DE3517984A1

DE3517984A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von spiegelbelaegen

Info

Publication number: DE3517984A1
Application number: DE19853517984
Authority: DE
Inventors: Max 4600 Dortmund Flötenmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-18
Filing date: 1985-05-18
Publication date: 1986-11-20

Description

BESCHREIBUNG:
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abscheiden von Spiegelbeläoen, insbesondere auf Tafelglas, entsprechend der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Vor allem finden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung Anwendung bei der Silberverspiegelung.
Das letztgenannte Verfahren ist als sogenanntes Silberspritzverfahren bekannt und beispielsweise in "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie", dritte Auflage, 1965, Seite 45 Mitte bis Seite 47 oben beschrieben. Demnach kommt es zur Niederschlagung von Silber als Folge der Reaktion einer Silbersalziösung mit einer Reduktionslösung. Die Silbersalzlösung enthält in der Regel Silbernitrat, Natriumhydroxid und Ammoniumhydroxid, wohingegen die Reduktionslösung Formal in, Schwefel säure und Dextrose enthält.
Im Anschluß an die Silberabscheidung kommt es noch zu einer Verkupferung, wobei ein in chemischem Sinne ähnlicher Prozeß abläuft zwischen einer schwefelsauren Kupfersulfatlösung und einer Zinkstaub und Aethylalkohol enthaltendenReduktionslösung.
Für das Verfahren werden im diskontinuierlichen Betrieb häufigsoritzpistolen verwendet, wohingegen im kontinuierlichen Betrieb mehrere aufeinanderfolgender Stationen mit Behandlungskammern vorgesehen sind, welche über Düsen mit den jeweiligen Lösungen beaufschlagbar sind. Die Düsen werden in beiden Fällen relativ zum Material auf insbesondere zickzackartigen Bahnen bewegt. Als Folge davon ergeben sich unterschiedliche Schichtdicken der Beläge, die auch durch Zwischenschaltung weiterer Düsen bzw. Pistolen nicht behebbar sind. Ferner muß mit einem erheblichen Lösungsüberschuß gearbeitet werden, um eine befriedigende Abscheidung zu erzielen. Die überschüssige Lösung enthält dabei ausgeschiedenes Metall in feiner Verteilung, welches mit erheblichem Aufwand abgeschieden werden muß, um die Verspiegelung mit wirtschaftlichem Materialaufwand vornehmen zu können.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, die Metallabscheidung bei der Verspiegelung zu vergleichmäßigen, so daß insbesondere die erwähnten, zickzackförmigen Bahnen nicht mehr auftreten, sondern daß man im optischen Durchsichtsverfahren die bekannten Ungleichmäßigkeiten nicht mehr wahrnimmt. Dabei soll auch noch die Bedingung eingehalten werden, zu einer vollständigeren Abscheidung zu kommen, so daß die abfließende Lösung praktisch kein Metall mehr enthält, sondern ohne Metallaufbereitung abgegeben werden kann. Schließlich soll der Metallbelag, also einerseits der Silberbelag und andererseits der Kupferbelag, nicht nur gleichmäßig abgeschieden werden, sondern auch fest haften. Bei allem sollen die Wartungsmögl ichkeiten erleichtert sein.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch den Verfahrensvorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1, fUr den die Vorschläge der Unteransprüche 2 bis 9 vorteilhafte Welterentwicklungen vorsehen. Für die Durchführung dieses Verfahrens schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor, wie sie im Anspruch 10 gekennzeichnet und in den Ansprüchen 11 und 12 weiterentwickelt ist.
Das neue Verfahren macht somit von Ultraschallzerstäubern Gebrauch, wie sie als solche zur Erzeugung von Aerosolen beispielsweise nach der Druckschrift "Elektronik", 1979, Heft 10, Seite 83 bis 86, bekannt sind. Die Folge der Aerosolbildung ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung einerseits die erheblich weitgehendere Reaktionsmöglichkeit zwischen der Metallsalzlösung und der Reduktionslösung. Andererseits wird die Beaufschlagung der Oberflache des zu verspiegelnden Gegenstandes in erheblichem Ausmaß vergleichmäßigt.
Von besonderem Vorteil ist dabei die nahezu quantitativ ablaufende Metallabscheidung, die dazu führt, daß die ablaufenden Lösungen weitgehend frei von ausgeschiedenen Metallen oder von noch nicht zur Reaktion gelangten Metallsalzen sind. Damit wird der Verbrauch an Metallsalzen für die Verspiegelung beträchtlich herabgesetzt. Voraussetzung ist dabei, wie grundsätzlich bei der Spritzversilberung, daß die zur Reaktion zu bringenden Lösungen in dem hierfür ausreichenden Verhältnis aufeinander eingestellt sind.
Durch die Einstellung von Aplitude und Frequenz der Ultraschallschwingungen kann man die Aerosolpartikel auf die erforderliche Tröpfchengröße einstellen. Letztere liegt zwischen 5 bis 50 p mit einem Anteil von 30% unter 30 u Hierzu kommt man unter den bekannten Schwingungsbedingungen bei etwa 100 kHz und einer Leistung von 3 bis 6 W.
Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der für die Reaktion wesentlichen Durchdringungsstelle der Sprühstrahlen und der für die Gleichmäßigkeit der Auftragung bedeutsamen Abstandslage von der Oberfläche der zu verspiegelnden Gegenstände wird dann erreicht, wenn der Durchdringungsbereich etwa in der Mitte zwischen den Ultraschalizerstäuben und der zu verspiegelnden Oberfläche liegt.
Die Wirkung der Niederschlagung läßt sich noch in erheblichem Maße dadurch steigern, daß die Zerstäubung in einem elektrostratisch aufgeladenen Feld erfolgt, wobei die positiv geladene Elektrode oberhalb der liegend zur Verspiegelung gelangenden Gegenstände und die negative Elektrode unterhalb der letzteren liegt. Die zerstäubten Aerosolpartikel werden durch dieses elektrostatische Feld auf die Oberfläche gelenkt.
Die Niederschlagung läßt sich noch weitergehend vergleichmäßigen, wenn die Ultraschallzerstäuber über die zu verspiegelnden Flächen eine Bewegung erfahren. Diese ist insbesondere quer zur Bewegungsrichtung der genannten Flächen zweckmäßig.
Bei der vorerwähnten Bewegung kann man eine Schwingungssteuerung derart vorsehen, daß in den jeweiligen Umkehrbereichen der Bewegungsrichtung eine Beschleunigung besteht. Dadurch wird der Neigung einer zu starken Beschichtung in den Umkehrbereichen entgegengewirkt.
Man kan die letztgenannte Wirkung vorteilhaft aber auch dadurch erreichen, daß die Lösungszufuhr zu den Ultraschallzerstäubern eine Steuerung erfährt, die von der jeweiligen Stellung der Ultraschallzerstäuber während ihrer schwingenden Bewegung abhängig ist. Die Lösungszutuhr wird dabei in den Umkehrbereichen der Schwingungsbewegung herabgesetzt, so daß eine übermäßige Oberschlagung in diesen Bereichen vermieden wird.
Vor allem bei durchlaufend betriebenen Anlagen ist es von Vorteil, die Zerstäubung in einem nach außen abgeschlossenen Raum vorzunehmen, so daß die Aerosole nicht unter dem Einfluß von Luft- oder Gasströmungen abgelenkt werden können.
Als sehr vorteilhaft hat sich für die Niederschlagung der Metalle eine inerte Gasatmosphäre erwiesen,durch die jegliche Gefahr einer Oxydation ausscheidet.
Der vorgeschlagenen Verfahrensstufe wird in dr Praxis nach einer Ultraschallreinigungszone eine Dampfsprühzone vorgeschaltet, in welcher nicht nur die weitergehende Reinigung erfolgt, sondern auch eine Erhitzung der zu verspiegelnden Gegenstände, also insbesondere der Scheiben stattfindet. Diese Erhitzung wird so vorgenommen, daß nach Durchlauf einer weiteren Behandlungszone, in welcher der oberflächliche Wasserfilm, der in einer Höhe von etwa 0,5 mm vorliegt, mittels Luftschlitzdüsen abgeblasen wird, bei den Scheiben in der eigentlichen Verspiegelungszonenoch eine Temperatur von etwa 40"C besteht. Dies hat gegenüber bekannten Verfahren, bei welchen die Behandlung mit destiliertem Druckwasser erfolgt, den Vorteil, daß man in der Verspiegelungszone praktisch druckfrei arbeiten kann, wohingegen bei den bekannten Verfahren die Spritzdüsen mit großer kinetischer Energie betrieben werden mußten, damit die Lösungstropfen auf die zu verspiegelnden Flächen auch tatsächlich zur Einwirkung gelangten.
Die bereits erwähnte Ersparnis an Lösungen ist bei praktisch druckfreier Beaufschlagung gemäß der vorliegenden Erfindung beträchtlich und erreicht etwa 50%. Dabei scheidet sich das Silber als Folge der hervorragenden Reaktionsbedingungen augenblicklich auf der Oberfläche ab, so daß die Voraussetzungen für eine hohe Leistung der Anlage geschaffen werden. Die geschlossenen Räume, die in der Regel von Kabinen gebildet werden, lassen sich frei von Absaugeeinrichtungen betreiben. Die überstehende Lösung wird mittels sich über die Breite des zu beschichtenden Materials erstreckenden Luftschlitzdüsen abgelenkt, so daß sie sich abführen läßt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren unterscheidet sich von den bekannten Einrichtungen grundlegend dadurch, daß die beschriebenen Zonen verwirklicht sein müssen. An die Ultraschallreinigungszone, die Dampfsprühzone und eine Trocknungszone schließen sich daher die Zonen an, in denen die Ultraschallzerstäubung der Metallsalzlösungen und der Reduktionslösungen erfolgen können. In bekannter Weise ist die Anordnung der letztgenannten Zonen so getroffen, daß zunächst die Silbersalz- und die Reduktionslösung in einer Zone zerstäubt werden, und daß dann in einer sich daran anschließenden Zone die Kupfersalz- und die Reduktionslösung zerstäubt werden.
In beiden Zonen wird die Metallabscheidung, wie bereits beschrieben, dadurch begünstigt, daß Flächenelektroden zur Bildung elektrostatischer Felder Anwendung finden. Mit Rücksicht auf den Durchlauf der zu behandelnden Gegenstände sind in den vorerwähnten Zonen die Ultraschallzerstäuber nebeneinanderliegend quer zur Durchlaufrichtung vorgesehen; insbesondere besitzen die Ultraschall zerstäuber darin quer zur Durchlaufrichtung verlaufende, schlitzförmige Zuführungen für die jeweiligen Lösungen.
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen.
Darin zeigen: Figur 1 eine schematische seitliche Ansicht einer Verspiegelungsanlage für das Durchlaufverfahren, Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Verspiegelungszone in vergrößerter Wiedergabe und Figur 3 eine Handpistole für die erfindungsgemäße Verspiegelung.
Gemäß den Figuren 1 und 2 erfahren die zu behandelnden Gegenstände, alsü Tafelglasplatten, ihre Förderung in der Durchlaufrichtung 20. Wie Figur 1 zeigt, liegen sie dabei auf Förderrollen 1 auf, die zunächst zur Reinigungslösungswanne 2 führen. In dieser befinden sich innerhalb einer Lösung Ultraschallschwinger 16, so daß eine Ultraschallreinigungsanlage 3 gebildet ist. Vom anhaftenden Wasser wird das durchlaufende Material in der Dampfsprühzone 4 befreit, die gleichfalls, wie im Sinne der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Temperatur der Glastafeln erhöht. Mittels der Luftschlitzdüse 5 wird anhaftendes Wasser verdrängt. Sodann gelangen die Gastafeln zur Versilberungszone 6. In einer geschlossenen Kabine befinden sich Ultraschallschwinger 16, von denen lediglich einer bezeichnet ist, deren Wirkung noch durch die oberen und unteren Elektroden 7 bzw. 7' für eine elektrostatische Aufladung unterstützt werden. Daran schließt sich die Verkupferungszone 8 an, in der gleichfalls innerhalb einer Kabine 14 Ultraschallzerstäuber sowie Elektroden 9 bzw. 9' für die elektrostatische Aufladung vorgesehen sind.
In der Versilberungszone 6 werden die Ultraschallzerstäuber 16 einerseits mit der Silbersalzlösung 10 und andererseits mit der Reduktionslösung 11 beaufschlagt, welche beiden Lösungen in Meßbehältern oberhalb der Anlage angeordnet sind. Die Mengenregelung ist mittels der Ventile 12 vorgesehen. Ihre elektrische Versorgung erfahren die Ultraschallzerstäuber 16 mittels eines Generators 13. Um den Vorgang zu überwachen, ist noch ein Durchlichtmeßgerät 15 vorgesehen, wobei es sich um ein handelsübliches Transparenzmeßgerät handelt.
Die Neigung der Ultraschallzerstäuber zueinander ist zeichnungsgemäß etwas stärker als in der Praxis wiedergegeben. In diesem Sinne der Erfindung liegt es, die Neigung auf einen Winkel zwischen 20 bis 45' einzustellen.
In der Verkupferungszone 8 erfahren die Ultraschallzerstäuber eine Versorgung mittels der Kupfersalzlösung 18 und der Reduktionslösung 19, die ebenfalls in Behältern oberhalb der Anlage zur Verfügung stehen. In entsprechender Weise sind Regelventile vorgesehen. Man benötigt für die Beaufschlagung der Ultraschallzerstäuber in beiden Zonen keinen zusätzlichen Flüssigkeitsdruck. Ein geringer Oberdruck, wie er durch die Hohenlage der Behälter gegeben ist, gewährleistet die Zuführung der Lösungen zu den Ultraschallzerstäubern.
Die vergrößerte Darstellung gemäß Figur 2 zeigt die Versilberungszone 6. In dieser erkennt man vor der Einwirkung der Aerosole eine Luftschlitzdüse 21, der die mittels eines Achsiallüfters 22 geförderte Luft zufiihrt wird. Auf der Einlaufseite besteht ein Luftfilter 23, so daß eine Verunreinigung vermieden wird. Die Ultraschallzerstäuber 24 sind für die Silbersalzlösung vorgesehen, während die im Winkel dazu angeordneten Ultraschallzerstäuber 25 mit der Reduktionslösung betrieben werden. Die Ultraschallzerstäuber sind für beide Lösungen reihenweise angeordnet und besitzen einen Schwingungshub von etwa 50 mm in Richtung des zeichnerisch wiedergegebenen DoppelpFeils. Die Versorgung geht dabei von den Lösungsbehältern 26 bzw. 27 aus.
Für den Handbetrieb sieht die Erfindung eine Handpistole vor, die in Figur 3 schematisch im Schnitt dargestellt ist. Innerhalb eines Gehäuses 36 verlaufen die Rohre 28 und 29, um die unter dem erfindungsgemaßen Winkel zueinander stehenden Ultraschallzerstäuber 16 mit Silbersalzlösung und mit Reduktionssalzlösung zu beaufschlagen. Die Lösung wird über Anschlüsse 34 zugeführt und ist in ihrer Menge von Hand einstellbar. Ferner verlaufen innerhalb des Gehäuses 36 Koaxialleitungen 31, die zu Steckbüchsen 32 führen, um die Verbindung zu einem Generator herzustellen. Letzterer wird mittels des Ein- und Ausschalters 35 wahlweise in Gang gesetzt, so daß die Zerstäubung nur dann erfolgt, wenn die Pistole auf den zu verspiegelnden Gegenstand gerichtet ist.
Leerseite

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Spiegelbelägen 1. Verfahren zum Abscheiden von Spiegel belägen, insbesondere auf Tafelglas, wobei eine das abzuscneidende Metall als Salz enthaltende Lösung und eine ReduCtionslösung versprüht und auf der Oberfläche des zu verspiegelnden Gegenstandes niedergeschlagen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen mittels Ultraschallzerstäuber zerstäubt und in diesem Zustand zur Reaktio mite@nander gebracht werden, wobei sich ihre Sprühstrahlen unter einem spitzen W-nkel einander durchdringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchdringungsbereich der Spruhstrahlen etwa in der Mitte zwischen der zu verspiegelnden Fläche un den Ultraschallzerstäubern liegt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstaubund in einem elektrostatisch aufgeladenen Feld erfolgt, welches derart ausgerichtet ist, daß es die zerstäubten Aerosolpartikel auf die zu verspiegelnde Fläche lenkt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich relativ zu den Ultraschallzerstäubern bewegenden, zu verspiegelnden Flächen die Ultraschallzerstauber quer zu dieser Bewegung ihrerseits bewegt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurchrnekennzeichnet, daß die Bewegung der Ulti-aschaXlzerctåuber schwingend mit der Maßgabe gesteuert ist, daß sie in den jeweiligen Umkehrbereichen beschleunigt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Ultraschallzerstäuber schwingend erfolgt und die Lösungszufuhr zu den Ultraschallzerstäubern mit der Maßgabe gesteuert ist, daß sie in den jeweiligen Umkehrbereichen der Schwingungsbewegung herabgesetzt ist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung in einem nach außen abgeschlossenen Raum erfolgt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung in einer inerten Gasatmosphäre erfolgt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallzerstäuber mit einer Frequenz von etwa 100 kHz bei einer Leistung von 3 bis 6 W je Zerstäubereinheit vorgenommen und auf eine Aerosol partikelgröße von 5 bis 50 p eingestellt wird, wobei 30% unter 30 p liegen.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Durchlaufrichtung der zu verspiegelnden Gegenstände aufeinanderfolgend aufweist: eine Ultraschallreinigungszone (3), eine Dampfsprühzone (4), eine Trocknungszone (5) mit einer Luftschlitzdüse, eine Versilberungszone (6) mit einer Anlage fUrdie Ultraschallzerstäubung der Silbersalz- sowie der Reduktionslösunq und eine Verkupferungszone (8) mit einer Anlage für die Ultraschall zerstäuber der Kupfersalz- sowie der Reduktionslösung.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Versilberungszone (6) und die Verkupferungszone (8) oberhalb der Ultraschallzerstäuber und unterhalb einer Förderbahn (1) für die zu verspiegelnden Gegenstände je eine Flächenelektrode (7, 7'; 9, 9') aufweisen.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallzerstäuber mit quer zur Durchlaufrichtung verlaufenden, schlitzförmigen Zuführungen für die Lösungen versehen sind.