AT160792B

AT160792B - Verfahren zum Härten von Glasgegenständen und Bäder zur Durchführung des Verfahrens.

Info

Publication number: AT160792B
Authority: AT
Original assignee: Saint Gobain
Publication date: 1942-03-10

Description

Verfahren zum Härten von sslasgegenständen und Bäder zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft das Härten von Glasgegenständen bis in die Nähe des Erweichungpunktes des Glases und anschliessendes rasches Abkühlen.

Gemäss der Erfindung wird hiebei das Erhitzen in einem Bad von geschmolzenen anorganischen Salzen vorgenommen.

Es ist schon vorgeschlagen worden, zum Härten von Glas Bäder aus geschmolzenen Metallen anzuwenden ; die Verwendung dieser Bäder kann aber in manchen Fällen zu Unzukömmlichkeiten führen, da Metalle im allgemeinen nur bei hohen Temperaturen in den flüssigen Zustand übergehen und da anderseits diese Metallbäder im allgemeinen eine hohe Dichte besitzen, so dass das Eintauchen eines Gegenstandes, dessen Dichte von der des Bades verschieden ist und der sich in einem der Erweichung nahekommenden Zustand befindet, zu Deformationen dieses Gegenstandes Anlass geben kann.

Anderseits können diese Bäder durch ihre Natur selbst das Glas chemischen Angriffen aussetzen. Das Anwendungsgebiet dieser Bäder ist daher beschränkt.

Bei gewissen Gegenständen von verhältnismässig verwickelten Formen, die nicht zur Gänze in praktisch demselben Augenblick mit dem Flüssigkeitsbad in Berührung gebracht werden können, kann es geboten sein, vor dem Eintauchen des Gegenstandes ein Vorerhitzen desselben bis zu einer der Badetemperatur benachbarten Temperatur mit andern Mitteln vorzunehmen, wobei aber die Temperatur dieser Vorerhitzung nicht erheblich ist.

Es ist ferner zu bemerken, dass bei der praktischen Durchführung der Härtung das Erhitzen häufig unmittelbar nach der Formung der zu härtenden Gegenstände durchgeführt wird, so dass diese im Augenblick der Härtung noch einen grossen Teil der Wärme enthalten, die sie bei der Formung besassen. Diese Gegenstände befinden sich daher auf einer ziemlich hohen Temperatur, so dass nicht nur die oben angegebene Vorerhitzung in Wegfall kommen kann, sondern auch ein unmittelbares Eintauchen der Gegenstände in ein auf hoher Temperatur befindliches Bad von anorganischen Salzen ohne Schaden für dieselben möglich ist.

Weiters wird gemäss der Erfindung ein geschmolzenes anorganisches Salz verwendet, dessen Dichte nicht geringer als 1-5 und nicht grösser als 4-0 ist. Diese Dichte ist ungefähr gleich der des zu härtenden Glases. Die zum Zwecke der Härtung zu erhitzenden Gegenstände werden in ein Bad eingetaucht, das erfindungsgemäss bestehen kann aus : Natrium-oder Kaliumehlorid oder-bromid, Natriumund Kaliumbromid, Natriumbromid und Natriumsulfat, Kaliumsulfat und Natriumchlorid, Kupferchlorür (Kuprochlorid), Kupferchlorür und Kaliumchlorid, Natriumchlorid und Kaliumchlorid und Strontiumchlorid, Mononatriumphosphat, Natriumwolframat und Alkalichlorid oder-bromide, Kalium- und Natriumslùfate, Natrium- und Kaliumchromate, Magnesium- und Kaliumsulfate.

Der Dampfdruck der in dem Erwärmungsbad verwendeten Salze soll so niedrig sein, dass eine übermässige Verdampfung bei den verwendeten Temperaturen nicht stattfindet. Die Salze, die notwendigerweise an dem Glas anhaften, wenn es aus dem Erwärmungsbad herausgenommen wird, sollen
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Die meisten Metallsalze zersetzen sich in einem gewissen Ausmass, zum mindesten, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Da im Falle von Nitraten der Alkalimetalle eine derartige

Zersetzung bei Temperaturen in der Nachbarschaft von 5250 C und darÜber bemerkbar wird, hat das geschmolzene Salzbad die Neigung alkalisch zu werden, wenn es zum Härten von Gläsern verwendet wird, die die Erhitzung des Bades auf diesen Temperaturbereich erfordern.

Diese Alkalität, die wahrscheinlich auf eine Zersetzung des Bades und die Bildung von Alkalimetalloxyden zurückzuführen ist, verursacht ein Angreifen und eine Korrosion der Glasoberfläche. Die Alkalität der geschmolzenen Salzbäder kann neutralisiert und die Korrosion der Glasoberflächen verhindert werden, indem dem Bad eine geringe Menge, etwa 10%0 eines Stoffes zugesetzt wird, der darin ein Säureradikal bildet. Ein solcher Stoff kann ein Oxyd enthalten, das für sich sauren Charakter hat, z. B. Wolframoxyd WO 3 oder Siliziumdioxyd SiOz oder Boroxyd BOg ; oder es kann ein Salz einer starken Säure und einer schwachen Base enthalten, z. B.

Kalziumsulfat CaS04 oder Magnesiumsulfat MgS04, das bei der Zersetzung durch Freiwerden eines starken Säureradikals vorwiegend sauer wird. Solche Zusätze werden zweckmässig von Zeit zu Zeit nach Bedarf in geringen Mengen zugegeben, um das Bad trotz des schwankenden Einflusses der Wärme neutral reagierend zu erhalten.

Ausser den soeben angegebenen, in dem Bad eine chemische Wirkung ausübenden Zusätzen, betrifft die Erfindung auch Zusätze von inerten Körpern zu diesen Bädern, deren Rolle im allgemeinen darin besteht, auf die Geschwindigkeit der thermischen Austauschvorgänge einzuwirken, um z. B. diese Geschwindigkeit herabzusetzen und die Erhitzung allmählicher zu gestalten.

Zur Hervorrufung solcher Effekte werden dem Bad feinverteilte Stoffe zugesetzt, welche die Fähigkeit haben, in dem geschmolzenen Bad in Suspension zu verbleiben. Sie müssen ferner inert
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Temperatur, auf welche das Glas und infolgedessen das Erhitzungsbad gebracht werden muss. Als mit Vorteil verwendbar haben sich Stoffe erwiesen, wie Kalziumsulfat CaS04, Aluminiumoxyd (Tonerde) AlOs, Siliziumdioxyd (Kieselerde) SiO, Magnesiumoxyd (Bittererde) MgO oder Kaolin, Feldspat und andere ähnliche Stoffe, welche alle inert in bezug auf das Glas sind. Es ist jedoch zu bemerken, dass einige dieser Stoffe, wie Kalziumsulfat und Siliziumdioxyd auch dazu dienen können, die Alkalität des Bades zu neutralisieren.

In dem vorliegenden Fall sind jedoch die verwendeten Mengen grösser
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Die Salzbäder aus anorganischen geschmolzenen Salzen sind zur Erhitzung aller Arten von Gläsern zum Zweck der Härtung anwendbar.

Sie sind besonders vorteilhaft für die Erhitzung von Gläsern solcher Zusammensetzungen, die einen hohen Erweichungspunkt aufweisen und die insbesondere dazu bestimmt sind, gehärtet zu werden, um Glasgegenstände für den Küchengebrauch zu bilden.

Als Beispiel sei ein zu behandelndes Glas von folgender Zusammensetzung angenommen : 80-9% Sitz, 12-9% BzOa, 4'4% NazO und 1. 8% AlzOa. Dieses Glas hat eine Erweichungstemperatur von etwa 813 C. Ein Streifen dieses Glases mit einer Breite von 30 mm, einer Dicke von 7-5 min und einer Länge von 18 cm wird erhitzt, indem er durch zwei Minuten in eine geschmolzene Mischung von etwa 67% Natriumsulfat und 33% Kaliumchlorid (Gewichtsteile) getaucht wurde, wobei dieses Bad einen geringen Gehalt an Wolframsäure aufwies, die von Zeit zu Zeit zugegeben wurde, um das Bad nicht alkalisch werden zu lassen. Das geschmolzene Bad wurde auf einer Temperatur von 800 C gehalten und hatte eine Dichte von etwa 1-9, welche der Dichte von 2-3 für Glas benachbart ist.

Nach einem Erhitzen durch zwei Minuten, das genügt, um das Glas auf eine gleichförmige Temperatur zu bringen, wird der Streifen herausgenommen und sofort abgekühlt.

Es ist ersichtlich, dass durch die vorliegende Erfindung die Eigenschaft gewisser Bäder aus geschmolzenen anorganischen Salzen, bei hohen Temperaturen stabil zu bleiben (unter Anwendung der oben angegebenen Zusätze) mit Vorteil zur Schaffung von Erhitzungsbädern ausgenutzt ist, welche jene hohe Temperatur aufweisen, die notwendig ist, um die Gläser in die Nähe des Erweichungspunktes zu bringen.

Darauffolgende Messungen des gehärteten Glasstreifens zeigten, dass er keine Verformung erlitten hatte, die über einige Zehntel Millimeter hinausging.

Die mechanische Festigkeit des gehärteten Glasstreifens ergab sich bei Stossproben als sehr merklich grösser als die anderer Muster von gleichen Dimensionen, die durch Erhitzen in einem gewöhn- lichen atmosphärischen Ofen und Abschrecken in einem auf 150 C erwärmten Bad aus 600 W-ÖI gehärtet wurden. Ausserdem trat in letzterem Falle ein erhebliches Werfen auf, was wahrscheinlich darauf zurückgeführt werden kann, dass die Streifen in einem offenen Ofen nach der gebräuchlichen Erhitzungsmethode erwärmt wurden.

Beim Härten von Gegenständen, die aus anderem Glas als dem früher angegebenen hergestellt sind, z. B. aus gewöhnlichem Kalkglas, dessen Erweichungstemperatur bei 7000 C liegt, ist es notwendig, niedrigere Temperaturen für das Erhitzungsbad zu verwenden, um ein Erhitzen des Glases über seinen Erweichungspunkt zu vermeiden. Dieses Erwärmungsverfahren lässt sich auf alle Arten von Glas und für eine grosse Zahl von Formen der Gegenstände anwenden.

Eine andere, sehr wichtige Anwendung dieser Erhitzungsbäder steht mit der besonderen Hä, rtungsmethode in Zusammenhang, die darin besteht, dass dem Glas ein Härtungsgrad erteilt wird, der eine bestimmte Maximalspannung in sich schliesst, um die übliche Art der Härtung zu vermeiden,

welche ein Zerspringen in eine grosse Anzahl von kleinen Teilen verursacht, die nach allen Richtungen umhergestreut werden.

Um diesen Härtungsgrad mit Genauigkeit zu erreichen, ist es notwendig, das Glas wieder auf eine Temperatur zu erhitzen, die sowohl gleichmässig als auch genau festgesetzt ist. Die Bäder aus geschmolzenen anorganischen Salzen entsprechen diesen beiden Bedingungen.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Härten von Glasgegenständen durch Erhitzen bis in die Nähe des Erweichungpunktes und anschliessendes rasches Abkühlen, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen in einem Bad aus geschmolzenen anorganischen Salzen vorgenommen wird.

Claims

2. Salzbad zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der nachfolgend angeführten geschmolzenen anorganischen Salze oder Gemische derselben verwendet werden, deren spezifisches Gewicht nicht kleiner als 1-5 und nicht grösser als 4-0 und annähernd jenem des zu härtenden Glases ist, wobei die Salze bzw. Gemische sein können : Natrium-oder Kaliumchlorid oder-bromid, Natrium-und Kaliumbromid, Natriumbromid und Natriumsulfat, Kaliumsulfat und Natriumehlorid, Kupferchlorür (Kuprochlorid), Kupferchlorür und Kaliumchlorid, Natriumchlorid und Kaliumchlorid und Strontiumchlorid, Mononatriuinphosphat, Natriumwolframat und Alkalichloride oder-bromide, Kalium-und Natriumsulfate, Natrium-und Kaliumchromate, Magnesiumund Kaliumsulfate.

3. Salzbad zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anwendung der folgenden Gemische : Gleiche Gewichtsteile von Natrium-und Kaliumchlorid, zwei Gewichtsteile Natriumsulfat und ein Gewichtsteil Natrium-oder Kaliumchlorid.

4. Salzbad zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Bad bis ungefähr 5% inerte, bei der Badetemperatur nicht schmelzende Stoffe in fein verteiltem Zustand enthält, wie Kalziumsulfat, Aluminiumoxyd (Tonerde), Siliziumoxyd (Kieselerde), Magnesiumoxyd (Bittererde) oder Kaolin, Feldspat und andere ähnliche Stoffe.

5. Verfahren zur Neutralisation der Alkalität des Bades nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass man dem flüssigen Bad von Zeit zu Zeit geringe Mengen, etwa 10%, einer Substanz wie Kalziumsulfat, Magnesiumsulfat, Siliziumdioxyd, Wolfram-oder Boroxyd zusetzt, um das Bad trotz des schwankenden Einflusses der Wärme neutral reagierend zu erhalten.