202797. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegek előállítására, vagy összetételük változtatására elektrokémiai úton
1 HU 202 797 B 2 elkerülése, valamint hogy csökken az illékony anyagok vesztesége. Hátránya azonban a módszernek, hogy nem teszi lehetővé az oxidációs szám változtatását valamint hogy többnyire drága, például molibdén inert elektród alkalmazását követeli meg az üveg szennyeződésének megakadályozására. A váltakozóáramú közvetlen fűtést általában járulékos fűtésként a tüzelőanyagos felfűtéssel kombinálva alkalmazzák. Az olvasztómedencét minden esetben hagyományos módon fűtik fel arra a hőmérsékletre, amelyen az üveg már elegendő vezetőképességű ahhoz, hogy az áramot vezetni legyen képes. Ilyen módszert illetve berendezést írnak le a 109 933 számú (elsőbbségi éve: 1933), a 137 994 számú (bejelentési éve: 1944), a 138 087 számú (1944) és a 159249 számú (1968) magyar szabadalmi leírásokban. Jóllehet az elektromos áram a legdrágább ipari hőforrás, illetve fűtőanyag, a járulékos elektromos fűtéssel elért olvasztási teljesítmény-növekedés, a kemence teljesítményének stabilizálása, az üvegminőség javulása és a tűztér terheléscsökkenése mégis a komplex gazdaságosság javulását eredményezték; sőt a fajlagos energiafelhasználás szempontjából az elektromos áram alkalmazása kifejezetten kedvező, így e módszerek jelentős haladást hoztak. Ezeknél az eljárásoknál kizárólag az elektromos áram hőhatását biztosították. Az egyenáram elektrokémiai hatása régóta ismert Minthogy azonban az üvegben végbemenő elektrokémiai folyamatok nem kellően tanulmányozottak és tisztázottak, az ezek során fellépő elektródkorróziók, gázfejlődések, diffúziós jelenségek és az üveg összetételében bekövetkező változások tisztázatlanok, az egyenáram alkalmazását az üvegolvadékban iparilag meg sem kísérelték. Az üvegolvadékban fellépő fenti káros jelenségek közül a diffúzió váltakozó áram alkalmazása esetén is jelentős problémát okoz, minthogy az 1500 °C körüli olvasztási hőmérsékleten a fémionok, különösen az egy vegyértékű fémionok diffúziója az üvegolvadékban már aránylag gyors, ezért annak visszaszorítására még fűtési célokra is nagyobb, legalább 300-1000 Hz frekvenciájú váltakozó áram alkalmazását ajánlják. Az üvegekkel szemben támasztott követelmények hatására foglalkozni kezdtek azzal a gondolattal, hogy az elektromos áram kémiai hatását használják fel az üvegek felületi tulajdonságainak módosítására. Az Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt. már 1931-ben eljárást jelentett be üvegtárgyak részleges betükrözésére és színezésére fémeknek az üveg felületi rétegébe történő elektrolitos bevitele útján, amire 105 386 lajstromszám alatt szabadalmat is kapott Üvegfelületek tulajdonságainak elektrokémiai megváltoztatására, összetételük módosítására alkalmas eljásásokat és ezek kivitelezésére alkalmas berendezéseket írtak le később a 154991 számú (bejelentési éve: 1966), a 167 148 számú (1968), a 162132 számú (1969), a 164692 számú (1971), a 169247 számú (1972) és a 170 882 számú (1973) magyar szabadalmi leírásokban. Ezeknél az eljárásoknál elektrokémiai úton fémionokat juttatnak az üvegfelületbe, és így változtatják a felületi réteg optikai és mechanikai tulajdonságait Ezeket az eljárásokat az jellemzi, hogy az elektrolízis hőmérséklete nem haladja meg az 1000 °C-ot, mikor is az üveg már nagyon lágy, így az áramot már vezeti, az ionok diffúziója azonban még lassú, így a bevitt fémionok a felületen maradnak. Kísérleteink során meglepő módon azt találtuk, hogy ha az eddigi gyakorlattal ellentétben az elektrolízist magasabb hőmérsékleten folytatjuk le, amikor is az üveg hígfolyós és benne megnövekszik az ionok diffúziós sebessége, és ha a homogenitást keveréssel is elősegítjük, az üvegbe szabályozott módon és gyakorlatilag veszteség nélkül vihetünk be olyan fémet, például arzént, ólmot, amelynek bevitele eddig vegyülnének illékonysága miatt nehéz, és a veszteség miatt rossz hatásfokú volt, ha az elektrolízisnél megfelelő fémelektródot és megfelelő áramsűrűséget alkalmazunk. Azt találtuk továbbá, hogy ilyen módon olyan fémek is szabályozott módon vihetők be az üvegbe, amelyek vegyületei mérgezőek és környezetszennyezők, mint amilyen például az ólom. Azt találtuk továbbá, hogy az üvegalkotók közül a változó oxidációs számú fémek (Cu, Fe, Cr, Pb, stb.) oxidációs száma is szabályozható módon, egyedül az üvegen átvezetett áram erősségével és az elektrolízis időtartamával pontosan változtatható és állítható be. Végül azt találtuk, hogy az üveg kiindulási anyagaiban található kismennyiségű szennyezőanyagok ezzel a módszerrel eltávolíthatók, vagy az üveg tulajdonságait kedvezőtlenül nem befolyásoló anyagra cserélhetők. Találmányunk alapja tehát az a felismerés, hogy egyenáramú elektrokémiai munkájával a kiindulási üveg valamely alkotója kiválasztható és folyamatosan eltávolítható a rendszerből, és ezzel egyenértékű új ion vihető be a rendszerbe. Ugyanis elérhető valamely kiválaszott ion oxidációja, illetve redukciója is. Az egyenáram erősségével és az elektrolízis időtartamával, azaz a bevitt töltőmennyiséggel az üveg öszszetétele pontosan szabályozható. Az elektródok a kívánt célnak megfelelő megválasztásával, a kívánt folyamatnak és az elektródoknak megfelelően megválasztott elektrolizáló hőmérséklet és áramsűrűség optimális értéken tartásával az eddiginél lényegesen tágabb határok között, szinte tetszés szerint szabályozhatjuk az üveg teljes tömegének összetételét Találmányunk tehát eljárás üvegek előállítására, vagy összetételük változtatására elektrokémai úton. A találmány értelmében az üveget vagy alkotóinak keverékét hígfolyós állapotig melegítjük és inert fémből vagy a beviendő fémből vagy ennek inert fémmel vagy fémekkel alkotott ötvözetéből álló anód és inert fémből vagy a kihordandó fémből vagy ennek inert fémmel vagy fémekkel alkotott ötvözetéből álló katód között, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
