DE69503417T2 - Biegen und Tempern von Glasscheiben - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Biegen und Tempern von Glasscheiben und besonders ein verbessertes Verfahren zum Preßbiegen und Tempern dünner Glasscheiben für die Beglasung von Fahrzeugen. Unter "Preßbiegen" wird ein Formverfahren verstanden, bei dem eine hitzeerweichte Glasscheibe zwischen komplementären, einander zugewandten Formoberflächen gepreßt wird, die auf Preßorganen, wie z.B. Formen, vorgesehen sind.
• Wenn man getemperte gekrümmte Glastafeln für die Fenster von Fahrzeugen, wie z.B. Kraftfahrzeugen, herstellt, muß eine Anzahl von Erfordernissen gleichzeitig erfüllt werden. Zunächst muß eine Tafel entsprechenden Sicherheitsanforderungen, wie z.B. ECE R43 in Europa, genügen, die genehmigte Bruchmuster festlegt, die dazu bestimmt sind, im Fall eines Bruchs des Glases auftretende Verletzungen zu verringern. Die Tafel sollte auch von der richtigen Abmessung und Form für die Öffnung im Fahrzeug sein, in die sie hineinpassen soll. Sie sollte außerdem frei von Oberflächenfehlern sein und eine ausreichende optische Güte aufweisen, um eine verzerrungsfreie Sicht durch das Fenster zu ermöglichen. Zusätzlich sollen die Kosten der Tafel für den Kunden, den Fahrzeughersteller annehmbar sein.
• Zum Preßbiegen werden Glasscheiben allgemein durch einen Heizofen gefördert, wobei sie in einen hitzeerweichten Zustand erhitzt werden, bevor sie in eine Preßbiegestation gelangen, wo jede Scheibe durch Pressen zwischen komplementären, einander zugewandten Formoberflächen geformt wird. Diese Oberflächen sind normalerweise die Oberflächen von Formen, und es wird ein unterschiedliches Paar von Formen für jede herzustellende, unterschiedlich gestaltete Glasscheibe benötigt. Falls die Preßbiegestation selbst nicht innerhalb der erhitzten Umgebung angeordnet ist, sind die Formen kalt, wenn sie beim Start eines Produktionsganges neu installiert werden, und in der Vergangenheit wurde für eine gewisse Zeitdauer nach dem Starten aufgrund einer Anzahl von den kalten Formen zuzuschreibenden Fehlern wenig oder nicht verkaufbares Glas erzeugt. Während dieser Zeitdauer erhitzten die heißen Glasscheiben die Formen bis zu ihrer Betriebstemperatur, und dies könnte in Abhängigkeit von der Zykluszeit und der Dicke sowie Temperatur des Glases 15 bis 40 Minuten erfordern. Dieser Produktionsverlust ist offensichtlich unerwünscht, insbesondere wenn die Produktionsgänge kurz sind, da sich die Kosten erhöhen.
• Weiter mußten solche Preßbiegesysteme bei einer relativ kurzen Maximalzykluszeit bei Erzeugung getemperter Glastafeln betrieben werden, da sonst eine gebogene Glasscheibe zwischen dem Biegen und dem Abschrecken übermäßig abgekühlt würde, was zu einem unzureichenden Tempergrad, d.h. einem Bruchmuster führen würde, das dem entsprechenden Standard nicht genügte. Während eine kurze Zykluszeit unter dem Gesichtspunkt der Verringerung der Betriebskosten wünschenswert ist, kann sie keine ausreichende Zeit zum Biegen der Glasscheibe zur gewünschten Form bieten, ohne eine optische Verzerrung einzuführen. Dies gilt insbesondere für komplizierte Formen, d.h. solche mit Krümmungen in zwei Richtungen unter zueinander rechten Winkeln. Zur befriedigenden Erzeugung getemperter Glasplatten moderner komplizierter Formen ist es wichtig, eine ausreichende verfügbare Zeit für den Biegeanteil des Zyklus zu haben und doch noch eine ausreichend hohe Temperatur in der Glasscheibe beizubehalten, damit sie beim Abschrecken angemessen getempert wird.
• Alle diese Schwierigkeiten werden verbunden, wenn man dünnes Glas biegt und tempert, da sich dünne Glasscheiben schneller als dicke abkühlen. In der Vergangenheit wurde 5 oder 6 mm dickes Glas allgemein für Kraftfahrzeugverwendungen eingesetzt. Jedoch begannen Kraftfahrzeughersteller aufgrund des Drucks, das Gewicht bei Fahrzeugen zu verringern, Nenndicken von 4 mm und danach 3 mm für getempertes Kraftfahrzeugglas festzulegen. Unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranzen umfaßt der Begriff "dünnes Glas" einen Dickenbereich bis zu 4,2 mm (üblicherweise, jedoch nicht notwendig, von 2,8 mm bis 4,2 mm) im Zusammenhang mit getempertem Glas.
• Es sind Preßbiegesysteme bekannt, in denen die Preßbiegestation erhitzt, z.B. auch im Ofen angeordnet wird. Während dies den oben im Zusammenhang mit dem Start beschriebenen Verlust vermeidet und die Zeitbeschränkung beim Biegen beseitigt, sind solche Systeme bezüglich sowohl Kapitalkosten als auch Betriebskosten teuer. Um einen solchen Aufwand zu vermeiden, wäre es erwünscht, die oben erwähnten Nachteile der billigeren Biegesysteme zu verringern, bei denen die Preßbiegestation nicht erhitzt wird.
• Eine Möglichkeit ist, die Formen im Gegensatz zur ganzen Preßbiegestation zu erhitzen. US 3 753 673 offenbart ein Preßbiegesystem, bei dem Glasscheiben vertikal von Kluppen aufgehängt werden. Zum 1968er Prioritätsdatum war in Kraftfahrzeugen verwendetes Glas 5 oder 6 mm dick, und man fand, daß nach dem Biegen der Glasscheibe eine weitere Änderung der Form der gebogenen Scheibe auftrat. Diese Erscheinung, als "Zurückschnellen" bekannt, ergab sich aus der unterschiedlichen Abkühlung der zwei Hauptoberflächen der gebogenen Scheibe, die auftritt, wenn die Scheibe zwischen den Formen verformt wird, insbesondere wenn sie von unterschiedlichem Aufbau sind. Sie wurde gemildert, indem man eine oder beide der Formen zur Verringerung der unterschiedlichen Abkühlung erhitzte.
• Bei gegenwärtigen Preßbiegesystemen werden die Glasscheiben im wesentlichen horizontal durch das Verfahren hindurch, einschließlich während des Biegens, gehalten, und die Form einer gebogenen Scheibe wird durch Schwerkraft auf ihrer Tragoberfläche nach dem Biegen festgelegt. Weiter verringert, da die Glasscheiben jetzt allgemein eher dünner sind, die Wärmeleitung jede Temperaturdifferenz zwischen den zwei Hauptoberflächen der Scheibe, und da die Scheibe nicht länger in einem freien Zustand aufgehängt wird, ist das Zurückschnellen kaum ein Problem.
• WO 93/14038 hat zum Gegenstand das Vorsehen eines verbesserten Verfahrens zum Einrichten eines vorbestimmten Temperaturprofils in einer verhältnismäßig dünnen Glasscheibe, das zum geeigneten Biegen beiträgt. Es wird eine obere Form offenbart, die mit Heizelementen versehen ist, die verwendet werden können, um entweder den Betrag der Wärmeabgabe von einer Glasscheibe zu steuern oder sie aufzuheizen. Im ersteren Fall werden Temperaturen von 371 ºC bis 427 ºC an der Formoberfläche erzeugt, während im letzteren Fall eher höhere Temperaturen von 538 ºC bis 649 ºC benötigt werden.
• Bisher wurden solche relativ hohen Formoberflächentemperaturen als erforderlich in erhitzten Formen betrachtet, um eine angemessene Temperung in dünnen Glasscheiben zu erhalten, die aus einer Preßbiegestation zu einer Temperstation in mäßigen Zykluszeiten überführt werden. Es wurde gefunden, daß überraschenderweise sogar dünne Glasscheiben nach Überführung aus einer Preßbiegestation, in der die Scheiben zwischen einander zugewandten komplementären Formoberflächen, die bei bedeutend niedrigeren Temperaturen gehalten werden, geformt werden, angemessen getempert werden können.
• Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Biegen und Tempern einer dünnen Glasscheibe vor, das:
• ein Erhitzen der dünnen Glasscheibe zu einem hitzeerweichten Zustand in einem Ofen,
• ein Fördern der Scheibe aus dem Ofen und in eine Preßbiegestation, die mit Formen mit einander zugewandten, komplementären Formoberflächen ausgerüstet ist, wobei wenigstens eine der Formoberflächen erhitzt wird und sich über eine ganze Fläche der Glasscheibe erstreckt,
• ein Formen der Scheibe durch deren Pressen zwischen den einander zugewandten Formoberflächen, während sie im wesentlichen horizontal ist,
• ein Überführen der gebogenen Glasscheibe aus der Preßbiegestation und in eine Abschreckstation,
• ein Tempern der Scheibe durch Abschrecken der Oberflächen der Scheibe und
• ein Entfernen der gebogenen und getemperten Glasscheibe aus der Abschreckstation aufweist,
• gekennzeichnet durch Halten der erhitzten Formoberfläche bei einer Temperatur im Bereich von 200 ºC bis 350 ºC.
• Die erhitzte Formoberfläche kann auf einer Temperatur innerhalb des gewünschten Bereichs durch äußeres Erhitzen (d.h. durch direktes Zuführen von Wärme zur Formoberfläche von einer von außen zur Form führenden Richtung), z.B. Brenner oder heiße Ströme von Luft oder Gas, gehalten werden. Solche äußere Heizmittel arbeiten vorzugsweise intermittierend, um so die Formoberfläche zwischen dem Pressen einer Glasscheibe und der nächsten aufzuheizen.
• Vorzugsweise wird die erhitzte Formoberfläche auf der gewünschten Temperatur durch Wärmeabgabe innerhalb der Form, auf der die Oberfläche vorgesehen ist, gehalten. Eine solche Wärmeabgabe kann das Ergebnis des Leitens elektrischen Stroms durch elektrische Heizelemente sein, die sich durch die Form erstrecken.
• Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeabgabe innerhalb der Form mittels Leitens eines heißen Fluids durch sich durch die Form erstreckende Leitungen erzielt werden.
• Vorzugsweise wird die Formoberfläche bei einer vorbestimmten Temperatur im Bereich von 220 ºC bis 300 ºC, noch bevorzugter bei einer Temperatur von etwa 250 ºC gehalten.
• Vorzugsweise beträgt die zum Überführen der gebogenen Glasscheibe vom Ofen zur Abschreckstation verstrichene Zeit 5-8 Sekunden.
• Während jedes Glas bis zu 4,2 mm Dicke als dünnes Glas betrachtet wird, eignet sich das vorliegende Verfahren besonders für Glas zwischen 2,8 mm und 3,7 mm Dicke.
• Nach dem Pressen kann die gebogene Scheibe vorteilhaft im Kontakt mit der heizenden Formoberfläche mittels einer Differenz des Luftdrucks zwischen den zwei Oberflächen der Scheibe festgehalten werden.
• Ein Heizmittel, das zum Halten der erhitzten Formoberfläche bei der gewünschten Temperatur vorgesehen wird, kann völlig außerhalb der Form mit der erhitzten Formoberfläche sein, um so Wärme in einer Richtung von außerhalb der Form direkt zur Formoberfläche zuzuführen. Beispiele solcher äußeren Heizmittel sind Brenner, Strahlungserhitzer oder heiße Ströme von Luft oder Gas. Eine heiße Glasscheibe wird nicht als ein äußeres Heizmittel betrachtet, auch wenn die Scheibe der Form Wärme zuführt.
• Alternativ oder zusätzlich kann die Form mit inneren Heizmitteln, d.h. Mitteln versehen sein, um Wärme innerhalb der Form so abzugeben, daß der Formoberfläche Wärme von einer Richtung innerhalb der Form zugeführt wird. Die ursprüngliche Energiequelle kann dennoch außerhalb der Form sein; unter innerer Erhitzung versteht der Fachmann, daß Energie (ob in der Form von Wärme oder nicht) in die Form eingeführt und als Warme innerhalb der Form abgegeben wird.
• Es gibt mehrere verschiedene Mittel zur inneren Heizung; ein solches Mittel weist in der Form befindliche elektrische Heizelemente, wie z.B. Widerstandselemente auf, die in beabstandeten Bohrungen in einem Teil oder in der ganzen Form angeordnet sind und durch geeignete Temperatursteuerkreise gesteuert werden. Ein anderes inneres Heizmittel weist die Anbringung von Leitungen, die sich durch die Form erstrecken, auf, durch welche man ein heißes Fluid zum Wärmeaustausch strömen läßt. Die Leitungen werden an eine äußere Quelle von erhitztem Fluid, z.B. an einen ein Mittel zum Erhitzen von Fluid enthaltenden Kreis, angeschlossen, und das Fluid kann flüssig, z.B. ein Öl, oder gasförmig, z.B. Luft, sein. Die Temperatursteuerung kann durch Steuern der Fluidtemperatur oder des Durchsatzes des Fluids erfolgen.
• Eine fluiderhitzte Form kann vom kalten Zustand schneller aufgeheizt werden und allgemein auf irgendeine Änderung der Temperatur, welche man an der Formoberfläche einzustellen wünscht, ansprechbarer sein. Das Fluid muß nur etwa 50 ºC bis 100 ºC heißer als diese gewünschte Formoberflächentemperatur sein, während elektrische Heizelemente normalerweise auf einer Temperatur von näher 200 ºC mehr als die gewünschte Formoberflächentemperatur sein würden. Dieser verringerte Unterschied erleichtert die Steuerung und ermöglicht die Erzielung gleichmäßigerer Temperaturen über die Formoberfläche hin. Diese Vorteile werden verbessert, wenn die Form aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. den im folgenden erwähnten Aluminiumlegierungen, hergestellt wird.
• Wo eine Möglichkeit besteht, daß die Formoberflächentemperatur die maximale Oberflächentemperatur des zum Aufbau der Form verwendeten Materials erreichen kann, z.B. wenn ein sehr hoher Durchsatz heißen Glases vorliegt, besitzt die Fluiderhitzung den weiteren Vorteil, daß das Fluid auch zum Abkühlen der Form verwendet werden kann, wenn ein Mittel zur Fluidkühlung im Kreis enthalten ist, den das Fluid durchströmt.
• Die erhitzte Formoberfläche ist eine Vollflächenformoberfläche, d.h. eine, die sich über eine gesamte Fläche der Glasscheibe erstreckt. Eine Form mit einer solchen Vollflächenformoberfläche ist demgemäß als Vollflächenform bekannt. Vollflächenformen ermöglichen eine genaue Formung der ganzen Scheibe, nicht nur ihres Umfangs. Da solche Formen eine höhere Wärmekapazität als etwa eine Umriß- oder Ringform haben, dauert es länger, sie aufzuheizen, wenn sie nicht innerlich erhitzt werden.
• Die Formoberflächen werden vorzugsweise auf einem Paar von Formen mit einer oberen Form und einer unteren Form vorgesehen. Vorzugsweise ist die erhitzte Formoberfläche auf der oberen Form des Paares. Noch bevorzugter ist diese Oberfläche auf einer maskulinen, d.h. konvexen Form. Die untere Form ist vorzugsweise eine Umriß- oder Ringform mit einer Formoberfläche, die eine Umfangsformkante aufweist, die den Umfang einer unteren Oberfläche der Scheibe kontaktiert, und die untere Form selbst kann innerlich erhitzt werden.
• Glasbiegeformen werden aus einer Auswahl von metallischen und nichtmetallischen Materialien hergestellt; bevorzugte Materialien für die Form der vorliegenden Erfindung sind Hochtemperaturaluminiumlegierungen oder keramische Stoffe einschließlich verspanbarer keramischer Stoffe. Diese Materialien können gegossen werden, was den Einschluß innerer Heizmittel erleichtert.
• Vorzugsweise wird die erhitzte Formoberfläche mit einem Isolierüberzug versehen. Dies wurde als vorteilhaft zur Aufrechterhaltung der Temperatur der Glasscheibe befunden, insbesondere wenn man mit einer Formoberflächentemperatur nahe dem unteren Ende des beanspruchten Bereichs arbeitet.
• Vorzugsweise ist die obere Form eine Vakuumform, d.h. eine, worin der Luftdruck an der Formoberfläche verringert werden kann, so daß die Glasscheibe auf die Formoberfläche der Form als Ergebnis einer Differenz des Luftdrucks zwischen den beiden Oberflächen der Scheibe angesaugt wird. Dies kann die Formung der Glasscheibe unterstützen, insbesondere wenn die in der gebogenen Glasscheibe gewünschte Form einen Bereich umgekehrter Krümmung, d.h. einen konkaven Bereich in einer allgemein konvexen Scheibe, enthält. Es ist auch nützlich, die gebogene Glasscheibe an der oberen Form mittels des Vakuums aufhängen zu können, wenn sie z.B. auf einen Hin- und Herlauf-Trägerring zum Weitertransport überführt wird.
• Während eine solche Form als Vakuumform bezeichnet wird, ist sie üblich für an die Formoberfläche anzulegende Drücke über sowie unter atmosphärischem Druck, z.B. zum Sichern einer positiven Trennung der Glasscheibe von der oberen Form, wenn die Scheibe davon gelöst wird.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand nicht beschränkender Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 ein hochgradig schematischer Gesamtgrundriß einer Preßbiege- und Tempervorrichtung ist,
• Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils der Preßbiegevorrichtung nach Fig. 1 ist,
• Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer oberen Form ist, die in den hier beschriebenen Preßbiegevorrichtungen verwendet werden kann,
• Fig. 4 eine Perspektivdarstellung, teilweise im Schnitt, eines Teils der oberen Form in Fig. 3 ist,
• Fig. 5 eine Perspektivdarstellung eines Teils einer Hin- und Her-Laufeinrichtung ist, die in der Vorrichtung nach Fig. 1 enthalten sein kann,
• Fig. 6 eine Seitenansicht einer alternativen Form gegenüber der nach den Fig. 3 und 4 ist,
• Fig. 7 eine Draufsicht der Form nach Fig. 6 ist,
• Fig. 8 eine Perspektivdarstellung der Form der Fig. 6 und 7 ist, und
• Fig. 9 eine Perspektivdarstellung einer unteren Form ist, die in den hier beschriebenen Preßbiegevorrichtungen verwendet werden kann.
• Was die Figur 1 betrifft, zeigt die Zeichnung eine Preßbiege- und Tempervorrichtung, die ein erstes oder Zuführungsfördergerät 10 aufweist, das Glasscheiben 11 zum Eingang eines Ofens 12 fördert. Der Ofen 12 enthält ein zweites Fördergerät 18, das die Scheiben 11 durch den Ofen 12 transportiert und sie zu einer Preßbiegestation 13 fördert, wo die hitzeerweichten Glasscheiben zwischen komplementären, einander zugewandten Formoberflächen gepreßt werden, die an Preßorganen in der Form von Formen vorgesehen sind. Die Preßbiegestation 13 ist mit einem dritten (nicht gezeigten) Fördergerät ausgerüstet. Die gebogenen Scheiben werden dann durch eine Abschreckstation 14, wo sie getempert werden, und in eine Entladestation 15 gefördert, wo die gebogenen und getemperten Scheiben auf ein viertes Fördergerät 19 überführt werden, was alles in herkömmlicher Weise abläuft. Der Transport zwischen der Preßbiegestation 13 und der Entladestation 15 erfolgt vorzugsweise mittels eines Hin- und Her-Laufeinrichtungs-Trägerringes, einer den Fachleuten bekannten Technik, oder auf Rollen. Die Vorrichtung hat eine Mittellinie 17.
• Figur 2 zeigt den letzteren Teil des Ofens 12 und die Preßbiegestation 13, die eine Presse 69 mit einander zugewandten Preßorganen in der Form von Formen, wie oben beschrieben, aufweist. Die Presse ist, allgemein betrachtet, aus einer Auswahl von Veröffentlichungen einschließlich WO 93/14038, die dem US 5 279 635 entspricht, bekannt. Sie weist einen Rahmen 60 mit einer oberen Form 61 und einer unteren Form 62 auf, die zur gegenüberstehenden hin- und hergehenden Bewegung innerhalb des Rahmens montiert sind. Die Formen 61, 62 sind jeweils auf einer Platte 63 bzw. 64 montiert, die vertikal, von Führungsbauteilen 67, 68 geführt, hin- und hergehen. Ein Hebemittel 108 für die untere Form 62 ist in der Form eines Antriebszylinders 66 vorgesehen; in gleicher Weise ist ein Antriebszylinder 65 für die obere Form 61 vorgesehen. Die Presse 69 ist mit dem dritten Fördergerät 58 in der Form von Rollen 59 versehen, um die Glasscheibe 11 auf die untere Form zu fördern, doch die Mehrzahl der Rollen 59 wurde aus der Preßstation 13 zur Klarheit ausgelassen. Die Glasscheibe 11 wird vorzugsweise durch Anheben der unteren Form 62 bis zur oberen Form 61 gepreßt, so daß die Scheibe gleichzeitig im Kontakt mit beiden Formen ist und zwischen diesen zu ihrer Form gepreßt wird. Alternativ kann das Pressen als Ergebnis der Absenkung der oberen Form 61 zur unteren Form 62 erfolgen.
• In den hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die erhitzte Formoberfläche durch innere Heizmittel erhitzt. Die obere Form 61 wird daher innerlich erhitzt und ist vorzugsweise eine Vakuumform. Die Figuren 3 und 4 zeigen eine mögliche Ausgestaltung einer oberen Vakuumform 61a, die mittels elektrischer Widerstandsheizelemente erhitzt wird und aus WO 93/14038, die US 5 279 635 entspricht, bekannt ist. Die Form 61a ist vom festen und kontinuierlichen Typ mit einer zusammenhängenden (und Vollflächen-)Formoberfläche 110, die der der unteren Form komplementär ist. Die Oberfläche 110 ist auf einem Formkörper 111 vorgesehen, der aus irgendeinem geeigneten Material gebildet ist, das sich zum Aushalten der hohen Temperaturen, denen er ausgesetzt wird, geeignet ist, und kann beispielsweise vorteilhaft ein feuerfestes Material wie z.B. ein keramisches Material sein. Ein sich nach außen erstreckender Flansch 112, der einstückig längs, vorzugsweise, des gesamten Umfang des Formkörpers 111 ausgebildet ist, wirkt mit einer Mehrzahl von L-förmigen Armen 113 zur Montage des Formkörpers auf einer Trägerplatte 114 zusammen, die geeignet an der oberen Platte 63 befestigt ist. Um eine federnde abriebfeste Oberfläche zum Kontakt mit der hitzeerweichten Glasscheibe vorzusehen und um eine Isolierung vorzusehen, ist die Formoberfläche 110 mit einer oder zwei Lagen 115 aus dauerhaftem hitzebeständigem Tuch, wie z.B. gewebtem oder gewirktem Faserglas od. dgl., beschichtet. Jede Tuchlage 115 wird straff über die Formoberfläche 110 gespannt und durch geeignete Mittel in ihrer Lage gehalten.
• Eine Kammer 116 kann im Formkörper 111 ausgebildet sein, um als Sammelleitung für einen positiven oder negativen Luftdruck zu dienen und damit die Formung und Handhabung der Glasscheiben zu fördern. Hierzu ist die Formoberfläche 110 mit einer Mehrzahl von Luftkanälen 118 in Verbindung mit der Kammer 116 versehen, und der Formkörper 111 ist mit einer Leitung 117 versehen, die auch in Verbindung mit der Kammer 116 sowie einer Vakuumpumpe oder einer Druckluftquelle ist. Die Luftkanäle 118 können in der Form von Bohrungen sein, die gebohrt werden können, oder ein poröses oder weniger dichtes feuerfestes Material, d.h. eines, das kleine Porenkanäle enthält, kann für den Formkörper gewählt werden, was einen Strom von Luft durch die Formoberfläche in die oder aus der Kammer ohne das Erfordernis gebohrter Kanäle ermöglichen würde. Die Bohrungen oder Kanäle enden an Öffnungen in der Formoberfläche, die dadurch perforiert wird, obwohl sie trotzdem eine Vollflächenformoberfläche darstellt. Ein negativer Luftdruck oder Vakuum kann so an der Formoberfläche der oberen Form 61 vorgesehen werden, um ein Festhalten der Scheibe darauf oder ein Anpassen der Scheibe daran zu fördern. Das Vakuum kann dann ausgenutzt werden, die Scheibe zu tragen, wenn die untere Form 62 abgesenkt wird und ein Trägerring einer Hin- und Her-Laufeinrichtung in die Stellung zum Transport der Scheibe aus der Preßstation bewegt wird.
• Fig. 5 zeigt einen Teil der Hin- und Her-Laufeinrichtung ("shuttle"-Einrichtung). Sie weist einen Trägerring 140 auf, der nach Umriß und Höhe mit dem Umfang der gebogenen Glasscheibe konform ist. Der Ring 140 ist innerhalb eines Rahmens 141 montiert, der auf Armen 142 getragen wird. Die "shuttle"-Arme 142 sind gleitbar auf (nicht gezeigten) Gleitschienen mit Hilfe von Gleitplatten 146 montiert und werden längs der Schienen durch (nicht gezeigte) Antriebsmittel bewegt. Diese Anordnung ermöglicht, daß der "shuttle"-Trägerring 140 zwischen der Preßstation 13 und der Abschreckstation 14 hin- und herläuft. Wenn der Trägerring 140 in der Stellung unter der oberen Form 61 ist, sinkt die letztere in eine Lage etwas über dem Ring. Der Luftdruck an den Öffnungen wird plötzlich auf ein Niveau über Atmosphärendruck gesteigert, so daß die gebogene Scheibe positiv von der oberen Form 61 ohne Neigung zum Kippen gelöst wird und genau auf dem Trägerring angeordnet wird. Diese Technik vermeidet die Gefahr einer Einkerbung der Scheibe als Ergebnis davon, daß sie eine merkliche Strecke fällt, und mindert Probleme der Anderung der Form durch ungenaue Anordnung des Trägerringes. Dann fördert der Tragerring die gebogene Scheibe in die Abschreckstation.
• Unter nochmaliger Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 ist die obere Form 61 mit einer Mehrzahl von Heizelementen 119 versehen, die von einem elektrischen Widerstandstyp sind und sich zur Verwendung im feuerfesten Formkörper 111 eignen. Die Elemente selbst eignen sich zum Erreichen von Temperaturen der Größenordnung von 600 ºC, wodurch Temperaturen bis zu 400 ºC an der Formoberfläche erzeugt werden. Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß eine gute optische Qualität und ein angemessenes Tempern mit so niedrigen Formoberflächentemperaturen wie 200 ºC erreicht werden können. Der normale Bereich der Betriebstemperaturen, die an der Formoberfläche verwendet werden, ist 200º-350 ºC, und es werden Temperaturen von 220 ºC bis 300 ºC, insbesondere etwa 250 ºC, bevorzugt.
• Elemente 119 können im Formkörper 111 eingebettet werden, indem man diesen mit den in ihrer Lage angebrachten Elementen gießt, oder Bohrungen können (z.B. durch Bohren) vorgesehen werden, in die man die Elemente einsetzt. Die Elemente 119 werden in bekannter Weise mit einer (nicht dargestellten) geeigneten Steuereinheit zur Regulierung der Leistung verbunden. Die Elemente können zur Einzelsteuerung angeschlossen oder in Zonen gruppiert werden, die getrennt gesteuert werden. (Nicht dargestellte) Thermoelemente können auch im Formkörper 111 nahe der Formoberfläche 110 angebracht werden, um Temperaturablesungen an geeigneten Punkten vorzusehen, damit die Steuerung der Temperaturen über die Formoberfläche hin ermöglicht wird. Ein weiteres Verfahren der inneren Erhitzung einer Vakuumform sieht vor, Heißluft oder -gas durch das Vakuumsystem (d.h. Leitung 117, Kammer 116 und Kanäle 118) zu leiten, so daß die Heißluft oder das Heißgas aus den Öffnungen in der Formoberfläche austritt und sie dadurch erhitzt.
• Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine alternative obere Form 61b. Wie die obere Form 61a ist auch diese eine innerlich erhitzte Vakuumform, doch wird die Erhitzung in einer neuen Weise durch Strömen eines heißen Fluids durch Leitungen in der Form, z.B. in der Gestalt von Bohrungen, erzielt. Die Form wird aus einer bei hohen Temperaturen dauerhaften Aluminiumlegierung gegossen und enthält Bohrungen, die die kürzere Abmessung der Form, wenn in Draufsicht betrachtet, durchsetzen. Die Bohrungen werden mit Rohren 120 verbunden, die aus Stahl sein können, oder alternativ können die Rohre 120 direkt durch die Form verlaufen, indem sie in die Form eingegossen sind. An einer Seite der Form werden die Rohre 120 mit einer Einlaßsammelleitung 121 verbunden, und an der anderen Seite werden sie mit einer Auslaßsammelleitung 122 verbunden, und man läßt ein heißes Fluid durch die Leitungen in der Form über die Sammelleitungen und Rohre zirkulieren. Geeignete Fluide umfassen Mineralöle oder synthetische Öle, die von niedriger Flüchtigkeit bei 300 ºC sind und eine spezifische Wärmekapazität von 1,5 bis 2,5 kJ/kg haben. Bei Verwendung solcher Öle bei 300 ºC können Temperaturen von 200 ºC bis 250 ºC an der Formoberfläche 110 mit Rohren 120 eines Innendurchmessers zwischen 8 und 10 mm und einer Fluidgeschwindigkeit von etwa 1 dm³/Sekunde erreicht werden. Alternativ kann Heißluft oder -gas durch die Leitungen gefördert werden. Die Formoberflächentemperatur kann durch Steuern entweder der Temperatur oder des Durchsatzes des Fluids gesteuert werden.
• Wie bei der oberen Form 61a kann die Form 61b mit einer inneren Kammer versehen sein, die an eine Quelle negativen oder positiven Drucks angeschlossen und in Verbindung mit Öffnungen in der Formoberfläche ist. Konkret ist die besondere, in den Figuren 6-8 gezeigte Form mit drei Kammern versehen, die eine mittlere Kammer und zwei Endkammern, die entlang der Länge der Form angeordnet sind, aufweisen. Die mittlere Kammer ist an eine Vakuum/Luft-Leitung 123 angeschlossen, und in gleicher Weise sind die Endkammern an eine Vakuum/Luft-Leitung 124 angeschlossen. Diese Vielfachkammeranordnung macht es möglich, beispielsweise unterschiedliche Sauggrade in den Endbereichen der Formoberfläche im Vergleich mit dem in der Mitte vorzusehen, was für bestimmte Formen vorteilhaft ist. Diese Anordnung ist nicht auf den Formtyp 61b beschränkt, sondern kann auch beim Typ 61a vorgesehen werden.
• Die wichtigen Unterschiede zwischen den zwei Typen der oberen Form sind die verwendeten Heizmittel und Materialien. Jeder Materialtyp hat Vorteile für unterschiedliche Situationen. Die feuerfeste Form 61a ist dauerhafter, und das Formmaterial erlegt in der Praxis keine Beschränkungen für die Betriebstemperatur auf. Jedoch hat die Aluminiumlegierung der Form 61b eine solche Wärmeausdehnung, daß sie sich, wenn sie von Umgebungs- auf ihre Arbeitstemperatur von 200 ºC - 250 ºC erhitzt wird, etwa um den gleichen Betrag wie eine Glasscheibe ausdehnt, wenn sie von Umgebungsauf ihre Biegetemperatur von etwa 600 ºC erhitzt wird. Dies bedeutet, daß die Form entsprechend der erforderlichen Gestalt der gebogenen Scheibe bei Umgebungstemperatur ohne jegliche Kompensation für eine Wärmeausdehnung bearbeitet werden kann. Da das Material zerspanbar ist, können Änderungen an der Form vorgenommen werden, die eine Entfernung von Material erfordern, während eine neue feuerfeste Form normalerweise gegossen werden müßte, falls keine moderne zerspanbare Keramik verwendet worden war. Die Maximaltemperatur, bei der die Form 61b betrieben werden kann, hängt von der besonderen verwendeten Legierung ab. Es sind Hochtemperaturlegierungen in der Entwicklung, die einen Betrieb bei 300 ºC nahekommenden Temperaturen ermöglichen können. Während es bevorzugt wird, daß die fluiderhitzte Form aus einer Aluminiumlegierung besteht und die elektrisch erhitzte Form keramisch ist, besteht natürlich die Möglichkeit, verschiedene Kombinationen von Formmaterialien und Heiztechniken zu konstruieren.
• Die Figur 9 zeigt die untere Form 62, die von femininer oder konkaver Form ist und eine Formoberfläche in der Form einer durchlaufenden Formkante 130 aufweist, die zum Umfang der Vollflächenformoberfläche 110 der oberen Form 61 komplementär ist. Die Endwände der Form sind mit vertikal erstreckten Schlitzen 131 versehen, um die (in Figur 9 nicht gezeigten) Träger und Antriebswellen für die Rollen 59 aufzunehmen, wenn die untere Form 62 relativ zu den Rollen anzuheben ist. Alternativ kann die untere Form 62 die Form einer Formungsschiene annehmen, die von aufrechtstehenden Stangen getragen wird, zwischen welchen die Rollenträger und -antriebe aufgenommen werden können.
• Die Form der Figur 9 wird nicht innerlich erhitzt, könnte jedoch durch beispielsweise entweder die elektrischen Heiz- oder die Ölheiztechniken erhitzt werden, die im Zusammenhang mit den Figuren 3, 4, 6 und 7 beschrieben wurden. Die untere Form würde z.B. vorzugsweise in einer Anordnung erhitzt, wo sie eine Vollflächen-Unterform ist, die möglicherweise mit einer oberen Form mit Umriß- oder Ringgestalt verwendet wird.
• Nach dem Biegen wird die Scheibe zur Abschreckstation gefördert, wo sie durch bekannte Mittel, z.B. Luftströme, angemessen getempert werden kann, obwohl sie bei einer überraschend niedrigen Temperatur gebogen wurde. Die gebogene und getemperte Scheibe wird dann aus der Abschreckstation entfernt und durch bekannte Mittel abgeladen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Biegen und Tempern einer dünnen Glasscheibe (11), das

ein Erhitzen der dünnen Glasscheibe zu einem hitzeerweichten Zustand in einem Ofen (12),

ein Fördern der Scheibe aus dem Ofen und in eine Preßbiegestation (13), die mit Formen (61, 62) mit einander zugewandten, komplementären Formoberflächen (110, 130) ausgerüstet ist, wobei wenigstens eine der Formoberflächen erhitzt wird und sich über eine ganze Fläche der Glasscheibe erstreckt,

ein Formen der Scheibe durch deren Pressen zwischen den einander zugewandten Formoberflächen, während sie im wesentlichen horizontal ist,

ein Überführen der gebogenen Glasscheibe aus der Preßbiegestation (13) und in eine Abschreckstation (14),

ein Tempern der Scheibe durch Abschrecken der Oberflächen der Scheibe und

ein Entfernen der gebogenen und getemperten Glasscheibe aus der Abschreckstation (14) aufweist,

gekennzeichnet durch Halten der erhitzten Formoberfläche bei einer Temperatur im Bereich von 200 ºC bis 350 ºC.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das das Halten der Temperatur der erhitzten Formoberfläche (110) durch Wärmeabgabe in die Form (61) mit der Oberfläche vorsieht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das die Wärmeabgabe in die Form (61a) mittels Leitens eines elektrischen Stroms durch elektrische Heizelemente (119) vorsieht, die sich durch die Form erstrecken.

4. Verfahren nach Anspruch 2, das die Wärmeabgabe in die Form (61b) mittels Leitens eines heißen Fluids durch Leitungen vorsieht, die sich durch die Form erstrecken.

5. Verfahren nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, das das Halten der erhitzen Formoberfläche (110) bei einer Temperatur im Bereich von 220 ºC bis 300 ºC vorsieht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei diese Temperatur etwa 250 ºC ist.

7. Verfahren nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, wobei die dünne Glasscheibe (11) bis zu 4,2 mm dick ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die dünne Glasscheibe (11) zwischen 2,8 und 3,7 mm dick ist.

9. Verfahren nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, wobei die dünne Glasscheibe (11) vom Ofen (12) zu einer Abschreckstation (14) durch Rollen (59) und einen Hin- und Herlauf-Trägerring (140) überführt wird und die zum Überführen der Glasscheibe (11) aufgewandte Zeit zwischen 5 und 8 Sekunden beträgt.

10. Verfahren nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, das das Festhalten der gebogenen Scheibe im Kontakt mit der erhitzten Formoberfläche mittels einer Differenz im Luftdruck zwischen den zwei Oberflächen der Scheibe vorsieht.

11. Verfahren nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, das die Formung der Scheibe zwischen oberer und unterer Form (61, 62) vorsieht, wobei sich die erhitzte Formoberfläche (110) auf der oberen Form (61) befindet.

12. Verfahren nach irgendeinem vorstehenden Anspruch, das das Anordnen der gebogenen Glasscheibe auf einem Trägerring (140) einer Hin- und Her-Laufeinrichtung, welcher Trägerring nach Umriß und Höhe mit dem Umfang der gebogenen Glasscheibe konform ist, und das Überführen der gebogenen Glasscheibe aus der Preßbiegestation (13) und in die Abschreckstation (14), während sie sich auf dem Trägerring befindet, vorsieht.