CS265411B1

CS265411B1 - Lázeň ke zpevňovánískleněných výrobků iontovou výměnou

Info

Publication number: CS265411B1
Application number: CS88110A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Csc Novotny
Original assignee: Vladimir Ing Csc Novotny
Priority date: 1988-01-05
Filing date: 1988-01-05
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS11088A1

Abstract

Lázeň ke zpevňování skleněných' výrobků iontovou výměnou tvořená taveninou anorganické soli nebo směsi solí obsahující kationty vykazující větší průměr než kationty ve zpevňovaných výrobcích obsahuje jako přísadu eliminující nepříznivý vliv nečistot, zejména oxidu vápenatého, v lázni uhlík, který je v lázni obsažen v množství 0,001-2 % hmot. Použitím uhlíku jako přísady do lázně se dosáhne dlouhodobého účinku při eliminováni nepříznivého vlivu jejího znečištění. Uhlík nepoškozuje povrch skla, je stálý, v lázni se nerozkládá a nedochází tak k vývoji toxických oxidů dusíku.

Description

Vynález se týká lázně určené ke zpevňování skleněných výrobků výměnou iontů.

Podstatou zpevňování iontovou výměnou je vytvoření zpevňující vrstvičky s vysokým trvalým tlakovým napětím' na povrchu skla. Nejčastěji se zpevňování provádí výměnou kationtů sodíku Na v povrchů skla za větší kationty draslíku κ z lázně roztaveného dusičnanu draselného KNO₃· Velikost výsledného zpevnění je dána výší tlakového napětí, trvalost zpevnění tloušťkou vrstvičky.

Na výsledek zpevňování iontovou výměnou mají nepříznivý vliv některé dvojmocné kationty,

2+ 2+ 2+ 2+ jako napr. kationty barya Ba , stronoia Sr , olova Pb a hlavně vápníku Ca , které mohou být obsaženy v různém množství v dusičnanu draselném KNO^.

Je známo, že k eliminování nepříznivého vlivu znečištěni zpevňující lázně se do ní přidávají různé přísady. Např. podle AO SSSR č. 429 037 jsou to takové přísady, které odevzdá2- 2— 2 — vají do taveniny anion disiranový S₂O₇ , síranový SO^ , dvojchromanový Cr₂O₇ , dusitanový NO₂, fosforečný PO^ , fosforový PO3-, hydrogenfosforečný HPO^ , dihydrogenfosforečný HjPO^ nebo oxid uhličitý CO₂· Podle francouzského patentu č. 189 336 a patentu NDR č. 218 574 se přidává do lázně uhličitan draselný K₂CO₂· Tyto přísady však mají negativní vliv na některé vlastnosti zpevňovaných skleněných výrobků, vedou k tvorbě povrchových vad, např. k poleptání skla, jeho zabarvení a vývoji toxických plynů dusíku ΝΟ_χ.

V odborné literatuře jsou doporučovány jako přísady eliminující nepříznivý vliv znečištění lázně také dusičnan stříbrný AgNO^, chlorid měáný CuCl, fluorid boritodraselný KBF^, chlorid draselný KC1, práškový hliník Al, oxid hlinitý A1₂C>₂, silikagél, bentonit, mleté sklo, mletý písek apod. Žádnou z uvedených přísad se však nedosáhne požadovaných účinků, některé dokonce ovlivňuji průběh zpevňování a dosažené výsledky negativně. Např. použití dusičnanu stříbrného AgNOj vede ke snížení pevnosti a žlutému zabarvení skla, použití dusičnanu stříbrného AgNO^ a chloridu měáného CuCl vede ke snížení tlouštky zpevňující vrstvičky, a tedy i ke snížení odolnosti proti poškrábání, navíc se lázeň rozkládá za vývoje korodujících toxických oxidů dusíku Ν0_χ. K rozkladu lázně dochází také při použití silikagelu, mletého písku, směsi mletého pisku a oxidu hlinitého A1₂O₂· Při použití bentonitu dochází k poleptání povrchu skla.

Uvedené nevýhody se odstraní použitím lázně ke zpevňování skleněných výrobků iontovou výměnou tvořené taveninou anorganické soli nebo směsi solí, obsahující kationty vykazující větší průměr než kationty ve zpevňovaných výrobcích a obsahující přísadu eliminující nepříznivý vliv nečistot v lázni, zejména oxidu vápenatého CaO, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že tuto přísadu tvoří uhlík C obsažený v lázni v množství 0,001 až 2 % hmot.

Uhlík C se vnáší do lázně buá jako grafit, s výhodou práškový, nebo ve formě látky, která se rozkládá při teplotě lázně a mění se na uhlík C, např. celulóza.

Použitím uhlíku C jako přísady do lázně se dosáhne dlouhodobého účinku při eliminování nepříznivého vlivu jejího znečištění, uhlík C nepoškozuje povrch skla, je stálý, v lázni se nerozkládá a nedochází tak k vývoji toxických oxidů Ν0_χ.

Podstata vynálezu je blíže objasněna následujícími příklady provedení.

Příklad 1

Destičky z plochého sodnovápenatokřemičitého tabulového skla o dilatometrické transformační teplotě 535 °C, plochy 100x100 mm a tlouštky 2 mm se předehřejí v peci o teplotě 450 až 470 °C po dobu 20 až 30 minut, načež se vloží do lázně roztaveného technického dusičnanu draselného ΚΝΟ^ o teplotě 470 °C obsahující 0,2 % hmot. oxidu vápenatého CaO, do níž bylo přidáno 0,3 % hmot. práškového grafitu, a ponechají se v ní 3 hodiny. Po uplynutí uvedené doby se destičky vyjmou a ponechají samovolně zchladnout na vzduchu. Zbytky lázně se ze skel smyjí vlažnou vodou.

Povrch destiček neni po zpracování poleptán či jinak poškozen. Na povrchu destiček se vytvoří zpevňující tlaková vrstvička tlouštky 20 /un s maximem trvalého tlakového napětí 200 MPa. Destičky s nepoškrábaným povrchem mají pevnost v ohybu 440 MPa, tj. 4,lx větší než výchozí nezpevněné destičky. Destičky s povrchem poškrábaným brusným papírem mají pevnost v ohybu 240 MPa, tj. 10,7x větší než obdobným způsobem poškrábané výchozí nezpevněné destičky.

Při jinak stejném zpracování, ale použitím lázně roztaveného technického dusičnanu draselného KNOj, obsahující 0,01 % hmot. oxidu vápenatého CaO bez přísady práškového grafitu, se vytvoří na povrchu uvedených destiček vrstvička tlouštky jen 10 jum s maximem trvalého tlakového napětí 23 MPa, při 0,04 až 0,2 i hmot. oxidu vápenatého CaO bez přísady práškového grafitu se nevytvoří žádná zpevňující vrstvička. Pevnost destiček s nepoškrábaným i poškrábaným povrchem se nezvýší, zůstává stejná jako u výchozích nezpracovaných vzorků.

Příklad2

Ochranná zorniková skla z plochého sodnovápenatokřemičitého tabulového skla o dilatometrické transformační teplotě 532 °C se předehřejí v peci o teplotě 460 až 480 °C po dobu 20 až 30 minut, vloží se do lázně roztaveného technického dusičnanu draselného KNO^ o teplotě 470° Celsia s obsahem 0,004 % hmot. oxidu vápenatého CaO, do níž bylo přidáno 0,1 % hmot. práškového grafitu, a ponechají se v ní 3 hodiny. Po uplynutí uvedené doby se skla vyjmou z lázně, ponechají samovolně zchladnout na vzduchu a smyjí se z nich vlažnou vodou ulpělé zbytky ztuhlé lázně.

Povrch skel není po zpracování poleptán či jinak poškozen. Na povrchu zorníkových skel se vytvoří zpevňující tlaková vrstvička tloušňky 20 až 26 /im s maximem tlakového napětí 190 MPa. Takto zpevněná zorniková skla mají pevnost v rázu 4x větší než původní nezpevněná skla.

Se stejným výsledkem lze provést zpracování v lázni, do níž bylo místo grafitu přidáno 0,1 až 2 % hmot. celulózy, jejíž zuhelnatělé zbytky byly po shoření rozmíchány do lázně.

Při stejném zpracování, ale použitím lázně bez uvedeného přídavku grafitu nebo celulózy, byl povrch skel poleptán, což snížilo jejich pevnost a zhoršilo optickou kvalitu. Povrchová zpevňující vrstvička měla tlouštku pouze 17 /un s maximem tlakového napětí 100 MPa. Pevnost v rázu těchto skel dosahovala nejvýše polovinu hodnoty pevnosti skel zpevněných v lázni s pří· sadou grafitu nebo celulózy.

Lázeň ke zpevňování skleněných výrobků iontovou výměnou podle vynálezu je určena především pro zpracování tenkostěnných nebo složitěji tvarovaných výrobků malých rozměrů, na které jsou kladeny vysoké požadavky na pevnost, příp. odolnost proti náhlým změnám teploty a na kvalitu povrchu. Jedná se zejména o brýlová dioptrická a ochranná skla.

Claims

Lázeň ke zpevňování skleněných výrobků iontovou výměnou tvořená taveninou anorganické soli nebo směsi solí, obsahující kationty vykazující větší průměr než kationty ve zpevňovaných výrobcích a obsahující přísadu eliminující nepříznivý vliv nečistot, zejména oxidu vápenatého, v lázni vyznačující se tím, že tuto přísadu tvoří uhlík obsažený v lázni v množství 0,001 až 2 % hmot.