NO762175L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og sammensetning for

dannelse av en avsetning av et

metalloksyd på glass.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å danne en tynn metalloksydfilm på et ildfast materiale så som glass, kjeramisk glass osv.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte hvor man anvender et elektrostatisk felt for å få en meget sterk festning av metalloksydfilmen.

Hvis man belegger en glassoverflate med en tynn metalloksyd-film forbedres dens optiske og elektriske egenskap. For eksempellvil et glass som er belagt på denne måten kunne anvendes som et vindu for å dempe sollyset eller som et vindu med en elektrisk ledende overflate. Videre er det foreslått å be-legge glass med en tynn metalloksydfilm for dekorative formål, f.eks. på kjøkkenartikler. Inntil nylig har dannelsen av en tynn metalloksydf ilm på en ildf as t^ver flate" "så" "som^glasV vært tilveiebragt ved å pulverisere en oppløsning av en metallforbindelse som dekomponerer av varme på overflaten av det nevnte ildfaste materialecsom holdes på en temperatur på 500°C, men under deformasjonstemperaturen for materialet. Men fremgangsmåten for å fremstille en metalloksydfilm som er festet til overflaten ved å pulverisere en oppløsning av en metallforbindelse på den forvarmede glassoverflate har flere ulemper som vil bli nevnt nedenunder.

Ikke bare vil glasset bli avkjølt ved den gass-strømmen f.eks. luftstrømmen som anvendes for å pulverisere oppløsningen på overflaten, men det vil likeledes bli avkjølt ytterligere på grunn av varmetap som er nødvendig for å for-dampe oppløsningsmidlet i oppløsningen når metallforbindelsen dekomponerer på glassoverflaten. .Disse fenomenérrfremskynder åvkjølingen av glasset meget. Hvis avkjølingshastigheten er meget høy, vil man se en reduksjon ikke bare i motstanden i metalloksydfiImen, men likeledes i effektiviteten ved beleggingen og i beleggets festeevne.

Følgelig ungår man vanligvis å anvende et oppløs-ningsmiddel som vann hvor fordampningsvarmen er meget høy, og man anvender i stedet for et organisk oppløsningsmiddel. Men i dette tilfelle vil man på den ene side øke brannfaren ved å bringe oppløsningsmidlet i kontakt med den varme glassflaten mens man på den annen side møter både indre og ytre forurensnings-problemer på grunn av den ubehagelige lukt eller de giftige eg-enskaper i det fordampede oppløsningsmiddel noe som gjør anvend-elsen av organisk oppløsningsmiddel likeledes ulempelig. For å omgå disse ulemper har man foreslått en fremgangsmåte som består av å-påsprøyte overflaten av det forvarmede glass eller pulver som består i at selve metallforbindelsen som dekomponerer termisk til metalloksydet.

Med denne fremgangsmåten er det ' mulig'-.å eliminere ulempene som er knyttet, til det:.indre og ytre miljø og som skriver seg fra forandring av oppløsningsmidlet, og man finner videre at festeevnen til: •metarioksydf ilmen økes og det samme gjør utbyttet ved fremgangsmåten siden temperatursenkningen i glasset på grunn av påsprøytning av pulveret med metallpreparat er temmelig liten.

Men økningen av utbyttet (dvs. den mengde av metallforbindelsen som effektivt festes til glasset for å danne et oksydbelegg i forhold til den totale mengde av metallforbindelse som anvendes i pulveriseringsapparatet) er ikke særlig bemerkel-sesverdig i den nevnte fremgangsmåte sammenlignet med utbyttet i fremgangsmåter som anvender en metallforbindelse i oppløsning.

Videre vil jevnheten på metalloksydfilmer som er fremstilt ved fremgangsmåten uten oppløsningsmiddel alltid være dårligere enn metalloksydfilmer som er fremstilt ved fremgangsmåter som anvender et oppløsningsmiddel. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for å fremstille en metalloksydfilm som har god festeevne og som eliminerer de nevnte feil.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å fremstille en tynn metalloksydfilm som er festet til en glassoverflate ved å påføre et fint pulver at et metallpreparat som dekomponerer ved varme til. et metalloksyd erkarakterisert vedat det nevnte pulver av metallforbindelse sprøytes på overflaten av glasset som er forvarmet til en temperatur som ligger like under mykningstemperaturen i glasset, men tilstrekkelig til at den elektriske motstand i det nevnte glass er mindre enn 10 ohm.cm og fremgangsmåten er viderekarakterisert vedat man anvender en høy potensialdifferanse mellom det nevnte glass og påsprøytningsappa-ratet for det nevnte pulver for derved å påføre en elektrisk ladning på det nevnte pulver.

Etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er den potensialdifferanse som anvendes mellom glasset og påsprøytnings-apparatet for pulveret fortrinnsvis større enn 30 KV og glasset holdes fortrinnsvis som den negative pol.

På den annen side er det ifølge den foreliggende oppfinnelse slik at når temperaturen hvor den elektriske motstand er under 10^~ ® ohm. cm befinner seg over 350°C for vanlig glass basert på silisiumoksyd, soda og kalk, er det foretrukket i fremgangsmåten å forvarme glasset til over 500°C for å forbedre metalloksydbelegget i form av en tynn film på overflaten av glasset og også for å tilveiebringe en film som er sterkt bundet til glasset. Når man anvender nevnte pulver av en metallforbindelse for å fremstille en metalloksydfilm ifølge oppfinnelsen, velger man fortrinnsvis et pulver med en kornstørrelse på mindre enn 100 y og som har en dekomponeringstemperatur mellom 100 og 400°C.

Som eksempler på slike metallforbindelser kan man nevne acetylacetonatene av metaller som krom, jern, kobolt, aluminium og indium.

Videre er det foretrukket å justere hastigheten som pulveret med metallforbinde.lsen påføres gjennom foredlings-innretningen slik at denne hastigheten er over 3m/sek. like i nærheten av glassoverflaten og det er likeledes foretrukket å justere potensialforskjellen mellom glasset og pulverfordeleren.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil pulveret av metallforbindelsen, dersom pulveret som påføres på glassoverflaten er elektrisk ladet og glasset er tilstrekkelig opp-varmet til at den elektriske motstand er under 10"^ ohm.cm og dersom man har skapt et elektrisk felt mellom påføringsinn-retningen for pulveret og glasset, bli sterkt tiltrukket til overflaten av glasset med en hastighet som er en funksjon av pulverets opprinnelige hastighet, men som er ytterligere aksele-rert av det elektriske felt.

Dette fører til at mengden av metallforbindelse som ikke kommer ned til glassoverflaten eller som dekomponerer før sammenstøtetreduseres vesentlig i forhold til det tilfelle hvor man ikke anvender et elektrostatisk felt slik at utbyttet ved fremgangsmåten økes vesentlig.. Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er følgelig ikke bare økonomisk med hensyn til forbruk av metallforbindelse, men fremgangsmåten reduserer videre forurensningen i rommet hvor påføringene foregår siden den mengde gass som skal fjernes på grunn av den termiske dekomponering av metallforbindelsen redusere's, og videre ved at den mengde pulver som ikke dekomponerer også reduseres.

Siden elektriske motstand i glasset reduseres til under 10^~ ® ohm. cm er det mulig å skape et elektrostatisk felt mellom glasset og påføringsapparatet for pulveret. Dette gjør det mulig å øke hastigheten for bevegelsen av partiklene i det elektrisk ladede pulver i retning av glasset noe som øker overflaten som mottar pulverstrålen og som gjør det mulig å tilveiebringe en metalloksydfilm på glasset med jevn tykkelse. Med andre ord vil man, på grunn av den foreliggende oppfinnelse øke utbyttet og samtidig få en utmerket kvalitet på produktet.

Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse å justere hastigheten på pulveret med metallf orbindelse:.til minst 3 m/sek. ved sammenstøt med glasset, er det mulig å få knyttet til glasset en tynn metalloksydfilm som er jevn og uten feil og uregelmessigheter siden man forhindrer den termiske dekomponering av metallforbindelsen før den støter sammen med glassoverflaten.

Betingelsene som karakteriserer den foreliggende oppfinnelse er meget forskjellige fra de betingelser man vanligvis anvender ved belegging ved elektrostatisk påføring av pulveret som ikke medfører noen termisk dekomponering av det på-førte pulver. Når det dreier seg om elektrostatisk belégging uten termisk dekomponering, er det i virkeligheten foretrukket å påføre pulveret med en liten hastighet mens i den foreligg-

ende oppfinnelse, tvert i mot en liten hastighet på det påførte pulveret medfører visse ulemper som f.eks. risikoen for en for tidlig termisk dekomponering av metallforbindelsen før den

støter sammen med glassoverflaten og risikoen'for at det dannede metalloksyd ikke skal være tilstrekkelig statisk tiltrukket til overflaten av glasset og derfor danne feil eller uregelmessigheter og redusere festeevnen hos metalloksydet.

I det tilfelle hvor hastigheten på pulveret er mer enn 10 m/sek. vil, selvom det er mulig å få en jevn film uten at det dannes feil eller uregelmessigheter vil virkningen av det elektrostatiske felt reduseres.

Følgelig er den endelige hastighet på pulveret fortrinnsvis justert til en verdi mellom 3 og 10 m/sek.

Oppfinnelsen er beskrevet i større detalj nedenunder under henvisning til den vedheftede tegning. Denne tegning representerer den innretningen som anvendes i eksemplene som er .utført ifølge den foreliggende oppfinnelse.

I tegningen er (5) pulverreservoaret for metall, forbindelsen som termisk kan dekomponere til et oksyd. I dette reservoaret blandes pulveret av metallforbindelse (7) med en gass og føres ved en ledning (11) til en pistol (2) for elektrostatisk påsprøytning av pulveret som utgjør en del av påsprøytn±r:

inginnretningen.

Det nevnte.pulverreservoar (5) har en porøs plate (8) hvor pulveret hviler (7). Man skaper en fluidisert masse av pulveret ved å blåse inn komprimert luft under den porøse plate (8) fra en kilde av komprimert luft som ikke er vist på tegningen.

Innretningen er utstyrt med en trykkregulator (10) som gjør det mulig å holde et trykk på 1 kg/cm 2 under den porøse plate (8).

Pulveret føres av ledningen (11) til pistolen (2) ved gjennom ejektoren (6) å sende ut luft under trykk som reguleres av regulatoren (9). Pulveret av metallforbindelse som sammen med luft føres til sprøytepistolen (2) er ladet positivt av en lamell (3) som er knyttet til den positive pol i en strøm-kilde med høy spenning (4) hvor den negative pol er forbundet med jord og herfra til overflaten av glassplaten (1) som er festet til et transportbånd (13) og hvor glasset er forvarmet i en elektrisk ovn før det trer inn i pulveriseringskammeret (12). Dette pulveriseringskammer har en kappe for å suge ut luft (14) og det er forbundet med jord gjennom transportbåndet (13).

Eksempel 1

I et apparat som er beskrevet, anvender man et

pulver av kromacetylacetonat som pulver av metallforbindelse.

Dette pulveret hvor kornstørrelsen er mindre enn 100 y er

plassert på den porøse plate (8).i reservoaret (5) og påsprøytes glassplaten (1) i en konsentrasjon på 0,1 g/l kromacetylacetonat ved hjelp av 450 l/min. luft som blåses ejektoren (6) hvor luften som føres ut av ejektoren holdes på et trykk på 355kg/cm 2 ved hjelp .av"regulatoren (9).

Tykkelsen på glassplaten er 6 mm og dens andre dimensjoner er 300x300 mm. Platen forvarmes i 5 min. i en elektrisk ovn som holdes på 670°C og den forskyves med en hastighet på 3,6 m/min. og plasseres i en avstand på 24 cm fra åpnin-gen av den elektrostatiske sprøytepistol (2). Den elektriske motstand i glasset under påføringen av metallforbindelsen er ca. 10 ohm.cm. Når spenningen på likestrømmen (4) justeres til 80 KV, vil tykkelsen på metalloksydet bli 920 Ångstrøm og lengden hvor-filmtykkelsen ikke varierer mer enn 15% av middelverdien er 150 mm.

For sammenligningen skyld utfører man en prøve

som farer utenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse. I

denne prøve kobler spenningen fra likestrømsgeneratoren ut, men alle de andre betingelsene forblir like. Resultatene viser at tykkelsen av metalloksydfilmen er bare 400 Å og at lengden på filmen hvor denne tykkelsen ikke varierer mer enn 15% er falt til 70 mm. Disse eksperimentelle resultater viser klart at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse hvor man anvender et?1 elektrostatisk felt øker på en effektiv måte utbyttet ved dannelsen av metalloksydfilmen og også filmens jevnhet. For eksempel er filmtykkelsen tilveiebragt ifølge fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen 2,3 ganger tykkelsen på filmen tilveiebragt i det sammenlignende eksemplet som er nevnt ovenfor og lengden på den delen av filmen som har en jevn tykkelse er ifølge den foreliggende oppfinnelse 2\ ganger større enn lengden i det sammenlignende eksempel.

Eksempel 2'

Under .anvendelse av fremgangsmåten som er beskrevet

i fig. med det samme pulver som metallforbindelse, ble det på

den samme glassplate som er er forvarmet påført ytterligere

prøver hvor man ved å regulere regulatoren (9) forandrer hastigheten på pulveret ved sammenstøt med glasset til de verdier som er angitt i tabell 1.

I disse prøvene er den påførte pulvermengde 50 g/min.

Forskjellige karakteristiske trekk .ved glassprøvene som ble belagt med metalloksydfilm under de ovennevnte betingelser, er angitt i tabell 1.

I tabell 1 er filmmotstanden prøvet med en slite-prøve som anvender et roterende slitasjeapparat.

De karakteristiske trekk ved dette apparatet er følgende:

Anvendt belastning: 600 g/cm<2>

Antall omdrininger: 300/min.

Overflate hvor belastningen virker: 1 cm<2>

Avstand fra belastningen til rotasjonssenteret: 35 mm Slipematerialet: 6 tykkelser av gas som er impregnert med et poleringsmiddel for glass.

Man ser etter resultatene i tabell 1 at når hastigheten på pulveret reguleres til en verdi på mer.-.enn 3 m/sek. vil metalloksydet som tilveiebringes ikke ha feil eller uregelmessigheter og ha en ønsket jevnhet. Videre er motstanden utmerket.

Eksempel 5

Under anvendelse av det samme apparat for fremstil-ling av metalloksydfilm som foran med en blanding av pulvere som består av 70 vekt-% kromacetylacetonat og 30 vek. t-% jernacetyl-acetonat..:med en kornstørrelse på under 100 u, gjennomføres en behandling med en hastighet på pulverblandingen ved sammenstøtet på glasset på 4,5 m/sek. ved hjelp av regulatoren (9); Pulvermengden av blandingen justeres ved hjelp av regulatoren (9).til verdier som er angitt i tabell 2. Glassplatene (["med dimensjonene 600x600 mm og tykkelse 6 mm) forvarmes i 5 min. i en elektrisk ovn som holdes på 670°C, og de føres foran den elektrostatiske sprøytepistol (2) med en hastighet på 6,8 m/min. mens sprøytepistolen forskyves frem og tilbake (forskyvningen er 80 cm loddrett på bevegelsesretningen for glassplatene med en frekvens på 45 perioder pr. minutt).

Den anvendte spenning på den elektrostatiske sprøy-tepistol er 80 KV. Tykkelsen og jenvheten på metalloksydbelegget som tilveiebringes er angitt i tabell 2 og er sammenlignet med resultater fra prøver hvor man ikke har påført et elektrostatisk felt mellom glassplatene og lamellen (3). Det vil si under betingelser som ligger utenfor oppfinnelsens ramme.

Som det fremgår av resultatene i tabell 2, vil utbyttet ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse av metalloksydbelegget være meget bedre enn i de sammenlign-

ende prøver siden pulvermengden som er nødvendig å påføre ifølge oppfinnelsen er ca. halvparten av den ..som trenges i sammenlignende prøver for å få en tilsvarende tykkelse på metalloksydfilmen.

Dette fører til at forbruket av metallforbindelse kan reduseres vesentlig og at følgelig gassmengden som skriver seg fra den termiske dekomponering av metallforbindelsen er meget liten, noe som reduserer forurensningene.

Videre er tykkelsen på metalloksydfilmen ifølge oppfinnelsen meget jevn og i alle tilfelle bedre enn de filmer som er danneti de sammenlignende prøver.

Glassplaten som er belagt med metalloksydfilm på 520 Å ifølge eksempel 3, har en reflekterende evne på 33% og en overføring på 47% i det synlige lys av solspekteret.

Dette glasset kan anvendes som bronzert vindu for

å redusere lyset.

I de foregående eksempler har man beskrevet anvend-elser av oppfinnelsen på flatt glass, men det er underforstått at oppfinnelsen, kan anvendes på andre glassartikler så som flasker, artikler av kjeramisk glass, glass-service, kjøkken-artikler osv.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å danne en tynn film av metalloksyd på en glassoverflate ved å påsprøyte et fint pulver av en metallforbindelse som kan dekomponere under påvirkning av varme til et metalloksyd, karakterisert ved at det nevnte pulver av metallforbindelse påsprøytes overflaten av det forvarmede glass ved en temperatur som ligger like under mykningstemperaturen for glasset, men som er tilstrekkelig høy til at den elektriske motstand i glasset er under lO1^ ohm.cm og ved at man anvender en høy potensialdifferanse mellom det nevnte glass og påsprøytningsapparatet for det nevnte pulver etter å ha påført dette en elektrisk ladning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at potensialdifferansen mellom glasset og på-sprøytningsapparatet for pulveret er større enn 30 KV og at I glasset fortrinnsvis holdes på den negative pol.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at glasset forvarmes til en temperatur på mer enn 500°C og at man anvender et pulver, av en metallforbindelse som dekomponerer til metalloksyd ved en temperatur på mellom 100 og 400°C.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-35karakterisert ved at man anvender et pulver av en metallforbindelse med kornstørrelse på mindre enn 100 y som påføres en tilstrekkelig stor akselerasjon til at hastigheten ved sammenstøtet med glasset ligger mellom 10 og 3 m/sek.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at pulveret av metallforbindelsen som anvendes er et acetylacetonat av metal-all som er valgt blant gruppen som består av krom, jern, kobolt, aluminium og indium.