CH120210A - Verfahren zur Herstellung von Borosilikatglas. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung -von     Borosilikatglas.       Die chemischen Vorgänge bei Verfahren  zur Herstellung von Glas sind bekannt. Glas  ist eine     Silikatschmelze,    bei welcher die Kie  selsäure an mindestens zwei Oxyde gebunden  sein muss, von denen das eine Kalk, das an  dere ein Alkali ist. Die Mengenverhältnisse  dieser Komponenten können in sehr weiten  Grenzen schwanken.

   Es gibt daher eine An  zahl von verschiedenen Sorten von Glas,  welche besonders charakteristische Eigen  schaften aufweisen, diese Sorten werden nach  ihrer Verwendung bezeichnet, zum Beispiel  optische Gläser, thermische Gläser, che  mische Gläser     ete.    Für manche Zweige der  Technik werden Spezialgläser verlangt,  welche eine Kombination der Eigenschaften  der verschiedenen Sorten enthalten, beispiels  weise muss Glas, welches für Isolierzwecke  verwendet wird, die besten Eigenschaften in  elektrischer, chemischer, thermischer und  mechanischer Beziehung in sich vereinigen.  Die     Borosilikatgläser    entsprechen diesen An  forderungen bis zu einem gewissen Grade.

    Als Typus eines solchen Universalglases kann  das bekannte     "Pyrexglas"    betrachtet werden,  das folgende Zusammensetzung aufweist:    80% Kieselsäure, 2% Tonerde,     1M    Borsäure  und etwa 4,4%     Natriumoxyd.     



  Die Nachteile dieses bekannten Glases be  stehen darin, dass eine Temperatur -von  <B>1600'</B> C und mehr im     Schmelzprozess    nötig  wird; ferner ist das geschmolzene Glas sehr  zähflüssig und bei der Behandlung vor der  Lampe     entglast    es, das heisst es bildet sich  eine graue Trübung, welche das Zusammen  schmelzen von zwei Teilen erschwert.  



  Zweck vorliegender Erfindung ist nun,  diese Nachteile zu beheben und ein Verfah  ren zur Herstellung eines     Borosilikatglams     zu schaffen, welches wesentlich verbessert  Eigenschäften besitzt.  



  Untersuchungen haben gezeigt, dass ein       Boro#ilikatglas    alle diese von einem Univer  salglas verlangten Eigenschaften zeigt, falls  es möglich ist, den Kieselsäuregehalt und den       Tonerdegehalt    zu steigern und gleichzeitig  den     Borsäuregehalt    und den     Alkaligehalt    zu  reduzieren, und zwar aus folgenden Grün  den:  Die Steigerung des Kieselsäuregehaltes  verbessert die meisten charakteristischen  Eigenschaften und verhindert hauptsächlich      die Zähflüssigkeit des geschmolzenen Gla  ses; die Vergrösserung des Kieselsäuregehal  tes reduziert aber etwas die Widerstands  fähigkeit des erzeugten Glases gegenüber  Alkalien und fördert die     Entglasungwirkung.     



  Die Steigerung der weiteren Glaskompo  nente, nämlich der Tonerde, macht den Glas  fluss zähe, verleiht aber dem Glas Festigkeit,  sowie günstige thermische und chemische  Eigenschaften. Ferner kompensiert der ge  steigerte     Tonerdegehalt    die     Entglasung,     welche durch Steigerung des Kieselsäurege  haltes etwas gefördert wird.  



  Borsäure kommt neben der Kieselsäure  als Glasbildner in Betracht und erniedrigt  den Schmelzpunkt der Glasmasse und ver  bessert ferner die mechanischen Eigenschaf  ten des Glases, dagegen erniedrigt es die  chemischen Eigenschaften des Glases und der       Borsäuregehalt    muss aus diesem Grunde mög  lichst klein gehalten werden.  



  Die Alkalien wirken lediglich als  Schmelzmittel, setzen aber im übrigen die  Qualität des Glases in jeder angestrebten  Richtung herab und ihr Prozentsatz ist des  halb ebenfalls auf ein Minimum herabzu  setzen.  



  Bisher sind ,jedoch alle Versuche, ein Glas  b     erzustellen,    welches höheren Gehalt in Kiesel  säure und Tonerde und zugleich niederen Ge  halt an Borsäure und Alkali aufweist, an den  praktischen Schwierigkeiten, das Herstellungs  verfahren mit den bisher verwendeten Roh  produkten auszuführen, gescheitert. Bei Ver  wendung dieser Rohprodukte erfordert der       Sehmelzprozess    äusserst hohe Temperaturen,  und die Schmelze ist zu zähflüssig, um ein  vollkommen homogenes Glas zu ergeben.  Das übliche Hafen- und Wannenmaterial hat  sich als chemisch zu wenig     widerstandfähig     erwiesen, es wurde rasch zerstört und hat  die Schmelze verunreinigt.  



  Diese Nachteile können nun durch das  Verfahren gemäss vorliegender Erfindung  behoben werden, gemäss welchem die Roh  materialien für die Kieselsäure- und Tonerde  komponenten des     Borsilikatglases    mindestens  teilweise als solche chemische Verbindungen    in den Glassatz eingebracht werden, welche  sich in der Schmelze zersetzen und die be  treffenden Komponenten in reaktionsfähigem  Zustand freigeben und die     Schmelzurig    för  dern.

   Zu diesem Zweck wird das Rohmate  rial für die     Kieselsäurekomponente        z-#vecli:-          mässig    in Form von     Alkalisikat    eingebracht  und das Rohmaterial für die     Tonerdekompo-          nente    ganz oder teilweise in Form von Alu  minaten oder Aluminiumsalzen, wie Chlorid,  Nitrat     etc.     



       Zweckmässigerweise    wird das Rohmaterial  für die     Kieselsäurekomponente    nicht in einer  dem üblichen     Glassand    entsprechenden Auf  teilung verwendet, sondern, um eine be  trächtliche     Senkung    der     Schmelztemperatur     zu erlangen, in feiner Verteilung, und zwar  in kristallinischem oder amorphem Zustand,  zum Beispiel als     Präzipität.     



  Die feine Verteilung der Kieselsäure und  zweckmässig auch -weiterer oder aller Glas  komponenten gestattet das Gemenge auf  mechanischem Wege auf das innigste zu mi  schen, so dass grösste Homogenität des  Schmelzproduktes erhalten werden kann.  



  Um zu verhindern, dass sich die bis zur  Staubform fein verteilten und vermischten  Rohmaterialien     bc,i    der Einführung in den  Ofen entmischen oder durch den Ofenzug  fortgetragen werden, wird zweckmässig die  sen Rohmaterialien ein Bindemittel zugesetzt,  um das Material zusammenbacken zu lassen  oder das Rohmaterial kann auch mit oder  ohne einem solchen Bindemittel durch Pressen  geformt     werden,    zum Beispiel in Kugelform.  



  Das übliche, stark tonhaltige     Hafen-          oder    Wannenmaterial erweist sich zur Aus  führung des vorliegenden     Verfahrens    als  chemisch zu wenig widerstandsfähig, es wird  rasch zerstört und verunreinigt, insbesondere  durch Abgabe von Ton, die Schmelze. Dieser  Übelstand kann dadurch behoben     werden,     dass als Hafen- oder Wannenmaterial eine  Masse verwendet wird, welche ungefähr die  gleiche     Zusammensetzung    wie die Schmelze  enthält, also ein hochsaures Material.

   Das  gleiche Resultat     wird    natürlich auch erzielt,      wenn man ein chemisch möglichst indifferen  tes Material als Wannenmaterial benutzt,  zum Beispiel Oxyde der seltenen Erden, wie       Zirkondioxyd.     



  Das nach vorliegendem Verfahren herge  stellte     Borosilikatglas    weist ungefähr nach  stehende Zusammensetzung auf  
EMI0003.0003     
  
    Kieselsäure <SEP> 85
<tb>  Tonerde <SEP> 3,3
<tb>  Borsäure <SEP> 8,4
<tb>  Natriumoxyd <SEP> <U>3,</U>3 <SEP> %
<tb>  <B>100%</B>       Die Ofentemperatur bei der Ausführung  des vorliegenden Verfahrens wird auf unge  fähr 1400   C herabgesetzt im Vergleich zu  <B>1600'</B> C, welche zur Herstellung des     Pyrex-          glases    nötig sind. Das Läutern des     Glases     kann bei einer Temperatur von 1500 bis  1.520   C ausgeführt werden.  



  Das Verfahren gemäss vorliegender Er  findung ermöglicht somit eine wesentliche  Ersparnis an Brennstoff und das auf diese  Weise hergestellte Produkt zeigt die Kombi  nation der besten Eigenschaften, welche bis  her nur einzeln für besondere Spezialglas  sorten erreicht wurden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Borosili- katglas, dadurch gekennzeichnet, dass die Roh materialien für die Kieselsäure- und Tonerde komponenten des Glases mindestens zum Teil als solche chemische Verbindungen in den Glassatz eingebracht werden, welche sich in der Schmelze zersetzen und die betreffenden Komponenten in reaktionsfähigem Zustand freigeben und die Schmelzung befördern, wo durch ein Glas erhalten wird, das gute Eigenschaften in elektrischer, chemischer, thermischer und mechanischer Beziehung aufweist. UNTERANSPRtrCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial für die Kieselsäurekomponente in feiner Ver teilung in das Rohmaterialgemenge einge bracht wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bestandteile des Rohmaterialgemenges fein verteilt und bis zur grössten Homogenität gemischt dem Schmelzprozess unterworfen werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch und En- tera,nspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass' das Rohmaterialgemisch in durch Bindemittel zusammengebackenem Zu stand dem Schmelzprozess unterworfen wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterialgemisch in gepresstem Zustand dem Schmelzprozess unterworfen wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterialgemisch in durch Bindemittel zusammengebackenem und ge presstem Zustand dem Schmelzprozess un terworfen wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss man das Rohmaterial gemenge in Häfen und Wannen schmilzt, welche mit einem Material von praktisch gleicher Zusammensetzung wie das hoch saure Rohmaterialgemenge ausgekleidet sind. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das Rohmaterial- gemenge in Häfen und Wannen schmilzt, welche mit einem chemisch möglichst in differenten Material ausgekleidet sind B. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass\ man das Rohmaterialgemenge in Häfen und Wannen schmilzt, welche mit einem Oxyd der seltenen Erden ausgeklei det sind.