DE1596752B1

DE1596752B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflaechenbehandlung von Glasgegenstaenden durch Ionendiffusion im elektrischen Feld

Info

Publication number: DE1596752B1
Application number: DE19661596752
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Pierre Dit Mery
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1965-03-26
Filing date: 1966-03-21
Publication date: 1970-10-01
Also published as: BE678303A; FR1437672A; LU50751A1; US3681040A; SE308178B; GB1118656A; NL6603168A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur recht zur Oberfläche des Glases einstellt und hierdurch Oberflächenbehandlung von Glasgegenständen und der Eintritt von Kationen (z. B. Kalium) des Bades richtet sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung in das Glas auf der Anodenseite begünstigt wird, dieses Verfahrens. während eine entsprechende Ionenmenge gleichen Es ist bekannt, daß man einen Artikel aus glas- 5 elektrischen Vorzeichens das Glas auf der Kathodenartigem Material, insbesondere aus Glas, verstärken seite verläßt.

kann, indem man auf seinen Oberflächenschichten Die Eindringgeschwindigkeit der Ionen wird so ereinen Druckzustand, z. B. durch plötzliches Abkühlen höht, hierbei tritt jedoch ein anderer Nachteil auf. dieser Schichten, hervorruft, wobei der Artikel vorher Die Anwendung eines elektrischen Feldes verändert mit seiner gesamten Masse bis zur beginnenden Er- io den Charakter der Ionendiffusion in umwälzender weichung erwärmt wurde. Dieses Verfahren ist unter Weise. Bei der rein thermischen Diffusion erfolgt der der Bezeichnung »Thermohärtung« bekanntgewor- Austausch in statistischer Weise gleichmäßig, dem den. Man kann auch einen Druckzustand in den Zufall der Brownschen Bewegung bezüglich der in Oberflächenschichten hervorrufen, indem man eine das Bad getauchten Oberfläche überlassen, d. h., die brauchbare Heterogenität der chemischen Zusammen- 15 beiden Seiten des Glasgegenstandes werden in gleisetzung oder der Struktur des Glases zwischen diesen eher Weise und gleichzeitig insoweit behandelt, als Oberflächenschichten und dem Kern hervorruft. sie sich in Berührung mit dem Bad befinden, wohin-Man kann diese Heterogenität insbesondere durch gegen bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes, Zementierung erhalten, d. h. durch Ersetzen eines unter den vorgenannten Bedingungen von der Ano-Teiles der Ionen im ursprünglichen Glasgitter durch ao denseite Kationen aus dem Bad in das Glas treten, Ionen unterschiedlicher Natur. Ein typisches Beispiel während auf der Kathodenseite Kationen aus dem für ein solches Verfahren besteht im Ersetzen der Glas und in das Bad treten, so daß alles so abläuft, als Na+-Ionen des Glases durch Kt-Ionen, die größer wenn nur eine der Glasoberflächen behandelt worden sind, wobei die Druckbeanspruchung hierbei auf der wäre. Sicher ist es theoretisch möglich, die zweite Tatsache beruht, daß die eingetretenen größeren 25 Seite zu behandeln, indem die Richtung des elek-K+-Ionen gezwungen werden, denselben Raum ein- irischen Feldes, z. B. während des letzten Drittels zunehmen, den vor der Behandlung die kleineren der Gesamtdauer des Vorgangs, umgekehrt wird; eiu Na+-Ionen einnahmen. solches Vorgehen ist aber offensichtlich für die Lei-Die gewünschte Druckwirkung kann auch auf der stung der Anordnung ungünstig, da hierdurch theo-Tatsache beruhen, daß unabhängig von ihren Ab- 30 retisch die Hälfte der Behandlung der ersten Seite messungen die Art der eingetretenen Ionen derart rückgängig gemacht wird. Darüber hinaus zeigt die ist, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Erfahrung, daß verschiedene Schwierigkeiten dann Glases in den Oberfächenschichten nach der Behänd- auftreten, die man tatsächlich unter symmetrischen lung geringer ist als der der Innenschichten, was eine Behandlungsbedingungen der beiden Oberflächen Druckbeanspruchung in den Oberflächenschichten 35 nicht erhält. Da der Gegenstand die Rolle des Elekunter dem Einfluß der Abkühlung hervorruft. trolytdiaphragmas spielen muß, kommt noch hinzu, Unabhängig von der Art der gewählten Zemen- daß die Ränder der Platte oder des Gegenstandes tierung kann die eigentliche Substitution der Ionen nicht behandelt werden können, was eine Heterogeniin bekannter Weise durch rein thermische Diffusion tat mit sich bringt, die nicht ohne Nachteile bleibt, herbeigeführt werden, d. h. durch ein Eintauchen des 40 da sie z. B. eine relative Schwäche der nicht behan-Glasgegenstandes in ein einzuführende Fremdionen delten Ränder schafft.

enthaltenes Medium, z. B. ein Bad schmelzflüssigen Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß der

Salzes, das dem Glas einen Teil seiner Ionen über- Ionenaustausch unter Einfluß eines elektrischen

läßt, während eine gleiche Anzahl beweglicher Ionen Feldes im wesentlichen einseitig erfolgt und daß die

des Glases in das Bad übergeht. 45 Mittel zur Hervorbringung einer solchen Symmetrie

Dieses Verfahren bringt den Nachteil mit sich, daß nicht zufriedenstellend sind.

es langwierig ist, da die thermische Diffusionsge- Die vorliegende Erfindung richtet sich nun auf ein schwindigkeit immer gering ist, insbesondere, wenn Verfahren zur Oberflächenbehandlung durch Ionenman aus besonderen Gründen bei mäßiger Tempera- diffusion eines Gegenstandes aus Glas oder eines tür arbeiten muß, ζ. B. unterhalb des Entspannungs- 50 anderen glasartigen ähnlichen Materials, das bewegpunktes. Die Diffusion wird noch verlangsamt, wenn liehe Ionen enthält, unter Einfluß eines elektrischen .. man in das Glas Ionen eintreten lassen will, die Feldes, wodurch ein Teil der beweglichen Ionen der größer sind als die, die während des Austausches aus- Oberflächenschichten durch Ionen anderer Art ertreten, setzt werden können, und zwar in völlig symmetrischer Man hat also versucht, die Diffusionsgeschwindig- 55 Weise ohne einen Leistungsverlust, insbesondere an keit durch unterschiedliche Mittel, insbesondere durch den Hauptseiten eines Gegenstandes, wie es eine eine Erhöhung der Diffusionstemperatur, zu beschleu- Platte aus Glas oder anderem glasartigen Material ist. nigen, was die Wahl eines Sonderglases mit erhöhtem Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann man Entspannungspunkt erforderlich macht. darüber hinaus völlig gleichmäßig praktisch die ge-Man kann auch die Diffusion beschleunigen, in- 60 samte Oberfläche eines Glasartikels behandeln; das dem man den Ionenaustausch unter Einfluß eines Verfahren läßt sich selbst unter gewissen Bedingunelektrischen Feldes durchführt. Hierzu bringt man gen auf die kontinuierliche Behandlung eines Gegenden zu behandelnden Gegenstand, z. B. aus einem Standes unbegrenzter Abmessung, z. B. auf ein Band, Soda-Kalkglas, in das Bad schmelzflüssigen Salzes ein Rohr, eine Stange usw. anwenden. ; (z. B. aus Kaliumnitrat) ein, so daß sich in gewisser 65 Erfindungsgemäß besteht das Verfahren zur Ober-Weise ein das Bad in zwei Abteilungen, nämlich die flächenbehandlung durch Diffusion eines Gegenstananodische und kathodische, trennendes Diaphragma des aus Glas oder anderem ähnlichen glasartigen bildet, wobei man das elektrische Feld ziemlich senk- Material, das bewegliche Ionen enthält, unter An- ·

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Wendung eines elektrischen Feldes, darin, daß wenig- Wenn man, anstatt die Glasplatte fest bezüglich stens ein Bereich des Gegenstandes mit einem Pol des Bades zu belassen, diese gleichzeitig vertikal beeiner Gleichspannungsquelle verbunden, wenigstens wegt, z. B. von oben nach unten, so daß die Einein anderer Bereich des Gegenstandes mit einem tauchlinie die beiden Seiten der Platte überstreicht, Medium in Kontakt gebracht wird, das in das Glas 5 so werden beide Seiten gleich und gleichzeitig durch einzuführende Ionen oder ionisierbarer Atome, die Anreicherung an Kaliumionen behandelt, und zwar Ionen zu liefern vermögen, enthält, daß dieses Medium bis zu einer Tiefe, die unter anderem von der Strommit dem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden stärke, der Verschiebungsgeschwindigkeit der Platte wird und daß allmählich auf der Oberfläche des und der Zusammensetzung des Glases abhängt. Ein Gegenstandes der oder die Kontaktbereiche zwischen io solches Verfahren stellt durch seine Art eine symme-Medium und Gegenstand verschoben werden, wobei irische Behandlung und dadurch die Symmetrie bei letzterer bei ausreichend hoher Temperatur gehalten den Ergebnissen sicher. So erhält man eine gleichwird, um ihn elektrisch leitfähig zu machen, wobei die zeitige und völlig gleiche Behandlung beider Oberdem Glasgegenstand einerseits und dem Medium an- flächen und selbst der Kantenflächen durch allmähdererseits erteilte Polarität durch die Verbindungen 15 liehe Vergrößerung eines schmalen behandelten der Spannungsquelle abhängig von der Polarität der Streifens, der sich kontinuierlich durch die Verschieeinzuführenden Ionen gewählt wird, wodurch diese bung verbreitert, in das Glas aus dem genannten Medium eintreten. Man sollte zunächst glauben, daß die Behandlung

Das Prinzip, auf der die Erfindung beruht, ist leicht durch Eintauchen und Verschieben, wie sie erfinverständlich und soll mit Bezug auf das in F i g. 1 ge- 20 dungsgemäß vorgeschlagen wird, zum Erreichen des zeigte Beispiel erläutert werden. Dies betrifft den Fall, gleichen Effektes langer dauert als die Ionenausin dem Kaliumionen in die Oberflächenschichten tauschbehandlung unter Einwirkung des elektrischen eines Soda-Kalkglases eingeführt werden sollen. In Feldes, bei dem der Glasgegenstand die Rolle eines dieser Figur ist mit 1 ein Behälter bezeichnet, der Elektrolytdiaphragmas spielt, da ja bei dem erfindungsein Bad 2 schmelzflüssigen Kalisalzes enthält, in das 35 gemäßen Verfahren die durch den Eintritt von Fremdman eine Glasplatte 3 eintauchen kann, welches über ionen beeinflußbare Oberfläche sehr gering ist, da sie eine geeignete Klemme 4 mit dem negativen Pol einer ja auf einen schmalen Streifen in der Nähe der Ein-Gleichspannungsquelle 5 verbunden ist, wobei der tauchstelle begrenzt ist. Dies trifft aber nur bei gleicher positive Pol dieser Quelle mit dem Bad über eine Stromdichte zu; die Erfahrung lehrt, daß die Strom-Tauchelektrode 6 in Verbindung steht. Da die Leit- 30 durchgangsbedingungen in beiden Fällen sehr unterfähigkeit des Glases im Vergleich zu der des schmelz- schiedlich sind, ebenso wie die Abfuhr der durch den flüssigen Salzes bei einer solchen Vorrichtung unter- Jouleeffekt erzeugten Kalorien. Man kann nämlich halb der Badoberfläche sehr gering ist, verlaufen die mit relativ hohen Stromdichten arbeiten, so daß die aus der Elektrode 6 tretenden Kraftlinien des elek- Behandlungsdauer auf andere industrielle Verfahren irischen Feldes fast ausschließlich in der Flüssigkeit 35 abstimmbar ist und auf alle Fälle wesentlich kürzer und nicht im eingetauchten Teil der Glasplatte und ist als im Fall der rein thermischen Diffusion, deren treten in das Glas nur in der Nähe der Eintauchlinie, Wirkungen sie sich überlagert, d. h. der Berührungslinie mit dem Bad an dessen Die Ausführung nach F i g. 1 stellt jedoch nur ein Oberfläche. Oberhalb der Eintauchlinie sind die Beispiel unter vielen Möglichkeiten, die das erfin-Kraftlinien des elektrischen Feldes im Glas bis zur 40 dungsgemäße Verfahren bietet, dar. Klemme 4 verlängert. Das Salzschmelzbad 2 nach F i g. 1, das gleich-

Die Kaliumionen des Bades haben die Neigung, zeitig der Anodenspeicher und das die in das Glas den Kraftlinien zu folgen und bewegen sich daher im einzuführenden Ionen enthaltende Medium bildet, Bad in Richtung der Eintauchlinie, wo sie in das Glas kommt praktisch, wie erwähnt, nur im Eintaucheindringen. Da andererseits das Glas, bei dem ein Teil 45 bereich zur Geltung. Bei Gegenständen mit großen der Natriumionen durch Kaliumionen ersetzt wurde, Abmessungen muß dagegen ein verhältnismäßig aus diesem Grunde eine erhebliche Erhöhung des voluminöses Bad vorgesehen werden, was in der Herelektrischen Widerstandes erleidet, verformen sich die stellung sehr teuer wäre und erhebliche Kosten beKraftlinien allmählich, um in das Glas mit dem ge- züglich der Aufrechterhaltung der Temperatur mit ringsten Widerstand einzutreten, d. h. der am 5p sich brächte. Unabhängig von seiner Größe würde ein wenigsten substituierten Stelle, also in die jeweils aiii solches Bad es übrigens nicht möglich machen, einen tiefsten liegenden Schichten. Die allgemeine Verfof- Gegenstand, wie z. B. ein Band oder ein endloses mung der Kraftlinien in Abhängigkeit von der Zeit, Glasrohr, zu behandeln. Es ist daher in diesem Fall die in der Nähe der Eintauchstelle auftritt, ist schema- zu bevorzugen, das Bad auf die aktiven Zonen zu tisch in den Fig. 2a und 2b gezeigt, wobei die 55 beschränken, d. h. auf den Eintauchbereich. Praktisch Fig. 2a den Zustand zu einem Zeitpunkt vor dem in wählt man für das Bad daher die Form einer recht-Fig. 2b gezeigten darstellt. Diese Darstellung ist eckigen, flachen mit 10 (F i g. 4) bezeichneten Schale, allerdings aus Übersichtlichkeitsgründen vereinfacht mit einer Schlitzbohrung 11 im Mittelbereich, mit und muß, um vollständig zu sein, symmetrisch zur Abmessungen, die kaum über denen des Qerschnittes Axialebene der Glasplatte 3 vervollständigt werden. $o der Glasscheibe 3 liegen. Diese Schale enthält die

Das Glas reichert sich also in der Nähe der Ein- Flüssigkeit 14, z. B. schmelzflüssiges Kaliumnitrat,

tauchstelle mit K+-Ionen in einer Zone an, wie sie das mit dem Glas 3 in und über dem Schlitz 11 in Be-

durch die schraffierte Zone 3 α in F i g. 2 b dargestellt rührung tritt. Rollen 13 α und 13 b dienen zur Führung

ist, wobei diese Zone die Neigung hat, mit der Zeit und gegebenenfalls zur fortschreitenden Bewegung

zum Innern des Glases zu wandern, so wie es in 65 des Glasbandes. Das Schmelzglasbad wird positiv

F i g. 3 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, durch eine oder mehrere Tauchelektroden 12a und

die jeweils die Grenzen der Glaszone zeigen, wo die 12 b polarisiert.

Ionensubstitution stattgefunden hat. - Die Rollen können vorteilhafterweise teilweise in

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das flüssige Bad eintauchen, wie in F i g. 5 gezeigt, teil mit sich bringt, daß man die Abteile einander nach der zusätzlich die flache Schale durch zwei maximal nähern kann und so der elektrische Strom Rinnen 15 und 16 ersetzt ist, die mit einem Salz- den kleinsten Weg durch das Glas nimmt, um so Verschmelzbad 19 gefüllt sind. Die teilweise in das luste auf Grund des Jouleeffektes sowie die aufschmelzflüssige Glas eingetauchten Rollen 17 und 18 5 tretende Potentialdifferenz zu vermindern, begünstigen die Berührung zwischen Glas und Durch die Verschiebung kann in thermischer Hinschmelzflüssigem Salz. Die Elektroden 19 α und 19 b sieht und für den Fall, wo eines der Anoden- oder dienen zur Polarisierung des Bades jeweils in einer Kathodenabteile aus einem Bad besteht, es vor-Rinne. kommen, daß die Wärmeaustauschvorgänge schneller Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 werden io in Luft als im Bad erfolgen. Es ist also nicht gleichgleichzeitig nicht nur die beiden Hauptoberflächen gültig, ob man das Band aus dem Bad zieht oder im des Glasbandes, sondern auch die Kantenflächen be- Gegenteil es allmählich in das Bad eintreten läßt. In handelt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 kann diesem Fall wählt man unter Beachtung der vorgeman nicht nur die Hauptflächen des Glasbandes be- nannten Bedingung der Vorbeiführung des Glases handeln, vielmehr kann man gewünschtenfalls den 15 von der Kathode die Polarität für die Elektrode, die Kapillareffekt auch an den Kantenflächen sich aus- durch das Bad gebildet wird, wodurch eine optimale wirken lassen, so daß diese ebenfalls behandelt wer- Behandlungstemperatur erhalten werden kann, den. Wird das Verfahren kontinuierlich durchgeführt, Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird das d. h. ohne ein Bad mit großen Abmessungen, wie z. B. Glas durch das im Behälter 21 befindliche Salz- 20 in F i g. 7 gezeigt, so kann die Regelung der Temperaschmelzbad 20 unter Zwischenschaltung zweier Puffer tür des Glasbandes leicht durch Einblasen von Luft 22 a und 22 & aus fäserförmigem Material (Glas- oder eines Gases mit entsprechender Temperatur auf wolle z. B.) benetzt, die durch eine Stopfbüchse 23 den gewünschten Bereich des Bandes oder gegebenenangepreßt werden. Die Flüssigkeit 20 gelangt in diese falls durch Eintauchen in ein geeignetes Bad inerter Puffer über in der Stopfbuchse belassene Durchlässe. 25 Substanz erfolgen.

Die Stopfbüchse und ihre Füllung können leicht so Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne

ausgelegt sein, daß die Behandlung gleichzeitig die sie zu begrenzen. Man verwendet eine Fensterscheibe

beiden Hauptflächen und die beiden Kantenflächen der üblichen Zusammensetzung, die man durch den

des Glasbandes beeinflußt. Ein oder mehrere Elek- Eintritt von Kaliumionen nach dem erfindungsge-

troden20a und 20 & dienen zur Pölarisierung des 30 mäßen Verfahren verstärkt.

Salzschmelzbades. Als Kathode wählt man ein Kaliumnitratschmelz-Bei Vorrichtungen zur Befeuchtung des Glases bad, das bei 425° C etwa gehalten wird. Zu Beginn durch Kapillarwirkung, wie sie vorstehend beschrie- der Behandlung wird die Glasplatte völlig in das Bad ben wurden, ist es rationeller, um den Gewichtsein- getaucht, aus dem sie durch eine vertikale Hubbeweflüssen entgegenzuwirken, das Glas von unten nach 35 gung gezogen wird, die ihr durch ein Paar von oben zu führen, wie in den F i g. 4 bis 6 dargestellt. Anodenrollen erteilt wird, welche durch die Kalium-Die Befestigungsvorrichtungen infolge Kapillar- nitratschmelze in einer Vorrichtung, wie sie in F i g. 5 wirkung nach den Fig. 4 bis 6 dienen dazu, das Salz- dargestellt ist, benetzt werden. Die Rollen bestehen schmelzbad nach F i g. 1 zu ersetzen, ähnliche Vor- aus Glas und besitzen eine röhrenförmige Umhüllung richtungen können jedoch zur Bildung der zweiten 40 aus Glasfasern, die mit schmelzflüssigem Kalium-Elektrode verwandt werden, die z. B. mit dem nega- nitrat getränkt sind, welches in gegen Thermoschocks tiven Pol der Spannungsquelle verbunden ist und beständigen Glasrinnen enthalten ist, z. B. einem somit der Klemme 4 in F i g. 1 entspricht. wärmebeständigen Glas. Die Bewegungsgeschwindig-Andererseits ist es nicht gleichgültig, ob das Glas- keit der Platte liegt bei 12 cm pro Stunde. Die Länge band von der Anode zur Kathode oder umgekehrt 45 der behandelten Platte beträgt 90 mm, was einer Bevorbeiläuft. Im ersteren Fall läuft man Gefahr, daß handlungsdauer von 45 Minuten entspricht. Die elekder Kathode wenigstens ein Teil der Fremdionen zu- trische Spannung wird auf 150 bis 180 Volt einrückgeführt werden, die in das Glas während des gestellt, die Stromstärke auf 80 mA. Die Eigenschaf-Durchgangs im Anodenabteil eingeführt worden sind, ten der Probe nach der Behandlung sind wie folgt: während diese Gefahr beseitigt ist, wenn man das 50 Drehung im Innern: 2,5 Streifen auf 4 cm Glas, was Glas zunächst in das Kathodenabteil, dann in das einer Ausdehnungsspannung von 136 kg pro cm² ent-Anodenabteil bringt. spricht.

Beispielsweise kann nach F i g. 7 die Vorrichtung Die behandelte Dicke, berechnet auf Grund der

eine Form aufweisen, wobei das Salzschmelzbad Elektrizitätsmenge unter der Annahme, daß alle

(Anodenabteil) wie in F i g. 5 ausgebildet ist und das 55 Gitterstellen des Natriums nach der Behandlung durch

Glas mit der Kathode über eine mit einer leitenden das Kalium eingenommen wurden, beträgt 30 Mikron.

Flüssigkeit getränkte Stopfbüchse, wie bei der Vor- Die im Polimersationsmikroskop geschätzte Dicke

richtung in F i g. 6 zu sehen, verbunden wird. Bei beträgt 35 bis 40'Mikron.

der leitenden Flüssigkeit kann es sich um ein Metall Der berechnete Druck der Oberfläche beträgt

im flüssigen Zustand, ein Amalgam, eine Elektrolyt- 60 4950 kg pro cm² ± 100. lösung oder ein schmelzflüssiges Salz handeln, das

das gleiche wie im Anodenabteil sein kann. Vorzugs- Vergleichsversuche

weise ist dies gegenüber Glas chemisch inert und kann Diese beiden beziehen sich auf die mechanische

das Natrium, das das Glas angreifen könnte, fixieren. Festigkeit, die durch kreisförmige Biegung (aufge-

Führungsrollen, die gegebenenfalls zur Bewegung 65 bracht durch vier Rollen) gemessen wurde: des Glases dienen können, sind vorzugsweise über

dem oberen (anodischen) Abteil und unter dem unte- a) Probestück (industriemäßig geglüht):

ren (kathodischen) Abteil angeordnet, was den Vor- mittlerer Spannungswert bei Bruch: 800 kg/cm^B,

maximaler Wert der Spannung bei Bruch: 1000 kg/cm²

b) Proben, die durch rein thermische Diffusion 72 Stunden lang bei 400⁰C in KNOs behandelt wurden (die Untersuchung wurde an fünf Proben durchgeführt):

maximaler Wert der Spannung bei Bruch: 4200 kg/cm²

c) erfindungsgemäß behandelte Proben (45 Minuten):

mittlerer Wert der Spannung bei Bruch

(6 Proben): 5400 kg/cm²,

maximaler Wert der Spannung bei Bruch:

5875 kg/cm². *5

Aus Gründen der Übersichtlichkeit hat man beim vorstehenden hauptsächlich den Fall der Behandlung einer ebenen Glasplatte betrachtet, selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Behandlung, insbesondere in der nach F i g. 1 dargestellten Art, auch auf die Behandlung einer gewölbten Glasplatte oder eines Stabes ausgedehnt werden oder auch eines Hohlzylinders und allgemein bei Glasgegenständen beliebiger Form.

Unter Beachtung gewisser Abänderungen können die Vorrichtungen nach F i g. 4 bis 7 ebenfalls zur Behandlung kontinuierlicher Gegenstände, wie z. B. Rohre (was die Außenfläche betrifft), Stäbe, Fäden u. dgl. herangezogen werden.

Im allgemeinen wird man eine Vorrichtung der in F i g. 1 gezeigten Art für Gegenstände kleiner Abmessungen verwenden und Einrichtungen, wie sie in den F i g. 4 bis 7 dargestellt sind, für Gegenstände großer Abmessungen.

Ein Glasgegenstand kann mehreren Behandlungen nach der Erfindung unterworfen werden, indem man ihn nacheinander während der Herstellung in eine Vielzahl von Behandlungsstellen mittels Vorrichtungen, wie sie oben beschrieben wurden, führt, wodurch man den Gegenstand bei höherer Geschwindigkeit durchlaufen lassen und damit die Produktion erhöhen kärfn.

Die in den F i g. 8 und 9 gezeigte Vorrichtung kann zur Behandlung eines kontinuierlichen Glasbandes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwandt werden. Diese Gesamtanordnung ist in einen Ofen eingeschlossen, der aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt wurde. Das Glasband verschiebt sich vertikal zwischen den Blöcken 40 und 40 a, die den Ofenraum begrenzen. Das Band wird nacheinander zwischen zwei Benetzungsvorrichtungen, die mit dem Minuspol verbunden sind, dann zwischen zwei gleichen, mit dem Pluspol verbundenen Vorrichtungen durchgeführt. Jede dieser Anordnungen umfaßt ein Gehäuse 32 oder 33, ein Paar von Benetzungswalzen 34 und 35 und eine massive Walze 36. Die Benetzungswalzen bestehen aus hohlen, mit Glaswolle gefüllten Walzen, die mit schmelzflüssigem Salz getränkt sind.

Der Walzenmantel weist Bohrungen auf, die den Durchgang des schmelzflüssigen Salzes erlauben, wobei die Walzen z. B. mit einem Glasfasertuch ummantelt sind. Die massive Walze 36 ist mit Glasfasern bedeckt und dient als Speicher für das schmelzflüssige Salz. Das schmelzflüssige Salz wird auf Grund der Kapillarwirkung zwischen den drei Walzen, die punktiert in Fig. 9 gezeigt sind, gehalten. Das schmelzflüssige Salz wird längs der Achse der Walzen über Kanälchen 37 und 38 eingeführt. Jede der beiden sich gegenüberstehenden Gruppenanordnungen 34 oder 35 wird durch Arme 39 gelagert, die durch Federn angedrückt werden, wodurch das Blatt zwischen den beiden aus Benetzungswalzen bestehenden Anordnungen gepreßt wird. Das Band tritt dann in den erwärmten Raum über eine durchbrochene Führung 41 ein, wodurch das Glas auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird.

Die Stromzuführungen erfolgen über Platindrähte, von denen einer (42) in F i g. 8 dargestellt ist. Jeder der Benetzungsvorichtungen ist entweder mit dem Pluspol oder mit dem Minuspol über eine Stromzuführung verbunden.

Die elektrische Isolierung der Anoden und Kathodenteile der Vorrichtung wird durch feuerfeste Muffen sichergestellt, die die Lagerung 40 für den Block α isoliert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung durch Ionendiffusion eines Gegenstandes aus Glas oder ähnlichem, bewegliche Ionen enthaltenden glasartigen Material, unter Anwendung eines elektrischen Feldes, dadurchgekennzeichnet, daß wenigstens ein Bereich des Gegenstandes mit einem Pol einer Gleichspannungsquelle und wenigstens ein anderer Bereich des Gegenstandes mit einem Medium in Kontakt gebracht werden, das in das Glas einzuführende Ionen oder ionisierbarer Atome, die Ionen zu liefern vermögen, enthält; daß dieses Medium mit dem zweiten Pol der Gleichspannungsquelle verbunden wird und allmählich auf der Oberfläche des Gegenstandes der oder die Kontaktbereiche zwischen dem Medium und dem Gegenstand verschoben werden, wobei letzterer während der Behandlung auf ausreichend hoher Temperatur gehalten wird, um diesen elektroleitfähig zu machen; und daß die dem Glasgegenstand einerseits und dem Medium andererseits durch die Verbindung mit der Gleichspannungsquelle erteilten Polaritäten abhängig von der Polarität der einzuführenden Ionen gewählt werden, damit diese in das Glas aus diesem Medium eintreten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasgegenstand vertikal im Medium oder polarisierten Bad, in dem die in das Glas einzuführenden Ionen vorhanden sind, verschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad auf die der Eintauchlinie benachbarte Zone begrenzt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasgegenstand von unten nach oben geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasgegenstand zunächst in das Kathoden-, dann in das Anodenabteil geführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Glasplatte durch Aufblasen von Luft oder Gas mit geeigneter Temperatur oder durch Eintauchen in ein Bad aus inerter Substanz eingestellt wird.

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7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei jeweils ein polarisiertes Bad

(14) enthaltende Abteilungen und Vorrichtungen (13 a; 13 b), die den zu behandelnden Gegenstand (3) allmählich durch die beiden Abteilungen ziehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad in einer von einer Schlitzbohrung (11) durchsetzten flachen Schale (10) enthalten ist, wobei die zu behandelnde Glasplatte durch diesen Schlitz geführt und gegebenenfalls durch Rollen angetrieben wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (17; 18) is der Glasplatte teilweise in das Bad getaucht sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abteilung aus zwei Rinnen

(15) gebildet ist, die das Bad sowie zwei teilweise eingetauchte Rollen (17; 18), jeweils eine in einer ao Rinne, enthalten und auf beiden Seiten des Gegenstandes angeordnet sind und wobei dem Bad jeder Rinne durch eine Elektrode (19 a; 19 b) eine Polarität erteilt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abteil aus Puffern (22 a; 22 b) fasrigen Materials gebildet wird, das mit dem Bad in Verbindung steht und durch eine Stopfbüchse (23) od. dgl. gehalten wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenabteil eine leitfähige Flüssigkeit, z. B. ein im flüssigen Zustand befindliches Metall, ein Amalgam, eine Elektrolytlösung, oder ein schmelzflüssiges Salz enthält.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle der Glasplatte oberhalb des oberen (anodischen) Abteils und unterhalb des unteren (kathodischen) Abteils angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abteil aus zwei Anordnungen zweier paralleler perforierter, mit einem fasrigen Material gefüllter Hohlwalzen (34; 35) besteht, die auf beiden Seiten des zu behandelnden Gegenstandes (31) angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung jedes Abteils aus dem Innenraum einer dieser Walzen erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen