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Verfahren zum Härten von Glas
Die Erfindung betrifft, ein Verfahren zum Härten von Glas, bei dem dieses auf eine Temperatur in der Nähe des Erweichungspunktes des Glases erhitzt und sodann plötzlich abgekühlt wird. Die Erfindung befasst sich mit dem zweiten Teil dieser Behandlung, nämlich mit der Abkühlung mit Hilfe von flüssigen Bädern.
Zum Abkühlen mittels flüssiger Bäder ist schon grundsätzlich vorgeschlagen worden, 01bälder zu verwenden. Es wurde jedoch festgestellt, dass der unter Verwendung eines Ölbades verwendete Härtegrad praktisch von der Temperatur dieses Bades unabhängig ist, weshalb ein solches Bad einen beschränkten Anwendungsbereich aufweist. Die Erfindung bezweckt die
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nischen Salzen gibt, die in sehr weiten Temperaturgrenzen z. B. zwischen 96 und Gooo C flüssig bleiben, kann die Abkühlung in werten Temperaturbereichen vorgenommen werden.
Die Verwendung solcher Bäder ist insbesondere zur Durchführung von Verfahren vorteilhaft, die dem Glas einen verminderten Härtegrad verleihen. Bei diesem Verfahren ist der
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Temperatur aufweist.
Die Vorteile dieser Bäder treten noch mehr hervor, wenn diese begrenzten Härtung fertiggestellten Gegenständen erteilt werden soll, die aus einem Glas als Ausga. ngswerkstoff bestehen, dessen Erweichungspunkt sehr hoch liegt, und welche daher, um die begrenzte Härtung zu erhalten, in Abkühlungsbäder eingetaucht werden müssen, die selbst eine sehr hübe Tempe- ratur aufwei"t'I1.
Vorteilhaft wird ein geschmolzenes anorganisches Salz verwendet, dessen Dichte nicht kleiner als 1, 5 und nicht gröBer als 4, 0 ist. Diese Dichte ist etwa gleich jener des gehärteten Glaces, so dass das Eintauchen des Gegenstandes in das Abkühlungsbad diesen nicht der Gefahr von Verformungen aussetzt, welche aus zu grossen Unterschieden in der Dichte des Glases und des Bades entstehen würden.
Gewisse Salzmischungen eignen sich besonders als Abkühlungsbad, und zwar sowohl wegen des weiten bereiches von Arbeitstemperaturen, als auch aus Gründen der Sparsamkeit. Von
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diesen Salzen seien die folgenden genannt; Mischungen von Natriumnitrat und Kaliumnitrat oder von Natriumnitrit und Kaliumnitrat, Natriumnitrat oder Kaliumnitrat allein, saures Ammoniumsulfat, Mischungen von Lithiumnitrat, Natriumnitrat, Kaliumuitrat und Kaliumnitrit oder von Kaliumchlorid und Kupferchlorür, Zinkchlorid allein, Kaliumchlorid und Zinkchlorid in Mischung, ferner saures Kaliamsulfat, saures Natriumsulfat allein oder mit saurem Kalziumsulfat un. ì andere.
Es ist klar, dass im Rahmen der Erfindung auch andere ver- schiedene Kombinationen aus den oben angegebenen Salzen verwendet werden können.
Im besonderen kann ein Abkühlungsbad verwendet werden, das etwa aus der eutektischen Mischung von Natrium-und Kaliumnitrat besteht, die auf einer Temperatur von über 2o0 C gehalten wird. die in gewissen Fällen 5250 C erreichen kann. Die Temperaturen und die Bestandteile des Bades sind je nach den zu erfüllenden Bedingungen verschieden. Es ist jedoch vorzuziehen, dass die Bestandteile solche sind, dass, die Dichte des Bades der des Glases nahe- kommt, und es ist wichtig, dass solche Bestandteile verwendet werden, die im geschmolzenen Zustand und bei der gewünschten Temperatur das Glas während der Zeit, die dieses in Berührung mit dem Bad steht, nicht angreifen.
Die oben angegebenen Badbestandteile erfüllen diese Bedingungen ; die Schme1zung derselben kann leicht in gewöhnlichen Behältern aus Eisenblech erfolgen, und ihre Dämpfe sind für die Bedienungspersonen unschädlich.
Die meisten Metallsalze zersetzen sich, zum mindesten in einem gewissen Ausmass, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Da im Falle von Nitraten der Alkalimetalle eine derartige Zersetzung bei Temperaturen etwa von 525 C und darüber bemerkbar wird, hat das gescnmolzene Salzbad die Neigung, alkalisch zu werden, wenn es zum Härten von Gläsern verwendet wird, die die Erhitzung des Bades auf solche Temperaturen erfordern. Diese Alka- lität, die wahrscheinlich auf eine Zersetzung des Bades und die Bildung von Alkalimetall- oxyden zurückzuführen ist, verursacht ein Angreifen und eine Korrosion der Glasoberfläche.
Die Alkalität der geschmolzenen Salzbäder kann neutralisiert und die Korrosion der Glas- oberfläche verhindert werden, indem dem Bad eine geringe Menge eines Stoffes zugesetzt wird, der darin ein Säureradikal bildet. Ein solcher Stoff kann ein 0N 1 enthalten, das für sich sauren Charakter hat, z. B. Wolframsäure (Wolframoxyd) WO3 oder Siliclumdioxyd
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bei der Zersetzung durch Freiwerden eines starken Säureradikals vorwiegend sauer wird.
Solche Zusätze zur Neutralisierung der Alkalität des Bades werden zweckmässig von Zeit zu Zeit in Mengen zugegeben, die im allgemeinen nicht grosser zou sein brauchen als das Doppelte des errechneten Betrages, der zur genauen Korrektur der bekannten Alkalität des Bades erforderlich ist.
Es wurde ferner gefunden, dass gewisse Stoffe. wenn sie in erheblicher Menge dem Bad zugesetzt werden, dessen Anwendungsbereich erheblich erweitern, indem es hierdurch möglich
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grad, der einem erhitzten Glasgegenstand durch Eintauchen in dieses Bad erteilt wird, im Weser derselbe ist, wie bei Weglassung dieser Stoffe und höherer Temperatur des Bades. Derartige Störte müssen fein verteilt sein und die Fähigkeit haben, in dem geschmolzenen Bad in Suspension zu verbleiben. Sie müssen ferner in bezug auf das Glas inert sein. Als
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auf einer Temperatur von 800 C gehalten und hatte eine dichte von etwa I, 9 gegenüber etwa 2, : des Glases.
Nach Erhitzen durch 2 Minuten, das genügt, um das Glas auf eine gleichförmige Temperatur zu bringen, wurde der Streifen herausgenommen und sofort in einer Schmelze abgelöscht, die etwa 44% (Gewichtsteile) Natriumnitrit und 56% Kaliumnitrat enthielt und auf 1500 C erhitzt war.
Darauffolgende Messungen des gehärteten Glasstreifens zeigten, dass er keine Verformung erlitten hatte, die über einige Zehntel Millimeter hinausging. Die mechanische Fertigkeit des gehärteten Glasstreifens ergab sich bei Stossproben als sehr merklich grösser a ! s die anderer Muster von gleichen Abmessungen, die durch Erhitzen in einem gewöhnlichen atmosphärischen Ofen und Abschrecken in einem auf I50 C erwärmten Bad aus W-01 gehärtet wurden.
Ausserdem trat in letzterem Falle ein erhebliches Werfen auf, was darauf zurückgeführt wird, dass die Streifen in einem offenen Ofen nach der gebräuchlichen Erhitzungsmethode erwärmt wurden.
Als besondere Eigenart des oben beschriebenen Verfahrens wurde gefunden, dass das Ah- kühlungsbad, das aus einer Schmelze von Kaliumnitrat und Natriumnitrit besteht, ein leichte ? Lösen und Entfernen von Salzresten von dem erhitzen Glasgegenstard bewirkt, die an diesem anhaften, wann er vor dem Ablöschen aus dem Erwärmungsbad genommen wird. Auf diese
Weise wird da" Glas gereinigt und augenblicklich der kühlenden Wirkung des Abschreckungs- bades ausgesetzt.
Es wird nun ein zweites Beispiel für die Herstellung von gemäss der Erfindung gehärtéten
Glasgegenständen beschrieben. Ein Glasgegenstand, z. B. eine Backpfanne mit einem Fas-
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Elastizitätsmodul von 6310 bis 6470 kg je mm einer Zugfestigkeit von 4, 70 bis 5 kg je mm und einem Verhältnis der Kontraktion zur Dehnung (Poissonsche Verhältniszahl) von o. 2 wird auf eine Temperatur erhitzt, die dem Erweichungspunkt des Glases. d. i. etwa 810 C. gleich-oder nahekommt. Der Gegenstand wird auf dieser Temperatur so 1ange gehalten, dass seine Temperatur einen vollkommenen Gleichgewichtszustand erreicht, worauf die Erhitzung unterbrochen und der Gegenstand sofort einer Abkühlung unterworfen wird.
Diese erfolgt in einem flüssigen Abschreckt1ngsbad, z. B. aus der eutektischen Mischung von Natriumnitrat und Kaliumnitrat. das vorher auf 285 C erhitzt wurde, um das Auftreten einer zu grossen
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aus thcrmischen L'rsachen bricht.
Es ist nicht bloss möglich, Borsilicatgläsern der beschriebenen Art durch beschränktes Härten höhere mechanische und thermische Festigkeit zu verleihen, sondern es kann auch das Härten von Kalk- und anderen Gläsern bis zu einem vorherbestimmten beschränkten Grad mit ebenso zufriedenstelendem Ergebnis durchgeführt werden. Es kann z. B., wie in dem zuletzt be-
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Kalkglas bekannt, hat einen linearen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung von.
0, 00000935 je Grad C und erweicht bei etwa 695 C. Sein Elastizitätsmodul ist 6860 kg je mm2 und seine Zugfestigkeit 3,3 kg je m2. Der Gegenstand wird auf eine Temperatur von 6950 C durch etwa 10 Minuten erhitzt, bis er im wesentlichen ein Temperaturgleichgewicht erreicht hat. und wird sofort in ein Abkühlungsbad aus Natrium-und Kaliumnitrat getaucht, dessen Temperatur auf etwa 405 C gehalten wird.
Hierdurch wird ein gehärteter Glasbehälter erzeugt, der, obwohl er eine thermische Widerstandsfähigkeit von I70 aufweist, die also grösser ist als die einer ähnlichen Pfanne aus ausgeglühtem Borsilicatglas von der oben ange- gebenen Zusammensetzung und seine mechanische Festigkeit etwa zweimal so gross ist als
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diesen Salzen seien die folgenden genajunt:
MIschungen von Natriumnitrat und Kaliumnitrat oder von Natriumnitrit und Kaliumnitrat, Natriumnitrat oder Kaliumnitrat allein, saures Ammoniumsulfat, Mischungen von Lithiumnitrat, Natriumnitrat, Kaliumnitrat und Kaliumnitrit oder von Kaliumchlorid und Kupferchlorür, Zinkchlorid allein, Kaliumchlorid und Zinkchlorid in Mischung, ferner saures Kaliumsulfat, saures Natriumsulfat allein oder mit saurem Kaliumsu1îat und andere. Es ist klar, dass im Rahmen der Erfindung aucl ; andere ver- schiedene Kombinationen aus den oben angegebenen Salzen verwendet werden können.
Im besonderen kann ein Abkühlungsbad verwendet werden, das etwa aus der eutektischen Mischung von Natrium- und Kaliumnitrat besteht, die auf einer Temperatur von über 200 C gehalten wird, die in gewissen Fällen 525 C erreichen kann. Die Temperaturen und die Bestandteile des Bades sind je nach den zu erfüllenden Bedingungen verschieden. Es ist jedoch vorzuziehen, dass die Bestandteile solche sind, dass die Dichte des Bades der des Glases nahekommt, und es ist wichtig, dass solche Bestandteile verwendet werden, die im geschmolzenen Zustand und bei der gewünschten Temperatur das Gias während der Zeit, die dieses in Berührung mit dem Bad steht, nicht angreifen.
Die oben angegebenen Badbestandteile erfüllen diese Bedingungen ; die Schmelzung derselben kann leicht in gewöhnlichen Behältern aus Eisenblech erfolgen, und ihre Dämpfe sind für die Bedienungspersonen unschädlich.
Die meisten Metallsalze zersetzen sich, zum mindesten in einem gewissen Ausmass, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Da im Falle von Nitraten der Alkalimetalle eine . lerartige Zersetzung bei Temperaturen etwa von 5250 C und darùber bemerkbar wird, hat das geschmolzene Salzbad die Neigung, alkalisch zu werden, wenn es zum Härten von Gläsern verwendet wird, die die Erhitzung ü"s Bades uf solche Temperaturen erfordern. Diese Alka-
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oxydcn zurückzuführen ist, verursacht ein Angreifen und eine Korrosion der Glasoberfläche.
Die Alkalität der geschmolzenen Salzbäder kann neutralisiert und die Korrosion der Glasoberfläche verhindert werden, indem dem Bad eine geringe Menge eines Stoffes zugesetzt wird, der darin ein Säureradikal bildet. Ein solcher Stoff kann ein Oxyd enthalten, das für sich sauren Charakter hat. z. B. \Vo1framsäure (Wolframoxyd) W Os oder Siliciumdioxyd SiO2 oder Borsäure (Boroxy) B2O3 oder er kann ein Salz einer starken Säure und einer
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hei der Zersetzung durcli Yreiwerden eines starken Säureadikals vorwiegend sauer wird.
Solche Zusätze zur Neutralisierung der Alkalität des Bades werden zweckmässig von Zeit zu Zeit in Mengen zugegeben, die im allgemeinen nicht grösser zu sein brauchen als das Doppelte des errechneten Betrages, der zur genauen Korrektur der bekannten Alkalität des Bades erforderlich ist.
Es wurde ferner gefunden, dass gewisse Stone. wenn sie in erheblicher Menge dem Bad zugesetzt werden, dessen Anwendungsbereich erheblich erweitern, indem es hierdurch möglich wird. den gewünschten Härtegrad des eingetauchten G; lasgegenstandes bei verringerter Tem-
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grad, der einem erhitzten Glasgegenstand durch eintauchen in dieses Bad erteilt wird, im Weser; derselbe ist. wie bei Weglassung dieser Stoffe und höherer Temperatur des Bades.
Derartige Stofie müssen fein verteilt sein und die Fähigkeit haben, in dem geschmolzenen Bad iin Suspension zu verbleiben. Sie müssen ferner in bezug auf (las Glas inert sein. Als
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liegenden Fall sind jedoch die verwendeten Mengen grösser, als wenn bloss die Neutralisierung der Alkalität leabsichtigt ist und können bis zu 5% des Bades betragen. Es ist ferner zu bemerken, dass die dem geschmolzenen Salzbad zum Zweck der Neutralisierung der Alkalität oder zur Erhöhung der Wirksamkeit bei verminderter Temperatur zugesetzten Stoffe das Bad hinsichtlich der Wirkung auf das Glas verändern.
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auf einer Temperatur von 8000 C gehalten und hatte eine Dichte von etwa i, 9 gegenüber etwa 2, 3 des Glases.
Nach Erhitzen durch 2 Minuten, das genügt, um das Glas auf eine gleich- förmige Temperatur zu bringen, wurde der Streifen herausgenommen und sofort in einer Schmelze abgelöscht, die etwa 44% (Gewichtsteile) Natriumnitrit und 56% Kaliumnitrat enthielt und auf 1500 C erhitzt war.
Darauffolgende Messungen des gehärteten Glasstreifens zeigten, dass er keine Verformung ertitten hatte, die über einige Zehnte ! Millimeter hinausging. Die mechanische Festigkeit des gehärteten Glasstreifens ergab sich bei Stossproben als sehr merklich grösser als die anderer Muster von gleichen Abmessungen, die durch Erhitzen in einem gewöhnlichen atmosphärischen Ofen und Abschrecken in einem auf 1500 C erwärmten Bad aus W-Öl gehärtet wurden.
Ausserdem trat In letzterem Falle ein erhebliches Werfen auf, was darauf zurückgeführt wird, dass die Streifen in einem offenen Ofen nach der gebräuchlichen Erhitzungsmethode erwärmt wurden.
Als besondere Eigenart des oben beschriebenen Verfahrens wurde gefunden, dass das Abkühlungsbad, das aus einer Schmelze von Kaliumnitrat und Natriumnitrit besteht, ein leichte ; Lösen und Entfernen von Salzresten von dem erhitzten Glasgegenstand bewirkt, die an diesem anhaften, wenn er vor dem Ablöschen aus dem Erwärmungsbad genommen wird. Auf diese Weise wird das Glas gereinigt und augenblicklich der kühlenden Wirkung des Abschreckungshades ausgesetzt.
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haftigkeit einer auf diee Weise behandelten pfanne mindestens zweimal so gross ist als die eines ähnlichen, jedoch ausgeglühten Gegenstandes. Trotzdem ist ein Bruch aus thermischen
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austhermischenUrsachenbricht.
Es ist nicht bloss möglich, Borsilicatgläsern der beschriebenen Art durch beschränktes Härten höhere mechanische und thermische Festigkeit zu verleihen, sondern es kann auch das Härten
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je mm2 und seine Zugfestigkeit 3, 3kg je nrnr2. Der Gegenstanl wird auf eine Temperatur \'on 6950 ('durch etwa 10 Minuten erhitzt, bis er im wesentlichen ein Temperaturgleichgewicht erreicht hat, und wird sofort in ein Abkühlungshad aus natrium- und Kaliumnitrat getaucht.
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die der oben angeführten geglühten Borsilicatglaspfanne, dennoch beim Zubruchgehen einen nichtexplosionsartigen Bruch aufweist, der sehr ähnlich dem Bruch einer ausgeglühten Pfanne ist.
Der hier verwendete Ausdruck thermische Dauerhaftigkeit oder thermisch ? Widerstands-
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Die Vorteile des Natriumnitrats sind die folgenden : I. Der Preis ist niedrig, etwa gleich der Hälfte des Preises eines Bades aus Kaliumnitrat undNatriumnitrat.
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des Gegenstandes, wenn dieser in das Wasserbad eingeführt wird, wodurch eine Probe für thermischen Kreislauf völlig definiert wird. Diese ergibt sich daraus, dass man die Abkühlung des Gegenstandes in dem Tunneloien nach erfolgter Abschreckung derart regelt. dass sich eine leichte Kristallisation des Salzes des abkühlenden Bades an den Rändern des Gegenstandes ausbildet, wenn dieser in das Wasserbad eintritt.
PATENTANSPRÜCHE :
I. Verfahren zum Härten von Glas durch Erhitzen bis nahe an die Erweichungstemperatur
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Process for tempering glass
The invention relates to a method for hardening glass in which it is heated to a temperature in the vicinity of the softening point of the glass and then suddenly cooled. The invention is concerned with the second part of this treatment, namely cooling with the aid of liquid baths.
For cooling by means of liquid baths, it has already been proposed in principle to use oil baths. It has been found, however, that the degree of hardness used using an oil bath is practically independent of the temperature of that bath, and therefore such a bath has a limited range of applications. The invention aims to
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There are niche salts that can be used in very wide temperature limits such. B. remain liquid between 96 and Gooo C, the cooling can be carried out in value temperature ranges.
The use of such baths is particularly advantageous for carrying out processes which give the glass a reduced degree of hardness. In this procedure, the
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Temperature.
The advantages of these baths are even more apparent when this limited hardening is to be given to finished items that are made from a glass as output ngswerkstoff exist whose softening point is very high, and which therefore, in order to obtain the limited hardening, have to be immersed in cooling baths which themselves have a very high temperature.
It is advantageous to use a molten inorganic salt whose density is not less than 1.5 and not greater than 4.0. This density is roughly the same as that of the hardened ice, so that immersing the object in the cooling bath does not expose it to the risk of deformation, which would result from excessive differences in the density of the glass and the bath.
Certain salt mixtures are particularly suitable as a cooling bath, both because of the wide range of working temperatures and for reasons of economy. From
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of these salts are the following; Mixtures of sodium nitrate and potassium nitrate or of sodium nitrite and potassium nitrate, sodium nitrate or potassium nitrate alone, acidic ammonium sulfate, mixtures of lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate and potassium nitrite or of potassium chloride and copper chloride, zinc chloride alone, potassium chloride and zinc chloride in a mixture, furthermore acidic potassium sulfate or with acid calcium sulfate un. ì others.
It is clear that other different combinations of the salts specified above can also be used within the scope of the invention.
In particular, a cooling bath can be used, which consists for example of the eutectic mixture of sodium and potassium nitrate, which is kept at a temperature of over 20 ° C. which in certain cases can reach 5250 C. The temperatures and the components of the bath vary according to the conditions to be met. It is preferred, however, that the constituents be such that the density of the bath approximates that of the glass, and it is important that such constituents be used that, in the molten state and at the desired temperature, the glass during the time that this is in contact with the bathroom, do not attack.
The bath components specified above meet these requirements; they can easily be melted in ordinary containers made of sheet iron, and their fumes are harmless to the operators.
Most metal salts decompose, at least to some extent, when heated to high temperatures. In the case of nitrates of the alkali metals, since such decomposition is noticeable at temperatures of about 525 ° C. and above, the molten salt bath has a tendency to become alkaline when used to harden glasses which require the bath to be heated to such temperatures . This alkalinity, which is probably due to a decomposition of the bath and the formation of alkali metal oxides, causes attack and corrosion of the glass surface.
The alkalinity of the molten salt baths can be neutralized and the corrosion of the glass surface can be prevented by adding a small amount of a substance which forms an acid radical in the bath. Such a substance may contain an ON 1, which in itself has an acidic character, e.g. B. tungstic acid (tungsten oxide) WO3 or silicon dioxide
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on decomposition becomes predominantly acidic by the release of a strong acid radical.
Such additives for neutralizing the alkalinity of the bath are expediently added from time to time in amounts which in general need not be greater than twice the calculated amount required to accurately correct the known alkalinity of the bath.
It was also found that certain substances. if they are added to the bath in considerable quantities, the scope of the bath can be expanded considerably by making it possible
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The degree that is given to a heated glass object by immersion in this bath is the same in the Weser as if these substances were omitted and the bath was at a higher temperature. Such disturbances must be finely divided and have the ability to remain in suspension in the molten bath. They must also be inert with respect to the glass. When
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held at a temperature of 800 C and had a density of about 1.9 compared to about 2,: of the glass.
After heating for 2 minutes, sufficient to bring the glass to a uniform temperature, the strip was removed and immediately extinguished in a melt containing about 44% (parts by weight) sodium nitrite and 56% potassium nitrate and heated to 1500 ° C.
Subsequent measurements of the hardened glass strip showed that it had not suffered any deformation beyond a few tenths of a millimeter. The mechanical ability of the hardened glass strip was found to be very noticeably greater a! s those of other specimens of the same dimensions hardened by heating in an ordinary atmospheric furnace and quenching in a bath of W-01 heated to 150 ° C.
In addition, in the latter case, there was considerable throwing, which is attributed to the fact that the strips were heated in an open oven by the conventional heating method.
As a special feature of the process described above, it was found that the cooling bath, which consists of a melt of potassium nitrate and sodium nitrite, is a light? Loosening and removal of salt residues from the heated glass counter-star, which adhere to it, causes it when it is removed from the heating bath before being quenched. To this
In this way the glass is cleaned and immediately exposed to the cooling effect of the quenching bath.
A second example of the production of hardened according to the invention will now be given
Glass objects described. A glass object, e.g. B. a baking pan with a
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Modulus of elasticity of 6310 to 6470 kg per mm, a tensile strength of 4.70 to 5 kg per mm and a ratio of contraction to elongation (Poisson's ratio) of o. 2 is heated to a temperature that is the softening point of the glass. d. i. about 810 C. equals or comes close. The object is kept at this temperature so long that its temperature reaches a perfectly equilibrium state, whereupon heating is interrupted and the object is immediately subjected to cooling.
This takes place in a liquid quenching bath, e.g. B. from the eutectic mixture of sodium nitrate and potassium nitrate. which was previously heated to 285 C to prevent the occurrence of a large one
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breaks out of thermal causes.
Not only is it possible to impart higher mechanical and thermal strength to borosilicate glasses of the type described by limited hardening, but also hardening of lime and other glasses to a predetermined limited degree can be carried out with equally satisfactory result. It can e.g. B., as in the last
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Lime glass known, has a linear coefficient of thermal expansion of.
0.00000935 per degree C and softens at around 695 C. Its modulus of elasticity is 6860 kg per mm2 and its tensile strength is 3.3 kg per m2. The article is heated to a temperature of 6950 C in about 10 minutes until it has substantially reached temperature equilibrium. and is immediately immersed in a cooling bath made of sodium and potassium nitrate, the temperature of which is kept at about 405 C.
This produces a hardened glass container which, although it has a thermal resistance of 170, which is greater than that of a similar pan made of annealed borosilicate glass of the composition given above and its mechanical strength is about twice as great as
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to these salts are the following:
Mixtures of sodium nitrate and potassium nitrate or of sodium nitrite and potassium nitrate, sodium nitrate or potassium nitrate alone, acidic ammonium sulphate, mixtures of lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate and potassium nitrite or of potassium chloride and copper chloride, zinc chloride alone, potassium chloride and zinc chloride in a mixture, sodium sulphate and zinc chloride or with acidic potassium sulphate and others. It is clear that within the scope of the invention aucl; other various combinations of the salts given above can be used.
In particular, a cooling bath can be used, for example consisting of the eutectic mixture of sodium and potassium nitrate, which is kept at a temperature of over 200 ° C., which in certain cases can reach 525 ° C. The temperatures and the components of the bath vary according to the conditions to be met. It is preferred, however, that the ingredients are such that the density of the bath approaches that of the glass, and it is important that such ingredients be used that, in the molten state and at the desired temperature, will form the glass during the time it is in Contact with the bathroom, do not attack.
The bath components specified above meet these requirements; they can easily be melted in ordinary sheet iron containers and their vapors are harmless to the operators.
Most metal salts decompose, at least to some extent, when heated to high temperatures. Since in the case of nitrates of the alkali metals a. If decomposition is noticeable at temperatures of about 5250 C and above, the molten salt bath has a tendency to become alkaline when it is used for hardening glasses which require the bath to be heated to such temperatures.
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Oxydcn causes attack and corrosion of the glass surface.
The alkalinity of the molten salt baths can be neutralized and the corrosion of the glass surface prevented by adding a small amount of a substance which forms an acid radical in the bath. Such a substance may contain an oxide which is acidic in itself. z. B. \ Voramic acid (tungsten oxide) W Os or silicon dioxide SiO2 or boric acid (boroxy) B2O3 or it can be a salt of a strong acid and a
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becomes predominantly acid when decomposed by the formation of a strong acid adic.
Such additives for neutralizing the alkalinity of the bath are expediently added from time to time in amounts which generally do not need to be greater than twice the calculated amount required to correct the known alkalinity of the bath precisely.
It was also found that certain Stone. if they are added to the bath in considerable quantities, the scope of the bath can be expanded considerably by making it possible. the desired degree of hardness of the immersed G; the object at a reduced temperature
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degree that is given to a heated glass object by immersion in this bath, in the Weser; is the same. as with the omission of these substances and a higher temperature of the bath.
Such substances must be finely divided and have the ability to remain in suspension in the molten bath. They must also be inert with respect to (read glass. As
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In this case, however, the amounts used are greater than when the intention is merely to neutralize the alkalinity and can amount to up to 5% of the bath. It should also be noted that the substances added to the molten salt bath in order to neutralize the alkalinity or to increase the effectiveness at reduced temperature change the bath with regard to the effect on the glass.
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held at a temperature of 8000 C and had a density of about 1.9 compared to about 2.3 of the glass.
After heating for 2 minutes, sufficient to bring the glass to a uniform temperature, the strip was removed and immediately extinguished in a melt containing about 44% (parts by weight) sodium nitrite and 56% potassium nitrate and heated to 1500.degree was.
Subsequent measurements of the hardened glass strip showed that it had not suffered any deformation lasting several tens! Millimeters went out. The mechanical strength of the hardened glass strip was found to be very markedly greater than that of other specimens of the same dimensions, which were hardened by heating in an ordinary atmospheric furnace and quenching in a bath of UV oil heated to 1500 C.
In the latter case, moreover, there was considerable throwing, which is attributed to the fact that the strips were heated in an open oven according to the conventional heating method.
As a special feature of the process described above, it was found that the cooling bath, which consists of a melt of potassium nitrate and sodium nitrite, is a light one; Dissolves and removes salt residues from the heated glass object which adhere to this when it is removed from the heating bath prior to being quenched. In this way the glass is cleaned and immediately exposed to the cooling effect of the deterrent.
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the adhesion of a pan treated in this way is at least twice as great as that of a similar but annealed object. Even so, a break is from thermal
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thermal causes breaks.
It is not only possible to impart higher mechanical and thermal strength to borosilicate glasses of the type described by means of limited hardening, but hardening can also be used
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per mm2 and its tensile strength 3, 3kg per nrnr2. The object is heated to a temperature of 6950 ('for about 10 minutes until it has essentially reached temperature equilibrium, and is immediately immersed in a cooling bath of sodium and potassium nitrate.
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that of the annealed borosilicate glass pan mentioned above, yet exhibits a non-explosive break when it breaks, which is very similar to the break of an annealed pan.
The term thermal durability or thermal? Resistance
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The advantages of sodium nitrate are as follows: I. The price is low, about half the price of a bath of potassium nitrate and sodium nitrate.
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of the object as it is introduced into the water bath, thereby fully defining a thermal cycle sample. This arises from the fact that the cooling of the object in the tunnel oien is regulated in this way after the deterrent has taken place. that a slight crystallization of the salt of the cooling bath forms on the edges of the object when it enters the water bath.
PATENT CLAIMS:
I. Process for tempering glass by heating it close to the softening temperature
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