DE832048C - Verfahren zum Entspannen von Glas - Google Patents

Description

(WlGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. FEBRUAR 1952

S i8o8oVIb/32a

Wenn ein Glasgegenstand ohne besondere Vorsichtsmaßregeln von Temperaturen aus, die oberhalb seines Entspannungspunktes liegen, abgekühlt wird, ergeben sich im allgemeinen untragbare Eigenschaften, Zerbrechlichkeit und mangelnde Stabilität, die eine Folge der Ungleichförmigkeit und Unstabilität seines Gefüges sowie des Vorhandenseins von ungleichmäßig verteilten mechanischen Spannungen sind.

Gewöhnlich werden diese Mängel vermieden, indem die Kühlung in Form einer systematisch und planmäßig gesteuerten Behandlung durchgeführt wird, die, als Entspannung bezeichnet, darin besteht, daß das Glas, welches die Formgebungsvorrichtung verläßt, in einen Kühlkanal, einen Kastenkühlofen oder einen Kammerkühlofen eingeführt wird, der gegen Wärmeverlust geschützt ist und, falls nötig, Beheizungsvorrichtungen enthält, je nachdem dies der angestrebte planmäßige Verlauf der langsamen Kühlung erfordert, der man das Glas aussetzen will. Es ist bekannt, daß dieser Verlauf im wesentlichen ein Verbleiben in dem ol>eren Teil des Entspannungsbereiches erfordert, auf welche eine sehr langsame Kühlung in dem unteren Teil dieses Bereiches folgt. Da's Verbleiben in dem oberen Teil soll die Homogenisierung und Sabilisierung des Gefüges des· Glases infolge der Beweglichkeit, welche die Teilchen des Glases in diesem Teil aufweisen, ermöglichen, während die folgende langsame Abkühlung das stabilisierte- und homogenisierte Glas auf eine Temperatur unterhalb des unteren Entspannungspunktes bringen soll, ohne daß sich nennenswerte bleibende Spannungen entwickeln.

Im Falle eines fortlaufenden Betriebes, z. B. im Kühlkanal oder Kastenkühlofen, sind die Tem-

peraturverhältnisse in der Kühlvorrichtung ein für allemal festgelegt, und zwar in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Bewegung des Glases durch die Vorrichtung hindurch, so daß sich die gewünschte Wirkung ergibt. Bei dem diskontinuierlichen Verfahren in Kammerkühlöfen verbleibt das Glas an Ort und Stelle, und die Temperatur der umgebenden Wandungen fällt allmählich ab. In dem einen wie in dem anderen Fall ist

ίο die Dauer dieses Vorganges immer lang. Das erzielte Erzeugnis weist bei im allgemeinen ausreichender Homogenität und Stabilität erheblich verringerte Spannungen auf. Man nennt es gekühltes Glas. Es ist dann für die Verwendung geeignet und ermöglicht die Durchführung der für kaltes Glas üblichen Bearbeitungsvorgänge, insbesondere des Schneidens, Bohrens, Schleifens und Polierens.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum

Entspannen von Glas, welches darin besteht, daß

ao die Entspannung durch die Einwirkung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes auf das Glas erfolgt, wenn dieses sich auf einer Temperatur befindet, die einer Viskosität des Glases in der Größenordnung von io¹⁵ bis io¹⁷ Poisen entspricht.

Es wurde gefunden, daß dieses Verfahren es ermöglicht, die Dauer des Kühlvorganges abzukürzen und gleichzeitig dem Glas ein Gefüge zu geben, welches einer niedrigeren Temperatur entspricht als das, welches· bei den obenerwähnten Verfahren erhalten wird.

Dieses Ergebnis ist eine Folge der Tatsache, daß das Verbleiben des Glases in dem oberen Teil der Entspannungszone durch eine Hochfrequenzbehandlung ersetzt wird, die den Glasteilchen in dem unteren Temperaturbereich der Kühlung eine erhöhe Beweglichkeit verleiht. Es wurde erkannt, daß die Anwendung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes eine erhöhte Beweglichkeit der Glasteilchen hervorruft, die nicht eine Folge der Temperaturerhöhung ist, so daß die gefügemäßige Umgruppierung und die Entspannung in wenigen Minuten vor sich geht, während die übliche Wärmebehandlung bei gleicher Temperatur und dem gleichen Werkstück aus Glas eine 10-bis 2Omal größere Zeitdauer erfordern würde.

Sofort nach Aufhören der Einwirkung des Hochfrequen'zfeldes kann die Kühlung mit einer Geschwindigkeit erfolgen, die nur durch die Gefahr des Bruches begrenzt ist.

Die Anwendung des Hochfrequenzfeldes behält seine l>ekannte diathermische Wirkung, d. h. daß unter seinem Einfluß Wärme sich in dem Glas selbst entwickelt. Infolgedessen ergibt sich während der Behandlung ein Temperaturgradient, unter dessen Wirkung die Innenschichten bestrebt sind, ein größeres Volumen einzunehmen als die Außenschichten. Dank der Beweglichkeit, die den Teilchen des Glases durch die Wirkung des Hochfrequenzfeldes erteilt wird, ergibt sich daher ein Gleiten der verschiedenen Schichten relativ zueinander. Bei Ausschaltung des Feldes verschwindet der Temperaturgradient allmählich, und es ergibt sich das Bestreben zu einem Gleiten in umgekehrter Richtung. Da jedoch gleichzeitig die Beweglichkeit der Teilchen aufgehört hat, können sie diesem Bestreben nicht mehr folgen, und es ergibt sich daher ein System von dauernden Spannungen, Zugspannungen im Innern und Druckspannungen an der Oberfläche. Dieses System von Spannungen wirkt jedoch, da es völlig homogen ist, nicht ungünstig auf die üblichen Eigenschaften, die gekühlte Glasgegenstände aufweisen sollen, denn das Glas, welches durch das Verfahren nach der Erfindung erzeugt wird, eignet sich vollkommen für die übliche Bearbeitung, nämlich durch Schneiden, Bohren, Schleifen, Polieren usw. Ferner wurde gefunden, daß das Vorhandensein dieser gleichmäßigen Spannungen dem Glas eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen mechanische oder thermische Beanspruchungen erteilt, die größer ist als die desselben Glases, das unter den üblichen Bedingungen gekühlt wurde.

Die Behandlung umfaßt die Erwärmung des Gegenstandes auf die Temperatur, die notwendig ist, damit das Hochfrequenzfeld unter den erwähnten Bedingungen zur Anwendung gebracht werden kann. Diese Erwärmung stellt keine zusätzliche Maßnahme dar, wenn es sich darum handelt, ein Werkstück im Zuge seiner Herstellung zu behandeln. Es genügt dann, das Feld in dem Augenblick zur Einwirkung zu bringen, in dem das Werkstück als Folge seiner Abkühlung unter beliebigen Bedingungen, die insbesondere die natürliche Abkühlung nach der Herstellung sein kann, die zweckentsprechende Temperatur besitzt.

Es besteht ferner kein Bedenken wegen eines unerwünschten Spannungszustandes, in dem sich das Glas infolge seiner raschen Abkühlung befinden könnte, denn die Wirkung der Behandlung besteht darin, das Gefüge zu homogenisieren und die vorher vorhandenen Spannungen auszugleichen. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß, wenn das erzeugte Glas nach der Behandlung leichte Spannungen aufweist, diese das Ergebnis der Behandlung durch das Feld und nicht Restspannungen des früheren Zustandes sind.

In dem weniger häufigen Falle, in dem das zu behandelnde Glas bereits erstarrt ist, muß vorher seine Temperatur so weit gesteigert werden, daß es die für die Hochfrequenzbehandlung notwendigen Eigenschaften erhält. Selbstverständlich ist es gleichgültig, welche Art der Erhitzung angewendet wird, aber es ist offensichtlich, daß die diathermische Wirkung des elektrischen Hochfrequenzfeldes besonders vorteilhaft ist, da dieses Feld von der geeigneten Temperatur ab unmittelbar den Effekt der Entspannungen hervorrufen kann. Es ist jedoch bekannt, daß der diathermische Effekt nur wirtschaftlich ist, wenn das Glas vorher auf eine Temperatur erhitzt worden ist, die eine rasche Temperatursteigerung ermöglicht. Diese Temperatur ist eine Funktion der Wellenlänge des- angewendeten Hochfrequenzfeldes.

Beispielsweise wurde ein Spiegelglas von 8 mm Stärke nach seiner Herstellung der natürlichen Abkühlung durch die Luft überlassen und dann der

Behandlung nach dem neuen Verfanren unterzogen.
Dieses Glas wurde, nachdem es vorher auf eine
Teni[KTatur von 400⁰ C erhitzt worden war, für
einen Zeitraum von 2¹Z₂ Minuten einem elektrischen Hochfrequenzfeld mit einer Frequenz von
12 Megahertz je Sekunde ausgesetzt, worauf eine
Abkühlung folgte, die die Zeitdauer von 10 Mi- : nuten nicht überstieg. Diese Behandlung ergab ein ! hinreichend entspanntes Glas, um sein Schneiden, \ Schleifen und Polieren zu ermöglichen. Die Be- j handlung des Glases in einem üblichen Kühlwerk j würde eine Zeitdauer von 1V2 Stunden erfordert i haben. !

Claims (3)

1. Patentansprüche: j

   ι. Verfahren zum Entspannen von Glas, da- \ durch gekennzeichnet, daß auf das Glas ein elek- | trisches Hochfrequenzfeld bei einer Temperatur zur Einwirkung gebracht wird, die einer Viskosität des Glases in der Größenordnung von so io¹⁵ bis io¹⁷ Poisen entspricht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung des elektrischen Hochfrequenzfeldes im Anschluß an eine Abkühlung des Glases unter beliebigen Bedingungen, insbesondere nach natürlicher Abkühlung nach der Anfertigung, sobald das Glas die gewünschte Behandlungstemperatur erreicht hat.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anwendung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes auf ein bereits erstarrtes Glas, nachdem es auf die für diese Behandlung zweckmäßige Temperatur erhitzt worden ist.

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