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Verfahren zur Herstellung von das Licht diffus zerstreuenden Glasgegenständen, insbesondere
Glühlampenkolben, Überfangglocken, Beleuehtungsgiäsem u. dgl.
Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von das Licht diffus zerstreuenden Glasgegenständen, insbesondere von Glühlampenkolben, Überfanggloeken, Beleuchtung- gläsern u. dgl.
Man hat bisher, um Glaskolben mit lichtzerstreuender Wirkung zu erhalten, entweder getrübtes, gefärbtes, opalisiertes Glas als Kolbenmaterial verwendet oder die Oberfläche des Kolbens durch chemische Mittel, insbesondere fluorhaltige Ätzmittel, oder durch mechanische Einwirkung, z. B. mittels
Sandstrahlgebläse, derart verändert, dass eine Unzahl winziger, das Licht nach allen Richtungen reflektierender Kristallflächen entstehen, die in ihrer Gesamtwirkung die gewünschte Diffusion des Lichtes ergeben (Mattierungsverfahren). Eine ähnliche liehtzerstreuende Wirkung kann man ferner auch dadurch erreichen, dass man auf der Oberfläche Glasmaterialien oder Emailstoffe auflager, welche das Licht nach den verschiedensten Richtungen reflektieren.
Nach einem andern Vorschlag soll eine dünne Oberflächenschicht des Glases zuerst in eine durch gewöhnliche Mineralsäuren, d. h. andere
Säuren als Flusssäure, zersetzbare Substanz umgewandelt und nachher mit Hilfe einer solchen Mineralsäure entfernt werden.
Bekanntlich sind diese Verfahren mit gewissen Nachteilen verbunden, was insbesondere auch von dem gebräuchlichsten unter ihnen, dem erwähnten Mattierungsverfahren, gilt. Wird nämlich der Kolben nach diesem Verfahren aussen mattiert, so setzen sich mit der Zeit leicht Schmutz oder Staub an der aufgerauhten Aussenoberfläche an ; wird der Kolben aber innen mattiert, so wird die Herstellung erheblich teuerer, wenn man nicht eine Verringerung der Bruchfestigkeit des Kolbens in Kauf nehmen will.
Die Erfindung gibt eine neue Methode zur Mattierung der Glasoberfläche an, welche von den bekannten Methoden völlig abweicht und dennoch eine mindestens gleich hohe Lichtzerstreuung, eine gleiche oder sogar erhöhte Bruchfestigkeit, überdies aber eine erhebliche Verringerung der Herstellungkosten, insbesondere wenn es sich um die Herstellung von Glühlampenkolben od. dgl. handelt, ergibt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der zu behandelnden Oberfläche des Glasgegenstandes (z. B. auf der Innen-oder Aussenoberfläche eines Lampenkolbens) ein Glaspulver (Glasmehl) der weiter unten angegebenen Beschaffenheit aufgestreut oder aufgelagert und zum Haften gebracht wird, dass sodann die Glasoberfläche mitsamt dem an ihr haftenden Pulver auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Glaspulverteilchen an den Glasgegenstand anfritten oder anschmelzen, ohne zu einer einheitlichen glasurartigen Schicht zu zerfliessen und ohne dass es zu einem völligen Erweichen des Glasgegenstandes kommt, und dass hierauf die angefritteten oder angeschmolzenen Teilchen, welche auf der Oberfläche des Glasgegenstandes winzige Erhebungen bilden,
durch Behandlung dieser Oberfläche mit einem Glas lösenden Mittel ganz oder zum grössten Teil wieder entfernt werden, wobei die Dauer dieser Behandlung so gewählt oder geregelt wird, dass nach dem Entfernen der angefritteten Teilchen eine mit kleinen, lichtzerstreuenden Vertiefungen (Narben) versehene Glasoberfläche zurückbleibt.
Die Beschaffenheit des zu verwendenden Glaspulvers hängt von der Beschaffenheit des Glasgegenstandes ab. Es soll nämlich die Erweichungstemperatur des Glaspulvers niedriger sein als jene des Glasgegenstandes, jedoch nicht so niedrig, dass die Pulverteilchen bei jener Temperatur, bei der die Glasmasse des Gegenstandes eben zu erweichen beginnt, also ein wenig unterhalb der Erweichungtemperatur des Glasgegenstandes bereits gänzlich zerfliessen. Man wird daher gewöhnlich für das
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Pulver ein Glas wählen, dessen Erweichungspunkt ungefähr zu C, vorzugsweise 600 C, unterhalb des Erweichungspunktes der Glasmasse des Gegenstandes liegt.
Sind die Teilchen eines solchen
Glaspulvers ursprünglich scharfkantig, so nehmen sie, wenn sie auf die zum Anfritten an den Glasgegenstand erforderliche Temperatur erhitzt werden, durch Erweichen oder oberflächliches Schmelzen eine runde Gestalt an.
Es versteht sich, dass bei der Wahl des Glaspulvers auch eine möglichst gute Anpassung seines Ausdehnungskoeffizienten an jenen der Masse des Glasgegenstandes anzustreben ist, um dem Entstehen von Spannungen, die die Festigkeit des Erzeugnisses herabsetzen, vorzubeugen. Auch die chemische Zusammensetzung des Glaspulvers und der Glasmasse des Gegenstandes sollte nicht ganz ausser acht gelassen werden, damit nicht während der Erhitzung oder bei dem späteren Herauslösen der angebaekenen Teilchen unerwünschte chemische Reaktionen auftreten ; dies ist jedoch nur notwendig, wenn die Erfindung bei Glassorten von aussergewöhnlicher Zusammensetzung angewendet wird.
Die Korngrösse des Glaspulvers richtet sich nach der gewünschten Beschaffenheit der Oberfläche des Endproduktes. Es wurde nämlich gefunden, dass unter sonst gleichen Verhältnissen ein grosser Korndurchmesser weniger dicht genarbte Glasgegenstände (Glaskolben) ergibt und anderseits sehr kleine Körner äusserst feine Glasnarben erzeugen und daher dichter genarbte Gegenstände (Kolben) ergeben. Man kann also durch die Wahl der Korngrösse die Ausmasse der Glasnarben und damit die Stärke der Lichtzerstreuung beeinflussen, was als erheblicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens anzusehen ist.
Der Herabsetzung der Teilchengrösse ist jedoch eine Grenze gesetzt, da ein zu feines Pulver bei der anzuwendenden Erhitzung statt diskreter Erhebungen eine glasurartige Schicht bildet, in welchem Fall als Endprodukt eine ziemlich narbenfreie, fast unmattierte Glasoberfläche entsteht.
Die Wahl der richtigen Teilchengrösse ist übrigens nicht schwierig, wenn man darauf achtet, dass das
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Grössenordnung von einem oder wenigen Hundertsteln Millimetern liegen soll. Indem man beispielsweise von einer durchschnittlichen Teilchengrösse von Yso M ! tn ausgeht, kann man in jedem Fall durch wenige Vergleichsversuche mit gröberen und feineren Pulvern der gleichen Glassorte die für den gewünschten Zweck optimale Korngrösse finden. Mit wenigen Vorversuchen kommt man auch rasch zum Ziel, wenn es sich darum handelt, in besonderen Fällen die für das erfindungsgemässe Verfahren optimale Erweichungs-bzw. Schmelztemperatur des Glaspulvers zu ermitteln.
Zu den drei Verfahrensschritten, deren Kombination das Verfahren nach der Erfindung kennzeichnet, ist noch folgendes zu bemerken.
Der erste Verfahrensschritt, der darin besteht, das Glaspulver in haftfähiger Form auf Glasgegenstände und insbesondere auch auf die Innen- oder Aussenoberfläche von Glaskolben aufzustreuen oder aufzulagern, ist ein an sich bekannter Vorgang, der mit bekannten Spezialgeräten ausgeführt werden kann. Nach der üblichen Methode wird das Glaspulver auf die Oberfläche des Glasgegenstandes in feuchtem Zustande aufgebracht, d. h. es wird eine Suspension des Pulvers in einer leicht verdunstenden Flüssigkeit hergestellt und auf die Glasoberfläche gespritzt ; auf diese Weise kann ein sofortiges Anhaften und eine gleichmässige Verteilung der Teilchen erzielt werden. Die Feuchtigkeit wird nach dem Aufbringen durch Lufttrocknung oder durch eine mässige Warmbehandlung beseitigt.
Der zweite Verfahrenssehritt, d. i. die Erhitzung, die das Anfritten oder Anschmelzen des Glaspulvers an die Glasoberfläche bewirkt, kann in einem geeigneten Ofen, beispielsweise jener Art. die beim Einbrennen von Email verwendet wird, durchgeführt werden. Die Grenzen für die dabei einzuhaltende Temperatur sind bereits oben angegeben worden. Es ist von Vorteil, den Erhitzungvorgang so zu regeln, dass die Oberfläche des Glasgegenstandes (Kolbens) eben zu erweichen anfängt, die Teilchen des Glaspulvers dagegen bereits erweicht oder sogar oberflächlich geschmolzen sind, jedoch ohne gänzlich zu zerfliessen.
Das Herauslösen der angeschmolzenen oder angefritteten Glasteilchen, welches den dritten Ver- fahrensschritt bildet, kann durch genügend lange Einwirkung von Flusssäure auf die Oberfläche des Glasgegenstandes erfolgen. Die richtige Dauer kann durch einen Vorversuch oder durch eine während des Lösungsvorganges in kurzen Zeitabständen vorgenommene Überprüfung des Aussehens oder der liehtzerstreuenden Wirkung der Oberfläche des behandelten Gegenstandes (Kolbens) bestimmt werden, da sich auf letzterer allmählich eine grosse Zahl winziger Vertiefungen (Narben) bildet, die jedoch bei allzu langer Einwirkungsdauer des Lösungsmittels wieder verschwinden.
Ob diese Vertiefungen ihre Entstehung einem Einsinken der Glaspulverteilehen während der vorangegangenen Erhitzung verdanken oder auf eine andere Ursache, z. B. auf eine örtlich verschiedene, etwa von Konzentrationsunterschieden beeinflusste Einwirkung des Lösungsmittels zurückzuführen sind, mag dahingestellt bleiben. Für die praktische Ausführung der Erfindung genügt die Erfahrungstatsache, dass die Bildung liehtzerstreuender Narben während des Lösungsvorganges das Vorhandensein der durch das Anfritten oder Anschmelzen des Glaspulvers entstandenen kleinen Erhebungen und demgemäss das Vorausgehen des zweiten Ver- fahrensschrittes voraussetzt.
Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, wird ein Glaspulver ungeeigneter Beschaffenheit verwendet oder zerfliesst bei der Erhitzung das Pulver zu einer glasurartigen Schicht, so entstehen bei der nachfolgenden Behandlung mit Flusssäure keine Narben in der Oberfläche des behandelten Gegenstandes.
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Obwohl die Zeitdauer des Lösungsvorganges nicht sehr kritisch ist, da auch ein gewisses Abweichen von der optimalen Dauer nach oben oder nach unten den gewünschten Mattierungseffekt nicht ganz beseitigt, so sollte doch mindestens jene Glasmenge wieder herausgelöst werden, die ursprünglich als
Pulver aufgelagert wurde. Wird diese Menge beim Herauslösen überschritten, so ist dies so lange nicht von Nachteil, als die Narben erhalten bleiben. Eine Verkürzung der Zeitdauer des Lösungsvorganges und damit eine Verbilligung der Herstellung kann durch Wahl besonders leicht löslicher Glaspulver- sorten erreicht werden.
Nach dem dritten Verfahrensschritt kann man den Glasgegenstand in der üblichen Weise, z. B. mit Wasser oder Dampf, reinigen und dann gegebenenfalls noch trocknen. Damit ist das Verfahren bereits beendigt und das Erzeugnis gebrauchsfertig.
Das Verfahren nach der Erfindung hat einen grossen Anwendungsbereich und ermöglicht auch die Umwandlung gefärbter klarer Gläser in gefärbte Gläser, die das Licht diffus zerstreuen, in welchem Fall bloss die richtige Auswahl unter den in Betracht kommenden Glaspulversorten unter Beachtung der möglichen chemischen Reaktionen zu treffen ist.
Besondere Bedeutung besitzt die Erfindung für die Mattierung von Glühlampenkolben, u. zw. sowohl für die Aussen-als auch Innenmattierung. Ganz besonders treten aber die Vorteile der neuen Methode in Erscheinung, wenn es sieh um die Herstellung von teilweise aussenmattierten oder teilweise innenmattierten Glühlampenkolben handelt. In diesem Falle kann nämlich das erfindungsgemässe Verfahren dahin modifiziert werden, dass man das auf der Kolbenwand innen oder aussen zum Haften gebrachte Pulver durch mechanische Mittel an jenen Stellen oder von jenen Teilen der Wand entfernt, wo diese klar bleiben soll, eine Massnahme, die vor dem zweiten Verfahrensschritt (Erhitzung) sehr leicht durchführbar ist. Es entfällt also die Notwendigkeit, wie bei den bekannten Verfahren die klar zu belassenden Wandteile mit Paraffin, Wachs od. dgl. zu bedecken.
Da das teilweise Mattieren von Glasoberflächen, wie dargelegt, keine Schwierigkeiten bereitet, eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren auch in hervorragendem Masse zur Dekorierung oder Beschriftung von Glühlampenkolben oder beliebigen andern Glaserzeugnissen.
Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Glasgegenstände weisen an der mattierten Oberfläche eine charakteristische Beschaffenheit auf, die sich durch den mulden-oder narbenförmigen Charakter der kleinen Vertiefungen von der Beschaffenheit der nach den bekannten Verfahren durch mechanisches Aufrauhen oder durch Anätzen mattierten Glasoberflächen deutlich unterscheidet.
Es hat sich gezeigt, dass die neue Oberflächenbeschaffenheit in vielen Anwendungsfällen eine zweckentsprechender oder günstigere lichtzerstreuendewirkung hervorruft. Demgemäss umfasst die Erfindung auch den allgemeinen Vorschlag, Glasgegenstände zu verwenden, deren Oberfläche ganz oder teilweise zahlreiche winzige Vertiefungen aufweist, die ebenso geformt sind wie die Vertiefungen, die durch das beschriebene Verfahren in einer Glasmasse erzeugt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von das Licht diffus zerstreuenden Glasgegenständen, insbesondere
Glühlampenkolben, Überfangglocken, Beleuchtungsgläsern u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass zunächst auf der zu behandelnden Oberfläche des Glasgegenstandes ein Glaspulver aufgelagert und zum Haften gebracht wird, dessen Erweichungstemperatur niedriger als jene des Glasgegenstandes, jedoch nicht so niedrig ist, dass das Pulver erheblich unterhalb der Erweichungstemperatur des Glasgegenstandes bereits gänzlich zerfliesst, dass sodann die Glasoberfläche mitsamt dem anhaftenden Pulver auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Teilchen des Glaspulvers an den Glasgegenstand anfritten oder anschmelzen,
ohne zu einer einheitlichen glasurartigen Schicht zu zerfliessen und ohne dass es zu einem völligen Erweichen des Glasgegenstandes kommt, und dass hierauf diese Teilchen, welche auf der Oberfläche des Glasgegenstandes kleine Erhebungen bilden, durch Behandlung dieser Oberfläche mit einem Glas lösenden Mittel ganz oder zum grössten Teil wieder entfernt werden, wobei die Dauer dieser Behandlung so geregelt wird, dass eine mit kleinen, lichtzerstreuenden Vertiefungen (Narben) versehene Glasoberfläche zurückbleibt.