DE3225781A1

DE3225781A1 - Verfahren zum modifizieren der lichtreflektierenden eigenschaften einer glasoberflaeche

Info

Publication number: DE3225781A1
Application number: DE19823225781
Authority: DE
Inventors: Hugo 2400 Mol Rogghe; Albert 6270 Gerpinnes Servais; Francois 6110 Montigny-Le-Tilleul Toussaint
Original assignee: Glaverbel Belgium SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1983-02-03
Anticipated expiration: 2002-07-10
Also published as: CH650233A5; DE3225781C2; BE893747A; FR2529539A1; ES514487A0; JPH0437018B2; GB2102786B; US4427488A; GB2102786A; ES8308292A1; FR2529539B1; JPS5820753A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Modifizieren der lichtreflektierenden Eigenschaften der Oberfläche eines Glasgegenstands, bei dem der Gegenstand mit einer ätzenden Säure in Kontakt gebracht und anschließend gewaschen wird.

Selbstverständlich sind bereits verschiedene Verfahren zum Modifizieren der lichtreflektierenden Eigenschaften einer Glasoberfläche außerordentlich gut bekannt. Bei dem vielleicht einfachsten Verfahren werden die Glasgegenstände einfach in ein Bad einer ätzenden Säure eingetaucht, wieder herausgezogen und gewaschen. Es wurde dabei festgestellt, daß in einem solchen Falle, wenn das Waschen nicht unmittelbar nach dem Herausziehen aus dem Bad durchgeführt wird, die Wirkung der ätzenden Säure im allgemeinen ungleichmäßig wird, und zwar infolge der Gegenwart von überschüssigen Tröpfchen der Säure,, die an der Oberfläche anhaften. Es wurde jedoch auch gefunden, daß das Eintauchen als solches dazu führen kann, die Behandlung ungleichmäßig zu machen, und zwar wahrscheinlich infolge von Fließströmungen über die Oberfläche des Gegenstandes, wenn er eingetaucht und herausgezogen wird, sowie wegen Konvektions-Strömungen innerhalb des Baden, die die Wirksamkeit der Säure von einer Stelle der Glasoberfläche zur anderen ungleichmäßig machen.

Es wurde ferner vorgeschlagen, einen Gegenstand durch Besprühen mit einer ätzenden Säure zu überziehen. Das kann jedoch zu einer löcherigen Oberfläche führen.

Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen Weg zum Aufbringen einer ätzenden Säure auf einen Glasgegenstand zu schaffen, bei dem die

-5-angeführten Fehler vermindert oder vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren zum Modifizieren der lichtreflektierenden Eigenschaften der Oberfläche eines Glasgegenstands, das das Inkontaktbringen des Gegenstands mit einer ätzenden Säure und sein anschließendes Waschen umfaßt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gegenstand mit der ätzenden Säure auf solche Weise in Kontakt gebracht wird, daß ein dünner gleichförmiger Film der Säure gleichmäßig und sanft auf den Gegenstand aufgebracht wird, ohne daß es zu einem Fließen der Säure oder von Teilmengen der Säure über die Oberfläche des Gegenstandes kommt.

Unter Anwendung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine sehr gleichförmige Behandlung einer Glasoberfläche zu erhalten. Frühere Vorschläge führten zu Problemen hinsichtlich einer ungleichmäßigen Modifizierung der Glasoberfläche. Dieser Fehler erwies sich als Folge des Aufrührens oder des Fließens der Säure, während diese mit dem Glas in Kontakt ist, was zu verschiedenen Konzentrationen an Säure beim Kontakt mit der Glasoberfläche führt. Das wiederum hat einen nachteiligen Effekt auf das Wachstum und die Gleichförmigkeit der Oberflächenkristalle, die während der Behandlung gebildet werden. Dieses Problem kann gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlich vermieden werden.

Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung wird ein ätzender Säuredampf auf der Glasoberfläche unter Bildung eines dünnen Films auf einer derartigen Oberfläche kondensiert. Vorzugsweise wird die genannte Säure jedoch sanft und gleichmäßig aus einer Aufbringvorrichtung auf das Glas aufgebracht, während sich die Aufbringvorrichtung und das Glas relativ zueinander verschieben .

Die Gleichmäßigkeit des aufgebrachten Säureüberzugs wird verbessert, wenn während der Relativverschiebung der Aufbringvorrichtung und des Glases diese beiden durch einen Spalt von nicht mehr als 1 mm und vorteilhafterweise zwischen 0,1 und 0,5 mm voneinander getrennt sind, was bevorzugt wird.

Die gleichmäßige Überführung der Säure auf das Glas wird erleichtert, wenn die Säure, die mittels der Aufbring- IQ Vorrichtung auf das Glas aufgebracht wird, unter einem Flüssigkeitsdruck von maximal 10 cm Η^Ο, vorzugsweise zwischen 4 und 8 cm H₃O steht.

Vorzugsweise wird die Säure so aufgebracht, daß sich j5 zwischen der Glasoberfläche und der Aufbringvorrichtung infolge von Oberflächen-Effekten ein Flüssigkeitswulst bildet, da dadurch die Gleichmäßigkeit des Aufbringens der Säure weiter verbessert wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Säure so aufgebracht, daß sie durch mindestens eine Öffnung in einer Aufbringvorrichtung so ausfließt, daß sich ein kontinuierlicher Schleier zwischen der Aufbringvorrichtung und dem Glas bildet. Auf diese Weise ist es besonders leicht, eine gleichmäßige Überführung der Säure auf das Glas zu erreichen.

Bevor das Glas unter den Säureschleier eintritt, wird es vorzugsweise gewaschen, um alle Spuren von Schmutz und Staub zu entfernen, die eine schädliche Wirkung auf die Gleichmäßigkeit des Ätzens haben würden, und es ist ferner bevorzugt, das Glas vor dem genannten Waschen durch den Walzenspalt von Walzen zu führen, die mit einem Gewebe bedeckt sind. Das verwendete Gewebe ist vorzugsweise Filz. Dieses Vorgehen unterstützt die Entfernung

-7-von Staub und Schmutz.

Es ist besonders geeignet, für die vorliegende Erfindung eine Säurezusammensetzung zu verwenden, die eine Oberflächenspannung im Bereich von 35 bis 60 mN/m (dyn/cm) und optimal im Bereich von 45 bis 55 mN/m (dyn/cm) aufweist.

Es ist außerordentlich erwünscht, insbesondere wenn die Säure mittels einer Aufbringvorrichtung aufgebracht wird, größere Temperaturunterschiede zwischen der Säure und dem Glas, auf das sie aufgebracht wird, zu vermeiden, und es ist demzufolge bevorzugt, daß die Säure und das Glas Temperaturen aufweisen, die innerhalb eines Temperaturbereichs von 5°C während des Aufbringens der Säure liegen.

Vorzugsweise ist der behandelte Glasgegenstand eine Glastafel oder ein Glasband, das durch die Säureäufbring- und Wasch-Stationen gefördert wird, und das Waschen wird durch Aufsprühen eines Schleiers einer Waschflüssigkeit auf die Glasoberfläche bewirkt. Die Geschwindigkeit der Glastafel oder des Bandes während seiner Förderung und der Abstand der Säureaufbring- und Wasch-Stationen zueinander kann leicht so eingestellt werden, daß sich eine gewünschte Kontaktzeit für die Einwirkung der Säure ergibt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Säureaufbring- und Wasch-Stationen so angeordnet, und die Vorschubgeschwindigkeit des Glases ist eine derartige, daß die Einwirkungszeit der Säure weniger als 20 Sekunden beträgt.

Es ist bequem, die ätzende Säure in einer Menge zwischen 0,3 und 0,7 1/ra² Glas aufzubringen.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Produktion^©, traße, auf der ein Tafelglas

nacheinander durch Wasch- und Trockenstationen einer Säureaufb;tring-Station und danach weiteren Wasch- und Trockenstationen zugeführt wird; ■ ίΓν

^;· v|t

Fig. 2-6 alternative $|isführungsformen des Aufbringens

der ätzendeM/Flüssigkeit.

Gemäß Fig. 1 werden-Glüstafein 1 auf einer Fördervorrichtung 2 zwischen den;;n$alzenspalt eines Paares von filzbedeckten Walzen 3 eingeführt, um jegliche Brocken von den Oberflächen des ßiäses zu entfernen. Danach bewegt sich das Glas in eine .Waschstation 4, wo es unter Verwendung eines geeigneten grenzfläch.en-aktiven Mittels gewaschen wird. Die Waschstation 4 kann dabei eine Klarwasch-Station (nicht gezeigt) umfassen, in der jegliche Tensidreste entfernt werden können. Danach gelangt das Glas in eine Trockenkammer 5, wo es mit warmer Luft getrocknet wird. Das Glas bewegt sich dann zu einer Säureaufbring-Station 6, die geeignete Mittel 7 umfaßt, um einen dünnen gleichmäßigen Film 8 einer ätzenden Säure auf sanfte gleichmäßige Weise auf das Glas aufzubringen, ohne daß irgendwelche Teilmengen der Säure über die Glasoberfläche fließen. Nach dem Verlassen der Säureaufbring-Station 6 läßt man die·Säurezusammensetzung auf die Glasoberfläche solange einwirken, wie erforderlich ist, wonach das Glas 1 mit dem Säurefilm 8 in eine Klarwasch-Station 9 eingeführt wird, wo Säurereste und die Reaktionsprodukte abgewaschen werden, wonach das Glas in eine abschließende

gg Trockenkammer 10 gelangt.

In Fig. 1 ist als Mittel 7 zum Aufbringen des dünnen Säurefilms 8 die gegenwärtig am meisten bevorzugte Ausführungsform einer Säureaufbringvorrichtung zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Glastafel 1 wird unter ein Teil 11 geführt, das wie dargestellt V-förmig ist und einen Behälter für eine ätzende Flüssigkeit bzw, ein ätzendes fluides Mittel 12 enthält. Dieses Teil 11 (dessen obere Teile eine beliebige geeignete Form aufweisen können) ist an seiner Grundfläche mit einem

IQ langgestreckten Schlitz 13 versehen, durch den die Säurezusammensetzung ausfließen kann, wobei sich ein Meniskus 14 am Glas bildet, der einen Wulst der Säurezusammensetzung ausbildet, so daß dann, wenn das Glas unter der Aufbringvorrichtung hindurchgezogen wird, ein dünner Film 8 der Säurezusammensetzung gebildet wird.

Der Schlitz ist vorzugsweise weniger als 1 mm vom Glas entfernt, und er kann beispielsweise 0,5 mm vom Glas entfernt sein. Die Schlitzöffnung ist vorzugsweise 0,1 bis 0,15 mm breit.

In einem speziellen Beispiel ließ man die Säurezusammensetzung No. 1, die weiter unten genauer definiert ist, durch einen 0,1 mm breiten und 0,5 mm über der Glasoberfläche angeordneten Schlitz mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 4 00 ml/m² des zu behandelnden Glases ausströmen, wobei das Glas sich mit einer Geschwindigkeit von 7,5m/ Minute unter dem Schlitz hindurchbewegte.

Bei einer Variante der Aufbringvorrichtung gemäß Fig. 1 ist der Schlitz 13 durch eine Vielzahl von engen nebeneinander angeordneten Löchern ersetzt, die so angeordnet sind, daß sich ein kontinuierlicher Meniskus wie der mit dem Bezugszeichen 14 gezeigte bildet.

Es wurden fünf geeignete Säurezusammensetzungen für die

-10-

Durchführung der vorliegenden Erfindung hergestellt, wobei 88 ml 70%iger HF (wäßrig) verwendet wurden, die unter Verwendung von Schwefelsäure verschiedener Stärken auf 200 ml aufgefüllt wurden, wonach 30 g NH₄F-HF zugesetzt wurden. Die Eigenschaften dieser Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. Bei zwei dieser Zusammensetzungen wurde später Wasser in den angegebenen Mengen zugesetzt.

Saurezusammen- setzung Nr.	Stärke der H₉SO₄ °Baume	zugesetztes Wasser	Oberflächen spannung mN/m (dyn/cm)
1	41	10%	48.5
2	41	-	48.9
3	50	-	37
4	33	-	48.1
5	41	25%	51.1

2Q Das zugesetzte Wasser wird in Vol.-%, bezogen auf die anderen Bestandteile, angegeben.

Die Messung der Oberflächenspannung erfolgte nach der Platinring-Abreißmethode bei 20⁰C.

Geeigneterweise wird eine derartige Säurezusammensetzung mit einer Durchflußgeschwindigkeit zwischen 0,3 und 0,7 l/m² Glas bei einem Flüssigkeitsdruck von weniger als 10 cm H₃O, vorzugsweise zwischen 4 und 8 cm H₃O aufgebracht.

Das Glas und die Säurezusammensetzung befinden sich vorzugsweise im wesentlichen auf der gleichen Temperatur, wenn sie miteinander in Berührung kommen. 35

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Die Geschwindigkeit des Glases kann bei seiner Bewegung über den Förderer 2 in der Größenordnung von 7 bis 10 m/Minuten liegen, und die Waschkammer 9 ist vorzugsweise von der Säureaufbring-Station soweit entfernt, daß sich eine maximale Einwirkungszeit von etwa 2 0 Sekunden ergibt. Diese Zeit kann natürlich in Abhängigkeit von der erforderlichen Modifikation der reflektierenden Eigenschaften des Glases eingeregelt werden.

In einigen Fällen ist eine Einwirkungszeit von 10 Sekunden ausreichend.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen alternative Mittel zum Aufbringen der Säurezusammensetzungen, die in der Säureaufbring-Station 6 von Fig. 1 verwendet werden können.

Gemäß Fig. 2 wird das ätzende fluide Mittel 12 in Richtung des Pfeils auf die obere Oberfläche eines inerten Zylinders 15 aufgegossen, der wie gezeigt gegen den Uhrzeigersinn rotiert, und der in einem geringen Abstand über dem Glas 1 angeordnet ist, so daß sie auf einer Seite des Zylinders abfließt und einen Meniskus 16 ausbildet. Wenn das Glas in der Zeichnung nach rechts bewegt wird, kommen weitere Flächenbereiche der Oberfläche mit dem Meniskus in Kontakt, wodurch sie durch die Säurezusammensetzung angefeuchtet werden, die unter den Zylinder 15 gezogen wird, wobei ein dünner gleichmäßiger Überzug auf dem Glas zurück bleibt.

Fig. 3 zeigt eine im wesentlichen ähnliche Aufbringvorrichtung, wobei man jedoch in diesem Falle die Säurezusammensetzung über die ganze Oberfläche eines stationären inerten Zylinders 15 fließen läßt, so daß zwischen dem Fluid 12 und dem dünnen Film 8 ein zweiter Meniskus 17 gebildet wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform zum Überziehen der Unterseite einer Glastafel 1. Die Säurezusammensetzung 12 befindet sich in einem Behälter 18 unterhalb des Weges des Glases. Eine Walze 19 taucht teilweise in die Säurezusammensetzung ein, und ihre oberste Mantellinie nähert sich dem Glas 1 derart, daß beim Rotieren der Walze 19 diese aus dem Behälter 18 Säure aufnimmt und in Form eines dünnen Films 8 auf das Glas überträgt.

Fig. 5 zeigt eine andere alternative Ausführungsform, bei der das Mittel 7 zum Aufbringen des dünnen Säurefilms 8 aus einem Stück Filz oder einem anderen Material besteht, das mit der Säurezusammensetzung getränkt ist und während der Behandlung kontinuierlich durch einen Nachschub von Säure gespeist wird.

Fig. 6 zeigt noch eine weitere Möglichkeit, eine gleichmäßige Einwirkung einer ätzenden Säure auf eine Oberfläche zu erzielen. In Fig. 6 werden drei Glastafeln 1 mittels einer Fördereinrichtung 21 innerhalb einer Kammer 20 gehalten.

Die Kammer 20, die die Säureaufbringstation 6 darstellt, ist mit Dämpfen einer ätzenden Säure gefüllt, die man auf den Tafeln 1 unter Bildung dünner gleichförmiger Filme kondensieren läßt.

Nachdem derartige Filme aufkondensiert sind, werden die Tafeln entfernt, und nach einem geeigneten Zeitraum werden sie der Waschstation zugeführt.

Ein Glas, das nach einer der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt wurde, ist ganz besonders geeignet für seine Verwendung als Abdeckglas für ein photographisches Diapositiv, und es wurde

* festgestellt, daß unter Verwendung eines derartigen Glases das Auftreten von Interferenzstreifenphänomenen wie den Newton'sehen Ringen vermieden werden kann, die auftreten können, wenn das Diapositiv und die Glastafel nicht genau parallel angeordnet sind.

Wenn man die Saurezusammensetzung für einen ausreichenden Zeitraum mit dem Glas in Kontakt läßt, kann die Modifizierung der reflektierenden Eigenschaften der nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Glastafeln soweit gehen, daß die Glastafeln ganz besonders geeignet werden zur Verwendung als sogenannte "nichtreflektierende" Glasabdeckungen für Bilder und andere Kunstwerke.

Claims

PATBNTANWlWE BtJKOPKAIT PATENT ATTOBBTHYS

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE {PATENTANWALT VON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL, DIPL.-CHEM. DR.ALFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

D/As/sc - G 3202

GLAVERBEL S.A., B-1170 Brüssel Belgien

Verfahren zum Modifizieren der lichtreflektierenden Eigenschaften einer Glasoberfläche

Patentansprüche

1 ·. Verfahren zum Modifizieren der lichtreflektierenden Eigenschaften der Oberfläche eines Glasgegenstands, bei dem der Gegenstand mit einer ätzenden Säure in Kontakt gebracht wird und anschließend gewaschen wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Gegenstand in der Weise mit der ätzenden Säure in Kontakt gebracht wird, daß gleichmäßig ein dünner gleichförmiger Film der Säure auf den Gegenstand aufgebracht wird, ohne daß es zu einem Fließen der Säure über die Oberfläche des Gegenstands kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure gleichmäßig aus einer Aufbringvorrichtung auf die Glasoberfläche überführt wird, während sich die Auf-

MÜNCHEN 86, SIEBERTSTR. 4 · POB 860720 · KABEL: MUEBOPAT · TEL. (089) 4740OS · TELECOPtER XEROX 400 · TELEX 5-24285

bringvorrichtung und das Glas relativ zueinander verschieben.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Relativverschiebung der Aufbringvorrichtung und des Glases zwischen ihnen ein Spalt von nicht mehr als 1 min, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm frei bleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure mittels der Aufbringvorrichtung so auf das Glas aufgebracht wird, daß ein Flüssigkeitsdruck von höchstens 10 cm H~0 und vorzugsweise von 4 bis 8 cm HJ herrscht.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure so auf die Glasoberfläche aufgebracht wird, daß sich zwischen der Oberfläche und der Aufbringvorrichtung infolge von Oberflächenspannungseffekten ein Säurewulst bildet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure so aus der Aufbringvorrichtung auf die Glasoberfläche aufgebracht wird, daß sie durch mindestens eine öffnung der Aufbringvorrichtung unter Bildung eines kontinuierlichen Schleiers zwischen der Aufbringvorrichtung und der Glasoberfläche ausfließt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasoberfläche gewaschen wird, bevor sie unter den Säureschleier geführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Waschen das Glas den Walzenspalt zwischen mit Gewebe, z.B. filz überzogenen Walzen passiert.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure eine Oberflächenspannung im Bereich von 35 bis 60 mN/m (dyn/cm), vorzugsweise im Bereich von 45 bis 55 mN/m (dyn/cm) aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt des Aufbringens der Säure die Säure und das Glas Temperaturen aufweisen, die sich innerhalb eines Bereichs von 5⁰C voneinander unterscheiden können.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasgegenstand eine Tafel oder Band ist, das durch Säureaufbring- und Wasch-Stationen gefördert wird, und daß das Waschen so durchgeführt wird, daß ein Schleier einer Waschflüssigkeit auf das Glas aufgesprüht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Säureaufbring- und die Wasch-Stationen so angeordnet sind, und daß die Verschiebung des Glases mit einer solchen Geschwindigkeit erfolgt, daß die Ätzzeit weniger als 2 0 Sekunden beträgt.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ätzende Säure mit einer Aufbringrate zwischen 0,3 und 0,7 l/m² Glas aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, wie es im wesentlichen in der Beschreibung beschrieben ist.
15. Glasgegenstand, bei dem die lichtreflektierenden Eigenschaften der Oberfläche nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 modifiziert wurde.