PL68664B1 - - Google Patents

Description

27.IV.1967 dla zastrz. 1-12 Luksemburg 27.11.1968 dla zastrz. 13 Wielka Brytania Opublikowano: 25.06.1974 68664 KI. 80M9/02 MKP C04b 41/02 CLi \ i-LNlA Urzedu Patentowego Twórca wynalazku: Emile Plumat Wlasciciel patentu: Glaverbel, Watermael-Boitsfort (Belgia) Sposób modyfikowania wlasciwosci wyrobów szklanych, szklisto- krystalicznych i ceramicznych Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikowania wlasciwosci przedmiotów szklanych, szklistokrystalicz- nych i ceramicznych, a zwlaszcza sposób poprawienia ich charakterystyki pekania oraz urzadzenie do stoso¬ wania tego sposobu, dotyczace szczególnie wytwarzania wyrobów z hartowanego szkla, na przyklad szyb ochronnych, stosowanych w pojazdach (plyta szklana przed kierowca w samochodzie).Powszechnie znane jest podwyzszanie wytrzymalo¬ sci mechanicznej wyrobów szklanych, ze szkla krysta¬ licznego lub ceramicznych przez hartowanie chemiczne, to jest przez dyfuzje do warstwy powierzchniowej przedmiotu, jonów pochodzacych z osrodka stykajace¬ go sie z obrabianym materialem przy podwyzszonej temperaturze oraz w warunkach, w których warstwy powierzchniowe wyrobu sa poddawane sciskaniu.Naprezenia sciskajace wywoluje sie przez zastepowa¬ nie jonów warstwy powierzchniowej szkla jonami mniejszymi. Powoduje to obnizenie wspólczynnika roz¬ szerzalnosci cieplnej warstwy powierzchniowej, w cza¬ sie, gdy powierzchnia szkla znajduje sie w temperatu¬ rze wyzszej od temperatury zanikania naprezen, co od¬ powiada lepkosci rzedu 1014,6 puazów. Naprezenia te mozna uzyskac równiez przez podstawienie jonów w powierzchniowej warstwie szkla jonami wiekszymi, w czasie, gdy temperatura powierzchni szkla jest nizsza ód temperatury wyzarzania odprezajacego, co odpowia¬ da lepkosci 1013,2 puazów.Osrodek stykajacy sie z powierzchnia przedmiotu obrabianego i stanowiacy zródlo jonów dyfundujacych 10 15 20 30 do wnetrza tego przedmiotu moze byc w postaci gazo¬ wej, cieklej lub tez w postaci ciastowatej. Osrodek ten moze stanowic na przyklad kapiel stopionych soli lub tez warstwa pasty zawierajaca substancje bedaca zród¬ lem tych jonów.Znane jest równiez ograniczanie strefy utwardzonej do okreslonej czesci obrabianej powierzchni przez kon¬ taktowanie tylko tej wybranej czesci powierzchni z wspomnianym osrodkiem. Na przyklad znane jest utwardzanie brzegów rur lub arkuszy szklanych przez zanurzanie samych krawedzi w kapieli ze stopionych soli.Sposoby te maja powazna wade polegajaca na tym, ze przedmioty wykonane z tak obrobionego szkla pod¬ czas pekania rozpadaja sie na stosunkowo duze kawal¬ ki o ostrych krawedziach, co stanowi powazne niebez¬ pieczenstwo zwlaszcza w przypadku gdy przedmiotem obrabianym jest szyba przednia pojazdu.Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych wad, przez opracowanie sposobu pozwalajacego na otrzymy¬ wanie przedmiotów, w których pekniecia mialyby okre¬ slony z góry ksztalt, co pozwalaloby, na przyklad w przypadku szyb przednich do pojazdów, na uzyskanie szyby rozpadajacej sie w przypadku pekniecia na drob¬ ne kawalki nie kaleczace przy jednoczesnym zachowa¬ niu dobrej widocznosci i przejrzystosci.Cel ten osiagnieto wedlug wynalazku przez opraco¬ wanie sposobu, w którym przedmioty szklane, ze szkla krystalicznego lub ceramiczne kontaktuje- sie z warstwa lub warstwami pasty albo z kapiela stopionych soli, 6866468664 która to pasta lub kapiel zawiera substancje stanowia¬ ca zródlo jonów, zwlaszcza jonów alkalicznych, i po¬ woduje sie dyfuzje tych jonów do wnetrza tego przed¬ miotu, zwlaszcza poprzez wymiane jonów tego przed¬ miotu utrzymywanego w podwyzszonej temperaturze, przy czym wymiane jonów prowadzi sie w sposób nie¬ równomierny ze zróznicowana predkoscia w róznych strefach powierzchni przedmiotu obrabianego wedlug okreslonego wzoru zmieniajac wedlug tego wzoru wlas¬ ciwosci osrodka stykajacego sie z powierzchnia przed¬ miotu i zawierajacego zródlo jonów.Wynalazek moze byc zastosowany w szczególnosci do hartowania chemicznego na drodze wymiany jonów alkalicznych szkla w postaci arkuszy, na przyklad ar¬ kuszy lub szkiel przeznaczonych na szyby przednie do pojazdów lub na innego rodzaju okna.Sposób ten znajduje równiez zastosowanie przy ob¬ róbce wyrobów szklanych wewnatrz pustych lub ze szkla prasowanego. Mozna na przyklad przeprowadzic dyfuzje zróznicowana -za pomoca kapieli ze stopionych soli, w której to kapieli zanurza sie przeznaczone do obróbki arkusze szkla, przy czym powierzchnie tych arkuszy stykaja sie z ciecza poprzez ochronna scianke lub ekran, które umozliwiaja kontakt z ta ciecza tylko w okreslonych miejscach. Tak wiec powierzchnie ar¬ kuszy sa poddawane zjawisku dyfuzji w sposób se¬ lektywny lub zróznicowany.Zróznicowane dzialanie nastepuje na przyklad w przypadku zastosowania perforowanej scianki ochronnej nalozonej na powierzchnie arkusza na czas obróbki, poniewaz wtedy dyfuzja w miejscach gdzie sa otwory bedzie zachodzila w znacznie wiekszym stopniu niz na pozostalym obszarze. Mozna równiez uzyskac z góry okreslony ale nierównomierny kontakt cieczy z powierzchnia arkusza poprzez zastosowanie nie per¬ forowanej scianki ale scianki o odpowiednim ksztalcie, na przyklad pofaldowanej lub posiadajacej zaglebienia tworzace wraz z arkuszem przestrzenie dla pomiesz¬ czenia cieklego osrodka. Stopien dyfuzji zachodzacy w strefach tych zaglebien zalezy miedzy innymi od ich glebokosci. I tak, im plytsze sa te zaglebienia tym szybciej dana ilosc zawartej w nich cieczy zostaje pozbawiona jonów dyfundujacych do wnetrza arkusza.Sposobem wedlug niniejszego wynalazku mozna je¬ dnoczesnie prowadzic dyfuzje z powloki naniesionej na powierzchnie arkusza i z osrodka cieklego lub ga¬ zowego. Tak wiec arkusz mozna pokryc odpowiednim srodkiem dostarczajacym jony, a dyfuzja moze zacho¬ dzic podczas gdy pokryty powloka arkusz jest zanu¬ rzony w cieklym osrodku zawierajacym równiez jony dyfundujace do wnetrza arkusza.Ponizej opisano rózne odmiany sposobu wedlug wy¬ nalazku umozliwiajace poprawienie charakterystyki pe¬ kania wyrobów szklanych poddanych zróznicowanej dy¬ fuzji jonów z osrodka stykajacego sie z przedmiotem na powierzchni o okreslonym ksztalcie. Zakladamy, ze w nizej opisanych procesach przedmioty obrabiane maja postac arkuszy.Sposób wedlug wynalazku moze byc równiez zrea¬ lizowany przez naniesienie na powierzchne obrabianego przedmiotu warstwy o jednakowej grubosci' zmieniajac w poszczególnych miejscach tej warstwy stezenie jonów, które maja dyfundowac do wnetrza przedmiotu.Mozna wiec na przyklad pokryc arkusz dwoma lub wieksza iloscia róznych past na jednakowa grubosc wedlug okreslonego wzoru, przy czym kazda pasta bedzie zawierala rózne stezenie substancji, która ma byc wprowadzona do arkusza. Na przyklad równolegle pasma arkusza moga byc na przemian pokrywane 5 róznymi pastami. Kazda z tych past moze zawierac jony innej substancji wprowadzanej do arkusza. I tak jedna z nich moze zawierac jony potasu, a druga jony sodu.Zaleta niniejszego wynalazku jest mozliwosc popra- 10 wienia charakterystyki pekania wyrobów szklanych, o podwyzszonej na drodze hartowania chemicznego wy¬ trzymalosci, takich jak arkusze, których grubosc jest znacznie mniejsza od minimalnej grubosci dopusz¬ czalnej przy hartowaniu na drodze obróbki cieplnej. 13 Wynalazek moze byc korzystnie stosowany do obróbki szkla o normalnym skladzie, to jest szkla wykonanego z najtanszych latwo dostepnych surowców takich jak krzemionka, wodorotlenek sodowy, tlenek wapniowy i skalen. 20 Zaleta wynalazku jest mozliwosc stosowania osrodka dostarczajacego jony zarówno w postaci pasty nakla¬ danej na powierzchnie przedmiotu, jak tez w postaci cieklej lub gazowej.Inna zaleta niniejszego wynalazku jest to, ze mozna 25 jednoczesnie prowadzic dyfuzje z powloki naniesionej na powierzchnie arkusza i z osrodka cieklego lub gazowego. Dalsza zaleta wynalazku jest to, ze dla uzyskania zróznicowanego efektu hartowania zbyteczne sa lokalne zmiany stopnia nagrzania lub chlodzenia 30 arkusza obrabianego materialu.Mozna równiez pokryc czesc powierzchni przedmiotu obrabianego warstwa o zasadniczo jednakowej gru¬ bosci i jednakowym skladzie, na przyklad zanurzajac arkusz w kapieli ze stopionej soli, a nastepnie na te 35 warstwe nanosic w sposób selektywny lub zróznicowany substancje powodujaca zmiany stezenia jonów maja¬ cych dyfundowac do wnetrza przedmiotu podczas pro¬ cesu obróbki.W tej postaci wykonania wynalazku nakladanie war¬ stwy podstawowej nastepuje w sposób prosty i szybki bez dlugotrwalego zajmowania kapieli solnej. Ponadto naniesienie jekiejkolwiek substancji wedlug ustalonego wzoru na juz utworzona warstwe moze byc dokonane przez doprowadzenie tej substacji poprzez ekran lub 45 wzornik z otworami rozlozonymi odpowiednio do wy¬ maganego zróznicowanego wzoru hartowania lub tez przez zetkniecie utworzonej juz warstwy z siatka lub ekranem wypelnionym substancja dodatkowa.Substancja taka moze byc na przyklad substancja dostarczajaca dodatkowa ilosc jonów wprowadzanych do wnetrza arkusza lub tez ograniczajaca ilosc jonów w danej czesci lub czesciach warstwy na przyklad przez wiazanie chemiczne z tymi jonami. 55 Ponadto, przy tym sposobie mozna równomierna warstwe piasku zwilzonego równomiernie wodnym roz¬ tworem azotanu potasowego, naniesc na przedmiot, a nastepnie selektywnie wedlug okreslonego wzoru do¬ dawac wiecej roztworu azotanu potasowego lub tez 60 substancji tworzacej zwiazek z jonami potasu. Jako dalszy przyklad mozna przytoczyc równomierna warst¬ we o jednakowym stezeniu soli potasowej, która moze byc pokryta selektywnie lub w sposób zróznicowany, wedlug okreslonego wzoru, warstwa zawierajaca jony 65 sodu co powoduje w efekcie zmiejszenie stopnia dy- 40 5068664 fuzji jonów potasowych do pokrytego szkla w danych miejscach, zaleznie od stezenia jonów sodowych do¬ dawanych w danym miejscu.Stezenie jonów potasowych w dowolnym miejscu równomiernej warstwy moze byc zmiejszone pizez •naniesienie w tym miejscu na warstwe soli potasowej, substancji ciastowatej lub cieklej zawierajacej sól so¬ dowa, tak ze pomiedzy obiema warstwami nastapi wymiana jonów. Mozna jeszcze sposób wedlug wy¬ nalazku realizowac przez naniesienie na powierzchnie obrabianego przedmiotu warstwy substancji jonotwór- czej o zmiennej grubosci, na przyklad przy pomocy znanego urzadzenia formujacego.Warstwa osrodka dostarczajacego jony moze byc na¬ noszona na powierzchnie przedmiotu równomiernie, a nastepnie jej grubosc moze byc zmieniana w odpowied¬ nich miejscach przez wytlaczanie tej warstwy. Takie po¬ stepowanie jest szczególnie proste. Mozna równiez na¬ lozyc osrodek dostarczajacy jony na powierzchnie uprzednio pokryta w sposób selektywny lub zróznico¬ wany substancja, która uniemozliwia lub ulatwia przy¬ wieranie warstwy osrodka dostarczajacego jony do obrabianego przedmiotu.Zastosowanie substancji ulatwiajacej lub utrudniaja¬ cej przywieranie warstwy osrodka dostarczajacego jony ma te zalete, ze osrodek dostarczajacy jony moze byc nanoszony równomiernie i moze miec jednakowy sklad.Mozna takze przed nalozeniem warstwy czynnej po¬ kryc powierzchnie obrabianego przedmiotu w sposób selektywny lub zróznicowany substancja uniemozliwia¬ jaca lub przyspieszajaca dyfuzje jonów z warstwy czyn¬ nej do przedmiotu. Taka substancja uniemozliwiajaca dyfuzje jonów jest na przyklad zwiazek alifatyczny, taki jak ropa naftowa lub inny olej alifatyczny.Substancje przyspieszajace dyfuzje jonów dzialaja po¬ przez oslabienie przegrody dyfuzyjnej na powierzchni granicznej miedzy warstwa czynna i arkuszami obra¬ bianego szkla. Tak wiec jesli stosuje sie substancje zawierajaca jony litu, które maja dyfundowac do ar¬ kusza szkla na skutek wymiany z jonami sodu, arkusz moze byc pokryty selektywnie MgFe(CN)4» który zmniejsza lub zapobiega hamowaniu dyfuzji poprzez zatrzymywanie jonów sodu w tej substancji tworzac zwiazek o wzorze FeNa(CN)5.Korzystnie dyfuzja wedlug okreslonego wzoru moze byc uzyskana przez wstepne pokrycie arkusza wedlug takiego samego wzoru substancja ograniczajaca lub przyspieszajaca dyfuzje i to zarówno w przypadku gdy dyfuzja zachodzi z warstwy naniesionej w formie pasty jak tez z osrodka cieklego, w którym arkusz obrabiany jest zanurzony lub z osrodka gazowego.Podstawowym zamierzeniem wynalazku jest obróbka szkla w arkuszach w celu modyfikacji jego charakte¬ rystyki pekania tak, aby obrobione szklo w przypadku pekniecia samorzutnie rozpadalo sie na kawalki o ok¬ reslonych wymiarach. W tym przypadku prowadzi sie dyfuzje jonów calkowicie lub w przewazajacej czesci wedlug siatki linii, które dziela przynajmniej jedna powierzchnie przedmiotu na wiele stosunkowo niewiel¬ kich obszarów.Najkorzystniej dyfuzje jonów do wnetrza obrabia¬ nego przedmiotu prowadzi sie wedlug siatki linii dzie¬ lacych powierzchnie przedmiotu na wiele stosunkowo niewielkich obszarów o zróznicowanych ksztaltach, przy czym te obszary rozlozone sa przemiennie.Jesli arkusz szkla jest poddany hartowaniu chemicz¬ nemu wedlug tego sposobu, to jest gównie wzdluz szeregu przecinajacych sie linii dzielacych jego po¬ wierzchnie na male obszary, to naprezenia rozrywajace 5 rozkladaja sie wedlug siatki tych linii i jesli siatka ta jest odpowiednio dobrana arkusz szkla nie traci zupelnie swej przezroczystosci.Sposób polepszania charakterystyki pekania szkla wedlug niniejszego wynalazku obejmuje równiez prze- 10 prowadzanie dyfuzji jonów w obecnosci pola elektrycz¬ nego. W tym przypadku ma tutaj miejsce polaczenie dyfuzji jonów na drodze wymiany innych jonów oraz wprowadzanie do szkla jonów pod wplywem pola elek¬ trycznego bez wymiany z jonami zawartymi w szkle. 15 Pole elektryczne moze byc wytworzone za pomoca elektrod, pomiedzy którymi umieszcza sie obrabiany material. Elektrody te moga stanowic sciany formy lub innego pojemnika zawierajacego warstwe osrodka bedacego zródlem jonów i stykajacego sie z obrabia- 2Q nym materialem.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku. Sklada sie ono z formy, której powierzchnia zwrócona w kierunku obrabianego przedmiotu jest oddalona od jego po- 25 wierzchni tworzac przestrzen dla pomieszczenia war¬ stwy w postaci pasty stanowiacej zródlo jonów i sty¬ kajacej sie z powierzchnia tego przedmiotu, przy czym powierzchnia formy zwrócona w strone przedmiotu jest tak uksztaltowana ze odleglosc pomiedzy ta po- 30 wierzchnia a powierzchnia przedmiotu jest zmienna na obszarze tej powierzchni, a forma jest wyposazona po¬ nadto w uklad grzewczy podgrzewajacy forme i jej za¬ wartosc do temperatury, w której zachodzi dyfuzja jo¬ nów znajdujacych sie we wspomnianej warstwie. 35 Polówki formy moga byc odizolowane elektrycznie od siebie i polaczone ze zródlem sily eletromotorycz- nej wytwarzajacej pole elektryczne pomiedzy polówka¬ mi formy.Przedmiot wynalazku jest objasniony w przykladach 40 wykonania na rysunku, na którym fig. 1—11 i 13 przedstawia sposób wykonywania sposobu wedlug wy¬ nalazku, fig. 12 — sposób wstepnego powlekania plyty wedlug wzoru substancja ograniczajaca dyfuzje, a fig. 14 — proces obróbki plyty szklanej, która zostala 45 uprzednio pokryta zgodnie z fig. 12.Jak przedstawiono na fig. 1 plyte szklana 11, na przyklad ze zwyklego szkla sodowo-wapniowego lub boro-krzemowego, w celu poddania obróbce umieszcza sie na wsporniku 12, miedzy dwoma plytami 13 z rowkowanymi wewnetrznymi powierzchniami. Przestrze¬ nie miedzy szklana plyta a plytami 13 sa wypelnione osrodkiem 15, zawierajacym substancje, która dostarcza jonów, na przyklad jonów potasu, które moga dyfun¬ dowac do szkla.Osrodek moze zawierac wypelniacz, na przyklad ka¬ olin. Ilosc wypelniacza okresla ilosc jonów zdolnych do dyfuzji do szkla. Osrodek moze takze zawierac material jono-wymienny, który moze byc szklisty lub 5q nieszklisty, na przyklad subtelnie rozdrobnione szklo potasowe lub monotomorylonit, wzbogacony uprzednio jonami potasu. Takie materialy jono-wymienne wy¬ chwytuja jony, dyfundujace do osrodka ze szkla i uwal¬ niaja jony dyfundujace do szkla. Plyty 13, jak wskazuja 65 strzalki 14 poddaje sie dzialaniu cisnienia, azeby uk- 50 55€8664 sztaltowac warstwe osrodka o zmiennej grubosci, dzieki rowkowaniem wewnetrznym powierzchni plyty.Zestaw przedstawiony na fig. 1 umieszcza sie w piecu, którego temperatura jest wystarczajaca, aby za¬ chodzila zadana wymiana jonowa miedzy warstwami osrodka a plyta szklana. Zakladajac, ze osrodek zawiera jony potasowe, które moga dyfundowac do szkla w wymianie na jony sodowe, utrzymuje sie temperature ponizej punktu odprezenia szkla, tak ze sciskajace naprezenia przy oziebianiu umiejscowiaja sie w zew¬ netrznych warstwach szkla. Dzieki zmianie grubosci kazdej warstwy osrodka stezenie jonów zdolnych do dyfuzji do szkla jest rózne w róznych miejscach war¬ stwy, a zmiana stezenia odpowiada z góry okreslonemu wzorowi, poniewaz jest ona zwiazana z uksztaltowa¬ niem przekroju poprzecznego warstwy wywolanym przez plyty 13. W konsekwencji, plyta szklana jest hartowana chemicznie w sposób zróznicowany wedlug z góry ustalonego wzoru. Naprezenia sciskajace umiejscowione w zewnetrznych warstwach szkla, sa najwieksze przy obszarach odpowiadajacych strefom maksymalnej gru¬ bosci warstw osrodka. Gdy hartowana plyta szklana peka, dzieli sie samorzutnie na kawalki mniejsze niz plyta hartowana jednolicie.Jezeli sklad osrodka jest taki, ze uksztaltowane war¬ stwy osrodka przylegaja do plyty szklanej i zachowuja swój ksztalt, po usunieciu plyt 15, plyty te mozna usu¬ nac przed obróbka w piecu. Na przyklad sól potasowa moze byc stopiona w przestrzeni miedzy plytami a plyta szklana w celu utworzenia przylegajacych do szkla warstw pasty, zawierajacej sól i wypelniacz.Osrodek moze byc takze nalozony jako pasta, na przy¬ klad pasta zawierajaca sól potasu w formie ziarna albo zawiesiny w cieczy, na przyklad w alkoholu, albo roz¬ puszczona w wodzie z wypelniaczem lub bez wypelnia¬ cza w postaci proszku. W tym przypadku plyte 13 moz¬ na uzyc tylko do uksztaltowania warstw pasty, po na¬ lozeniu ich na szklo.Zgodnie z modyfikacja procesu, przedstawionego we¬ dlug fig. 1 plyty ustawione obok plyty szklanej perfo¬ ruje sie wedlug z góry ustalonego wzoru i umieszcza w stycznosci z przeciwleglymi stronami plyty szklane), a zestaw zanurza sie w kapieli chemicznej hartujacej, zawierajacej stopiona sól lub sole dostarczajace jonów, które moga dyfundowac do szkla. Wymiana jonowa zachodzi glównie na obszarach plyty poddanej dzia¬ laniu kapieli poprzez perforacje.Na fig. 2 przedstawiona jest plyta 11 wywzorowa- nego szkla poddanego obróbce. W tym przypadku plyty 13 maja jednakowa grubosc. Zadana, z góry okreslona zmiana grubosci warstw osrodka 15, wynika z kon¬ figuracji powierzchni szkla. Obróbke hartujaca przy¬ spiesza sie przez przylozenie zmiennego potencjalu elektrycznego z generatora 17, do plyt 13 przez prze¬ wody 16. Plyty 13 przewodza elektrycznosc, a wspornik 12 jest elektrycznie odizolowany i scisle przylega do dolnej krawedzi szklanej plyty 11. Zapobiega to pow¬ stawaniu zwarcia miedzy plytami 13 przez osrodek 15.Fig. 3—7 przedstawiaja wzory róznicowego harto¬ wania. Na fig. 3 linie 18 stanowia waskie strefy har¬ towania, gdzie wielkosc naprezen sciskajacych jest wiek¬ sza niz w przechodzacych miedzy nimi, szerszych stre¬ fach 19. Przy stluczeniu, szklo dzieli sie na stosunkowo dlugie fragmenty. Szklo rozpryskuje sie na mniejsze kawalki, jezeli przeciwna strona plyty szklanej jest hartowana zgodnie z podobnym wzorem, ale z waskimi strefami, opowiadajacymi liniom 18, skierowanymi 5 ukosnie poprzez plyty w innym kierunku.Rozpryskiwanie sie na niniejsze kawalki zachodzi wówczas takze jezeli plyte hartuje sie na kazdej stronie wedlug wzoru szachownicy, jak przedstawiono na fig. 4. Na tym rysunku serie przecinajacych sie linii 20 10 stanowia waskie strefy, gdzie stopien hartowania jest wiekszy niz w oddzielajacych je obszarach 21. Jezeli przeciwnie, szklo hartuje sie w mniejszej mierze w waskich strefach 20 niz w obszarach 21, rozpryski¬ wanie na kawalki jest albo mniej wiecej takie same, 15 albo mniej subtelne i regularne, zaleznie od warunków.Wzór hartowania, podobny do przedstawionego na fig. 4, ale z obszarami 21 z rozmaitoscia róznych wymia¬ rów mozna stosowac, ale nie stwierdzono, aby dawal bardzo odmienne wyniki. 20 Fig. 5 przedstawia wzór hartowania, obejmujacy ukosne równolegle waskie strefy hartowania, jak na fig. 3 i przeciwnie nachylone waskie strefy hartowania, dzielace pasy 19 fig. 3 na mniejsze obszary 22, 23, gdzie szklo hartuje sie w mniejszym stopniu. Napre- 25 zenia rozrywajace maja tendencje do rozchodzenia sie wzdluz zarysów wiekszych kawalków 22, a nastepnie wzdluz linii oddzielajacych mniejsze kawalki 23. Po¬ dzial szkla na kawalki o danym malym rozmiarze, przez rozchodzenie sie naprezen rozrywajacych wzdluz 30 z góry wyznaczonych linii, jest wspomagany obec¬ noscia duzej ilosci narozników, gdzie linie hartowania spotykaja sie pod katem. Dlatego wzór hartowania,, odpowiadajacy fig. 6, obejmujacy ukosne zygzakowate linie 24, jest korzystniejszy od przedstawionego na 35 fig. 3 i jak przedstawia fig. 6 przynajmniej czesc ukosnych pasów mozna podzielic na szesciokatne po¬ wierzchnie 25. Fig. 7 przedstawia wzór heksagonalny w którym linie maksymalnego hartowania otaczaja powierzchnie szesciokatne, ale w którym zaden naroz- 40 nik nie jest tak ostry, jak narozniki przy koncach szesciokatów, pokazanych na fig. 6 i kawalki wytwo¬ rzone przy fragmentacji sa mniej kaleczace.Jak przedstawiono na fig. 8 osrodek naklada sie na powierzchnie plyty szklanej 11 za pomoca nakladki 45 w formie walka 26, wspartego na szynach 29, dla prze¬ mieszczenia go nad powierzchnia plyty szklanej. W le¬ wej czesci fig. 8 pokazano walek, majacy zamkniete obwodowe rowki i przecinajace podluzne rowki 28.Walek przedstawiony w srodkowej czesci fig. 8 po¬ siada tylko zamkniete obwodowe rowki 27. W prawej czesci fig. 8 walek jest bez wzoru, a plyta szklana jest wywzorowana. Pewna ilosc osrodka, z którego formuje sie powloke, umieszcza sie na plycie szklanej w postaci skupiska 32 i nastepnie porusza sie walkiem tam i z powrotem, aby rozmiescic i wycisnac osrodek w warstwach zadanego ksztaltu, okreslonego przez uk¬ sztaltowanie powierzchni walka, albo, w przypadku gdy osrodek rozmieszcza sie za pomoca walka bez wzoru na uwzorowanej powierzchni szklanej, przez 50 55 60 konfiguracje powierzchni szkla.Walek zaopatrzony w obwodowe równolegle rowki tworzy warstwe, której równolegle rozmieszczone strefy maja wieksza grubosc, niz strefy przechodzace miedzy 6S nimi, podczas gdy walek, który ma takze osiowe rowki68664 li 28 tworzy powloke przecinajacych sie serii stref o zmiennej grubosci powloki. Zamiast uzywac walka do rozprowadzania skupiska 32 wedlug zadanego wzoru na plycie 11, mozna rozmiescic skupisko 32 jako po¬ wloke o stalej grubosci nad plyta i otrzymac zadany wzór za pomoca odciskacza. Odciskacz moze stanowic na przyklad ekran o postaci plastra miodu, wytwo¬ rzony przez przecinajace sie plyty, lub ulozone obok siebie rury, które tworza zadany wzór.Zamiast odciskania ekranu w postaci plastra miodu na powloce, mozna wypelnic otwory ekranu czynnikiem reakcyjnym i nalozyc ekran na plyte podczas procesu haftowania.W metodzie przedstawionej na fig. 9, osrodek do¬ prowadza sie jako stozkowa struge 35 z pistoletu na¬ tryskowego 34, który przesuwa sie wzdluz prowadnicy 33. Miedzy powierzchnia powlekanej plyty szklanej 11, a pistoletem natryskowym, znajduje sie ekran lub wzor¬ nik 36 o takim wzorze, ze warstwa osrodka 37, osa¬ dzonego na plycie szklanej, zmienia grubosc zgodnie ze wzorem wzornika lub ekranu. Osrodek mozna na¬ tryskiwac jako roztwór, albo zawiesine, lub jako stop o odpowiedniej konsystencji. Jest równiez mozliwe nakladanie osrodka w postaci proszku tak, jak to przedstawiono na fig. 9.Dobre wyniki otrzymuje sie równiez przez umiesz¬ czenie wzornika lub ekranu 38 na plycie szklanej 11, jak przedstawiono na fig. 10 i nastepnie nalozenie osrodka na plyte szklana poprzez wzornik lub ekran.Forma wzornika lub ekranu i konsystencja osrodka jest taka, ze nieco osrodka przecieka pod nie wypel¬ nione obszary 39 wzornika lub ekranu, powloka utwo¬ rzona w procesie ma znacznie wieksza glebokosc przy otwartych obszarach 40 wzornika albo ekranu. Gdy naklada sie osrodek w postaci stalej lub pasty, pewna jego ilosc umieszcza sie na ekranie, a nastepnie roz¬ przestrzenia sie ponad nim i przeciska przez wzornik lub ekran przy pomocy zgarniacza. Mozna równiez cienka, jednolita warstwe osrodka nakladac na plyte szklana, a na wierzch tej warstwy nakladac nastepnie osrodek poprzez wzornik lub ekran. W tym przypadku oczywiscie nie jest konieczne dla osrodka, aby prze¬ ciekal pod nie wypelnione przestrzenie wzornika lub ekranu, poniewaz odpowiadajace przestrzenie plyty szklanej zostaly juz powleczone.Fig. 11 ilustruje sposób formowania warstwy osrodka o zmiennej grubosci za pomoca zgarniacza 42 z zebata krawedzia i wspartego na szynach 29. Warstwa po¬ wlokowa, uformowana tym sposobem, bedzie miala równolegle grzbiety, odpowiadajace wglebieniom 41 zgarniacza, oddzielone pasami mniejszej grubosci za¬ leznie od odstepu czesci brzegowej 43 zgarniacza od powierzchni plyty.Nie jest konieczne nakladanie warstwy osrodka o zmiennej grubosci lub skladzie, jezeli powierzchnia, na która naklada sie osrodek jest uprzednio powleczona wedlug z góry okreslonego wzoru zgodnego z wy¬ maganym wzorem rozkladu naprezen na powierzchni plyty, substancja, która ogranicza wymiane jonów po¬ miedzy osrodkiem a szklem, na przyklad przez zwiek¬ szenie zapory dyfuzyjnej w strefach, gdzie taka sub¬ stancja jest obecna.Substancje do zwiekszania zapory dyfuzyjnej mozna nalozyc w formie wzoru szachownicy, za pomoca przy¬ rzadu przedstawionego na fig. 12, zawierajacego walek 44 z rozstawionymi w odstepach kolnierzami 45, pola¬ czonymi osiowo zeberkami 46. Walek przesuwa sie nad powierzchnia plyty 11 i pobiera substancja ciekla z poduszki 48 tak, ze obwodowe plaszczyzny kolnie- 5 rzy 45 i zewnetrzne plaszczyzny zeber utrzymuja sie w stanie nasycenia, ciecza i przenosza ja do powierzch- chni plyty szklanej w miejscu 47. Nastepnie plyte szklana mozna pokryc jednolita warstwa osrodka do¬ starczajacego jonów potrzebnych do dyfuzji do szkla. 10 Szybkosc wymiany jonowej bedzie znacznie mniejsza przy strefach plyty z naniesiona substancja ogranicza¬ jaca dyfuzje.Fig. 13 przedstawia plyte szklana 11, powleczona poczatkowo jednolita cienka warstwa 49 substancji, 15 dostarczajacej jonów potasowych lub innych jonów do dyfuzji do plyty i powleczonej nastepnie w pewnych strefach dalszymi ilosciami osrodka 37. W wyniku procesu wymiany jonowej plyta 11 hartuje sie rózni- cowo: strefy powleczone wiekszymi ilosciami osrodka 20 37 hartuja sie w wiekszej mierze niz inne strefy plyty.Fig. 14 przedstawia plyte szklana 11 z naniesio¬ nymi, w pewnych tylko polozeniach, powlokami 50 substancji, która ogranicza dyfuzje jonów potasowych do plyt z osrodka 37 nalozonego nad cala powierzchnie 25 ptyty ogranicza dyfuzje jonów sodowych z plyty, do osrodka. Substancja, tworzaca powloki 50 moze byc na przyklad metalem, takim jak miedz, lub tlenkiem jak Ti02.Jak przedstawiono na fig. 14 powloki 50 osadzono 30 przez naparowanie w prózni, maskujac te powierzchnie plyty 11, które nie mialy byc pokryte substancja ogra¬ niczajaca dyfuzje. Powloki 50 mozna formowac rózny¬ mi innymi sposobami, na przyklad przez zanurzanie plyty w roztworze substancji z nastepujaca potem pi¬ roliza, przy czym maskuje sie te powierzchnie plyty, które nie wymagaja powlekania. Po utworzeniu powlok 50, naklada sie jednolita warstwe 37 soli potasowej i wywoluje wymiane jonowa pomiedzy powloka a plyta szklana w temperaturze ponizej punktu odpre¬ zenia szkla, to jest przy 450°C. Powloki 50 ogranicza¬ ja wymiane jonowa w strefach, gdzie sie znajduja, tak ze w strefach tych plyta szklana hartuje sie w mniejszym stopniu.Przedstawione powyzej sposoby wedlug wynalazku dotycza glównie procesów, pociagajacych za soba wy¬ miane jonowa. W procesie typu cementacji zwykle szklo sodowo-wapniowo-krzemianowe powlekano selektywnie, zgodnie z góry okreslonym wzorem, warstwa benzyny i powierzchnia w ten sposób przygotowana, pokrywano mieszanina proszku zawierajaca wagowo: 80% piasku, 10% tytanu i 10% TiC2 o wielkosci ziarna rzedu 0,1—0,5 mm.Za pomoca formy proszek formowano w warstwe 55 o grubosci 1 mm w strefach, w których znajdowala sie powloka benzyny i o grubosci 2 mm w innych obszarach. Pokryte szklo ogrzewano przez 10 minut w temperaturze 400°C. Po ochlodzeniu zaobserwowano, ze szklo mialo metaliczno-szare zabarwienie, z wyjat- ^ kiem miejsc, które zaopatrzone byly w powloke ben¬ zynowa. Stwierdzono, ze czasteczki Ti02 i nieco tytanu przedostaly sie do zewnetrznych warstw plyty szklanej a przynajmniej czesc tego tytanu znajdowala sie w postaci atomów. Naprezenia sciskajace zlokalizowaly 55 sie w zewnetrznych warstwach plyty szklanej. Przy 35 40 45 5068(64 11 naprezeniu plyty do punktu zlamania, szaro zabarwione czesci plyty palamaly sie na liczne, nie kaleczace kawalki, podczas, gdy inne czesci plyty, polamaly sie w taki sposób, jak zwykle szklo.W przykladzie zastosowania wynalazku do obróbki materialu szklisto-krystalicznego, plyte szklana utworzo¬ na z nastepujacych skladników, podanych w czesciach wagowych: Si02 — 42,3%, A1203 — 31,2%, Na20 — 10,4%, K20 — 6,2%, CaO — 1,8%, Ti02 — 7,4%, As2C3 — 0,7% poddano znanej obróbce cieplnej dla wywolania czesciowej krystalizacji. Po obróbce ciepl¬ nej, plyta zawierala okolo 20% wagowych krystalicz¬ nej fazy nefelinu i okolo 80% fazy szklistej. Przy naprezeniu do punktu zlamania, plyta rozbijala sie na duze kaleczace kawalki. W próbie porównawczej plyte z tego samego materialu szklisto-krystalicznego powleczono warstwa uwodnionej glinki porcelanowej, zawierajacej 10% wagowych azotanu potasu. Warstwe glinki suszono na powietrzu, az warstwa zaczela pekac, wytwarzajac szczeliny o wzorze sieciowym z oczkami w ksztalcie w zasadzie kwadratowym i o rozmiarach w przyblizeniu 1 cmXl cm.Szczeliny wypelniono pewna iloscia tej samej glinki porcelanowej, która ponadto zawierala 50% wagowych azotanu potasu. Powleczona plyte ogrzewano nastepnie w piecu w temperaturze 410° przez godzine a nastepnie chlodzono, gdy po takiej obróbce plyte szklisto-krysta- liozna naprezano do punktu pekniecia, naprezenia roz¬ rywajace rozchodzily sie wzdluz linii sieci, tak ze plyta dzielila sie samorzutnie na kawalki o rozmiarze okolo 1 cm2. PL PL

Claims (13)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób modyfikowania wlasciwosci wyrobów szklanych, szklistokrystaliczynych i ceramicznych, w którym wyrób styka sie z jedna lub kilkoma warstwami pasty lub stopiona sola, zawierajacymi substancje dos¬ tarczajaca jony dyfundujace do wyrobu, zwlaszcza jony alkaliczne, przy czym dyfuzje jonów prowadzi sie w podwyzszonej temperaturze na drodze ich wymiany.z jonami pochodzacymi z wyrobu, znamienny tym, ze dyfuzje jonów prowadzi sie w sposób nierównomierny, zróznicowany w poszczególnych miejscach powierzchni wyrobu, zmieniajac miejscowo warunki dyfuzji jonów.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w celu zmiany warunków dyfuzji jonów naklada sie na po¬ wierzchnie obrabianego wyrobu zasadniczo równomier¬ na warstwe osrodka dostarczajacego jony i zmniejsza sie miejscowo stezenie jonów w tej warstwie.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w celu zmiany warunków dyfuzji jonów, naklada sie na powierzchnie obrabianego wyrobu zasadniczo równo¬ mierna warstwe osrodka dostarczajacego jony a do tej warstwy dodaje sie selektywnie lub w sposób zróz- 12 nicowany substancje zmieniajaca stezenie jonów zdol¬ nych dyfundowac do tego wyrobu.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w celu zmiany warunków dyfuzji jonów, nanosi sie na 5 powierzchnie obrabianego wyrobu warstwe osrodka do¬ starczajacego jony zmieniajac miejscowo grubosc tej warstwy.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze na¬ nosi sie na te powierzchnie warstwe pasty za pomoca 10 przyrzadu formujacego.

6. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze war¬ stwe te nanosi sie tworzac na powierzchni wyrobu warstwe o równomiernej grubosci a nastepnie formuje sie te warstwe przez wytlaczanie. 15

7. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze war¬ stwe te naklada sie na wyrób, którego powierzchnie pokrywa sie uprzednio w sposób selektywny lub zróz¬ nicowany substancja uniemozliwiajaca lub ulatwiajaca przywieranie warstwy do wyrobu. 20

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w celu zmiany warunków dyfuzji jonów, powierzchnie wyrobu kontaktuje sie z osrodkiem dostarczajacym jony, po uprzednim pokryciu tej powierzchni w sposób selektywny lub zróznicowany substancja utrudniajaca 25 lub ulatwiajaca dyfuzje jonów z tego osrodka do wyrobu obrabianego.

9. Sposób wedlug zastrz. 1—8, znamienny tym, ze dyfuzje jonów prowadzi sie calkowicie lub w prze¬ wazajacym stopniu wzdluz siatki linii dzielacych przy- 30 najmniej jedna powierzchnie tego wyrobu na wiele stosunkowo niewielkich obszarów.

10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze dyfuzje jonów prowadzi sie calkowicie lub w prze¬ wazajacym stopniu wzdluz siatki linii dzielacych przy- 35 najmniej jedna powierzchnie tego wyrobu na wiele stosunkowo niewielkich obszarów o róznym ksztalcie, przy czym te obszary rozlozone sa przemiennie.

11. Sposób wedlug zastrz. 1—10, znamienny tym, ze dyfuzje jonów prowadzi sie w obecnosci pola elektrycz- 40 nego.

12. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1—11, znamienne tym, ze sklada sie z formy, majacej plyty (13) rozstawione tak, ze wyrób (11) i warstwy osrodka (15) w postaci pasty, pozostajace w zetknieciu 45 z wyrobem umieszczone sa miedzy tymi plytami o scianach uksztaltowanych i rozmieszczonych, tak ze odleglosc pomiedzy ich powierzchniami wewnetrznymi jest rózna w róznych miejscach ich obszaru, oraz z elementu do ogrzewania formy i warstwy substancji ^ dostarczajacej jony do temperatury, w której jony moga dyfundowac z substancji dostarczajacej jony do wyrobu.

13. Urzadzenie wedlug zastrz. 12, znamienne tym, ze plyty (13) sa elektrycznie odizolowane jedna od drugiej i sa polaczone ze zródlem SEM dla wytwarza- 55 nia pola elektrycznego miedzy plytami (13).KI. 80b,19/02 68664 MKP C04b41/02 26 28 29 Fig. 10. y fU2 fVi J—_-n_X_n-i^j-i-nin_fL-n——I fC' '? /48 45/-4« KL_ F/0./Z ;/ F/y.73. *7 *mT 37 T / y ~y—' V^-5Vv F/gX Civ Lir.-: PL PL