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Verfahren zum Biegen wenigstens zweier zusammengelegter Glasscheiben
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen wenigstens zweier zusammengelegter
Glasscheiben mittels zweier auf die warmen Glasscheiben zur Einwirkung gebrachter,
als Patrize und Matrize ausgebildeter Preßformteile.
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Will man zwei oder mehrere Glasscheiben gemeinsam biegen, um beispielsweise
aus den derart gebogenen Scheiben unter Zwischenlage einer Kunststofffolie eine
Sicherheitsglasscheibe herzustellen, dann bedient man sich bisher eines Verfahrens,
das darin besteht, daß die Glasscheiben übereinander auf entsprechend ausgebildete
Formen gelegt und bis zum Erweichen erhitzt werden, so daß sie sich unter der Wirkung
ihres Eigengewichts der gegebenen Form anschmiegen. -Die Form kann dabei konvex
oder konkav sein.
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Bei diesem Verfahren ergeben sich jedoch insbesondere .dann Schwierigkeiten,
wenn kompliziertere Scheibenformen zu biegen sind. Es wurden deshalb bereits eine
Reihe von Vorschlägen zur teilweisen oder örtlichen Erwärmung, Abschirmung oder
Kühlung der Scheiben während des Biegevorganges gemacht. Es ist auch bereits bekannt,
die Formen mehrteilig und derart auszubilden, daß sich im Laufe des Biegeverfahrens
auf die stärker zu biegenden Teile ein zusätzlicher mechanischer Druck ergibt. _
Bei der Herstellung von Sicherheitsglas in Form von zwei mittels einer Kunststoffolie
miteinander verbundenen Glasscheiben ist es besonders wichtig, daß auch bei noch
so komplizierter Formgebung der Scheiben diese an allen Stellen dicht aufeinanderliegen,
weil sonst ein einwandfreies Verpressen mit der Kunststoffolie nicht möglich ist.
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Um bei dem oben beschriebenen Verfahren zum gemeinsamen Biegen zweier
oder mehrerer Glasscheiben ein gutes Anliegen der Scheiben zu gewährleisten, ist
man auch bereits dazu übergegangen, die obere Scheibe einer vorhergehenden Wärmebehandlung
zu unterziehen. Man will auf diese Weise der oberen Scheibe bei der Biegetemperatur
eine geringere Viskosität als der unteren Scheibe geben, so daß sich die obere Scheibe
ohne Durchsacken der unteren Scheibe dieser gut anschmiegt.
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Die Nachteile dieser bekannten Verfahren bestehen darin, daß sie einmal
eine sehr genaue Temperaturführung zur Voraussetzung haben, zum andern vergleichsweise
lange Biegezeiten erforderlich sind, aber auch die Beobachtung und Beeinflussung
des Biegevorganges weitestgehend der subjektiven Beurteilung des an der entsprechenden
Einrichtung Tätigen überlassen ist. Außerdem sind der Formgebung, wie bereits eingangs
erwähnt, hinsichtlich der Mannigfaltigkeit der Formen gewisse unüberschreitbare
Grenzen gesetzt, und schließlich muß zwangläufig eine mangelhafte Präzision der
gebogenen Scheiben mit in Kauf genommen werden.
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Für Einzelscheiben ist es bereits bekannt, die zu biegende Glasscheibe
zwischen Preßformen einzusetzen und die Formgebung durch Zusammendrücken der beiden
als Patrize und Matrize ausgebildeten Preßformen vorzunehmen. Dieses Verfahren benötigt
vergleichsweise wenig Zeit und ermöglicht ein Biegen der Scheiben mit größerer Präzision
als die eingangs geschilderten Verfahren. Es hat den weiteren Vorteil, daß es sich
automatisieren läßt. Bei den heute bereits vollautomatisch arbeitenden Anlagen zur
Herstellung von Windschutzscheiben aus Einscheibensicherheitsglas werden die Scheiben
an Zangen aufgehängt und in senkrechter Lage zwischen die Preßwerkzeuge eingeführt,
dort entsprechend gebogen und anschließend gekühlt.
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Dieses Preßverfahren läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf .die-
Verformung zweier Scheiben anwenden, und zwar einmal deshalb, weil eine senkrechte
Aufhängung zweier Glasscheiben mit großen Schwierigkeiten verbunden ist, und zum
anderen es bisher nicht möglich war, die Scheiben so zu kühlen, daß die beim Pressen
erfolgte dichte Auflage der Scheiben auch nach dem Kühlprozeß erhalten blieb.
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Insbesondere der letztere Grund hat .die Anwendung dieses bei Einzelscheiben
bekannten Verfahrens auf das Biegen von Doppelscheiben praktisch unmöglich gemacht.
Beim Pressen kommt nämlich die eine Fläche jeder Scheibe mit der Preßform in intensive
Berührung. Diese Kontaktfläche unterliegt deshalb
einer starken
Abkühlung, während die inneren, miteinander unmittelbar in Berührung stehenden Oberflächen
der beiden Glasscheiben wegen der verhältnismäßig schlechten Wärmeleitfähigkeit
des Glases noch verhältnismäßig heiß bleiben. Dieser Temperaturgradient von der
inneren Seite der Doppelscheibe bis zu den an den Preßformen zur Anlage gekommenen
Oberflächen bleibt während der Abkühlung zunächst bestehen. Bei der Abkühlung geht
die Verformbarkeit verloren, und die Scheiben erstarren zunächst an den Außenflächen.
Dem mit dieser Erstarrung verbundenen Zusammenziehen der Außenhäute geben die inneren
Schichten, die wegen ihrer geringeren Zähigkeit noch plastisch sind, nach. Verlieren
jedoch auch diese inneren Schichten ihre Plastizität, dann bedingt die mit dem Temperaturausgleich
verbundene . zusätzliche Schrumpfung ein Abheben der beiden aufeinanderliegenden
Scheiben derart, daß ein sich zum Rand hin bis zur Berührung allmählich verringernder
Spalt entsteht. Diese als Verzug bezeichnete Erscheinung läßt sich bei einzeln gebogenen
Scheiben durch entsprechende Formgebung der Preßformen kompensieren. Beim Biegen
zweier oder mehrerer Scheiben ist eine solche Kompensation jedoch nicht möglich,
da sich die Scheiben in entgegengesetzten Richtungen ausbiegen. Außerdem hängen
die Scheiben frei und finden deshalb beim Kühlprozeß keine Abstützung, so daß sie
sich besonders leicht verziehen können.
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Man hat auch bereits das eingangs geschilderte Formverfahren mit dem
Preßverfahren kombiniert. Auch dieses Verfahren eignet sich nicht für das gleichzeitige
Biegen zweier Scheiben, da hier der Verzug der Scheiben in gleicher Weise auftritt
wie bei den senkrecht aufgehängten Scheiben.
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Sie geht aus von einem Verfahren
zum Biegen wenigstens zweier zusammengelegter Glasscheiben mittels zweier auf die
warmen Glasscheiben zur Einwirkung gebrachter, als Patrize und Matrize ausgebildeter
Preßformteile und zeichnet sich dadurch aus, daß nach dem Trennen der Preßformteile
von den gebogenen Glasscheiben und vor dem Abkühlen der Glasscheiben der äußeren
Oberfläche wenigstens einer der aneinander anliegenden Glasscheiben von außen her
Wärme zugeführt wird.
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Durch diese Wiedererwärmung nach dem Biege-. rozeß wird die
Temperatur der Scheiben so weit erhöht, daß eventuell durch das Biegen hervorgerufene
innere Spannungen sich ohne Verformung der Scheiben abbauen können. Insbesondere
durch die Wiedererwärmung der an den Preßformen zur Anlage gekommenen Oberflächen
der beiden Scheiben tritt der Temperaturausgleich über den Scheibenquerschnitt noch
bei solchen Temperaturen ein, bei denen das Glas eine so ausreichende Plastizität
besitzt, daß die mit dieser Temperaturänderung verbundenen, über den Querschnitt
unterschiedlichen Volumenänderungen nicht zur Ausbildung von Spannungen führen.
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Das Verfahren kann in weiterer Ausbildung der Erfindung so durchgeführt
werden, daß auf die an den Preßformen zur Anlage gekommenen Oberflächen der Glasscheiben
vorgewärmtes Gas aufgeblasen wird. Man kann statt dessen auf diese Flächen auch
Brenner richten und hat dabei die Möglichkeit, die Erwärmung teilweise und örtlich
unterschiedlich vorzunehmen, wobei sich für eine solche gesteuerte Beheizung insbesondere
diejenige mit Brennern anbietet.
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Als besonders geeignet hat es sich erwiesen, wenn man die Scheiben
einer Infrarotstrahlung aussetzt. Da es wesentlich darauf ankommt, daß nur die Oberflächenschichten
erwärmt werden, verwendet man zweckmäßig Infrarotstrahler, deren Emissionsspektrum
bei solchen Wellenlängen liegt, für die die Durchlässigkeit der verwendeten Scheiben
ihre niedrigsten Werte hat. Damit wird der größte Teil der Infrarotstrahlung in
den oberen Schichten der Scheiben absorbiert.
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Es ist bekannt, daß im Wellenlängenbereich von 1 bis 8,u die Absorption
der auf Glasscheiben auftreffenden Strahlung bei einer Wellenlänge oberhalb 5,5
,u im wesentlichen unabhängig von der Glasstärke ist, so daß die Absorption von
Strahlung dieser Wellenlänge praktisch ausschließlich an der Oberfläche erfolgt.
Da auch Infrarotstrahler bekannt sind, die ein Emissionsmaximum bei solchen Wellenlängen
aufweisen, läßt sich durch Wahl geeigneter Strahler die gestellte Bedingung ohne
Schwierigkeiten erfüllen. Durch gerichtete Strahlung auf bestimmte Teile der Scheiben
und gegebenenfalls Änderung der Strahlungsleistung lassen sich alle gewünschten
Wirkungen erzielen.
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Arbeitet man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit waagerechter
Lagerung der Scheiben beim Preßvorgang, so geht man zweckmäßig so vor, daß nur die
obere Scheibe so weit erwärmt wird, daß sie sich infolge der Abnahme der Zähigkeit
des Scheibenglases der nicht erwärmten unteren Schicht anschmiegt. Man kann aber
das Verfahren auch so führen, daß unter Erwärmung der oberen Scheibe der unteren
Scheibe Wärmeentzogen wird.
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Vorzugsweise stellt die eine Preßform eine Vollform dar, die auf ihrer
gesamten Fläche mit der Scheibe in Berührung kommt, während die andere Form als
Rahmenform ausgebildet ist, so daß die auf ihr liegende Scheibe nur am Rand anliegt.
Damit ist auch die Wärmeabfuhr an den Oberflächen der Scheiben während des Biegevorganges
unterschiedlich. In diesem Fall muß man, wie bereits angegeben, die nachträgliche
Erwärmung der beiden Oberflächen unterschiedlich vornehmen.
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Die waagerechte Lagerung weist beim Biegen zweier oder mehrerer Scheiben
entscheidende Vorzüge auf, und man wird deshalb das Verfahren in erster Linie unter
waagerechter Lagerung der Scheiben durchführen.