DE1421923B2 - - Google Patents
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Description
Wärmeabsorbierende Gläser, die P2O5 und B2O3
sowie Eisenoxid (FeO) und gegebenenfalls Kieselsäure, Tonerde und weitere Bestandteile enthalten, sind
unter anderem aus der deutschen Patentschrift 604146 bekannt. Die dort beschriebenen Gläser weisen eine
verhältnismäßig geringe Durchlässigkeit für Wärmestrahlen über 0,75 μ auf, d. h., daß sie einen erheblichen
Teil solcher Strahlen zu absorbieren vermögen. Auch die Durchlässigkeit für sichtbares Licht ist bei den
bekannten Gläsern gut. Ein Nachteil der bekannten Gläser ist jedoch deren verhältnismäßig hohe Liquidustemperatur,
die oberhalb 1000° C liegt. Die Liquidustemperatur ist hierbei die höchste Temperatur, bei
welcher ein Gleichgewicht zwischen dem geschmolzenen Glas und der kristallinen Phase besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wärmeabsorbierende Gläser herzustellen, die eine niedrige
Liquidustemperatur, d. h. eine Liquidustemperatur unterhalb 1000° C, aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist ein wärmeabsorbierendes Glas, das einen hohen Anteil an elektromagnetischer
Strahlung mit Wellenlängen über 0,75 μ absorbiert und einen wesentlichen Anteil an elektromagnetischer
Strahlung im sichtbaren Bereich durchläßt, das dadurch gekennzeichnet, ist daß es in Gewichtsprozent
folgende Bestandteile enthält: 63,5 bis 74,4 Phosphorpentoxid (P2O5), 1,6 bis 9,2 Boroxid (B2O3),
7,4 bis 10 Magnesiumoxid (MgO), 6,4 bis 7,7 Calciumoxid (CaO), 2,9 bis 6,5 Aluminiumoxid (Al2O3) und
2,0 bis 2,2 Eisenoxid (Fe2O3), bei einem Gesamtgehalt
an Magnesiumoxid und Calciumoxid von 14,2 bis 17,4% vom Gewicht des Glases, wobei das Glas eine
Liquidustemperatur von höchstens 1000° C hat, wobei das Glas durch Schmelzen bei reduzierenden Bedingungen
hergestellt ist.
Gläser gemäß der Erfindung besitzen insbesondere verbesserte Liquidustemperaturen, d. h. niedrigere
Liquidustemperaturen als andere wärmeabsorbierende Gläser, so daß der Schmelzansatz nicht auf eine so
hohe Temperatur erhitzt zu werden braucht.
Das Glas gemäß der Erfindung kann zusätzlich bis zu 2 Gewichtsprozent Siliciumdioxid (SiO2) und
bis zu 5 Gewichtsprozent Bariumoxid (BaO) enthalten. Das Vorliegen dieser beiden Komponenten ist in
einigen Fällen erwünscht, um einige physikalische Eigenschaften des Glases zu verbessern; so erhöht
z. B. das Siliciumdioxid die Viskosität des Glases, während das Bariumoxid das Kristallwachstum herabsetzt.
. .
Es hat sich weiter gezeigt, daß Gläser gemäß der Erfindung eine gute chemische Dauerhaftigkeit und
selbst ohne Gehalt an Bariumoxid ein geringeres Kristallwachstum als andere wärmeabsorbierende
Gläser aufweisen. Das Vorliegen eines kleinen Prozentsatzes an Zinkoxid verbessert die chemische Dauerhaftigkeit
des Glases noch weiter.
Ein Glas gemäß der Erfindung kann in besonders zweckmäßiger Weise erhalten werden, indem man
einen Ansatz, der im wesentlichen aus Magnesiumdihydrogenphosphat, Calciumdihydrogenphosphat,
Aluminiummetaphosphat, Borphosphat und Eisen(III)-oxid besteht, bei reduzierenden Bedingungen schmilzt.
Die Herstellung eines Glases gemäß der Erfindung kann auch erfolgen, indem man bei reduzierenden
Bedingungen einen Ansatz schmilzt, der im wesentlichen aus Phosphorsäure und Oxiden des Magnesiums
(MgO), Calciums (CaO), Aluminiums (Al2O3), Bors
(B2O3) und Eisens (ausgedrückt als Fe2O3) besteht.
Die Eisenkomponente des Glases kann in dem
ίο Ansatz in Form von Eisenfeilspänen, Eisen(III)-oxid,
Eisen(II)-oxalat oder jeder geeigneten Eisenverbindung zusammen mit einem Reduktionsmittel,
wie Zucker, Stärke, Weinsäure oder Ammoniumsalzen usw. vorgesehen werden. Eine reduzierende Atmo-Sphäre
über dem Glas während der Schmelzperiode ist wichtig.
Die Gläser werden vorzugsweise aus einem Trockenansatz der geeigneten Phosphate hergestellt, um einen
Verlust an Phosphorpentoxid während des Schmelzens
ao zu verkleinern und eine leichte Handhabung und Mischung zu erzielen. Man erhält weiter eine Verbesserung
. der Schmelzgeschwindigkeit und Verminderung des Verschleißes oder Abriebs der feuerfesten
Materialien.
Nachfolgend ist ein spezielles Beispiel für die Art und Weise beschrieben, in welcher ein Phosphatglas
gemäß der Erfindung hergestellt werden kann, das für einen wesentlichen Anteil elektromagnetischer
Strahlung ,deren Wellenlängen im sichtbaren Spektrum liegen, durchlässig ist und einen hohen Anteil an
elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen übe/ 0,75 μ zu absorbieren vermag.
Ein Glasansatz, der Magnesiumdihydrogenphoshpat, Calciumdihydrogenphosphat, Aluminiummetaphosphat,
Borphosphat und Eisen(III)-oxid enthält, wird in einem Behälter aus geschmolzenem Siliciumdoixid
bei reduzierenden Bedingungen, z. B. in einer Kohlenmonoxid- oder Wasserstoffatmosphäre, erhitzt. Der
Ansatz in dem Behälter wird auf einer Temperatur von etwa 1300° C gehalten, bis er vollständig geschmolzen
ist. Für einen 2,3-kg-Posten benötigt man zum vollständigen Schmelzen ungefähr 2 Stunden, und
das geschmolzene Glas wird dann bei einer Temperatur von 600° C gefeint und in eine Form gegossen
und entspannt, indem man -es langsam, z. B. mit I1Iz0C in der Minute, von 600° C auf Raumtemperatur
abkühlen läßt.
Als Temperatur zum Schmelzen des Glasansatzes sind oben zwar 1300° C genannt, aber diese Temperatur
kann-in Abhängigkeit von den Komponenten des Ausgangspostens auch einen anderen Wert im Bereich
von etwa 1200 bis 1400° C haben. Wenn der Ansatz aluminiumreich ist, sind Temperaturen am oberen
Ende dieses Bereiches notwendig.
Die Erfindung ist zum weiteren Verständnis in der folgenden Tabelle an Hand bevorzugter Zusammensetzungen
bestimmter Beispiele für das wärmeabsorbierende Glas gemäß der Erfindung erläutert,
wobei die genannten Werte Gewichtsprozente darstellen.
Nr. | P2O5 | B2O3 | MgO | CaO | Al2O3 | Fe2O3 | SiO2 | BaO | L.-T. |
1 | 65,0 | 9,2 | 7,8 | 6,4 | 4,5 | 2,1 | 5,0 | 970° C | |
2 | 64,8 | 8,6 | 7,8 | 6,4 | 5,3 | 2,1 | — | 5,0 | 940° C |
3 | 63,5 | 7,9 | 7,8 | 6,4 | 5,4 | 2,0 | 2,0 | 5,0 | 1000°C |
4 | 70,3 | 6,9 | 7,9 | 7,4 | 5,4 | 2,1 | 976° C | ||
5 | 66,7 | 8,8 | 7,4 | 7,5 | 5,6 | 2,0 | 2,0 | — | 993 0 c |
(Fortsetzung der Tabelle)
Nr. | P2O5 | B2O3 | MgO | CaO | AI2O3 | Fe2Os | SiO2 | BaO | L.-T. |
6 | 70,4 | 6,9 | 8,6 | 7,4 | 4,6 | 2,1 | 955°C | ||
7 | 70,6 | 7,0 | 10,0 | 7,4 | 2,9 | 2,1 | — | — | 985°C |
8 | 70,9 | 6,8 | 7,7 | 7,2 | 5,3 | 2,1 | — | — | 965°C |
9 | 70,2 | 5,7 | 9,2 | 7,4 | 5,4 | 2,1 | — | — | 9800C |
10 | 73,2 | 3,1 | 8,2 | 7,7 | 5,6 | 2,2 | — | — | 91O0C |
11 | 74,4 | 1,6 | 8,9 | 6,6 | 6,5 | 2,0 | — | — | 9300C |
In der Zeichnung ist in graphischer Darstellung eine typische Spektraldurchlässigkeitskurve eines aus einem
Glas gemäß der Erfindung gefertigten Filters dargestellt. Die Kurve zeigt die Spektraldurchlässigkeit
eines Filters von 4 mm Dicke, das aus dem Glas gemäß Beispiel 9 gefertigt ist; wie die Kurve zeigt,
gestattet das Filter trotz der sehr geringen prozentualen Durchlässigkeit für Strahlung mit einer Wellenlänge
von 0,75 μ. und mehr noch den Hindurchtritt eines sehr hohen Prozentsatzes der im sichtbaren Bereich
liegenden Strahlung.
Als typische Beispiele für die Güte des Glases gemäß der Erfindung sind die folgenden Durchlässigkeitswerte
von Gläsern gemäß der Erfindung von 4 mm Dicke genannt.
Beispiel | Gesamtdurchlässigkeit im sichtbaren Bereich |
Gesamtdurchlässigkeit bei Wellenlängen von 1 μ und mehr |
1 2 3 4 |
82,6 84,1 82,8 83,5 |
6,9 «/0 8,0"/o 8,7% 6,4 »/ο |
35
Claims (7)
1. Wärmeabsorbierendes Glas mit niedriger Liquidustemperatur, das einen hohen Anteil an
elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen über 0,75 μ. absorbiert und einen wesentlichen Anteil
an elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Bereich durchläßt, dadurch gekennzeichnet,
daß es in Gewichtsprozent folgende Bestandteile enthält: 63,5 bis 74,4 Phosphorpentoxid (P2O5),
1,6 bis 9,2 Boroxid (B2O3), 7,4 bis 10 Magnesiumoxid
(MgO), 6,4 bis 7,7 Calciumoxid (CaO), 2,9 bis 6,5 Aluminiumoxid (Al2O3) und 2,0 bis
2,2 Eisenoxid (Fe2O3), bei einem Gesamtgehalt an
Magnesiumoxid und Calciumoxid von 14,2 bis 17,4 °/o vom Gewicht des Glases, wobei das Glas
eine Liquidustemperatur von höchstens 1000° C hat.
2. Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an bis zu 2 Gewichtsprozent
Siliciumdioxid (SiO2).
3. Glas nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt von bis zu 5 Gewichtsprozent
Bariumoxid (BaO).
4. Verfahren zur Herstellung eines Glases nach Anspruch 1 durch Schmelzen von glasbildenden
Bestandteilen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1200 bis 14000C und unter reduzierenden
Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schmelzende Masse im wesentlichen aus
Magnesiumdihydrogenphosphat, Calciumdihydrogenphosphat, Aluminiummetaphosphat, Borphosphat
und Eisen(III)-oxid besteht, wobei die Mengenanteile der Zusammensetzung derart sind, daß
sich ein Glas mit den in Anspruch 1 angegebenen Mengenanteilen der wesentlichen Oxide ergibt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schmelzende Zusammensetzung
anstatt Eisen(III)-oxid eine Eisenverbindung und ein Reduktionsmittel für die Eisenverbindung,
welches die Eisenverbindung überwiegend zu Eisen(II)-oxid reduziert, enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Eisenverbindung im Schmelzgut Eisen(III)-oxalat und als Reduktionsmittel
Zucker verwendet wird.
7. Verfahren zur Herstellung eines Glases nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schmelzgut im wesentlichen aus Phosphorsäure und Oxiden von Magnesium (MgO), Calcium (CaO),
Aluminium (Al2O3), Bor (B2O3) und Eisen (Fe2O3)
besteht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB39726/61A GB1016441A (en) | 1961-11-06 | 1961-11-06 | Improvements in or relating to the manufacture of heat absorbing glasses |
Publications (2)
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