DE1496453A1

DE1496453A1 - Glasgegenstand und Verfahren

Info

Publication number: DE1496453A1
Application number: DE1965C0035255
Authority: DE
Inventors: Marusak Francis Joseph
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1964-03-10
Filing date: 1965-03-09
Publication date: 1969-07-03
Also published as: BE660731A; FR1431213A; US3301649A; ES310069A1; GB1096855A; NL6502988A

Description

Glasgegenstand und Verfahren.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind plangeschliffene Glasgegenstände, besonders aus Flachglas, die eine erhöhte Festigkeit aufweisen. Insbesondere betrifft die Erfindung das Planschleifen von Glas, bevor es durch chemische Härtung gefestigt wird. Die Erfindung wird wegen der traditionellen Assoziation Flachglas - Planschleifen in ihrer Anwendung auf Flachglas beschrieben, ist jedoch Iceineswegs auf Flachglasgegenstände beschränkt.

Flachglas wird gewöhnlich durch Ziehen eines kontinuierlichen Glasstromes aus einem Schmelzofen hergestellt. Dieser Glasstrom wird durch Walzen oder Ziehen zu einer kontinuierlichen Scheibe oder einem kontinuierlichen Band geformt, das getempert wird, um Spannungszustände vor der weiteren Verarbeitung zu beseitigen. Auf dieser Stufe zeigen die sich gegenüberliegenden Flächen einer Flachglastafel oder eines Bandes gewöhnlich eine leichte Welligkeit oder Unebenheit, die ausreicht, um eine Sichtverzerrung bei Fenstern in Fahrzeugen und Gebäuden zu verursachen.

Es ist daher üblich, die Oberflächen solcher Gläser parallel zu schleifen und dann zu polieren, um die Durchsichtigkeit wieder herzustellen. Bei der herkömmlichen Schleifweise werden

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die kontxnuierlichen Glastafeln oder einzelne in Gips eingebettete Teile unter einer Reihe von Sohleifscheiben/ Ferassen genannt, hindurchgeführt. Zunehmend feinkörnigeres Schleifmaterial, wie z.B." Sand, wird zwischen Glas und Schleifscheiben eingeführt, um durch Abrieb Glas zu entfernen, wobei "geglättete" oder parallele Flächen entstehen. Die "geglättete" Glastafel wird dann unter einer Reihe von Polierköpfen oder -scheiben mit einem viel feineren Schleifmittel, wie z.B. Polierrot, behandelt. Dieses Schleifmittel poliert die rauhe, geschliffene Oberfläche und stellt auf diese Weise die Durchsichtigkeit des Glases wieder her.

Es gibt viele mögliche Variationen und Modeifikationen des Planschleifens. Zum Beispiel kann man Glas chemisch planschleifen, entweder mit einem Ätzmittel allein oder in Verbindung mit Schleifmaterial. Man kann auch \arschiedene Schleifmittel verwenden, entweder zwischen den sich bewegenden Schleifscheiben und dem Glas oder eingebettet in die Oberflächen der Schleifköpfe. Es wurden auch schon Reihen von Schleifscheiben vorgeschlagen, bei denen die Schleifwirkung auf das Glas mit Hilfe von Diamantteilchen ausgeübt wird, die in ein Bindemittel eingebettet sind und deren durchschnittliche Göße ungefähr zwischen 275 und Io Mikron liegt, wobei die am Anfang liegenden Schleifköpfe die gröberen Partikel enthalten.

Außer dem Kennzeichen der Durchsichtigkeit müssen Flachglasartikel, wie z.B. Fenster an Fahrzeugen und Gebäuden, häufig eine erhöhte mechanische Festigkeit aufweisen, d.h. Beständigkeit gegen Springen und Brechen bei Stoß- und Biegebeanspruchung. Zur Erläuterung dieser Erfordernisse wird auf die Vorschriften des American Standard Safety Code für Seitenfenster in Kraftfahrzeugen hingewiesen. Nach diesen Vorschriften muß ein am Rande aufliegendes Glasquadrat von 3o χ 3o cm dem Aufprall einer o,276 kg schweren Kugel, die aus einer Höhe von 3 m auf die Glasfläche fällt, standhalten.

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Bis jetzt verwendete man zur Herstellung von Fenstern, die solchen Anforderungen entsprechen, ein thermisches Temperverfahren und ein Glas mit einer Stärke von etwa 0/6 cm. Jedoch läßt sich nach neu entwickelten chemischen Härtungstechniken eine derartig erhöhte Festigkeit erreichen, daß man mit Flachglasartikeln von unter o,25 cm Stärke die Sicherheitsbestimmungen erfüllen kann. Das trifft besonders auf die Ionenaustauschmethode bei niedriger Temperatur zu, nach welcher bei Temperaturen unterhalb des Glühbereichs Ionen mit größerem Durchmesser gegen kleinere Ionen innerhalb der Glasoberfläche ausgetauscht werden, um auf dem Glas eine Druckschicht zu erzeugen. Solch ein verstärktes, biegsames durchsichtiges Flachglaserzeugnis eröffnet, besonders im Automobilbau, weite, neue Möglichkeiten in bezug auf Konstruktion und Form.

Versuche, diese Möglichkeit der Verstärkung auch bei in üblicher Weise plangeschliffenem Flachglas anzuwenden, führten jedoch zu außerordentlich unregelmässigen Ergebnissen. Das dabei verwendete Glas hatte eine Zusammensetzung, wie sie als besonders geeignet für die chemische Härtung bei niedrigen Temperaturen bekannt ist, und das entsprechende ungeschliffene Glas wurde in voi bestimmter Weise verstärkt. Dabei wurde offenbar, daß die Fähigkeit des Glases zur chemischen Verfestigung während des Planschleifens irgendwie beeinträchtigt wurde.

Es wurde nun gefunden, daß dieses unregelmässige Verhalten von plangeschliffenem Flachglas auf mikroskopisch kleine Risse unter der Oberfläche zurückzuführen ist. Des weiteren wurde gefunden, daß diese kleinen Risse unter der Oberfläche normalerweise bei jedem gewöhnlichen polierten Flachglas vorhanden sind, aber daß sie, selbst mit dem Vergrößerungsglas, nicht ohne weiteres entdeckt werden. Daher kann eine polierte Glasfläche bei visueller Untersuchung, selbst unter einem Vergrößerungsglas, optisch^ einwandfrei erscheinen. Jedoch entsteht schon bei Entfernung nur einiger Millionstel Centimeter Oberflächenglas mit Hilfe ί 909827/0619

eines leichten Säureätzmittels ein getrübtes Aussehen. Mit dem, Vergrößerungsglas entdeckt man unzählige, außerordentlich feine Sprünge und Risse, die bis in das Innere des Glases hineinreichen.

Die Herkunft dieser winzig kleinen Fehler steht noch nicht endgültig fest. Es wird jedoch angenommen, daß exe die Ursache oder Begleiterscheinung grober Defekte, wie Absplitterungen und zusammengedrückter Flächen ist. Letztere entstehen dadurch, daß das Glas durch große Schleifkörner in den anfänglichen Schleifstufen gequetscht oder abgerieben wird. Durch weiteres Schleifen mit nachfolgendem Polieren wird soviel Glas entfernt, daß sichtbare Schäden auf der Glasoberfläche beseitigt werden und die Oberfläche optisch klar erscheint. Die mikroskopisch ' kleinen Sprünge reichen jedoch tiefer in das Glas hinein und werden durch gewöhnliches Polieren nicht entfernt. Sie werden während des Polierens offensichtlich verwischt oder auf andere Weise verborgen« so daß sie im polierten Glas nicht sichtbar sind, außer nach Anwendung eines Ätzmittels.

Des weiteren wurde gefunden, daß einem plangeschliffenen Flachglas von geeigneter Zusammensetzung eine vorbestimmte hohe Festigkeit verliehen werden kann, vorausgesetzt, daß solche Fehler wirksam aus dem Glas entfernt werden. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, den Poliervorgang einfach genügend lang auszudehnen. Jedoch läßt sich durch richtige Auswahl der Schleif- und Poliermittel der Poliervorgang abkürzen. Zum Beispiel können Granatachleifmittel und Ceroxydpolxermittel, wie sie häufig für optische Linsen verwendet werden, die Zeit verkürzen, die zur Erzielung einer für eine wirksame chemische Härtung geeigneten Oberfläche erforderlich ist. Ein solches Vorgehen bringt jedoch eine ziemliche Erhöhung der Verarbeitungskosten mit sich, was vom wirtschaftlichen Standpunkt aus völlig unerwünscht ist.

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Die weitere Untersuchung hat gezeigt, daß die Neigung zu fehlerhafter Verfestigung von plangeschliffenem Flachglas wesentlich verringert werden kann, wenn man anstelle des üblichen Schleifsandes Schleifdiamanten nimmt. Dadurch scheint ein einheitlicher Abrieb möglich zu sein, welcher größere Oberflächenfehler mit relativ tief eindringenden kleinen Rissen auf ein Mindestmaß herabsetzt.Jedenfalls wurde gefunden, daß die normale Fähigkeit des Flachglases zur chemischen Verstärkung durch Diamantschleifen

_3 mit nachfolgendem Polieren, das ausreicht, um etwa 7,5 χ Io mm Glasoberfläche abzutragen, im wesentlichen erhalten bleibt.

Auf diese verschiedenen Ergebnisse und Entdeckungen gestützt, besteht die Erfindung in einem Alkalimetallsilikat-Glasartikel, der eine geglättete Oberfläche hat, die im wesentlichen frei ist von unter der Oberfläche liegenden, bei hundertfacher Vergrößerung sichtbaren Fehlern, und der außerdem eine unter Druckspannung stehende Schicht aufweist, die durch chemische ^Jäärtung entstanden ist, vorzugsweise durch Ersatz der ursprüngliehen Alkalimetallionen im Glas durch Ionen mit größerem Durchmesser. Des weiteren besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Glasartikels mit erhöhter Schlagfestigkeit, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß von der Oberfläche des Gegenstandes Glas entfernt wird unter Erzielung einer glatten Oberfläche, die im wesentlichen frei ist von bei hundertfacher Vergrößerung nach leichtem Ätzen sichtbaren Fehlern, worauf das Glas chemisch verstärkt wird, indem an seiner Oberfläche Ionen mit einem größeren Durchmesser gegen die Alkalimetall- Ionen des Glases ausgetauscht werden, wodurch sich auf dem Glas eine unter Druckspannung stehende Schicht bildet. Das Oberflächen-glas wird vorzugsweise durch Diamantschleifen mit

-3 nachfolgender Politur abgetragen, wobei wenigstens 7,5 χ Io mm Glas abgerieben werden.

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ORIGINA

Der erfindungsgemässe Glasartikel kann nach jeder bekannten und geeigneten Glasformtechnik geformt werden. Der Gegenstand wird aus einem Silikatglas geformt, das austauschbare Alkalimetallionen enthält. Das Silikatglas soll für die chemische Härtung wenigstens 1 Gewichtsprozent Lithiumoxyd (Li₂O) oder 5 Gew.-% Natriumoxyd (Na₃O) enthalten, obwohl auch kleinere Mengen einigermassen wirksam sein können. Kalium- und Rubidiumionen sind ebenfalls austauschbar, jedoch verläuft der Austauschprozeß gewöhnlich zu langsam und ist zu kostspielig, um für die Praxis interessant zu sein. Das Glas soll zur Erhöhung seines Verfestigungsvermögens vorzugsweise mindestens 5% Aluminiumoxyd (Al₂O₃) oder Zirkonoxyd (ZrO₃) enthalten. Unter gewissen Bedingungen können bis zu 2o% andere bekannte Oxyde als Glaskomponenten vorhanden sein, sie sollten jedoch mit Vorsicht verwendet werden, denn einige Oxyde neigen dazu, das chemische Verstärkungsvermögen zu vermindern.

Das geformte Glas wird dann "geglättet", wobei ein Teil des Glases abgetragen wird, um die Ebenheit oder Parallelität der Oberfläche oder -flächen zu verbessern. Nach herkömmlichen Verfahren wird das Glas durch Schleifabrieb mit anschließendem Polieren zur Wiederherstellung einer optisch reinen Oberfläche geglättet. Wie schon früher erwähnt, hat ein Glasgegenstand, der nach der üblichen, mechanischen Abschleiftechnik "geglättet" worden ist, normalerweise unter der Oberfläche Fehler, die eine wirksame chemische Härtung ernsthaft beeinträchtigen.

Im allgemeinen umfaßt die chemische Härtung jeden Vorgang, durch den die chemische Zusammensetzung der Oberflächenschicht von Glasgegenständen unter Bildung einer druckgespannten, verstärkenden Glasschicht verändert wird? es ist bekannt, daß Tempern bei hohen Temperaturen eine Glasschicht von relativ geringer

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* Wärmeausdehnung erzeugt, wobei eine Druckbspannung entwickelt

* wird, wenn man den Gegenstand von einer Temperatur oberhalb

- des Spannungspunktes des Glases abkühlt. Bei der Tieftemperatur-

- methode werden relativ kleine Ionen im Glas gegen relativ

. große Ionen ausgetauscht. Dieser Austausch muß ohne wesentliche , molekulare Unordnung und daraus folgende Entspannung im Glas «■ durchgeführt werden und erfordert deshalb Temperaturen unter-

- halb des Glühbereichs. Die zweite Methode wird gewöhnlich

' wegen des größeren Verstärkungsvermögens und der sehr viel (0 geringeren Gefahr einer Verformung des Glasgegenstandes vorge-

• zogen.

12. Das erfindungsgemässe chemisch gehärtete Glas kann nach jeder «^beliebigen Methode geglättet werden. Entscheidend ist, daß

- die geglättete Fläche dann solange poliert wird, bis die beim

- Glätten entstandenen Fehler in der Glasoberfläche, einschließ-

- lieh der Fehler unterhalb der Oberfläche, die normalerweise

• nach dem üblichen Polieren des abgeschliffenen Glases zurückbleiben» vollständig entfernt sind. Normalerwiese sind diese •Fehler auf einer polierten Glasoberfläche selbst mit dem IeVergrößerungsglas nicht sichtbar, sie treten jedoch in E_rscheinung, wenn durch leichtes ätzen einige Millionstel Centimeter Glasoberfläche entfernt werden.'

Bs ist wohlbekannt,/von Silikatgläsern mit einer Flußsäureätze eine Oberflächenschicht entfernt werden kann. Es wurde jedoch gefunden, daß für den vorliegenden Zweck eine gepufferte Säurelösung, mit der der Säureangriff beträchtlich verlangsamt wird, besonders wirksam ist. Eine besonders geeignete Lösung entsteht, wenn man 5 Milliliter konzentrierter Schwefelsäure (H₂SO₄) und 5 g Ammoniumhydrofluorid (IiIH₄HF₂) etwa I60 Milliliter Hasser zusetzt. Mit einer derartigen Lösung genügt ein litzen von einigen Sekunden bis einigen Minuten - vorzugsweise einer Minute - um die Glasfehler aufzudecken.

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■ ORIGINAL [NSPECTED

Anstelle der Schwefelsäure können andere starke Mineralsäuren, wie z.B. Salzsäure als Quelle aktiver Wasserstoffionen zur Erzeugung von HF in der Lösung genommen werden. Auf diese Weise kann man die Ätzgeschwindigkeit durch Variieren der Säuremenge in der Lösung von etwa 1 bis Io Milliliter verändern.

Zur weiteren Beschreibung der Erfindung wird auf die beiliegende Abbildung verwiesen, wobei Figuren 1, 2 und 3 photographische Reproduktionen vergrößert abgebildeter Glasoberflächen sind und Figur 4 den Einfluß der GläBabtragung durch Polieren bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung graphisch darstellt.

Die in den Figuren 1 bis 3 wiedergegebenen Aufnahmen wurden durch das Okular eines Mikroskops mit loo-fächer Vergrößerung aufgenommen. Alle Befunde deuten darauf hin, daß bei dieser Vergrößerung die winzigen Risse, die sich auf die Glasverstärkung störend auswirken, aufgedeckt werden. Soweit noch kleinere Haarrisse oder Fehler vorhanden sind, scheinen sie nur einen geringen oder gar keinen Einfluß auf das Glasverstärkungsvermögen auszuüben.

Figur 1 zeigt «ine vergrößerte abgebildete Flachglasoberfläche, die nach einer handelsüblichen Sandschleifmethode plangeschliffen - d.h. geschliffen und poliert - worden ist. Diese Oberfläche war hinreichend frei von visuell feststellbaren Fehlern, um als , annehmbares poliertes Fensterglas gelten zu können.^%Figur 2 zeigt eine Glasoberfläche wie in Fig. 1, die eine Minute lang, wie oben beschrieben, leicht angeätzt worden war. Jeder der vielen kleinen Striche auf dem Bild ist ein kleiner Haarriss, der in die Glasfläche hineinreicht, d.h. im wesentlichen senkrecht zu ihr liegt. Man wird einsehen, daß diese kleinen Risse tatsächlich unter der in Fig. 1 gezeigten Oberfläche existierten. Sie

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• wurden jedoch während des Schleifvorgangs.wirksam verschlossen oder auf andere Weise verborgen, so daß sie selbst auf der vergrößerten Photographie nicht sichtbar sind.

Figur 3 zeigt die vergrößerte Aufnahme einer Glasoberfläche die in derselben Weise wie Figur 1 und 2 aufgenommen wurde. •Das Glas wurde aus einer Schmelze von im wesentlichen der gleichen Zusammensetzung und nach einem im wesentlichen identischen Schmelz- und Formgebungsverfahren hergestellt. Die ausgewalzte Glastafel wurde jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung geschliffen und poliert, um soviel von der Glasoberfläche abzutragen, daß die Fehler und kleinen Risse unter der Oberfläche wie sie in Fig. 2 zu sehen sind, im wesentlichen beseitigt waren. Nach dieser Behandlung wurde die Glasprobe, bevor sie unter das Mikroskop gelegt wurde, leicht geätzt, wie die Glasprobe in Figur 2. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß -"\üie Photographie eine im wesentlichen fehlerfreie Glasoberfläche zeigt. Wiederholte Versuche mit Flachglas, das in dieser Weise plangeschliffen worden war, haben gezeigt, daß es unter diesen Bedingungen möglich ist, die erwartete erhöhte Verstärkung durch chemische Härtung zu erreichen.

IM die praktische Durchführung der Erfindung besser zu veranschaulichen, werden folgende Beispiele angeführt:

Beispiel I

Ein Tonerdesilikatglas, aus folgenden Oxyden bestehend: 65 Gew.-% SiO,, 21 Gew.-% Al₃O₃, 5 Gew.-% Na₃O₁ 4 Gew.-% Li₃O, '4% MgO und 1 Gew.-% Sb₂O₃, wurde in einer Dauerwanne geschmolzen •und in eine Walzmaschine gefördert. Das Glas wurde zu einem stetigen Band von etwa 3,5 mm Stärke und etwa l,2o m Breite

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- Io -

ausgezogen. Das Glasband wurde getempert und zu großen Platten geschnitten, welche unter einer Reihe von Schleifköpfen auf einer üblichen Sandschleifstrecke entlanggeführt wurden. Jede Seite-der Platte wurde solange geschliffen, bis die Flächen parallel waren, wobei etwa o,63 nun Glas von jeder Seite entfernt wurden. Die Glasplatten wurden dann mit einer Reihe Polierrot scheiben behandelt, um sie wieder durchsichtig zu machen, wobei eine etwa 3,75 χ lo~ mm tiefe Schicht von jeder geschliffenen Fläche entfernt wurde. Die so polierten Platten waren optisch klar und wiesen bei mikroskopischer Untersuchung eine Oberfläche auf, die der Abbildung in Fig. 1 entspricht.

Die geschliffenen Platten wurden zu Quadraten von 3o cm Seitenlänge zugeschnitten. Jedes Quadrat wurde dann für 2 Stunden in ein Salz-Schmelzbad eingetaucht, das sich aus 85% Natriumnitrat (NaNO₃) und 15% Natriumsulfat (Na₃SO₄) zusammensetzte, und die Temperatur des Bades wurde während dieser Zeit auf 45o°C gehalten. Danach wurden die Versuchsstücke aus dem Bad genommen, gekühlt und gereinigt. Alle Quadrate wurden in Holzrahmen gefaßt und horizontal für den Kugelfalltest aufgestellt.

Bei diesem Test läßt man eine Stahlkugel von o,276 kg auf die Mitte des eingefaßten Glasquadrates fallen. Dabei wird die Kugel aus einer um jeweils 3ocm vergrößerten Fallhöhe auf das Probeglas fallen gelassen, bis das Glas bricht. Wie schon früher angedeutet, müssen nach dem American Standard Safety Code die Seitenfenster an Kraftfahrzeugen dem Aufprall einer Kugel aus einer {lohe von 3 m standhalten.-

Die oben beschriebenen sechs Versuchsstücke zerbrachen bei einer durchschnittlichen Fallhöhe von 1,62 m oder, in anderen Worten, bi der halben für Fenster vorgeschriebenen Kugelfallhöhe:. Als man die Ränder der Glasproben mit einer gepufferten Säure-

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* - li -

-lösung leicht ätzte und unter dem Mikroskop untersuchte, wiesen sie ein ähnliches Aussehen wie das in Fig. 2 dargestellte Glas auf.

Beispiel II

Einige weitere Gruppen von Versuchsquadraten wurden gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 vorbereitet, u.z. bis zu dem Funkt, an welchem sie zum Zwecke 'der Verfestigung in ein Salzschmelzbad eingetaucht werden. Hier wurden sie auf einen großen Poliertisch aufgebracht und mit Ceroxyd verschieden lang poliert. Nach diesem zusätzlichen Poliervorgang wurden die Versuchsquadrate gereinigt und in das Salzschmelzbad gemäss Beispiel 1 eingetaucht. Die Testquadrate wurden je nach der Nachpolierzeit in Gruppen zusammengefasst und dann dem Kugelfalltest unterworfen, der im vorangehenden Beispiel beschrieben ist.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die durchschnittliche Bruchhöhe für jede Gruppe und die Nachpolierzeiten dieser Gruppen.

Zeit (Stunden)	Höhe (m)
O	1,62
1/4	2,28
1/2	2,15
3/4	2,94
1	3,86

Aus den obigen Angaben geht hervor, daß die mit Sand geschliffenen Versuchsproben durch eine etwa 1-stündige Nach-

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polierzeit für den Einsatz als Autofenster verwendbar gemacht wurden. Diese Polierzeit reichte aus, um schätzungsweise einige Micromillimeter Glas von der Oberfläche einer Glastafel zu entfernen und dadurch ein Glas, zu erzielen, das bei mikroskopischer Untersuchung nach Ätzung im wesentlichen frei von feinen Haarrissen unter der Oberfläche ist«

Beispiel III

Aus dem Glas von Beispiel 1 wurde eine Gruppe von drei * Glasquadraten von je 3o cm hergestellt und nach einem für optische Linsen üblichen Verfahren plangeschliffen. Bei dieser Schleifart werden anstatt Sand Granatsteine ' verschiedener Teilchengröße verwendet, und das geschliffene Glas wird dann mit Ceroxyd anstelle von Polierrot etwa 1/4 Stunde poliert. Die Schleif- und Poliervorgänge wurden so abgestimmt/ daß ungefähr gleichviel Glas entfernt wurde, wodurch eine plangeechliffene Scheibe erhalten wurde, die in ihren Abmessungen im wesentlichen den Versuchsstücken der vorausgehenden Beispiele entsprach.

Diese drei optisch plangeschliffenen Glasquadrate wurden an den Rindern eingefaßt und gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 dem Kugelfalltest unterworfen. Das Glas brach bei einer durchschnittlichen Kugelfallhöhe von 3,63 m. Diese Angaben zeigen, deutlich, daß die Tiefe der unter der Oberfläche liegenden Schäden, die während des Schleifens entstehen, und folglich auch der zur Beseitigung dieser Schäden erforderliche Polieraufwand in sehr bemerkenswerter Weise von der Art des Schleifprozesses und der Art der verwendeten Schleifmittel abhängig sein können.

SAD ORiGfWAL

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Beispiel IV

Ein kontinuierliches Glasband wurde gemäß Beispiel 1 gezogen und in große Abschnitte zerschnitten. Diese wurden unter Schleifköpfen oder Ferassen geschliffen, deren Oberflächen aus einzelnen Diamantteilchen, die in eine Weichmetallmasse eingebettet waren, bestanden Die eingelagerten Diamantteilchen zeigen dabei jene Schleifwirkung, die normalerweise von dem lose zwischen den Schleifköpfen und dem Glas befindlichen Schleif material hervorgerufen wird. Bei diesem Diamantschleifsystem werden Konzentration und Größe der Diamantteilchen in den aufeinanderfolgenden Schleifköpfen variiert, um eine abnehmende Intensität des Abriebs zu erreichen? in diesem Sinne entspricht dieses System grundsätzlich der Schleifmethode mit dem herkömmlichen, losen Schleifmaterial.

Die so erhaltenen geschliffenen Glasplatten waren etwa 2 mm bis 2,16 mm stark, wobei etwa o,63 bis o, 76 mm Glas auf jeder Seite abgetragen worden waren. Die geschliffenen Glasplatten wurden dann nach der in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Methode mit Ceroxyd poliert. Polierzeit für jede Glasfläche wurde im voraus so festgesetzt, daß eine bestimmte Tiefe von der Oberfläche der geschliffenen Platte abgetragen wurde. Darauf wurden Versuchsquadrate von 15 cm Seitenlänge aus der polierten Platte ausgeschnitten und für die Kugelfallprobe nach Beispiel 1 an den Rändern eingefaßt.

Entsprechende Versuche mit anderen, im wesentlichen identischen Testproben zeigten, daß die durchschnittliche Kugelfallhöhe, bei der die Quadrate mit 3o cm Seitenlänge brachen, um einen Paktor von etwa 2,5 größer ist als bei den 15 cm-Quadraten. Daher müssen die für die 15 cm-Quadrate erhaltenen Ergebnisse

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INSPECTED

zum Vergleich mit den 3o cm großen Quadraten der vorangehenden Beispiele bezüglich der Fenster-Vorschriften mit 2,5 multipliziert werden.

In der folgenden Tabelle sind für verschiedene Gruppen von Testquadraten die durchschnittlichen Bruchhöhen in m angegeben, wobei jede Gruppe gleich lange poliert wurde, um von jeder Fläche die angegebene Glasmenge zu entfernen.

TABELIi!

Gruppe Poliertiefe (mm)

1 oo

2 5 χ lo"³

3 6,1 χ lo"³

4 8 χ lo"³

Die vorstehenden Werte sind in Fig. 4 dargestellt. Die Poliertiefe ist in mm χ lo" auf der waagrechten Achse, die Bruchhöhe in m auf der senkrechten Achse angegeben. Aus der dargestellten Kurve geht ohne weiteres hervor, daß hinsichtlich der Verstärkung eine bedeutende Veränderung eintritt, wenn etwa 7,5 χ Io mm Glas von diesen diamantgeschliffenen Teststücken entfernt wurden. In Übereinstimmung damit lassen sih polierte Glasproben von 3o cm Seitenlänge hinreichend verstärken, um den Anforderungen bezüglich der Stoßfestigkeit von Fenstern mit Sicherheit zu genügen. Die Untersuchung von entsprechend polierten und geätzten Mustern mit Hilfe des Vergrößerungsglases zeigt, wie zu erwarten, ein verändertes Bild. Nach dem Abschleifen von etwa 7,5 χ Io mm Glas zeigen die geätzten Flächen ein optisch klares Aussehen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

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Höhe (m)	.11
1	,21
1	,32
1	,23
2

Weitere Aueführungeformen und Modifizierungen der Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche sind aufgrund der voran gehenden Beschreibung ohne weiteres gegeben. Im besonderen bieten eich verschiedene mögliche Verfahren für das Planschleifen von selbst an. Obwohl/zum Zweck der Veranschaulichung Lithium silikatglas und die Verwendung von Natriumionen anstatt Lithiumionen beschrieben wurden, umfassen die Ansprüche auch andere Alkalimetallglassorten, insbesondere Natrongläser, in denen die Natriumionen z.B. durch Kaliumionen ersetzt werden.

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*0R?Q?m SUSPECTED

Claims

Patentansprüche

1. Verfestigter Glasgegenstand, aus einera Silikatglas, das austauschbare Alkalimetallionen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche im wesentlichen frei ist von unter der Oberfläche liegenden Fehlern, welche bei loo-fächer Vergrößerung nach leichtem litzen sichtbar werden, und daß er eine unter Druckspannung stehende Oberflächenschicht enthält, in welcher ein Teil der austauschbaren Alkalimetallionen durch Ionen mit einem größeren Durchmesser ersetzt sind.

2. Glasgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mechanisch geschliffen und poliert ist.

3. Glasgegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaszusammensetsung wenigstens 5% Aluminium- oder Zirkonoxyd enthält.

4. Glasgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die austauschbaren Alkalimetallionen Lithiumionen und die 2\ustauschionen ITatriumioneii sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Glasgegenstandes aus einem Silikatglas,, das austauschbare ÄlkalimeteLlionen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Glasgegenstand eine Oberfläche erzeugt, die im wesentlichen frei ist von unter der Oberfläche liegenden Fehlern, die bei loo-facher Vergrößerung nach leichtem Ätzen sichtbar werden, und daß man den Gegenstand chemisch verstärkt, indem man die Glaszusammensetzung innerhalb einer Oberflächenschicht veaä ndert und dadurch in dieser Schicht eine Druckspannung erzeugt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man diese. Oberfläche dadurch erzeugt, daß man die Glasober fläche abschleift, wodurch winsige Haarrisse entstehen, die bis unter

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die Glasoberfläche reichen, und. danach die Oberfläche so tief poliert, daß diese feinen Risse im wesentlichen entfernt werden,

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Glastafel herstellt, die durch Diamantschleifen planparallel gemacht und dann poliert wird, um das Glas wenigstens 7,5 χ Io mm tief aa abzutragen.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Glasgegenstand chemisch verstärkt, indem man in seine Oberflächenschicht bei Temperaturen unterhalb des Glühpunktes Alkalimetallionen im Glas durch Ionen mit einem größeren lonendurchraesser ersetzt und dadurch Druckspannungen in der Glasober fläche er setigt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die polierte Glasoberfläche auf unterhalb der Oberfläche liegende Fehler untersucht, indem man durch Ätzen vermittels einer gepufferten Säurelösung einige Microcentimeter Glas entfernt.

Für

Corning Glass Works Corning, N.Y., V.St. A.

1/biX

Rechtsanwalt

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BAD ORIGINAL

Lee rs e i t e