DE3501398A1

DE3501398A1 - Verfahren zur erhoehung der planitaet von folien

Info

Publication number: DE3501398A1
Application number: DE19853501398
Authority: DE
Inventors: Hans W. Dipl.-Phys. 6500 Mainz Schulze
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1986-07-17
Also published as: GB8600813D0; US4685950A; FR2576009B1; GB2171093A; JPS61209922A; DE3501398C2; FR2576009A1; NL8503432A; GB2171093B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Planität von Folien aus thermoplastischen Materialien wie Glas oder Kunststoff.

An Folien aus Glas oder Kunststoff werden, wenn sie beispielsweise als Tragermaterialien eingesetzt werden, hohe Anforderungen bezüglich der Planität gestellt. Plane Oberflächen können durch Schleifen und Polieren erzeugt werden. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Platten oder Folien eine ausreichende Dicke aufweisen müssen. Außerdem darf die zu bearbeitende Fläche nicht zu groß sein.

Ein anderes bekanntes Verfahren ist das Planpressen oder Nachformen, wobei die Folie zwischen zwei Werkzeugen mit ebenen Flächen gepreßt wird und gleichzeitig einer geeigneten Temperaturbehandlung unterworfen wird. Eine derart nachgeformte Folie weist jedoch Oberflächenfehler auf, die die Festigkeit der Folie nachteilig beeinflussen. Bei mechanischer Belastung können diese Oberflächenfehler zum Bruch der Folie führen. Durch das Anhaften der Folie an den Werkzeugen kann die Oberfläche verletzt werden, was ebenfalls die Festigkeit herabsetzt. Außerdem können geringste Mengen von Verunreinigungen (Staub o.a.) erfahrungsgemäß zu Oberflächendefekten führen. Oft weisen die Folien zusätzlich eine wellige Oberflächenstruktur auf.

Ein bei Glasplatten häufig eingesetztes Verfahren ist das sogenannte Dünn-Ätzen, bei dem von dicken planen Platten ausgegangen wird, die mittels spezieller Ätzverfahren durch Materialabtrag auf die gewünschte Dicke gebracht werden. Diese so hergestellten Folien sind ebenfalls nicht frei von Oberflächenstrukturen und weisen vielfach eine inhomogene Dickenverteilung auf. Der Materialverlust ist erheblich, wodurch das Verfahren recht kostspielig ist.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren, bei « dem diese Nachteile vermieden werden, und bei dem auch bei großen Folien gleichzeitig eine bessere Planität und eine r_;

unverletzte Oberfläche erzielt wird, wobei die Dickenhomoge- '·; nität ni-cht verändert wird.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Folie zweidimensional gereckt wird

Hierzu wird die Folie auf einen ersten Rahmen gelegt, der eine runde oder rechteckige Gestalt aufweisen kann. Rahmen und Folie werden dann in einem Ofen auf eine Temperatur erwärmt, die in dem Temperaturbereich liegt, in dem diese Folie zu erweichen beginnt. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß die Folie nicht zu weich wird und dadurch nach unten im Rahmen durchhängt. Dadurch, daß die Folie lediglich auf den Rahmen aufgelegt wird und nicht darauf befestigt wird, kann sich die Folie beim Erwärmen ungehindert ausdehnen. ι

Danach wird ein zweiter Rahmen, der gleich groß ist wie dieser erste Rahmen und der sich auf der gleichen Temperatur wie dieser befindet, so auf diese Folie gelegt, daß sie im Randbereich eingeklemmt wird. Danach werden die Folie und die beiden Rahmen abgekühlt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Material der beiden Rahmen so gewählt, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient kleiner oder gleich groß ist wie der des Folienmaterials. Durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten wird erreicht, daß sich beim Abkühlen die Folie stärker zusammenzieht als der Rahmen. Die dabei auftretenden Zugspannungen in Verbindung mit den durchlaufenen Temperaturen bewirken, daß sich Unebenheiten ausgleichen und eventuell vorhandene Oberflächenverletzungen ausheilen, was zu einer höheren --^ Festigkeit der Folie führt.

Je nach dem zu bearbeitenden Material kann auch das inherente Nachschrumpfvermögen, das bei Glas als "compaction-effect" bezeichnet wird, zum Recken ausgenutzt werden. Bei entsprechend langsamem Abkühlen wird den Atomen bzw. Molekülen die Möglichkeit gegeben, ihre der jeweiligen Temperatur entsprechenden Gleichgewichtslagen einzunehmen. Bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Rahmen und Folie wird hierdurch der Reckprozeß verstärkt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Folie schneller als die Rahmen abgekühlt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß ein Rahmen verwendet wird, der thermisch träger ist als die Folie. Die thermische Trägheit kann entweder durch die Wahl eines geeigneten Rahmenmaterials und/oder durch die Dicke des Rahmens eingestellt werden.

Die Folie wird nur so stark zwischen die Rahmen eingeklemmt, daß sie beim Abkühlen vor Erreichen der Zerreißgrenze zwischen den Rahmenteilen rutschen kann. Um eine ausreichende Haftung zwischen Folie und Rahmen zu erzielen, wird als erster Rahmen ein solcher mit einer plangeschliffenen Folienauflagefläche und als zweiter Rahmen ein solcher mit einer Folienauflagefläche verwendet, die sich oberflächenkonturgenau an die Folienoberfläche bei gleichmäßigem Flächendruck anlegt.

Vorzugsweise wird zwischen Folie und diesem zweiten Rahmen eine polsternde Schicht - bei Glasfolien z.B. eine Schicht aus Fiberfrax - gelegt.

Eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend näher erläutert.

Auf einen ersten rechteckigen Rahmen aus hoch-SiO^-haltigem Feuerfestmaterial mit den Abmessungen 40 χ 40 cm und einer Rahmenstärke von 3 cm sowie einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten oC von si 0/⁰C wird eine 150 \m dicke Floatglasfolie gelegt. Der Ausdehaungskoeffizient beträgt ca. OC, = 87 · 10~⁷ / K.

Die Folienauflagefläche des Rahmens ist plangeschliffen und mit Bornitrid bestäubt, um ein eventuelles Anhaften der Folie zu vermeiden. Rahmen und Glasfolie werden dann mit 3° / min auf etwa 620⁰C erwärmt und dort 30 min lang gehalten. Auf die Glasfolie wird dann ein gleichgroßer zweiter Rahmen aus gleichem Material gelegt, der ebenfalls auf 62O⁰C erwärmt worden ist. Die Folienauflagefläche dieses zweiten Rahmens ist mit 1 mm dickem Fiberfraxfilz (Wasserglas) beklebt. Zum Erreichen eines Anpreßdrucks von ca. 15 g / cm² werden zusätzlich Schamottebarren auf diesen zweiten Rahmen gelegt.

Danach werden Folie und Rahmen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von < 5° / min bis auf 500⁰C abgekühlt. Anschließend wird der Ofen abgeschaltet und es erfolgt eine freie Abkühlung mit 5-6° / min.

Die so behandelte Glasfolie wies eine ausreichend kleine Restcompaction auf und zeichnete sich durch eine verbesserte Planität und eine hervorragende Oberflächenqualität aus.

Figur 1 zeigt das Planitätsprofil dieser Glasfolie längs dreier paralleler Abtastwege X,, X₂ und X₃,

Figur 2 zeigt das entsprechende Planitätsprofil einer nach einem herkömmlichen Verfahren plangepressten gleichdicken Glasfolie aus demselben Material.

Claims

SCHOTT GLASWERKE

Hattenbergstraße 10 6500 Mainz

Verfahren zur Erhöhung der Planität von Folien

Patentansprüche; /'

Verfahren zur Erhöhung der Planität von Folien aus thermoplastischen Materialien, wie Glas oder Kunststoff,

dadurch gekennzeichnet, daß diese -Folie zweidimensional gereckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß diese Folie auf einen ersten Rahmen gelegt wird,

b) daß danach diese Folie zusammen mit diesem Rahmen auf eine Temperatur erwärmt wird, die in dem Temperaturbereich liegt, in dem diese Folie zu erweichen beginnt,

c) daß dann ein zweiter Rahmen, der gleich groß ist wie dieser erste Rahmen und der sich auf der gleichen Temperatur wie dieser befindet, so auf diese Folie gelegt wird, daß sie in einem Randbereich eingeklemmt wird, und

d) daß danach diese Folie und beide Rahmen abgekühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rahmen aus einem Material bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient kleiner als oder gleich groß ist wie der des Folienmaterials.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung so langsam durchgeführt wird, daß das inherente Nachschrumpfvermögen dieser Folie zum Recken der Folie ausgenutzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Folie schneller als diese Rahmen abgekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Rahmen verwendet werden, die thermisch träger als diese Folie sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Folie nur so stark zwischen diese Rahmen eingeklemmt wird, daß sie beim Abkühlen vor Erreichen der Zerreißgrenze zwischen den Rahmen rutschen kann.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als dieser erste Rahmen ein solcher mit einer plangeschliffenen Folienauflagefläche verwendet wird, und daß als dieser zweite Rahmen ein solcher mit einer Folienauf lagefläche verwendet wird, die sich oberflächenkonturgenau an die Folienoberfläche bei gleichmäßigem Flächendruck anlegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diese Folie und diesen zweiten Rahmen eine polsternde Schicht gelegt wird.