Способ создания на поверхности известково-натриевого стекла непрерывной металлической дисперсии

 

ОЙИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1i и 677648

Санта Советских

Социалистических. Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 04.06.73 (21) 1922359/29-33 (23) Приоритет (32) 05.06.72 (51) М. Кл.2

С 03 В 18/02

Государственный комитет (31) 26183/72 (33) Великобритания (43) Опубликовано 30,07.79. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.79 (53) УДК 614.893.8 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Дэвид Гардон Лоукс и Кеннет Эдвард Уайтлок (Великобритания) Иностранная фирма

«Пилкингтон Бразерз Лимитед> (Великобритания) (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ИЗВЕСТКОВОНАТРИЕВОГО СТЕКЛА НЕПРЕРЫВНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ

ДИСПЕРСИИ

Изобретение относится к способа|м производства стекла, а точнее к способам, в которых на поверхности стекла создается непрерывная металлическая дисперсия определенной интенсивности. 5

Данное стекло должно пропускать видимый свет и одновременно должно иметь oIIределенные характеристики отражения и поглощения солнечного излучения.

Наиболее близким к изобретению по тех- 1о нической сущности и доститаемому результату является способ создания на поверхности известково-натриевого стекла непрерывной металлической дисперсии путем продвижения ленты стекла с температурой 15

600 — 1000 С 1то поверхности ванны расплавленного металла и последовательного контактирования ленты стекла по ее верхней поверхности с двумя ваннами расплавленного металла, каждая из которых замкнута 20 в самостоятельную .электрическую цепь (1).

Недостаток известного способа заключается в том, что электрическое соединение второй ванны не обеспечивает ее восстановительной способности. 25

Целью изобретения является усовершенствование способа.

Для этого по предлагаемому способу стекло при температуре 600 — 1000 С подвергают контактированию по поверхности вначале с массой расплавленного металла одной ванны, замкнутой в самостоятельную электрическую цепь и подсоединенную по отношению к стеклу как анод, и затем — с массой расплавленного металла другой ванны, также замкнутой в самостоятельную электрическую цепь и подсоединенную по отношению к стеклу как катод.

Упомянутые ванны представляют собой расплав свинца или сплава, выбранного из группы, содержащей медь — свинец, медь— висмут, никель — висмут, никель — олово, свинец — никель, Важными моментами способа являются отдельное регулирование электрического тока и определенное расстояние между двумя ваннами расплавленного металла, а также время нахождения поверхности стекла между ваннами.

В случае иопользования при контакте со стекло|м расплава медь — свинец между поверхностью стекла и катодной ванной поддерживают плотность электрического тока, равную примерно 10 — 50% плотности элек677648

97 трического тока в цепи ванны, присоединенной по отношению к стеклу как анод. Такая величина плотности тока требуется для катодного восстановления, достаточного количества ионов меди и свинца на .поверхности стекла для получения требуемой степени дисперсности металлов в поверхности стекла.

В случае использования расплава состава медь — висмут между поверхностью стекла и катодной ванной поддерживают плотность электрического тока, равную

25 — 30 /о анодной плотности электрического тока, и процесс ведут в инертной атмосфере.

Если используют, расплав свинца, то между поверхностью стекла и катодной ванной поддерживают плотность электрического тока, равную 10 — 50 /о плотноститока анодной ванны.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие способ обработки стекла с использованием системы медь — свинец. Анодный и катодный стержни выполнены из меди, а ванны представляют собой расплав меди и свинца.

В изготовленном стекле в поверхностном слое толщиной не более 0,1 мкм должно быть распределено 25 — 300 мг/vP меди и

100 — 60 мг/м свинца.

Используемое известково-натриевое стекло имеет следующий состав, мол. о/О.

i%a>O 12,4

К20 0,4 1О, 71,8

СаО 8,8

MgO 5,6

А120з, Р егОз и т. д. 1,0 . Общие условия процесса следуныцие: Скорость движения ленты, м/с 46

Ширина ленты, см 30

Длина анода в направлении движения ленты, мм 7

Ширина анода, см 24

Температура стекла на аноде, С 790

Температура анодной ванны расплава, С 780

Состав анодной ванны расплава, вес. :

Си

Pb

Интервал между анодом и катодом, с (мм) 1 (13)

Длина катода в направлении перемещения ленты, мм 7

Температура катодной ванны расплава, С 760

Состав катодной ванны расплава, вес. /о.

Си 2,7

Pb 97,3

В табл. 1 представлены примеры, иллюстрирующие условия и результаты способа создания в стекле металлической дисперсии различной заданной интенсивности.

Примеры 1, 3 и 6 относятся только к ооработке стекла на аноде и включены в табл. 1 для сравнения.

В примерах 1 и 2 используют анодную обработку, обеспечивающую дисперсию в верхней поверхности стеклянной ленты, выходящей из-под первой ванны, 68 мт/м меди и 222 мг/м свинца.

В примере 1 катодную обработку не,при10 меняют, и атомы меди и свинца, диспергированные в верхней поверхности ленты стекла, образуются под воздействием восстановительной атмосферы. Получаемое стекло является бронзовым в пропущенном

15 свете и может непосредственно пропускать

52 /о солнечных лучей и 53 /о видимого света, В примере 2 показано, что при,применении катодного восстановления согласно

20 предложенному способу прямое пропускание солнечных лучей уменьшается до 44 /о с сохранением бронзового цвета в пропущенном свете, но при этом уменьшается до

40 /о пропускание видимо го,света. Приме25 няемая катодная обработка составляет 30 /о анодной обработки. Концентрация меди и свинца в восстановленной поверхности стекла остается такой же, как и при анодной обработке, но восстановление происходит зО более эффективно и в результате стекло имеет более высокие характеристики отражения солнечного тепла.

В примерах 3 — 5,стекло подвергают анодной обработке, но до более высокой степе35 ни, чем в примерах 1 и 2, и в результате по крайней мере вначале наблюдается повышенная концентрация ионов меди и свинца на поверхности стекла. В примере 3 не нрименяют катодное восстановленив и обрабо40 таяное стекло пропускает приблизительно

500 солнечного излучения.

В примере 4 анодно обработанное стекло приблизительно на 20О/О восстанавливают катодным способом. В результате уменьша45 ется приблизительно до 43/О пропускание солнечного излучения и соответственно до

37 /о — пропускание видимого света. Количество меди в стекле остается таким же, как и во время анодной обработки, но часть

50 ионов свинца мигрирует с поверхности стекла во вторую ванну. Когда катодная обработка составляет 40 /о анодной обработки (пример 5), то отмечают еще большую миграцию ионов свинца в ванну, даже если

55 прямое пропускание солнечного излучения уменьшается приблизительно до 37, а пропускание видимого света — до 31О/О.

В примерах 6 — 9 используют еще более интенсивную анодную обработку, причем

60 катодная обработка составляет 10, 30 и

50 /о анодной обработки. Все результаты в таблице 1 относятся к тем случаям; когда расстояние между анодом и катодом равно

13 мм, при интервале времени в 1 с и при

65 скорости движения ленты 46 м/ч.

677648

15

112

186 обработанного стекла

Таблица 2

Пример

Характеристсика

13

0,5 (б)

47

11

1,0 (13)

31

24

2,0 (25)

33

13

4,0 (50)

38

39

38

51

47

112

112

112

112

208

175

317

317

В примерах показано, что при определенном расстоянии между анодом и катодом изменение катодного восстановления, составляющего от 10 до 50% анодной обработки, обеспечивает требуемую степень металлической дисперсии на поверхности стекла, выраженную в значениях оптических характеристик стекла.

Исследовано также влияние изменения расстояния между катодом и анодом при использовании системы с медным анодом и медным катодом двух ванн, содержащих сплав меди и свинца. Стеклянная лента толщиной 7 мм продвигается со скоростью

46 м/ч. Защитная атмосфера в,пространстве над ванной состоит из 10% водорода и 90% азота. Состав стекла такой же, как в примерах 1 — 9. Поддерживают следующие рабочие условия:

Скорость ленты, м/ч 46

Ширина ленты, см 30

Длина анода, мм 7

Ширина анода, см 25

Температура стекла на аноде, С 790

Температура расплавленной массы на аноде, С 780

Состав расплавленно". массы на аноде, вес. %:

Межэлектродное расстояние, с (мм)

Пропускание видимого света, о

Отражение видимого света, у, Отражение солнечного излучения, Поглощение солнечного излу чения, у, Прямое пропускание солнечного излучения, %

Конечное содержание Си/мз, мг/м

Конечное содержание РЬ/м, мг/м

Оптимальный интервал перемещения ленты стекла между нижней кромкой анодной ванны и верхней кромкой катодной ванны равен приблизительно 1,0 с при 780 C в указанных условиях, В табл. 2 показано, что потери свинца с поверхности стекла в катодную ванну при интервале 0,05 с составляют 45%. При интервале 1,0 с потери свинца составляют 34%, а при интервалах в 2,0 и 4,0 с потери свинца не наблюдаются.

Длинные межэлектродные интервалы (2,0 и 4,0 с) обеспечивают получение стекла с

Си

Pb

Длина катода, мм

Температура катодной ванны

5 расплавленного металла, С 760

Состав катодной ванны расплава, вес. %:

Си 2,7

Pb 97,3

10 Режим анодной обработки был апределен следующим образом:

Лнодный ток, Л 1,5

Лнодное напряжение, В 13

Плотность электрического потока на аноде, К л/м 465

Содержание меди на поверхности стекла, мт/м2

Содержание свинца на поверхности стекла, мг/мз 317

Катодная обработка составляет 40% анодной обработки:

Катодный ток, Л 0,6

25 Катодное напряжение, В Ниже 2,0

Плотность электрического тока на катоде, Кл,. м

Характеристики

30 даны в табл. 2. более высоким пропусканием видимого света и более низким отражением видимого света, чем оптимальный интервал в 1,0—

1,5 с. Эти результаты показывают, что, ког35 да межэлектродное расстояние больше оптимального значения, катодная обработка становится все менее эффективной и получение цвета в стекле является результатом, главным образом, восстановления в атмо40 сфере водорода.

Влияние температуры и скорости стеклянной ленты на оптимальное мвжэлектрод677648

Таблица 3

Скорость ленты, м/час

Расстояние между анодом и катодом, с (см) Толщина стекла, мм

Температура стекла, С

1 (20)

2 (20)

4 (20) 780

680

180

6

7

750

Таблица 4

Пример

Показатели

14

Анод:

1,5

6,6

800

Ток, А

Напряжение, В

Плотность электрического потока, Кл/мЯ

Са/ма, мг/м

Bi/ì мг/м

1,6

6,6

800

515

515

Катод:

0,4

1,1

215

Ток, А

: - Напряжение, В

Плотность электрического потока, Кл/м

Окончательное содержание Са/м, мг/м

Окончательное содержание Bi/м, мг/м

Пропускание видимого света, 6

Отражение видимого света, о„

Отражение солнечного излучения, о;

Поглощение солнечного излучения, %

Прямое пропускание солнечного излучения, Цвет

515

46

37

515

71

25.

68.: Проходящий свет

Отраженнйй свет

Гблуббй .

Цвета меди

Бледнорозовый ное расстояние показано в табл. 3, где даны результаты, полученные,при использовании ванны сплава медь — свинец, с целью полуОбработку стекла осуществляют в восстановительной водородной атмосфере над 5 катодной ванной. Исходное стекло имеет толщину 7 мм. Анодный и катодный стержень выполнены из меди, ванны содержат расплавленный сплав меди и висмута.

Поддерживают следующие рабочие усло- 10 вия:

Скорость ленты, м/час 46

Ширина ленты, см 30

Длина анода в направлении движения ленты, мм 15

Ширина анода, см

Температура стекла на аноде, С

Температура анодной ванны, С 740 20 чения изделия, имеющего характеристики, аналогичные характеристикам стекла из примера 5 в табл. 1.

Состав анодной ванны, вес. %: медь 10 висмут 90

Расстояние между анодом и катодом, с (мм) 0,5 (6)

Длина катода в.направлении движения ленты, мм 7

Температура катодной ванны, С 730

Состав катодной ванны, вес. %: медь 9,7 висмут 91,3

Оба примера обработки стекла представлены в табл. 4.

677648

5

З0

55 б0

Редактор О; Юркова

Техред А. Камышникова . Корректор . О. Данишева

Изд. № 479

Заказ 1780/19

Типография, Сапунова, 2 пр.

B примере 14 не применяется катодная обработка и он дан для сравнения с примером 15, в котором в соответствии с изобретением применяется катодное восстановление. В этих примерах анодная обработка идентична.

В примере 15 катодное восстановление, которое составляет 27% анодной обработки, не уменьшает концентрации меди и висмута на поверхности стекла, но значительно уменьшает пропускание видимого света — от 71 до 9% — и прямое пропускание солнечного излучения — приблизительно от 68 до 19%. Можно применять катодное восстановление, составляющее 25 — 30% анодной обработки.

Очень незначительное количество висмута в стекле по сравнению с содержанием меди означает, что практически восстанавливается только медь. Оптимальным является расстояние между анодом и катодом, равное

0,5 с (7 мм). В результате дисперсии в поверхностном слое стекла толщиной почти

0,1 мкм может содержаться 50 — 60 мг/м2 меди и 5 — 25 мт/м висмута.

Предложенный способ также может быть применен при использовании анодното и катодного стержней, выполненных из никеля, и ванн, содержащих расплав никель— висмут. При поддержании рабочих условий, подобных тем, которые описаны выше, после катодного восстановления, никеля и висмута получают стекло серого цвета, содержа цее в поверхностном слое толщиной

0,1 мкм 25 — 500 мг/м2 никеля и 5 — 100 мг/мв висмута и имеющее пропускание видимого света 40% и прямое пропускание солнечного излучения 42%. При использовании анодного и катодного стержней из никеля и ванн из сплава олова и цинка получают стекло коричневого оттенка благодаря,присутствию в поверхностном слое толщиной

О,1 икм 25 — 500 мг/и олова и 1 — 25 мг/и никеля.

Стекло пропускает 46% видимого света и имеет 50% прямого пропускания солнечного излучения.

С никелевыми анодом и катодом применяют ванны из сплава свинца и никеля.

В результате получают стекло с оттенком перехода в серый цвет, которое отражает до 35% видимого света и солнечного излучения благодаря присутствию в поверхностном слое стекла толщиной 0,1 мкм от 50 до

800 иг/и свинца и nr 5 до 100 мг/м2 никеля.

С анодным и катодным стержнями изрутения или стали, покрытой рутением методом распыления, можно применять ванны из расплава чистого свинца, при этом в .поверхностном слое стекла толщиной 0,1 мкм диспергируется приблизительно 50—

800 иг/и свинца. Когда применяют ванны из чистого свинца, то оптимальное расстояние между анодом и катодом при температуре стекла приблизительно 780 С может равняться приблизительно 5 с, т. е. приблизительно 6 см при скорости ленты 46 и/ч.

Это расстояние является сравнительно большим по сравнению с оптимальным расстоянием между анодом и катодом, когда применяют ванны из сплава меди и свинца. Такое сравнительно большое расстояние между анодом и катодом имеет практическое удобство. Кроме того, при применении ванны из чистого свинца, а также из сплава меди и свинца и при сравнительно низком уровне катодной обработки, например не более 10% анодной обработки, можно получить изделия удовлетворительного качества без нежелательной мутности или характеристик диффузионного отражения, хотя можно применять, если это требуется, и высокие уровни катодной обработки, например, вплоть до 50% анодной обработки.

Предложенный способ улучшает оптические свойства стекла, полученного электролитическим способом. Создание равномерной непрерывной дисперсии металлов определенной интенсивности обеспечивает получение стекла, обладающего повышенной способностью отражать солнечное излучение.

Формула изобретения

1. Способ создания на поверхности известково-натриевото стекла непрерывной металлической дисперсии путем продвижения ленты стекла с температурой 600 †10 С по поверхности ванны расплавленного металла и последовательного контактирования ленты стекла по ее верхней поверхности с двумя ваннами расплавленного металла, каждая из которых замкнута в самостоятельную электрическую цепь, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью усовершенствования способа, первая из указанных двух ванн подсоединена,по отношению к стеклу как анод, а вторая — как катод.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные две ванны представляют собой расплав свинца или сплава, выбранного из группы, содержащей медь — свинец, медь — висмут, никель — висмут,,никель— олово, свинец — никель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3467508, кл. 65 — 30, опублик. 16.09.69.

Тираж 575: Подписное