DE2014232A1 - Widerstandsfähiges Glas und sein Herstellungsprozess - Google Patents

Widerstandsfähiges Glas und sein Herstellungsprozess

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DE2014232A1
DE2014232A1 DE19702014232 DE2014232A DE2014232A1 DE 2014232 A1 DE2014232 A1 DE 2014232A1 DE 19702014232 DE19702014232 DE 19702014232 DE 2014232 A DE2014232 A DE 2014232A DE 2014232 A1 DE2014232 A1 DE 2014232A1
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Kenjii; Itaya Ko Tokorozawa Saitarea Nakagawa (Japan). P C03c 3-08
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Hoya Glass Works Ltd., Tokio
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Description

HOTA ·3Ι^ο3 - WOj3K3 LIMITED ■
9 Π Λ U 7 3
ITo.7-5, ITalcaoGiiiai 2-chome . , ^υπ ■O
Shinjuku-ku, Tokyo, Japan
Widerstandsfähiges GrIas und sein Hers bellungsprozess,
Priorität: Japan 2J34-2/59 ' _ -
Patentanmeldung vom 2Γ/. Mars 1969
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsprobess für Glas welches mit einer komprimierbaren Oberflächenschicht versehen ist und v/elches eine hohe Widerstandskraft hat. oie Lj3zieht sich im besondern auf eine Methode zur Verbesserung des mechanischen Widerstandes eines Alkalisilikatglases durch einen Ionenaustausch, zu welchem das Glas-mit dem geschmolzenen .Salz eines Alkalimetalles, welches einen grösseren Ioiionradius hat, denn das in dem Glas enthaltene Metall, in Berührung gebracht './ird, um das Alkalimetallion in dem Glas durch ein grösseres Alkalimetallion zu ersetzen (dieses wird in dem -folgenden als Alkalimeballionenausbausch bezeichnet).
Es sind Methoden bekannt um die Widerstandskraft des Glases heraufzusetzen, in welchen der Ionenaustausch bei tieferen Temperaturen durchgeführt wird (beim opannungspunkt oder tiefer) um eine Überflächenschicht, welche einer Druckbelastung ausgesetzt werden kann, herzustellen. In den meisten fällen verläuft der Austausch, von den kleinen im Glas enthaltenen Alkalimeliilionen, durch grpssere'Alkalimetallionen der »Salze mit sehr . niedriger Geschwindigkeit und es dauert lange bevor die ge-■vninschten Effekte erreicht werden. Im Falle der konvenbionnellen ooda-Kalk-oilikab und der Blei-iiilikab-Gläßer dauert dio Behandlung ungefähr 10 otunden. uelbsb bei Anwendung einer so langen Behandlungszeit ist die ßiegfesbigkoib des behandelten Glases nur 3000-^500 kg/cm und die Dicke der komprimiorbaren Ubefflachenijchicht ißt kaum gröaner denn 10/41 .
009842/1617 BAD ORKSfNAl.
Da die komprimierbare Oberflächenschicht eher eine kleinere Dicke als oben beschrieben aufweint, haben diese Glaser den Nachteil dass, da die Widerstandskraft durch feine fehler in der Oberfläche beeinflusst wird, die Werbe sehr verschieden sind, und dass die Widerstandskraft leicht, durch feine fehler in der Oberfläche die bei der Manipulation nach der Behandlung entstehen, herabgesetzt wird. Wenn der Grad der Verteilung der Widerstandskraftwerte durch das Verhältnis einer Jtandardabweichung mit Be..:ug auf einen Mittelwert der Widerstandskraft ausgedrückt wird (dieses wird im folgenden als Abweichung von der Widerstandskraft bezeichnet), so zeigt unbeliandeltos -JIas dieser Typen ein Verhältnis von 12 bis I1VyO, währenddem behandelte Gläser das heisst, jene die durch Alkalimetallionenaustauseh ochandelt wurden^ein grosso res Verhältnis von ±r--?X';u auf." v/eisen.
Um diesen Nachteilen vorzubeugen wurde im Japanischen .Patent Nr. 20G29/ÖG vorgeschlagen, den Alknlimetalliononaunt aus ih .:.u Noschleunigen, dadurch dass Glas mit einem hohen - L1O., Gehalt angewandt wird, dieses Glas hat aber eine hohe Viskosität bei dc*r ochmelztemperatur und iat schwer zu bearbeiten. Als Glas, wlches den Alkalimetallionenaustausch sohneil vollzieht, wird in der Literatur "Physics and Chemistry of Glasses Vol.'3, nu.l.2;>-l-9", eine .JiO0-NanO-AIpO7 Glaszusammensetzung beschriebon, die ein AlpO-z/NapO Verhältnis von 1 oder mehr hat. Diono Glas.-.iiuaminensetzung hat jedoch cbn Nachteil, dass sie zu viskos Tür oinon kommerziellen oohmelzpiOzesa int.
AIo Glas welches eine tiefe ochmelztempera tür hat und leicht verarbeitet werden kann und welches ,fer.wei.torim bei relativ hoher Geschwindigkeit die Alkalimeballionouaustaunohreaktion vollzieht, beschreibt das japanische l'abent Nr. ~-iov!/ov3 die JiO0-IiO(OaO odor MgO)-IL)O(Li1O, Na.,0, odor Iv0O) Gins ;usnmmem;et ;ung die wenigstens r;0 Molpro-'.ent MgO auf ßasis dor Juiamo an ÄO onthäit. l)e;iw(2.Lt;oron beschreibt dtu3 ,japnnische latent Nr. 19'1-.20/1Xi ein Glas dar, ätitiLiche Kn rak tor ist ikon aufweist und welches eine Ii0O(Li0O, Na0O, odor K0O)-Mc1O-JiO0-Al1Oz-Ba)7 ;uMnmmen;;et.,uiY; hat. Diese Gläser müsr.en mit KNO^ odor NaNO^ boi hohon Tempern-Liiron während 1V biii ,°0 otundon behandelt werden. Diese Bolian(llungi!:,eit int noch zu lang, oboohon sie kür·/.or ist als jene
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■■"■■ .· · - 3 - . -
die auf kom/entioxrnelle Soda-Kalk-Silikat und Blei-Silikat-Gläser .angewandt werden müssen. Desweiteren ist ein s.ehr grosser Apparat.nötig wenn eine grosse Zahl von Artikeln behandelt werden nüssen. -Desweiteren beschreibt das japanische Patent Nr. 26055/68, dass das .SiO^-AlpO-^-NapO-SnO-Fp Glas durch eine schnelle■Alkalimetallionenaustaüschreaktion gekennzeichnet ist und dass es eine höhere Widerstandskraft nach der Behandlung aufweist als die konventionnellen Soda-Kalk-Silikat und Blei-Silikat Gläser, die in derselben Art und Weise behandelt wurden, und dass es desweiteren gut bearbeitbar ist und sich für einen kommerziellen Sshmelzproaess eignet. Dieses, mit Bezug auf die Gläser der japanischen Patente Nr. 3632/68 und .19420/68 verbesserte Glas- kann behandelt werden, indem es bei hohen Temperaturen in - eine Schmelze von HfO7 eingetaucht wird und weist nach kürzerer M Behandlungssseit eine hohe Widerstandskraft auf. Das Glas muss jedoch während mehr als ^O Minuten behandelt werden.
Deshalb wurden viele Versuche gemacht um Gläser su erhalten, dessen Alkalimetallionenaustauschgeschwindigkeit grosser ist und die selbst nach lcuraer Behandlungszeit eine höhere Widerstandskraft autweisen als alle konventionnellen, behandelten Soda-Kalk-Silikat und Blei-öilikat-Gläser, welche nach der-Behandlung eine dicke komprimierbare Oberflächenschicht aufweisen, und welche desvieita*en in ihrer Widerstandskraft nicht so weit von der Durchschnittswiderstandskraft, verglichen mit der Standardabweichuns, abweichen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Glas herzu- ™ stellen welches den obenbeschriebenen Charakteristiken entspricht.
Es wurde nach schwierigen Versuchen gefunden, dass diese Charakteristiken durch ein Glas erreicht werden welches die folgende Zusammensetzung auf Moloxydbasis hat; 45-85% SiOp, #—32% AIpO7,. 8-3ö% der Summe Na20 + LipO, worin besagtes Li0O nicht mehr als 7&% <Ier Summe an Na0O + Li0O ausmacht, und 2-13% ZnO und/oder Fp, worin besagtes Fp. weniger denn 8% ausmacht, in welcher dar; Inrlinl Lniri (JjI0O + Nao0)/Alo07 2/3 bis 4/1 ist und
C. ei r. ) ' ■ ^
in welche- <Y\.': ,Junimr; ,Μ<)η + Λΐο0, +.Na0O + LinO + 'ίτΐϋ + Ι.'1,,.
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90%
ist. Ein Glas das die obige Zusammensetzung hat kann leicht geschmolzen und verformt werden und kann mit grösserer Geschwindigkeit durch Alkalimetallionenaustausch behandelt werden. Desweiteren hat das Glas selbst bei einer Behandlung von 30 Minuten oder weniger eine komprimierbare Oberflächenschicht von wenigstens 15/^ Dicke und eeine Biegfestigkeit erreicht 40C0-11000 kg/cm bei einer Widerstandskraftabweiciiung von 10% oder weniger. Als Vergleich wird angeführt, dass wenn konventionnelle ooda-Kalk-Silikat und Blei-dilikat-Gläser durch dieselbe Behandlung verstärkt werden, sie während 15 Stunden behandelt werden müssen. Desweiteren wird, nach einer solchen Behandlung, kaum eine Oberflächenschicht von 15/^ erreicht und die Bieg-
2 festigkeit beträgt nur 3000-4500 kg/cm bei, in den meistai Fällen, einer Abweichung von 15-2CfO. Es wurde auch gefunden, dass eine Glaszusammensetzung in welcher der Li0O Gehalt 30 bis 70% ausmacht vorzuziehen ist.
Zum Beispiel, wenn ein Teil des Na2O welches in dem SiO2-AI0C1-,-Na^O Glas durch LipO in verschiedenen Mengen ersetzt wird, um Gläser zu erhalten deren Zusammensetzung sich in den spezifischen Grenzen bewegt, so varrieren die daraus entstehenden Charakteristiken ähnlich. Die Resultate die durch Versuche mit den beschriebenen Glaszusammensetzungen erreicht wurden sind wie folgt. Na2O wurde durch respektiv IS, 30, SO und 65% Li0O ersetzt, in einem Glas dessen Zusammensetzung aus 63· 4-% ^iO0, 7.5/0 Al2O , 20.1% Na2O, 7.7% ZnO, 0.4% TiO0, 0.9% B2O-, und einem Zusatz von 0.3% As0O^ bestand. Gläser die diese Zusammensetzungen aufwiesen wurden in eine NaNCu Schmelze, bei Temperaturen von 400 C, getaucht und während verschiedenen Zeiten darin gelassen. Nachdem sie herausgenommen worden waren, wurden sie mit Wasser gewaschen um das anhaftende NaNO,. abzuwaschen. Nach der Trocknung, wurden ihre Biegfestigkeiten bestimmt, indem eine Ladung an drei Punkten angebracht wurde. Die Gläser mit 15 und 30% LiOp erreichten ihre maximale Biegfestigkeit bei dieser Temperatur bei einer Behandlung von 60 Minuten, wohingegen die Gläser mit 50 und 65% LiO2 bei dieser Temperatur ihre maximale Biegfestigkeit nach 10 Minuten Behandlung erreichten. Der Zusammenhang zwischen der maximalen Biegfestigkeit dee behandelte Λ* Glaser, und des LipO Gehaltes im unbehandeltcn Glas ist in
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der Figur dargestellt. In der Figur stellt die Ordinate die maximale Biegfestigkeit und die Abszisse den LipO Gehalt dar. V/ie klar aus der Figur hervorgeht steigt die maximale Biegfestigkeit mit dem LipO Gehalt. Die Dicke der komprimierbaren Oberflächenschicht im Glas, bei maximaler Biegfestigkeit, beträgt ungefähr 25 bis 3Oy^ . Wenn' dieselben Gläser in eine KUO, Schmelze anstatt eine-NaNO, Schmelze getaucht werden, so ist die Behandlungszeit zur; Erreichung der maximalen Bieg&stigkeit verkürzt und steigt auch hier mit der .LiO2 Menge· die im unbehandelten Glas vorhanden ist, an. Die maximale Biegfestigkeit hängt aber meistens nicht vom Li0O Gehalt im unbehandelten Glas ab
und der Wert bewegt sieh zvn.sch.eh 7000-8000 kg/cm bei einer Oberflächenschichtdicke von 20-30/» .
So wird unter Anwendung der vorliegenden Erfindung eine neue Glaszusammensetzung hergestellt die sich auf Moloxydbasis x-zie folgt zusammensetzt: 45-85% SiO2, 4-32% Al3O3, 8-30%; der . Summe ITa2O + LipG, worin besagtes Li0O nicht mehr denn 70% vorzugsweise 30-70% der Summe NapO + LipO ausmacht, 2-13% ZnO und/oder Fp, worin besagtes Fp weniger denn 8% ausmacht, in welcher das Verhältnis (Li2O + Na2O)Al2O7 2/3 bis 4/1 beträgt und die Summe SiO2 + Al2O5 + Na2O + Li2O +F3 + ZnO 90% oder mehr ausmacht.
Die Gründe? weshalb die Komponentenmengen eingeschränkt wenden sind folgende: Wenn der SiO0 Gehalt unter 45% liegt, so neigt das Glas zur Entglasung, es 1st dann schwer verformbar und hat eine schlechte chemische Dauerhaftigkeit. Wenn der Gehalt grosser denn 85% ist, so wird die Viskosität des Glases zu hoch und es kann niht mehr in der konventionnellen Art und Weise geschmolzen und verformt werden. Bei einem AIpO^ Gehalt grosser denn 32% und/oder einer Summe Na3O + Li2O kleiner denn 8%, isb es, wegen der hohen Viskosität, schwierig, das Glas zu schmelzen und zu verformen. Wenn der Al0O-, Gehalt kleiner denn 4% ist,- so wird die Widerstandskraft nicht genügend heraufgeoetat.Wenn die .Summe Na3O + Li2O grosser derm 30% ißb» so weist daa Glan eine schlechte chemische Dauerhaftigkeib auf. Obachon ein größserer Anteil an LipO. in der Summe Na2O o+ Li0O eine grössore Geschwindigkeit des Alkalimetallioneriaus-taufjcheii nach sich ",ieht
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und so ein Glas von hoher Widerstandskraft bei kurzer*Behandlungszeit hergestellt werden kann, so darf der Gehalt an Li0O in der oumme Nao-0+Lio0 70% nicht überschreiten, da sonst die meisten Gläser zur Entglasung neigen. Wenn das,Verhältnis (1Ϊ2θ+Νθ2θ)/Α100-, grosser denn 4/1 ist, so vermindert sich die Geschwindigkeit des Alkalimetallionenaustausches, so dass die Behandlung während längerer Zeit durchgeführt werden muss und desweiteren ist die resultierende Widerstandskraft unerwünscht klein, wohingegen es bei einem Verhältnis kleiner denn 2/3 schwierig ist das Glas su schmelzen da die Viskosität :u hoch ist. Bei einem 'inü und/oder u'o Gehalt kleiner denn 2>a wird die Viskosität zu gross für einen ochmelzprozess. Die ^esehwindigkeit des Alkalimetallionenaustausches nimmt rasch ab \·;οηη .!er .Gehalt an .'Ίηϋ über 13% ansteigt, deshalb ist eine längere Behandlungs-eit nötig und gleichzeitig ist die resultierende Widerstandskraft unerwünscht kleiner und weist eine gror.se Abweichung von der Murchschnittswidersbandskrnft auf. Wenn der ^0 viehalt über ß'/o liegt, no ist die Verdampfungsgeschwindigkeit; während der »Jchriielzung :',u hoch um ein homogenes Glas zu einhalten und gleichzeitig neigt das hergestellte Glas zur iOnbglammg und int schwer verformbar. 'inO und ι1'-, können gleichzeitig einverleibt werden. Wenn ihre oummo kleiner denn 2,j ist, so wird die Viskosität des Glases nicht stark genug herabgesetzt, und wenn diese oumme grosser denn Ιΐ.ό Lab, so wird die AlknlLmetallionenausfcauaohgeschwindigkeLb so herabgesetzt, dass die fJehandlungs-/,eib sehr lang wird. Dcnweiteren, wenn der l'V viehalb gröas^r denn S/o int, so t;reten Nachteile auf die jenen Nachteilen ähieln, die in den Gläsern die nur P0 allein in einer Menge von mehr denn Q% enthalben, aufbreben. Deshalb wird der L^0 Gehalb vorzugsweise unter 8'„o gehalten.
LJm die Vorarbeitungncharnkteristiken anwendbar auf einen kommerziellen ochmelznrozer.."., die chemische Dauerhafbigkeit und die Verfärbbarkeib der Gläser zu verbesr.ern, können andere Metalloide wie HgO, I'bO, OdO, OaO, Bp0^» l|?iüo und 'r02 in einem Gesamtwert von 10,'c! oder weniger einverleibt werden. Nehr denn lO'/o dieser Oxyde netzt die Alkalimetallionenaustaunchgeijchwindigkeib hornb. Obachon K0O anotntt von Ma0O vorwendet werden kann um die /ernrbei tun^scharnkterLsfc ikon des Glases r,u
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BAOÖFÄÄt --'
verbessern, so ist es dennoch nicht winschenswert den K^O Gehalt grosser denn A-% zu halten, da sonst die Alkalimeta11ionen- . austaus.cjigeschwindigkeit kleiner und auch die Widerstandskraft herabgesetzt wird.- ■ ·
Da das Glas, welches aus einer Zusammensetzung, die die oben beschriebenen Komponenten enthält, eine niedrige Viskosität hat, kann es bei Temperaturen von 14-50-1550° C» welche'den Temperaturen der konventionnellen 3oda-Kalk-3ilikä; Gläser entsprechen geschmolzen und' desweiteren gut verarbeitet werden. Es kann einer Alkalimetallionenaustauschreaktion unterworfen xtferden, in x-relcher ein Teil der darin enthaltenen Alkalimetallionen durch Alkalimetallionen, die einen grösseren Ionenradius haben, ersetzt werden, indem es mit einem geschmolzenen Salz eines Alkalimetallsalzes in Berührung gebracht wird, so dass eine komprimierbare Oberflächenschicht entsteht die die Glaswiderstandskraft verbessert. Wenn Gläser mit einem niedrigen LipO Gehalt verwendet werden, so zieht die Anwendung an Kaliumsalzen eine höhere Widerstandskraft nach sich als die Anwendung von Natriumsalzen. Andernfalls, wenn das Glas einen hohen Gehalt an LipQ aufweist, so kann ein Natrium oder ein Kaliumsalz, oder aber eine Mischung dieser beiden Salze verwendet werden.
Die Art des Alkalimetallsalzes welches verwendet wird ist nicht kritisch. Dennoch sind die -Nitrate der Alkalimetalle vorzuziehen, da sie unter oder beim Spannungspunkt des Glases geschmolzen v/erden tonnen. Heben den Nitraten können auch Sulfate, Sulfite, Bisulfate, Halogenide und deren Mischungen verwendet werden. Ihnen können Salze anderer Metalle, wie zum Beispiel Blei-, Calcium-'und Zupfersalze zugefügt werden. Der Ausdruck "Alkalimetallsalze11 welcher hierin gebraucht wird umfasst die obengenannten Mischungen. . '
Das Glas, das. die oben beschriebene Zusammensetzung hat, kann in ein Bad des Alkalimetallsalzes, bei hohen Temperaturen, eingetaucht werden, oder es kann mit dem Salz bedeckt und dann erhitzt werden oder das heinse Glas kann mit den beschriebenen Alkalimetallsal?;en besprüht werden. Durch Zusammenbringung des Glaser-; mil; den Alkalimetallßalzen, bei hohen Temperaturen, wie obon beschrieben, wird das Alkalimetall!on im Glas gleich'
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- 8 durch ein grösseres Alkalimetallion, ersetzt.
Wenn" die Temperatur bei der Susammenbringung des Glases mit den Alkalimetallsalzen tiefer ist, so wird die Alkalimetallionenaustausohgeschwindigkeit vermindert, und wenn sie zu hoch wird, so wird die Spannung herabgesetzt welches eine tiefere Widerstandskraft nach sich zieht. Deshalb soll die Behandlung vorzugsweise beim Spannungspunkt oder leicht darunter vorgenommen werden. Das Glas, welches in der vorliegenden Erfindung gebraucht werden kann, wird vorzugsweise der Behandlung bei Temperaturen von 300° bis 480°0 unterworfen.Wenn das Glas, welches einen hohen Gehalt an LipO aufweist, mit Kaliumsalzen behandelt wird, so können die Gläser vorzugsweise bei J)C-50°0 höheren Temperaturen behandelt werden als jene die mit Natriumsalzen behandelt werden, da die Alkalimetallionenaustauschgeschwindigkeit um einiges kleiner ist als jene der ^atriumsalze.
Bei den obigen Temperaturen zieht die Behandlung während 10 bis 30 Minuten die Herstellung einer komprimierbaren Oberflächenschicht einer Dicke von 15-35<fr i-m Glas und eine Widerstands-
2 /
kraft von 4000-11000 kg/cm nach sich. In diesem Falle beträgt die Abweichung der Widerstandskraft 10% oder weniger. Ueswä-teren ist der Grad der Verminderung der Widerstandskraft durch feine Fehler, welche durch die nachfolgende Manipulation auftreten, geringfügig. Wenn aber konventionnelle .Soda-Kalk-Silikat Gläser öler Hei-i3ilikat Gläser in der gleichen Art und Weise behandelt werden, so hat die Oberflächenschicht in den meisten Fällen nur eine Dicke von 10m und selbst bei einer Behandlungszeit von ungefähr 15 otunden beträgt die Biegfestigkeit nur
3OOÜ-450O kg/cm" bä einer Abweichung von 15-20%. In diesen Typen von Gläsern, da die hergestellte komprimiei'bare Oberflächenschicht dünn ist, wird die Widersüandskraft stark herabgenetzt durch kleine Fehler die während der Manipulation verursacht werden. Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden BeispMe illustriert die aber die Erfindung nicht einschränken sollen.
Roispiel 1
Ein Glas welches folgende Molzusammensetzung hat:
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_ 9 ■-.;■
47.3% 3i0o, 14.0% Al0O, 12.1% Na0O, 16.1% Li0O, 6.0% ZnO, 2% ί1 ■
2 C. d. d d.
2% MgO und zusätzlich 0.3% AspO^ wurde in einer Schmelze von NaITO7 bei einer Temperatur von 360 G behandelt. Die Behandlung dauerte 15 Minuten und zog eine maximale Biegfestigkeit von 8700 kg/cm nach sich, bei einer-komprimierbaren Überflächenschicht von 25yU Dicke und einer Abweichung von der Widerstandskraft von ungefähr 3%. Das unbehandelte Glas hatte eLiio 3ieg-
p ■
festigkeit von 2200 kg/cm bei einer Abweichung von. ungefähr 13%-Beispiel 2
Ein Glas folgender Molzusammensetzung:
63.0% SiO2', 11.5% Al2O7, 9.0% Li2O, 7.5% S"2 und zusätzlich 0.3% As2O7 wurde in einer Schmelze von NaNO-, bei Temperaturen von 4200G behandelt. Die maximale Biegfestigkeit von 6800kg/cm wurde nach einer Behandlung von 15 Minuten erreicht und die komprimierbare Oberflachenschichtdicke betrug 21/m . Die Abweichung von der Widerstandskraft betrug ungefähr 9%· Das unbe-
o handelte Glas hatte eine Biegfestigkeit- von 2000 kg/cm bei einer Abweichung von ungefähr 15%·
Beispiel 3 ■ ■
din Glas folgender Zusammensetzung auf Moloxydbasis:
63.4% SiO2, 7.5% AIpO5, 10.0% Na2O, 10.0%. LigO, 7.7% ZnO, 0.4% TiOp, 0.9% BpG7 und zusätzlich 0.3% As3O7 wurde in einer " Schmelze von ITaNO7bei einer Temperatur von 4000G behandelt. Die
J ρ
maximale Biegfestigkeit von 8300 kg/cm"wurde1 nach einer Behandlungszeit von 10 Minuten erreicht und die komprimiorbare Oberflachenschichtdicke betrug 23 U. . Die Abweichung von dör ' ■ Widerstandskraft betrug ungefähr ']%. Das unbehonde'lte Ginn hatte
eine Biegfesbigkeit von 23OO kg/cm"" bei einet· Abweichung■von ungefähr 14%. " ' ■ ; ' ;
Beispiel 4 ' ■ ----."'- "'■'■'■.■'■""
■ iiJirr Glas der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel ->"be'- schrieben, wurde in eine ochmeläe von KNO7 bei einer-Temperatur
ο -
von 440-0- gebauchb. Die Biegfestigkeib erreichte ihren Mnxiriinlwert von r/'/Öü kg/crn" nach einer Behandlungszeif ^von 20 l'Jfmuten. Die kornpi'imierbare Oberflächenschichbdicke war 27>%< urul die Abweichuriß· von der Widerstandskraft betrug ungefähr 0%. Beiiipiel ■':>■*'■
Verschiedene Gläser die die Zusammen«etzunp; auf O^ydbni.!.; Uer Tabelle aufv/uis· η wurden in einer Sclurie 1 y,o you ITaIiO/, ix! .3Liier
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- IG -
Temperatur von 330 G behandelt. Die Zeit zur iirrei ellung der maximalen .ßiegfestigkeit, die maximale Biegfestigkeit und die οchichtdicke der komprimierbaren Oberflächenschicht nach
benagter -ieit wurden bestimmt. Die üesultabe sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
' jug ammen s e t r.urig
(Molpro.;enb) JiO0 6r3.O /Λ.0 G2.G
2 v)
ITa0O"		 10.0
14.0		 4.3 ι * s
.Λ /ι
Li0G
I—
inO		 5.0 r-.o 11.0
KgO 2. G - -
ßo0 - - 0.9
As0O7, ν. · )
20 20 2 L
'!-2Gt) lu2CC
OO 13 O^
,.usat/, an Behänd lungs ■■: e 1 b (Minuten)
Maximale oiegfesbigkeit
(kg/cm2)
Ivomprimiorbare Oberflächen-
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Verschiedene Gläser die die ".usammense b::.img, nuf
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Jusat-r an Behandlungsseit (Minuten)
IiarciiEale Biegfestigkeit
(kg/cm2)
Komprimier bare Oberflächenschicht dicke ( u ) 29 32 33
Ein G-las welches nach, dei* vorliegenden Erfindung hergestellt ■wird, kann leicht verarbeitet werden und ir- einem kommerziellen ijchmelaprosess gebraucht werden. Desweiteren wird es während kurzer Zeit bei hohen Temperaturen mit Kalium und/oder Natriumsalr-sen zusammbebracht, vjodurch eine dicke komprimierbare Oberflächenschicht erhalten wird und wodurch ein stabiles Glas hoher Biegfestigkeit leicht erhalten x^erden kann. Ein Glas nach der vorliegenden Erfindung verformt sich nicht während der Behandlung und es ist möglich es nach der Behandlung zu schrelden odor zu durchbohren. Deshalb kann es als -Fensterglas, für Präzisionsinstrumente, für industrielle Materialien für Vielehe eine hohe Widerstandskraft nötig ist, und als Gläser für Brillen oder Aehnliches gebraucht werden.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche'
    .Sine Glaszusammensetzung,um ein Glas von hoher "vvicler-"standskraft durch Alkalimetallxonenaustausch herjusbellen, dadurchgekennzeichnet, dass diese Zusammensetzung auf KoIo^dbasis folgende ist: 45-85% SiO0, 4-32% AIpO7., 8-30% Na0O + LipC worin besagtes LipO nicht mehr denn 70% der Summe Li0C + NapO ausmacht, 2-13% ^nC und/oder j?o, worin-besagtes J~ nicht mehr denn 8% ausmacht, in welcher das Verhältnis (LipO + NSpO)ZJiI0O7. 2/3' - 4/1 ausmacht und die Summe Si0o+Alo0^+Nao0+Lio0-i-ZnC+51 o
    nicht kleiner denn 90% ist.
  2. 2. Eine Glaszusammensetzung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagter LipO Gehalt zwischen 30-70% der Summe Lip0+Nao0 ausmacht.
  3. 3. üine Methode zur Herstellung eines Glases von hohem
    Widerstand, durch Herstellen eines Glases, welches ein Alkalimetall enthält, und durch Zusammenbringen besagten Glases mit einem Salz eines Alkalimetalles, welches einen grösseron Icnenradius hat denn das Alkalimetall im besagten Glas bei einer
    Temperatur die ungefähr dem Spannungspunkt entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Glas aus folgender Glaszusammensetzung auf Moloxydbasis hergestellt wird: 45-85% SiO0, 4-32% AIpO-,, 3-30% NapO + LipO, worin besagtes Li0O nicht mehr denn 70% der Summe Na0O + Li0O ausmacht, 2-13% ^nO und/oder Fp, worin besagtes F0 nicht mehr denn 8% der Summe ausmacht, in welcher das Verhältnis (LipO + Nap0)/Aloü7 2/3 - 4/1 ist und in welcher die Summe SiO0 + Al0Ox + Na0O + Li0O + ]nO + J?o nicht kleiner denn 90% ist.
  4. 4. Methode nach Patentanspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass besagter LipO Gehalt 30-70% der Summe LipO + Na0O ausmacht.
  5. 5. Methode nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Salz der Alkalimetalle in der Gruppe die die
    Nitrate, Sulfate, Sulfite, Jiisulfate, Halogenide und Mischungon davon umfasst, ausgewählt wird.
  6. 6. Methode nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass besngbe.s SaI7, der Alkalimetalle aus einer Gruppe die auo
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    Natriumnitrat, Kaliumnitrat und Mischungen davon bestellt, ausgewählt wird. ; . .
    7· iiin verstärktes Glas das durch eine Methode nach Patentanspruch 3 hergestellt wird.
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    Λ.
    Leerseite
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