FI60547C - Foerfarande foer modifiering av ytan av glas - Google Patents

Description

Ιν£*~·Ι ΓβΙ Μ1χ kuulutusjulkaisu £ n c / 7 flgfijp Lbj <11> UTLÄGGNINGSSKR|FT ου ο η / C ... Patentti myönnetty 10 CC i'JIG Patent meddelat ^ T ; (51) Kv.ik.3/int.ci.3 C 03 C 21/00 SUOMI —FINLAND (M) Patenttihakemus — Patentanattkning 770 301 (22) Hakemlapilvl — AnaBknlngadag 02.02.77 * ' (22) Alkupftlvt —Glltlghetsdag 02.02.77 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentlig 06.08.77

Patentti- ja rekistarihallitu* .... ,. , , .

_ , . . (44) Nthtivikilpanon ja kuuLlulkaltun pvm. —

Patent-och registerrtyrelscn ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften pubikerad 30.10.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 05.02.76 Englanti-England(GB) H601/76 (71) Pilkington Brothers Limited, Prescot Road, St. Helens, Merseyside WA10 3TT, Englanti-England(GB) (72) David Gordon Loukes, Prescot, Merseyside, Englanti-England(GB) (7*0 0y Kolster Ah (5U) Menetelmä lasin pinnan muuntelemiseksi - Förfarande för modifiering av ytan av glas

Keksinnön kohteena on menetelmä lasin pinnan muuntelemiseksi. Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä, jossa metalli-ioneja saatetaan uudelleenryh-mittymään kuumalle lasipinnalle sulasta metallikappaleesta, joka on yhteydessä lasipinnan kanssa.

Eräässä tällaisessa menetelmässä kuuman lasirainan pinnat saatetaan kosketukseen sähköisesti eristettyjen sulatettujen sähköä johtavien aineiden kanssa ja säädettävä sähkövirta johdetaan lasin läpi sulien aineiden välissä. Ionit siirtyvät anodisesti sulatetusta aineesta lasin pinnalle ja muuttavat lasin pintaominaisuudet. Tällä tavalla lasin pinnalle tuodut metalli-ionit voivat pysyä ionimuodossa tai voidaan pelkistää metalliksi saattamalla kuuma lasipinta pelkistävään atmosfääriin.

Metallia suuntaavaa laitetta voidaan käyttää sulan aineen siirtämiseksi asemaan lasin pinnalla, jossa ionien siirtyminen lasin pinnalle pääsee alkuun. Suuntaava laite voi olla metallisauva, joka on asennettu poikittain liikkuvan käsiteltävän lasirainan yläpuolelle, jolloin sulatettu aine suunnataan rainan yläpinnalle tartuttamalla suuntauslaitteen alapinta.

2 60547

Metalli-ionien uudelleenryhmittäminen sulasta metalliaineesta lasiin saadaan alkamaan säätämällä happipitoisuutta sulassa aineessa, esimerkiksi, saattamalla sula aine kosketukseen säädetyn määrän kanssa hapettavaa kaasua.

Lasiin tarttuvien metalli-ionien lähteenä voidaan käyttää sulatettua metalliseosta, jolloin lasiin tarttuvien kahden metallin suhteita voidaan säädellä. Tähän säätöön päästään säätämällä lasin lämpötilaa ja käytettyä jännitettä siirtymisen aikaansaamiaeksi.

Nyt on keksitty, että kun kaksi tai useampia metalleja samanaikaisesti tuodaan lasiin sulasta, metalliseoksesta lasin kanssa kosketukseen, on erityisen edullista suunnata sula metalliaine lasipinnan kanssa kosketukseen käyttämällä suuntauslaitetta, jolla on suuntaava pinta, jossa sulassa aineessa olevat metallit tulevat lasiin.

Keksinnön mukaisesti tarjotaan menetelmä lasin pinnan muuntelemiseksi, kun lasi on lämpötilassa, jossa se on herkkä pintamuuntelulle, ja menetelmä käsittää sulan metalliseoksen pitämisen kosketuksessa lasipinnan kanssa suun- tauslaitteen avulla, jossa on siirtävä pinta, joka liukenee metallisulat-teeseen ja keksinnölle on tunnusomaista, että siirtopinnassa on ainakin kaksi metallia, jotka sulatteesta on lasiin siirrettävä, jolloin sulate täydentyy liuottamalla näitä kahta metallia sulatteeseen tästä suuntaavalta pinnalta.

Mitä paksumpi haluttu kerros, joka muodostaa siirtävän pinnan suuntauslait-teesaa on, sitä enemmän metallia on käytettävissä kulutetun aineen korvaamiseksi. Edullisesti siirtävä pinta käsittää näiden metallien seoksen.

Suuntauslaitteen siirtopinta, joka sulaa sulaneeseen metalliseokseen käsittelyprosessin aikana, voi sisältää näitä kahta metallia suhteessa, jossa nämä metallit siirtyvät lasiin sulatetusta metalliseoksesta. Suuntauslaitteen siirtävän pinnan sulaminen täydentää sitten sulatetun metallilejeeringin ilman että muut korvaamistoimenpiteet olisivat tarpeen.

Sulatettu metalliseos voi sisältää 3 metallia, joista yksi on liuotin muille kahdelle mukanaolevalle metallille. Liuotinmetalli on edullisesti metalli, jota ei merkitsevissä määrin käsittelyprosessin aikana siirry lasiin.

Keksinnön mukaisesti voi sula metalliseos edelleen sisältää liuotinmetalli n sekä kaksi liukenevaa metallia, jotka lasipinnalle on tuotava, ja suuntauslaitteen siirtopinta sisältää näitä kahta liukenevaa metallia, jotka liukenevat siirtopinnalle sulan metallilejeeringin täydentämiseksi.

Kahden lasiin lisättävän liukoisen metallin liuotinmetallin käytöllä on se pääetu, että päästään säätämään suhteet lasiin yhdistettävien kahden metallin suhteiden välillä. Liuottava metalli voi olla vismutti, lyijy tai pii.

3 €0547

Koska metallit suuntauslaitteen siirtopinnalta sulavat sulaan metalliseokseen, säätyy sulan metallilejeeringin koostumus itsestään automaattisesti, niin että näiden kahden lasiin joutuvan metallin välinen suhde on sama kuin niiden suhde, jolla ne ovat mukana suuntauslaitteen sulatuspäässä.

Edullisesti suuntauslaitteen siirtopinnan koostumus valitaan säätämään suhdetta, jolla metallit tarttuvat lasipinnalle riippumatta sulatetun metalli-seoksen lämpötilasta ja uudelleenryhmityksen aikaansaamiseksi käytetystä jännitteestä.

Keksinnön menetelmä on erityisen sopiva kuuman lasirainan käsittelyyn, joka on liikkeessä sulan metalliaineen kanssa ja lisäksi keksintö tarjoaa menetelmän tällaisen vaakasuorasti liikkuvan lasirainan pinnan muunteluun, saattamalla lasirainan pinta kosketukseen näitä kahta metallia sisältävän sulan metalliseoksen kanssa.

On havaittu, että hapettumiselle alttiita metalleja lasin pinnalla voidaan suojata tuomalla lasiin jonkun "suojäävän" metallin ioneja.

Keksinnön mukaisesti toinen liukeneva metalli on hapettuva metalli ja toinen liukeneva metalli on metalli, jolla on kaksi pysyvää valenssiolotilaa ja on alemassa valenssiolostilassa helpommin hapetettavissa kuin hapettuva metalli , sulatetun metalliseoksen sulien metallien ionien ryhmittyminen lasipinnalle saadaan aikaan ja näiden hapettuvien metalli-ionien lasin pinnalla pelkistyminen metalliseen tilaan saadaan aikaan ennen lasipinnan saattamista alttiiksi hapettaville olosuhteille.

Eräässä suoritusmuodossa hapetettava liukeneva metalli on kupari ja toinen hapetettava metalli on tina. Suuntauslaitteen siirtopinfca voi täten sisältää 98 % - 85 paino-# kuparia ja 2 - 15 paino-# tinaa.

Toisessa suoritusmuodossa hapettuva liukoinen metalli on hopea ja toinen liukoinen metalli on tina. Suuntauslaitteen siirtopinta voi tällöin sisältää 98 - 90 paino-# hopeani ja 2 - 10 paino-# tinani.

Liuottava metalli voi olla vismutti.

Eräässä toisessa suoritusmuodossa liuottava metalli on lyijy, toinen liukenevista metalleista on kupauri ja toinen näistä metalleista on metalli, joka käytetyissä prosessiolosuhteissa muodostaa metallioksidin, joka leviää lasin pinnalle. Jälkimmäinen näistä liukenevista metalleista voi olla sinkki tai tina.

Eräitä keksinnön suoritusmuotoja kuvataan esimerkkeinä seuraavasaa oheiseen piirrokseen viitaten. Piirros kuvaa pystyleikkausta laitteiston osasta k 60547 laakalasin valmistamiseksi sulalla metallihauteella.

Piirroksen mukaisesti sijaitsee sulatettu metallikylpy 1, joka on esimerkiksi tinaa, vallitsevasti tinaa sisältävä metalliseos, pitkänomaisessa säiliö-rakenteessa, jossa on pohja 2, sivuseinämät 3 ja päätyseinät h ja 5 säiliöraken-teen tulo- ja poistopäässä. Putki 6 ulottuu sisääntulopään seinän 4 läpi ja kaataa sulaa lasia 7, esimerkiksi natronkalkkipiidioksidilasia sulan metallikyl-vyn pinnalle 8 ohjaavan toimikkaan 9 säätelemänä. Pohjarakenne 10 on asennettu säiliörakenteen päälle antamaan kylvyn yläpuolelle päätila 11, johon johdetaan suojaava atmosfääri, esimerkiksi 95 tilav.-jS typpeä ja 5 tilav.# vetyä syötetään johtimien 13 kautta. Suojaava atmosfääri ylläpidetään ylätilan 11 systeemissä.

Lasiraina 1^ muodostetaan sulatetusta lasista 7» jota valutetaan kylvylle antamalla sulan lasin vaakatasossa levitä kylvylle muodostamaan sula lasikerros, joka sitten rainan muodossa kuljetetaan kylpykerroksen 8 yli vedolla, joka kohdistetaan rainan loppupäähän ja joka purkautuu säiliörakenteen poistopäästä, kuljetusrullien 15 avulla tunnetuntapaiseen hitaasti jäähdyttävään lasin jäähdytys-uuniin, jota ei kuvassa näy. Raina jäähtyy edetessään kylpyä pitkin kunnes se on riittävästi jähmettynyt vaikeuksetta kylvystä irroitettavaksi ja purkautuu vaaka-suorasti rullille 15 ja jäähtyy edelleen, kun se kuljetetaan lasinjäähdytys-uunin läpi.

Tangonmuotoinen suuntauslaite 16 on asennettu poikittain ja juuri lasi-rainan 15 yläpinnan 17 yläpuolelle. Sula metalliseos, jossa on ainakin kaksi metallia, jotka on levitettävä lasipinnalle 17, tarttuu suuntauslaitteen siirto-pinnalle 19, suuntauslaitteessa, joka on pitkän tangon muodossa ja jossa on pidennetty johto-osa yläpinnallaan. Johto-osa 20 on suunnattu liukuliikevaralla pitkulaiseen metallisäiliöön 21, joka on muovattu osittain suljetuksi kanava-osastoksi. Säiliö 21 on ripustettu sähköisesti eristetyillä kannattimilla 22 vesijäähdytteisestä palkista, joka yleisesti on merkitty 23:11a ja joka on tuettu pohjarakenteen sivuseinien ulkopuolella kummastakin päästään.

Metallisäiliö 21 suuntauslaitetta varten on johtimen 2k kautta yhdistetty sähkölähteen 25, joka lähde voi olla tasavirta- tai vaihtovirtalähde, päätteeseen. Sähkölehteen 25 toinen pääte on johdon 26 kautta kytketty elektrodiin 27, joka ulottuu sulaan metallikylpyyn lähellä suuntauslaitteen toista päätä.

Kun virtalähde antaa tasaisen tasavirran, ovat kytkennät niin, että suuntauslaite 16 pidetään anodisena kylvyn suhteen. Kun virransyöttö on muutettu kuvioidun lasin tuottamiseksi, johdetaan johtimella 2k suunnettu anodi-aallon-muoto johtolaitteeseen 16.

Sulatettu metalliseos 18 sisältää ainakin 2 metallia, joiden ionit on elektrolyyttisesti kiinnitettävä lasiin käytetyllä jännitteellä, esimerkiksi kuparin ja tinan tai hopean ja tinan.

Suuntauslaitteen siirtopinta 19 käsittää ainakin nämä kaksi metallia, jotka on siirrettävä lasille sulatetusta metalliseoksesta. Suuntauslaitteen 5 60547 siirtopinta 19 sulaa sulaan metalliseokseen 18 käsittelyprosessin aikana samalla kun tapahtuu näiden ainakin kahden metallin siirtyminen sulatetusta metalli-seoksesta lasiin. Sula metalliseos korvautuu täten suuntauslaitteen siirtopinnan sulamisella, jossa pinnassa edullisesti on näitä kahta metallia samassa suhteessa, jossa nämä metallit on siirrettävä lasiin sulasta metalliseoksesta.

On edullista, että siirtopinta 19 koostuu kahden metallin seoksesta.

Osa 16 voi olla kokonaan tehty näiden kahden metallin seoksesta.

Vaihtoehtoisesti siirtopinta 19 voi olla alempana puolena metalliseos-nauhasta, joka on kiinnitetty sähköisesti johtavaan tausta-aineeseen.

On mahdollista käyttää suuntauslaitetta, jonka siirtopinnan koostumus poikkeaa sulasta metalliseoksesta siirtyvien metallien suhteellisista osuuksista mukaisesti, ja käyttää metalliseoksen 18 korvaavaa lisämenetelmää.

Jos suuntauslaitteen siirtopinnan haluttu koostumus muodostaa edullisesti metalliseoksen, suuntauslaitteella on homogeeninen koostumus.

Kuitenkin voidaan käyttää suuntauslaitteen siirtopinta*, jolla on heterogeeninen koostumus. Siirtopinta voi käsittää esimerkiksi yhden tai useamman metalliseos- tai metallipinnan.

Jos haluttu yhdistelmä ei sopivasti muodosta metalliseosta, voidaan käyttää komponenttien seosta halutuissa suhteissa. Seos voidaan muovata haluttuun muotoon jauhemetallurgian menetelmien mukaisesti.

Suuntauslaitteen siirtopinnan tulisi olla sellainen, että se on pysyvä yhtenäisessä tileissä käyttöolosuhteissa.

Suuntauslaite voi olla sijoitettuna sulan metallikylvyn sisältävässä säiliörakenteessa paikkaan, jossa lämpötila on väliltä 600 - 900°C. Tämä rajoittaa yhdistelmiä, joita voidaan käyttää.

Lisäksi annetussa lämpötilassa ja painesssa kaksikomponenttijärjestelmässä ts. jolloin sekä siirtopinta että sula metalliseos tarttuneena tälle pinnalle ovat samaa kahta metallia, on yleisenä vaatimuksena, että on ainoastaan kaksi pysyvää faasia ja kummallakin faasilla voi olla ainoastaan yksi pysyvä koostumus .

On olemassa joukko pysyviä jähmeitä liuoksia, jotka ovat tasapainossa sulien liuosten kanssa, jotka koostuvat näistä kahdesta komponentista, vaadittavalla lämpötila-alueella. Pysyvän systeemin omaavan halutun tuotteen saamiseksi on usein edullista käyttää sulaa metalliseosta, joka sisältää kolme metallia, joista yksi on liuotin kahdelle muulle metallille. Liuottava metalli on metalli, jota ei siirry merkittävässä määrässä lasiin käsittelyprosessin aikana.

Jos liuotettavaa metallia siirtyy lasille, se voidaan korvata syöttämällä metallia lasin pinnalle vastavirtaan käsittelysuuntaa vastaan niin, että täydentävä sulan liuotinmetallin määrä kulkeutuu lasin pinnalle sulassa metalliseoksessa.

6 60547

Kahta liukenevaa, metallia, joiden ioneja elektrolyyttisesti tartutaan lasipinnalle sulasta metalliseoksesta 1Ö, täydennetään tähän sulatteeseen nopeudella, jolla ne tästä lasiin tarttuvat liuottamalla näitä kahta metallia suuntauslaitteen 16 siirtopinnalta 19. Sulan metalliseoksen koostumus ylläpi-tetään täten pääasillaisesti tasaisena ja haluttuja ja säädettäviä määriä tartutettavia metalleja ylläpidetään sulassa metalliseoksessa pitkiä aikoja.

Tämä on erityisen edullista jatkuvassa prosessissa, jollainen on kuvattu jatkuvan lasirainan yläpinnan muuntelemiseksi, koska metallien, jotka sulasta metalliseoksesta lasille siirtyvät, suhteelliset osuudet pysyvät pitkin aikaa muuttumattomina.

Sulasta metalliseoksesta lasille siirrettävien metallien erityisyhdis-telmät ja kunkin metallin suhteellinen osuus riippuvat tuotettavalle lasille haluttavasta vaikutuksesta, esimerkiksi väri- ja/tai aurinkoon suhtautumisorainai-suuksista.

Liuotinmetallin käyttö on edullista, koska toimintaolosuhteissa lasiin siirrettävät metallit muodostavat jähmeän metalliseoksen, joka sisältää näitä metalleja, samassa suhteessa kuin lasiin on tarkoitus siirtää.

Liuotinmetalli on sentähden metalli, joka toimintalämpötilassa muodostaa sulan metalliseoksen lasiin siirrettävien metallien kanssa. Valittu liuotinmetalli voi olla metalli, joka hyvin vähäisesti pyrkii tarttumaan lasiin lejeerattuna valittujen liukenevien metallien kanssa, niin että liukenevat metallit etusijaises -ti tarttuvat. Tämä ei kuitenkaan ole oleellista joissakin tapauksissa on eduksi käyttää liuotinmetallia, joka siirtyy lasiin.

Vismutti on erityisen sopiva liuotinmetalli, jolla on vähäinen taipumus siirtyä lasiin ja yleisesti on ensimmäisesti valittu käytettäväksi liuettaviensa metallien kanssa, kuten esim. hopea, kupari, lyijy, nikkeli, tina, indium, sinkki, mangaani ja silikoni.

Muita käyttökelpoisia liuotinmetalleja ovat lyijy ja tina.

Lyijy liuottaa useita metalleja, kuten kuparia, nikkeliä, kobolttia, tinaa indumia ja sinkkiä.

Tina liuottaa useita metalleja, kuten rautaa, sinkkiä, mangaania, piihap-poa ja titania.

Kun metallit liukenevat suuntauslaitteen 16 siirtopinnalta 19 sulaan metalliseossulatteeseen 18, säätyy sulan metalliseoksen koostumus automaattisesti niin, että kaksi metallia tarttuvat lasin pinnalle samassa suhteessa kuin näiden metallien suhde toisiinsa oli suuntauslaitteen siirtopinnalla. Siirtopinnan koostumus voidaan sentähden valita suhteen säätelemiseksi, jossa metallit siirtyvät lasin pinnalle riippumatta sulan metalliseoksen lämpötilasta ja käytetystä jännitteestä ionisen siirtymisen aikaansaamiseksi sulasta metalliseoksesta lasiin.

Kun kupari- tai hopeaioneja on siirretty laakalasin pinnalle, joka etenee 7 60547 sulan metallikylvyn kautta tunnettuja menetelmiä käyttäen, lasiin tarttuneet metalli-ionit voivat pelkistyä kylvyn yläpuolella olevan typpi/vety-atmosfäärin suojaaveista vaikutuksesta muodostamaan kupari- tai huopeametalli-heij astavan kerroksen. Tämän jälkeen kuljettamalla lasiraina jäähdyttävän lasin jäähdytys-uunin läpi on havaittu, että metallin heijastava kerros voidaan ainakin osittain hapettaa antamaan pinta, jonka heijastuskyky on paljon pienempi kuin hapetta-mattomalla pinnalla. Tämänjälkeeilämpösitkeyttäminen ilman läsnäollessa saa aikaan lisähapettumista ja alentuneen heijastuvuuden.

Hapettuvia metalleja, kuten kuparia ja hopeaa, voidaan suojata lasissa hapettumiselta tuomalla mukaan ’’suojaavaa"' metallia lasiin kupari- ja hopeaio-neilla. Sopivia suotavia metalleja ovat metallit, joilla on kaksi pysyvää va-lenssitilaa ja kun niitä on läsnä lasissa alemmassa valenssitilassaan, ovat helpommin hapettuvia kuin dispergoitum aan suojattavan metallin lasipinnalle. Tina on tyydyttävä * suojaava" metalli kuparille ja hopealle. Muita metalleja, joita voidaan käyttää suojaavina metalleina, ovat rauta, indium ja mangaani.

Sulatettu metallilejeerinki, joka sisältää %uojaavan" metallin ja suojeltavan metallin, siirtää samanaikaisesti lasin pinnalle suojaavan metallin ioneja ja suojattavan metallin ioneja, mutta on havaittu vaikeaksi hallita suhdetta suojeltavan ja "suojaavan1’ metallin välillä sulatteessa samalla ylläpitäen sulatteen muuttumaton ja tasainen koostumus ja siten lasin käsittely.

Näistä vaikeuksista päästään käyttämällä tämän keksinnön menetelmää, ts. käyttämällä sulaa metalliseosta, joka sisältää suojattavan metallin, esimerkiksi kuparia tai hopeaa, ja "suojaavan" metallin esimerkiksi tinaa liuotettuna liuottavaan metalliin, esimerkiksi vismuttiin ja käyttäen suuntauslaitetta 16, jossa on siirtopinta 19, jossa on metalli sekä suojattavaa että "suojaavaa" metallia varten, edullisesti samassa suhteessa, missä niitä tullaan lasin pinnalle levittämään.

leuraavassa esitetään muutamia esimerkkejä keksinnöstä: esimerkki 1

Oheisen piirroksen mukaisella laitteistolla tehtiin koemittakaavassa koe lasin tuottamiseksi, jonka yläpinnalla olisi yhtenäinen heijastava kuparipinta käyttäen kupari/tina-suuntauslaitetta l6, jolla on pääasiallisesti yhtenäinen koostumus

Koostumus suuntauslaitteessa = 8 paino-i tinaa, 92 paino-yi kuparia

Sulan metallisulaatteen koostumus = vismuttia tasapainossa metalliseoksen kanssa, jossa on 8 % tinaa ja 92 paino-Ji kuparia. Vismutti muodostaa n. 85 J» sulasta metalliseoksesta.

Sulan metallisekoitteen

lämpötila = T80°C

Atmosfäärin koostumus * 5 % vetyä, 95 % typpeä tilavuudesta 8 60547

Suuntauslaitteen mitat = 50 mmin poikkilaite rainan suuntaan 12,5 mm rainan kulkusuuntaan Rainan nopeus = k6 m/h Käytetty jännite = 2,5 V yhtäjaksoisesti

Virran kulutus = 0,225 amps yhtäjaksoisesti

Elektrolyyttikäsittely o (sähkövirtaustiheys) = 360 kolambia/in lasia Käsitelty lasiraina kuljetettiin lasinjäähdytysuunin kautta ja leikattiin levyiksi tunnetulla tavalla. Saaduilla levyillä oli jatkuvasti kuparia heijastava pintakerroslevyjen valkoisen valon läpäisevyys oli 27 % ja valkoisen värin heijastuvuus 26 %. Selostuksessa annetut lukuarvot optisista ominaisuuksista mitattiin käyttäen valaisevaa C-valolähdet£ä lasin käsitellyllä puolella.

Erästä levyistä sitkennettiin senjälkeen ilmassa lämpösitkeytysmene-telmällä eikä sitkeytyessä ollut merkittävää heijastusvuushukkaa.

Metallikerroksen 1asissa koostumus analysoitiin ja sen havaittiin vastaavan metalliseossiirtopinnan 16 metalliseosta, ts. 8 % tinaa ja 92 % kuparia. Lasissa ei havaittu merkittäviä määriä vismuttia. Havaittiin, että metalliseos suuntauslaitteen 16 siirtopinnalta 19 oli liuennut sulaan metalliseokseen lö täydentäen täten metalliseosta.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 menettely toistettiin seuraavissa olosuhteissa:

Sulan metallisekoitteen lämpötila = 770°C

Atmosfäärin koostumus 10 % vetyä, 90 % typpeä tilavuudesta Jäytetty jännite * 2,0 V yhtäjaksoisesti

Virran kulutus = 0,175 amps yhtäjaksoisesti

Elektrolyyttikäsittely 2 (sähkövirtaustiheys) = 270 kolofcbia/U m lasia

Safetiin samanlaisia tuloksia kuin esimerkissä 1. Saadun lasin valkoisen valon läpäisy oli k2 % ja valkoheijastua 23 %· Metalli suuntauslaitteen siirto -pinnalta 19 on liuotettu sulaan metalliseokseen ja metallikerroksen koostumus lasissa vastasi suuntauslaitteen metallin koostumusta.

Kummassakin esimerkissä 1 ja 2 lasin pinnalle tulevan tinan ja kuparin suhde on sama kuin tinan ja kuperin suhde korvaavassa metallissa, joka sulaa suun -tauslaitteen siirtopinnalla. Niinpä lasille tulevan kuparin ja tinan välistä suhdetta säädeltiin järjestelmällä suuntauslaite, jonka siirtopinnalla on valittu koostumus.

Jo pienenkin tinamäärän, esim. 0,5 paino-# ;'n käyttö suuntauslaitteen siirto-pinnalla antaa lasissa olevalle kuparille jonkinverran suojaa hapettumista vastaan. Riippuen kuitenkin olosuhteista joille käsitelty pinta joutuu alttiiksi, suositellaan yleensä käytettäväksi 2 paino-# tinaa tyydyttävän suojan aikaansaami- 9 60547 seksi hapettumista vastaan.

Uskotaan, että käyttämällä suurempaa tinaosuutta, yli 30 paino-#, estettäisiin lasin kuparin väriseksi värjäytyminen. Kuitenkin käytännössä käsiteltäessä laakalasia, kuten sitä sulalla metallikylvyllä valmistetaan määräytyy tinapitoi-suuden yläraja kupari/tina-metalliseoksessa, joka muodostaa suuntauslaitteen siirto -pinnan, metalliseoksen sulamispisteen mukaan. Jos metalliseos sisältää liian paljon tinaa, esim. 20 # saattaa olla pyrkimystä aikaisessa vaiheessa jähmettymiseen. Käyttöä varten korkeissa lämpötiloissa, esimerkiksi 300°C on toivottavaa , että metalliseoksen tinapitoisuus ei olisi yli 15 paino-# suuntauslaitteen siirto-pinnan sulamisen välttämiseksi.

Hiinpä käyttämällä suuntauslaitetta, jossa on kupari/tina siirtopinta on edullista, että siirtävä pinta sisältää 2-15 paino-# tinaa ja 98-85 paino-# kuparia. Siirtopinta voi valmiina koostua kupari/tina-yhdisteistä, joilla on haluttu kokoomus. On havaittu, että käsiteltäessä sulaa metallikylpyä etenevän laaka-lasirainan yläpintaa on eduksi käyttää suuntauslaitetta, jossa on siirtopinta, joka käsittää keskuspinnan kupari/tinametalliseoksesta kuparilastuista. Metalli-seoksen koostumus ja metalliseoksen suhde kupariin valitaan niin, että siirto-pinnan kokonaiskoostumus on väliltä 2-15 paino-# tinaa ja 98 - 85 paino-# kuparia. Kuparilastut tuodaan suuntauslaitteen 16 pystysuoralle ylösvirtaus ja alasvirtauspinnoille, nämä kuparilastut edistävät sulan metalliseoksen valumista siirtopinnalle ja auttavat siirtopinnalla välttämään pyrkimystä ylä- ja ala-virtauspäissä sulamista nopeammin kuin siirtopinnan keskusalueella.

On toivottavaa, että suuntauslaitteen siirtopinta ei sisällä epäpuhtauksia, jotka vaikuttaisivat vahingollisesti lasin käsittelyyn. Erityisesti on havaittu eduksi pitää fosforin pitoisuus, joka pyrkii häiritsemään lasin käsittelyä alle 200 miljoonasosan ja edullisesti alle 100 miljoonasosan. Myös on havaittu toivottavaksi niin pitkälle kuin mahdollista välttää pysyviä oksideja muodostavien reaktiivisten metallien läsnäoloa, joissa metallin valenssi on 3 tai suurempi, esimerkiksi kromia, alumiinia, harvinaisia maametalleja, sirkonia, piitä ja lantaania.

Järjestestämällä kytkettävä sähköjohtaminen tämän keksinnön menetelmän suuntauslaitteeseen, voidaan keksinnön menetelmää käyttää lasin koristeelliseen käsittelyyn. Sopivia menetelmiä virtalähteen kytkemiseksi ja siten koristeellisten käsittelyiden aikaansaamiseksi on kuvattu suomalaisessa patenttihakemuksessa n:o 2503M2.

Esimerkki 3

Liitepiirroksen kuvaamaa laitetta käytettiin aikaansaamaan koristeellinen malli laakalasin pinnalle, joka rainana kulkee sulasta metallikylvystä käyttäen kupari/tina-metalliseossuuntauslaitetta, joka oli pinnaltaan kahdeksankulmainen. Suuntauslaite oli tehty metalliseoksesta, joka sisälsi 8 # tinaa ja 92 paino-# kuparia. Sarja anodisia sykäyksiä kohdistettiin suuntauslaitteeseen 10 60547 seuraavissa olosuhteissa: sulan metalliseoksen koostumus = vismuttia tasapainossa metalliseoksen kanssa, joasa on 8 # tinaa ja 92 paino-# kuparia. Vismutti muodostaa n. 85 % sulasta metalliseoksesta.

sulan metalliseoksen lämpötila = 720°C

atmosfäärin koostumus = 10 # vetyä, 90 # typpeä tilavuudesta.

2 suuntauslaitteen mitat = kahdeksankulmio, jonka pinta-ala on 1^*00 mm rainan nopeus = 76 m/tunti anodisykekesto = 20 ms anodisykejännite (huippu) = l80 volttia anodi-kolombeja/syke * 0,55 kolcmbia sykkeiden intervalli 2500 ms elektrolyyttikäsittely (sähkövirtaustiheys) = 375 kolombia/πΓ lasia/sykäys

Lasiraina kuljetettiin lasin jä&hdytysuunin läpi ja leikattiin tunnettuun tapaan levyiksi. Jokaisella tuotetulla levyllä oli koristeellinen kuvioitus, joka käsitti rivin heijastavia kupari-kahdeksankulmioita pinnallaan. Kupari-kahdeksankulmioiden valkovalon läpäisy oli 30 # ja valkovärin heijastus 30 # . Heijastuvuudessa ei tapahtunut merkittävää häviötä lasin jälkeenpäin tapahtuvassa lämpösitkeytyksessä.

Tämä prosessi toistettiin käyttäen pienempiä sykeväli-intervalleja niin, että lasin pinnalle saadaan aikaan käsiteltyjen kahdeksankulmioiden limittymistä. Valmistetuilla limitetyillä kahdeksankulmiomallielementeillä oli hyvä heiyastuvuus, joka ei hävinnyt jälkeentulevassa sitkentämisessä ilmassa.

Esimerkki k

Piirroksen mukaista laitetta käytettiin lasin tuottamiseen, jossa on pinnalla yhtenäinen heijastava hopeakerros käyttäen hopea/tina-suuntauslaitetta 16, jolla on pääasiallisesti yhtenäinen koostumus.

suuntauslaitteen koostumus = 5 # tinaa, 95 paino-# hopeaa sulan metalliseoksen koostumus - vismuttia tasapainossa metalliseoksen kanssa, jossa on 5 # tinaa ja 95 paino-# hopeaa

sulan metalliseoksen lämpötila = 707°C

atmosfäärin koostumus = 10 # vetyä, 90 # typpeä tilavuudesta suuntauslaitteen mitat = 50 mm poikittain rainan liikkeeseen 10 ramt'n suunnassa rainan liikkeeseen rainan nopeus h6 m/tunti käytetty jännite =5,1 volttia jatkuvana sähkövirta = 0,20 amps jatkuvana elektrolyyttikäsittely (sähkövirtaustiheys) = 320 kolombia/in lasia 11 60547 Käsitelty lasiraina kuljetettiin lasijäähdytyslaitteen läpi ja leikattiin tunnetulla tavalla levyiksi. Saaduilla levyillä oli pinnallaan yhtenäiset heijastavat hopeakerrokset, joiden valkovalon läpäisy oli 30 % ja valkovalon heijastus 33 %,

Yhtä näistä levyistä sitkistettiin ilmassa lämpösitkistämisraenetelraällä, heijastuvuudessa ei sitkistettäessä syntynyt häviötä.

Lasin metallikerroksessa analysoitiin koostumus ja havaittiin vastaavan pääasiallisesti samaa kuin metalliseoksen siirtolaitteessa, ts. 5 % tinaa ja 95 '/· hopeaa. Lasissa ei löytynyt visrauttia merkittävässä määrässä. Havaittiin, että metalliseos suuntaavan laitteen 16 siirtopinnalta 19 oli liuonnut sulaan metalliseokseen 18 siten metalliseoksen täydentäen.

Jopa hyvinkin pienen tinamäärän, esimerkiksi 0,5 paino-# käyttäminen suuntauslaitteen 16 siirtopinnalla 19 antaa lasissa olevan hapettumiselle äitiin hopeametallin jonkinlaisen suojan hapettumista vastaan. Riippuen olosuhteista, joihin käsitelty pinta saatetaan, on edullista käyttää ainakin 2 paino-# tinaa. Hopea/tina-seoksilla on alemmat sulamispisteet kuin vastaavilla kupari/tina-seoksilla ja siirtopinta 19 sisältää vähemmän kuin 10 paino-# tinaa, vaikkakin suurempiakin osuuksia, esimerkiksi 20 paino-#;iin asti voidaan käyttää, kun metalliseoksen sulamispiste ei ole ongelmana. Niinpä tämän keksinnön menetelmässä käytetyssä suuntauslaitteen siirtopinnalla oleva hopea/tina-suhde on edullisesti 2-10 paino-# tinaa ja 98 - 90 paino-# hopeaa. Siirtopinta 19 voi lopuksi käsittää hopea/tina-seoksen tai voi käsittää keskusalue hopea/tina-metalliseoksen ylös ja alasvirtaavin lejeerattomin pystysuorin hopeapinnoin.

Esimerkeissä 1-1+ metalliseosta suuntaavaa elintä, joka käsittää siirto-pinnan, jossa on kaksi metallia, jotka siirtyvät sulasta metalliseoksesta lasiin, käytetään suhteen säätelyyn, jolla nämä kaksi metallia lasiin tulevat, riippumatta metalliseoksen lämpötilasta ja siirtymisen aikaansaamiseen käytetystä jännitteestä.

Kupari/lyijy-metalliseossulatteita on kaupallisesti käytetty kupari/lyijy-dispersion tuomiseksi sulan lasin pinnalle ja tällöin kupari/lyijysuhdetta on säädetty valitsemalla sulan metalliseoksen lämpötila ja jännite siirtymisen aikaansaamiseksi. On toivottavaa kyetä säätää siirtyvän kuparin ja lyijyn suhdetta riippumatta käytetystä lejeerauslämpötilasta ja jännitteestä, mutta tähän saakka käytännössä ei ole keksitty käyttää suuntauslaitetta, jossa on kupari/ lyijy-metalliseossiirtopinta, jolla on valittu koostumus suhteen säätelemiseksi, jolla kupari ja lyijy siirtyvät laakillasi in, joka etenee sulan metallikylvyn läpi. Tämä johtuu siitä, että tavallisissa lämpötiloissa, joita käytetään tällaisessa laakalasivalmistusmenetelmässä, ovat tarvittavat kupari/lyijyseokset sulia.

is 605 4 7

Kaikesta huolimatta voidaan käyttää metalliseosta ohjaavaa laitetta, suhteen säätämiseksi, jolla kupari ja lyijy siirtyvät sulan lasin pinnalle. Suuntautuslaitetta, jossa on jähmeä kupari/sinkkilejeerinki-siirtopinta, käytetään yhdessä lyijy/kupari/sinkki-sulatteen kanssa, jolloin lyijy toimii liuottimena kuparille ja sinkille. Kun sulate anodina lasin suhteen yhdistetään siirtyvät lyijy, kupari ja sinkki-ionit sulasta metalliseoksesta lasin pinnalle. Lisäksi uskotaan, että ainakin osa lyijystä ja sinkistä sekoittuu lasiin oksideina, jotka muodostuvat metallien reaktiosta sulatteessa elektrolyyttisesti vapautuneen hapen kanssa.

On havaittu, että sinkkimäärien osuuksien lisääminen vähentää lasiin siirtyvää lyijymäärää ja siten lisää lasiin tulevan kuparin suhdetta lyijyyn. Uskotaan, että sinkkioksidia syntyy helpommin kuin lyijyoksidia, niin että sinkki on kuluttanut hapen loppuun eikä sitä enää ole mukana muodostamassa lyijyoksidia lasiin sekoitettavaksi.

Esimerkeissä 5 ja 6 liuotinmetalli sulatetussa metalliseoksessa on lyijy, toinen liukenevista metalleista on kupari ja toinen näistä on sinkki tai tina, joista kumpikin prosessiolosuhteissa käytettynä muodostaa metalli-oksidin, joka sekoittuu lasin pinnalle. Liukenevat metallit korvataan suuntaus-laitteen siirtopinnalta sulattamalla.

Esimerkki 5

Viitekuvassa kuvattua laitteistoa käytettiin tuottamaan lasia, jolla on yhtenäinen kupari/lyijy-dispersio pinnalla, jolloin kuparia ja lyijyä on läsnä halutussa suhteessa. Käytetty suuntauslaite koostui metalliseoksesta, jossa on 5 paino-? sinkkiä ja 95 paino-? kuparia.

sula metalliseoksen koostumus = lyijy on tasapainossa suuntauslaitteessa liun- neen kuparin ja sinkin kanssa

sulan metalliseoksen lämpötila = 775°C

atmosfäärin koostumus =* 10 ? vetyä, 90 ? typpeä tilavuudesta suuntauslaitteen mitat - 50 mm poikittain rainan liikkeeseen 12,5 mm:n suunnassa rainan liikkeeseen rainan nopeus = U6 m/tunti käytetty jännite =2,9 volttia jatkuvana sähkövirta = 0,225 amps jatkuvana elektrolyyttikäsittely 2 (sähkövirtaustiheys) = 350 kolombia/m lasia Käsitelty lasi kuljetettiin lasin jäähdytysuunin läpi ja leikattiin levyiksi tunnetulla tavalla. Levyjen pinnalle oli levinnyt yhtenäinen metallidis-persio, joka sisälsi kuparia, lyijyä ja sinkkiä seuraavissa määrissä: 2 60547 kuparia lasissa = 139 mg/m lasia 2 lyijyä lasissa = 119 mg/m lasia sinkkiä lasissa = 7 mg/ra lasia

Levyillä oli UO %:n valkovalon läpäisy, vaihdellen 65 >i:iin asti, minkä uskotaan aiheutuvan metallidispersion hapettumisesta lasinjiähdytysuunissa. Valkovalon heijastuvuus vaihteli myös ja oli korkeimmillaan 21 %. Yhden levyn jälkeen tulevassa lämpösitkeytyksessä ilmassa tapahtui oleellinen putous hei-jastuvuudessa ja läpäisevyyden lisäys, koska metalli dispersio lasipinnalla hapettui.

Esimerkki 6

Hapettumisen estämiseksi lasinjäähdytysuunissa ja senjälkeisessä sitkeyt-tämisessä toistettiin esimerkissä 5 kuvattu menetelmä käyttäen tinaa sinkin asemesta. Käytetty suuntauslaite koostui metalliseoksesta, jossa oli 8 paino-J{ tinaa ja 92 paino-ji kuparia.

Sulan metalliseoksen koostumus = lyijyä tasapainossa suuntauslaitteesta

liuonneen kuparin ja tinan kanssa sulan metalliseoksen lämpötila = 775°C

atmosfäärin koostumus = 10 % vetyä, 90 % typpeä tilavuudesta, suuntauslaitteen mitat * 50 mm poikittain rainan liikkeeseen rainan nopeus = ^6 m/tuni käytetty jännite =2,6 volttia jatkuvana sähkövirta * 0,25 amps jatkuvana elektrolyyttikäsittely 2 (sähkövirtaustiheys) = 390 kolombia/m lasia Käsitelty lasi kuljetettiin lasin jäähdytysuunin läpi ja leikattiin tunnettuun tapaan levyiksi. Levyjen pinnalle oli levinnyt yhtenäinen metalli dispersio, joka sisälsi kuparia, tinaa ja lyijyä seuraavat määrät: kuparia lasissa = l8l mg/m lasia lyijyä lasissa = 85 mg/m lasia tinaa lasissa = 16 mg/m lasia

Levyillä oli 33 %:a valkovalon läpäisy ja 18 %:n valkovalon heijastuvuus. Optiset ominaisuudet olivat pääasiallisesti yhtenäisiä, olettaen, että lasin jäändytysuunissa ei ole tapahtunut met sd lidispersion merkittävää hapettumista. Tämän jälkeisessä sitkeyttämisessä ilmassa ei tapahtunut merkittävää alenemista heij.astuvuudessa. Uskotaan, että tinan läsnäololla sulassa metalliseoksessa oli kaksi vaikutusta: (a) tinaionit reagoivat hapen kanssa sulassa metalliseoksessa ja syntynyt tina-oksidi levisi lasiin. Tämä alensi hapen määrää, joka on käytettävissä lyijyoksi-din muodostamiseen sulatteesta ja siten alensi lasiin lyijyoksidina sekoittuvan lyijyn määrää.

lU

60547 (b) Tinaionit suojasivat lyijyn lasin pinnalla hapettumasta lasinjäähdytys-uunissa ja lasin sitä seuraavan lämpösitkeytyksen aikana ilmassa.

Esimerkeissä 5 ja 6 sinkkiä ja tinaa on käytetty alentamaan lyijyn määrää, joka siirtyy lasipinnalle kuparia lyijyssä sisältävästä sulasta metalliseoksesta. Tällä tavallakuparin suhde lyijyyn lasissa lisääntyy oleellisesti arvojen yläpuolelle, joihin tavanomaisesti päästään käyttäen, kupari/ lyijy-metalliseosta kuparin suuntauslaitteella sulan lasin käsittelemiseksi. Kuparin suhteen lyijyyn lisääminen muuttaa lasin väriä kohti puhtaan kupari-dispersion punaista väriä.

Liuotinmetalli, lyijy, siirtyy lasiin. Sulan metalliseoksen lyijysisältö voidaan täydentää syöttämällä lyijyä pitkin kylpyä etenevän rainan reunoja. Sula lyijy tuodaan rairalle sulaan metalliseokseen ja yhdistetään tähän.

Muita metalleja, jotka reagoivat hapen kanssa helpommin kuin lyijy, voidaan käyttää lisäämään kuparin suhdetta lyijyyn, jotka tuodaan kuparia ja lyijyä sisältävästä sulasta metalliseoksesta lasin pinnalle. Tinan ja sinkin kaltaisia metalleja, jotka helposti muodostavat oksideja, jotka sekoittuvat lasin pintaan, voidaan käyttää estämään tai vähentämään muiden metallien sekoittumista lasipinnalle, kuten visrautin ja indiumin, oksidiensa muodossa.

Ionien siirtymistä sulasta metalliseoksesta lasin pinnalle voidaan tehostaa säätämällä happipitoisuutta sulassa metalliseoksessa.

Claims (12)

1. 60547 15
2. 1. Menetelmä lasin pinnan muuntelemiseksi lasin ollessa lämpötilassa, jossa se on herkkä pintamuuntelulle, siirtämällä lasipinnalle metalli-ioneja liuottavan metallin ja kahden liukenevan metallin seoksen metallisulatteesta, joka pidetään kosketuksessa lasipinnan kanssa suuntauslaitteen avulla, jossa on siirtopinta, joka liukenee metallisulatteeseen, tunnettu siitä, että siirtopinta käsittää vähintään kaksi metallisulatteesta lasipinnalle siirrettävää liukenevaa metallia, ja metallisulatetta täydennetään liuottamalla vähintään kahta mainittua liukenevaa metallia siirtopinnasta metallisulatteeseen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtopinta käsittää mainittujen metallien seoksen.
4. 3· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suuntauslaitteen siirtopinta, joka liukenee metallisulatteeseen käsittelymenetelmän aikana, sisältää näitä kahta metallia suhteessa, jossa niitä siirretään metallisulatteesta lasille. i+. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen liukenevista metalleista on hapettuva metalli ja toinen liukeneva metalli on metalli, jolla on kaksi pysyvää valenssitilaa ja joka on alemmassa va-lenssitilassa helpommin hapetettavissa kuin hapettuva toinen liukeneva metalli, ja saatetaan liukenevien metallien ionit siirtymään metallisulatteesta lasipinnalle jolloin hapettuvan liukenevan metallin ionit pelkistyvät lasin pinnalla metalliseen tilaan ennen lasipinnan saattamista hapettaviin olosuhteisiin.
5. 5. Patenttivaatimuksen 1* mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapettuva liukeneva metalli on kupari ja toinen liukeneva metalli on tina.
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suuntauslaitteen siirtopinta käsittää 98-85 paino-# kuparia ja 2-15 paino-# tinaa.
7. 7. Patenttivaatimuksen U mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapettuva liukeneva metalli on hopea ja toinen liukeneva metalli on tina.
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suuntauslaitteen siirtopinta sisältää 98-90 paino-# hopeaa ja 2-10 paino-# tinaa.
9. 9. Jcnkun patenttivaatimuksien 5-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotinmetalli on vismutti.
10. 10. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotinmetalli on lyijy, toinen liukenevista metalleista on kupari ja toinen liukenevista metalleista on metalli, joka käytetyissä prosessiolosuhteissa muodostaa metallioksidin, joka sekoittuu lasin pintaan. 16 60547
11. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen näistä liukenevista metalleista on sinkki.
12. 12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen näistä liukenevista metalleista on tina. π 60547