DD259099A3 - Molybdäneinschmelzglas für die Herstellung von Halogenkreislauflampen - Google Patents

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DD259099A3
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Horst Dressel
Ernst Bader
Volker Heym
Fritz Ulitzsch
Juergen Eickemeier
Gerold Jaeger
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron

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Abstract

Molybdaeneinschmelzglaeser werden entsprechend des Standes der Technik in Spezialschmelzwannen (Platinauskleidung) erschmolzen und mittels eines hohen technischen Aufwandes zu Glasroehren verzogen. Mit der erfindungsgemaessen Loesung wird eine Glaszusammensetzung eines Molybdaeneinschmelzglases vorgestellt, das mittels einer mit schmelzgegossenen Tonerdesteinen aufgebauten Schmelzwanne bei Temperaturen bis maximal 1 600C geschmolzen, mittels dem Vello-Rohrziehverfahren verzogen wird und das bei einer weiteren thermischen Verarbeitung keinen "reboiling-Effekt" aufweist und eine Lichtdurchlaessigkeit 90% zwischen 400-800 nm besitzt.

Description

SiO2 60,0 bis 61,0 Gew.-%
AI2O3 17,0 bis 18,0 Gew.-%
B2O3
CaO
BaO
MgO
Na2O
As2O3
Sb2O3) und/ oder CeO2) 0,05 bis 0,2Gew.-%
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Glas zur Herstellung von Glasbauteilen mit Molybdänverschmelzungen für die Lichtquellenindustrie, dessen Lichtdurchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichtes größer als 90% ist.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Molybdäneinschmelzgläser werden vorrangig zur Herstellung von Glaskolben für Halogenkreislauflampen geschmolzen. In US-PS 4060423 wird ein Molybdäneinschmelzglas beschrieben, das eine Liquidustemperatur von 1 250cC hat und bei Schmelztemperaturen bis 1 650cC erschmolzen wird.
Bei einem Erhitzen in Gasflammen neigt das Glas zum Aufschäumen.
In der DE AS2941 215 wird ein Molybdäneinschmelzglas vorgestellt, dessen Maximum der Kristallwachstumsgeschwindigkeit zwischen 1150 und 1 25O0C liegt.
Die DE OS 1496801 beschreibt ein Molybdäneinschmelzglas zur Herstellung von Elektronenröhren aus dem System SiO2, AI2O3, B2O3, CaO, MgO, BaO, welches in platinausgekleideten Schmelztiegeln geschmolzen wird. E-Seidengläser des Systems SiO2, AI2O3, CaO, MgO, B2O3 werden in Schmelzwannen, die mit Cromoxidsteinen zugestellt sind, erschmolzen.
Die in der US PS 4238705 genannten Zusammensetzungen für Molybdäneinschmelzgläser zeigen nicht das Nachschäumen der in US PS 4060423 aufgezeigten Lösung und liegen mit den Liquidustemperaturen im Bereich zwischen 1 200 und 1325°C.
In der US PS 4255138 werden Molybdängläser, die eine Liquidustemperatur über 1175 0C aufweisen und Schmelztemperaturen von 165O0C erfordern, vorgestellt.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Glas zur Herstellung von Glaskolben für Halogenkreislauflampen in kostengünstigen Schmelzanlagen (bei einem effektiven Verhältnis) und günstigem Schmelz- und Energieaufwand so herzustellen, daß es nach dem Vello-Rohrziehverfahren ausgehoben und verformt werden kann sowie im folgenden thermischen Verarbeitungsprozeß einer sehr geringen Reboiling-Effekt aufweist und eine Lichtdurchlässigkeit von >90% zwischen 400-800 nm besitzt.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die technische Aufgabe besteht darin, eine solche geeignete Glaszusammensetzung für die Realisierung der Zielsteilung zu finden, die aus den Rohstoffen Sand, Tonerdehydrat oder Tonerde, Dolomit, basischen Magnesiumkarbonat oder Kalkstein und Magnesiumoxid, Borsäure, Barium- und Natriumnitrat oder Sand sowie Arsenik und/oder Antimonoxid oder Ceroxid besteht und bei Temperaturen von 1 500-1 6000C zu einem homogenen blasen- und reliktfreien Glas in Schmelzanlagen mit schmelzgegossenen Tonerdesteinen geschmolzen werden kann.
Die aus diesen Gläsern hergestellten Glaskolben müssen eine hohe Deformationsstabilität bis 7000C und eine Lichtdurchlässigkeit von >90% zwischen 400-800 nm besitzen.
Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient, gemessen im Bereich von 20 bis 4000C soll zwischen 4,4 bis 4,6 χ 10"6K"1 betragen.
Im Verarbeitungsprozeß muß die Blasenbildung bei Wiedererwärmung gering sein.
Die unvermeidbare Korrosion der Feuerfestmaterialien darf die Qualität des Glases nicht mindern, bei der Berechnung der Ausgangssynthese und Schmelze des Glases sind sowohl die Flüchtigkeit der Schmelzbestandteile als auch die Aufnahme von
Korrosionsprodukten des Feuerfestmaterials der Schmelzwannen zu berücksichtigen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Glas aus folgenden Komponenten (Angabe in Ma.-% auf Oxidbasis) besteht:
SiO2 60,0-61,0%
AI2O3 17,0-18,0% B2O3 ' 3,0- 3,5%
CaO 8,5-9,5%
BaO 0,5- 2,0%
MgO 7,5-8,5%
Na2O 0,6- 0,8%
A2O3 0,05- 0,1 %
Sb2O3 oder CeO2 0,05- 0,2%
Die erfindungsgemäße Glaszusammensetzung kann durch ihre abgestimmte Komposition bei Temperaturen bis 1 600°C geschmolzen werden, so daß eine Zustellung der Schmelzwanne mit schmelzgegossenen Tonerdesteinen eingesetzt werden kann. Die unvermeidbaren Korrosionsprodukte lösen sich im Schmelzfluß so auf, daß eine Qualitätsminderung nicht eintritt. Das Glas zeigt in seiner erfindungsgemäßen Zusammensetzung — auch bei entsprechender Berücksichtigung der Korrosionsrate—bei Wiedererwärmung in den Flammen keine Neigung zu „reboil-Effekten". Innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen der Oxidkomposition ist eine thermische Weiterverarbeitung ohne Blasenbildung gewährleistet. Die Kristallisationsneigung der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung muß im Zusammenhang mit der Viskosität im Formgebungsbereich betrachtet werden, da es für das Vello-Rohrziehverfahren erforderlich ist, daß die Temperatur der Formgebungsviskosität weit weg von der Temperatur der beginnenden Kristallisation (Liquidustemperatur) liegt, um ein qualitätsgerechtes Rohr zu ziehen.
Diese Forderung wird durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung realisiert, was die besondere Eignung dieses Glases für das Vello-Rohrziehverfahren (charakterisiert) hervorhebt.
Ausführungsbeispiele
Die erfindungsgemäße Lösung soll durch diefolgenden Ausführungsbeispiele erläutert werden: Tabelle 1
Kennwerte 1 60,7 2 60,9 3 61,5 4 58,3 CJl 59,1 6 63,5 7 55,6 8 57,6 9 62,4 10 60,4
Ma.-% SiO2 17,7 17,7 17,4 17,4 17,7 13,4 21,3 17,3 17,1 17,4
AI2O3 3,3 3,4 3,4 3,4 4,5 3,4 3,4 3,4 1,7 3,4,
B2O3 0,8 0,8 0,8 2,0 ' 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,1
Na2O 8,9 8,8 9,1 9,1 9,2 9,1 9,1 11,0 8,7 8,9
CaO 7,8 7,6 5,7 7,7 7,8 7,7 7,7 8,7 7,9 7,7
MgO 0,07 0,07 0,05 0,1 0,05 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
As2O3 0,8 0,7 2,0 2,0 0,8 2,0 2,0 1,1 1,2 2,0
BaO 0,06 0,05
Sb2O3 0,05 ' —
CeO2
lin.Ausd.(20- 4,42 4,44 4,26 4,8 4,43 4,4 4,5 4,6 4,42 4,25
4000C-IO"6'*"1
Einsinkpunkt 1215 1 215 1240 1 180 1180 1220 1 190 1200 1225 1 230
0C
°C Transfor 715 715 715 710 , 715 715 720 710 735 730
mationspunkt
"CLiquidus- 1 170 1 160 1160 1 180 1160 1210 1250 1 180 1 190 1 160
temperatur
max. Kristall
wachstumsge
schwindigkeit 40 40 25 96 35 260 150 120 60 34
um/h"1
Die in derTabelle 1 angegebenen Glaszusammensetzungen wurden in einer mit schmelzgegossenen Tonerdesteinen zugestellten Glasschmelzwanne bei Glasbadtemperaturen von maximal 1 6000C erschmolzen und nach dem Vello-Rohrziehverfahren verarbeitet. Die erfindungsgemäßen Gläser 1 und 2 ließen sich entsprechend der geforderten Qualitätsparameter schmelzen, verziehen und zu Lampenkolben verarbeiten.
Eine Unterschreitüng des erfindungsgemäßen Erdalkaligehalts führt zu einer Reduzierung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, so daß eine Eignung als Molybdäneinschmelzglas nicht mehr gegeben ist (Beispiel 3). Bei Überschreitung des Erdalkaligehaltes (Summe CaO, MgO), entsprechend Beispiel 8, tritt eine deutliche Verschlechterung des Kristallisationsverhaltens ein. Mit der Erhöhung des Alkaligehalts zur Verbesserung des Schmelzverhaltens über die erfindungsgemäße Grenze tritt neben der erhöhten Kristallisationsfälligkeit gleichzeitig eine Verringerung der Formgebungsviskosität ein. Dadurch ist es nicht möglich, das Glas qualitätsgerecht nach dem Vello-Ziehverfahren zu verziehen (Beispiel 4). Eine Unterschreitung des erfindungsgemäßen Alkaligehaltes fürht zur Verschlechterung der Glasqualität und zu einer Verringerung der Ausdehnung (Beispiel 10). Im Beispiel 5 wurde der B2O3-Gehalt erhöht. Es wird eine Verbesserung des
Schmelzverhaltens erreicht, die Viskosität jedoch bei Beibehaltung der Liquidustemperatur erniedrigt, so daß erhebliche Probleme bei dem Vello-Rohrziehen eintreten. Das Glas 9 kann wegen seines niedrigen B2O3-Gehaltes unter den erfindungsgemäßen Bedingungen nicht qualitätsgerecht erschmolzen werden.
Die Beispiele 6 und 7 zeigen die negativen Auswirkungen der Veränderungen von AI2O3 und SiO2 über die angegebenen Grenzen hinaus auf die Kristallisationsstabilität.
Während bei Unterschreitung der Liquidustemperaturen bei Beispiel 6 Christobalit und Pyroxene als Kristallphasen nachgewiesen werden, tritt bei Kristallisation des Glases nach Beispiel 7 vorwiegend Anorthit auf.
Tabelle 2 SiO2 11 12 13 14 15 16 17 18 19 60,8
Kennwerte AI2O3 60,7 60,7 60,8 60,8 60,6 60,8 60,8 60,8 17,7
Ma.-% B2O3 17,7 17,7 17,6 17,7 17,7 17,5 17,5 17,5 3,3
Na2O 3,5 3,5 3,4 3,3 3,4 3,5 3,5 3,5 0,8
CaO 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 0,8 0,75 0,8 8,9
MgO 8,9 8,8 8,9 8,8 8,9 9,0 8,9 9,0 7,6
As2O3 7,5 7,5 7,5 7,6 7,6 7,5 7,5 7,6 0,05
BaO 0,05 0,14 0,05 0,12 0,05
Sb2O3 0,06 0,05 0,25 0,1 0,25
CeO2 0,06 0,05 0,25 0,1 0,25 — " 0,05
0,07
Die in Tabelle 2 angegebenen Glaszusammensetzungen wurden unter den gleichen Schmelzbedingungen wie die Gläser 1-10 erschmolzen. Sie ließen sich alle qualitätsgerecht schmelzen und verziehen. Bei der Weiterverarbeitung traten jedoch deutliche Unterschiede auf. Die Gläser 12,14,15 und 17 zeigten bei der Herstellung von Lampenkolben und der damit verbundenen Wiedererwärmung in der Flamme stärkere Blasenbildung, so daß die Kolben verworfen werden mußten. Die erfindungsgemäßen Gläser 11,13,1.6,18 und 19 konnten jedoch in hervorragender Weise zu Halogenkreislaufpumpen weiterverarbeitet werden. Thermoanalytische Untersuchungen im Hochvakuum bestätigen, daß der Gasgehalt der erfindungsgemäßen Gläser sehr niedrig ist und dadurch Reboilerscheinungen beim Weiterverarbeiten ausbleiben.

Claims (1)

  1. Molybdäneinschmelzglas für die Herstellung von Halogenkreislauflampen, das blasenarm geläutert und bei einer Einsinkpunkt-Temperatur von 1 200-1 2300C mittels Vello-Rohrziehverfahren zu Glasrohren bis 35mm Durchmesser in bezug auf eine weitere thermische Verarbeitung ohne „reboiling-Effekt" verzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer aus schmelzgegossenen Tonerdesteinen zugestellten Schmelzwanne erschmolzen wird und aus folgenden Komponenten besteht:
DD28951286A 1986-04-23 1986-04-23 Molybdäneinschmelzglas für die Herstellung von Halogenkreislauflampen DD259099A3 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0913366A1 (de) * 1997-10-27 1999-05-06 Schott Glas Erdalkalialuminoborosilicatglas für Lampenkolben und dessen Verwendung
DE10045923C2 (de) * 1999-09-15 2002-08-14 Schott Rohrglas Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung innenvergüteter Glasrohre sowie deren Verwendung

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