DE649620C

DE649620C - Verfahren zum Herstellen von aus mehreren Einzelteilen vereinigten Glasgegenstaenden

Info

Publication number: DE649620C
Application number: DEO22302D
Authority: DE
Original assignee: Owens Illinois Glass Co
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1935-05-13
Filing date: 1936-03-11
Publication date: 1937-08-28
Also published as: US2094287A; GB461465A; CH189836A; FR803023A; AT151426B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glassteine, Isolatoren und andere Glasgegenstände, die in " heißem Zustand aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt werden. Es sind schon eine Reihe von Verfahren zur Herstellung solcher Glasgegenstände vorgeschlagen worden, die aber in-der Praxis nicht befriedigten. Nach einem dieser Vorschläge sollten die Glasteile miteinander vereinigt werden, während sie noch heiß genug sind, um zusammenzuschmelzen. Dies ist in der Praxis undurchführbar, denn sind die Teile noch heiß genug, um zusammenzuschmelzen, so sind sie zu weich, um ohne Unterstützung durch den Formkern ihre richtige Gestalt zu behalten; sind sie dagegen schon kühl genug, um ihre Form zu behalten, so sind sie zu kalt, um einwandfrei zusammenzuschmelzen. Ein anderer Vorschlag sieht vor, die Einzelteile erst so weit abzukühlen, daß man sie ohne Gefahr aus der Form herausnehmen kann und dann wieder die- miteinander zu verbindenden Flächen oder Kanten der beiden Glasteile so hoch zu erhitzen, daß sie zusammenschmelzen. Hierzu muß man die Glasteile zunächst auf eine Temperatur unterhalb etwa 500⁰ C abkühlen, und das Erhitzen der zu vereinigenden Flächen oder Kanten auf die Zusammenschmelztemperatur muß so schnell durchgeführt werden, daß die Erwärmung nicht weitgehend auf das ganze Glasstück übergreift. Um dies zu erreichen, muß man mit einer blauen Flamme arbeiten, und das Einwirken dieser heißen Flamme auf die verhältnismäßig kalte Glasfläche führt häufig zu einem Werfen des Glases. Die miteinander zu vereinigenden Flächen liegen dann nicht mehr genau aufeinander, oder es entstehen Sprünge. Noch bedenklicher ist die Erscheinung, daß die blaue Flamme die Zusammensetzung des Glases an der Verbindungssteile zu beeinflussen scheint. Das Glas wird weiter an den Verschmelzstellen infolge nicht wieder verschwindender Wärmespannungen so zerbrechlich, daß man einen so hergestellten Glasbaustein nur auf die Erde fallen zu lassen braucht, um ein völlig glattes Spalten des Bausteins an der Verbindungsstelle hervorzurufen.

Andere ältere Verfahren können überhaupt nicht in der Hitze durchgeführt werden, so ein Verfahren, bei dem eine Lötnaht angewendet wird, und ein weiteres Verfahren, welches die Verwendung einer Blei-Zinft-Wismut-Legierung vorschlägt.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß auf die eine öder auf beide der miteinander zu vereinigenden Flächen oder Kanten der aus geschmolzenem Glas hergestellten Einzelteile, während diese noch ihre Herstellungshitze enthalten, ein metallischer

* Verbindungsstoff aufgebracht wird, der eine große chemische Affinität zu Glas und einen oberhalb der Entspannungstemperaturen des Glases liegenden Schmelzpunkt besitzt, die S noch sehr heißen Glasteile miteinander vereinigt werden und der Glasgegenstand dann in üblicher Weise gekühlt wird. Man erreicht hierdurch, daß der Verbindungsstoff, zum mindesten zu einem wesentlichen Teil, ίο in die Glasstruktur des fertigen Gegenstandes einwandert und sozusagen einen Teil dieser Struktur bildet. Die Verbindung ist daher sehr wetterbeständig und sehr widerstandsfähig gegenüber sonstigen Beanspruchungen. Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen an verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben.

Fig. ι ist eine perspektivische Darstellung zweier Hälften eines Bausteines vor dem Zusammenfügen.

Fig. 2 zeigt die beiden Teile zu einem Baustein zusammengefügt.

Fig. 3 ist ein Teilschnitt und zeigt, wie der metallische Verbindungsstoff in das Glas eingewandert ist.

Fig. 4 zeigt zwei Teile eines Isolators vor dem Zusammenfügen.

Fig. 5 zeigt die beiden Isolatorteile nach der Zusammenfügung mittelst einer dünnen Schicht eines metallischen Verbindungsstoffes. Die Fig. 6, 7 und 8 stellen einzelne Schritte des Verfahrens dar. Fig. 6 zeigt das Herstellen eines Teiles des Bausteins. Fig. 7 zeigt zwei Bausteinteile, deren Kanten zusammengefügt werden sollen, in ein Bad aus dem geschmolzenen metallischen Verbindungsstoff eingetaucht. Fig. 8 zeigt, wie die beiden Teile aufeinandergefügt und in der richtigen Lage zueinander unter Druck gehalten werden, während der \^rerbindungsstoff erstarrt. Fig. 9 ist ein Teilschnitt durch die beiden vereinigten Bausteinhälften.

Fig. 10 ist ein Teilschnitt und zeigt, wie ein Teil der einen Glasbausteinhälfte in den geschmolzenen metallischen Verbindungsstoff eintaucht, während benachbarte Stellen der Oberfläche des Bausteins abgedeckt sind, um ein dauerndes Anhaften des Verbindungsstoffes an diesen Stellen der Oberfläche zu verhindern.

Am besten eignen sich für das Verfahren Metalle mit amphoterem Charakter. Aluminium hat sich als besonders geeignet erwiesen. Das Metall kann auf die zusammenzufügenden Kanten entweder in Form eines dünnen Bleches oder einer Folie aufgebracht werden, die auf dem Stein infolge der innewohnenden Hitze schmilzt, oder man taucht diese Kanten in ein Bad des geschmolzenen Metalls, also beispielsweise in ein Bad von geschmolzenem Aluminium ein.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist dargestellt, wie man das Zusammenfügen der Teile eines Glasbausteins mittels Aluminiumfolie oder Aluminiumblech durchführen kann. Der Bau- ■ stein besteht aus zwei Preßglashälften, deren jede einen Boden 15 und Seiten- und Querwände 16 und 17 besitzt. Diese Wände ergeben eine zusammenhängende ebene Dichtungsfläche oder -kante 18. Sofort nachdem diese Teile aus der Form herausgenommen und während sie noch sehr heiß, vorzugsweise heißer als 540° C, sind, wird ein Aluminiumfolienstreifen 19 auf die Dichtungsfläche oder -kante 18 eines der Teile aufgelegt. So schnell wie möglich wird der andere Teil herumgedreht und in die richtige Lage auf den Teil aufgesetzt, auf dem sich die Folie befindet. Dann wird von oben Druck angewendet, und diese Druckanwendung wird während des Schmelzensund während der Dauer der ersten Erstarrung und Verfestigung des Verbindungsstoffes fortgesetzt. Dann wird der fertige Baustein in einen Kühlofen gebracht, in dem das Glas gleichmäßig so abgekühlt wird, daß das Auftreten schädlicher Spannungen vermieden wird. L^Tm die besten Ergebnisse zu erzielen, wählt man die Folie vorzugsweise nicht dicker als ungefähr 0,07 bis 0,09 mm. Es hat sich herausgestellt, daß reine Aluminiumfolie eine sehr zufriedenstellende Verbindung ergibt, daß aber ein Zusatz von Borsäure oder Borax die Wirksamkeit noch erhöht. Diese Zusätze bewirken durch Aufschließen der Glasoberfläche und durch Angreifen des Aluminiums ein merklich besseres Einwandern des Verbindungsstoffes in das Glas. Borsäure oder Borax werden in den richtigen Mengenverhältnissen mit Wasser vermischt und auf die Aluminiumfolie aufgebürstet, oder sie können in anderer Weise auf die Oberfläche der Folie aufgebracht werden; dies kann beispielsweise auch durch Niederschlagen der betreffenden Dämpfe geschehen. Als Zusatz kann man beispielsweise auch die folgenden Stoffe verwenden, mit denen ziemlich zufriedenstellende Ergebnisse erhalten wurden: Bleiborat und Carbonat, Zinnchlorid, Kupfersulfat und Eisenoxyd.

In Fig. 3 ist versucht worden darzustellen, wie das Aluminium schmilzt und zu einem gewissen Betrag in der Umgebung der Dichtungsfläche 18 von dem Glas gelöst wird. Es handelt sich zum größten Teil um eine chemische Verbindung.

In den Fig. 4 und 5 ist dargestellt, wie die Folie aus Aluminium oder einem entsprechenden Metall bei der Herstellung von mehrteiligen Isolatoren angewendet werden kann. Der Aluminiumverbindungsstoff 20 ist auf den iao einen Teil 21 des Isolators aufgebracht. Dann wird der.andere Teil 22 auf den ersten Teil

unter Druckanwendung im wesentlichen in der gleichen Weise aufgesetzt, wie dies für das Zusammensetzen des Bausteins beschrieben wurde. Natürlich müssen die beiden Teile des Isolators ebenfalls sehr heiß sein, also wesentlich heißer als 540° C.

In, den Fig. 6 bis 9 ist ein Verfahren dargestellt, welches sich als für die Praxis bei der Herstellung von Bausteinen besonders geeignet erwiesen hat. Die Bausteinhälften werden in einer Form 23 hergestellt, in die eine abgemessene Menge geschmolzenes Glas eingebracht und dann durch· einen Stempel 24 in die richtige Form gepreßt wird. Zwei solcher Bausteinteile 25 werden dann über ein in einem Behälter 27 befindliches Bad 26 aus geschmolzenem reinem Aluminium "oder aus einer Aluminium-Silicium-Legierung gesetzt. Die Temperatur dieses Bades kann beispielsweise ungefähr 730 bis 760⁰ C betragen. Damit die Glassteinteile sich nicht durchbiegen, werden sie auf Blöcke 28 aufgesetzt, die so hoch sind, daß nur die Dichtungsflächen oder -kanten 29 und sehr kleine Teile der daran anschließenden Seitenflächen in das Metallbad hineinragen. Die Flächen bleiben so lange in dem Bad, bis sie ungefähr die Temperatur des Metalls angenommen haben und bis etwas Metall an diesen Dichtungsflächen haftenbleibt. Dann werden die Teile herausgenommen, in einer Form 30 aufeinandergesetzt und unter eine Preßplatte 31 gebracht. Nachdem die Teile unter Druck zusammengefügt worden sind und der Verbindungsstoff 32 erstarrt ist oder sich in dem erforderlichen Maße verfestigt hat, wird" der fertige Gegenstand in einen nicht dargestellten Kühlofen • gebracht, in dem er allmählich auf Außentemperatur abgekühlt wird.

Reines Aluminium schmilzt bei ungefähr 660⁰C. Bei der Durchführung des soeben geschilderten Verfahrens erhitzt man das Aluminiumbad auf ungefähr 730 bis 760⁰ C, damit das Glas schnell auf eine Temperatur gebracht werden kann, bei der es das Aluminium aufnimmt und eine dauerhafte Verbindung damit eingeht. Um die Erstarrungsoder Verfestigungszeit des Verbindungsstoffes zu verlängern, die bei der Verwendung von reinem Aluminium sehr kurz ist, kann man Silicium zusetzen. Fügt man ungefähr 7 bis i2°/o Silicium hinzu, so schmilzt die betreffende Legierung bei ungefähr 576° C, im Gegensatz zu der Schmelztemperatur von 66o° C des reinen Aluminiums-. Es ergibt sich also eine ausreichende Verlängerung der Erstarrungszeit, um das Zusammenfügen der Teile ordnungsmäßig vornehmen zu können.

Mittels eines Werkzeuges, beispielsweise eines passend erhitzten Löteisens, kann man den überschüssigen metallischenVerbi-ndungsstoff von den Seitenflächen des' zusammengesetzten Bausteins entfernen und dabei gleichzeitig etwa leer gebliebene Stellen ausfüllen und verschließen.

U"m zu verhindern, daß an Oberflächenstellen, die in der Nähe der zu verbindenden Flächenliegen, dauernd geschmolzenes Aluminium haftenbleibt, kann vor dem Eintauchen der Teile in das Metallbad oberhalb der Dichtungsflächen eine Schutzschicht aufgebracht werden. Diese Schutzschicht bremst schnell ab, und.zwar unter Bildung einer alkalischen Ablagerung auf der Oberfläche, die von dem Aluminium oder dem sonstigen Metall nicht gut benetzt wird. Das Wort benetzen bezieht sich auf den Grad, in dem das Metall dazu neigt, sich auszubreiten und einen zusammenhängenden, ununterbrochenen Überzug auf der Fläche zu bilden, auf die es aufgebracht wird. Es wurde gefunden, daß geschmolzenes reines Aluminium oder eine geschmolzene Aluminium-Silicat-Legierung sehr heißes Glas recht gut benetzt und einen zusammenhängenden Überzug bildet. Dies ist wesentlich für die Herstellung einer zufriedenstellenden und luftdichten Verbindung zwischen den Einzelteilen des Bausteins. Da die Teile oberhalb einer Temperatur' von 540⁰C zusammengefügt werden, ergibt sich bei der Abkühlung des Gegenstandes auf Außentemperatur eine ziemlich hohe Luftverdünnung in dem Baustein. Tatsächlich bildet sich im Durchschnitt ein Unterdruck von ungefähr 460 mm aus. Dies ist sehr wichtig, weil hierdurch die Neigung zum Niederschlagen von Feuchtigkeit auf den Innenflächen des Bausteins erheblich vermindert, wenn nicht überhaupt ausgeschlossen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von aus mehreren Einzelteilen vereinigten Glasgegenständen, insbesondere Hohlglasgegenständen mit Unterdruck in dem eingeschlossenen Hohlraum, z.B. von Glasbausteinen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die eine oder auf beide der miteinander zu verbindenden Flächen oder Kanten der aus geschmolzenem Glas hergestellten Einzelteile, während diese noch ihre Herstellungshitze enthalten, ein metallischer Verbindungsstoff aufgebracht wird, der eine chemische Affinität zu Glas und einen oberhalb der Entspannungstemperaturen des Glases liegenden Schmelzpunkt besitzt, die noch sehr heißen Glasteile miteinander vereinigt werden und der Glasgegenstand dann in üblicher Weise gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil