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" PERFECTIONNEMENTS AUX ARTICLES EN VERRE DEPOLI A L'INTERIEUR.- "
L'invention se rapparte aux articles en verre dépoli, ainsi qu aux méthodes et appareils de dépolissage de ces articles; plus particulière- ment, elle se rapporte aux ampoules dépolies et autres verreries minces sem.. blables employées dans les appareils électriques et d'éclairage.
L'invention comporte une méthode perfectionnée pour dépdir in térieurement les ampoules et autres verreries minces. Le dépolissage inté- rieur présente des avantages sur le dépolissage extérieur, Cela est particu- lièrement vrai dans le cas des verreries d'éclairage, car l'on obtient une
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meilleure diffusion avec une moindre absorption de lumière.
Un autre avantage du dépolissage intérieur, qui est d'ordre général, consiste en ce que la surface extérieure de l'article reste polie et que, par suite, elle n'amasse pas facilement la poussière et peut être ai- sément nettoyée. Il se présente d'autre cas où le dépolissage intérieur est désirable, soit pour améliorer l'aspect de l'appareil, soit pour jouer d'au- . tres rôles dans le fonctionnement du dit appareil. la méthode de dépolissage préférée procède par enlèvement de matière, c'est-à-dire par gravure, plutôt que par application de revêtements. Toutefois,.tels que produits jusqu'ici, les ampoules et articles minces similaires ainsi dépolis à l'intérieur, se sont montrés fragiles au point d'occasionner une proportion de casse prohibi- tive.
Les ampoules ordinairement employées pour les lampes à incandescence comportent une épaisseur variant entre 0,25 m/m et 2,25 m/m l'épaisseur mo- yenne variant entre 0,3 m/m et 1,75 m/m et, apparemment, la pratique du dé- polissage intérieur par gravure les a affaiblies de manière à les rendre très cassantes. Bien que la présente invention s'applique particulièrement à ces ampoules, elle n'est pas limitée à ces dernières et peut être appliquée avec avantage aux articles dépolis plus épais,
Le but de l'invention est de produire un article en verre dépoli à l'intérieur présentant une solidité plus grande que ceux obtenus jusqu'ici.
Le procédé antérieur ne fait pas de distinction entre les mé- thodes de dépolissage intérieur et extérieur. Le dépolissage extérieur a été effectué par jet de sable, ou par l'emploi d'un procédé chimique. Le dépolis- sage par gravure doit être distingué de la gravure sans dépolissage, en ce que le premier prdduit une surface rugueuse à grain fin, plus ou moins blan- che d'aspect, tandis que la gravure sans dépolissage produit une surface qui est à peu près incolore. le verre gravé non dépoli n'est pas suffisamment diffusif pour les ampoules de lampes. la méthode de dépolissage préféré est celle empruntant un moyen chimique Pour les verres à la chaux, l'addition d'un composé d'ammonium à l'acide fluorhydrique paraît nécessaire.
L'effet est augmenté par l'addition de matières inertes finement divisées, telles que le sulfate de baryum. En certains cas, la présence de soie de sodium, tels
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que le sulfate de sodium, est avantageux, On peut' également ajouter de la dextrine ou de la farine, afin de mieux' faire.adhérer le mélange à la surface du verre. Le degré de dépolissage dépend de trois facteurs :
1 la force du mélange de dépolissage tel qu'indiqué par le pourcentage d'acide fluorhydrique en présence;
2 la température du mélange;
3 ) le temps pendant lequel l'ampoule est exposée au mélange de dépolissage.
Ordinairement, plus le mélange est fort, plus la température.est élevée et, jusqu'à un certain'point, plus la durée de traitement est longues, et plus est accentué le degré de dépolissage. Quand la surface intérieure d'une am- poule de lampe est soumise à ces sortes de mélanges, au degré nécessaire pour obtenir un résultat pratique, c'est-à-dire un dépolissage produisant la diffu- sion de lumière convenable, l'article devient extrêmement fragile, Toutefois, la Sooié-té demanderesse a reconnu que, si l'ampoule reçoit un autre traite- ment que l'on appellera un traitement fortifiant, qui consiste à la soumettre à un traitement par gravure ou dépolissage, mais à un degré plus faible que celui auquel elle fut soumise en premier lieu, elle devient tout-à-fait soli- de.
En réalité ,elle peut être rendue pratiquement aussi solide que l'ampoule de verre claire originale. L'emploi,, pour cette phase du traitement, d'un agent de gravure plus faible est préférable à la réduction du temps ou de la température. Une solution de gravure devient plus faible à l'usage; aussi de bons résultats peuvent-ils parfois être assurés en utilisant, pour le traite- ment fortifiant, la solution employée..pour le dépolissage.
Dans les dessins annexés t la Fig.l est un diagramme montrant l'effet du dépolissage inté- rieur sur la résistance au choc d'une ampoule; la Figez est un schéma montrant les résultats du traitement for- tifiant appliqué selon l'invention;: la Fig.3 est un schéma montrant l'effet du traitement fortifiant sur la résistance au choc, l'absorption de lumière et la diffusion de l'am- poule; la Fig. 4 est un schéma montrant la variation de l'éclat maximum pour les divers formats de lampes; , ---,2,
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La Fig.5 est un schéma montrant la variation de l'absorption
La Fig.6 est une élévation d'un appareil pour l'essai de la ré- sistance au choc des ampoules;
La Fig.7 est un plan etla Fig.8 une élévation mi-coupe d'un ap- pareil pour l'application du traitement de dépolissage et du traitement for- tifiant.
Sur la Fig.l les ordonnées représentent la résistance au choc de l'ampoule, telle que déterminée par l'appareil d'essai à boule d'ivoire dé- crit plus loin. Les abcisses représentent, en minutes, le temps pendant lequel l'intérieur de l'ampoule est exposé au mélange de dépolissage. Il y a deux courbes.
Pour obtenir la courbe N 1, le mélange de dépolissage suivant a été employé t
Bifluorure d'ammonium .................. 36 pour 100
Dextrine (en poudre) ................... 10 - -
Sulfate de baryum ...................... 28 -
Bisulfate de sodium 5 - -
Eau 21 -
Ce mélange contenait 11,9 % d'acide fluorhydrique, et la tempéra- ture était de 20 C
Pour l'essai N 2, le mélange ci-dessus a été dilué avec de l'eau et le mélange employé a été constitué comme il suit
Bifluorure d'ammonium 25 pour 100
Dextrine .........,.......;
6,9
Sulfate de baryum @ 19,32- -
Bisulfate de sodium ....................' 3,45- -
Eau .........,.....,.................... 45,33- - la température était de 20 C. la mélange de dépolissage contenait 8,34 pour 100 d'acide fluorhydrique.
Dans l'essai N 1 et l'-essai N 2 une solution neuve fut employée pour chaque dépolissage d'ampoule. Dans les deux cas, le mélange fut versé dans des ampoules sèches, et laissé pendant le temps spécifié. Dans l'essai N 1 cinq séries de chacune cinq. ampoules furent essayées. Les essais furent effectués pour des durées de zéro, une minute, cinq minutes, dix minutes et
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vingt minutes. la moyenne montra une résistance initiale de 44,8, de 9,8 après une minute, de 2,6 après einq minutes, de 2,2 après dix minutes, et d'environ le même chiffre après vingt minutes. Les ampoules dépolies pendant une minute ne présentèrent pas un dépolissage suffisant pour répondre à un emploi pratique.
Dans l'essai N un même nombre d'ampoules furent essayées, et la moyenne fut de 44,8 à zéro, de 42,2 à cinq minutes, 13,8 à dix minu- tes , 4,2 à vingt minutes et 2,6 à vingt-cinq minutes. Les ampoules dépo- lies pendant cinq minutes étaient presque semblables à des ampoules claires.
Celles dépolies pendant dix minutes présentaient un léger voile mais égalent impropres à l'emploi dans des lampes.
Une ampoule présentant une résistance inférieure à 7, soit à environ 16% de la résistance de l'ampoule claire, serait trop fragile pour se prêter commercialement à des manutentions, En pratique, la tendance est de maintenir la résistance' au-dessus de 20 c'est-à-dire à environ 45% de celle de l'ampoule claire. D'après les résultats d'essais ci-dessus, il est donc évident que, lorsque' le dépolissage était suffisant pour produire une diffusion pratique, l'ampoule présentait une fragilité prohibitive. la fig.2montre l'effet du traitement fortifiant appliqué se- lon l'invention.
Le mélange de dépolissage employé présentait une acidité de 11,8% en acide fluorhydrique, et la température était de 50 c Le mélange fut répandu à l'intérieur de l'ampoule pendant cinq secondes, et après ce temps, il fut répandu de nouveau, et ainsi de .suite, pendant la période de l'essai*.
Le temps est indiqué en secondes et il représente le temps pendant lequel le mélange de dépolissage fut en contact avec l'ampoule. les ampoules claires furent lavées avec de l'eau à environ '45*0 , immédiatement avant l'application du mélange. La courbe portant l'indication "dépolissage" fut tirée de cinq séries de chacune cinq ampoules,, La moyenne montra une résistance de 44,8 à zéro, de 11 à dix secondes, de 4,2 à vingt secondes, de 3 à trente secon- des, et ainsi de suite comme l'indique la courbe à trait pleine les ampoules dépolies pendant dix secondes n'avaient qu'un léger voile et ne répondaient pas à un emploi pratique.
Celles dépolies pendant vingt secondes n'étaient pas uniformes, Celles dépolies pendant trente secondes étaient meilleures, et
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pour un traitement encore plus prolongé les ampoules furent reconnues conve- nables,
Sur la Fig.2 la courbe en pointillé portant l'indication "trai- tement", fut tirée des résultats d'essais dans lesquels cinq séries de cha- 'cune cinq ampoules furent employées. les ampoules traitées ont été dépolies et elles montrèrent une résistance moyenne de 3,2 à l'appareil d'essai à boule d'ivoire. Le mélange employé contenait 7,44 .d'acide fluorhydrique , 40 % de sulfate de baryum, et 2% de dextrine.
Le procédé suivi fut le même que celui employé dans le cas du dépolissage ; autrement dit le mélange fut répandu à la surface intérieure de l'ampoule. la courbe montre que la résis- tance initiale était de 3,2 qu'après un traitement de trente secondes, la résistance était de 39,6 et qu'après ce temps la résistance fut portée à peu près à la même valeur que celle de l'ampoule claire. Il a été reconnu en pratique que, dans ces conditions, trente secondes constituent une période désirable, et la courbe montre que, pendant ce temps, la résistance augmenta de 3,2 à 39,6, soit de 1137 %.
Pour obtenir des renseignements comparatifs sur l'effet du dé- polissage extérieur et du dépolissage intérieur,, on procéda à des essais dans lesquels fut effectuée une sélection uniforme d'ampoules de verre à la . chaux. Celles-ci furent réparties en deux groupes. UN groupe fut démoli à l'intérieur et l'autre à l'extérieur. Du groupe dépoli à l'intérieur, cer- taines ampoules reçurent le traitement fortifiant et d'autres ne le reçurent pas, et l'on fit varier le degré du traitement fortifiant. Les essais de ré- sistance furent obtenus sur des échantillons, et des lampes furent fabriquées au moyen des ampoules restantes. On. employa des lampes ordinaires au tungs- tène, 115 volts, 40 Watts, du type à vide, et fabriquées suivant la pratique standard.
Des essais photométriques furent ensuite effectuées sur ces lampes, pour déterminer l'éclat maximum en bougies par centimètre carré, ce qui in- dique le degré de diffusion. L'absorption par l'ampoule fut également déter- minée, la perte en lumens étant,exprimée en pourcentage. Les résultats mon- trèrent, pour les lampes claires, les moyennes suivantes @
Résistance 44,8 Absoprtin 0 éclat maximum 201,8, Les lampes dépolies à l'extérieur donnèrent comme moyennes :
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Résistance 44,8 9 Absorption 3,96 Eclat maximum 5,4 . les lampes dépolies à l'intérieur mais n'ayant pas reçu le traitement forti- fiant, donnèrent les chiffres suivants :
Résistance 6,8 Absorption 2,25 Eclat maximum 3,02 les lampes dépolies à l'intérieur et ayant reçu le traitement fortifiant selon l'invention pendant dix secondes,, donnèrent comme chiffres
Résistance 30,4 Absorption 1,22 Eclat maximum 4,.6 Celles traitées pendant vingt secondes donnèrent :
Résistance 42 Absorption 1,27 Eclat maximum 5,6; Celles traitées pendant 40 secondes donnèrent
Résistance 44,8 Absoprtion 1,07 Eclat maximum 5,92
Ces résultats indiquent que les lampes dépolies à l'intérieur présentent une diffusion plus grande et une absorption plus faible que les lampes dépolies à l'extérieur, Ils indiquent également que par le traitement fortifiant, la résistance est portée à une valeur telle que la lampe puisse être pratiquement maniée et que, alors que l'éclat maximum est augmenté, ou, qu'en d'autres termes, la diffusion est réduite, l'absorption est diminuée.
De plus, la diffusion est pratiquement aussi bonne que celles des lampes dé- polies à l'extérieur. la fig.3 est un schéma montrant l'effet du traitement, la courbe 1 représente la résistance, la courbe 2 l'absorption et la courbe 3 l'éclat maximum, La solution employée présentait une aoidité de' 5,8 % en acide fluo- rhydrique, et la température était de 55 c Ces courbes indiquent que le traitement accroît énormément la résistance mécanique de l'ampoule.
Il aug- mente un peu l'éclat maximum, mais non à un degré criticable,; et en même temps cela est compensé jusqu'à un certain point par la diminution de l'absorption, La courbe montre que, après un traitement de 10 secondes, la résistance a éré portée de 6,8 à 30,4, tandis que. l'éclat a été porté de 3 à 4,5 et que,'au contraire, l'absorption a été réduite de 2,25 à 1,22
Les essais auxquels se rapportent la courbe de la Fig. 4 furent effectués pour montrer la relation entre l'éclat maximum de la lampe dépolie à l'intérieur et celui de la lampe à ampoule claire correspondante, pour les diverses valeurs de watts. la courbe donne les valeurs suivantes t
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Watts Eclat maximum Eclat maximum (lampe claire) (lampe dépolie à Pourcentage.
1'intérieur)
15 176 2,33 1,3%
25 261 4,1 1,6
40 259 5.2 2.0%
60 596 9.2 1,55% 100 632 12,3 2,0 % 100 (lumière du¯ 269 64, 2,4% 200 ( jour )807 19.9 2,6% 500 925 39.0 4,2%
Ces essais Indiquent que, pour les lampes à incandescence ordinaires, l'éclat maximum pour les lampes dépolies à l'intérieur (dépolies selon l'in- ventionj- est en moyenne de 4,5 % inférieur à celui de la lampe à ampoule clai- re de même wattage
Jusqu'ici les ampoules intérieurement dépolies de telle sorte que l'éclat maximum de la lampe dépolie soit de 50% inférieur à celui de la lampe à ampoule claire, avaient une résistance de 16% inférieure à celle de l'ampoule claire.
La courbe à trait plein de la Fig.5 représente le débit en lumens de la lampe à ampoule claire, et la courbe pointillée représente le même dé- bit pour une lampe dont.,l'ampoule est dépolie à l'intérieur selon l' invention, Le {faible pourcentage de perte en lumens causée par le dépolissage intérieur est mis en évidence.
- Pour obtenir les coutbes des figures 1, 2 et3 la mesure de la résistance au choc de l'ampoule, fut effectuée au moyen de l'appareil d'essai à boule d'ivoire de la Fig.6 Cet appareil consiste en une pince à ressort 10, disposée pour recevoir et maintenir avec sécurité une ampoule 11. la pince- support et l'ampoule sont suspendues au moyen d'une chaine 12 de façon à leur permettre.d'osciller, Le coup est appliqué au moyen d'une boule d'ivoire 13 montée sur une tige 14 suspendue par pivot, en 15, au bâti 16. La force du coup transmis par la boule d'ivoire dépend de la longueur de l'arc qu'elle parcourt dans son oscillation, Elle frappe l'ampoule à travers un passage circulaire pratiqué'dans le bloc.16' où s'étend la portion bombée de l'ampou- le.
L'appareil est muni d'une jauge consistant en une échelle en force d'arc de cercle 17, convenablement graduée et supportée par le bâti 16 au moyen d'une console appropriée 18 Un curseur 19 sert de guide pour le point de
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départ de l'oscillation pendulaire de la boule d'ivoire,, dans chaque cas.
@
Sur les figures 7 & 8 est représenté un appareil imaginé par la
Société demanderesse pour l'application du dépolissage intérieur et le trai- tement fortifiant, cet appareil comprend'un réservoir approprié 20 entouré par une chemise d'eau 21 munie de tuyaux d'entrée et de sortie 22-23. L'eau peut circuler à travers la chemise à une température propre à maintenir à la température désirée le mélange de dépolissage contenu dans le réservoir 20 Ce mélange est chassé à travers un tuyau 24 vers l'ampoule 25 par de l'air sous pression appliqué dans le tuyau 26. Un support approprié 27 sert à rece- voir l'ampoule. Le mélange de dépolissage en excédent retourne au réservoir par l'entonnoir 28 et le tuyau 29. De la solution fraîche peut également être ajoutée'! par les mêmes moyens.
Sur le même bâti 30 que l'appareil de dépolis- sage, est convenablement monté le dispositif de lavage consistant dans la con- duite d'eau 31 qui se projetteau-dessus du bâti de façon que l'ampoule 25 puisse être placée au-dessus de cette conduite, l'ampoule étant supportée en 32. .Apres que l'ampoule a été dépolie, elle est lavée par ce moyen et le trop- plein se rend dans un réservoir 33 Sur le même bâti est également monté l'ap- pareil servant à appliquer aux ampoules le traitement fortifiant ci-dessus men- tionné. Cet appareil, comme le montre la figure, est un double de celui employé pour le premier dépolissage. Comme expliqué plus haut, il est préférable d'em- ployer, dans le réservoir à mélange fortifiant 34, une solution plus faible que celle employée dans le réservoir à mélange de dépolissage 20.