帶有彎角的玻璃陶瓷構(gòu)件的制作方法
【專利說明】帶有彎角的玻璃陶瓷構(gòu)件
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年2月I日，國家申請(qǐng)?zhí)枮?01080011639.X(PCT申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/EP2010/051147)，題為“用于制造成彎角的玻璃陶瓷構(gòu)件的方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于生成帶有至少一個(gè)彎角的玻璃陶瓷構(gòu)件的方法，其中，彎角構(gòu)造為在兩個(gè)側(cè)邊之間的過渡部。
[0003]此外，本發(fā)明涉及一種帶有至少一個(gè)布置在兩個(gè)側(cè)邊之間的彎角的玻璃陶瓷構(gòu)件，其中，這些側(cè)邊圍成開度角。
【背景技術(shù)】
[0004]玻璃陶瓷是一種特別的原料，該原料通過有針對(duì)性的且經(jīng)溫度控制的結(jié)晶化，即所謂的陶瓷化(Keramisierung)由事先在熔槽中熔化的且通常呈板狀地成型的玻璃制造成。玻璃陶瓷的獨(dú)特的特性是高抗熱震性以及非常小的熱膨脹。玻璃陶瓷例如在爐灶中用作灶臺(tái)、用作爐襯、用作用于輻射加熱器的蓋板、用作用于所有用于加熱的爐灶的觀察窗、用作通常在燃燒設(shè)施中的觀察窗直至車輛觀察窗(其通常特征在于高抗沖擊性)或是甚至用于照明用途(反射鏡)和天文應(yīng)用。
[0005]由現(xiàn)有技術(shù)公知用于壁爐或爐的成彎角的觀察窗，所述觀察窗主要借助于氣動(dòng)操縱的彎曲設(shè)備且以大約1mm的非常小的彎曲半徑制造成。在這種情況下，將待變形的玻璃陶瓷板在未經(jīng)陶瓷化的狀態(tài)中(也就是說作為玻璃)在處于熱成型之后的附加過程中在真正的陶瓷化之前彎曲。
[0006]例如，由WO 2005/042420 Al公知一種這樣的彎曲方法，在其中，玻璃板的棱邊在至少一側(cè)上利用振蕩的線燃燒器加熱，直至玻璃的軟化點(diǎn)。隨后，超出低粘性的棱邊的玻璃邊緣沿著彎曲棱邊作為玻璃成型件的側(cè)邊彎折直至預(yù)定的角度且隨后被冷卻。
[0007]制造成彎角的玻璃陶瓷片的另一公知的可行方案是在陶瓷化過程期間通過自重引起的重力下沉。帶有大于大約200_的半徑的成彎角的玻璃陶瓷片可在由自重引起的重力下沉下直接在陶瓷化爐中制造成。
[0008]由DE 10 102576 Al公知一種用于制造彎曲的玻璃陶瓷體的這樣的方法，在其中，將呈板狀的綠玻璃體在室溫中平放到陶瓷化模具上，該陶瓷化模具具有與彎曲的玻璃陶瓷體的幾何結(jié)構(gòu)匹配的成型面。對(duì)此，陶瓷化模具具有與待成形的弧形相符地呈弧形地下沉的中間部分。為了陶瓷化，首先將綠玻璃板加熱到陶瓷化溫度上。在此，起初形狀穩(wěn)定的綠玻璃板到達(dá)粘性的狀態(tài)中，由此在模具中間部分之上的綠玻璃板部分由于重力而下沉，且鋪設(shè)在其呈弧形的成型面處。由于因材料和過程而典型低的下沉速度，這種通過自重的重力下沉是相對(duì)費(fèi)時(shí)的，從而不可獲得特別高的制造能力。
[0009]能通過該方法制造的彎曲半徑依賴于玻璃厚度、開度角和玻璃陶瓷材料的粘性-時(shí)間曲線。此外，增加的厚度由于彎矩而仍然不利地影響綠玻璃到模具中的沉入，也就是說重力下沉的這種方法隨著增加的玻璃厚度而變得越來越困難。
[0010]小于200_的彎曲半徑不可利用該方法來制造，因?yàn)闉榇嗽谟袑?duì)于變形而言需要的低玻璃粘性的情況下，在陶瓷化過程中所達(dá)到的停留持續(xù)時(shí)間是不足的。
[0011]帶有典型地直至54mm的彎曲半徑的成彎角的玻璃陶瓷片可在單獨(dú)的彎曲設(shè)備中借助于氣體燃燒器在未經(jīng)陶瓷化的狀態(tài)中進(jìn)行彎曲，且在下游的過程步驟中在陶瓷化爐中進(jìn)行陶瓷化。大于54_的半徑借助于氣動(dòng)操縱的彎曲設(shè)備的彎曲在技術(shù)上是可實(shí)現(xiàn)的，然而僅可以高設(shè)備成本來實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]現(xiàn)在，本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種用于制造成彎角的玻璃陶瓷構(gòu)件的方法，該方法使得簡化的且加速的彎曲過程成為可能。此外，通過所說明的方法同樣應(yīng)以簡單且低成本的方式制造出在大約30mm-200mm的范圍中的彎曲半徑。此外，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種玻璃陶瓷構(gòu)件，其特征在于吸引人的外觀。此外，本發(fā)明具有如下目的，即，同樣地使所謂的預(yù)結(jié)晶的(vorgekeimte)玻璃構(gòu)件根據(jù)規(guī)定變形?！邦A(yù)結(jié)晶的玻璃構(gòu)件”理解為綠玻璃，其在熱成型之后已具有一定的晶相成分。所述晶相成分處在整個(gè)相成分的1%與10%之間，且因此在低粘性范圍中縮短對(duì)于變形必需的停留持續(xù)時(shí)間。
[0013]本發(fā)明的任務(wù)通過一種用于制造帶有權(quán)利要求1的特征的成彎角的玻璃陶瓷構(gòu)件的方法和通過一種帶有權(quán)利要求7的特征的玻璃陶瓷構(gòu)件來解決。有利的改進(jìn)方案分別在從屬權(quán)利要求中介紹。
[0014]根據(jù)本方法作如下設(shè)置，即，帶有在30mm與200mm之間的范圍中的彎曲半徑的彎角在陶瓷化過程期間在處在綠玻璃狀態(tài)中的玻璃板轉(zhuǎn)變到玻璃陶瓷板時(shí)在改形工具作用的情況下實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，用于產(chǎn)生彎角的改形過程包含到陶瓷化過程中，這實(shí)現(xiàn)了制造的時(shí)間上的優(yōu)化。在此，在綠玻璃狀態(tài)中的玻璃板的對(duì)于陶瓷化所需的(且同樣屬于陶瓷化過程的)加熱被充分利用。在該加熱階段期間，必須將玻璃板加熱到在其中玻璃板達(dá)到允許改形的粘性狀態(tài)的溫度狀態(tài)上。從達(dá)到該粘性狀態(tài)起，用于改形的在時(shí)間上狹窄地限制的工藝窗口(Prozessfenster)開啟，因?yàn)檫@時(shí)同樣地進(jìn)行陶瓷化(或精確地說:玻璃的體積結(jié)晶)。在達(dá)到一定的結(jié)晶度之后不再能改形。利用根據(jù)本發(fā)明的改形工具現(xiàn)在將改形力引入到玻璃原料中，所述玻璃原料在該狹窄的工藝窗口內(nèi)完成帶有在30mm與200mm之間的半徑的彎角的生成。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案作如下設(shè)置，即，彎角的彎曲角度在0°與179°、優(yōu)選在60°與150°之間的范圍中生成。這樣的彎曲角度在陶瓷化過程期間能以整個(gè)玻璃陶瓷構(gòu)件的非常良好的表面質(zhì)量來制造。
[0016]為了確保穩(wěn)定的改形過程，且為了同樣地對(duì)于側(cè)邊而言保證無變形的幾何形狀，根據(jù)本發(fā)明可作如下設(shè)置，即，連接到彎角上的側(cè)邊具有在Imm與100mm之間、優(yōu)選在50mm與600mm之間的范圍中的側(cè)邊長度，或者在彎曲軸線的方向上生成在1mm與100mm之間、優(yōu)選在200mm與800mm之間的范圍中的玻璃件高度。在50mm與600mm之間的范圍中的側(cè)邊長度保證極其小的橫向變形。在200mm與800mm之間的范圍中的玻璃件高度保證對(duì)于變形而言足夠的支撐長度。
[0017]一種用于時(shí)間優(yōu)化的制造的優(yōu)選的發(fā)明變型方案的特征在于，在陶瓷化過程期間執(zhí)行加熱階段，在該加熱階段期間將玻璃板加熱到陶瓷化溫度上，且當(dāng)玻璃板具有對(duì)于變形而言足夠的粘性，例如10el2(顯然也包括其下)至10e7d Pa s時(shí)，在達(dá)到陶瓷化溫度之前引入彎角。
[0018]當(dāng)作如下設(shè)置時(shí)改形特別簡單地實(shí)現(xiàn)，S卩，將玻璃板以其外側(cè)平放在兩個(gè)支承板上，在玻璃板的內(nèi)側(cè)上放置有至少兩個(gè)壓制件，所述壓制件分別配屬于一個(gè)支承板，且在達(dá)到對(duì)于玻璃板的變形而言足夠的粘性時(shí)借助于調(diào)整機(jī)械機(jī)構(gòu)將這兩個(gè)支承板彼此相對(duì)地樞轉(zhuǎn)。由此，支承板對(duì)作為陶瓷化過程的結(jié)果的玻璃板的粘性降低和壓制件的壓力作出反應(yīng)。
[0019]相應(yīng)地尤其可作如下設(shè)置，S卩，在玻璃板的預(yù)定的彎曲棱邊兩側(cè)布置有兩個(gè)支承板，所述支承板分別接納玻璃板的一個(gè)側(cè)邊，且可繞著平行于玻璃板彎曲棱邊延伸的樞轉(zhuǎn)軸線、例如由重力引起或通過張力的作用而彼此相對(duì)地樞轉(zhuǎn)。在玻璃板的背對(duì)玻璃板支承側(cè)的側(cè)上，在玻璃板的彎曲棱邊的兩側(cè)布置有至少兩個(gè)壓制件。在此，壓制件在變形期間將指向到玻璃板的方向上的力施加到玻璃板上。
[0020]可將彎曲裝置簡單地供應(yīng)給待變形的玻璃板。于是可將其在經(jīng)供應(yīng)的狀態(tài)中完全地帶入到在其中玻璃板通過加熱轉(zhuǎn)化到粘性的狀態(tài)中的爐灶中。彎曲裝置通過支承板的樞轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)加速的變形，在變形時(shí)玻璃板的彎曲棱邊仿佛充當(dāng)在玻璃板的兩個(gè)側(cè)邊之間的鉸鏈。
[0021]壓制件可分別布置在玻璃板的側(cè)邊與在變形時(shí)所調(diào)設(shè)的彎曲半徑之間的兩根切線的區(qū)域中。在此，在考慮熱膨脹和材料收縮的情形下，壓制件彼此的間距基本上可與待變形的區(qū)域的弧長相符。
[0022]為了將待變形的玻璃板穩(wěn)定地保持在支承板處，在支承板的背對(duì)玻璃板的彎曲棱邊的端部處分別布置有用于待變形的玻璃板的自由的端部的止檔件。
[0023]特別穩(wěn)定的固定可由以下方式實(shí)現(xiàn)，即，兩個(gè)支承板在有平放的玻璃板時(shí)傾斜小傾斜角度。這引起如下，即，止檔件條將在指向到彎曲棱邊的方向上的壓力施加到待變形的玻璃板的自由》而部上。
[0024]為了在改形過程中界定支承板的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可分別設(shè)置有止檔件。
[0025]本發(fā)明的關(guān)于玻璃陶瓷構(gòu)件的任務(wù)由以下方式來解決，即，在背向開度角的外側(cè)上，彎角區(qū)域至少沿著如下測(cè)量距離具有Ra值〈10 μ m的表面波紋度，該測(cè)量距離從板中心起在彎曲軸線的方向上測(cè)量，落在彎曲軸線方向上的板延伸的至少±35%的范圍中。
[0026]如果不考慮玻璃陶瓷物品的長波紋度，則小于ΙΟμπι的Ra值適用于彎曲縫(Biegenaht)的整個(gè)距離。長波紋對(duì)于在彎曲縫的區(qū)域中的波紋的視覺評(píng)價(jià)不具有影響。由此，Ra值是產(chǎn)品的可歸因于該新型方法的重要的質(zhì)量特征。
[0027]由此，玻璃陶瓷件在彎角的區(qū)域中具有由于觀察者的光折射效果而被理解為光滑的且無波紋的表面質(zhì)量。由此，獲得在側(cè)邊與彎角之間的視覺上均勻的過渡。
[0028]當(dāng)在彎曲軸線的方向上有例如400mm的板延伸時(shí)得出280mm的如下測(cè)量距離，該測(cè)量距離分別在板中間的兩側(cè)上延伸至相同的距離(±140mm)。
[0029]帶有所說明的波紋振幅和/或周期性的先前所提及的表面波紋度尤其能以更低的制造耗費(fèi)以根據(jù)權(quán)利要求1的方法來生成。
[0030]利用本發(fā)明同樣可制造出帶有良好質(zhì)量的復(fù)雜的構(gòu)件。例如可作如下設(shè)置，S卩，在第二側(cè)邊上分別在有彎角居間的情形下連接有第一和第三側(cè)邊。
[0031]理想的固定結(jié)構(gòu)對(duì)于玻璃陶瓷構(gòu)件而言由以下方式得出，S卩，側(cè)邊的和彎角的材料組織結(jié)構(gòu)基本上相同。
[0032]利用根據(jù)本發(fā)明的方法，在變形區(qū)域中不出現(xiàn)或僅出現(xiàn)小的玻璃厚度變化。同樣地在彎曲區(qū)域中實(shí)現(xiàn)非常光滑的表面，而不帶有對(duì)于利用氣體燃燒器制造的彎曲而言由彎曲區(qū)域的不均勻的加熱所引起的典型的表面波紋。在此，變形同樣可在非常快速陶瓷化的玻璃陶瓷中制造出。
【附圖說明】
[0033]下面，借助在附圖中示出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡釋。
[0034]其中:
[0035]圖1以側(cè)視圖和以剖面示出了一種玻璃陶瓷構(gòu)件；
[0036]圖2以側(cè)視圖和以剖面示出了另一種玻璃陶瓷構(gòu)件；
[0037]圖3示出了帶有固定在其處的玻璃板的改形工具的示意性圖示；
[0038]圖4示出了在經(jīng)改變的運(yùn)