DE102013106641A1

DE102013106641A1 - Verfahren zur Herstellung geformter Glasartikel und geformte Glasartikel

Info

Publication number: DE102013106641A1
Application number: DE102013106641.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Büllesfeld; Dr. Langsdorf Andreas; Dr. Lentes Frank-Thomas; Bernd Löffelbein
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-01-08
Also published as: WO2014206891A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasartikels mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellung eines Substrates aus Flachglas (1) der Dicke d und mit Kanten (2, 3) der Kantenlängen a und b, b) Platzierung des Flachglases (1) auf einem Träger (4), welcher schmaler ist, als die Kante der Kantelänge a, so dass das Flachglas an beiden gegenüberliegenden Kanten der Kantenlänge b über den Träger an den Randbreichen (6) hinausragt, c) Erwärmung des Flachglases (1) innerhalb der Randbereiche (6) mit einer Kantenlänge e der Kante a (3), die nicht auf dem Träger (2) aufliegen, auf eine Temperatur T, die einer Viskosität zwischen 108 bis 103 dPas entspricht, d) Halten der Temperatur T für eine Zeitdauer t, wobei die Zeitdauer t abhängig von der gewünschten Verformung der Randbereiche (6) gewählt wird, e) Abkühlen des geformten Glasartikels.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geformter Glasartikel, geformte Glasartikel sowie deren Verwendung Deckgläser bzw. Abdeckung, insbesondere als Cover für elektronische Bauteile.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Formung von Glas bekannt. Eine Möglichkeit besteht darin, einen geformten Glasartikel durch den Einsatz von Formen aus einem Flachglas als Vorläufer zu erhalten.
So beschreibt die Offenlegungsschrift DE 102 010 020 439 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Glasartikels mit definierter Geometrie, bei dem eine Glasscheibe auf einer Form angeordnet, erwärmt und mittels äußerer Krafteinwirkung in die Form eingebracht wird. Nach dem Erkalten kann somit ein entsprechend geformter Glasartikel erhalten werden.
Die US 2010/0000259 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren, bei dem ein Vorläuferglas in einer Form aufgeheizt wird. Da zur Erwärmung die Eigenschaft des Glases, IR-Strahlung zu absorbieren eingesetzt wird, bleibt die Form stets kälter als das Glas.
Die US 2012/0114901 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Cover-Gläsern durch Biegen von einzelnen Scheiben durch die geeignete Wahl der Temperaturverteilung und geeignete Wahl der Radien der Form. Der Formungsprozess wird dabei beendet, sobald das Produkt über die gesamte Fläche Formkontakt hat.
Nachteilig an entsprechenden Verfahren ist dabei insbesondere der hohe Kostenaufwand entsprechender Verfahren, beispielsweise durch die Herstellungskosten der Formen. Daher werden im Stand der Technik auch Verfahren zur Formung von Glasartikeln beschrieben, bei denen keine Form verwendet wird. Eine Möglichkeit besteht darin, das Vorläuferglas zu Erwärmen und durch Biegung zu formen.
So beschreibt die US 2012/0131961 A1 ein Randverformen von Gläsern, bei dem der umzuformende Bereich des Glases erwärmt wird. Dabei wird die Viskosität minimal in einem Bereich eingestellt, in dem für das Umformen eine äußere Kraft benötigt wird. Die Wirkung der Oberflächenspannung ist wesentlich geringer, als die Wirkung von Gewichtskraft und aufgebrachten Kräften.
Alle diese Verfahren benötigen entweder Formen, deren Herstellung sehr aufwändig und teuer ist oder durch den Einsatz von mechanischen Hilfsmitteln eine Taktung des Prozesses. Dies führt zu hohem Aufwand und Kosten.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasartikels bereit zu stellen, welches derart gestaltet ist, dass die oben erläuterten Nachteile nicht auftreten. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung einen entsprechend geformten Glasartikel bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher Art und Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasartikels sieht zumindest die folgenden Verfahrensschritte a) bis e) vor.
In Schritt a) wird als Ausgangsmaterial ein Substrat aus Flachglas bereitgestellt. Das Flachglas weist eine Dicke d sowie die Kanten der Kantenlängen a und b auf und ist rechteckig. Vorzugsweise ist die Kantelänge b dabei größer als die Kantenlänge a, wobei für das Verhältnis von a und b insbesondere b ≥ 2a gilt.
In Schritt b) wird das Flachglas auf einem Träger platziert. Der Träger ist dabei schmaler als das Flachglas, so dass das Flachglas an den beiden gegenüberliegenden Kanten der Kantenlänge b über den Träger hinaus ragt.
Die Bereiche des Flachglases, die über den Träger hinausragen, werden im Sinne der Erfindung als Randbereiche bezeichnet und weisen Kanten mit den Kantenlängen e und b auf. Die Kanten mit den Kantenlängen e sind dabei die Abschnitte der der Kantenlänge a, die über den Träger hinaus ragen. Die Randbereiche werden durch den Überstand des Flachglases über den Träger gebildet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die maximale Breite des Trägers 80% der Kantenlänge a des Flachglases, d. h. für das Verhältnis der Schmalseite des Trägers mit der Kantenlänge c und der Kantenlänge a des Flachglases gilt c ≤ 0,8 a. Durch Wahl der Kantenlänge c des Trägers kann dabei der Anteil der umgeformten Fläche des Glases an der Gesamtfläche des in Schritt a) eingesetzten Flachglases eingestellt werden. Dabei werden bevorzugt jedoch die 80% Auflagefläche des Glases auf dem Träger auch in dessen ausgeformten Zustand nicht überschritten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegt das Flachglas mittig auf dem Träger auf, d. h. das Flachglas ist symmetrisch auf dem Träger angeordnet und der Überstand mit der Kantenlänge e des Flachglases ist auf beiden Seiten gleich groß. Somit kann ein symmetrisch umgeformter Glasartikel erhalten werden.
Eine andere Ausführungsform sieht dagegen eine asymmetrische Anordnung des Flachglases auf dem Träger vor.
Durch die Ausrichtung des Flachglases auf dem Träger kann dabei die Form des umgeformten Glasartikels beeinflusst werden.
In Schritt c) erfolgt eine Erwärmung an den Randbereichen des Flachglases. Insbesondere wird das Flachglas in Schritt c) zumindest abschnittsweise, beispielsweise in einen Ofen über den gesamten Querschnitt auf eine Temperatur oberhalb von Tg erwärmt. Lediglich die Randbereiche mit der Kantenlänge e die nicht vom Träger unterstützt werden, im Folgenden auch nur als Randbereiche bezeichnet, werden dabei auf eine Temperatur erwärmt, die einer Viskosität der Randbereiche zwischen 10⁸ bis 10³ dPas entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform werden nur die Kanten mit der Kantenlänge b der Randbereiche oder entsprechend kantennahe Bereiche auf Viskositäten im Bereiche zwischen 10⁸ und 10³ dPas erwärmt. Insbesondere werden gemäß dieser Ausführungsform lediglich kantennahe Bereiche, dessen Breite das 0,1- bis 20-fache der Glasdicke beträgt, d. h. für das Verhältnis zwischen der Breite des kantennahen Bereichs ak und der Glasdicke d gilt: 0,1 < ak/d < 20.
Insbesondere bei diesem Verhältnis wirken dabei auf den Querschnitt Oberflächenkräfte, die zu einer Verrundung der Kanten führen. Zusätzlich können je nach Ausführungsform äußere Kräfte wie Schwerkraft und/oder Roller auf den erweichten Randbereich der Kante wirken.
In Schritt d) wird die Temperatur, die zur Erweichung des Glases im Randbereich auf die gewünschte Viskosität benötigt wird, für eine Zeitdauer t gehalten. Die Zeitdauer t wird abhängig vom gewünschten Verformungsgrad gewählt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verformung durch die Zeit-Viskositätsbeaufschlagung gesteuert. Dabei führen niedrige Viskositäten und/oder lange Haltezeiten zu einer größeren Verformung als geringe Viskositäten und/oder kurze Haltezeiten. Grad und Art der Verformung können somit durch die Verfahrensparameter Temperatur (bzw. Viskosität, Schritt c)) und Haltezeit (Schritt d)) eingestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt es somit beim Umformprozess zu keinem flächigen Kontakt von Glas mit Temperaturen > Tg und einer Form, so dass keine kostenintensiven Formen anfallen. Zudem ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, lediglich durch Änderung der Parameter Temperatur und Haltezeit unterschiedliche Verformungen des eingesetzten Flachglases zu erreichen. Insbesondere werden keine speziellen Formen benötigt. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren anderen formgebenden Verfahren auch in Hinblick auf die Prozessflexibilität überlegen. Dies gilt insbesondere in Hinblick auf Verfahren, bei welche formgebende Elemente eingesetzt werden.
Es haben sich Viskositäten im Bereich von 10³ bis 10⁴ dPas als besonders vorteilhaft herausgestellt. Wird die Viskosität beispielsweise auf sehr niedrige Werte < 10³ dPas eingestellt, so führt dies zu einer signifikanten Verkürzung des Zeitfensters in Schritt d) und somit zu einer schlechteren Kontrolle des zu erreichenden Ergebnisses.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erwärmung des Glases durch die Verwendung eines elektrischen Heizers, eines Lasers, Flammen, Heißluft oder Infrarotstrahlung. Dabei kann die Erwärmung sowohl mittels langwelliger als auch kurzwelliger Infrarotstrahlung erfolgen.
Je nach Ausführungsform der Erfindung können die Schritte c) und d) mehrfach hintereinander an verschiedenen Abschnitten des Glassubstrates durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Glassubstrat abschnittsweise erwärmt wird.
In Schritt e) kühlt das umgeformte Glas, insbesondere durch Wärmeaustausch mit der Umgebung, ab.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt a) ein Flachglas bereitgestellt, bei dem bezüglich des Verhältnisses der Kantenlängen a und b gilt, dass b ≥ 10 a, bevorzugt sogar b ≥ 50 a ist. Dies ermöglicht beispielsweise eine Verformung des Flachglases in den nachfolgenden Schritten durch Einfahren in einen Ofen. Ein großes Verhältnis a/b minimiert Einfahrverluste und bringt dadurch Kostenvorteile.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den in den Schritten a) bis e) erhaltenen umgeformten Glasartikel in einem nachfolgenden Schritt f) zu vereinzeln. Die einzelnen Abschnitte werden dabei quer zur Verformungsrichtung, insbesondere parallel oder weitgehend parallel zur Kante a des Glasartikels vereinzelt. Somit stellen die einzelnen Abschnitte ebenso wieder umgeformte Glasartikel mit entsprechend verformten Kanten dar. Insbesondere kann der umgeformte Glasartikel mit Hilfe von Laserverfahren, durch Ritzen oder Brechen in die entsprechenden Abschnitte geteilt werden, so dass zwei gegenüberliegende Kanten als Schnitt- oder Bruchkanten quer zu den verformten Randbereichen, beziehungsweise quer zur Verformungsrichtung ausgebildet sind. Gemäß einer Ausführungsform werden die durch das Vereinzeln in Schritt f) entstandenen Kanten mittels Wärmebehandlung abgerundet.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Verfahrensparameter Temperatur bzw. Viskosität des Glases und Haltezeit so gewählt, dass die in Schritt d) gebildete Kante einen Kantenradius r aufweist, wobei für das Verhältnis zwischen Kantenradius r und Glasdicke d r > 0,1 d gilt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen geformten Glasartikel in Form eines an zwei gegenüberliegenden Kanten, beziehungsweise Rändern oder Randbereichen umgebogenen Flachglases. Der erfindungsgemäße Glasartikel weist eine Mittendicke d im Bereich von 0,1 bis 4 mm, bevorzugt 0,5 bis 1,1 mm, auf. Unter der Mittendicke d wird dabei die Dicke des Glaselementes in dessen nicht verformten Bereichen verstanden. An den umgebogenen Kanten weist der Glasartikel zudem eine Feuerpolitur auf.
Der erfindungsgemäße Glasartikel weist zumindest an einer Kante bzw. an einem Abschnitt einer Kante wenigstens eine Verformung auf. Bei einer Verformung im Sinne der Erfindung kann es sich insbesondere um eine Verrundung einer Kante bzw. eines Kantenabschnittes zur Erzeugung einer abgerundeten Kante mit einem Kantenradius r handeln. Zwischen dem Radius r einer verformten Kante bzw. eines verformten Kantenabschnittes und der Mittendicke d gilt, dass r > 0,1 d ist. Bevorzugt liegt der Radius r im Bereich von 0,1 bis 0,5 d.
Neben Designaspekten wirkt sich die Verrundung der Kanten auch positiv auf die Kantenfestigkeit aus.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Kantenverrundung mit einer weiteren Verformung der abgerundeten Kante einhergehen. Insbesondere kann der entsprechend verformte Kantenabschnitt eine Abweichung zur Glasunterseite hin von der Ebene aufweisen, welche durch den nicht verformten Teil der Glasartikeloberseite gebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Glasartikel zwei Kanten mit den Kantenlängen a und b auf, wobei für die Kantenlängen a und b gilt, dass b ≥ 2 a, bevorzugt b ≥ 10 a und besonders bevorzugt b ≥ 50 a ist. Es handelt sich also bei dieser Ausführungsform der Erfindung um einen länglich geformten Glasartikel, beispielsweise um einen Glasstreifen. Der Glasartikel weist dabei beidseitig entlang seiner Längsrichtung an den Rand- bzw. Kantenbereichen Verformungen auf.
In nachfolgenden Fertigungsschritten kann der geformte Glasartikel vereinzelt werden. Die Nachbearbeitung des Glasartikels in einzelne, kleinere Abschnitte kann dabei in Hinblick auf die Prozessierbarkeit, insbesondere unter ökonomischen Gesichtspunkten, einer Verformung einzelner kleiner Glasartikel überlegen sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist der Glasartikel an der verformten Kante eine Verdickung auf. Die Verformung ist dabei derart ausgestaltet, dass die verformte Kante dennoch plan mit der Obenseite des Glasartikels abschließt. Bevorzugt ist die entsprechende Kante um mindestens 1% der Ursprungsdicke des Glasgegenstandes vor der Verformung verdickt. Besonders bevorzugt beträgt die Verdickung 5 bis 20% der Ursprungsdicke.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die verformten Kanten bzw. Kantenbereiche des Glasgegenstandes eine Verformung in Form einer Hinterschneidung auf. Diese können vorteilhafter derart ausgestaltet sein, dass eine passgenaue Einpassung des Glasgegenstandes, beispielsweise in ein Gehäuse möglich ist. Durch die Hinterschneidung ist es somit möglich, den Glasgegenstand mittels Steck- oder Klickverbindungen mit einem entsprechend ausgeformten Gegenstück zu verbinden. Durch die Hinterschneidung können dabei auch Federkräfte genutzt werden. Somit kann auf den Einsatz von Klebstoffen oder anderen Hilfsstoffen zur Realisierung einer stabilen Verbindung verzichtet werden. Dies vereinfacht den Herstellungs- bzw. Einpassungsprozess. Zudem können so Klickverbindungen realisiert werden, die sich bei Bedarf wieder lösen lassen. Bevorzugt weist die Hinterschneidung eine runde oder zumindest weitgehend runde Form auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Glasartikel Bereiche mit Punktdefekten < 10 μm in jede Rechtung und keine größeren Punktdefekte auf. Somit zeichnet sich der Glasartikel dadurch aus, dass er keine Punktdefekte > 10 μm aufweist. Dies ist insbesondere eine Folge des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, da hier lediglich die zu verformenden Bereiche bis zum Erreichen der notwendigen Viskositätsänderung erwärmt werden, der restliche Bereich des Vorläuferartikels jedoch keine Viskositäts- und Formänderungen erfährt. Somit bleiben in diesen die Materialeigenschaften des Vorläufers bzw. des Substrates wie beispielsweise die Punktdefekte anders als beispielsweise bei Umformungsverfahren mit Hilfe von Formen, erhalten.
In einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Glasartikel um einen nachbearbeiteten Glasartikel, welcher durch Vereinzelung eines erfindungsgemäß geformten Glasartikels quer zu dessen Verformungsrichtung erhalten wurde. Der nachbearbeitete Glasartikel weist zwei Kanten mit den Kantenlängen a₂ und b₂, wobei die Kantenlänge a₂ der Kantenlänge a des erfindungsgemäßen Glasartikels entspricht und die Kantenlänge b₂ des nachbearbeiteten Glasartikels kleiner als die des erfindungsgemäßen Glasartikels ist. In einer Ausführungsform dieser Weiterbildung wird die Kante mit der Kantenlänge a₂ durch Wärmebehandlung verrundet.
Der geformte Glasartikel ist als Cover, beziehungsweise Deckglas für elektronische Bauteile geeignet. Hierbei kann sowohl der geformte Glasartikel als auch eine nachbearbeitete Form verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung detailliert an Hand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte a) und b) in Aufsicht,
2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte c) und d) einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens,
3 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte c) und d) einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens,
4 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte c) und d) einer dritten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens,
5 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte c) und d) einer vierten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens,
6 bis 9 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen des geformten Glasartikels,
10 und 11 schematische Darstellungen der Abhängigkeit des Verformungsgrades von der Heizzeit in Schritt d), sowie
12 eine schematische Darstellung einer Steckverbindung des geformten Glasartikels mit entsprechenden Gegenstücken.
Detaillierte Beschreibung der Figuren
Die 1 bis 5 zeigen unterschiedliche Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens als Ausführungsbeispiele. In 1 werden in Aufsicht schematisch die Verfahrensschritte a) und b) dargestellt. In Schritt a) werden zunächst ein rechteckiges Flachglas 1 mit Kanten 2 und 3 der Kantenlängen a und b sowie ein Träger 4 bereitgestellt. Die Kantenlänge c der Kante 5 des Trägers 4 ist dabei kürzer als die Kantenlänge a der Kante 2 des Flachglases. In Schritt b) wird das Flachglas 1 so auf dem Träger 4 positioniert, dass die Kante a an beiden gegenüberliegenden Seiten an den Überständen 6 über den Träger hinaus ragt.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Verfahrensschritte c) und d) eines Ausführungsbeispiels. Das umzuformende Flachglas 1 weist die Kantenflächen 20 und 30 auf, die jeweils durch die Kanten 2 bzw. 3 und die Dicke d des Glases gebildet werden.
Es erfolgt eine Erwärmung der kantennahen Bereiche der Kante 3 bzw. der Kantenfläche 30 mittels Heizbrenner 7. Die Heizbrenner 7 sind dabei stationär angeordnet, während sich der Träger 4 mit dem darauf befindlichen Flachglas 2 unter den Brennern 7 hindurch bewegt. Dies wird durch den Pfeil 9 symbolisiert. Die gestrichelte Linie 8 kennzeichnet dabei die Position der Brenner 7 auf dem Flachglas 1 und begrenzt den umzuformenden Bereich 10. Da es sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen kantennahen Bereich handelt, erfolgt auch eine Umformung lediglich in der Kantennähe. Abhängig von gewählter Temperatur und Haltezeit kann mit dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise eine Verrundung der Kante erfolgen.
In 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei dem der umzuformende Bereich 10 im Wesentlichen dem Überstand 6 entspricht. Hierdurch kann eine Formänderung bzw. Geometrieänderung des Glases, welche über eine Kantenverrundung hinaus geht, erreicht und so dreidimensional geformte Glasartikel erreicht werden. der in 3 dargestellte umgeformte Glasartikel 11 weist durch die umgeformten Bereiche 12 eine dreidimensionale Struktur auf, wobei die umgeformten Bereiche sich unterhalb der durch die Oberseite des Trägers 4 gebildeten Ebene befinden, d. h. die umgeformten Bereiche 12 sind nach unten gebogen.
4 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, bei der eine Verrundung aller vier Kanten (nicht dargestellt) des auf dem Träger 4 befindlichen Flachglases 1 durch eine Bewegung des Brenners 7 entlang der Kanten erfolgt. Hierbei fährt der Brenner 7 die umzuformenden Kanten bzw. entsprechend kantennahen Bereiche ab (symbolisiert durch die Pfeile 13 bis 16). Die Geschwindigkeit des Brenners 7 wird dabei durch die gewünschte Viskositätsänderung der Kanten vorgegeben und kann entsprechend angepasst werden. Die in 4 gezeigte Weiterbildung der Erfindung ist dabei insbesondere für die Behandlung von kleinformatigen Flachgläsern bzw. Substraten 1 geeignet, beispielsweise zur Nachbearbeitung.
5 zeigt als eine zweite mögliche Ausführungsform der in 4 dargestellten Weiterbildung einen stationären Brenner 7. Das zu bearbeitende Flachglas 1 ist in dieser Ausführungsform auf einem drehbaren Träger 18. Durch eine Drehbewegung des Trägers 18 (symbolisiert durch den Pfeil 17) können alle vier Kanten des Flachglases 1 umgeformt werden. Dabei kann der gleiche Träger wie in 4 oder auch ein anderer Träger Verwendung finden. Durch einen zusätzlichen Stempel (nicht dargestellt), der von oben im nicht zu verformenden Bereich auf das Glas drückt kann dieses auf dem Träger stabilisiert werden.
In den 6 bis 9 sind Ausführungsbeispiele verschiedener umgeformter Glasartikel gezeigt. Bei den schematischen Darstellungen handelt es sich um ausschnittsweise Aufsichten auf die umgeformten Teilbereiche, d. h. auf Ausschnitte der Kantenflächen 20.
6 zeigt als ein erstes Ausführungsbeispiel einen Glasartikel mit abgerundeter Kantenfläche 20. Der Kantenradius 19 bezeichnet den Radius r der Verrundung innerhalb der Kantenfläche 20.
Die Kantenfläche 20 des in 7 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels weist neben abgerundeten Kantenflächen 20 mit den Kantenradien 19 eine Krümmung in Richtung der unteren Kante 2b auf. Hierdurch ergibt sich im gekrümmten Bereich der Kante 2a eine maximale Abweichung Abw1 vom plan verlaufenden, nicht umgeformten Bereich der Kante 2a.
8 zeigt als ein drittes Ausführungsbeispiel einen Glasartikel, dessen Kantenfläche 20 neben einer Krümmung eine Verdickung 21 aufweist. Die Abweichung Abw2 im Bereich der Verdickung 21 vom plan verlaufenden Bereich der Kante 2a ist dabei kleiner als die Abweichung Abw1. Die Verdickung ragt jedoch nicht über die Kante 2a hinaus.
In 9 ist als ein viertes Ausführungsbeispiel ein Glasartikel mit Hinterschneidung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Glas in Bereichen, welche nicht verformt wurden, eine Dicke d1 auf, die der ursprünglichen Glasdicke vor dem Verformungsprozess entspricht. Die Glasdicke liegt dabei im Bereich von 0,1 bis 4 mm. Im umgeformten Bereich 20 zwischen unverformten Bereich und der Hinterschneidung 22 weist das Glas eine Dicke d2 auf. Die Dicke d2 ist dabei um den Faktor 0,7 bis 0,99 geringer als die Dicke d1. Die Hinterschneidung 22 weist einen Radius r auf. Der gesamte verformte Bereich ist in dieser Ausführungsform abgesenkt. Die Breite des abgesenkten Bereichs wird durch den Abstand c des Radius r der Hinterschneidung 22 vom nicht verformten Bereich definiert und beträgt maximal 10% der Glasbreite a. Die Abstände Abw1 und h dienen als Maß für die Verformung. Der Abstand Abw1 ist dabei die maximale Abweichung der umgeformten Bereiches 20 zwischen unverformtem Glas und der Hinterschneidung 22 von der Ebene, die durch die Glasoberseite 1 des nicht verformten Bereiches gebildet wird. Die maximale Abweichung des gesamten verformten Bereichs inklusive der Hinterschneidung 22 h beträgt mindestens 0,01 d1 bis c.
Die 10 und 11 zeigen den Verformungsgrad des Glasartikels in Abhängigkeit von der in Schritt d) gewählten Haltezeit. Der Verformungsgrad steigt dabei mit der Haltezeit, während die Form durch das Heizverfahren bestimmt wird.
Wird das gesamte Glasvolumen des zu verformenden Bereichs, als auch das innere Volumen, beheizt, weisen die verformten Bereiche eine relativ geringe Breite c auf, während die Abweichung von der Ebene h groß ist. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt 10, bei dem das Glas mit kurzwelliger Infrarotstrahlung behandelt wurde. Dies ist besonders vorteilhaft zur Bildung von Hinterschneidungen.
Wird dagegen hauptsächlich wie im Ausführungsbeispiel gemäß 11 die Oberfläche des zu verformenden Bereichs erwärmt, weisen die verformten Bereiche abhängig von der Behandlungsdauer zwar abgerundete Kanten, jedoch keine oder nur geringe Hinterschneidungen auf. Die Breite c ist demnach groß im Verhältnis zum Abstand h. Als Heizmethode kann hier insbesondere langwellige Infrarotstrahlung oder ein Brenner verwendet werden.
12 zeigt die Verwendung eines erfindungsgemäßen Glasartikels 11 mit Hinterschneidung 22 als ein Bauteil in einer Steckverbindung 23. Das Gegenstück 24 weist dabei eine für die Hinterschneidung 22 passgenaue Aussparung 25 auf. Zudem weist das Bauteil 24 einen Schlitz 26 auf, der von der Aussparung 25 aus senkrecht verläuft. Der Schlitz 26 ist dabei derart im Bauteil 24 angeordnet, dass die Hinterschneidung 22 des Glasartikels 11 durch Federkräfte im Bauteil 24 fixiert wird. Somit kann die Steckverbindung 23 bei Bedarf wieder gelöst werd
Eine entsprechende Federwirkung kann dabei in anderen Ausführungsformen auch mit anderen dem Fachmann bekannten Konstruktionen erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010020439 A1 [0003]
US 2010/0000259 A1 [0004]
US 2012/0114901 A1 [0005]
US 2012/0131961 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines geformten Glasartikels, insbesondere zur Randformung, mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellung eines Substrates aus Flachglas (1) der Dicke d und mit Kanten (2, 3) der Kantenlängen a und b, b) Platzierung des Flachglases (1) auf einem Träger (4), welcher schmaler ist, als die Kante der Kantelänge a, so dass das Flachglas an beiden gegenüberliegenden Kanten der Kantenlänge b über den Träger an den Randbreichen (6) hinausragt, c) Erwärmung des Flachglases (1) innerhalb der Randbereiche (6) mit einer Kantenlänge e der Kante a (3), die nicht auf dem Träger (2) aufliegen, auf eine Temperatur T, die einer Viskosität der Teilbereiche (3) zwischen 10⁸ bis 10³ dPas entspricht, d) Halten der der Temperatur T für eine Zeitdauer t, wobei die Zeitdauer t abhängig von der gewünschten Verformung der Randbereiche (6) gewählt wird, e) Abkühlen des geformten Glasartikels.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei für das Verhältnis der Kantenlängen a und b des Flachglases (1) gilt, dass b ≥ 2a, bevorzugt b ≥ 10 a und besonders bevorzugt b ≥ 50 a ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt c) das Verhältnis zwischen der Kantenlänge e des erwärmten Teilbereichs (10) des Randbereichs (6) und der Dicke d des Flachglases (1) im Bereich von 0,1 bis 20, bevorzugt 0,2 bis 5 liegt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt c) die Viskosität im Bereich zwischen 10³ bis 10⁴ dPa liegt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der umgeformte Glasartikel (11) in einem nachfolgenden Schritt f) quer zur Verformungsrichtung in Abschnitte geteilt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der umgeformte Glasartikel mit Hilfe von Laserverfahren, Ritzen und/oder Brechen in Abschnitte geteilt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, wobei die in Schritt f) entstandenen Kanten der Abschnitte in einem nachfolgenden Schritt g) durch Wärmebehandlung abgerundet werden.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt c) die Erwärmung mittels elektrischem Heizer, Laser, Flammen, kurzwelliger Infrarotstrahlung, langwelliger Infrarotstrahlung und/oder Heißluft erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt d) die Verformung durch Schwerkraft und/oder Oberflächenspannung erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verformungsgrad des Glasartikels (11) lediglich durch die in Schritt c) eingestellte Viskosität und die Haltezeit in Schritt d) bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei kein flächiger Formkontakt mit Glas bei einer Viskosität < 10¹² dPas zustande kommt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Schritt a) die Dicke des Flachglases d 0,1 bis 4 mm, bevorzugt 0,5 bis 1,1 mm beträgt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die in Schritt d) ein Kantenradius r mit r > 0,1 d gebildet wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Breite c und der Länge d, wobei zwischen der Breite c des Trägers (4) und der Kantenlänge a der Kante (2) des Flachglases (1) gilt, dass c < 0,8 a ist,
Geformter Glasartikel (11) in Form eines an zwei gegenüberliegenden Kanten umgebogenen Flachglases mit einer Mittendicke d im Bereich von 0,1 bis 4 mm, wobei die umgebogenen Kanten einen Kantenradius r > 0,1 d aufweisen, und wobei der Glasartikel (11) an den Kantenflächen (20) der umgebogenen Kanten feuerpoliert ist.
Geformter Glasartikel (11) gemäß Anspruch 16, wobei für die Kantenlängen a und b gilt, dass b ≥ 2 a, bevorzugt b ≥ 10 a und besonders bevorzugt b ≥ 50 a.
Geformter Glasartikel (11) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 15 bis 17, wobei die Kantenfläche (20) verdickt ist, bevorzugt um mindestens 1% der Ursprungsdicke d, besonders bevorzugt um mindestens 10% der Ursprungsdicke d verdickt ist und plan mit der Oberseitenebene des Glasartikels (11) abschließt.
Geformter Glasartikel (11) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 16 bis 18, wobei der Glasartikel (11) auf der Innenseite eine Hinterschneidung (22) aufweist.
Geformter Glasartikel (11) gemäß Anspruch 17, wobei die Hinterschneidung (22) eine runde oder weitgehend runde Form aufweist.
Geformter Glasartikel (11) gemäß Anspruch 20, wobei die Dicke d2 des verformten Bereichs (20) vom nicht verformten Bereich bis zur Hinterschneidung (22) um den Faktor 0,7 bis 0,99 geringer ist als die Dicke des Glases vor der Verformung, die Breite des abgesenkten Bereiches c maximal 10% der gesamten Glasbreite a und/oder der Abstand der unteren Kante der Hinterschneidung (22) zur oberen Glasebene h im Bereich von 0,001·d1 bis c liegt.
Geformter Glasartikel (11) gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Hinterschneidung (22) zur Aufnahme eines Gegenstücks (24), insbesondere zur Bildung einer Klickverbindung mit dem Gegenstück (24) ausgebildet ist.
Geformter Glasartikel (11) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 16 bis 22, wobei der Glasartikel (22) Bereiche ohne Punktdefekte > 10 μm aufweist.
Geformter Glasartikel gemäß Anspruch 16, wobei zwei gegenüberliegende Kanten als Schnitt- oder Bruchkanten quer zur Verformungsrichtung ausgebildet sind.
Verwendung eines geformten Glasartikels (11) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 24 als Deckglas oder Gehäuseteil für elektronische Bauteile.