NO127104B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til. å forsterke plane eller, krumme

plater eller flatedeler av gjenstander av glass

eller glassaktig og vitrokrystallinsk materiale.

Foreliggende oppfinnelse, vedrører en fremgangsmåte til forsterkning av plane eller krumme.plater eller flatedeler av gjenstander av glass eller glassaktig og vitrokrystallinsk materiale.

Det er kjent' at glass er mye sterkere under kompresjonstrykk

enn under strekkbelastning, og at det.te skyldes små feil eller irre-gulariteter i glassets overflate, hvilke setter opp spenningsfelter.. Bruddstyrken kan økes ved en termisk herdeprosess som fremkaller eller øker kompresjonsspenningene i glassets overflatesjikt. Slik varme-herding består i å oppvarme, glasset til en temperatur nær. opp.til dets mykningspunkt og deretter hurtig avkjøle glasset i en luftstrøm; og: ■ metoden kan bare brukes på glass i plateform hvis glasset har en tykk-

else på minst 3 mm.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilyéiebragt en fremgangsmåte, til å forsterke plane eller krumme plater, eller flatedeler av gjenstander av glassaktig-eller vitrokrystallinsk materiale, f. eks. med en tykkelse på ..mindre enn. 3 .mm, hvor nevnte plater eller flater belegges enten i sin helhet eller bare ved områder som ligger lateralt motsatt med hensyn til en tenkt midtflate'eller'plan som deler laget i dybden, med ett eller flere faste belegg, som oksyderes i oppvarmet' tilstand for oppnåelse av.kompresjonsspenninger i belegget, kjennetegnet ved at oksydasjonen foretas ved å bringe belegget i kontakt med smeltet nitrat eller, nitrater, f.eks. smeltet kaliumnitrat.

Den følgende beskrivelse og-forklaring- av oppfinnelsen hen-viser hovedsakelig til materialer i ark- eller plateform, men det vil forstås at oppfinnelsen også omfatter metoder'hvor underlaget har en annen fysisk form, f.eks. rørform, eller utgjør en del av veggen i en hul gjenstand. Således behøver underlaget ikke'være flatt,'men kan ha en kurve eller bue av forskjellig type.. Som betegnelsen "lag" an-tyder, har det belagte underlag alltid lengde- og breddedimen<*>sjoner mange ganger større enn tykkelsen. I de fleste tilfelle, f.eks. når oppfinnelsen anvendes på baner eller plater av trykket glass, vil lengde og bredde være flere hundre ganger større .enn tykkelsen, men man utelukker ikke dermed underlag med relativt liten lengde og bredde, ned til f.eks. 10 ganger tykkelsen.

Oppfinnelsen omfatter fremgangsmåter hvor bare en del eller flere deler av underlaget blir belagt med ett eller flere belegg som underkastes kjemisk forandring, fordi hvis underlaget på grunn av dets form eller anvendelsesområde er spesielt sårbart av krefter som virker på en eller flere spesielle•deler.av legemet, vil oppfinnelsen fremby fordeler selv om-belegget befinner seg bare.på dette eller disse områder. F.eks. er glaésplater spesielt utsatt for brudd ved at kant-ene' støter mot ;hårde gjenstander som f.eks. en spiker-. Deres tendens til brudd eller knusing på slik måte kan nedsettes ved påføring av spenningsbelegg på flatens løpende, sidekanter og eventuelt også på de tilstøtende randpartier av platen,f.eks. i randbredder på mellom 1 og 5 mm eller mer. (Et belegg som dekker en sidekant langs en rektan-gulær plates omkrets kan sies å dekké' to tilstøtende soner, som hver opptar halve platetykkelsen og som befinner seg motstående i forhold til platens midtplan, og oppfinnelsen omfatter fremgangsmåter hvor bare en eller flere sidekanter i underlaget er forsynt med belegget. Belegg langs en eller flere randpartier av platen på platens hoved-flater, står naturligvis også mot hverandre i forhold til platens midtplan). Som et annet eksempel har et melkeglass mye lettere for å knuses ved et svakt støt mot kanten eller randen enn ved et lign-ende støt mot sideflaten. Hvis randen og/eller inner- og ytterflat-ene av glasset i nærheten av kanten er forsterket i henhold til oppfinnelsen, vil glasset være mindre utsatt for knusing.

Belegg på overflater eller overflatedeler som befinner seg på motsatte sider av midt flaten (og ikke tilstøtende denne midtflate), bør vanligvis ha samme sammensetning og utsettes for samme kjemiske foraridringsbehandling. Det skal imidlertid nevnes at hvis man ønsker å fremstille et produkt med kompresjonsspenninger av forskjellig størrelse på motstående side av underlagets midtre plan, kan dette skje ved å bruke forskjellig sammensetning av de forskjellige over-flatebelegg og/eller ved å forandre disse belegg kjemisk i forskjellig grad og/eller på forskjellig måte. Likeledes bør belegg på motstående sider av underlaget vanligvis dekke omtrent like store områder. Med andre ord er det ønskelig at et kjemisk forandret belegg på den ene av platens sider, bare påføres hvis den motstående flate også er forsynt med et kjemisk forandret belegg, men et lite spillerom er uten vesentlig betydning, selv om underlaget forutsettes å bli i det vesentlige symmetrisk herdet eller satt under spenninger av belegget.

Oppfinnelsen kan brukes til forsterkning av glassplater med under 3 mm tykkelse samt for tykkere glassplater.

Det belagte underlag foreligger fortrinnsvis i fast form under utførelse av fremgangsmåten.

For at belegget eller beleggene kan forandres kjemisk i deres fulle tykkelse, er det en fordel at belegget ikke har over 1 mm tykkelse. ' Et legeme av glass eller vitrokrystallinsk materiale kan forsterkes i vesentlig grad i henhold til oppfinnelsen selv om belegget som utsettes for kjemisk forandring er meget tynt, og fortrinnsvis har belegget eller beleggene en tykkelse på mellom 1 og 150 mikron.

Ved anvendelse av foreliggende fremgangsmåte kan man fremkalle kompresjonsspenninger i overflaten, som når glasset etter uhell knuses resulterer i øyeblikkelig oppdeling av platen i små og ikke-skjærende biter. For å sikre en oppdeling i biter med vesentlig ens-artet størrelse er det en fordel at spenningsfordelingen er i det vesentlige jevn over hele underlaget og av denne grunn er det en fordel at belegget er av glass eller er glassaktig.

Bele.gg som består av eller inneholder ett eller flere me-taller er foretrukket. Man kan om ønsket tilsette et metall til et på forhånd påført belegg på underlaget, før den kjemiske forandrings-beharidling utføres. Sammensetningen av belegget kan velges slik at man oppnår en bestemt farge eller en. annen optisk virkning hos pro-duktet.

Den kjemiske forandring kan gi den ønskede virkning for eksempel ved å øke mengden av materiale som utgjør belegget.

F.eks. kan man fremkalle kompresjonsspenninger ved å bringe en forbindelse eller grunnstoff i belegget til å forbinde seg med en annen forbindelse som føres i kontakt med belegget,, eller med en be-standdel i en slik forbindelse. Hvis belegget inneholder et reaktivt grunnstoff med konstant valens, medfører dette den fordel at man. unn-går dannels.en av ujevn spennings fordeling på grunn av at det oppstår forskjellige forbindelser på forskjellig .oksydasjonstrinn som følge red-ox-reaksjon. I .henhold til en spesiell fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen påføres et oksyderbart belegg på underlaget og kompresjonsspenninger fremkalles i belegget ved å utsette det for en oksydasjons-behandling. Belegget kan bestå av et enkelt grunnstoff som f.eks.

tinn, titan, silisium, vanadium, bly, mangan, aluminium, zirkonium, thorium, vismut, nikkel. Eventuelt kan belegget inneholde en forbindelse med grunnstoffet i lavere valens og hvor grunnstoffet kan opptre med flere valensér, som f.eks. SiO, TiO, SnO, PbO. Tynne belegg av slike stoffer kan påføres ved hjelp av kjemiske, fysikalsk-kjemiske eller fysikalske metoder, men fortrinnsvis formes beleggene på underlaget ved vakuumpådampning siden denne fremgangsmåte fører til dann-else av belegg som er spesielt velegnet for nærværende fremgangsmåte. Oksydasjonen kan utføres med et oksydasjonsmiddel i gassform, f.eks. ozon eller i flytende form som f.eks. med smeltet kaliumnitrat. Høy-ere kompresjonsspenninger kan oppnås ved å bringe en eller flere stoffer i belegget til å forbinde seg med et grunnstoff som har ioner med større radius enn oksygenioner. Slike høye spenninger kan således fremkalles ved reaksjon mellom et metall i belegget og anioner som S , Te eller Se eller med.de tilsvarende grunnstoffer. Den kjemiske reaksjon bør utføres ved en temperatur som ligger lavere enn

underlagets mykningspunkt for å unngå'en avspenning, i legemet.

En annen fremgangsmåte for utførelse av oppfinnelsen er å påføre underlaget ett eller flere belegg av glass som kan herdes kjemisk, f.eks. ved innføring av inner i belegget fra et kontaktme-dium, til utveksling for mindre ioner, ved en temperatur som ligger under glassets utglødningspunkt, slik at beleggets tetthet eller egenvekt økes, eller ved å utbytte ioner i glassbelegget ved en temperatur som ligger over avspenningspunktet med andre ioner som gir belegget en lavere varmeutvidelseskoeffisient. Begge typer kjemisk herding er velkjent i og for seg. Vanligvis er ionevekslingen en ut-bytning av alkalimetallioner, f.eks. erstattes natriumioner i glasset med kaliumioner i førstnevnte metode og natriumioner erstattes med litiumioner i den andre typen.

En riktig anvendelse av foreliggende oppfinnelse er å forsterke randpartiene for glassplater forut for kjemisk herding av platen. Etter å ha belagt glassplatens kantområde med et glassbelegg som har en sammensetning som gjør at dette glasset herdes lettere kjemisk enn underlagsglasset, underkastes hele platen en kjemisk herdebehandling f.eks. ved å dyppe platen i et kjemisk herdebad. Man oppnår derved at hele platen herdes, men at kompresjonsspenningene blir større i kantområdene enn forøvrig.

Nedenfor følger et eksempel på en utførelse i henhold til oppfinnelsen.

Eksempel

Ad kjemisk vei ved hjelp av en alkalisk oppløsning av tinn-II-klorid påførte man en SnO film- av 100 my tykkelse på innerflaten og ytterflaten av et begerglass av natronkalkglass. Begerglasset ble oppvarmet til en temperatur på 500°C. Det varme begerglass ble ført i kontakt med smeltet kaliumnitrat i 3 timer. Etter avkjøling kunne man måle at begerglasset tålte dobbelt så stor bruddbelastning som et identisk begerglass belagt på samme måte med en SnO film, men som ikke var behandlet ved oksydasjon.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til å forsterke plane eller krumme plater eller flatedeler av gjenstander av glassaktig eller vitrokrystallinsk materiale, f.eks. med en tykkelse på mindre enn 3 mm, hvor nevnte plater" eller flater belegges enten i sin helhet eller bare ved områder som ligger lateralt motsatt med hensyn til en tenkt midtflate eller plan

som deler laget i dybden, med ett eller flere faste belegg, som oksyderes i oppvarmet, tilstand for oppnåelse av kompresjonsspenninger i belegget, karakterisert ved at oksydasjonen foretas ved å bringe belegget i kontakt med smeltet nitrat eller nitrater,, f.eks. smeltet kaliumnitrat.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte belegg inneholder minst et element valgt fra.tinn, titan, silisium, vanadium, bly, mangan, aluminium, zirkon, thorium, vismut og nikkel.