NO121973B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for modifisering av egenskapene i

glass, vitro-krystallinsk materiale, ved ione-

diffusjon eventuelt under innvirkning av et elektrisk felt, samt apparat for utførelse av fremgangsmåten.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og apparat for modifisering av egenskapene i glass, vitro-krystallinsk materiale.

En viktig anvendelse av oppfinnelsen er fremstilling av herdede glassprodukter, f.eks. bilvinduer.

Det er velkjent at man kan få fremstilt legemer med meget

hoy mekanisk styrke ved kjemisk herdning.

Slike legemer har den fordel at de dessuten kan fremstilles med liten tykkelse, noe som reduserer legemets vekt og oker dets flek-sibilitet. Ved et brudd har imidlertid disse forsterkede artikler eller legemer en tendens til å falle fra hverandre i relativt store stykker med meget skarpe kanter.

Det er en hensikt ved foreliggénde oppfinnelse i det minste

delvis å oppheve disse ulemper.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte til modifisering av et legeme av glass eller vitro-krystallinsk materiale, ved diffundering av ioner, eventuelt under innvirkning av et elektrisk felt, inn i minst en overflate av nevnte legeme fra et kontaktmedium i en mengde som varierer fra en sone til en annen over grenseflateområdet mellom legemet og mediet slik at legemet blir påvirket forskjellig og vesentlig i overensstemmelse med et forutbestemt monster som legemet hovedsakelig vil oppdeles etter hvis det brytes, kjennetegnet ved at diffusjonen av ioner inn i legemet forårsakes fullstendig eller i forskjellig grad langs et nettverk av linjer som oppdeler minst en overflate av legemet i en rekke relativt mindre områder, idet disse områder fortrinnsvis har forskjellige storr-elser hvilke er innbyrdes blandet.

Det er videre tilveiebragt et apparat for bruk ved den ovenfor angitte fremgangsmåte og dette er kjennetegnet'ved at det innbefatter en form hvor veggene er plasert slik at et legeme og lag av pastalignende materiale i kontakt med nevnte legeme kan plaseres mellom dem, og hvor nevnte vegger er slik utformet og plasert at avstanden mellom disse indre overflater varierer fra et sted til et annet, samt anordninger for å oppvarme nevnte form og dets innhold til en temperatur ved hvilken ioner, eventuelt under innvirkning av et elektrisk felt, kan diffundere inn i legemet fra det kontaktende medium med egnet sammensetning.

Som det vil fremgå av det etterfølgende, så kan man ved hjelp av denne fremgangsmåte fremme at et brudd skjer i stykker med forønskede dimensjoner, fortrinnsvis i små ikke-kuttende stykker. Hvis det således oppstår et brudd i et bilvindu, så vil det bli mulig å få soner eller områder med god gjennomsiktighet mellom soner eller områder som er brutt opp i små ikke-kuttende stykker. Dette skyldes sannsynligvis den varierende inntrengningsdybde for ionene fra en sone til en. annen.

Det er velkjent at glass kan herdes kjemisk. De kjente fremgangsmåter for kjemisk herdning av glass innbefatter en inntreng-ning av ioner i de ytre lag av glasset fra et kontaktende medium, van-ligvis som én utbytning av andre ioner under egnede betingelser. Det er således mulig å frembringe kompressive spenninger ved å erstatte ioner i det ytre lag av glasset med mindre ioner som gjor at de ytre lag vil få lavere varmeutvidelseskoeffisiant, og dette gjores når glassoverflaten har en temperatur som ligger over deformasjonspunktet, noe som tilsvarer en viskositet på 10"^<*>^ pois. Alternativt kan slike spenninger frembringes ved å erstatte ioner i det ytre lag av glasset. med større ioner mens glassoverflaten har en temperatur under utglød-ningspunktet (10 - >' pois). Ifolge foreliggende oppfinnelse har man funnet at glass kan herdes forskjellig ved kjemiske herdningsproses-ser av begge de ovennevnte typer. Av det etterfølgende vil det fremgå at oppfinnelsen har en rekke anvendelser, og kan anvendes ikke bare for behandling av glass, men også av vitro-krystallinsk materiale fav hvilket som helst krystallisasjonsgrad) og bergarter eller stein, f. eks. marmor.

Oppfinnelsen innbefatter ikke bare kjemiske herdningspros-ser hvor ioner diffunderer inn i det legeme som underkastes behandling som en utbytning for andre ioner, men også fremgangsmåter hvor ioner fores inn i legemet under påvirkning av et elektrisk felt uten en utbytning av ioner fra legemet. Ved å la diffusjonen foregå i monstre, kan man frembringe forskjellige dekorative effekter. Fargen på et glasslegeme kan f.eks. modifiseres ved å la passende molekyler, atomer eller ioner diffundere inn i glasset fra et kontaktende medium slik det er beskrevet i foreliggende oppfinnelse. Hvis man vil frembringe spesielle dekorative effekter, så er det naturligvis ikke nød-vendig at diffusjonen fortrinnsvis skjer langs linjer eller soner som deler materialet opp i relativt små stykker, slik det er ønskelig når hensikten er å fremme en spontan oppdeling av materialet i små stykker ved et eventuelt brudd. Det fremgår av det ovennevnte, at skjønt oppfinnelsen spesielt angår fremgangsmåter for å styrke legemer av glass eller andre materialer, så angår den ikke utelukkende slike fremgangsmåter, men innbefatter også fremgangsmåter hvor glasslegemet modifiseres med hensyn til andre fysiske egenskaper og/eller med hensyn til visse kjemiske egenskaper.

Oppfinnelsen har spesielle fordeler når den anvendes ved herdning av glass i plateform, f.eks. plateglass for bilvinduer eller andre typer vinduer. Hvis en glassplate kjemisk herdes langs en rekke linjer som oppdeler platen i mindre områder, så vil eventuelle bruddspenninger ha en tendens til å forplante seg langs disse linjene, og hvis linjemønsteret er passende valgt, slik det vil bli beskrevet i det etterfølgende, så vil glassplaten ikke fullstendig miste sin gjennomsiktighet. Det skal bemerkes at en kjemisk herdning kan ut-føres på glassplater hvis tykkelse ligger godt under den minimum-tykkelse som er nødvendig hvis glassplaten skal herdes ved varmebehandling, og dette er ehytterligere fordel ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen kan med spesiell fordel anvendes i forbindelse med behandling av glass med vanlig sammensetning, dvs. glass fremstilt fra lett tilgjengelige og billige bestanddeler f.eks. silisiumdioksyd, natriumoksyd, kalkstein og feltspat. Spesielt er oppfinnelsen anvend-bar i forbindelse med fremgangsmåter hvor en kjemisk behandling av slike glass finner sted som et resultat av en utbytning av alkali-metallioner.

Diffusjonen av ioner inn i det materiale som skal behandles, kan finne sted fra et flytende medium i hvilket materialet er ned-senket, fra et medium som danner et belegg på det eller de overflate-arealer hvor diffusjonen skal opptre, eller fra et gassformet medium. I hvert tilfelle må det materiale som skal behandles, samt det behandlede medium, bringes opp på en egnet temperatur for at diffusjonen skal finne sted. Forskjellige fremgangsmåter vil nå bli beskrevet for å oppnå en forutbestemt mønstervis behandling av materialet, og for å lette beskrivelsen, vil det behandlede materiale være i form av en plate.

Foretrukne fremgangsmåter ifolge foreliggende oppfinnelse

er fremgangsmåter hvor diffusjonen finner sted fra et medium som er pålagt som et belegg på en plate. Alt avhengig av det forønskede diffusjonsmonster, kan et medium med ensartet sammensetning pålegges forskjellig, dvs. man kan få fremstilt et belegg med variabel tykkelse ifolge et forutbestemt monster, i det minste på en overflate av platen, f.eks. ved hjelp av trykkevalser eller plater eller andre overforingsanordninger, eller hvis mediet er av en pastalignende konsistens, så kan platen pålegges et ensartet belegg av mediet som så kan behandles med et monster, som gir et belegg med redusert tykkelse langs monsterlinjene. Mediets sammensetning i seg selv kan være ensartet. Alternativt kan et mediumlag med varierende tykkelse holdes inn mot glassplaten ved hjelp av en egnet form. Ved en oppvarming og avkjøling av den belagte plate må man imidlertid ta hensyn til varia-sjoner i tykkelsen på belegget, slik at man oppnår den forønskede effekt. Kn varierende behandling kan oppnås uten denne komplikasjon ved å fremstille et belegg av et medium med ensartet tykkelse, men hvor konsentrasjonen av ionene som skal diffundere inn i platen, varierer ifølge et forutbestemt mønster ved selve behandlingstemperaturen. Det er således mulig å påstryke platen to eller flere forskjellige pastaer, fordelt utover platen ifølge et forutbestemt mønster og med forskjellige konsentrasjoner av en eller flere forbindelser som skal diffundere inn i platen. Parallelle pastabånd på platen kan f.eks. dekkes

med to andre pastaer som pålegges på tvers av de første bånd. Hvis det er ønskelig, kan de forskjellige typer pasta inneholde forskjellige typer ioner. Således kan en pasta tilveiebringe kaliumioner mens en annen kan tilveiebringe natriumioner. Som et annet eksempel kan nevnes at det er mulig forst å pålegge platen et belegg med ensartet tykkelse og sammensetning, f.eks. ved å dyppe platen i et bad av et smeltesalt, og så tilsette en viss del av påstrykningslaget (ifolge et forutbestemt monster) et stoff som for eller under den kjemiske herdningsprosess tilveiebringer ytterligere ioner som skal diffundere inn i platen, eller redusere den mengde ioner som er til-gjengelig i de underliggende deler av belegget, f.eks. ved å danne komplekser med slike ioner. Således kan et jevntykt sandlag ensartet fuktet med vandig løsning av kaliumnitrat selektivt pålegges ifolge et forutbestemt monster med mer kaliumnitratløsning eller et stoff som danner et kompleks med kaliumioner. Som et ytterligere eksempel kan man nevne at et jevntykt lag med en ensartet konsentrasjon av et kaliumsalt kan pålegges, selektivt eller forskjellig ifolge et forutbestemt monster, et lag med natriumioner hvis effekt er å senke diffu-" sjonshastigheten for kaliumionene inn i det underliggende glass og denne effekt vil variere med konsentrasjonen av de tilsatte natriumioner i de forskjellige soner. Konsentrasjonen av kaliumioner i en gitt sone i et ensartet belag kan videre fortynnes ved at belegget inneholdende kaliumsaltet i soner pålegges en pasta eller et vannhol-dig medium inneholdende et natriumsalt, slik at det skjer et ioneutbytte mellom de to belegg. En avsetning av en gitt forbindelse ifolge et forutbestemt monster på et allerede fremstilt lag, kan oppnås ved at forbindelsen tilfores laget gjennom en sikt hvis perforasjons-mønster tilsvarer det ønskede forskjellige herdningsmønster, eller ved å kontakte det allerede fremstilte lag med en sikt som inneholder den forbindelse som skal tilfores. De forskjellige typer teknikk som er blitt beskrevet i det foregående, kan ikke bare anvendes når man ønsker å diffundere kaliumioner inn i glasset som en utbytning for natriumioner, men også i forbindelse med andre ioneutbytningsreak-sjoner.

En annen måte å oppnå en forutbestemt mønstervis diffusjon fra et belegg, er først å påstryke glassoverflaten mønstervis, selektivt eller forskjellig, med et diffusjonshindrende stoff, f.eks. en alifatisk forbindelse, det være seg petroleum eller en annen alifatisk olje, eller med en diffusjonsfrembringende forbindelse, og så pålegge hele glassplaten det ioneholdige medium. Diffusjonsfremmende forbind- eiser kan oppnå sin effekt ved å svekke diffusjonsbarrierer ved interfasen mellom belegget og glassplaten. Når man således anvender et medium inneholdende litiumioner for diffusjon i en glassplate som utbytning for natriumioner, så kan platen på forhånd, selektivt eller forskjellig, påstrykes MgFe(CN)^som reduserer eller hindrer hemmingen av diffusjonen på grunn av en akkumulering av natriumioner i mediet, noe som antagelig skjer ved at det dannes et kompleks /"FeNa(CN)\ yj • Videre kan en glassplate selektivt eller forskjellig ifolge et forutbestemt monster pålegges et stoff som hindrer en avsetning av ione-holdig medium, hvoretter dette ioneholdige medium påtrykkes glassplaten. I et slikt tilfelle kan selvfølgelig mediet, hvis det er ønskelig, bare påstrykes de diffusjonsfremmende soner.

I fremgangsmåter hvor diffusjonen finner sted fra et flytende medium i hvilket platen nedsenkes, eller hvor diffusjonen finner sted fra et gassformet medium, så kan en mønstervis diffusjon også skje ved at platen mønstervis prebelegges med et stoff som hindrer eller fremmer diffusjonen. I de tilfeller hvor diffusjonen finner sted fra et flytende medium, så kan glassplaten plaseres vertikalt med en eller begge hovedflater nær inntil en vertikal vegg, slik at det under ionediffusjonen vil opptre en oppadstigende eller nedadstigende strøm i det mellomliggende væskelag. Hvis ionene i mediet blir erstattet med tyngre ioner fra platen, så vil slike strømmer være nedadstigende, mens man vil få oppadstigende strømmer hvis ionene fra platen er lettere enn mediets ioner. Ved et nærvær av en eller flere slike vegger, vil de opptredende strømmer være meget stabile og uforstyrret av tilfeldige laterale strømmer i forskjellige badenivåer, slik at diffusjonseffekten kan reguleres meget nøye. På grunn av den oppadstigende eller nedadstigende bevegelse i de væskelag fra hvilke diffusjonen finner sted, så vil ionekonsentrasjonen i disse væskelag variere i strømmens lengderetning, slik at man får en gradient med hensyn til behandlingseffekten langs platens overflate. Slike gradi-enter kan forutbestemmes, og for visse artikler kan de være meget nyttige ved den etterfølgende anvendelse av artikkelen.

En annen måte for å oppnå en forskjellig diffusjon i et diffusjonsbad, er å kontakte platen i badet med væskeavstotende vegger eller sikter, som bare kontakter platen i visse posisjoner. Plateoverflaten kan så underkastes diffusjon selektivt eller forskjellig. Man oppnår f.eks. en varierende virkning når man anvender en perforert vegg som står i kontakt med plateoverflaten, fordi diffusjonen vil være større i perforasjonene enn andre steder. En forut bestemt, men ikke ensartet fordeling av det væskemedium som står i kontakt med plateoverflaten, kan også oppnås ved å anvende uperforerte kontaktvegger av egnet form, f.eks. en bølget vegg som sammen med plateoverflaten vil avdele små lommer med væske. Graden av diffusjon fra de enkelte væskelommer vil blant annet avhenge av lommenes dybde, og det er innlysende at jo grunnere lommene er, jo mindre ioner er tilgjengelige for inndiffusjon i glassplaten.

En diffusjon fra et belegg på platen og fra et flytende eller gassformet medium kan skje samtidig. Således kan platen pålegges et egnet medium, og diffusjonen kan frembringes ved at den belagte glassplate nedsenkes i et væskebad som også tilveiebringer ioner for inndiffusjon i glassplaten. Når man anvender en slik fremgangsmåte, så kan en forønsket varierende effekt oppnås ved at platen påtrykkes et belegg med varierende tykkelse og/eller sammensetning, eller man pålegger et belegg med ensartet tykkelse og sammensetning, men lar væsken bare virke på noen få steder, f.eks. ved å plasere en perforert plate mellom belegget og væsken, slik at diffusjonen blir sterkere i plåteperforeringene enn andre steder.

Alle eller de fleste av de ovennevnte fremgangsmåter er like anvendbare for behandling av et materiale i andre fysiske former, f.eks. hule eller støpte glassartikler.

Den prinsipielle anvendelse av foreliggende oppfinnelse er-behandling av plateglass for å modifisere glassets bruddkarakteris-tika, slik at det behandlede glass ved et eventuelt brudd spontant oppbrytes i stykker av en forutbestemt dimensjon. For dette formål bor den kjemiske herdning fullstendig eller i alt vesentlig skje langs et nettverk av linjer som oppdeler glassplaten i relativt små områder. Disse områder kan fordelaktig være av forskjellig størrelse. Når den kjemiske herdning skjer langs linjer som avdeler mindre og større områder, så har bruddspenningen en tendens til forst å forplante seg langs de linjer som avgrenser de største områder.

Det er velkjent at en diffusjon av ioner inni et glasslegeme kan fremmes ved å påsette et elektrisk felt tvers over interfasen mellom glasset og det kontaktende medium som tilveiebringer de ioner som skal diffundere inn i glasset. Ved et ioneutbytte ifolge foreliggende oppfinnelse kan et elektrisk felt etableres for å fremme den forønskede diffusjon i Feltet skal etableres mellom elektroder mellom hvilke det materiale som skal behandles, er plasert. Slike elektroder kan f.eks. bestå av veggene i en form eller i en annen beholder, som kan inneholde det ioneholdige medium.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter videre apparater for utførelse av en fremgangsmåte slik dette er definert ovenfor. Ft slikt apparat kan innbefatte en form hvori det kan innsettes et legeme av glass eller annet materiale hvis overflate er pålagt ett eller flere lag av et pastalignende medium. Formens vegger kan være slik plasert og utformet at avstanden mellom deres motsatte overflater kan variere fra en stilling til en annen, foruten anordninger for å kunne oppvarme nevnte form og innhold til en temperatur ved hvilken molekyler, atomer eller ioner kan diffundere inn i legemet fra et kontaktende medium med passende sammensetning. Formens vegger kan være elektrisk isolert fra hverandre og tilknyttet en elektrisitetskilde, for derved å kunne frembringe et elektrisk felt mellom veggene.

Forskjellige utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser en måte for å utfore en fremgangsmåte ifolge foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser en modifisert fremgangsmåte,

fig. 3-7 viser forskjellige herdningsmønstre,

fig. 8-11 viser forskjellige måter for å pålegge en glassplate et medium ifølge et forutbestemt fordelingsmønster,

fig. 12 viser en fremgangsmåte for mønstervis å prebelegge en plate med et diffusjonshindrende stoff,

fig. 13 illustrerer en annen måte for å fremstille et belegg med en forutbestemt, ikke-ensartet fordeling av mediet, og

fig. 14 illustrerer en fremgangsmåte for å behandle en glassplate som er blitt prebelagt ifolge fremgangsmåten vist på fig. 12.

I den fremgangsmåte som er vist på fig. 1 blir en glassplate 11, f.eks. en plate av vanlig sodaglass eller borsilikatglass, plasert på et underlag 12 mellom to plater 13 hvis indre flater er bølget. Rommet mellom glassplaten og platene 13 er fylt med et medium 15 bestående av et stoff som tilveiebringer ioner, f.eks. kaliumioner, som skal diffundere inn i glasset.

Mediet kan innbefatte . et fyllstoff, f.eks. kaolin, i til-legg til nevnte ioniserte forbindelser. Mengden fy. stoff vil be-stemme den mengde ioner som er tilgjengelige for inndiffundering i glasset. Mediet kan videre inneholde et. ioneutbytningsmateriale, som kan være glassaktig eller ikke-glassaktig, f.eks; finfordelt kalium-glass eller montmorrillonit som er blitt anriket med kaliumioner på forhånd. Slike utbytningsmaterialer vil absorbere ioner som diffunderer inn i mediet fra glasset og frigjøre ytterligere ioner for inn diffundering i glasset. Platene 13 kan påsettes trykk slik det er angitt med pilene 14, for derved å få et medium med variabel tykkelse på grunn av rillene eller bølgene på innersiden av platene. Den beholder som er vist på fig. 1, blir så plasert i en ovn hvis temperatur er tilstrekkelig til at man oppnår det forønskede ioneutbytte mellom glassplaten og mediet. Hvis mediet inneholder kaliumioner som skal diffundere inn i glasset, i utbytning for natriumioner, så holdes temperaturen under glassets utglodningspunkt, slik at det skapes kompressive spenninger i glassets ytre lag ved avkjøling. Ved å variere tykkelsen på hvert lag av mediet, så vil konsentrasjonen av tilgjengelige ioner for inndiffundering i glasset variere fra et sted til et annet etter et forutbestemt mønster som vil være bestemt av tverr-snittet på det lag av medium som dannes mellom glassplaten og platen 13. Glassplaten vil følgelig bli kjemisk herdet ifølge et forutbestemt mønster. De kompressive spenninger som bygges opp i de ytre lag av glasset er størst i de områder hvor medielaget er tykkest. Når en således herdet glassplate utsettes for brudd, så vil den spontant dele seg opp i mindre stykker enn en ensartet temperert glassplate.

Hvis mediets sammensetning er slik at de formede lag av medium henger fast til glassplaten og beholder sin form når platene 15 fjernes, så kan disse platene fjernes før man utfører behandlingen i ovnen. Kaliumsaltet kan f.eks. smeltes i mellomrommet mellom platene og glassplaten slik at det dannes en tilklebet film på glasset, eller slik at det dannes en pasta inneholdende saltet og et fyllstoff. Alternativt kan mediet først pålegges som en pasta, f.eks. en pasta inneholdende et kaliumsalt i form av korn eller i en suspensjon i en væske, f.eks. en alkohol eller saltet kan være oppløst i vann, med eller uten et fyllstoff i pulverisert form. I slike tilfeller anvendes platene 13 kun for å forme pastalagene etterat disse er pålagt glassplaten.

Den fremgangsmåte som er beskrevet med henvisning til fig.

1, kan også brukes når man anvender et medium inneholdende litiumioner for inndiffundering i glasset i bytte for natriumioner ved tem-peraturer over deformasjonspunktet for glasset.

Ifølge en modifikasjon av den fremgangsmåte som er beskrevet med henvisning til fig. 1 så perforeres platene på hver side av glassplaten hvoretter de presses inntil denne, og det hele senkes ned i et kjemisk herdebad inneholdende ett eller flere smeltede salter som tilveiebringer de ioner som skal diffundere inn i glasset. Ioneutbyttet vil i dette tilfelle i alt vesentlig skje i de plateområder som ekspo-

neres overfor badet gjennom nevnte perforeringer.

Fig. 2 illustrerer en fremgangsmåte av lignende type, som ble beskrevet under henvisning til fig. 1. Fig. 2 viser en behandling av en monstret glassplate. Platene 13 er i dette tilfelle av ensartet tykkelse. Den forønskede, forutbestemte variasjon av tykkelsen på medielagene 15 vil i dette tilfelle være et resultat av kon-figurasjonen på glassoverflaten. Herdingen aksellereres ved at platene 13 påsettes et vekselstrømsfelt fra generatoren 17 via tilkob-lingsledningene 16. Platene 13 er elektrisk ledende, og underlaget 12 er elektrisk isolerende og står i god kontakt med bunnkanten av glassplaten 11, slik at man hindrer en kortslutning mellom platene

13 via mediet 15.

Det henvises nå til fig. 3-7 som viser forskjellige herd-ningsmønstre. På fig. 3 representerer linjene 18 trange herdningssoner hvor de kompressive spenninger er større enn i de mellomliggende bredere soner 19. Ved et brudd vil glasset bli oppdelt i lange fragmenter. Fragmentene vil bli mindre hvis den motsatte side av glassplaten blir herdet i et lignende monster, men hvor herdesonene går i en annen retning enn det som er vist på fig. 3»

Man får også en mindre fragmentering hvis platen på hver side herdes ifolge et sjakkmonster slik det er vist på fig.. 4» På denne figur representerer linjene 20 trange soner hvor herdegraden er større enn i områdene 21 som skiller linjene. Hvis man derimot herder glasset i mindre grad i de trange sonene 20 enn i områdene 21, så vil fragmenteringen enten være den samme eller noe mindre fin og regelmessig, alt avhengig av omstendighetene. Man kan frembringe herdningsmonstre hvor områdene 21 har forskjellig størrelse, men man har ikke funnet at dette gir særlig forskjellige resultater.

Fig. 5 viser et herdningsmønster bestående av parallelle trange herdningssoner slik det er vist på fig. 3 og loddrett på disse, trange herdningssoner som oppdeler båndet 19 på fig. 3 i mindre områder 22 og 23, hvor glasset er herdet i mindre grad. Bruddspenninger har en tendens til først å forplante seg langs de soner som omgir de større områder 22 og deretter langs de linjer som avdeler de mindre

stykker 23. F,n oppdeling' av glasset i stykker av en gitt liten størr-else ved en forplantning av bruddspenninger langs forutbestemte linjer, har en tendens til å bli fremmet ved et nærvær av tallrike hjørner, hvor herdningslinjene møtes i en viss vinkel. Av denne grunn har et herd-ningsmønster slik det er vist på fig. 6, og som består av sikksakk-

linjer 24, fordeler fremfor det som er vist på fig. 3, og som vist på fig. 6, kan ett eller flere av de dannede bånd oppdeles i mindre heksagonale områder 25. Fig. 7 viser et heksagonalt monster hvor de maksimale herdningssoner avdeler heksagonale områder, men hvor ingen av hjørnene er så skarpe som i sekskantene på fig. 6, og de stykker som dannes ved et eventuelt brudd, har følgelig en mindre tendens til å være kuttende.

Forskjellige måter for å frembringe forskjellige herdningsmonstre vil nå bli beskrevet med henvisning til de gjenværende figurer.

I den fremgangsmåte som er vist på fig. 8, pålegges medium på en glassplate 11 ved hjelp av en valse 26 som bæres på skinner 29. For å illustrere forskjellige muligheter, er figuren oppdelt i tre deler. Den venstre delen viser en valse med endeløse perifere riller samt skjærende langsgående riller 28. Den midtre del viser en valse som bare er utstyrt med endeløse perifere riller 27. Den høyre delen viser en glatt valse og en underliggende mønstret glassplate. En viss mengde medium pålegges glassplaten som haug 32, og så blir valsen beveget frem og tilbake for å jevne mediet ut til et lag med forutbestemt form, enten bestemt av valsens overflateform, eller hvis man anvender en glatt valse, ved glassplatens overflatemonster. F.n valse med bare endeløse parallelle riller, vil frembringe et lag hvis av-delte parallelle soner har større tykkelse enn de skjærende soner, mens en valse som også har langsgående riller 28, vil frembringe et lag med skjærende soner, hvor laget har større tykkelse enn i andre områder.

Istedenfor å anvende en valse for å fordele haugen ifølge

et forutbestemt mønster på glassplaten 11, så er det også mulig å pålegge mediet som et belegg med konstant tykkelse og deretter frembringe det forønskede mønster ved hjelp av en eller annen pregeanordning. Denne pregeanordning kan feks. bestå av en sikt fremstilt ved skjærende plater eller rør som angir det forønskede mønster.

Istedenfor å presse sikten inn i belegget, så er det også mulig å fylle hullene i sikten med forskjellige forbindelser, og deretter presse sikten inn mot platen under selve herdningen.

I fremgangsmåten ifølge fig. 9, blir mediet levert som en dusj' 35 f"ra en dusjanordning 34 som er bevegbar langs en stang 33* Mellom glassplaten 11 og dusjanordningen, er det en sikt 36 av et slikt mønster at man på glassplaten får avsatt et medielag 37 hvis tykkelse varierer ifølge siktens mønster. Mediet kan sprøytes på i form av 'en løsning, en suspensjon eller som en smelte. Ved en lign ende fremgangsmåte er det også mulig å pålegge mediet i pulverform.

Man har også oppnådd gode resultater ved å plasere en sikt 38 på glassplaten 11, slik det er vist på fig. 10, og så pålegge mediet igjennom sikten. Formen på sikten og mediets konsistens er slik at noe medium siver inn under de svarte områder 39>men belegget vil få en betydelig større dybde i de åpne områder 40. Når man pålegger et fast eller pastalignende medium, så kan en viss mengde avsettes på sikten og så sprees utover og tvinges igjennom denne ved hjelp av en skrapeanordning. Man kan f.eks. forst pålegge glassplaten et tynt ensartet lag med medium, hvoretter ytterligere medium kan pålegges dette lag igjennom sikten. I dette tilfelle er det naturligvis ikke nødvendig at medium siver inn under de svarte områder av sikten, fordi de tilsvarende områder på glassplaten allerede er blitt belagt.

Fig. 11 illustrerer en fremgangsmåte for fremstilling av et lag med variabel tykkelse ved hjelp av en skrape 42 med riflet kant og ellers båret av skinnene 29. Belegget vil i dette tilfelle ha parallelle rygger som tilsvarer hakkene 41 Pa skrapen og adskilt av bånd hvis tykkelse vil være avhengig av avstanden mellom kanten 43

på skrapen og glassplatens overflate.

Det er ikke nødvendig å pålegge et medielag med'variabel tykkelse eller sammensetning, hvis den overflate på hvilken mediet skal pålegges, allerede er mønstret ved hjelp av et belegg som inneholder forbindelser eller stoffer som hindrer eller nedsetter ionediffusjonen mellom mediet og glasset. Dette kan f.eks. gjøres ved å øke diffusjonsbarrieren i de soner hvor et slikt stoff er pålagt. Et stoff for å oke diffusjonsbarrieren kan pålegges i form av et sjakk-mønster ved hjelp av et apparat av den type som er vist i fig. 12,

og som innbefatter en valse 44 med krager 45 knyttet sammen ved hjelp av aksiale ribber 46. Valsen plaseres over plate 11 og tar opp væske fra en pute 48, slik at de perifere flater av kragene 46 og de ytre flater av ribbene 46 blir tilført væske som så overføres til over-flaten av glassplaten ved 47» Glassplaten kan så pålegges et ensartet lag av et medium som tilveiebringer de forønskede ioner for inn-dif fundering i glasset. Ioneutbytningsmengden vil bli betydelig mindre i de soner som er pålagt den diffusjonshindrende forbindelse.

Fig. 13 viser en glassplate 11 først belagt med en ensartet tynn film 49 av®n forbindelse som tilveiebringer kalium eller andre ioner for inndiffusjon i platen, hvoretter denne i visse soner er pålagt ytterligere mengder medium 37• Som et resultat av dette vil ioneutbyttet i glassplaten 11 blir forskjellig, idet de soner som er dekket av mengden 37 vil bli herdet i større grad enn de andre sonene.

Fig. 14 viser en glassplate 11 som kun i visse soner bærer et belegg 50 av et stoff som hindrer inndiffusjonen av kaliumioner fra et medium 37 som er pålagt hele glassplaten etterpå, og/eller som

hindrer diffusjon av natriumioner fra platen og over i nevnte medium. Det stoff som danner belegget 50 kan f.eks. være et metall som kobber eller et oksyd som TiOg. Belegget 50 kan være avsatt ved fordampning i vakuum, og i dette tilfelle må man maskere de områder av plate 11

som ikke skal pålegges* det diffusjonshindrende stoff. Belegget 50 kan imidlertid fremstilles på forskjellige andre måter, f.eks. ved å dyppe platen i en løsning av stoffet og deretter utfore en pyrolyse, idet man igjen maskerer de områder som ikke skal belegges. Ftterat man har fremstilt belegget 50, pålegges et ensartet lag 37 av et kaliumsalt, hvorved det skjer at ioneutbytte mellom dette belegg og glassplaten 11 ved at denne oppvarmes til en temperatur under utgjødningspunktet for glasset, f.eks. til 450°c«Belegget $ 0 vil i dette tilfelle hindre et ioneutbytte i de soner hvor belegget er tilstede, slik at de tilsvarende soner i glassplaten vil være herdet i langt mindre grad enn de

mellomliggende områder.

Den foregående beskrivelse av fremgangsmåter ifolge foreliggende oppfinnelse, har i alt vesentlig angått fremgangsmåter som har innbefattet et ioneutbytte. Ft eksempel på en fremgangsmåte av sementeringstypen er følgende: Ft vanlig soda-kalkstensilikatglass ble selektivt pålagt ifølge et forutbestemt mønster en film av petroleum, hvoretter den således behandlede overflate fullstendig ble dekket av en pulverblanding bestående av 80 vektprosent sand, 10 vektprosent titan og 10 vektprosent TiOg, idet kornstørrelsen varierte fra 0.1 til 0.5 mm. Ved hjelp av en form ble pulveret formet til et lag 1 mm tykt i de soner hvor petroleumsfilmen var tilstede og 2 mm tykt i de andre områdene. Det belagte glass ble oppvarmet til 400°C i 10 minutter. Etter avkjøling fant man at glasset hadde en metallisk gråfarge unntatt i de soner hvor det hadde vært et petroleumsbelegg. Man fant at TiOg-molekylene og noe titan hadde trengt inn i de ytre lag av glassplaten, og minst en del av d -t foreliggende titan var i atomær tilstand. Det var frembragt kompressive spenninger i de ytre lag åv glassplaten, og når platen ble spent til bruddpunktet, så brakk de gråfargede deler av platen opp i tallrike små ikke-kuttende fragmenter, mens de andre deler av platen brast slik man ser det i forbindelse med vanlig glass.

Det folgende er et eksempel som viser hvorledes foreliggende oppfinnelse kan anvendes for å behandle et vitro-krystallinsk materi-

ale. En glassplate med folgende sammensetning: SiC^ : 42. 3%, A^O^ :

31.2$, Na20: 10.4$, KgO: 6.296, CaO: 1.895, Ti02 : 7-4%, AsgO^: 0.7$ (de angitte prosenter er per vekt) ble underkastet vanlig varmebehandling for å frembringe en partiell krystallisasjon. Etter varmebehandlingen inneholdt platen ca. 20 vektprosent av en krystallinsk nefelinfase og ca. 80 vektprosent av en glassaktig fase. Da platen ble spent til bruddpunktet, brakk den opp i ganske store kuttende stykker. I en sammenlignende prove ble en plate av samme vitro-krystallinske mate-

riale belagt med et lag av hydratisert porselensleire inneholdende 10 vektprosent kaliumnitrat. Leirelaget ble torket i luften inntil laget begynte å sprekke opp, og sprekkene fulgte et monster som av-

delte firkanter hvis storrelse var ca. lxl cm. Sprekkene ble fylt med samme porselensleire som imidlertid var tilsatt 50 vektprosent kaliumnitrat. Den belagte plate ble så i en ovn oppvarmet til 410° C

i en time og så avkjølt. Da den behandlede vitro-krystallinske plate ble spent til bruddpunktet, så forplantet bruddspenningene seg langs det ovennevnte monster, slik at platen spontant ble oppdelt i frag-

2

menter pa ca. 1 cm storrelse.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til modifisering av et legeme av glass eller vitrokrystallinsk materiale, ved diffundering av ioner, eventuelt under innvirkning av et elektrisk felt, inn i minst en overflate av nevnte legeme fra et kontaktmedium i en mengde som varierer fra en sone til en annen over grenseflateområdet mellom legemet og mediet slik at legemet blir påvirket forskjellig og vesentlig i overensstemmelse med et forutbestemt monster som legemet hovedsakelig vil oppdeles etter hvis det brytes,karakterisert vedat diffu-

sjonen av ioner inn i legemet forårsakes fullstendig eller i forskjellig grad langs et nettverk av linjer som oppdeler minst en overflate av legemet i en rekke relativt mindre områder, idet disse områder fortrinnsvis har forskjellige størrelser hvilke er innbyrdes blandet.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at diffusjonen av ioner inn i legemet finner sted fra et lag som er pålagt et overflateområde av legemet, og ved at et slikt lag har en i alt vesentlig ensartet tykkelse, men inneholder ioner for inndiffusjon i glasset i en konsentrasjon som varierer fra et sted til et annet i nevnte lag.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 2,karakterisertved at man for diffusjonen fremstiller nevnte lag ved å pålegge medium med ensartet sammensetning, hvoretter laget selektivt eller forskjellig, pålegges et stoff som modifiserer konsentrasjonen av ioner, som er tilgjengelige for inndiffundering i legemet.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at diffusjonen av ioner inn i nevnte legeme skjer fra et lag som varierer i tykkelse fra et sted til et annet.

5. Fremgangsmåte ifolge krav 4>karakterisertved at man for diffusjonen fremstiller nevnte lag ved å overfore et pastalignende medium til nevnte overflate fra en stopeanordning.

6. Fremgangsmåte ifolge krav 4>karakterisertved at man for diffusjonen fremstiller nevnte lag ved å pålegge en overflate av legemet med et lag av pastalignende medium i en : alt vesentlig ensartet tykkelse, hvoretter man støper eller preger et monster i laget.

7. Fremgangsmåte ifolge krav 4>karakterisertved at man for diffusjonen fremstiller nevnte lag ved å pålegge legemet medium i ett eller flere områder som selektivt er prebelagt med et stoff som hindrer eller fremmer ionediffusjonen inn i nevnte legeme fra mediet.

8. Apparat for modifisering av en eller flere egenskaper i et legeme av glass eller vitrokrystallinsk materiale,karakterisert vedå innbefatte en form (12,13) hvor veggene er plasert slik at et legeme og lag av pastalignende materiale (15) i kontakt med nevnte legeme (11) kan plaseres mellom dem, og hvor nevnte vegger (13) er slik utformet og plasert at avstanden mellom deres indre overflater varierer fra et sted til et annet, samt anordninger for å oppvarme nevnte form og dets innhold til en temperatur ved hvilken ioner, eventuelt under innvirkning av et elektrisk felt, kan diffundere inn i legemet fra det kontaktende medium med egnet sammensetning.

9. Apparat ifolge krav 8,karakterisert vedat nevnte vegger er elektrisk isolert fra hverandre og tilknyttet en elektromotorisk kilde (17) slik at man kan opprette et elektrisk felt mellom dem.