DE1496055C - Semi-crystalline glasses with high gloss and good transparency and processes for their production - Google Patents
Semi-crystalline glasses with high gloss and good transparency and processes for their productionInfo
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Description
1 21 2
Es ist bekannt, halbkristalline Gläser aus einer Glas- werden nicht benötigt. Gerade das ist aber für die Herschmelze herzustellen, indem der geformte Körper stellung von Glaswaren in großtechnischem Ausmaß einer Wärmebehandlung je nach Glasart unterzogen von besonderer Wichtigkeit. In den besten Glas wird, bis einzelne oxydische Verbindungen an Keimen verarbeitenden Betrieben beträgt die gute Ware unauskristallisieren. Als Keimbildner oder Kristallisator 5 gefähr 95 bis 96% und nur 4 bis 5% Ausschuß. Bei wurde bisher Zirkoniumoxid und/oder Titandioxid der industriellen Herstellung von halbkristallinen Glasangewandt. Es sind verschiedene Lithium-Aluminat- gegenständen liegt im allgemeinen der Ausschuß we-Silicatgläser unterschiedlicher Zusammensetzung mit sentlich höher. Erfindungsgemäß lassen sich nun quaverschiedenen Flußmitteln und einem Gehalt an Zir- litativ hochwertige halbkristalline Glaswaren mit bekoniumdioxid von über 6 Gewichtsprozent bzw. zu- io sonderer Schönheit, mechanischer, chemischer und sammen mit Titandioxid über 7,5 Gewichtsprozent thermischer Beständigkeit auf normalen Glasverbekannt. Bei anderen, insbesondere borfreien Gläsern arbeitungsmaschinen in hoher Gleichmäßigkeit und hat man bereits eine Kristallisation mit Zirkonium- Qualität herstellen.It is known that semicrystalline glasses made from a glass are not required. But that's exactly what Herschmelze is all about manufacture by the molded body position of glassware on a large scale subjected to a heat treatment depending on the type of glass of particular importance. In the best glass is until individual oxidic compounds in germ-processing plants is the good product uncrystallized. As a nucleating agent or crystallizer 5, approximately 95 to 96% and only 4 to 5% rejects. at zirconium oxide and / or titanium dioxide has hitherto been used in the industrial production of semi-crystalline glass. There are various lithium aluminate objects that are generally rejected as silicate glasses different composition with much higher. According to the invention, there are now qua different Fluxes and a content of Ziritativ high quality semi-crystalline glassware with beconium dioxide of more than 6 percent by weight or rather special beauty, mechanical, chemical and together with titanium dioxide known to have over 7.5 weight percent thermal resistance on normal glass. With other, in particular boron-free glasses processing machines in high uniformity and you have already made a crystallization with zirconium quality.
dioxid und etwas Titandioxid in Mengen unter 6 Ge- Der Versatz oder das Gemisch der Ausgangsstoffedioxide and some titanium dioxide in amounts below 6 times. The offset or the mixture of starting materials
wichtsprozent erreicht. 15 enthält im wesentlichen 52 bis 70 Gewichtsprozentweight percent achieved. 15 contains essentially 52 to 70 percent by weight
Es zeigte sich jedoch, daß diese Glasgegenstände SiO2,15 bis 30 Gewichtsprozent Al2O3 und 2 bis 4 Gehinsichtlich des. Glanzes und der Transparenz, also wichtsprozent Li2O, zusammen 85 bis 91 Gewichtsihres durchscheinenden Aussehens, noch viel zu wün- prozent. Bei vollständiger Kristallisation erhält man mit sehen übrigließen. Andererseits stellen die Herstellungs- diesem Versatz 30 bis 57 Gewichtsprozent /9-Spodumenverfahren unter Verwendung von Zirkoniumdioxid ein 20 Kristalle in dem fertigen Produkt, großes Problem dar, weil infolge des hohen Schmelz- Neben diesen Oxiden enthalten die erfindungspunktes von Zirkoniumdioxid die Glasmassen auf gemäßen Glasgegenstände 4 bis 9 Gewichtsprozent Spezialmaschinen bearbeitet werden müssen. Übliche Flußmittel in Form von BaO3 und MgO, im wesent-Anlagen sind für zirkoniumdioxidhaltige Gläser, ins- liehen in gleichen Mengenanteilen oder einem Unterbesondere bei höheren Anteilen, aus diesem Grunde 25 schied von nicht mehr als 2 Gewichtsprozent, nicht geeignet. Die Kristallphase der Glaswaren nach der ErfindungIt turned out, however, that these glass objects SiO 2 , 15 to 30 percent by weight Al 2 O 3 and 2 to 4 in terms of gloss and transparency, i.e. weight percent Li 2 O, together 85 to 91 percent by weight of their translucent appearance, are still much to be desired. percent. When crystallization is complete, you get left with see. On the other hand, the production of this offset 30 to 57 percent by weight / 9-spodumene process using zirconium dioxide, a 20 crystals in the finished product, poses a major problem because, due to the high melting point, zirconium dioxide contains the glass masses on appropriate glass objects 4 to 9 percent by weight special machines have to be processed. Usual fluxes in the form of B a O 3 and MgO, essentially systems, are not suitable for glasses containing zirconium dioxide, in particular in the same proportions or a sub-special in higher proportions, for this reason not more than 2 percent by weight. The crystal phase of the glassware according to the invention
Nach der Erfindung erhält man nun halbkristalline besteht — wie erwähnt — aus Li2O, Al8O3 und SiO2,According to the invention, semicrystalline consists - as mentioned - of Li 2 O, Al 8 O 3 and SiO 2 ,
Gläser, die sich durch besonderen Glanz und gute jedoch mit einem wesentlichen Überschuß der letztenGlasses, which are characterized by special gloss and good but with a substantial excess of the last
Transparenz und hervorragende Festigkeit auch hin- beiden Oxide gegenüber dem Anteil, der für ß-Spo-Transparency and excellent strength also both oxides compared to the portion that is responsible for ß-spo
sichtlich ihres thermischen Verhaltens auszeichnen. 30 dumen (1:1:4) erforderlich ist.visibly distinguish their thermal behavior. 30 dumens (1: 1: 4) is required.
Die Erfindung betrifft halbkristalline Gläser mit 52 Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näherThe invention relates to semicrystalline glasses with 52. The invention is illustrated by the following examples
bis 70 Gewichtsprozent SiO2, 15 bis 30 Gewichtspro- erläutert.up to 70 percent by weight SiO 2 , 15 to 30 percent by weight explained.
zent Al2O3, 2 bis 4 Gewichtsprozent Li2O sowie 4 bis Beispie Γ1cent Al 2 O 3 , 2 to 4 percent by weight Li 2 O and 4 to Beispie Γ1
9 Gewichtsprozent B2O3 + MgO als Flußmittel. Sie Glasversatz Gewichtsteile9 percent by weight B 2 O 3 + MgO as flux. You glass offset parts by weight
sind dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kristalli- 35 Petalit 2000are characterized in that they are known as crystalline 35 Petalit 2000
satoren 3,5 bis 6,2 Gewichtsprozent ZrO2 + TiO2 Magnesiumsulfat" ".'.".'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. 20catalysts 3.5 to 6.2 percent by weight ZrO 2 + TiO 2 magnesium sulfate "". '. ". '. '.'. '.'. '.'. '.'. '.'. '.'. '. '.'. '. 20
+ SnO2 enthalten, wobei die drei Komponenten je- Borsäure " 152+ SnO 2 , the three components each- boric acid "152
weils zumindest in einer Menge von 0,8 Gewichts- Zinnoxid ' 24 6because at least in an amount of 0.8 weight tin oxide '24 6
prozent enthalten sind. Die Mengenanteile der beiden Titandioxid " " ' 24*4percent are included. The proportions of the two titanium dioxide "" '24 * 4
Flußmittel B8O3 und MgO sollen nicht mehr als 2 Ge- 40 Magnesit 774Flux B 8 O 3 and MgO should not exceed 2 Ge 40 Magnesit 774
wichtsprozent voneinander abweichen. gebrannte Tonerde ". '.'.'.Υ.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. YI9,\ weight percent differ from each other. Burnt clay ". '.'. '. Υ.'. '.'. '.'. '.'. '.'. '.'. '.'. '. YI9, \
Die Summe der Oxide SiO2, Al2O3 und LiO2 soU 85 zirkoniumoxid 75 3The sum of the oxides SiO 2 , Al 2 O 3 and LiO 2 soU 85 zirconium oxide 75 3
bis 91 Gewichtsprozent betragen. Es ist vorteilhaft, Kalisalpeter 3 ·"to 91 percent by weight. It is advantageous to use potassium nitrate 3 ""
wenn ZrO2 die Komponente des Kristallisatorsystems Arsenik 15if ZrO 2 is the component of the crystallizer system arsenic 15
ist, die in großem Anteil vorliegt, insbesondere 1 bis 45 ' " 'which is present in large proportion, especially 1 to 45 '" '
3.4 Gewichtsprozent. Der Anteil an TiO2 kann 0,8 bis Wenn man diesen Versatz auf die Oxide umrechnet, 2,1 Gewichtsprozent und von SnO2 0,8 bis 2,5 Ge- so kommt man zu folgenden Mengen: wichtsprozent betragen. Besonders bevorzugt werden Gewichtsprozent Glasgegenstände mit 63,6 Gewichtsprozent SiO2, 21,4 gjQo ^3 ^ Gewichtsprozent Al2O2, 3,4 Gewichtsprozent B2O3, 50 Al 6 2143.4 percent by weight. The proportion of TiO 2 can be 0.8 to If you convert this offset to the oxides, 2.1 percent by weight and of SnO 2 0.8 to 2.5 Ge, the following amounts are obtained: percent by weight. Particularly preferred are weight percent glass articles with 63.6 weight percent SiO2, 21.4 gjQ o ^ ^ 3 weight percent Al 2 O 2, 3.4 percent by weight B 2 O 3, 50 Al 6214
3.5 Gewichtsprozent Li2O, 3,4 Gewichtsprozent MgO Li 2O3 353.5 percent by weight Li 2 O, 3.4 percent by weight MgO Li 2 O 3 35
sowie 2 Gewichtsprozent ZrO2, 1 Gewichtsprozent jq J. and 2 percent by weight ZrO 2 , 1 percent by weight jq J.
SnO2 und I Gewichtsprozent TiO2. Die Herstellung MgO 3VSnO 2 and I weight percent TiO 2 . The manufacture of MgO 3V
der erfindungsgemäßen Glasgegenstände geschieht q&q q'2qof the glass objects according to the invention happens q & q q'2q
durch Vermischen eines Versatzes der oxydischen Korn- 55 Na ο θ'ΐ5by mixing an offset of the oxidic grain 55 N a ο θ'ΐ5
ponenten, Einschmelzen und Formen des Glasgegen- ^q q'32components, melting and shapes of the glass counter- ^ q q ' 3 2
Standes, worauf dieser bei einer Temperatur bis etwa Fe O 007Stand, whereupon this at a temperature up to about Fe O 007
1040"C zur Kristallisation des Systems Lithiumoxid— TiO3 l'1040 "C for crystallization of the system lithium oxide - TiO 3 l '
Aluminiumoxid—Siliciumdioxid gehalten wird. . ^rO2 2Alumina-silica is held. . ^ rO 2 2
Bei diesem System handelt es sich in erster Linie um 60 §nQ2 " ■" ' ■ "" ···········This system is primarily about 60 § n Q 2 "■"'■"" ············
ß-Spodurrien. Die erfindungsgemäßen Glasgegenstände 2 ß-spodurria. The glass objects 2 according to the invention
besitzen, wie erwähnt, besonderen Glanz und zeichnen Eisenoxid, Alkalioxide und Kalk sind im all-have, as mentioned, a special shine and characterize iron oxide, alkali oxides and lime are in general
sich durch hohe Festigkeit, Temperaturwechselbestän- gemeinen als Verunreinigungen in den Rohmaterialiendue to their high strength and resistance to temperature fluctuations, they can be seen as impurities in the raw materials
digkeit und Chcmikalienbcständigkcit aus. Sie lassen enthalten und sollen vorzugsweise nicht mehr als 1 Ge-age and chemical reliance. They can contain and should preferably not contain more than 1
sich in einfachen Anlagen in großen Stückzahlen mit 65 wichtsprozent des Versatzes ausmachen,make up in simple systems in large numbers with 65 weight percent of the offset,
hoher Gleichmäßigkeit herstellen. Spezialanlagen, wie Der Versatz wird bei einer Temperatur von 1550'Cproduce high uniformity. Special systems, such as the offset, are carried out at a temperature of 1550'C
sie für die Verarbeitung von nur Zirkoniumdioxid als erschmolzen und während oder nach dem Formen aufthey for processing zirconia only when melted and on during or after molding
Kristallisatoren enthaltenden Gläsern erforderlich sind, . etwa 700"C oder darunter gekühlt. Die KristallisationGlasses containing crystallizers are required. Chilled about 700 "C or below. The crystallization
erfolgt durch langsames Anwärmen auf etwa 10400C, z. B. in ungefähr 5 bis 6 Stunden, also mit einer Aufheizgeschwindigkeit von etwa 55°C/Stunde. Diese Temperatur wird ungefähr 2 Stunden gehalten. Dann werden die Gegenstände langsam, d. h. in einigen Stunden, abgekühlt.takes place by slow warming to about 1040 0 C, z. B. in about 5 to 6 hours, so with a heating rate of about 55 ° C / hour. This temperature is held for about 2 hours. Then the objects are cooled slowly, that is to say in a few hours.
Die Gegenstände haben einen Kristallanteil von 43,4 Gewichtsprozent, berechnet auf/9-Spodumen. Der Wärmedehnungskoeffizient liegt bei ungefähr 13 · 10~7/ 0C (100 bis 6000C) und erlaubt ein Abschrecken von 37O0C. Die Gläser haben neben ihren sehr wünschenswerten physikalischen Eigenschaften einen ungewöhnlichen Glanz und ein sehr schönes Aussehen.The objects have a crystal content of 43.4 percent by weight, calculated on / 9-spodumene. The thermal expansion coefficient is about 13 × 10 -7 / 0 C (100 to 600 0 C) and allows quenching of 37o 0 C. The glasses have in addition to their very desirable physical properties an unusual luster and a very nice appearance.
Beispiele2bis6 GlaszusammensetzungExamples 2 to 6 glass composition
SiO2 .SiO 2 .
Al2O3 Al 2 O 3
B2O3.B 2 O 3 .
SnO2.SnO 2 .
3 I 4 ι S Gewichtsprozent 3 I 4 ι S percent by weight
53,1
29,5
3,3
3,9
4,7
1,5
2,2
2,353.1
29.5
3.3
3.9
4.7
1.5
2.2
2.3
58,3 24,8 3,2 5,1 3,8 1,9 1,6 1,358.3 24.8 3.2 5.1 3.8 1.9 1.6 1.3
60,460.4
26,326.3
3,63.6
1,61.6
2,82.8
1,1 2,11.1 2.1
2,12.1
63,4 22,8 3,4 3,4 3,4 1,1 1,2 1,363.4 22.8 3.4 3.4 3.4 1.1 1.2 1.3
69,4 15,1 2,1 3,4 3,4 0,969.4 15.1 2.1 3.4 3.4 0.9
SnO2 A.
SnO 2
ZrO,
τ TiO2 Π
ZrO,
τ TiO 2
ZrO, -;- TiO,
τ- SnO2 C.
ZrO, -; - TiO,
τ- SnO 2
Borsäure
Magnesit ;
Al2O3
Zirkon
Zinnoxid
Titanoxid ......Petalite
Boric acid
Magnesite;
Al 2 O 3
Zircon
Tin oxide
Titanium oxide ......
152
80,8
179,1
97,62000
152
80.8
179.1
97.6
152
80,8
.277,7*
75,3
44,02000
152
80.8
.277.7 *
75.3
44.0
152
80,8
179,1
75,3
24,6
24,62000
152
80.8
179.1
75.3
24.6
24.6
SiO2 .SiO 2 .
B2O3..B 2 O 3 ..
Fe2O3 Fe 2 O 3
Al2O3.Al 2 O 3 .
CaO..CaO ..
MgOMgO
63,2263.22
3,473.47
0,070.07
21,6621.66
0,190.19
3,413.41
Na2O 0,11Na 2 O 0.11
K2OK 2 O
Li2OLi 2 O
ZrO2 ZrO 2
SnO2 SnO 2
TiO2 TiO 2
0,33 3,530.33 3.53
4,004.00
- 1,79- 1.79
63,68 3,44 0,0663.68 3.44 0.06
21,48 0,19 3,39 0,08 0,33 3,50 2,0621.48 0.19 3.39 0.08 0.33 3.50 2.06
63,61 3,43 0,0763.61 3.43 0.07
21,39 0,19 3,37 0,11 0,32 3,49 2,05 1,00 0,9821.39 0.19 3.37 0.11 0.32 3.49 2.05 1.00 0.98
Gewichtsprozent 99,99 100,00 100,01Weight percent 99.99 100.00 100.01
Kristallphase,Crystal phase,
Gewichtsprozent 14 72 65Weight percent 14 72 65
Wärmedehnungs-Thermal expansion
koeffizient xlO-'/°C .... 30,6 12,6 14,7coefficient xlO - '/ ° C .... 30.6 12.6 14.7
sehr sprödevery brittle
Festigkeit (χ ΙΟ3) kg/mm2.. (42,2) (39,1) (41.1)Strength (χ ΙΟ 3 ) kg / mm 2 .. (42.2) (39.1) (41.1)
29,7 27,5 2929.7 27.5 29
a5 Abbiege X 13° T 14° a5 turn X 13 ° T 14 °
Auch diese Versätze wurden erschmolzen, die Körper geformt und kristallisiert. Die so gefertigten Gegenstände zeichnen sich durch auffallend schönen Glanz aus.These offsets were also melted, the bodies formed and crystallized. The objects made in this way are characterized by a strikingly beautiful shine.
VergleichsversucheComparative experiments
Wie in der Beschreibungseinleitung bereits erwähnt, ist es bekannt, Zinnoxid als Keimbildner anzuwenden. Weiter ist bekannt, als Keimbildner ein Gemisch von Zirkonium- und Titandioxid zu verwenden. Es wurden nun Vergleichsversuche angestellt, um die Eigenschaften von halbkristallinen Gläsern, die einerseits nur Zinnoxid (Versuch A) als Keimbildner und andererseits die Kombination ZrO2 + TiO2 (Versuch B) sowie die erfindungsgemäße Kombination ZrO2 + TiO2 + SnO2 (Versuch C) enthalten, zu ermitteln.As already mentioned in the introduction to the description, it is known to use tin oxide as a nucleating agent. It is also known to use a mixture of zirconium and titanium dioxide as a nucleating agent. Comparative tests have now been carried out to determine the properties of semicrystalline glasses, which on the one hand only contain tin oxide (test A) as a nucleating agent and on the other hand the combination of ZrO 2 + TiO 2 (test B) and the combination according to the invention ZrO 2 + TiO 2 + SnO 2 (test C) included to determine.
Die im folgenden angegebenen Versätze mit im wesentlichen einen Anteil von 4 Gewichtsprozent Keimbildner wurden unter den gleichen Bedingungen erschmolzen. Die Abweichungen der Glaszusammensetzungen hinsichtlich der Hauptglasbildner liegen im Rahmen der Analysengenauigkeit. Aus den erschmolzenen Gläsern wurden Prüf stäbe hergestellt und diese in gleicher Weise kristallisiert. Es wurden dann der Kristallgehalt, Wärmedehnungskoeffizient, die Abriebfestigkeit und die Deformation ermittelt.The offsets indicated below with essentially a proportion of 4 percent by weight of nucleating agent were melted under the same conditions. The deviations in the glass compositions with regard to the main glass formers are within the scope of the accuracy of the analysis. From the melted Test rods were produced for glasses and these were crystallized in the same way. It then became the Crystal content, coefficient of thermal expansion, abrasion resistance and deformation are determined.
*) Wasserhaltige Tonerde,*) Hydrated clay,
stöchiometrisches Äquivalent 179,1 Aus diesen Vergleichsversuchen ergibt sich, daß Zinnoxid als Keimbildner nur eine sehr geringe Wirksamkeit entwickelt, es ist nämlich gegenüber den Versuchen B und C der Anteil an Kristallphase sehr gering. Bei einem Keimbildner in Form von ZrO2 + TiO2 ist der Anteil an Kristallphase in den Gläsern sehr hoch, der Wärmedehnungskoeffizient ist niedrig. Bei dem Versuch A ist der Wärmedehnungskoeffizient so hoch, daß das Material für viele Anwendungszwecke zu spröde ist. Die erfindungsgemäßen Gläser mit den drei keimbildenden Mitteln zeigen bei hoher Kristallinität einen geringen Wärmedehnungskoeffizienten, hohe Festigkeit und einen sehr geringen Abbiegewinkel als Maß für die Deformation. Gegenüber den Gläsern mit den beiden bekannten Keimbildnern ZrO2 + TiO2 weisen sie jedoch den sehr viel dekorativeren warmen weißen Farbton auf, zu dem das Zinnoxid führt. Es wird also durch die zusätzliche Anwendung von Zinnoxid weniger die Kristallinität, hervorgerufen durch die Keimbildner ZrO2 und TiO2, erhöht, sondern mehr der Glanz und das dekorative Aussehen der Gegenstände.stoichiometric equivalent 179.1. From these comparative experiments it can be seen that tin oxide develops only a very low effectiveness as a nucleating agent; In the case of a nucleating agent in the form of ZrO 2 + TiO 2 , the proportion of crystal phase in the glasses is very high and the coefficient of thermal expansion is low. In experiment A, the coefficient of thermal expansion is so high that the material is too brittle for many purposes. The glasses according to the invention with the three nucleating agents show, with high crystallinity, a low coefficient of thermal expansion, high strength and a very small bending angle as a measure of the deformation. Compared to the glasses with the two known nucleating agents ZrO 2 + TiO 2 , however, they have the much more decorative warm white color to which the tin oxide leads. The additional use of tin oxide therefore does not increase the crystallinity, caused by the nucleating agents ZrO 2 and TiO 2 , but rather the gloss and the decorative appearance of the objects.
Claims (8)
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