BE437175A - - Google Patents

Description

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  Procédé pour le changement des propriétés superficielles physiques et chimiques d'objets en matières siliceuses. 



   On sait déjà que la surface d'objets en verre peut se comporter d'une manière absolument différente de celle de la masse même (présentée par exemple par une cassure fraîche), même au cas qu'aucune couche, de composition ou de provenance différente de celle même du verre, y ait été appliquée par recouvrement   ou   enduit d'autres substances vitreuses ou de vernis, de résines ou toute autre matière. Ainsi par exemple 1''alcali du verre, sous l'action de l'eau, est éliminé en peu de temps d'une cassure et il est obtenu une couche superficielle hydrolysée, aussi mince soit elle, pauvre en alcalis, s'opposant à l'attaque ultérieure de l'eau.

   On a déjà préconisé de renforcer cet effet enrayant par une cuisson prolongée à l'eau des objets en verre   ou.   par un traitement aux solutions acides, aux acides chauds, tels que l'acide sulfurique ou aux vapeurs acides. Mais l'expérience a démontré qu'il est impossible d'obtenir de cette manière. une cou- 

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 che protectrice durable, abstraction faite du fait que les solutions acides attaquent fortement de   nombreux   verres, dégagent des égratignures dans le poli et provoquent d'autres asperités et inégalités de surface.

   Il est évident que la couche de surface ainsi obtenue et hydrolysée, c'est-à-dire   gélatineuse et   plus riche en silicium, reste   perméable   à l'eau'   elle   Paut être attzquée plus facilement par des moyens   mécaniques,   se transforme avec le temps et enfin, par un schauffement a   une   temperatare dépassant 100 , elle devient   crevassée   et   poreuse,   opposant   moins   de résistance à une nouvelle attaque. 



   On sait de   plus qu'on     peut     obtenir une   amalieration plus durable des surfaces vitreuses par l'action de gaz acides sur le verre à une températureproche de   son   point de ramollissement certainement parce que par ce traitement on   obtient   une fonte complète de la surface gélatineuse, riche en   silicium.   Per contre les possibilités d'emploi de ce   procédé   sont très limitées, 1' échauffement nécessaire jusqu'à une   température   prccne du point de ramollissement produisant des déformations et   d'autres   transformations du verre et de sa surface,   déformations   qui au moins rendent plus difficile l'emploi de ces verres pour la fabrication de lentilles ou de pris:

  nes optiques par   exemple.   De   plus,   le procédé est très incertain du fait que l'alcali au verre, au voisinage de la température de   ramollissement,     devient     migratoire,   ce qui lui permet de pénétrer dans les ccucnes de surface et c'annuler de cette manière plus ou moins l'effet de   -L'amélioration,  
Suivant l'invention, il est cependant   possible   d'obtenir à une température sensiblement inferieure à celle du point de   ramol-   lissement (généralement à des températures inférieures à   400 )   une amélioration efficace et durable des surfaces de verre, ainsi que des surfaces d'autres objets silicieux, donc céramiques,

   ainsi qu'une autre transforma.tion fondamentale de leurs propriétés physiques et chimiques, à condition de prendre les trois précautions suivantes : la surface de l'objet à traiter est munie d'une 

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 couche lessivée, dans cette couche sont incorporées des matières contenant des groupes hydrofuges et enfin elle est traitée de manière à ce que sa structure se ferme et se solidifie par suite d'une transposition intérieure. Le nouveau procédé peut être exécuté plus spécialement de telle sorte que l'objet à traiter est amené à la réaction par des acides et des matières contenant des groupes hydrofuges à une température inférieure à la température de ramollissement de l'objet en question. 



   L'application d'une couche lessivée sur la surface à traiter peut être obtenue ou bien par un le.ssivagé de la surface de l'objet en question, ou bien en y appliquant une couche gélatineuse, par exemple du silicate de potasse. Le lessivage de. la surface ne présume nullement   que -l'objet   en question soit composé   de.   matières à solubilité différente ; ainsi par un lavage prolongé, il est possible de produire sur du quartz en l'espèce une couche semblable, pouvant être identifiée par exemple au moyen de son pouvoir d'adsorption sur certaines matières colorantes.

   Il est évident qu'il n'est pas nécessaire que la totalité du corps à traiter soit composée uniformément d'une matière traitée de la manière précitée, ainsi par exemple il peut s'agir d'un corps en matière non siliceuse, enduit d'une couche en   matière.'siliceuse. '   D'un autre côté, il est encore possible que l'objet en sa totalité soit constitué de prime'abord d'une matière unique, à considérer comme lessivée suivant l'invention. Ainsi par exemple il est possible d'augmenter la résistance de l'arête étroite libre d'une couche de silicate de potasse, servant à coller ensemble deux objets en verre, en y incorporant des matières contenant des groupes hydrofuges, pour les solidifier ensuite. 



   Par matières contenant des groupes hydrofuges, il   faut.com-   prendre des matières non solubles ou très peu solubles dans l'eau, telles que des graisses, des huiles et d'autres hydrocarbures, acides gras etc. 



   Les trois mesures précitées peuvent être mises en action simultanément ou l'une après l'autre. Ainsi il est possible d'effec- 

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 tuer le lessivage en même temps que le trailtement aux matières contenant des groupes hydrofuges ; par contre, il est encore possible de produire d'abord la couche lessivée, de faire agir   ensui-   te les matières contenant des   groupes     hydrofuges   et  enfin   d' obtenir la solidification. 



   En général, il est préférable de soumettre les objets en verre à un traitement de lessivage aux aciaes (à l'exception de l'acide fluorhydrique) qu'à un lavage à l'eau ; de cette manière, les oxydes bivalents étant éliminés aussi, on obtient une structure plus spongieuse de la couche de surface, absorbant mieux les matières hydrofuges.

   Par un lessivage plus faible à retardement, la formation d'une couche de surface convenable est obtenue même au ca.s où les objets à traiter ne contiennent que des proportions minimes d'acide silicique, descendant jusqu' 0,1%
Les paraffines, les acides stéariques, les aciaes civiques et d'autres matières hydrofages à point d'oballition   supérieur   ont fait leur preuve comme matières hydrofugesde qualité, si l'on chauffe dans ces matières en présence d'acides des objets en verre polis ou a l'état brut, ils ne peuvent être mouillés par l'eau que très difficilement ou pas du tout, même après un essuyage, une décoction prolongée dans un   dissolvant   de la   raisse   ou un traitement par d'autres moyens dissolvant les   matières   sous d'autres conditions,

   ce qui n'est pas le cas lors   d'un   simple enduit de ces matières et d'un nettoyage subséquent. La reaction est probablement telle que sous l'influence d'acides,   pareillement   à l'influence de solutions acides aqueuses, il se forme une couche de surface riche en silicium,   peut-cure     même   gelatineuse, impregnee de la matièrehydrofuge, se transposant à la température de traitement, pour se solidifier ensuite et pour produire ainsi l'insolubilisation des matières hydrofuges. 



   On connaît déjà des moyens, permettant de transformer la structure de   coucnes     gélatineuses   per des   transpositions   intérieures, de manière telle que leur   structure   se ferme et se soli- 

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   difie.L'échauffement   est le moyen le plus simple. Mais en connexion avec le nouveau procédé, on peut encore employer d'autres procédés quelconques, tels que des procédés électriques, produisant une transposition intérieure de la gélatine et sa solidifi-   c at i on.    



   La forme d'exécution la plus simple du nouveau procédé consiste en ce que l'objet à traiter est immergé dans un bain contenant des acides et des groupes hydrofuges de température convenable, maintenue cependant inférieure à la température du premier ramollissement. Comme l'attaquabilité chimique des objets à traiter varie sensiblement en fonction de leur composition et comme de même la couche de surface obtenue, par suite de sa teneur variable en fractions gélatineuses, accuse des tendances plus ou moins prononcées de transposition et de solidification, la composition la plus convenable du bain, le degré de la température de   traitement   et la durée du traitement varient pour les différents objets.

   En général, il faut employer des lessivages plus forts et des températures plus élevées pour une teneur croissante du verre en acide siliceux ou en d'autres matières formant gélatine, Sur la plupart des verres, on peut obtenir de bons résultats avec des matières paraffineuses par exemple, contenant de l'acide oléique, de l'acide stéarique et d'autres acides et à une température supérieure à 1000 ; dans certaines circonstances un traitement d'une demi-heure à environ 200  est suffisant. Par contre, un traitement aux matières hydrofuges complètement libres   d'acides,   telles que des paraffines spécialement clarifiées, s'est montré inefficace.

   Dans un grand nombre de matières, contenant des groupes hydrofuges, il est superflu d'ajouter spécialement de   l'aci-   de, soit que celles-ci sont elles-mêmes des acides, soit qu'un acide s'y forme à la température de traitement. 



   Par contre, il est encore possible de produire la couche lessivée avant le traitement aux matières contenant les groupes hydrofuges et cela par l'action de l'eau ou d'acides contenant de l'eau, tels que des solutions acides aqueuses, De cette manière, 

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 on obtient plus facilement des couches relativement épaisses. 



  L'action des solutions acides   aqueuses   sur ces objets polis en verre ou la présence simultanée, dans le bain, d'eau et   d'aciaes   solubles dans l'eau, rend généralement   perceptibles   les égratignures de polissage. Une faiole   teneur   en ese dans le bainpermet cependant   en   général d'accélérer la formation de la coucne de surface recherchée ;

   l'absence d'acides   minéraux   pemeten même temps   d'empêcher   la formation d'egratigndres
Si   l'incorporation   des   matières   hycrofuges dans la couche de surface a eu lieu à basse température, ou si le dratement dans le bain a été d'une durée trop   courte,     insuffisante   à une solioi-   fication   de la structure de la couche de surface obtenue, il est encore possible d'accélérer et de   compléter   la solidification par un écnauffement   supplémentaire     au   contact   ne l'air,   à des températures plus élevées.

   Normalement, il sera avantageux de faire agir les matières hydrofuges a une température supérieure a 100  ou de chauffer l'objet ultérieurement à une   température   supérieure à 100 
On a constaté en outre qu'il est encore possible de faire incorporer d'une manière résistante d'autres   marieras     adsurbables   par la couche de surface lessivée, telles que des matières colorantes organiques, dans la surface, à condition que celles-ci soient amenées à agir pendant ou après la formation, mais avant la solidification de la couche lessivée.

   On peut encore utiliser ces possibilités d'incorporation en vue d'obtenir des effets catalytiques spéciaux sur des surfaces vitreuses, ainsi que pour la production de fluorescence et en général pour la production de propriétés de surfaces, qui en général ne sont pas spécifiques à la matière à traiter sous d'autres circonstances. 



   Les objets traités suivant le procédé décrit ci-dessus, en dehors de leur faible mouillage à l'eau, pouvant, être utilisés pratiquement pour la neutralisation et l'immunisation de vases ou pour influencer les condensations sur les surfaces, accusent un 

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 pouvoir résistant extraordinaire, augmenté de plus du ,double, aux attaques de l'eau en forme de vapeur ou liquide, d'acides ou de lessives faibles. Ce fait est surtout avantageux pour des verres pauvres en silicium, se tachant facilement, utilisés fréquemment, à cause de leurs propriétés spéciales, comme verres optiques.

   Grâce au nouveau procédé, il est maintenant possible   d'ame-   ner à l'utilisation pratique des verres contenant moins de silicium que la limite actuelle d'environ 30 % SiO2 Ce sont surtout ces verres très sensibles aux taches, qui permettent de reconnaître distinctement la différence de l'effet des matières hydrofuges incorporées suivant le procédé décrit ci-dessus par rapport à celui d'un simple enduit, exécuté avec ces matières. Ce dernier procédé, malgré le non-mouillage de la surface en résultant apparemment, n'empêche nullement l'action de l'eau et de solutions acides sur le verre, mais il la retarde seulement, les verres traités suivant le nouveau procédé par contre résistant à la longue à toute transformation. 



   Les lessives chaudes concentrées et l'acide hydrofluorique par contre attaquent sensiblement les verres traités, de sorte que par suite du traitement protecteur, la matière vitreuse ne puisse être complètement inaccessible. De cette manière, il s'explique que des couches minces en verre traitées suivant le présent procédé, telles que les présentent les électrodes en verre, laissent passer parfaitement le courant électrique, malgré leur mouillage très réduit. D'un autre côté, le procédé. suivant l'invention permet d'employer à ces fins des verres riches en alcali (même avec une teneur en alcali dépassant 20 %), par conséquent bons conducteurs de l'électricité,   .qui,   à défaut de la couche protectrice, seraient fortement attaqués par les solutions   à   examiner. 



   Les épaisseurs des couches, nécessaires à l'obtention d'une protection efficace, peuvent être assez minces en général et souvent à peine mesurables. Des épaisseurs de quelques m   suffi- 

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 sent. Si l'on obtient des épaisseurs plus   forces,   on influence le pouvoir   réflecteur,   dont la puissance est déterminée avant tout par le pouvoir réfringent de l'objet à traiter. Les couches de surface obtenues par le nouveau procédé, plus riches en silicium et par conséquent à réfraction inférieure, en présence d'une épaisseur assez importante, diminuent le pouvoir réflecteur par effet d'interférence et on réussit, à partir d'épaisseurs de couches d'environ 100 m  , à réduire le pouvoir réflecteur, sans autres effets nuisibles. 



    REVENDICATIONS.   



   1. Procédé pour le changement des propriétés superficielles physiques et chimiques d'objets en matières siliceuses, caractérisé en ce que la surface de l'objet en   traitement   est   munie   d'une couche lessivée, en ce que, dans cette couche, sont incorporées des matières contenant des groupes hydrofuges, et en ce que cette surface est traitée de manière que, par suite   d'une   transposition intérieure, sa structure se ferme et se solidifie.

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant revendication 1, caractérise en ce que l'objet en traitement est mis en réaction avec des acides et avec des matières contenant des groupes hydrofuges et ce à une températureinférieure à la température de ramollissement du dit objet.

   3. Procédé suivant revendication 2, caractérisé en ce que la formation de la couche lessivée et l'incorporation des matières hydrofuges sont obtenues par l'immersion des surfaces Ú traiter dans des matières paraffineuses d'une température supérieure à 1000 et contenant un acide.

   4. Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que la formation de la couche lessivee est obtenue antérieurement au traitement avec les matières contenant les groupes hydrofuges et ce par l'action de l'eau ou d'acides contenant de l'eau.

   5. Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que l'action des matières contenant des groupes hydrofuges a lieu à <Desc/Clms Page number 9> des températures supérieures à 100 ou que l'objet en traitement est chauffé. ultérieurement à plus de 100 .

   6. Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que la formation de la couche lessivée et l'action des matières contenant des groupes hydrofuges sont poussées aussi loin que la couche superficielle transformée ait une épaisseur de lm environ 7. Procédé suivant revendication 1, caractérisé en ce que, pendant ou après la formation de la couche lessivée, mais antérieurement à sa solidification, d'autres matières encore pouvant y être absorbées, sont mises en action.

   8. Objets en matières silicate uses, caractérisés en ce que leur couche superficielle est transformée de manière telle que la dite couche, après une décoction dans des liquides dissolvant la graisse, ne soit mouillée que très peu ou pas du tout par l'eau et que sa résistance à l'eau, aux acides et aux lessives faibles soit au moins le double de celle des mêmes objets à surfaces non-traitées.

   9. Objet en verre pour instruments optiques, caractérisé en ce que sa couche superficielle d'une épaisseur de 100m environ, est transformée de manière telle que sa surface présente un pouvoir réflecteur très réduit.

   10. Objet en verre, traité suivant le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient plus de 20 % d'alcali.

   11. Objet en verre, tra.ité suivant le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient moins de 30 %, mais au minimum 0,1 % de silicium ou d'autres matières vitrifiantes, insolubles ou difficilement solubles dans l'eau ou dans des solutions acides aqueuses et restant sur la surface.

   12. Electrode en verre, traitée suivant le procédé de la revendication 1.