DE19729772B4

DE19729772B4 - Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Glaskachel und nach dem Verfahren hergestellte Glaskachel

Info

Publication number: DE19729772B4
Application number: DE19729772A
Authority: DE
Inventors: Michael Bonke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2017-07-12
Also published as: DE19729772A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Glaskachel mit einer zwischen einem Deckglas und einem Trägerglas mindestens zu einem Teil aus Blattgold bestehenden Zwischenschicht, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Zuschneiden von quadratischen, rechteckigen, drei-, fünf-, sechs- oder mehreckigen, runden oder ovalen, ebenen Trägergläsern der gewünschten Größe
b) Zuschneiden von mindestens Blattgoldstückchen, die etwas kleiner als die zugehörigen Trägergläser sind, derart; das beim zentrischen Auflegen des Blattgoldes auf das Trägerglas ein umlaufender blattgoldfreier Randbereich von 0,2 bis 5 mm vorhanden ist
c) Auflegen der zugeschnittenen Blattgoldstücke auf die zugehörigen Trägergläser unter Freilassung des vorgenannten Randbereichs;
d) Schneiden von Deckgläsern, die die gleichen Abmessungen wie die Trägergläser aufweisen oder grösser sind
e) Auflegender Deckgläser auf die zugehörigen, jeweils aus einem Trägerglas und einem Blattgoldzuschnitt bestehenden Stapel zur Bildung von dreischichtigen Stapeln;
f) Brennen der dreischichtigen Stapel durch:
g) Einführen der Stapel auf einem mit einem Trennmittel versehenen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Glaskachel mit mindestens einer zwischen einem Deckglas und einem Trägerglas angeordneten, aus Blattgold bestehenden Zwischenschicht und nach dem Verfahren hergestellten Glaskacheln.

Vergoldungen unter dem Schutz von Glas sind schon seit Jahrhunderten bekannt und werden traditionell von einigen italienischen Firmen hergestellt. Bei dem bekannten Verfahren, den sogenannten „Smalten", werden Glas-Gold-Glas-Kacheln von meist sehr kleiner Größe, z.B. 2 cm × 2 cm, hergestellt. Das Deckglas ist hier meist nur 0,3 mm dick und es wird meist geblasenes Glas dazu verwendet. Das Trägerglas ist meist etwa 4 mm dick. Oft wird als Trägerglas blau gefärbtes Glas verwendet. Bei dem herkömmlichen Verfahren wird auf das Trägerglas Blattgold aufgebracht und dann mit einem Deckglas abgedeckt. Das Glas-Gold-Glas Sandwich wird entweder schon im heißen Zustand hergestellt, oder nachträglich so weit erhitzt, dass das Glas an das Gold „anschmilzt". Um diesen Vorgang des „Anschmelzens" zu ermöglichen, werden Gläser, insbesondere Deckgläser verwendet, die sehr weich sind. Weich nicht im Sinne von physikalischer Härte, sondern weich im Sinne von einem niedrigen Schmelzpunkt. Der niedrige Schmelzpunkt des Glases ist notwendig, da bei hohen Temperaturen das Blattgold die Tendenz hat, ins Glas hinein zu diffundieren. Bei einer Diffusion des Goldes ins Glas verliert dieses den Gold-Effekt und wird unsichtbar, oder verschwindet optisch in einem Grad, dass der Gold-Effekt stark nachlässt. Um das klassische Smalten-Gold-Glas-Mosaik herstellen zu können, werden daher niedrigschmelzende Gläser zumindest als Deckglas verwendet, welche üblicherweise eine Erweichungstemperatur von nicht über 600 Grad C haben. Solche Gläser enthalten allerdings naturgemäß sehr viel Natrium und Kalium, und haben daher eine sehr minderwertige hydrolytische Klasse (schlechter als Klasse 3). In der Außenanwendung widersteht das Glas dem hydrolytischen Angriff nur relativ kurze Zeit und laugt nach 10 bis 20 Jahren aus. Das Deckglas wird, nachdem die Alkalien ausgewaschen sind, matt und der Zweck des Glasschutzes ist nicht mehr erfüllt.

Die Patentanmeldung DE 195 03 510 A1 weist mit vorliegender Erfindung keine wesentlichen Gemeinsamkeiten auf denn:

a) die Zielsetzung ist eine andere, es soll bei der DE 195 03 510 A1 eine Verbesserung der Klebeeigenschaften von Laminaten bei Verbundglas erreicht werden, indem eine Fuge umlaufend um das Verbundglas mit einem speziell starken Kleber (Polyvinylbutyral) ausgefüllt und damit mit diesem Kleber die Verbundglas-Scheiben besonders stark zusammengeklebt werden. Bei meiner Erfindung soll durch ein spezielles Vakuum-Verfahren beim Zusammenschmelzen von Glas verhindert werden, dass sich das Blattgold mit dem Glas mischt und dabei optisch verschwindet. Im Falle der DE 195 03 510 A1 geht es um eine stärkere Verklebung von Verbundglas-Scheiben, speziell durch eine Rille, in die Kleber eingefüllt wird. Bei meinem Verfahren gibt es weder eine Verklebung, noch gibt es Kleber, noch gibt es eine Rille. In meinem Verfahren werden Glasscheiben zusammengeschmolzen und mit Hilfe des Vakuums wird die Schmelzdauer und die Schmelztemperatur auf Werte herabgesetzt, bei denen das dazwischenliegende Blattgold noch nicht vom Glas absorbiert wird und somit optisch erhalten bleibt.
b) Das Verfahren ist ein völlig anderes. Bei der DE 195 03 510 A1 wird eine klebende Verbundglas-Folie durch einen Zusatz-Kleber in einer eigens angefertigten Rille verstärkt. Das Ganze findet bei höchstens (laut Patentschrift) 230 Grad C statt. In meinem Falle wird keinerlei Kleber verwendet, sondern zwei Glasplatten werden bei etwa 750 Grad C zusammengeschmolzen, wobei es nur am Rande zu einer Verschmelzung (Fusen) kommt – im Zentrum sind die Glasplatten durch eine Gold-Folie voneinander getrennt. Es findet keine Verklebung statt, auch klebt das Blattgold nicht am Glas, weder am Trägerglas noch am Deckglas. Die Methode, mit welcher das Verschmelzen der Glasplatten gefördert wird, ist in meinem Falle kein Kleber, sondern das Vakuum zwischen den Glasplatten, bzw. der Luftdruck, der die zu fusenden Glasstellen zusammendrückt. Dadurch verbinden sich die Glasplatten dauerhaft schon bei 750 Grad C und schon während einer relativ kurzen Zeit (von etwa 15 bis 20 Minuten). Ohne Vakuum würden sich die Glasplatten erst bei ca 780 bis 790 Grad C und bei sehr viel längerer Erhitzedauer miteinander verbinden. Bei diesen Temperaturen jedoch würde das Gold vom Glas absorbiert und würde optisch völlig verschwinden.

Das Patent DE 822715 B unterscheidet sich in wesentlichen Grundzügen von der vorliegenden Erfindung, denn:

a) Bei dem Patent DE 822715 B handelt es sich ausschliesslich um ein Verfahren zur Herstellung von Spiegeln. In meinem Falle handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von Mosaik-Kacheln, die keine Spiegel sind, sondern Baustoffe und auch keinen spiegelnden Effekt haben. Schon die Überschrift des Patentes DE 822715 B lautet: „Spiegel und Verfahren seiner Herstellung".
b) Bei dem Patent DE 822715 B handelt es sich um die Verbesserung von einer bestimmten Art von Spiegeln. Es gibt Spiegel, in denen die aufgedampfte Metallschicht durch einen Lack-Anstrich (oder durch sonstige Anstriche) geschützt wird, und Spiegel bei denen die aufgedampft Metallschicht durch eine zweite Glasplatte geschützt wird. Bei dem Patent DE 82271 B handelt es sich um eine Verbesserung der Doppelglas-Spiegel. Anstelle eines Kittes, der die beiden Glasplatten zusammenhält, wird nun vorgeschlagen, die beiden Glasplatten mit niedrig schmelzendem Glas-Lot zusammenzuschmelzen. Dieses Verfahren erfolgt nach Anspruch 2 der Patentansprüche entweder ohne Vakuum, oder laut Anspruch 3 im Vakuum. Jedoch handelt es sich immer um eine Verschmelzung mit niedrig schmelzendem Glas-Lot. Hintergrund dieses Verfahrens ist die Tatsache, dass Glas ein Metall-Oxid ist (Silizium-Oxid). Als solches lagert es gern Metalle in sein Kristallgitter ein. Dabei werden die Metalle unsichtbar. Z.B. besteht ein gutes Bleikristallglas aus bis zu 75% aus PbO und ein gutes Silberkristallglas zu bis zu 50% aus Silberoxid. Dabei verschwindet das Silber optisch. Dieser Prozess findet bei Temperaturen statt, die normalerweise unter dem Schmelz punkt von Glas liegen. Deswegen muss man bei der Herstellung von Doppelglas- Spiegeln die Verschweissung am Rande mit niedrigschmelzendem Glaslot vornehmen, denn bei etwa 500 Grad C wird das Silber oder Aluminium noch nicht vom Glas in sein Kristallgitter aufgenommen. Bei 800 Grad C oder mehr, würde jedoch die Metallschicht optisch verschwinden. Diese Erkenntnis lag auch schon vor 2000 Jahren vor, als man Blattgold mit Glas zu schützen begann. Damals musste man wie bis heute, niedrigschmelzendes Glas verwenden, um das Blattgold damit zu bedecken, ohne dass es vom Glas absorbiert wird. Doch gerade dieses niedrig schmelzende Glas ist es, was durch meine Verfahrensweise umgangen wird. Denn dieses niedrigschmelzende Glas hat eine sehr schlechte Hydrolyseklasse (wegen des hohen Anteils an Alkalien) und ist langfristig nicht wasserbeständig. Mein kombiniertes Vakuum-Luftdruck Verfahren macht es nun möglich, Glasränder bei einer kurzzeitigen Exposition von 735 bis 750 Grad C zu verschmelzen, was normalerweise nicht zu einer dauerhaften Verschmelzung führt. Dabei erreicht man gerade die Grenze, an der Gold oder Silber beginnt ins Glas überzugehen. Der Kernpunkt meines Verfahrens ist die Kombination von Vakuum und Luftzufuhr, nicht das reine Vakuum. Wir erhitzen das Glas-Gold-Glas-Sandwich bis zu 735 Grad C im Vakuum. Bei dieser Temperatur wird das Glas „pappig" – es beginnt zu „kleben". Damit ist es zwar noch nicht miteinander verschmolzen, lässt aber schon keine Luft mehr durch – das heisst das Trägerglas und das Deckglas bilden in diesem Zustand eine weiche, aber noch nicht verschmolzene Vakuum-Kammer, in der sich das Blattgold aufhält. In genau diesem Moment geben wir Luft hinzu und bauen einen Luftdruck auf der dem Vakuum zwischen den Glasrändern gegenüber steht. Und dieser Luftdruck ist es, der die Glasränder so zusammenpresst, dass sie in einem Zustand sind, als wären sie völlig miteinander verschmolzen. Eine Glaskachel von 45mm × 45mm wird dabei mit einer Kraft von über 20 Kilopond zusammengepresst, ob die Glasränder nun dauerhaft zusammengeschmolzen sind oder nicht, spielt keine Rolle. Es ist lediglich wichtig, dass die Verklebung des Glasrandes so stabil ist, dass die Vakuum-Kammer im Inneren der Glaskachel erhalten bleibt. Eine „halbherzige" Verschmelzung in Kombination mit dem Luftdruck ergibt eine so stabile Kachel, dass diese in nichts einer ganz verschmolzenen Kachel nachsteht. Bei dem Verfahren aus Patent DE 822715 B kommt dieses Verfahren nicht zur Anwendung. Zum Schutze des Silberbelages werden die Ränder mit niedrigschmelzendem Lot verschweisst. Hierbei handelt es sich um eine gänzlich anderes Verfahren. Selbst wenn dieses Verfahren im Vakuum besser funktioniert, kommt dabei der Luftdruck überhaupt nicht zum Einsatz. Des weiteren wird bei der Verschweissung die Hitze nur punktuell am Rand in Kombination mit Glas-Lot eingesetzt. Bei meinem Verfahren wird die ganze Glaskachel gleichmässig der Hitze ausgesetzt. Nur dadurch lässt sich eine gleichmässig gefuste und unter Luftdruck stehende Umrandung der Goldkachel erreichen. Mein Verfahren zielt darauf ab, Glas-Lot und niedrigschmelzendes Alkalienangereichertes Glas zu vermeiden, während das Verfahren DE 822715 B genau auf diesem Werkstoff aufbaut.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte mehrschichtige Glaskachel mit einer Zwischenschicht aus Blattgold zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Glaskacheln vermeidet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Verfahrensmaßnahmen des Anspruch 1 gelöst, sowie durch eine mehrschichtige Glaskachel gemäß Anspruch 4 mit mindestens einer zwischen einem Deckglas und einem Trägerglas angeordneten, aus Blattgold bestehenden Zwischenschicht, die so ausgebildet ist, dass zwischenschichtfreie Bereiche in Form eines entlang den Kachelrändern umlaufenden, geschlossenen Randbereiches ausgebildet sind, in dem Deckglas und Trägerglas unmittelbar miteinander verschmolzen sind.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Glaskachel bietet den Vorteil, dass in den zwischenschichtfreien Bereichen eine direkte Verbindung durch ein direktes Verschmelzen von Deckglas und Trägerglas erfolgt. Infolgedessen kann praktisch jedes beliebige Glas verwendet werden, insbesondere Gläser mit ausgezeichneten hydrolytischen Eigenschaften, z.B. gewöhnliches Floatglas mit der hydrolytischen Klasse 3 oder optische und technische Gläser.

Bei der erfindungsgemäßen Glaskachel sind die zwischenschichtfreien Bereiche in Form eines entlang den Kachelrändern umlaufenden geschlossenen Randbereiches ausgebildet, in dem Deckglas und Trägerglas, unter zumindest kurzfristiger Vakuumanwendung so miteinander verschmolzen sind, dass das Vakuum im Bereich der Zwischenschicht im wesentlichen erhalten bleibt, wenn bei normalem Luftdruck Deckglas und Trägerglas aufeinander gepresst werden.

Der Zusammenhalt der Glas-Gold-Glas-Kachel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass rings um das Blattgold ein umlaufender, blattgoldfreier Randbereich belassen wird, in dem das Deckglas direkt mit dem Trägerglas verschmilzt und damit das Blattgold wie in einen Glasblock eingeschlossen wird. Dabei muss sich das Blattgold nicht mit dem Glas verbinden oder an das Glas anschmelzen. Es genügt, wenn das Blattgold in einer umlaufenden, abgeschlossenen Glas-Versiegelung luftdicht eingeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Glaskachel wird durch den umlaufenden blattgoldfreien Randbereich rings um das Blattgold zusammengehalten. Dabei kann die Glaskachel bei Temperaturen von 720 bis 750 Grad C gebrannt werden und je nach Glassorte und Dicke des Blattgoldes kann die Temperatur auch niedriger gewählt werden. Bei diesen Temperaturen schmilzt zwar das Blattgold nicht ans Glas an, aber in dem blattgoldfreien Randbereich verschmilzt das Deckglas um das Blattgold herum mit dem Trägerglas zu einem einzigen, einstückigen Glasgebilde, in dessen Mitte das Blattgold konserviert ist. Die Erfindung ermöglicht eine in sich stabile Glas-Gold-Glas-Kachel, wobei erstens „harte" Gläser verwendbar sind, die exzellente hydrolytische Eigenschaften aufweisen und zweitens trotzdem das Blattgold nicht während des Schmelzvorgangs optisch verschwindet, weil es bei Temperaturen unter 750 Grad C noch nicht ins Glas hineindiffundiert.

Bei der erfindungsgemäßen Glaskachel weist der zwischenschichtfreie umlaufende Randbereich, in dem Deckglas und Trägerglas direkt miteinander verschmolzen sind, eine Breite von 0,2 bis 5 mm, insbesondere von 0,5 bis 2 mm auf.

Weiter kann bei der erfindungsgemäßen Glaskachel das Deckglas eine Dicke von 0,3 bis 3 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm aufweisen und die Dicke des Trägerglases mindestens gleich oder größer als die Dicke des Deckglases sein und vorzugsweise 2 bis 4 mm betragen: Die Dicke des als Zwischenschicht verwendeten Blattgoldes beträgt 0,25 bis 0,30 μm.

Bei einer abewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glaskachel können Deckglas und Trägerglas im wesentlichen die gleiche Dicke, z.B. 1 bis 3 mm, aufweisen und vorzugsweise aus der gleichen Glascharge, insbesondere aus der gleichen Glasplatte hergestellt sein, was den Vorteil bietet, daß Deckglas und Trägerglas automatisch kompatibel sind, d.h. keine unterschiedlichen Ausehnungskoeffizienten aufweisen, so daß eine Prüfung von Deckglas und Trägerglas auf Kompatibilität entfällt. Bei dieser Ausführungsform der Glaskachel können an der dem Deckglas abgewandten Seite des Trägerglases eine oder mehrere zusätzliche Glasschichten, vorzugsweise durch zusammenschmelzen befestigt sein, die vorzugsweise aus der gleichen Glascharge, insbesondere aus der gleichen Glasplatte wie das Trägerglas hergestellt sind.

Dabei können die zusätzliche Glasschicht bzw.- schichten vorzugsweise nach dem Brennen der Glaskachel mit Ausnehmungen versehen sein, die zur Verankerung der Glaskachel an einer Tragkonstruktion dienen können.

Bei der erfindungsgemäßen Glaskachel kann die Zwischenschicht mindestens zu einem Teil aus Gold, Silber, Platin, Tantal, Kupfer und/oder Messing bestehen in Form von Folien.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Glaskacheln kann die folgenden Schritte umfaßen:

a) Zuschneiden von quadratischen, rechteckigen, drei-, fünf-, sechs- oder mehreckigen, runden oder ovalen, ebenen Trägergläsern der gewünschten Größe;
b) Zuschneiden von mindestens Blattgoldstücken, die etwas kleiner als die zugehörigen Trägergläser sind, derart, daß beim zentrischen Auflegen des Blattgoldes auf das Trägerglas ein umlaufender blattgoldfreier Randbereich von 0,2 bis 5 mm vorhanden ist;
c) Auflegen der zugeschnittenen Blattgoldstücke auf die zugehörigen Trägergläser unter Freilassung des vorgenannten umlaufenden Randbereichs
d) Schneiden von Deckgläserb, welche die gleichen Abmessunen wie die Trägergläser aufweisen oder größer sind;
e) Auflegen der Deckgläser auf die zugehörigen, jeweils aus einem Trägerglas und einem Blattgoldzuschnitt bestehenden Stapel zur Bildung von dreischichtigen Stapeln
f) Brennen der dreischichtigen Stapel durch:
g) Einführen der dreischichtigen Stapel auf einem mit einem Trennmittel versehenen Tablett in einen Vakuumofen mit einer Temperatur von 200 bis 400 Grad C, insbesondere etwa 350 Grad C;
h) Aufheizen des Vakuumofens auf eine Temperatur von etwa 600 Grad C bei normalem Atmosphärendruck;
i) Evakuieren des Vakuumofens auf 10 bis 20 Millibar und Aufheizen des Vakuumofens über einen Zeitraum von etwa 20 Minuten bis auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Glases bis auf etwa 710 Grad C.
j) Öffnen des Vakuumhahnes und Anstieg des Luftdruckes im Vakuumofen innerhalb weniger Sekunden auf Atmosphärendruck;
k) Erhöhung der Temperatur des Vakuumofens bei normalem Luftdruck bis auf eine Endtemperatur von 720 bis 750 Grad C (je nach Glasart) und Konstanthaltung der Ofentemperatur für etwa 15 Minuten auf der Endtemperatur und Abkühlen der Kacheln durch:
l) Abkühlung des Vakuumofens auf eine Ofentemperatur von etwa 650 Grad C;
m) Herausnahme des Tabletts aus dem Vakuumofen und Überführung desselben in einen Kühlofen mit einer Temperatur von etwa 500 Grad C;
n) Halten der Ofentemperatur im Kühlofen auf der Transformationstemperatur des Glases (ca. 500 Grad C) über einen Zeitraum von etwa 18 Minuten pro mm Dicke der Glaskacheln
o) gleichmäßiges Abkühlen der Glaskacheln bis auf etwa 480 Grad C über einen Zeitraum, der etwa 18 Minuten pro mm Dicke der Glaskacheln entspricht
p) Kühlung über den gleichen Zeitraum bis auf etwa 150 Gard C;
q) beschleunigtes Abkühlen der Glaskacheln auf 100 Grad C; und
r) Herausnehmen der Glaskacheln aus dem Kühlofen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mindestens zwei Öfen verwendet, nämlich ein Vakuumofen und ein Kühlofen.

Das Tablett mit den mehrschichtigen Glaskacheln wird vorzugsweise bei einer Ofentemperatur von 350 Grad C in den Vakuumofen gegeben. Bis zu einer Temperatur von 600 Grad C wird der Ofen dann bei normalem Luftdruck aufgeheizt. Die Erweichungstemperatur von normalem Floatglas oder gezogenem Glas liegt bei etwa 665 Grad C. Deshalb wird im Temperaturbereich von 610 bis 710 Grad C der Ofen evakuiert.

Das Aufheizen im Vakuum dauert etwa 20 Minuten. Während dieser Zeit bekommen die Glaskacheln nur Strahlungswärme von den Heizspiralen, da die Luft als wärmeleitendes Medium fehlt.

Metallfolien, insbesondere aus Gold, haben eine sehr hohe Infrarotabstrahlung. Daher erwärmt sich während des Brennvorgangs im Vakuum hauptsächlich das Deckglas und die goldfolienfreien Ränder der Glaskachel. Das Trägerglas unter der Goldfolie (oder einer anderen Metallfolie) bleibt in der Temperatur etwas zurück, zumal es auch noch durch das kalte Tablett gekühlt wird. Die Temperatur reicht aber aus, damit das weiche Deckglas am Rand mit dem Trägerglas genügend verschmilzt, um keine Luft mehr durchzulassen.

Bei 710 Grad C wird der Kugelhahn des Vakuumofens geöffnet und in wenigen Sekunden wird der Luftdruck auf Atmosphärendruck erhöht. Dabei drückt nun der Luftdruck das Deckglas auf das Trägerglas und preßt die Glaskachel zusammen. Die Glaskachel hat zu diesem Zeitpunkt keine Luftblasen mehr zwischen Blattgold und Glas oder zwischen den Gläsern.

Da die Ränder verschmolzen oder zumindest verklebt sind, kann auch keine Luft mehr ins Innere der Glaskachel. Nun wird die Temperatur noch bei normalem Luftdruck auf 720 bis 750 Grad C (je nach Glas oder gewünschtem Effekt) erhöht und dann auf der Endtemperatur (z.B. 730 Grad C) etwa für 15 Minuten konstant gehalten.

Dabei haben Deckglas und Trägerglas genügend Zeit am Rand zusammenzuschmelzen. Die Ofentemperatur wird dann auf 650 Grad C abfallen gelassen und das Tablett wird herausgenommen und in einen zweiten, als Kühlofen dienenden Ofen gegeben, um es kontrolliert herunterzukühlen. Der Kühlofen hat eine Temperatur von 500 Grad C.

Dort werden eine Anzahl Tabletts gesammelt, bis der Ofen voll ist, um dann die Abkühlphase zu starten. Dabei muß die Temperatur zunächst auf der Transformationstemperatur des Glases (ca. 500 Grad C) eine Zeit lang gehalten werden (pro Millimeter Dicke der Glaskachel etwa 18 Minuten). Dann werden die Glaskacheln gleichmäßig bis 480 Grad C abgekühlt über den gleichen Zeitraum (etwa 18 Minuten pro Millimeter Dicke). Danach wird die Kühlung nochmals über den den gleichen Zeitraum bis auf 150 Grad C durchgeführt. Bei 150 Grad C oder darunter kann man dann die Kacheln beschleunigt auf 100 Grad C abkühlen und dann aus dem Ofen nehmen.

Für das Brennen im Vakuum reicht ein Vakuum von 10 bis 20 Millibar aus. Ein intensiveres Vakuum stört den Vorgang nicht, ist aber nicht notwendig.

Bei geeigneter Zeitabstimmung kann man mit einer einzigen Vakuumpumpe gleichzeitig mindestens drei Vakuumöfen betreiben, und mit zwei Kühlöfen (wenn diese groß genug sind) beliebig viele Vakuumöfen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren des „Glas-Fusing" mit Blattgoldeinschluß im Vakuum muß nur der kurze Zeitabschnitt, in dem das Deckglas sich mit dem Trägerglas verbindet, unter Vakuum-Bedingungen stattfindem, d. h. während das Glas die Erweichungstemperatur erreicht und kurz danach, meist zwischen 650 und 710 Grad C.

Diese Technik bietet einige Vorteile. Erstens kann man dabei die Brenntemperatur noch weiter herabsetzen. Selbst wenn die Glasränder nicht hundertprozentig verschmelzen, sondern nur zumindest teiweise sogenannte „kalte Klebestellen" vorhanden sind, so bildet die Glaskachel in sich doch ein stabiles Gebilde, wenn der Luftdruck die beiden Glasschichten aufeinander preßt. Die im Vakuum gebrannte Glaskachel wird also nicht nur durch einen verschmolzenen umlaufenden Rand zusammengehalten, sondern auch durch den Luftdruck. Solange die Verschmelzung am Rande der Kachel den Innenraum mit dem Blattgold luftdicht abschließt, sind die Kräfte, die auf den Rand wirken, nicht mehr entscheidend, da der Luftdruck die Kachel so stark zusammenpreßt, daß die Verschmelzung am Rand keinen Zugkräften mehr ausgesetzt ist.

Ein weiterer Vorteil des Vakuum-Verfahrens ist, daß der Rand blasenfrei verschmolzen wird. Wenn nämlich Luftblasen im Rand sind, die dann einen Kanal vom Äusseren zum Inneren der Kachel bilden, ist das Blattgold nicht mehr genügend „konserviert" in der Glashülle. Wasser wird im Laufe der Jahre eindringen und wird bei feinen Schwingungen, denen die Kachel immer ausgesetzt ist, letztendlich das Blattgold auflösen, und dieses wird sich als Goldstaub im Wasser irgendwo absetzen, so daß die Kachel ihren optischen Effekt verliert.

Um die Luftblasen im Rand beim Nicht-Vakuum-Verfahren zu beseitigen, müssen Tricks angewandt werden, die aufwendig sind. So kann man z.B. die Ränder während dem Schmelzen absinken lassen, so daß gebogene Ränder erhalten werden. Gebogene Ränder sind meist blasenfrei. Auch andere ähnlich aufwendige Tricks sind möglich. Die Vakuumtechnik ermöglicht nun ein viel einfacheres ausschußarmes Brennen des Glases.

Bei der Herstellung der Goldkachel mit Blattgold kann ein Trägerglas auf die passende Größe zugeschnitten, z.B. 50 mm × 50 mm, und ein etwas kleineres Blattgoldstück, z.B. 43 mm × 43 mm, draufgelegt werden. Darauf kann dann ein Deckglas, z.B. 51 mm × 51 mm gelegt werden. Die Glaskachel wird normalerweise auf einem mit Trennmittel versehenen Tablett gebrannt. Nach dem Brennen der Glaskachel wird der Rand auf das gewünschte Maß zugeschliffen, so daß der Glasrand nur 0,5 mm bis 2 mm über das Blattgold hinausragt. Das Abschleifen des Randes ist aber nicht nötig, wenn keine scharfe Kante gewünscht wird und wenn das Glas von Anfrang an auf ein genaues Maß zugeschnitten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Glaskachel in Draufsicht; und
2 einen Schnitt längs der Linie II-II der 1.
In den Figuren ist eine dreischichtige quadratische Glaskachel 1 dargestellt, bei der zwischen einem Deckglas 2 und einem Trägerglas 4 eine aus Blattgold bestehende Zwischenschicht 3 angeordnet ist. Entlang den vier Kanten 5 der Glaskachel 1 erstreckt sich ein umlaufender, geschlossener zwischenschichtfreier Randbereich 6, in dem Deckglas 2 und Trägerglas 4 direkt miteinander verschmolzen sind.
Die Blattgoldzwischenschicht oder jeglicher andere anstelle des Blattgoldes vorgesehene-Einschluß bleibt bei den nach dem Vakuum-Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Glaskacheln unversehrt. Wurde eine Glaskachel nicht im Vakuum-Verfahren gebrannt und sind Luftblasen zwischen Metallfolie und Glas, dann verschwindet irgendwann die Metallfolie dort, wo sie zwischen Luftblasen sitzt. Z.B. Blattgold verkrümelt sich einfach durch die Schwingungen und hinterläßt optische Löcher in der Glaskachel, überall dort, wo Luftblasen eine „freistehende" Goldfolie zur Folge haben. Dieses Phänomen tritt bei den erfindungsgemäßen Vakuum-Glaskacheln nicht auf.
Je nach Art des Glases erhält das Blattgold verschiedene Effekte. Gezogenes Glas zieht sich beim „Fusen" etwas zusammen und bewirkt eine matte, eventuell sogar „schrumpelige" Oberfläche des Goldes. Hier kommt dann der Metallic-Effekt weniger heraus, aber ein warmer Goldton, der von allen Betrachter-Winkeln aus sichtbar ist. Bei Floatglas bleibt das Gold normalerweise glatter und ein stärker reflektierender Effekt entsteht. Beim Brennen mit Floatglas gibt es auch Unterschiede, mit welcher Seite man das Deckglas auflegt (Feuerseite oder Badseite).
Beim Nicht-Vakuum-Verfahren entstehen normalerweise Luftblasen zwischen den beiden Glasplättchen und dem Gold. Überwiegend sind die Luftblasen zwischen Deckglas und Gold, aber auch zwischen Gold und Trägerglas. Diese Luftblasen bewirken im Laufe der Zeit eine Ablösung des Glases vom Blattgold. Das Deckglas verliert dann teilweise oder ganz den Kontakt zum Blattgold und ein hauchdünner Luftfilm bildet sich zwischen Gold und Glas. Dies hat einen anderen optischen Effekt zur Folge. Wenn man die Kachel von vorne sieht, sieht sie golden aus. Beim Betrachten von der Seite entsteht ab einem bestimmten Winkel ein silbriger Effekt. Dieser Effekt wird durch die Totalreflektiun des Lichtes an der Unterseite des Deckglases erzeugt. Der Effekt ist besonders stark, wenn die Kachel naß ist. Dieser Effekt kann störend wirken, kann aber auch gewünscht sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Gold-Glas-Glaskacheln ist ebenso anwendbar auf andere Metalle. So kann eine Versilberung mit Silberfolie anstatt mit Blattgold erfolgen. Andere Edelmetalle wie Platin können ebenfalls Verwendung finden. Ebenso können nichtedle Metalle wie Kupfer oder Messingfolie (Schlag-Gold) verwendet werden. Spezielle Effekte können durch Verwendung oxydierter oder anderweitig behandelter Metallfolien erreicht werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Glaskachel mit einer zwischen einem Deckglas und einem Trägerglas mindestens zu einem Teil aus Blattgold bestehenden Zwischenschicht, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Zuschneiden von quadratischen, rechteckigen, drei-, fünf-, sechs- oder mehreckigen, runden oder ovalen, ebenen Trägergläsern der gewünschten Größe b) Zuschneiden von mindestens Blattgoldstückchen, die etwas kleiner als die zugehörigen Trägergläser sind, derart; das beim zentrischen Auflegen des Blattgoldes auf das Trägerglas ein umlaufender blattgoldfreier Randbereich von 0,2 bis 5 mm vorhanden ist c) Auflegen der zugeschnittenen Blattgoldstücke auf die zugehörigen Trägergläser unter Freilassung des vorgenannten Randbereichs; d) Schneiden von Deckgläsern, die die gleichen Abmessungen wie die Trägergläser aufweisen oder grösser sind e) Auflegender Deckgläser auf die zugehörigen, jeweils aus einem Trägerglas und einem Blattgoldzuschnitt bestehenden Stapel zur Bildung von dreischichtigen Stapeln; f) Brennen der dreischichtigen Stapel durch: g) Einführen der Stapel auf einem mit einem Trennmittel versehenen Tablett in einen Vakuumofen bei einer Ofentemperatur von 200 bis 400 Grad C; h) Aufheizen des Vakuumofens bis auf etwa 600 Grad C bei normalem Atmosphärendruck; i) Evakuieren des Vakuumofens bis auf 10 bis 20 Millibar und Aufheizen im Vakuum über einen Zeitraum von etwa 20 Minuten auf Temperaturen oberhalb der Erweichungstemperatur des Glases bis auf etwa 710 Grad C; j) Öffnen des Vakuumhahnes und Anstieg des Luftdruckes im Vakuumofen innerhalb weniger Sekunden auf Atmosphärendruck k) Erhöhung der Temperatur des Vakuumofens bei normalem Luftdruck bis auf eine Endtemperatur von 720 bis 750 Grad C und Konstanthalten dieser Ofentemperatur etwa 15 Minuten lang und danach Abkühlen der Kacheln durch: l) Abkühlung des Vakuumofens auf eine Ofentemperatur von etwa 650 Grad C; m) Herausnehmen des Tabletts aus dem Vakuumofen und Überführung desselben in einen Kühlofen mit einer Temperatur von etwa 500 Grad C; n) Halten der Ofentemperatur im Kühlofen auf der Transformationstemperatur des Glases von ca. 500 Grad C über einen Zeitraum von etwa 18 Minuten pro mm Dicke der Glaskacheln o) gleichmäßiges Abkühlen der Glaskacheln bis auf etwa 480 Grad C über einen Zeitraum, der etwa 18 Minuten pro mm Dicke der Glaskacheln entspricht; p) Kühlung über den gleichen Zeitraum bis auf etwa 150 Grad C; q) beschleunigtes Abkühlen der Glaskacheln auf 100 °C; und r) Herausnehmen der Glaskacheln aus dem Kühlofen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Glaskacheln nach dem Brennen soweit zugeschliffen werden, dass der umlaufende blattgoldfreie Rand 0,5 bis 2 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenschicht verwendet wird, die neben Blattgold mindestens zu einem Teil aus Silber-, Platin-, Tantal-, Kupfer- und/oder Messingfolie besteht.
Mehrschichtige Glaskacheln mit einer zwischen einem Deckglas (2) und einem Trägerglas (4) angeordneten, mindestens zu einem Teil aus Blattgold bestehenden Zwischenschicht (3), hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischenschichtfreie Bereiche in Form eines entlang den Kachelrändern (5) umlaufenden geschlossenen Randbereiches (6) ausgebildet sind, in dem Deckglas (2) und Trägerglas (4) unter zumindest kurzfristiger Vakuumanwendung unmittelbar miteinander verschmolzen sind, so dass das Vakuum im Bereich der Zwischenschicht (3) bei Verwendung der Glaskachel (1) bei normalem Luftdruck erhalten bleibt.
Glaskachel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischenschichtfreien Randbereiche (6), in denen Deckglas (2) und Trägerglas (4) direkt miteinander verschmolzen sind, eine Breite von 0,2 mm bis 5 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 2 mm, aufweisen.
Glaskachel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckglas (2) eine Dicke von 0,3 mm bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 1 mm aufweist und die Dicke des Trägerglases (4) zumindest gleich oder größer als die Dicke des Deckglases (2) ist und vorzugsweise 2 mm bis 4 mm beträgt.
Glaskachel nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des als Zwischenschicht (3) verwendeten Blattgoldes 0,25 μm bis 0,30 μm beträgt.
Glaskachel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, das das Deckglas (2) und das Trägerglas (4) die gleiche Dicke aufweisen und aus der gleichen Glascharge oder aus der gleichen Glasplatte hergestellt sind.
Glaskachel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet dass, an der dem Deckglas (2) abgewandten Seite des Trägerglases (4) mindestens eine zusätzliche Glasschicht, vorzugsweise durch Zusammenschmelzen, befestigt ist.
Glaskachel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zusätzliche Glasschicht mit Ausnehmungen versehen ist, die zur Verankerung der Glaskachel (1) an einer Tragkonstruktion dienen.