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Verfahren zum Verbinden von Glasteilen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Glasteilen, insbesondere zwecks Her- stellung von mehrteiligen hohlen Bauelementen, z. B. Ziegeln, aus Glas mit evakuiertem Innern, und besteht darin, dass auf die Stossstelle mindestens eines der zu verbindenden Glasteile, während diese hoch erhitzt sind, ein metallisches Bindemittel aufgebracht wird, das chemische Affinität zu Glas besitzt und dessen Schmelzpunkt oberhalb der Kühltemperaturen des Glases liegt, worauf die Teile unmittelbar nachher noch in heissem Zustand vereinigt und sodann abgekühlt werden.
Als ein Metall, das diese Forderungen erfüllt, hat sich insbesondere Aluminium oder auch eine Legierung, die als Hauptbestandteil Aluminium enthält, bewährt. Dieses Metall hat einerseits einen so hohen Schmelzpunkt, dass es bei den während der ersten Phasen des üblichen Kühlvorgangs herrschenden hohen Temperaturen nicht schmilzt. Anderseits ist der Schmelzpunkt eines solchen Bindemittels genügend niedrig, um ein übermässiges Erhitzen der Glasteile, bei dem sie eine Formänderung erleiden würden, auszuschliessen.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass das Bindemittel vom Glas zum Grossteil absorbiert wird und mit dem Glas eine innige Verbindung eingeht, die hohe Festigkeit und Haltbarkeit zeigt.
Eine solche Verbindung ist ferner vollkommen luftdicht, so dass im Innern von Glashohlkörpern ein Vakuum aufrechterhalten werden kann. Die Verbindung ist ferner wetterfest, was insbesondere bei Herstellung von hohlen Glasziegeln oder ähnlichen Bauelementen von Wichtigkeit ist.
Da der Verbindungsvorgang in heissem Zustande erfolgt, kann er unmittelbar nach der Formung der Glasteile vor sich gehen, so dass diese Teile nicht neuerlich erhitzt und nochmals abgekühlt zu werden brauchen. Das Verfahren zeichnet sich somit durch besondere Rasehheit, Einfachheit und Billigkeit aus.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt schaubildlich zwei Glasziegelhälften vor ihrer Vereinigung, Fig. 2 die zu einem vollständigen Ziegel vereinigten Hälften. Fig. 3 zeigt im Schnitt, wie ein Teil des Bindemittels vom Glas absorbiert wird, Fig. 4 zeigt zwei Isolatorteile vor ihrer Vereinigung. Fig. 5 zeigt die vereinigten Isolatorteile. Die Fig. 6-10 zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung eines Hohlziegels.
Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, wie eine Folie oder ein dünnes Blech aus Aluminium bei der Verbindung zweier Hälften eines Glasziegels oder Bauelementes verwendet werden. Der Ziegel besteht aus zwei gepressten Glashälften, deren jede einen Boden 15 und Seiten-und Stirnwände 16, 17 aufweist. Letztere bilden eine kontinuierliche flache Stossfläche 18. Unmittelbar nach Ausbringen dieser Teile aus der Form wird, während die Teile noch sehr heiss sind (im Wesen über 550OC), ein Streifen einer Aluminiumfolie 19 auf die Stossfläehe 18 eines der Teile gelegt. Der andere Teil wird so rasch als möglich umgedreht und in richtiger Stellung auf den die Folie tragenden Teil aufgesetzt.
Sodann wird auf die Teile ein lotreehter Druck ausgeübt und während der Schmelzung des Bindemittels und des Beginnes seiner Verfestigung aufrechterhalten. Hierauf wird der fertige Hohlziegel in einen Kühlofen eingebracht, in dem das Glas gleichmässig abkühlt, so dass das Auftreten schädlicher Spannungen im Gefüge verhindert wird. Zur Erzielung der besten Ergebnisse soll die Stärke der Folie 0'07-0'l mm nicht überschreiten.
Obwohl reines Aluminium eine sehr befriedigende Bindung liefert, wird seine Wirksamkeit durch die gleichzeitige Verwendung von Borsäure und Borax insoferne erhöht, als dadurch offensichtlich
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eine vollständigere Absorption des Bindemittels durch das Glas bewirkt wird, indem die Glasoberfläche zum Fliessen gebracht wird. Die in Verbindung mit einer Aluminiumfolie verwendete Borsäure oder das Borax kann in passenden Verhältnissen mit Wasser gemischt und auf die Oberfläche der Folie aufgestriehen oder sonstwie aufgebracht werden, oder es kann das Bindemittel auch durch Aufdampfen aufgebracht werden. Statt Borsäure und Borax haben'sich auch andere Stoffe bewährt, z. B. Bleiborat und-karbonat, Zinnehlorid, Eupfersulphat und Eisenoxyd.
In Fig. 3 ist angedeutet, in welcher Weise das Aluminium geschmolzen und in einem gewissen Ausmass in der Nähe der Stossfläche 18 vom Glas absorbiert wird. Die Verbindung zwischen den Ziegelteilen ist zum grösseren Teil eine chemische Bindung, die zumindest teilweise von der chemischen Reaktion und Verbindung zwischen freiem Alkali im Glas und dem auf die Stossfläehen der Teile aufgebrachten Aluminium herrührt.
In den Fig. 4 und 5 ist gezeigt, wie eine Aluminiumfolie oder ein ähnliches Metall zur Verbindung eines mehrteiligen Isolators in Anwendung gebracht wird. Das Bindemittel Aluminium 20 wird auf den einen Teil 21 des Isolators aufgebracht, worauf der andere Teil 22 auf den ersteren Teil unter Druck aufgesetzt wird, ähnlich wie bei der Vereinigung der Ziegelteile. Selbstverständlich befinden sich dabei beide Isolatorteile auf hoher Temperatur (etwa über 550 C).
In den Fig. 6-9 ist ein Verfahren zur Verbindung von Ziegelteilen dargestellt, das sieh als besonders zweckmässig und wirtschaftlieh erwiesen hat. Die Ziegelteile werden in der Form 2. 3 geformt (Fig. 6), in welche eine abgemessene Menge von geschmolzenem Glas eingebracht wird, und durch den Stempel 24 in die Fertigform gepresst. Zwei solcher Ziegelteile 25 werden sodann über einem in einem Behälter 27 (Fig. 7) befindliehen Bad 26 aus reinem Aluminium oder einer Aluminium-Silizium-Legierung in Stellung gebracht. Die Temperatur dieses Bades kann etwa 730 -780 C betragen. Die Ziegelteile werden gegen Absinken durch Blöcke 28 gehalten, die eine solche Höhe haben, dass bloss die Stoss- flächen 29 und ganz geringe Teile der anschliessenden Seitenflächen in die Metallschmelze hineinragen.
Nachdem diese Flächen im Bad einen genügenden Zeitraum hindurch verbleiben, um auf etwa die Temperatur des Metalls gebracht zu werden und ein Anhaften einer Menge des Metalls an den Stoss- flächen zu bewirken, werden die Ziegelteile aus dem Bad entfernt und in einer Form JO (Fig. 8) unterhalb einer Pressplatte 31 aufeinander gesetzt. Nachdem diese Teile unter Druck vereinigt sind und das Bindemittel 32 in genügendem Ausmass verfestigt ist, wird das Endprodukt in einen (nicht dargestellten) Kühlofen eingebracht, in dem es allmählich auf Aussentemperatur abgekühlt wird. Die verbundenen Teile 25 sind in Fig. 9 im Schnitt veranschaulicht.
Hinsichtlich des geschmolzenen Bindemittels ist zu bemerken, dass reines Aluminium, das bei etwa 6700 C schmilzt, auf etwa 7300¯7800 C erhitzt wird, damit der Zweck der Erfindung erreicht und die Glastemperatur rasch auf jene Höhe gesteigert wird, bei der das Glas das Aluminium absorbiert und eine dauernde Verbindung mit ihm eingeht. Um die Dauer der Verfestigung des Bindemittels, die im Falle reinen Aluminiums sehr kurz ist, zu verlängern, kann Silizium zugesetzt werden. Bei einem Zusatz von etwa 7-12% Silizium schmilzt die so erhaltene Legierung bei etwa 575 C gegen 670 C bei reinem Aluminium, und es wird eine Verlängerung der Verfestigungsdauer erzielt, die für eine befriedigende Durchführung des Vereinigungsverfahrens wichtig ist.
Mittels eines Werkzeuges, z. B. eines erhitzten Lötkolbens, kann überschüssiges Bindemittel von den Seitenflächen eines zusammengesetzten Ziegels entfernt werden und gleichzeitig können allfällige Hohlräume im Material ausgefüllt und verschlossen werden.
Um ein dauerndes Anhaften des geschmolzenen Metalls an den den zu verbindenden Flächen benachbarten Flächen der Ziegelteile zu verhindern, kann auf das Glas knapp oberhalb der Stossflächen eine Abdeckung 33 (Fig. 10) aus Gummi vor dem Eintauchen der Teile in die Schmelze aufgebracht werden. Diese Gummiabdeckung verbrennt rasch und hinterlässt auf der Oberfläche einen Alkalibelag, der von Aluminium oder einem sonstigen Metall nicht leicht,, benetzbar" ist. Der Ausdruck"benetz- bar"bezieht sich auf das Ausmass der Neigung des Metalls, sich auszubreiten und einen kontinuierlichen, ununterbrochenen Film über der Fläche, auf welche das Metall aufgebracht ist, zu bilden.
In dieser Hinsieht wurde gefunden, dass Aluminium oder eine Aluminium-Silizium-Legierung hoch erhitztes Glas sehr rasch benetzt und einen kontinuierlichen Film bildet, was für die Schaffung einer befriedigenden Bindung und eines luftdiehten Abschlusses zwischen den Teilen der Ziegel wesentlich ist.
Da die Teile bei einer Temperatur über 550 C zusammengesetzt werden, wird innerhalb des hohlen Gegenstandes bei der Abkühlung auf Aussentemperatur ein ziemlieh hohes Vakuum erzeugt.
Tatsächlich entsteht im Durchschnitt ein Vakuum von etwa 470 m1n. Dies ist von grossem Wert, da hiedurch eine Kondensation von Feuchtigkeit an den Innenflächen des Hohlziegels erheblich herabgesetzt oder sogar ganz verhindert wird.
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