DE1471905A1

DE1471905A1 - Verfahren zum Entfernen von Wasser aus Glasschmelzen

Info

Publication number: DE1471905A1
Application number: DE19651471905
Authority: DE
Inventors: Mulfinger Dr Hans-Otto
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1965-12-24
Filing date: 1965-12-24
Publication date: 1969-09-25
Also published as: US3582307A; DE1471905B2; GB1104600A; BE691664A; NL6617831A

Description

DK.HANS OÜNTH1« KIONKA "XSÄT*! 47 1905 PATENTANWALT T.l.fon 372850

Max - Pianok - Institut 3 P 222, B/0·.

für Silikatforschung

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Verfahren zum Entfernen von Wasser aua Glasschmelzen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um aus Glasschmelzen unerwünschtes Wasser zu entfernen. "~

Bei der Herstellung hochwertiger Gläser ist es wichtig, den Gehalt an gewissen unerwünschten Begleitstoffen so gering als möglich zu halten. Solche etörende Bestandteile können z.B. Oxyde etwa von 3Te, ¹Sl oder HgO sein, welche die Durchlässigkeit der fertigen Gläser im ultravioletten, im sichtbaren und im infraroten Teil des Spektrums störend beeinflussen. Bei den Farboxyden hat; man die Verringerung der Störung durch geeignete Wahl der !Rohstoffe in der Hand.

Bei Wasser, das in Form von Hydroxylgruppen im IR-Gebiet absorbiert, ist dies schwierig, weil HqO in kleinen Mengen stets in den Fl.ammengasen vorhanden ist. Man hat deshalb versucht, das Wasser nachträglich aus dem Glas zu entfernen.· Bekannt ist es, daß Wasser duroh-Erhitzen im Vakuum oder durch Spülen mit einem trockenen Inertgas zu einem großen Teil aus der Glasschmelze entfernt werden kann.

Das Erhitzen im Vakuum erfordert wegen der relativ kleinen Diffusionskoeffizienten des Wassers speziell bei größeren

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Mengen an Glasschmelze sehr lange Behandlungszeiten und führt auch dann nicht zu einer vollständigen Entwässerung, sondern zu einem von Temperatur und Druck abhängigen Gleichgewicht. Zudem ist in diesem Falle die unerwünschte Verdampfung anderer Glasbestandteile wie z.B. von Alkali recht beträchtlich.

Beim Spülen mit trockenen Inertgasen sind die Verhältnisse prinzipiell dieselben wie beim Ausheizen im Vakuum, d. h. es wird keine vollständige Entwässerung erreicht und die Behandlungszeiten sind sehr lange. Ausserdem erfolgt eine unerwünschte Verdampfung von Alkali.

Bekannt ist es ferner, daß Gläser durch Schmelzen im Kohletiegel oder durch Durchspülen von Kohlenoxyd durch die Schmelze ganz oder teilweise entwässert werden können,. Diese Verfahren machen sich das Wassergasgleichgewicht bzw. die Reaktion CO + HpO = GOp + Hp zunutze. Eine Glasschmelze läßt sich Jedoch nicht grundsätzlich durch die Anwendung eines beliebigen .Reduktionsmittels entwässern, z. B. nicht durch Spülen mit Hp, der z.T. als H₂O eingebaut wird, sondern nur dann, wenn dieses Reduktionsmittel mit dem Wasserdampf unter Bildung einer flüchtigen oder einer solchen Verbindung reagiert, deren Zurückbleiben im Glas nicht denselben unerwünschten Effekt hat, wie die Anwesenheit von Wasser.

Weiterhin sind Verfahren zur Entwässerung von Glasschmelzen mittels Durchspülen von B01™ durch die Schmelze oder mittels Zusatz von Alkali-, Erdalkali- und Schwermetallhalogeniden, besonders Fluoriden, bekannt geworden.

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die genannten Stoffe

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selbst oder ihre Healctionsprodukte in der Glasschmelze zurückbleiben und schwer oder gar nicht mehr entfernt werden können. Dies gilt nicht nur für die Halogene selbst, sondern auch für die durch Zugabe von PbF₂, ZnPp oder OaF₂ eingeführten Kationen. Schließlich gibt es Verfahren zur Entfernung von Wasser aus porösen Glaskörpern vom Vycor-Typ. In einem Falle werden die porösen Glaskörper bei !Temperaturen zwischen 900° und 1050° mit 1\TEU-Hp-Mischungen,

~ oder seinen Zersetzungsprodukten Stickstoff und Wasserstoff behandelt und anschließend in oxydierender Atmosphäre dicht gesintert. Im zweiten Fall werden die Glaskörper mit wässriger MLF-Lösung imprägniert und anschließ. ;v" jvuf 800⁰G bis 1000⁰C erhitzt.

Beide Verfahren beziehen sich jedoch auf die festen und porösen Glaskörper vom Vycor-Typ und unterscheiden sich dadurch von dem vorliegenden Verfahren, das sich auf die Behandlung von Schmelzen beliebiger Glaszusammensetzung bezieht* Ferner gelangt durch NH, oder HH^-rSalze wieder Wassert stoff in das Glas, der z.T. mit den Oxyden unter HpO-Bildung reagiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein möglichst vollständiges Entfernen von Wasser zu erreichen» ohne daß die Hachteile der bekannten Verfahren auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß oxydische Glasbestandteile durch eingeführte Mittel, wie C, CO, Si-zN^ oder atomaren Stickstoff reduziert und der Sauerstoff durch eingeleiteten Stickstoff ersetzt werden.

Hierbei reagieren die oxydischen Glasbestandteile mit dem Stickstoff sowohl unter chemischer Bindung von Stickstoff

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als auoh unter Freisetzung von atomarem Stickstoff, wobei der in "beiden Formen aktivierte Stickstoff die Hydroxylgruppen abbaut bzw. subtituiert und so die Entwässerung bewirkt.

Der eingeleitete Stickstoff kann auch, wenn erforderlich mittels durchgeleiteten sauerstoffhaltigen Oasen wieder entfernt werden.-

Es ist auch möglich, die Reduktionsmittel bereits dem Glasgemenge vor dem Einschmelzen zuzugeben.

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Das Verfahren gemäß der Erfindung unterscheidet sich auch schon dadurch vorteilhaft von den mit Zusatz von Halogeniden, unter anderem auoh von mit Schwermetallhalogeniden arbeitenden Verfahren, bei denen besonders die eingeführten Sohwermetallkationen schwer oder gar nicht mehr aus der Glasschmelze entfernt werden können.

Gegenüber den mittels Schmelzen im Kohlentiegel oder unter Durchleiten von ÖO-arbeitenden Verfahren hat das vorliegende den Vorteil, daß die Entfernung von Wasser nicht nur durch die Wassergasreaktion oder die Reaktion CO + HpO « QO₂ + H₂, sondern durch die Wamsergasreaktion und eine völlige Substitution von OH durch Stickstoff bewirkt wird» Dadurch wird die Entwässerung in wesentlich kürzeren Zeiten erreicht als bei den bekannten Verfahren.

Auaführungabeispiel 1t

Das Glasgemenge wird mit etwa 1 Gew.-# Kohlenstoff vereetzt· Hierbei iet dafür Sorge zu tragen, daß der Kohlenstoff nioht

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abbrennt. Dies kann zum Beispiel durch geeignete Wahl der Ofenkonstruktion und/oder durch Schutzgaszufuhr erreicht werden. Nach dem Niederschmelzen leitet man so lange trockenen Stickstoff durch die Glasschmelze, "bis der gewünschte Grad der Entwässerung erreicht ist. Die dazu nötige Zeit hängt von der Glasmenge, der Badtiefe und der Menge des zugeführten Stickstoffes ab. Man muß im Durchschnitt mit einer bis einigen Stunden rechnen. Danach wird der gelöste Stickstoff durch Durchleiten von Luft oder Sauerstoff durch die Schmelze wieder entfernt, Bs lassen sich so Gläser beliebiger Zusammensetzung herstellen, in denen nach üblichen Verfahren kein Wasser mehr nachweisbar, ist,

Ausführungsbeispiel 2:

Nach dem Einschmelzen des üblichen Gemenges leitet man ein Stickstoff-Kohlenoxyd-Gemisoh durch die Schmelze. Im übrigen entspricht das Verfahren dem Ausführungsbeispiel 1.

Ausführungsbeispiel 3*

Das Gemenge oder das vorgesohmolzene Glas wird mit einer Plasmapistole oder einem Induktionsplasmabrenner in stiokstoffhaltigen Gasgemischen geschmolzen. Auch das so erhaltene Glas iat wasserfrei♦

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Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Entfernen von Wasser aus Glasschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß oxydische Glaslbeetandteile durch eingeführte Mittel,wie C, 00, Si^üT, oder atomaren Stickstoff reduziert und der Sauerstoff duroh eingeleiteten Stickstoff ersetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeleitete Stickstoff mittels durchgeleiteter sauerstoff haltiger Grase wieder entfernt wird.

^;3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die Reduktionsmittel bereits dem Glasgemenge Tor dem Einschmelzen zugegeben werden.

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