für die Produktivität bei einer industriellen Fertigung ist die Notwendigkeit eines Bearbeitungsvorganges zum Herstellen des Einschnittes oder der Nut als ein Vorbereitungsschritt ein kaum erträglicher Nachteil.

Ein weiteres Verfahren ist aus der DE-OS 22 19 946 bekannt. Die Glasplatte wird zunächst auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur vorgewärmt Dann wird sie bis zum Erweichungspunkt durch eine Widerstandsheizung bis zur Erweichungstemperatur aufgeheizt Dazu wird vorher eine elektrisch leitfähige Paste (die ein Metallpulver enthält) auf die Oberfläche der Glasplatte aufgetragen, so daß sich eine leitfähige Schicht in Form eines Gürtels oder Streifens auf der beabsichtigten Biegelinie ergibt, und ein elektrischer Strom wird durch die leitfähige Schicht hindurchgeschickt, um die Glasplatte in dem durch diese Schicht bedeckten Bereich aufzuheizen und zu erweichen, Auch bei diesem Verfahren ist ein Yorbereitungsschritt, d.h. das Auftragen der Paste, erforderlich. Darüber hinaus entsteht das Problem, daß die Paste auf dem entstandenen Glasgegenstand als undurchsichtige und fleckige Zone verbleibt, wodurch das Erscheinungsbild des Gegenstandes beeinträchtigt wird.

In der DE-OS 20 53 917 wird ein Verfahren zum Verschweißen von Glasscheiben beschrieben. Dazu werden hier ebenfalls elektrisch leitende Streifen entlang der Bahn, in der der Strom fließen soll, auf die Glasscheiben aufgebracht Zunächst erfolgt die Stromführung durch diese Streifen. Erst wenn das Glas auf eine Temperatur, bei der es elektrisch leitend wird, aufgeheizt ist, werden die Streifen weggebrannt und der Strom durch das Glas geleitet Auch bei diesem Verfahren muß das Glas vorbehandelt werden mit der Folge der oben genannten Nachteile.

Dieselben Nachteile gelten für das in der DE-AS 14 71 980 beschriebene Verfahren zum Verschweißen der Ränder zweier Glasscheiben, bei dem in den Randbereich einer Glasscheibe ein Streifen aus elektrisch leitfähigem Material aufgebracht wird, der bei Erreichen höherer Temperaturen, bei denen das Glas leitend wird, wegbrennt

In der DE-OS 20 04 338 wird ebenfalls ein Verfahren zum Verbinden von Glasteilen beschrieben. Nachdem die Glasteile mit Hilfe von Brennern vorgewärmt sind, wird ein Argonstrom auf die Glasränder geleitet, der sich durch Joulesche Wärme erhitzt so daß ein Bogen entsteht Auch bei diesem Verfahren wird ein elektrischer Leiter als Hilfsmittel verwendet und die Erweichung des Glases nicht aHein durch die beim Stromfluß durch das Glas erzeugte Joulesche Wärme erreicht

In der DE-AS 10 26 926 wird ein Verfahren zur Verschmelzung von zwei Glasgegenständen beschrieben, bei dem die Glasgegenstände auf eine Temperatur vorerhitzt werden, bei der das Glas einen niedrigeren Widerstand für den elektrischen Strom hat, und dann dem Glas ein elektrischer Strom mittels zwischen den Glasgegenständen angeordneter Elektroden zugeführt wird, um die Glasgegenstände zusammenzuschmelzen. Nach Beendigung des Verschmelzungsverfahrens bleiben die Elektroden mindestens teilweise im Glas zurück. Obwohl bei diesem Verfahren das Glas durch die im Glas erzeugte Joulesche Wärme erweicht wird, ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen, wie die Elektroden bei einem Biegeverfahren angeordnet werden müssen, um einen möglichst kleinen Biegeradius zu erzielen.

In der DE-PS 8 05 773 wird ein Verfahren zum Biegen von Glasscheiben beschrieben, bei dem die Glasscheibe auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur erwärmt wird und dann längs der Biegelinie durch ein elektrisches Hochfrequenzfeld weiter erhitzt wird. Die zwei Elektroden, die mit einer Hochfrequenzstromquelle verbunden sind, sind längs der Biegelinie mit der Front- und Rückseite der Glasscheibe in Kontakt Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, die Erweichungszone ausreichend schmal zu halten und dadurch einen kleinen Biegeradius zu erzielen.

Ein Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe der eingangs genannten Art wird in der US-PS 21 11 392 beschrieben. Die Glastemperatur wird bei diesem Verfahren längs der Biegelinie mit Hilfe von zwei Heizwiderstandsstangen bis zum Erweichungspunkt erhöht, die oberhalb und unterhalb der Glasscheibe längs der Biegelinie angeordnet sind. Dies hat zwei Nachteile zur Folge. Das Verfahren benötigt einen relativ hohen Energieverbrauch, und die Erweichungszone kann nicht ausreichend schmal gehalten werden, so daß der Biegeradius nicht genügend klein ist

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein Verbiegen mit einem kleinen Biegeradius erreicht werden kann, bei dem weder eine Vor- noch Nachbehandlung des Biegebereiches erforderlich ist, und das relativ wenig Energie verbraucht

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst

Entsprechend der Erfindung wird die Glasplatte mit zwei Elektroden versehen, die an den beiden Endpunkten der vorgesehenen Biegelinie mit ihr in Berührung gebracht werden und die Glasplatte wird daraufhin in der folgenden Weise aufgeheizt: Zunächst wird ein wesentlicher Anteil der Glasplatte so erhitzt, daß die Glasplatte nicht erweicht wird und zur gleichen Zeit wird die Glasplatte in einer dieselbe überquerenden engen Zone, die die gesamte Länge der' Biegelinie enthält, intensiver erhitzt und zwar durch die Verwendung «sines Heizers, der mit kurzem Abstand von der Glasplatte zur Abstrahlung von Wärme längs der Biegelinie so angeordnet ist, daß nur diese Zone der Glasplatte bis zu einer Temperatur aufgeheizt wird, bei der die Glasplatte noch nicht erweicht, jedoch eine beträchtliche Erniedrigung ihres elektrischen Widerstandes erfährt Daraufhin wird eine Spannung an die Elektroden angelegt, so daß ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden durch die intensiv erhitzte Zone der Glasplatte fließt, während die beschriebenen Heizvorgänge fortgesetzt werden, so daß iiur diese Zone der Glasplatte durch den Joul'schen Effekt des Stromes weitererhitzt und erweicht wird. Während diese erwähnte Zone erweicht bleibt, wird die Glasplatte so gebogen, daß sich eine Biegung längs der erwähnten Biegelinie ergibt, die in der erweichten Zone enthalten ist

Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, daß die Glasplatte vor dem Aufheizvorgang zur Erweichung keiner Behandlung bedarf und daß sich dementsprechend ein Gegenstand mit gutem Aussehen auf sehr produktive Weise ergibt Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß eine Biegestelle mit sehr geringem Krümmungsradius erzielt werden kann, da nur ein sehr enger Bereich der Glasplatte erweicht wird.

Dieses Verfahren kann angewendet werden, wenn gerade oder gekrümmte Biegelinien beabsichtigt sind. Die Biegung kann in der beschriebenen Weise durch Aufheizen ui«d örtliches Erweichen der Glasplatte auf einer entsprechend ausgelegten Biegeform ausgeführt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Eicgen einer flachen Glasplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig.2 eine Schnittansicht eines Ofens, in den die Vorrichtung nach F i g. 1 gestellt werden kann,

Fig.3 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 dargestellten zum Biegen einer gekrümmten Glasplatte, und

F i g. 4 und 5 perspektivische Ansichten zweier nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebogener Glasgegenstände.

Die Glasplatte 10 in F i g. 1, die eine Stärke von etwa 5 mm und eine rechteckige Form mit 40 cm χ 50 cm Seitenlänge aufweisen kann, soll längs einer geraden Linie gebogen werden. Die Biegeform 12 weist die Gestalt eines Tisches auf, dessen obere Fläche in einen horizontalen Bereich 12a und einen nach unten abfallenden Bereich 12c unterteilt ist Die gemeinsame Grenze der beiden Flächenbereiche ergeben eine gerade Kante \tb. Die Neigung des abfallenden Bereichs 12c ist so bestimmt, daß die beiden Bereiche oder Abschnitte 12a und 12c einen Winkel θ miteinander einschließe!, der dem beabsichtigten

ι ο

Biegewinkel für die Glasplatte 10 entspricht Die Glasplatte 10 wird auf den horizontalen Bereich 12a der oberen Formfläche aufgelegt und durch Klemmeinrichtungen 14, die von verschiedener Art sein können, in einer solchen Lage gehalten, daß die beabsichtigte Biegelinie über der Kante 126 liegt Ein Abschnitt der Glasplatte 10 ragt demnach über die Kante 126 so hinaus, daß sie einen zunehmenden Abstand von dem abfallenden Bereich 12c der oberen Formfläche aufweist

Ein elektrischer Heizer 16 in Form einer geraden Stange oder eines geraden Stabes ist oberhalb sehr dicht an der Glasplatte 10 so angeordnet, daß er sich längs der Kante 126 der Form 12 erstreckt Die Länge des Heizers 16 ist etwas größer als die Breite (in Richtung der erwähnten Biegelinie) der Glasplatte 10. Zusätzlich sind zwei Elektroden 18 in Berührung mit zwei parallelen Seitenflächen der Glasplatte 10 gehalten und zwar an den Stellen, an denen die Biegelinie endet Anders gesagt erstreckt sich die Biegelinie von einer Elektrode 18 zur anderen. Die Elektroden 18 süid mit einer (nicht gezeigten) Hochspannungsquelle mit eiier Spannung von einigen Tausend Volt verbunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nötig, die Glasplatte 10 zur Durchführung der Biegung über ihren gesamten Bereich zu erwärmen. Beispielsweise wird diese Erwärmung dadurch erreicht daß die Vorrichtung nach F i g. 1 in einen Elektroofen 20 eingebracht wird, der einen Heizkörper 21 an seiner Oberseite enthält (F i g. 2).

Unter Benutzung der beschriebenen Vorrichtung wird die Glasplatte längs der Kante 126 der Form 12 auf folgende Weise gebogen:

Die Temperatur des Ofens 20 wird soweit angehoben, daß die Glasplatte 10 in ihrer Gesamtheit auf eine Temperatur von etwa 350 bis 450⁰C erwärmt wird, d. h. auf eine Temperatur, die einige Hundert Grad unter dem Erweichungspunkt des Glases liegt Gleichzeitig wird ein Strom durch den Heizer 16 geschickt um die Glasplatte 10 lediglich in einer schmalen, die Biegelinie enthaltenden Zone intensiver zu erwärmen. Damit wird nur diese schmale Zone der Glasplatte 10 auf eine Temperatur von etwa 500 bis 540⁰C erwärmt, d. h. auf eine Temperatur, die immer noch unter de-n Erweichungspunkt des Glases liegt jedoch beträchtlich höher ist als die Temperatur (350 bis 450⁰C) der übrigen Fläche. Die gemäßigte Erwärmung der gesamten Glasplatte 10 erleichtert die intensive Erwärmung der Biegezone und, was noch wichtiger ist, verhütet ein Springen der Glasplatte 10 in Folge großer Temperaturdifferenz zwischen Biegezone und übriger Fläche.

Die örtliche Erhitzung mittels des Heizers 16 läßt den elektrischen Widerstand der Glasplatte 10 in der in'ens.'v erwärmten Zone beträchtlich niedriger als in dem verbleibenden Bereich werden. Anders gesagt: es entsteht ein elektrischer ieitfähiger Weg in der Glasplatte 10 als ein sich linear erstreckender Pfad längs der Kante 126 von der einen Elektrode 18 zur anderen.

Nachdem diesfc Aufheizung erreicht ist, wird eine Spannung von beispielsweise 5000 V an die Elektroden 18 angelegt Wegen des beträchtlich erniedrigten Widerstands der Glasplatte 10 in der intensiv erwärmten Zone erzeugt die anliegende hohe Spannung an den Elektroden 18 einen Strom von etwa 0,7 bis 0,9 A durch die Glasplatte 10 zw^:schen den Elektroden 18. Damit wird nur der Biegebereich durch die Joul'sche Wirkung des Stromes noch weiter aufgeheizt und die Temperatur der Biegezone erreicht den Erweichnnersnnnkt dft

Glases, der beispielsweise 72O°C je nach Glasart betragen kann, während der übrige Bereich der Glasplatte 10 bei Temperaturen unter oder nicht wesentlich höher als etwa 450⁰C verbleibt. Der durch die an den Elektroden 18 angelegte Spannung erzeugte Temperaturanstieg wird immer schneller, da der Widerstand des Glases absinkt und damit sich der Strom erhöht, wenn die Temperatur steigt. Um ein übermäßiges Erweichen der Glasplatte 10 in der intensiv erhitzten Zone zu vermeiden, wodurch eine unerwünschte Verformung der Glasplatte 10 hervorgerufen werden könnte, wird die Stärke des durch die Glasplatte 10 fließenden Stromes geregelt, indem schrittweise die an den Elektroden 18 anliegende Spannung mit steigender Temperatur der Biegezone erniedrigt wird.

Damit wird eine ausreichende Erweichung der Glasplatte 10 lediglich in einem linearen, engen Bereich, der die beabsichtigte Biegelinie in ihrer Gesamtlänge enthält, erreicht.

Da die erweichte Zone der Glasplatte 10 ihre Starrheit oder Steifheit verliert, kann der in F i g. 1 und 2 rechts dargestellte Abschnitt der Glasplatte 10 nicht langer horizontal bleiben, sondern sinkt unter seinem Eigengewicht gegen die geneigte Fläche 12c der Form 12 ab. Dieser Abfall hält an, bis dieser Abschnitt der Glasplatte 10 auf der geneigten Fläche 12c ruht. Damit ist die Glasplatte 10 längs der Kante 126 der Form 12 zur Bildung des beabsichtigten Winkels θ gebogen. Nach Vollendung des Biegevorgangs wird der Heizer 16 abgeschaltet und gleichfalls die Spannung von den Elektroden 18 weggenommen. Wegen der örtlichen Erweichung der Glasplatte 10 und der Benutzung der Kante 126 als Biegeform oder Biegemuster hat die Biegestelle entlang der Kante 126 der so gebogenen Glasplatte einen kleinen Krümmungsradius, der annähernd der Stärke der Glasplatte 10 entspricht Falls eine Biegung mit relativ großem Krümmungsradius ausgefühn werden soii, kann dies durch Abrunden der Kante 126 erreicht werden.

Vorteilhafterweise muß die Erhitzung der gesamten Fläche der Glasplatte 10 nicht mit großer Genauigkeit oder sehr guter Gleichmäßigkeit durchgeführt werden. Die Temperatur der Glasplatte 10 außerhalb der intensiv erhitzten Biegezone kann ohne weiteres mit zunehmenden Abstand von der Biegelinie (oder von der Kante 126der Form 12) geringer werden.

Damit die Berührung der Elektroden 18 mit der erweichten Zone der Glasplatte 10 keine Verletzung oder keine Störung der Glasplatte 10 erzeugt, sind die Elektroden 18 so ausgebildet, daß sie die Seitenflächen der Glasplatte 10 jeweils nur mit einer kleinflächigen, glatten Stelle berühren. Vorzugsweise besitzen die Elektroden 18 die Form von dünnen Stäben, deren eines Ende so geformt und oberflächenbehandelt ist, daß sich eine gute Berührungsfläche ergibt und es wird ein hitze- und rostbeständiges Material wie nichtrostender Stahl, Molybdän, Platin oder Graphit verwendet, zumindest ais Endabschnitt, der die Berührungsfläche enthält Vorteilhafterweise werden die Elektroden 18 nur mit geringer Kraft gegen die Seitenflächen der Glasplatte 10 gepreßt

Nach dem beschriebenen Biegevorgang wird der den Heizkörper 21 des Ofens 20 durchfließende Strom so geregelt, daß die gebogene Glasplatte während einer allmählichen Temperaturerniedrigung auf Raumtemperatur angelassen wird und nach dem Ende des Kühlvorgangs spannungsfrei ist Wenn ein Tempern der gebogenen Glasplatte erwünscht ist, kann der Strom durch den Heizkörper 21 nach dem Biegevorgang so intensiviert werden, daß die gebogene Glasplatte in ihrer Gesamtheit auf eine Temperatur gebracht wird, die knapp unter dem Erweichungspunkt liegt, beispielsweise auf 630⁰C. Daraufhin kann ein rasches Abkühlen der erhitzten Glasplatte erfolgen.

F i g. 4 zeigt eine mit einer Winkelbiegung versehene Glasplatte W mit einem linearen Biegebereich 10a, die durch das Biegeverfahren nach F i g. 1 und 2 erzeugt ist Die Auslegung der Biegeform 12 in F i g. 1 ist lediglich als Beispiel dargestellt Das erfindungsgemäße Biegeverfahren kann auch mit anderen, wahlweise ausgelegten Biegeformen entsprechend der Gestalt der zu verbiegenden Glasplatte und der Auslegung des is erwünschten Produktes ausgeführt werden. Darüber hinaus ist es möglich, mit diesem Verfahren eine Glasplatte längs einer gekrümmten Linie zu biegen. In diesem Fall wird eine (dem Heizer 16 in F i g. 1 entsprechende) Heizeinrichtung zum intensiven Erwärmen einer begrenzten Zone der Glasplatte so hergestellt daß sie eine gekrümmte Form oder Anordnung entsprechend der beabsichtigten Krümmung der Biegelinie aufweist Ebenso wird eine entsprechend ausgelegte Biegeform vorbereitet Die Elektroden 18 müssen in ihrer Gestalt und Anordnung nicht angepaßt werden, da das intensive Erwärmen der Glasplatte durch eine gekrümmte Heizeinrichtung einen gekrümmten Stromweg in der Glasplatte ergibt Der Heize»· 16 oder das entsprechende Gegenstück zur Aufheizung längs einer gekrümmten Linie muß nicht notwendigerweise ein elektrisch betriebener Heizer sein, sondern es kann ein Gasbrenner oder eine entsprechende Einrichtung verwendet werden.

F i g. 3 zeigt eine leichte Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1 als Beispiel einer Vorrichtung zum Biegen einer gekrümmten Glasplatte. In diesem Fall ist die Biegung einer gekrümmten Glasplatte 100 längs einer leicht gekrümmten Linie unter Benutzung der tischartigen Biegeform 22 beabsichtigt Die Oberseite dieser 40' tischartigen Form 22 ist in ihrer Gesamtheit gekrümmt, sie ist jedoch in einen fast horizontalen Bereich 22a und einen im allgemeinen nach unten abfallenden Bereich 22c so unterteilt, daß die Grenzlinie der beiden Bereiche 22a und 22c eine gekrümmte Kante 226 ergibt Diese Kante 226 ist in Draufsicht und in Seitenansicht in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Krümmung der Biegelinie gekrümmt Der Heizer 16 zum intensiven Erwärmen der Biegezone der Glasplatte 100 ist in gleicher Weise gekrümmt und über der Kante 226 so gehalten. Die Glasplatte 100 wird auf die Form 22 aufgelegt und in der gleichen Weise (auch urier Benutzung der Elektroden 18) erwärmt, wie es bei der Biegung der flachen Glasplatte 10 im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben wurde.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 3 kann ohne Schwierigkeit so abgewandelt werden, daß eine Verbiegung der Glasplatte 10 oder 100 längs zweier einen Abstand voneinander aufweisenden Linien zur gleichen Zeit möglich ist, in dem die Auslegung der Form 12 oder 22 geändert und ein weiterer Heizer 16 und ein weiteres Paar Elektroden 18 für die zweite Biegelinie bereitgestellt werden. Beispielsweise ist in Fig.5 ein Glasgegenstand 10C dargestellt, der durch Verbiegen einer gekrümmten Glasplatte längs zweier, einen Abstand voneinander aufweisenden Biegelinien 100a erhalten wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Biegen einer Glasscheibe mit kleinem ßiegeradius, bei dem die Glasscheibe auf eine Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur erwärmt wird, längs einer Biegelinie die Glastemperatur durch Strahlung weiter erhöht wird und die Glasscheibe durch das Eigengewicht gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in an >o sich bekannter Weise die Temperatur durch Strahlung auf einen Wert unterhalb der Erweichungstemperatur erhöht wird und eine weitere Temperaturerhöhung bis zur Erweichungstemperatur durch direkten Stromdurchgang im Glas erzielt wird, indem jede Elektrode eines Paares von Elektroden an den Endpunkten der Biegelinie mit einer Seitenfläche der Glasscheibe in Berührung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromdurchgang geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgebogene Scheibe gebogen wird.