DE1596943A1 - Verfahren zum Herstellen von Glas - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von GlasInfo
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- DE1596943A1 DE1596943A1 DE1966O0012127 DEO0012127A DE1596943A1 DE 1596943 A1 DE1596943 A1 DE 1596943A1 DE 1966O0012127 DE1966O0012127 DE 1966O0012127 DE O0012127 A DEO0012127 A DE O0012127A DE 1596943 A1 DE1596943 A1 DE 1596943A1
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Description
Patent
Dr. Ing. H. Negendarw.
Dip!· Ing. H-. Haudc
Dipl. Phys. W. Schmitz 8MünAen 15, MozarWr.Ö 1596943
Dipl. Phys. W. Schmitz 8MünAen 15, MozarWr.Ö 1596943
Tel. 5 38 05 86
(17 380)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sum Herstellen von Glas
und aus diese« Glas hergestellte Ware.
Ciassorten sind handelsüblich. So sind etwa auf
Seite 4 de* Buche» von G.B. Shand "Glast Engineering Handbook",
2.Auflage, 1958» Mcaraw-Hill Book Company, Inc., New York, N.Y.,
dl« Zusacazaensetsunjgen yon handelsüblichen Gittern aufgezählt.
Hieraus i*t «reiohtlich» dad es vier handelsübliche Glassorten
gibt, die als HatronJcalkgläser bezeichnet werden. Diese Glfiser
wurde» für Fensterglas, Plattenglas, GeffiAe und elektrische
Hirnen hergestellt. Eine kür*liehe Entwicklung ist die Herstellung oine» Glase«, dft· Sohvlinaglms genannt wird. Es 1st
ebenfalls ein SndakalJc-.Sili^avßlao, dessen Zusenmensetsung
etwa <J*ia von Plattengift» entspricht.
Die HauptbestAndtelle dieser Sodft-Xalk-Slllkaglftser sind
Kieselerde (SSO2), Soda (Na2O) und eine Mischung alkalischer
Erdmetallexyde, bel»plelswelse Kalsiunoxyd (CaO) und Magnesium
(MgO)1. Eine kleine Menge der alkalischen Metalloxyde kann au3
-2-1 0 9 3 1 A / 1 7 0 8 8AD ORIGINAL
Kallusi (X2O) botehen. Dl·*· Oläser enthalten stet· eine
kleine Menge Aluminium (Al2O3), 4a einig· der Materialien
der Charge, insbesondere Sand eine kleine Hence Aluminium enthalten. Obwohl der maximale angezeigte Aluminlumgehalt 2,5
Gew.-* de» Glases beträgt, «eisen handelsüblich« Gläser für
Gefäfte bis tu 9,5 Gew.-* A12°3 <*·* Glases auf, wenn der Sand
der Charge einen verhlltnlsmtSlg hohen Aluniniingehalt hat.
Auch enthält die Charge manchmal suslttaliches Alanin! ua-Oxyd
In der Form von Sottafeldapat*, wenn der Tonerdegehalt dee
Sandes verh<nismftAlg niedrig ist, so daß das-Glas einige
Prozent Aluainiueoxyd enthält, weil dessen Vorhandensein die Ent·
vitriflkationsgeschwindigkeit reduziert und eine vergrößertβ
Dauerhaftigkeit des Glases gewährleistet.
Die konventionellen Chargeninateriallen für Sodakalk-Silikaglas
sind Sand, Soda, Asche und Dolomitkalksteln. So 1st auf
Seite 10 des Bushes "Handbook of the Glass Industry11 S.R.
Schölte, 19*11, Ogden-Vatney Publishers, Inc., New York, N.Y.,
eine Charge für Behälterglas angegeben. Aus der Tabelle 1st ersiehtlieh, da£ Borax und Feldspat in kleineren Mengen in der
Charge enthalten sind, so daß die Glassusaraoensetsung eine
kleine Menge Boroxyd (BgO,) und Aluxainiumoxyd enthält. Die
theoretische Zusammensetzung des Glases enthält weniger als 1 % Boroxyd und Aluminiunoxyd und vernachlässigt den Aluminlungehalt in Sand und im Kalkstein bzw. Dolomit. Zahlreiche
andere Materlallen können in der Charge vorbanden sein, um
das Glas su verschönern oder βa zu färben. Dieso werden Jedoch
1098U/ 1708
In sehr viel kleineren Mengen verwendet. Die Glasfarbe hftngt
davon ab, ob dit Gläser unter oxydierenden oder reduzierenden
Bedingungen hergeetellt werden. Diese Materialien sind auf Seite 13 dei letztgenannten Buches angegeben.
Ein andere« Ruf Seite Ik in dem obengenannten Buch von Stoand
angeführtes Qla» ist Aluislniuai-Silikatglae. Dieses Glas enthält
eevlohtftsä£ig 57 % Silika, 20,5 % Aluziniueoxyd und alkalische
Erdaetallojcyde, insbesondere 5,5 Ji Kalsiunoxyd und 12 % Magneeiiifioxyd; *o*lt iat^Sin alkalisches Erdaluolnlumiilikat.
Ferner 1st ereiehtlidh, daß dleees handeleüblieh» Qlas 1 % Soda und
4 % Boroxyd enthält.
Auf Seit« 7 des Buches τοη Shand ist angegeben, daß Aluainiumeilikatgla« mindestens 20 % Aliatilniunoxyd und kleinere Mengen
Kalsiuaoxyd bev. Magneslunoxyd enthalt, daft dieses Glas eine verhlltnisaKAlg klein« Menge Boroxyd als Flußmittel verwendet und
da& «ine sehr kleine Menge Soda cder Kaliunoxyd vorhanden ist.
Solche OlAser sind scavlerlgei* ζu schmelzen und zu bearbeiten
als Borsllikat-(31äs«?.% Diese AlunlniUBilllkat-aifl&er werden bei
Shand als Glasur mit hohen Erweichtemperaturen eingestuft. Aus
Seite 6 dieses Buche» ist ersichtlich, daß Borsilikat-OlAser höhere 3cia»#l«tempernturen als Sodalalk-SilikaglÄse* erfordern
und gewöhnlich schwieriger in Artikel zu verarbeiten sind, als
wenn ©an Sodalcalk-SillkaglaB benütet. Auf Seit« l6l des Buches
von Shand ist die Temperatur ffii -vier U las β ort rm angegeben,
die bein Schneisen von der QlaeoberflSch» in Tank erreicht werden
nuß. Die«* iewperatu;.» beträgt für Sodakalk-Silikitglas 15000C,
dagegen für AluaiHiuiifiiiikat-fllfte 16OO°C.
1098H/i70a
1595943
Wie bereite erwähnt, kann 3odafcldspei~ in sehr kleinen Mengen
heim Herstellen von Behälterglas Verwendung finden. Es kann auch
als Chargematerial in der Herstellung alkalischen Erdaluminium-8ilikat~aiafies
benutzt werden; infolge »eine» hohen Sodagehalifis
kann Jödooh der SodafeXdspat nup 2i»n kleinere» Teil jsur Auffüllung
dea Aluniiniumoxyd&ehaltes dae AluffiiniUBi3:lllkat-GJ.aöea
Verwendung finden. Par Feldspat wird hauptsächlich als Au»-
g:üViP:sEiaterial bei. der Herstellung klaaaisch·^ Keramiken verwendet. Diese Verwemlimg iat im Kapitel 2 des Buches "Gsrareice"
B.W. Lee, 1961, ReJ.nhold Publishing «oi'p.s New York, H,Y.,
beschrieben.
P.W. Lee beßchreibt auf den Seiten 16 big 19 die versöhiedenen
FeltJepftA« und woher sis atomen und .liefert auch ein« Beschreibung
des Hephelinsyenit das
Cib<.-n£alla der iieraftellung klassischer KeriaaikGn, insbesondere
weißer Kex'onsik Verwendunc findet. Naturell eher Feldspe^T it?t
X CNaAlSi3Og), Kariumfeldspai (KAlSi7Og),
3Og), Kariumfeldspai (KAlSi7Og
als K&riumfeldspaS bezeichnet wird und Kalki'eMspa*£
. Nephelinsyenit besteht angabengeraäö gewichtS"
aus etwa 50 % Sodafeld8pa£" (nanchmal AIbit {jcnQnniOj
25 % Kaliumfeldspafc (manchjnal H3.croklin haw, Orthoklas genannt)
und 25 % Peldßputmaterial, daa Kiphelit
Nephelin (Na2Al2Si2O^) gen&nnv: vfisxl. Theoretischi
von Peldapax^und Kephelit sind auf Seite Io
wonach
des Buches von Lee angegeben./ der handelsüblich
gej&elnhin eine ZwiachenzusamiEeiusetaung bat, de die
109814/1708 ^AD original
reinsn Mineralien In der Natur nicht in genügendgroßen Mengen
vorkommen. Beispielsweise enthält KaliumfeldspaE stets auch etwas
3odafeldspait und Sodafeldspat immer etwas Kaliunfeldspajf. Ferner
enthält der handelsüblich verwendete Feldspat kleinere Mengen
Silika, Eisenoxyde und Magnesiumoxyde. Feldspat" und Nephelineyenit
werden bei der Herstellung klassierer Keramiken verwendet und
dienen als Flußmittel, um die glasige Phase der keramischen V/are au erhalten.
Der Feldspat macht etwa 6ö % des Eisengesteins aus. Sie können
miteinander kristallisiert sein bzw. untereinander in unbegrenzter
Weise feste Lösungen bilden, so daß »ich eine recht verschiedene
Zusammensetzung dos von verschiedenen Lagerstatten abgebauten
Feldspats ergibt. Darüberhinaus ist es Üblich geworden, jedes
alkalische bzw. alkalische Eralumlniumsyllkat-Mlneral als Feldspat? zu betrachten. Zu dieser Mineralgruppe gehört auch Lithium*
spatTj wie Spodunion und Pe baut, Foldspathoid, wie Nephelin und
ApHt. Auch diese können miteinander kristallisiert sein und eine große Anzahl fester Lösungen bilden. Sie können auch ein
oder mehrere Oxyde der gleichen Familie» wie die Hauptsächlichen Oxyde dee Minerale enthalten. Somit gibt es recht verschiedene
Zuaaramensetaungen in dem Gestein aus verschiedenen Lagerstätten.
Napholinayenit ist als Dostandteil der Charge sum Olashersteilen
für Glasbehälter verwendet worden. Dies 1st in der USA-Patentschrift 25.496 (Re-Isüje) in Tabelle I geschrieben, bei der
dieser Bestandteil gegenüber der Gesamtcharge eierolich geringfügig
lat. Die Hauptbestandteile nind Sand, Sodaasche, und Kalkstein
1098 U/ 1708 3ADORIG.NAL "6"
bzw. Dolomit« In Tabelle II der Patentschrift ist gezeigt,
daß der Aluminiumoxydgehalt für die'spezifischen Gläser wesentlich weniger als drei Gewichts-X beträgt. Ein Teil des Aluminiumoxydgehalts stammt von der Tonerdeverunreinigung in dem Sand.
Die USA-Patentschrift 2.581.638 betrifft die Herstellung von
Scheibenglas. In der Charge 1st auch Aplit enthalten. Jedoch
enthält die Charge große Mengen Sand und Sodaasche, und das Gesamtgewicht des Kalksteins und Dolomite übersteigt das des
Aplit. Dem*ufoIge 1st der Aluminiumoxydgehalt dee fertigen Glases
nur 3.0ή %.
SiO2 60,2
Al2O3 23,*
CaO 0,3
Ha2O 10,o
K2O 5,0
ista'jinoxyd als Pe2O3 0,07
Petalit ist Ll2O. Al2O3. 8SiO2 das auch als IdAlSl4O10 bezeichnet werden kann. Handelsübliches Petalit wurde in Einblick auf
seinen niedrigen Eisengehalt verwendet, susammen mit Silika,
Aluminiumoxyd, Magneuiumoxyd, Titaniumoxyd, Zircon, Aluminiummetaphosphat, Lithiuiaflfcrld, Arsentrioxyd und Salpeter, um
eine Charge für thermisch kristalllslerbares Qlas absugeben,
10 9 8 14/1708 bad original -7-
das durch gesteuerte Hukleation und Kristallisation in Glaskeramik
umgewandelt wird. Eine typische Analyse de» handelsüblichen
petalits in Gewichts-* ergibt:
SiO2 | 77,7 |
Al2O3 | 16,2 |
Li2O | 4,2 |
Na2O | 0,4 |
K2O | 0,2 |
Elsenoxyd als Fe2O3 | 0,03 |
Brandverlust bei 10000C | 1. |
spurenweise Verunreinigungen | |
men ist Li2O. Al2O3. 4SiO2 , daß | auch als |
Og bezeichnet werden kann. Unter Vernachlässigung der Verunreinigungen enthält Spodumen auf Gewiohtsbnsie 64,6 % SiO2, 27,4 % AIgO, und
3 it Ll2O. Handelsübliches· Spodunsen hat in Gewichte-Ji die folgende
typische Analyse:
6-j} Λ
23 26,2
IA2O 7,4
Na2O 1,0
K9O 0,7
2
BAD
109814/1708
Mangan als MnO CaO + MgO Br&ndverlust bei 10000C
0,2 0,5
0,3.
Aplit let handelsüblich in einer Form mit niedrigen Eisengehalt,
das in Chargen zum Herstellen von Behälterflintglas geeignet
ist, wie auch mit hohem Eisengehalt, das in Chargen zum Herstellen von gefärbtem Behälterglas geeignet ist. Eina typische
Analyse dieser Aplit;formen in Gewichts-2 ist:
SiO,
Na2O
CaO-Oxyd
TiO2 Chroinoxyd als dr^O,
Niedriger
Elaangehalt
Hoher Eisengehalt
61.1
20.9 | ?3.2 |
5.* | 6.0 |
2.7 | 2.7 |
5.3 | 5.6 |
0.1 | O.U |
0.2 | 0.2 |
0.0002 | 0.0002 |
0.? | 0.7 |
In aer ÜSA-Fatentanmeldunc 181 887 bzw, der französischer
Patentschrift 1 32S 12^1 oder der südafrikanischen Patentschrift
62/2353 ist angegeben, dtft Natrium-Aluminluin-Sii.ikatgläiier
oxyd
wenigstens 5 % Alani.niu^ARewicht»mäßig entfalten müssen, nachdem
wenigstens 5 % Alani.niu^ARewicht»mäßig entfalten müssen, nachdem
0 9 8 U / 1 7 0 8
BAD ORIGINAL
sie einer Behandlung zum Ionenaustausch sun Auswechseln der
Natrium-Xonen in der Oberflächenschicht gegen Kalium-Ionen
unterwarfen wurden, um eine verbesserte Biegefestigkeit bew.
Bruchfaktor tu erhalten, der im wesentlichen auch nach einen
beträchtlichen Scheuern der Glasoberfl&che beibehalten wird.
Gewichtamäßig bestehen diese Natrlura-Aluminium-Sillkatgläser
im wesentlichen aus mindestens 5 JS Ka2O* wenigstens 5 % Al2O,,,
silt SlO2 als Heat, doch je nach Gegebenheit bis eu etwa© %
anderer vergleichbarer glasbildender Bestandteile. Darin ist
ferner mitgeteilt, daß solche Gläser, bei denen entweder der
Gehalt en Ha2O odor Al3O5 größer als etwa 25 % 1st, für gewöhnlich
in ihrer chemischen Dauerhaftigkeit ssu niedrig sind und/oder xu schwierig xu schmelzen sind, um praktisches Interesse zu verdienen. « i.ftt auch mitgeteilt, daß bein Verringern entweder des
Ka^ ider Al2O. -Gehaltes die Zuwachsrate an Festigkeit innerhalb einer gegebenen Zelt verringert wird und deshalb der kombinierte Gehalt für gewöhnlich nicht kleiner sein aoll als etwa
15 %t wenn dem Glas durch den Ionenaustausch von Kalium gegen
Natrium In der viladoberfläche eine wesentliche Kratzfestigkeit
verliehen werden soll, Ee ist b a vor rügt, daß der NagO-Qehalt
wenigsten· 15Jf und der Na^O-Oehalt als Optlmus etwa 15-16Jt
an Gewicht beträgt.
In der USA-Patentanmeldung 161.887 ist ferner angegeben, daß
eine wesentliche Vergrößerung der Kratsfestlgkelt bei Natrium-AUnairJLuaj-ailikatKlÄij durch den Ionenaustausch bis in eine gvwisx>· Tiefe erhalten wird, wohingegen dies bei einen gleichartigen
-Ιοί C Β 8 U / 1 7 ü 8 BAD ORIGINAL
-Ιο-
oder sogar größeren Ionenaustausch bei -Sodakalk-Slllkaglas nioht
sutrlfft. Es wird ferner mitgeteilt, daß bei einem Katrium-Aluolniua-Silikatglae «"it einem Aluminiuaoxydgehalt von weniger
als 10 Qew.-Jt die Geschwindigkeit dea lonenaustausches und des
Natriunaustausches »u niedrig wird, um von Interesse zu sein,
wohingegen bei einer Vergrößerung des Alualniusioxydgehaltes der
Natrlusi-Ionenaustausch gesteigert wird, so daB die Tiefe der
ausgetauschten Oberflächenschicht sit einer proportionalen größeren Rat» anwächst. Aus diesem Grund wird angegeben, daß
d&v Alumlniuaoxydgehalt vorzugsweise «wischen 16 und 22 % des
Gewichts gehalten wird. Ferner können ander« vergleichbare
Metalloxyd* für sekundäre Zwecke eingebaut werden und können
in kleineren Mengen hingenommen werden. Allgemein sollte die
Oesastoenge der alkalischen Erdnetalloxyde, Insbesondere CaO
und MgO nicht gröAer als 5 Oew-Ji sein und sollte, vorzugsweise
nicht größer als 2-3 I Im Hinblick auf deren Oesaatgehalt Im
01a· sein. .
Qeaeinhia bekannte Soda~Kalk~Sllikachargen zur Herstellung von
Qlasbohfiltern beginnen beispielsweise bei etwa 800°C zu
schmelzen. Lange nach den Sciuoelsbeginn und sogar nach-dem
die Charg« die getrünachte ^(txlaaltemperatur erreicht, die sum
vollständigen Schmelzen und Reagieren eur Bildung gaschmolaenen
Ulaaes erforderlich ist, findet eine beträchtliche Evolution
von GcLjfj statt. Dadurch ergibt sich eins wesentliche Zeitspanne
zu» Entfernen der Gasblasen während der Partig8tellung8Ee.lt.
ßAD ORIGINAL ~11~
109814/1708
Wi* bereits oben erwähnt, stachen alkalisehe XrdalUBlniua-Sllikatgläees· ein« ziemlich hch« Temperatur sun Sohnelsen erforderlich,
Uta solche» Glas zu erzeugen, so daß entweder eine spezielle
Auskleidung des Ofens erforderlich 1st oder sich eine nur kurze lebensdauer der Ofenauskleidung ergibt.
Mit den nach der Erfindung hergestellten Gläsern sollen verschiedene Qlmstf&ron erreugt werden können, insbesondere unter
Verwendung automatischer bekannter Maschinen, die beispielsweise «ua Pressformen und QleAen Verwendung finden, also entweder Pressen und Blasen oder Blasen und Blasen, wie auch Maschinen für die Herstellung anderer Artikel, wie Glasrohre und
Qlasstangen, Plattenglas, Scheibenglas, Schwimmglas und Glas
für elektrische Lampen.
Zur Herstellung des erfindungegeuäÄen Qlases durch Schneisen
und Reagieren wird eine Mischung verwendet, die in wesentlichen aus wenigstens einen Alkallaliimlniun-Sillkatmineral als ein
Hauptbestandteil und wenigstens einen alkalischen Erdmaterial aus der Gruppe der alkalischen Erdnetalloxyde, alkalischen
Brdnetallkarbonate uno alkalischen Erdaluelniue-Sllik*tmineralien
als Ufiterbestandtöil besteht, wobei vorzugsweise das Alkallalunlnlum-Sllikatttlneral als Hauptbestandteil einen wesentlichen
Sod&eehalt enthält und das alkalische Erdnaterial einen wesentlichen Gehalt an Kalsluinoxyd-Kagneslunoxyd oder lnsgesant Magneslunu^d Kalsiunoxyd enthält, wodurch das Olas die welter unten stehende theoretische Zusammensetzung erhält. Denentsprechend kann
-12-1098U/1708 BAD ORIGINAL
die Mischung enthalten:
(1) Alkallfeldspaft, vie Sodafeldspa%, Kaliumfeldepa;, und Feldspat,
der sowohl Soda und Kaliumfeldspa^ enthält (vle Soda-Orthoklas
und anorthoklae gemäß Gelten 16 und 17 In de» oben erwähnten Buch
von Lee). (2) Nephellnsyenit, (3) Nephelin, (H) Aplit und (5)
LAthiuraepai", «le SpSumen und FeAaIIt. Die Auswahl dieser Alkali-Aluminium-Silikatmlnerallen zum Herstellen eines bestimmten
Qlasea gemäß der vorliegenden Erfindung ist davon abhängig, ob
ein Gl&a hergestellt werden soll, bei dem das Alkallmetall hauptsächlich oder überhaupt Natrium,Lithium oder kalium ist. Es 1st
bevorzugt, daft das Mineral oder die Mineralien Hatrlum als vorherrsohendee Alkalimetall im Glas haben, obwohl weiter unten in
den Beispielen für erfindungegemäße Gläser auch Kalium als K9O in
dem bevorrügten Aus führungsbeisplel vorhanden sein kann. Soll das
Glas einem Ionenaustausch unterworfen werden, wie später noch
in Binitelhelten beschrieben wird, um ein Alkali met al H on durch
ein anderes Alkalimetallion mit einem größeren oder kleineren Ionendurchmeeaer auszutauschen, εο sollte der anfängliche Molgehalt im Qlae des aussutauschenden Alkalis wesentlich kleiner,
E.B. kleiner als 75* des Molgehaltes des Alkalimetallions sein»
das ersetzt werden soll* Venn das Glas und die daraus hergestellte
Ware später nicht einem Ionenaustausch unterworfen werden 3oll,
doch das Qlas Soda enthalten soll, obwohl auch Kaliwa enthalten
sein kann, so ist der Soda/Kallußgehalt auf Qewichtsbasia kleiner
als 1:1, mit einem Maximum bei 0,75:1. In diesem Pail kann das.
in den OSA erhältliche Nephelinsyenit und Feldspat, z.B. Spruce Fine reldspat und Westernfeldcpat Verwendung finden. Aus der
1098U/1708
weiter oben angegebenen typischen Analyse von Nephelineyenit
und dor weiter unten angegebenen zwei Formen von Feldspat ist ersichtlich, daß diese Forderung erfüllt wird, wobei der Western
feldspat ein Feldspat jolt hohem Sodagehalt und einem sehr niedrigen K^O-Oehalt 1st, Wenn als geringere Beimischung ein
alkalis ehe 3 Erdorthosilikat-Mlneral Verwendung findet, 1st es
vorzugsweise mir elr.e teilweise Auswechslung gegen alkalische
Erdmetalloxyde oder alkalische Erdraetallkarbonate bzw. Mischungen der Oxyde und Karbonate.
Dl« Mischung der für das erflndungegemäße Verfahren verwendeten
Charge kann geringere Kengen anderer verträglicher Materialien enthalten, wie Verschönerungsmittel und färbender Metalloxyde,
wobei die letzteren in dem Glas für gewöhnlich Im Hinblick auf
eine spezifisch* Farbgebung des Glases eingebaut werden oder um besondere Licfctabsorbtionceigenschaften zu erhalten. Der
Gesamtbetrag dieser anderen Materialien in der Chargenmlschtmg
let njaxlmal 5 t des Gewicht« vorn Gesamtgewicht der Hauptbeet j^dteile und geringeren Beetandteile ,fnüei-s als d&» Gewicht in der
Charge an CO^-Gehalt in der Mischung, wenn Karbonat Verwendung
findet, um wenigstens einen Teil des alkalischen £rdir»etall-Oxy-ögehaltee vorzusehen.
Im Hinblick darauf, daß die in tier erflndung.5gemftßen Charge
Verwendung findenden alkäische«! AlujniniumslTikat-Mineralicn
lind alle·' alkttli&'Jher. F.rda" '.miiniumeilikat-Hineralien allgemein
enthalten, ao daft das hergestellte
1 0 ** H I Ul 17 08
BAD ORIGINAL
Glas eine Farbe aufweist und βomit nicht als Flintglas geeignet
ist, ist das erflndungsgesäfte Verfahren »ehr sur Herstellung von
gefärbten Gläsern und Olasgegenständen geeignet.
Dementsprechend besteht die erfindungsgemäfte Charge in wesentlichen .auf Qewiehtsbasis, aus etwa 55 % bis 90 % Alkallaluminium-Sllikatmineral und etwa 10 % bis etwa 45 % alkalisches Erdmaterial
wie Oxyde» Karbonate und Alualniumalilkatmineral bsw. Mischungen
Ton diesen, wobei das Karbonat dasu verwendet wird, um die Oewiohtsprosente des Oxydes «u liefern, bei dem die alkalische
Erde Kaisiuaoxyd, Magnesiumoxyd und Mischungen daraus 1st. Ist
keines der alkalischen BrdmaterialJn ein alkalisches Edalumlniumsilikat, so besteht die Charge 1» wesentlichen auf Qewiehtsbasls,
aus etwa 75 % bis 90 %, vorzugsweise 80 % bis 95 % alkalisches
Aluniniumslllkatnineral und etwa 10 % bis 25 %, vorsugsweise
etwa 10 % bis 20 % alkalisches Erdmaterial. Wie bereite mitgeteilt,
weist das alkalische Aluminiunailikatmlneral oder die Mischung
solcher Mineralien bei der bevorzugten Olassorte einen größeren
Soda· als laliusgewlohtegehalt auf.
Die erfindungsgemifien bevorzugten Qla·βorten, die sieh beim
Sohmelsen und Reagierenlassen der Chargenmischung aus den oben
genannten Rohmaterialien ergeben, haben die folgende theoretische Zusammensetsung, gegeben auf Oewlehts-f-Basls, wobei die Qläser
im wesentlichen aus den genannten Oxyden bestehen und die verträglichen vorhandenen Materialien auf 5 % des Oesamtoxydgehaltes,
wie unten genannt, begrenst sind.
1098U/1708 SAD ""'
Oxyd-Zusaaaenietstsig
allgemeiner
Bereich |
bevorsugter
Bereich |
besonders
bevorzugter Bereich |
43-63 | 51-63 | 54-65 |
14-25 | 15-22. | 17-22 |
0-30 | — | «w mm |
0-20 |
GuC 6 MgO11 innges
ausgedrückt als CaO
Ka2O K2O-
ausgedrückt
als Na2O
10-30
3,5-10
0-5
10-22
7-14
10-12
8-13
Das Einhalten dieser allgemeinen Bereiche liefert kein Glas, das
brauchbare Verarbeitungjseigenaohaftan uew* aufweist. Deniantepi'echend
1st ein« aueäteliehe Vorschrift die Logvlskcsltät bei der Flflselgtemperatur de« Qlasea, d.h. der Logarithmus (Basis 10) dar Viskosität
in Poiae bei dieser teaperatur soll wenigstens 2,3 und vorzugsweise
mindestens 3,4 und insbesondere wenigstens 4,0 sein. Deshalb ainJ
auch oben in der Tabelle die bevorzugten Bereiche und besonder* bevor* ugt en Bereiche für die Oxyde der Zusammensetzung ang«gebe:n,
aber auch das Einhalten dieser Bereiche ergibt nicht notwendigerweise
ein Glas mit- dor minimalen Logv.isko»it;ät im Flüssigzuatand wie. gewünscht.
-16-
109814/1708
BAD ORIGINAL
Das bevorzugte Olae gemäß der Erfindung, wie es In der weiter
unten angegebenen Tabelle I angegeben wird, hat die folgenden typischen Eigenschaften, die durch richtige Auswahl de» spezifischen Qewichtsprosent der Roh- bew. Chargenmaterialien erhalten
wird:
von 2 bei 0C 1285-1695
von 3 bei 0C 1131-1*127
von 7 bei 0C .827-
χ 107 (0-3000C) 66-88.5
Diese Gläser haben Abkühlseiten, die im wesentlichen unterhalb
der Abkühlseit des bekannten Sodakalk-Sllikaglases liegen,
für die ein Durchschnittswert 96s beträgt. Der Ausdruck "Abkühlzeit" wird als Maßstab benutzt, um die potentiellen Verarbeitungseigenechaften des Glases mit denen anderer Gläser su
vergleichen. Ua eine Abkühlseit su erhalten sind dieTemperaturen,
ßAD ORIGINAL
-17-
1098U/1708
bei denen das Glas eine Log-Viskoaitat von drei Poises und ein·
ttonperatur mit einer Log-Viskosität von sieben Poises aufweist,
als Einschränkungen des Herstβllungsb©reiches verwendet. Beim
Abkühlen von Glas von der Temperatur, bei der seine Viskosität
εum Weiterverarbeiten geeignet ist, erreicht es um so schneller
ein« Temperatur, bei der die Viskosität so groß 1st, daß die
Glas ware nicht durchsackt, je küraser die Zelt 1st, während der
es In eine? Fenn sum wirkeerneten Gebrauch dieser Fora gehalten
wird, J* kOrseer· also die AbkQhlzeit ist, desto größer 1st die
ersjlulta Schnelligkeit beim Herstellen der Glasieren. Der Ausdruck "K&rtsgeechwindlgkelt" ist mit den Ausdruck "Abkuhlseit"
identisch.
wehrend der vergangenen 25 Jahre sind die Zusammensetzungen zum
Herstellen vcn GJasgeffi&en ©it limaer schnelleren "Hftrtegesohvlndlgkfrlten versehen worden. Di» Abkühlzeiten sind von etwa 108 auf
96 Sekunden verringert worden, wiihrend die Geschwindigkeiten der
autoafttlachen Maschinen demontsprechend gestiegen sind. Infolgedessen sind die mit dew erfindungsgemRßen Verfahren hergestellten Gl&eer eine Porteetsung hinsiehtlioh des Wunsches nach
Verringerung d*.r Abkühlssit von Glas, das bei automatischen Manohinen aur Herr.teilung von Olaewaron, wie beispielsweise Olasgefaßon Verwendung findet* Zur KKeckmäAlgsten Verwendung der
XühlseltelgenBOhfiften doa erflndungsgemfiften Olases lat die Entwicklung; rauer Autoas';en wOncchenswert, die die größeren Htrte-
' d^r erfindungagemäßen Zusaxmensetsungen auskennen« Dies iiftißt Judoch nicht, daA die bisherige Aus-
■ Si;- --■:■■■
-18-
10 9 0 14/1708 ßAD original
rflstung nioht sur Herstellung von W Aren, beispielsweise Flaschen,
aus den erflndungsgemä&en Gläsern geeignet ist. Tatsächlich sind,
««el Sutaaaenaetsungen dsxu verwendet worden , ua Flaschen Bit
einer einsigen IS-Has chin· herzustellen, und swar für Versuchssweoke« Obwohl eine der ZusannensetKungen bei Temperaturen bis
sum Entgasungspunkt hinunter so flüssig war, wurde dieses Glas
in den Rohling eingerührt» worauf sich das übliche Verfahren sur
Herstellung der Behälter anschloß. Die andere Olaasusanttensetsung
wurde erfolgreich dasu benutet, ua 500 Glasbehälter bei einer
Tesperatur su formen, die etwa SS 0C niedriger war, von der
Viskosität her, als die Temperatur für bekanntes Scdakalk-Sillkaglas, das ebenfalls in der Vereuchsüaschine sum Beobachten
der verbesserten Konstruktion dieser Maschine Verwendung fand. Man glaubt ferner, da& hShare Olasteaperaturen angewendet werden
könnr®, wenn die OurshtrittsgrOSe der Zuführeinrichtung dieser
Kasehlne verändert wird, wobei diese SueassMiisetsung sich bei
einer StandardKUfCLbrung und bekannten Flaschenforneoaschlnen als
sehr nOtslieh erweisen dürfte, Mindestens i* Hinblick auf das
bessere Kühlen der Fonseinrlohtungen.
Panfhundert Behälter wurden in der folgenden Weise hergestellt.
Eine mit einer bekannten Zirkonauskleidung versehene Olmesehaeiswanne wurde sum Herstellen des aiases aus einer Charge von etwa
726 kg Bit den folgenden Bestandteilon benutet:
109814/1708 8AD 0RIG'NAL
(1) Auf der Basis von Gewichtsprozent ist die Analyse dieses
Feldspat wie folgt:
SlO2 68
2O3 18,9
CaO 1.6
HgO 0,1
Na2O | 6,7 |
K2O
Elsen, ausgedrückt als Pe2O3 |
0,07 |
P2O5 | 0,000* |
Chrom, ausgedrückt
als Cr2O3 |
0,0004 |
Glasmacherfaktor ■ 99,9 %· |
(2) Die Analyse dieses Materials In Gewichtsprozent isf"wie folgt:
SlO2 | 0,5 |
Al2O5 | 0.1 |
Pe2O3 | 0,072 |
P2°5 | 0,023 |
SO3 | 0,04 |
CaO | 30,4 |
MgO | 21.5 |
Der Öl^smacherfaktor ist 52,6 %, | da der Rest CO2 des |
-20-
1 0 9 8 U / 1 7 0 8
BAD ORIGINAL
(3) Benutet Ale Fertlgstellungs-CSehOnungs-} MIttel
(4) Benuttt ale Oxydierungsolttel
(5) Benutzt als Fertigstellunge-(Schonung»-) Mittel.
Diese· Glas hat einen Flüssigste tand von 123O°C und eine Log-4-Yislcoeitat von 11270C. Öle theoretische Glassusaimensetsung
In Oewichteproxeni ist wie folgt:
SlO2 56,1«
Al2O3 15,6
CaO 11,6
MeO 6,9
Ka2O 5,5
K2O 3,7
As2O3 0,25
Sb2O3 0,23
Fe2O3 . . 0,09
Zur Herstellung diene» Gleise* wurde der Ofen auf 732°C vorgeheist
und dann die Hauptbrenndüsen angezündet. Die Charge wurde nit
einer Rat· von $0,7 kg/h eingefüllt. Etwa drei Stunden eptter
war Glas bis jcu einer Tiefe von 15,24 βία In den Bad vorhanden.
Des Chargieren wurde angehalten, bis die Charge in den Tank vollständig geschnolsen war. Dann wurde das Chargieren mit einer Rate
von etwa 68 kg/h forfcgesetst. Das Herausfliegen des geachmorenan
Glases durch die Aunlaßuffmmg erfolgte nit einer Rate von 31,3
kg/h· Schließlich wurde die gewünschte Qlaatlefe von etwa 28 cm
In den Sehnelxbfcd einreicht Dir. Aufgabestation wurde auf auto-
ι o ? 81 w 17 o y ßAD 0R1G(NAL
ma'eiscbe Steuerung umgeschaltet. Durch Strahlungsmessung wurde
festgestellt, daß das Glas int Schmelzbad eine Temperatur von
IW0C hat, Die Glastemperatur in der Raffinat ions zone betrug
1260°C und in der Wanne der Aufgabestation 12040C, während
der au» der Öffnung abströmende fllasoosten eine Temperatur von
1199°C besaß. Die Entglasung £strd statt, als der Olaeetrom durch
Abkühlen 118Ö°G erreichte. Die Abzugegeschwindlgkeit wurde auf
22,7 kg/h verringert. Demzufolge erreichte das ^usstrottende Glas
eine Temperatur von 12100G und Hohlinge wurden geformt; das
Glas härtete Jedoch äu schnell, um den Rohling in der Rohlings*
i'orm nachformen zu können.
Anstelle des ea»varteton Plüssi^auatandes von 1229°C und der
Log-iJ-Vlekositat von 1127°C, betrug der Flüssigzustand 1260°°
und die Log-1*-Viskosität 11070C Es wurde angenommen, daß die
fiOh.Tinge durch Zufuhren großer Wärmemenge an die Rohlingeforraen
im Glasbehälter geformt werden konnten. Es wurde jedoch ent» schienen, die Olaesusanmensetisung eu verändern. Hierzu wurde
die Wanne entleert, bis nurnehr 15,24 cm geschmolzenen Glases
in der Wanne verblieben. Eine neue Charge von etwa 726 kg: .
aus den folgenden Bestandteilen wurde mit einer Rate von etwa
136 leg/h in dlo Wanne gegeben, während Glas bei etwa $0,8 kg/h
abgezogen wurde, bU die gewünouhte Glastiefe erreicht war.
Spruce Pine Feldspat (1) 603,0 kg Rohdolomitkalkstein (2) 118,0 kg
BAD ORJGiNAL ~22~ 109814/170Ü
1,81 | kg |
1,81 | kg |
1,81 | kg |
111,0 | kg |
Arsenikoxyd O)
Salpetar (4)
Nfttriua (5)
-AntlBonat
Hoher Kalkspat
Mississippi-Kalkstein (6)
Zn übrigen siehe oben*t«hen<Se Bemerkungen für die vorstehend
beschriebene Charge bezüglich .... (1) bis (5).
(6) Dieaer Kalkstein hatte die folgende Zusammensetzung in
Qewichtsprosent:
CaO 55,3
MgO 0,4 SiO2 0,4
Al O, 0,04
Dl« thaoratlsoha ZusaBBttneatsung dieses Qlases in O»wiohtepro*#nt
1st wie folgt:
-23»
ORfG/NAL
1098U/1708
-83-
Si02 5δ,3
A12°3 15,6
°*° 14,8
Ha2O 5,5
K2O 3,7
l%0 3,5
Ab2O3 0,25
Sb2O5 0,23
Fe2O3 0,08
Anschließend wurde die Abzugsgesehwindigkeit auf 3* kg/h reduziert. Die Abssugsgeschwindigkeit wurde darüberhinaue nicht verkleinert, da eie dassu benutzt wurde, uia die Zusamnensetsung
in de»r Wanne cu verändern und da das Veredeln des Qlase»
nicht das Ziel dieser Behandlung war. Die Temperatur in der
£uführwanne und in der Raffinationszone wurde verringert, während schließlich die Abzugsgeschwindigkeit auf etwa 11,3 kg/h
reduziert wurde, um das Veredeln des Glases zu verbessern. Haeh einer «iemlich guten Veredelung des Glases wurde die Herstellung der 500 Musterbehälter (GB-2000 Flaschen) bei einer
Raffination»temperatur von 126o°C, einer Wannentemperatür
von 1221°C und einer Glasstromtemperatur von 1193°C begonnen« Pro Minute wurden ή Flaschen hergestellt, die cufriedenötellend ausfielen, außer wenn das Zuführen eu der Rohlingsfora von äußerer Wftrme unterbrochen wurde. Die 500 Flasohen
wurden in Eufriedensteilender Weise hergestellt, so daß der
/ersuch beendet war. An Ende des Vorganges wies das abgesogenβ
BAD ORIGINAL CH 1098U/1708
Olas nicht die Zusasnensetsung der oben genannten modifleierten
Ztisaanensetsung auf. Sie lag vielmehr swischen dieser und der
ersten Zusammensetzung. Die Flüssigtenperatur des abgesogenen
Qlaaes betrug 1235°C, die ausreichte, um ohne die Vitrifikation
einen Glasposten au forsten.
Die Anzahl der Qlassorten, die bei der vorliegenden Erfindung
bevorzugt sind« wurde nebst einer Ansahl von Glassorten, die
nicht die erforderlichen Eigenschaften euJVeisen, präpariert,
wobei alle Qlassorten unter Verwenduno von Spruce Pine Feldspat Nephelinsyenlt bsw. Vesternfeldspat als alkalisches Aluminiumsilikat und hoch-fcaJsiuishaltiger Mississippi-Kalkstein, Rohdolcaitkalk «ml Mischungen aus diesen Kalksteinen als alkalisches
Erdmaterial Verwendung fanden. Alle Glassorten wurden dadurch
hergestellt, daß die Chargenaischung in Platintiegeln bei
!Temperaturen zwischen 1482 und 1538 C geschmolzen wurden.
Die Zelt bei der Schmelztemperatur lag etwa 18 bis 20 stunden
von der Zelt, in der die letste Chargenmischung in den Tiegel
gegeben wurde. Die Flatlntiegel wurden auf dieser Temperatur
sum Schmelsen des Olases gehalten, indem sie entweder in einen
gasgefeuerten oder elektrischen Ofen eingebracht wurden. BecOgllch der Qualität des Glases ergab siob kein Unterschied
je nach Ofenart.
Die Charge enthielt ausreichend hochkalsiunhaltlgen Mississippi-Kalkstein, um eine epesifisohe Menge an kalsiunhaltigem Kalkstein
vorsusehen, in Hinblick darauf, daß der Kalkstein das Karbonat
und der Kalk d&s Oxyd ist. In entsprechender Welse wurde die
1098U/1708 NAL
Menge an Rohdolomit-Kalkstein so ausgewählt, um ein sp&ifischos
Gewichtsprozent des Dolomitkalkes vorzusehen. Die Analysen ör Kalksteine sind oben angegeben worden.
Die Analyse wn iisphellnsyenit ist ebenfalls oben angegeben«
Eins typische Analyse des Sprueβ Pine Feldspat in Gewichtsprozent
3.3t nie folgt;:
2 68
Ai2O., 18-, 9
Fe^O3 0,07
CaO 1,6
MgO 0,1
Chromoxid äusge
alß Cr2O, 0,0004
V5 0,004
Na2O 6J
K3O 4,5
dlfiaiiiecherfaktm* 99,W %
Dfir Weat^rnfoMapat hat eine typische Analyse in Qewichtsprozent
Wie folgt;
SiO2 68,8
Al2O3 19,1
_,. , 0 ϊΊ6
Eiaenoxyci, auBgedi'Unkt *
ale PegO^
-26-
109814/1708
BAD ORiG'NAL
CaO |
rd, ausgedruckt
h |
0,3 |
Ma2O
*2° |
10,4
0,6 |
|
Cbromojq
als Cr2C |
0,0003 | |
P2O5 | 0,064 | |
Die Flfissigteaperatur ist ein· Temperatur, die |n bekannter Wei je
definiert ist, «ma hier nicht wiederholt werden ·ο11. Der Auadohnungskoeffltient ist eine andere Eisenschaft, die as Ende der
Tabelle I erllutert 1st. Die ehenische Dauerhaftigkeit des Glase»
wird in numerischen Werten ausgedruckt, dort, wo die Dauerhaftigkeit angegeben worden ist. Die spesifIschen Testverauche bilden
keinen absoluten wirtschaft liehen Maßstab, und können nicht
endgültig alt der chemieeheη Widerstandsfähigkeit der Olaswaren
unter de» entsprechenden Service-Bedingungen in Zusaaswnbang gebracht werden· 3m niedriger der Wert for eine Qlassorte jedoch
1st, destogröÄer 1st die Wahrscheinlichkeit, daft die hieraus
hergestellt·» Glasprodukte ic solchen Plüseigimeebungen wider«
standsflhiger sind, als eine Qlassorte, die einen höheren Wert
in de» Dauerhaftigkeitatest erhftlt, In Tabelle Z aind die
mieten angegebenen Zusauaensetsungen aufgrund theoretischer
Werte im Hinblick auf die bekannten Zusammensetzungen der
Chargenbestandteile gegeben. Dreicehn Qlassorten wurden analysiert,
Ein Vergleioh der tatsächlichen gegenüber den theoretischen
Oxydsuaansensetsungen ergab eine befriedigende OberelnstlSHMing
1098U/170Ö ßAD ORlGiNAL
zwischen den beiden Werten. Die analysierten Zusammensetzungen
unterscheiden sich durch die Sternchen am Sillkagehalt.
Vergleich hat ein typischer bernsteinfarbener Behälter eine Flüssigteraperatur von 10380C und Log-Viskositäten von
2, 3 wnd 7 bei 3.45o°c , 1.196°C-und 7630C Der Prozentsatz
Na^ö, das in den chemischen Dauerhaftigkeitsversuohen aufgelöst wurde, bsi Benützung von HgO und N/50 H2So^ war O,o27
109814/1708
Bestandteile | ip Gewichts - ?& | I5I13 | 58.32 | 61 c 22 | 14 0 30 | |
gussamene | fetpuui^ der Oxyde | 21o24 | 16op3 | 11 o67 | 1o33 | |
SiOo | 48022 13,38 |
0o18 | O0I6 | Oo04 | 5.96 | |
OaO | 30 „23 | 5o35 | 6,.14 | 60II . | 4oOO | |
KgO | 0o22 | 3o59 | 3c32 | 4o03 | 0.11 | |
Ia2O | 4o72 | O0O7 | O1,06 | 0.07 | 1204 | |
K2O | 3.17 | 127t | 1252 | I23O | 3o61 | |
Fe2O3 | Oo06 | 2οβΟ | 3o29 | 4012 | ||
itßteiaperaibur 0O | 1516 | 15*5 1410 I304 II52 1046 9-SB 90S 877 |
||||
Logo-Vis, | , t€Kttperatnr | 2oOO | 1435 1324 1238 1107 1010 940 885 854 |
1566 1418 1304 1149 $66 907 878 |
"J695 1^1-5 1427 1249 Hl? 1021 947 906 |
|
für. 0O. | ||||||
2
2.5 3 4 6 7 7.65 |
860 | |||||
AbfcUhlpeit in Sek
g
(Gewichts- %
(Gewichts- %
■k
Spruce Fine Feldspat
Ealzium-Kalk
Dolomi1;*S^ilit
Ohümische Dauerhaftigkeit
(.% Na2O gelöst)
(.% Na2O gelöst)
H2O
R/50
R/50
60 80 o'
80 20
62 78,5
85 15
62
90
10
0*010 O 0*19 0.12
10981 kl 1 708
61
85
11,25 3c75
O0OO3 0.037
-
BAD ORIGINAL
β gf, 7 B. 8 Β« 9
Bestandteile ta Gewichts -
dor Oxyde
SiO
CaO
LCgO
LCgO
47.69 | 51.48 | 54.90 | 58.29 | 60*96· |
13.53 | 14*11 | 15.04 | 15-97 | 17.40 |
34,95 | 20.71 | 16.88 | 13.03 | 9*2c |
6.29 | 5.27 | 4.23 | 3.19 | 1*63 |
4.67 | 5.42 | 5.78 | 6O14 | 6 «26 |
: 2.82 | 2.93 | 3.13 | 3-32 | 4,24 |
0.06 | 0,08 | 0.04 | C. 06 | 0,11 |
1257
liQ£*-li.Be boi Flüssigkeit»-»
Loa.-Yls,
2.5
6
7
7.65
7
7.65
Abkühleoit
Γ (119ö
!-. 1130
|iioa*
,.9*9 893
! 825
80.7
12J2
2.5*
1330
1238
1238
1166
1052
1052
971
910
861
835
910
861
835
1182 1193 1130
3*34 3,73 4*39
1430
1318
1230
1096
1002
1318
1230
1096
1002
— ■ ■ w
847
62
75.7
62
75.7
1558
1410
1157
1971
908
875
908
875
62
77*8
77*8
1543 434
12+3
1119
1024 950 9'tt
6t 72,3**
line
Cbenlech» D
(J Wa2O golöat)
»/50
■15
0.012 0.19
8 U / 1 7 0
80
10
10
85
7.5
7.5
7.5
7.5
0.007 0.13
BAD ORIGINAL
90 5 5
0οΟ03 0.055
B. 11 B.12
Β·13
B.14
Beetandteile in | SiO2 | 10 | 51.50 | Gewichte | 58·76· | 40*87 | 47,66 |
Al2O | 14O11 | 14.15 | 11440 | 13ο28 | |||
CaO | 18o21 | 54»66 | 10.60 | 24.42 | 18ο72 | ||
HgQ | 7o79 | 15-04 | 3.18 | 16ο54 | 12044 | ||
JTa2O | 5o42 | 14*88 | 4.01 | 4,68 | |||
K2O | 2o93 | 6.26 | .. 4.24 | 2.69 | 3.15 | ||
:?e2o3 | 0.04 | 5,78 | O ο 08 | 0ο07 | 0.07 | ||
FlÜ3ei«keitete»per. °0 | 1202 | 3*13 M | 1149 | 1310 | 1268 | ||
IiOg.,-Yie» bei flüaeig-
keitsteaper0 |
2.68 | 0·05 | 3ο88 | 1.22 | 2,0. | ||
Lok,-Via. für 0O | 1257 | ||||||
2 3°· 4 5 6 7 7,65 |
1321 1230 1157 1046 969 907 860 835 |
2o90 |
1510
1385 1285 1135 1027 946 884 851 |
1168 1102 1049 966 907 863 827 807 |
1260 1182 1121 1038 980 955 904 388 |
||
Abkühlseit in Sek. | 55 | 67 | 48 | 55 | |||
otrio7 (o-3oo°o;r | 1432 1327 1241 1116 1024 954 901 871 |
83.1·* | 79ο8 | 78^7 | |||
Chargenbestandteile (Gewichte·- j) |
75 10I75 |
55 | 85 3,75 |
60 40 |
70 50 |
||
Spruce iino Feldspat Doloait-Kaik |
56o3·* | ||||||
Chemische Dauerh«ftigkeit | - | 30 15 |
- | 0.033 | 0.019 | ||
H2O | - | - | Neutral | 0021 | |||
H/50 H2UO^ | S8U/ | - | BAD ORIGINAL | -?1 - | |||
1708 | |||||||
Tabelle I (Forts.) 1. i6 B.17 B.18- B.19
Bestandteile in Gewichts -
SiO2
Al2O
CaO
Al2O
CaO
.51.45
3 5.^2
Fe2O5
Log«-Vie. bei Flüssigkeitatemper,
-.
» £lfc? 0C
0.07
1243
1243
'2.47
54.46 15.16
13.02
8.33 5.36 3.60 0.07
1232 3.0
58.26 15*98
10.02 6.22 6.14 3.32
0.06
1213 3.69
61*56
7*04
5*55 6.26
3.95 C.,11
1207
2 3U 6 7 7o65 |
1 |
1327
1238 1166 856 829 |
1424 1319 1232 1104 1010 93Θ 882 851 |
1568
1435 1327 1171 1060 977 914 880 |
1665
1532 14451 1249 1127 1030 955 916 |
■ ■ ■ JAi' ... |
Abkilhlseit In £ek. | 58 | 60 | 65 | 58 | ||
ocx 10^ (0-3000C)2 | 74.6 | 73 »Ο | 71.2 | /*?^% if a ft | ||
Chargeribesfcanclteila | ||||||
£>pruee Pine Feldspat | 75 | 30 | 85 | 90 | ||
Dolonlt-KaüUc | 25 | ^O | 15 | 10 | ||
0,007 | 0.003 | |||||
• | 0.-T9 | - | O.C57 | |||
09814/ | 1708 | SAD ORJGiNAL | ||||
Cheaiache Dauerhaftigkeit Cß .Jlf-gO «elSsijJ timmi n |
||||||
H2O | ||||||
H/50 H2SO4 | ||||||
Beispiel 2α
Zueaneenaettunp; der Oxyde | 42.77 | 48.82 | 51.84 | 55.04 | ♦51.94 |
SlO2 | 16.57 | 18.92 | 20.12 | 20.38 | 18.87 |
Al2 | 29.73 | 19.92 | 15.01 | 10.06 | 13.38 |
CaO | 0.21 | 0.14 | 0.08 | 0.00 | 1.68 |
MgO | 7.07 | 8.08 | 8.59 | 9.56 | 9c45 |
Na2O | 3.57 | 4.04 | 4.29 | 4.50 | 4.30 |
X2O | 0.08 | 0.08 | 0.07 | 0.06 | 0.10 |
Pe2O3 | |||||
Flüsaigkeltstemperatur 0C 1174
Log.-VIs. bei Flüssigkeltstemperatur
Logt.VIs. für °C
2.48
1235 1202 1171 1157
2.78 3.41 4.18 3-72
2 | 1254 | 1385 | 1493 | 1613 | 1490 |
2.5 | 1171 | 1285 | 1369 | 1477 | 1366 |
i | 1104 | 1202 | 1268 | 1363 | 1268 |
5 | 1004 | 1077 | 1121 | 1196 | 1121 |
6 | 935 | 985 | iol8 | 1074 | 1018 |
7 | 882 | 916 | 941 | 982 | 941 |
7i65 · . | 842 | 860 | §79 | 909 | 879 |
Abkühlzeit in Sek. | 820 | 831 | 846 | §70 | 846 |
bc χ 107 (0-30O0C.)2 | 53 | 63 | 66 | 64 | 64 |
Chargenbestandteile | 95.2 | 90.9 | 88.6** | 85.2 | 86.9*· |
(Qewichte -Jt) | |||||
Venbelia· Syenit | |||||
Kalzium-Kalk | 7o | 80 | 85 | 90 | 85 |
Dolomit-Kalk | 30 | 20 | 15 | 10 | 11,25 |
mm | 3.75 |
Chemische Dauerhaftigkeit (* Na2O gelöst)
H2O
N/50 H2SOj,
0.029 0.018
0.21 0.16
1098U/1708
0.006 0.13
BAD ORIÜiNAL
2g B. 26 B* 27 Β· 2ß B» 29
Bestandteile In Gewichte -
Zusanrnansetjsunft der Oxyd ο | CaO | 51.38 | 12.61 | 15.75 | 18.61 | 51.79' |
SiO5 | MgO | 21.00 | 16.36 | 17.78. | 18.69 | 20.12 |
2 | Ha,0 | 9.58 | 23.86 | 19.81 | 16.03 | 12.01 |
i K2O |
0.61 | 6.25 | 5.19 | 1.17 | 3.11 | |
Pe2O3 | 9-76 | 7.11 | 7.58 | 8.16 | 8.59 | |
Flüaalgkeits temperatur c< | 1.53 | 3.71 | 3.79 | 1.21 | 1.29 | |
0.06 | 0.07 | . 0.10 | 0.07 | 0.08 | ||
<i 1113 | 1266 | 1216 | 1201 | 1113 | ||
Log.-Via. biii Flüssigkeit
a t «rp|>e rn t u r
°c
1.68
162*
6
7
7.65
ADkühlzeit in Sek,
1371
1199
1077
985
911
871
68 86.6
1.97 2.35 2.98 3.80
1260
1177
1110
100*
930
871
827
802
58.5 90.8 88.2'
1310 | 1385 | 1188 |
1221 | 1282 | 1363 |
1119 | 1199 | 1266 |
1035 | 1077 | 1119 |
951 | 991 | 1016 |
890 | 927 | 938 |
839 | 875 | 878 |
812 | 819 | 816 |
57
Chftrt5cnb*e tandteile
Kalzium-Kalk
Dolomit»Ka2ic
Dolomit»Ka2ic
Chemloch* Dauerhaftigkeit
(%.Na2C meinst)'
0.020 0.21
0.010 0.16
35-5
87.0
90 | 5 | 70 | 75 | .5 | 80 | 35 | .5 |
7. | 5 | 15 | 12 | .5 | 10 | 7 | .5 |
2. | 15 | 12 | 10 | 7 | |||
9BU/ 1708
BAD ORIGINAL
I (Forts,)
Bo 3Q Β» 31 Bo 32 B* 3?
Bestandteile in Gewichts -
Zueasmwosetsting der Oxyde | 10 | 54*26* | 42*72 | *5*75 | *fvl Λ Jf w | 5*U80 |
SiO0 | 20*65 | 16,61 | 17.78 | 18&95 | 2Oo12 | |
Al2O | 8,00 | 20,73 | 17c 31 | 13.92 | 10*51 | |
OaO | 2*47 | 9*27 | 7o71 | 6*18 | 4o63 | |
ΜβΟ | 9*86 | 7*07 | 7o58 | 8D06 | 8o59 | |
Sfa^O | 4,53 | 3*54 | 3 »79 | 4fi04 | 4o29 | |
KgO | 0o06 | 0,08 | 0o08 | Öo06 | 0e06 | |
i?*2o5 | 1088 | 1249 | 1238 | 1210 | 1180 | |
4o92 | 2oO | 2.53 | 2O87 | 3o49 | ||
logο^Yieο bei Flüssig keit Bt ent» <> |
||||||
LoRo^Vido füi* 0C | 1493 1377 1202 1080 988 918 880 |
1249 1163 1096 993 921 866 625 801 |
1299 1210 1138 1024 943 880 830 803 |
1369 1271 1191 1068 977 907 854 825 |
1463 1349 1254 1116 1016 938 880 849 |
|
2 4 5 6 |
67 | 57 | 62 | 63 | 64 | |
Äpkühlseit in Seko | 85*7** | 87*3 | 86o5** | 84,3 | 84,3** | |
c*x 107 (0-300° C)2 | 90 5 |
70 7o5 |
7? 6„25 18o75 |
80 15 |
85 11o25 |
|
Ohargenbestaxidteil« C £ewichte-_ j*2_. Doloiiitialk |
||||||
Chemische Dauerhaftigkeit | Oo 006 | - | mm | |||
0o11 | - | - | ||||
H/50 H2BO4 | 9 8 U / 1 | 708 | BAD ORIGINAL | -35 - | ||
.. 35 -
1 (Forts.)
Ζΐλ899Βπιβ338^ΐ!ΐΓβη{ζ der GityCLe | 1 | 43O19 | 45,72 | 48.78 | BAD | 51-77 | - · |
DiO2 | 15-86 | i7o?a | 18.93 | 20,13 | 54,80 | ||
Al2O | 17.76 | 14.81 | 11.93 | 9.00 | 21,29 | ||
CnO | 12o37 | 10c24 | 8VI5 | 6.14 | 6o12 | ||
MgO | 7o15 | 7,58 | 8.08 | 8,59 | 4,08 | ||
Ra2O | 3^57 | 3o79 | 4o04 | 4.29 | 9o09 | ||
K»0 | Udo | O0O8 | 0.09 | OcO8 | 4o55 | ||
Pe2O3 | 1254 | 1232 | 1213 | 1216 | 0.07 | ||
1«92 | 2o30 | 2>84 | 3.28 | 1127 | |||
Log.-YIb. bei Plüeeig- | |||||||
X^-Ti3. ^O0 | 1241 | 1285 | 1360 | 1471 | |||
2 | -1163 | 1199 | 1266 | 1354 | 1574 | ||
2»·5 ' ! | 1102 | II30 | 1191 | 1260 | 1449 | ||
3 ·'■ | 1002 | 1021 | 107I | 1119 | 1349 | ||
4 | 930 | 941 | 965 | 1016 | 1195 | ||
" 874 | 877 | 918 | 938 | 1080 | |||
6 """■ | 832 | 827 | 866 | 879 | 993 | ||
7 | 807 | 800 | 838 | 646 | 927 | ||
7 »65 | 64 | 62 | 59 | 65 | 890 | ||
AbkUhlxeit Is S«kf | 85„2** | 82.6 | 31.5 | 61 | |||
<*x 107 (0-300° C)2 | *~* φΧ O mm | TI o4 | |||||
Cbargesbeetaadteile | |||||||
70 | 75 | 80 | 85 | ||||
90 | |||||||
30 | 25 | 20 | 15 | ||||
Dolaalt-KaUc | 10 | ||||||
Chetaißche Dauerhaftigkeit | |||||||
(Ja Ha^O gelöet) | 0.014 | 0^012 | — | ||||
ko0 | 0,23 | -' | 0.21 | O0OO5 | |||
ϊί/50 H2SO^ | 038U/ | 170 8 | ORIGINAL | 0,16 | |||
36 -Tabelle I CiOrte.)
Bo 41 | SiO2 | 48o70 | 55o56 | B, 42 | Bo 4J | B0 44 | • | 55o43 | |
F. 40 | Bestandteile in Gewichts | AIgO OaO |
13o48 29o73 |
15o39 19o92 |
16 0 04 | ||||
MgO | 0o21 | 0o14 | t t |
4 0 25 | |||||
Sa2O K2O |
0,42 | 0,48 | 61o76* | 48o60 | 8o35 0„42 |
||||
Fe2O3 | 0,13 | 0,13 | 0o13 | ||||||
1282 | 1254 | i!o11 | 6o3* | 1141 | |||||
LoR-TiA0 bei Flüssig keit et eap 0 |
1 94 | 2o77 | 8 „ 53 | 0o42 | 3 4 | ||||
I»9f?-7i8. für 0C | 0„17 | O0I3 | |||||||
L5 4 6 7.65 |
I27I 1185 1116 1013 941 888 846 823 |
1416 1304 1216 1085 990 921 868 838 |
1149 | 1251 | 1413 1299 1210 '(080 985 91 δ 866 |
||||
Ablcühlzeit in Sek. | 53 | 62 | % 56 | 2 03 | 62 | ||||
χ 107 (0-30O0O)2 | 87.1 | 80 „4 | 1 I |
46 7 | |||||
Ghargenbestacdteile (Gewichts.-_#)_, Western Feldspat Dolomit-KaiX |
?0 30 |
80 20 |
1665 I5I9 1399 1221 1099 IOO7 938 901 |
1257 1174 1107 1004 932 877 835 812 |
80 10 10 |
||||
Chemische Q&ueMiafti/Jfcöit
I OL YTo f\ f η 1 Λ·1**·ι |
62 | 55 | |||||||
O0OIO | Ο» 00? | 70o3 | 81,9 | L,0')7 | |||||
Ii/50 H^SO4 | 0c19 | O0IO | 90 10 |
70 | (:-,.1.5 | ||||
9 8 U / | 1 7 0 8 | -•ft ■ 1 ■ |
|||||||
0u004 | 00010 | ||||||||
O0O55 | Oo 10 | ||||||||
BAD ORIGINAL |
Tabelle I (Forts ο)
Selepial 45 Β» 46
it-22
in Gewichts.-*
g der Oscyäe
Al2 CaO
MgO Ha,0
Fe2O3
Loß„»VIe. bei F
temperatux*
Log.-VIq. für 0C
2.5 3 4 5 6 rr
7.65
Abkühlzeit in Sek. oL χ IQ7 (Q-^OO0C)2
Chargenbestandtoile
62,12*
17.53
8,36
Lf3O
9.73
0.59
0.16
8,36
Lf3O
9.73
0.59
0.16
1160
66
73.2
73.2
55.50
15.42
13.92
6.18
8.38
0.48
0.12
48.74
13.52
17.55
12.30
13.52
17.55
12.30
7.33
0.42
0.14
0.42
0.14
55.58
15.42
11.80
8.20
8.38
0.48
0.15
56.5
61.82
18.15
5.84
3.85 9.44
0.59 0.18
1204 1254 1182 1204
3.0 1,94 3.14 4.19
1391 | 1243 | 1385 | 1684 | |
1530 | 1288 | 1166 | 1285 | 1530 |
140* | 1204 | 1099 | 1201 | 1410 |
1221 | 1080 | 1002 | 1080 | 1232 |
1093 | 993 | 932 | 988 | 1104 |
999 | 930 | 877 | 919 | 1013 |
926 | 879 | 835 | 866 | 941 |
886 | 852 | 812 | 837 | 902 |
75-1 76.6 73.3 70.0
vTeetem Feldspat; Kalzium-Kalk Dolomit-Kalk |
10981 | 0. 0, |
'.1 | 80 5 15 |
0. 0. |
70 30 |
80 ta» 20 |
90 10 |
Chemische Dauerhaftigkeit Ci Na2O gelöst) |
kl | BAD | ||||||
H2O M/50 H2SO1, |
003 Oi 6 |
024 22 |
0.010 0.21 |
0.004 0.051 |
||||
1708 | ORIGINAL | ■57.- | ||||||
* analysiert - all· anderen theoretisch * * gemessen - alle anderen theoretisch
«& bedeutet den Durehschnlttskoeffislenten der
linearen thermischen Ausdehnung pro 0C, z. B.
Glas nach Beispiel I hat den Durchschnittskoeffi
sienten 86.5 χ 10"'/0C.im Bereich twisohen O0C.
und 30O0C.
BAD
1 0 9 8 U / 1 7 0 8
Aue einem Vergleich der In Tabelle I angegebenen Werte let
augenscheinlich, daß in den Bereichen der Ingrediensien für dlο Zusammensetzung gemäß der Erfindung spezifische
beispielhafte Glassorten liegen, die tatsächlich Beispiele von Glassorten Bind, die gemäß der Erfindung
nicht geeignet sind und nicht Teil der Erfindung sind.
So fällt beispielsweise Glas Nr. 31 in den allgemeinen Bereich dee bevorzugten Glases gemäß der Erfindung in
jeder Hinsicht, wenn Dian betrachtet, daS der Sllikagehalt von 42,72 % etwa gleich 43 $» dem unteren Ende
des allgemeinen Berelohoe 1st« Es ist Jedoch darauf
hinzuweisen, daß die Logviskosität bei der FlUaεigtem
peratur geringer als der erforderliche minimal Endwert
er
und selbstverständlich Hesentlich gering als der Minimalwert für das bevorzugte Glas ist, der einen Wert von wenigstens 3,4 wie oben erläutert aufweist. Im Hinblick auf
d*m genannten allgemeinen Bereich, den bevorzugten Bereich
und dem Insbesondere bevorzugten Bereich für die Zusammensetzungen und die rainlmala Logvlskosität bei den Plüesigzustand von 2,3 334 und 4, fallen die Olassorten Kr.
1* 6, 14,15,26,31,35*40,43 und 4? außerhalb des Rahmens
des in aera bevorzugten Ausflftirungebeiepiel angegebenen
Glases. Die Glassorten 4,10,19,22·,25,30,39,42,45 und 49
Beispiele für Glassorten in dam Insbesondere bevor-
1098U/1708 BAD0RJG,NAL
<ίθ
zugten Bereich. Die Glassorten 5,9#13j18,22,24,29*34 und
44 sind Beispiele für Glassorten des bevorzugten Bereiches,
weisen Jedoch nicht die Eigenschaften auf, um die Erfordernisse in dem insbesondere bevorzugten Bereich erfüllen
zu können« Die hier noch nicht mit Nummern bezeichneten Glassorten erfüllen nur die Erfordernisse des allgemeinen
Bereichs»
Die Versuche zur chemischen Dauerhaftigkeit wurden durch
Zerkleinern von Glas durchgeführt, wobei das Glas durch
ein Sieb Hr. 4ö hindurchtreten konnte und von einem Sieb Nr. 50 zurückgehalten wurde. Gmau 10 g der zerkleinerten
Glasprobe wurde in einem 200-ral. Ei'lenmeyer Borsilikatbehälter
gegeben» der vorher ;ni--idestens 24 Stunden bei
wenigstens 900C mit der aggressi/en Flüssigkeit gealtert
wurde. Genau 50 ibI. der aggressiven Flüssigkeit, entweder
gereinigtes Wasser oder 0,02 N H^SO^ wässrige Lösung
wurde hinzugefügt« Der mit einsr ohomisch widerstandsfähigen
Glasauskleidung von 30,5 cm Länge bei O,;475 cm
versehene Behälter wurde mit ein im Einloehguministopfen
zugestöpselt und Ir. einem Wasserbad von 90°C (innerhalb
0,20C) vier Stunden lang untergetaucht. Dann wurde der
Behälter und sein Inhalt gekühlt durch überlaufen von Wasser auf der Außenseite des 3eiälters. Genau 40 ml.
1 0 9 8 U / 1 7 Π 3
des wässrigen Extraktionsraediums in dem Behälter wurde
in einen anderen Behälter umgefüllt.
Ist das aggressive Mittel Wasser, so wird die umgefüllte
Lösung mit 0,02 N H2 80Jj. auf einen Ubersohuß von 1 ml,titriert, indem man zwei Tropfen eines Methyl-Rot-Indikators
benutzt, die vor Beginn der Titration hinzugefügt werden.
Dann wird der Behälter erhitzt um den Inhalt zu kochen und verwirbelt. Dies wird dreimal wiederholt, um die gelüsten
Oase zu entfernen. Anschließend wird die Lösung mit 0,02 NgNaOH
mit Methyl-Hot bis zum Endpunkt titriert. Der Prozentsatz
von Na0O wird durch Multiplizieren der Differenz im Volumen
d
In
in ml der Säure und Base, die/den beiden Titrationsvorgängen benutzt wurden, mit dem Faktor 0,00775 multipliziert.
Ist das aggressive Medium dagegen schweflige Säure, so wird dem gekühlten Rest des aggressiven Mediums zwei
Tropfen Methyl-Rot-Indikatorlösung hinzugefügt und dann
die Säure mit 0,02 N NaOH bis zum Endpunkt titriert.Der
von dem aggressiver. Medium entfernte Prozentsatz an Na2O
wird durch Multiplizieren der Differenz zwischen der Anzahl der ml. der NaOH Lösung gleioh 50 ml. 0,02 N H2SO4
und der Anzahl der ml. der NaOH Lösung, die tatsächlich in der Titration benutzt wurde mit dem Faktor 0,0062 raul"
tipliziert.
BAD OHiQiNAL 1098U/1700
Xb folgenden wird aur Srlttuterung «In« Qlassorte der
bevorzugten Aue führung« forts der Erfindung unter Verwendung von ApIit als Ursprung de« alkalischen BrdalwlnliKsilltcat-Mlnerale beschrieben. Die Aplit und
Rahdolcaltkalksteln enthaltende Charge wurde geschmolzen und zwar In der für die 49 Beispiele beschriebenen
Weiset Die theroretlache GlaszusasBnensetzung ist fol-
SiO2 52.07
Al2O5 19-76
CaO 13-9*
MgO 6.24
Na2O 5*49
X2O 2.15
Fe2O^ O.36
Diese« GIe* hut «ine FLÜsslgt6«peratur τοη 1.19O0C nit
einer Leg 4 Vlekoeitlit bei HjB0C, wobei die LogviekosltKt bei der FlOsaigteaperativr 3,48 ist. Die AbIcUhI·
seit 1st 56 % und der Koeffizient der linearen therai-
«eh«n Ausdehnung zwischen 0 und joo°c ist 66,8 χ
1Oß 814/
Sowohl in Tabelle X «1t auch in der vorstehenden Zusammensetzung mit ApHd sur Glasherstellung und In einigen
früheren ZuBnmnunsetEungen hat dl· Zusaasenaetsung einen
Gehalt an 5^2 0V B*9** iet Eieonoxyd g«a«int, das mit
Fe^O. ausgedrUakt wird. Werden die Ausdrücke "Elsen
ausgedrückt In Fe2O,", "Mangan ausgedruckt In MnO"
und "Chrom ausgedrückt in Cr2O-" benutzt, eo beziehen
ei oh diese offensichtlich nicht auf die Netalle sondern
auf deren Oxyde» bzw. besondere Oxyde» die in dee Glas
vorhanden sind.
Im Hinblick auf die ungewöhnlichen Chargen-Bestandteile
liv den Ctoszusiniensetsungen gemäß der Erfindung wurden
die SohBelseigensehaften dieser Zueaa&Mcnsetsungen unter*
sucht. AnfAnglich war dies in erster Linie auf die DoIo-Klt~Feld*parni&ehungen entsprechend der Glasicueasneneetzung nach Beispiel 16 mit 25 $ RO des Dolomite be«
schränkt« DdLe hier angegebenen Ergebnisse wurden für
gewehnlloh mit kleinen Proben («reniger ale 1 g), die
mit lO°C/join. erhitzt wurden, erhalten.
nur eine kleine Reaktion b«obaohtet, d.h. es wurden
BAD ORIGINAL 1 0 9 8 U / 1 7 0 0
nur Reaktionen beobachtet* die auftraten» wenn die
Materialien ftlr eich selbst erhitst wurden· de Reaktionen der einsein erhitzten Materialien sind unten
angegeben·
Der in den Feldspat vorhandene Quarz wird der bekannten polynorphlschen Transformation bei etwa 575°C unterworfen.
Kleine Qasnengen traten unterhalb 10000C aus· Hieraue
ergibt sioh der "Brandverlust" von 0fl4 % bei diesem
Beispiel« Obwohl der Oaeauetritt in Einzelheiten nicht
untersucht wurde« besteht er anscheinend in erster Linie
aus COo und IUO. Aufgrund dor komplexen Erscheinungsweise dieser Kurven spielte sioh wahrscheinlich mehr
als eine Reaktion ab*
Das Schneisen des Feldspat« begann bei etwa 1190°0 und
war in wesentlichen bei etwa 13000C vollendet. Die Viskosität der gebildeten Flüssigkeit war hoch» so daß die
eingeschlossenen Blasen sich nicht an die Oberfläche
«Bporsohoben, bis höhere Temperaturen erreicht waren.
Infolge der hohen Viskosität traten der anfängliche FlÜsslgkeltsfluB und die aasblasen-Elnschlieeung ζi«solion langsam auf.
BAD OfhGiNai
1 0 9 8 U/17 0 R mL
Dae Verpuffen des Rohdolomits begann unterhalb 400°C
bei der Temperaturerhöhung mit 10°C/min. Die Maximalrate des Verpuffene trat bei etwa 600 C für ninus 40
Masohenweite-Material auf.
Die Dissociation trat in zwei Stufen auf, die durch
die folgenden Gleichungen dargestellt sind;
1. CaMg (C0T)2 ->
CaCO, + MgO +
2. CaCO, — >
CaO + COn
5 ^ 2
Dar Einfluß des CO2 Partialdruckas in der ersten Stufe
war klein. Kleine Mengen CO2 Austritt vollzogen sich
bei 3200C. Der größere Teil dar ersten Stufe der Dissociation trat dagegen zwischen 700 und 80O0C.
Die Temperatur der zweiten Difsaozlationsstufe war im
starken Maße von dem CO2 Partialdruclc abhängig. Irr,
Fließen von N2 Überlappten siah die beiden Stufen In
beträchtlichem Maße, wohingegen in einer CO2 Atmosphäre
die zweite Stufe nicht vor etwe 9000C begann. Die Vollendung dar zweites? Stufe war von den experimentellen Be
dingungen, z.B. Korngröße, Probengrb'ße, Atmosphäre und
1 0 9 8 * 4 / 1 ■ 7 Π Π
BAD
Erwärmmgarate, abhängig. Bei einer Temperaturerhöhung
von 10°C/rain* bei Atnoepharendruck war die zweite Stufe
augenscheinlich bei den meisten Bedingungen unterhalb 1000 C vollendet.
Zwischen dem Dolomit und Feldspat -tret nur wenig Reaktion auf j bis dm>
Feldspat zu schmelzen begann. Bein
Schmelzen dee Feldspat« wur4« der "Dolonit" (primär
NgO und CaO) in der Schisize aufgelöst. Beim Schmelzen
der Probe wurde das zwischen dem Korn vorhandene Gas eingeschlossen und Blaßen gebildet.
kleine öasmenge trab anscheinend aus der Probe
in Fora von Blasen aus» als der "Dolomit" in lösung
ging. Das (last war offenbar in erster Linie CO0. Jedoch
traten auch kleine Mengen anderer Gase, wie SO2, HgO
und O2 aus. Beispielsweise ergaben die Analysen der
Körner in abgeschreckten Proben für gewöhnlich weniger als 1%
Beim Ansteigen dtsr Temperatur fing der "Doloeut* in
LöEuiig und die VlekocitKt d€r Schraelse wurde reduziert.Dann stiegen die Blasen an die OberflSehe
zersprangen, me eingeschlossenen 0*s*
109814/1708
einer kleinen Menge CO2 wurden hierbei abgegeben. Bei
der Zusammensetzung Nr. 16 trat dies bei etwa 1250 bis
1300°C auf. Für Zusammensetzungen alt höherer Viskosität
trat dies bei höheren Temperaturen auf.
Die Schmelzeigensehaften von Dolomit-Feldspat und Soda-Kalkohargen sollte verglichen werden. Beide Proben hatten
eine Maschenweite von minus 100, doch betrug das Gewicht
der Dolomit-Feldsparprobe etwa 5 mal soviel wie das Gewicht der Soda-Kalkprobe. Sonst waren die beiden Chargen
identisch.
Nie durch Gasanalyse festgestellt begann das Schmelzen der DoIo»it-Feldspatprobe bei etwa 12000C. Babel war
über 99*99 $ des ffsssstritte vollendet,, bevor das
Schmelzen begann. Nach dem Schmelzen wurden nurjfcleine
Mengen von CO2 festgestellt, das freigegeben wurde,
als die Blasen bei etwa 127O0C zersprangen.
Das Schmelzen der Soda-Kalkprobe begann bei etwa 800°C.
Obwohl eine kleinere Probe Verwendung fand, wurde eine beträchtliche Gasentwicklung noch beobachtet, lange
nachdem das Schmelzen begann. Obwohl beide Chargen In der Ofenatmosphlire waren, als sie am Anfang einge-
109814/1708 bad
schmolzen wurdena uurden beträchtliche Mangan
licher Oase aus der Probe selbst; bei der Soäa«Kal!:piOhi>
ausgestoßen.
Die biß heute angestellten und begreiisten Bßob&.clitu\igen
ließen vorschlagen» daß öle Dolcsnit-Feläspa'uprobe bei
einer kleineren Temperatur Mchargenfrei" wurde, «as die
zum Herstellen von Fiint-Gl&E benutzte Soda-Kalkohstv-ge.
Beiden Chargenproban wurden auf lM5C°C erhitst v/Jihrend
10 Minuten in Luft und abeescb.rec'ct· Beide? Proben wurdet!
grob gemahlen· Die Soda-Kslicpi.'Cho enthielt noch fc
reiche Körner der ungesehroolaoi-ien Charge, wBhr'onä
Dolofflit-PeldopatprDbe viel nalior deir chargenfreioxi Zustand
VBl'.
Folgende swei MerUnale der Sclaa
Dolorait-Feidspet2«5ßüanensetau":g<m er«cheinen bedc-v.beiid
zu sein:
1* Das Sehroelzen begann bei e..nrr verhUltnisrnKSi-i? ?iohen
Temperatur und '*ar innerhalb eine» kleinen Tomporatui
bereich beendet.
1098U/ 1 70R
fa
2, Jaat aim geaaste Qasevolution war Tcr Beginn des
Söhinoizöiie beendet· Dementsprechend bestand dl·
größere Menge der Kristallkeime aus aufgenommener
01«matmosphiire ·
1. Di* Charge sollte leicht bia zu verhältnsimKßig
hohen Temperatury« fliese«, da das Schneisen nioht
beginnt, bis etwa 12000C erreicht sind. Die« führte
xu des Vorschlag., daß man möglicherweise "vercalwendeteH vinne umttttelbar der Charge zuführt* Bei*
spielsweiea zeigte eine auf DTA Daten basierende
ijj 73 # der zur SrifKrmung der Zuecmmen-Kr. 16 bta auf l4oo°C erforderliohe WHreai
unterhalb 10000C verbraucht wurde.
2, Da de« Schwellen e«hr schnell eintrat und keine
gk«it mit niedriger Viakoeitlt gebildet
, war die HUglichkeit zu? Segi^egfttion während
des iikthmelzene nur gering.
BAD ORiGlNAL
I098U/1708
3. Venn dee Einfanden von Ofenatnoephäre bein Schmelzen
verhindert werden könnte, so brauchte kau» eine "Veredelung11 stattfinden.
Auch wurde dem Glas der Erfindung eine Oberflächenspannung
verliehen» und avar durch Kalitah-Hatriue-Ionenaustauech zur
Verbesserung des Bruchuoduls» Obwohl die Proben sich. In
sehr weiten Bereich bezüglich der Zusanaensetsungen der
Oxyde bewegten* wurde ein vorläufiger Versuch alt allen 49 (Jeeproben durchgeführt.
Jede Probe wurde deta Ionenaustausch Bedingungen unter*
W-^u, In dem das Glas In geschmolzenen XNO* eingetaucht wurde« Das Kaliumnitrat wu*4* für eine Dauer
von 20 Stunden bei 39?°C gehalten. Dieser vorläufige
Versuch UeS einen erhöhten Ionenaustausch erkennen« wobei der Prosentsats BD (CaO + NgO) sieh verringerte.
Auch sohlen es« dat CaO sohldlioher war als HgO.
Aufgrund dieser Vorversuche wurden sieben Proben Mit
besonders bevorzugten Gaaesusansensetiningen für ein
detailliertes Studlua ausgeauoht. Bei diesem Olasern
handelt· es sie» um gniMwennetzungan aus 90 % FeIdapar oder Hephelia-Syenit und 10 $ ie«i*ohte»
1098U/1708
Dolontitkalken« Der Ionenaustausch wurde nicht wei bei
den Vorverauohen bot 393°C, Bondern bei 45*J°C und 5660O
am geschaolzenan KHO5 durchgeführt. Bio ZeIton waren verschieden«
nämlich 15 Hinuten und 1 Stunde. Dabei zeigte
sich, daß bei den höheren Temperature» größere Oberflä«
chcinspraimmgen erhalten würden» Auch wuchs die Dicke der
l'cs'ienaustausolt-Sindrlngung k&k höheren Temperaturen.
Ir?; Hinblick auf di«3e Ergebnisse wurde die Oasausanmcai«·
cetzung gemäß Beispiel 39 für weitere inn einzelne gehende
Versuche ausgewählt. Der beoondere Zweck dieses Vereuoheß
bestand darin, die Beziehung ziiieohen der T?.«».fe und Größe
der eingebauten Spctanung vsnd der Zeit und der Temperatur
zu bestimmen* ifi8ia*6mä dieses Veriiuche« wui'dön die folgen*·
den Zeiten benutzu, ;/4, 1/21 I* 2 ur.d 4 Stunden, Die Teniperaturen
betrugen 538, 5^6» 593,. 623 und 6770C. Diese Temperaturen
wurden ausgewählt* da Temperaturen oberhalb und
\mterhalb dee Veri'«istigungßp-^ri!tti>ß vtn Glas (621 °C) ver»
wUnscht waren. Im ΏοΕ^ηβ&ΐ;^ su don b€i den niedrigeren
Tomperaturlntervallsn eirkall'ondn B?i5«sbniBfie schien sich
ciio (lriJSe der siel- erg«brnt7«n iJpiiiiMisrig sei; !verringern,
;i©nn die Austausch«emperafc^Gii eiusülc-sexi. Allgemein
war die Tiefe der eing&fc-mfci*n Spannung der Quadratwurzel der Zeit proportional, /moh stieg die ßpannungß- ■
BAD ORJGiNAL
109814/1708
tiefe, wenn die Temperatur anstieg, Ma (tee Glas au fließen
sohlen tan d das größere KÄliuw Ion «vinlsia; Di?? TIeff» in /u
und Größe der Gingebauten koatprefislven ßpannung in -Ta
2 öinö in Tabelle TX ßes
%ABBl,LK , EI
Temp- 0C
Stunde
II l MIM Λ
/cm
Tausend kg/cm
1,83 U05
1.83*
1,2T
0,7? 0,21
2, Xl'
2 Stunden Tausend kg/forn
2,60 1,83
1>27 '
0,77
0.t42 nicht«
5, 5.62*
•'j ,22
84 .ly^S tunde
pausend
'·' Auöfcmiffoh in
0,98 1,515
1,05
O3Si
i,o 2.46
A Sfcuwto
•ΛΤ.Ι4
Μ'«·· - ~«.*n»*»j
2,U A
ι rl
rl:
5 „62 0, ι!{
4.78 7 "»0? c
7 j O^
1,3* 6,68 0,63 9,14
ninhta
.ai'ßc:·1; ali.io anderen viurden au»ßciUa.uu;r!h1; ir
aß aus 32,8$ HaCM umi 67. Κ?«" K^SO1,.
iO98U/i7na badorig.nal
3,87
saft
Auf der Basis dieser arifanglichen 'ifsirsuche des Ionenaue··»
tauBches war offensichtliche daß ale besten Austauschbe*
dingungon für die Gasprobe 39 zwischen 5j?8 und 5660C bei
3 ~ 4 Sfcunuen bestanden.
Verschiedene Glasßorfcer» der bevorzugten AusfUhrungsform gemiiß
der Erfindung sind in Tabelle £1 angegeben und wurden
einem Ionenaustausch mit Kaliuranitivs.t bei 455 um* 5660C
W£u2rencl I5 Minuten i»id 60 Minuten unterworfen. Außerdem
wurde ein aus ©iner Ch&rge mit 90 tfetfichfcsprosent Spruce
Pine Feldspat und 10 Qesiichfcsprose.afc Magnesium hergestelltes
«las einora lonen&ust&uech ra:lt Kaliumnitrat bei 566 C und
60 Minuten unterworfen» Dieses Glas ^iatto eine
schioht von 38 ^u. Die aus cliefjeia H a« in geschmolzenem Zustand
gaaogenon 25 cm langen Stemgan hatten nach dem lonenaustausch
eine Biege festigkeit von 51SlO kg/001 . Nach dem
mit einem Sandstrchl wlaß-aii d;lesö Stangen
Biegefestigkeit bzw. einen Bruahtaodul von 18OO kg/cm
was im wesentlichen φΙυ.θ Bo:i.behel';ur//5 der fliege festigkeit
zeigt,
Die fc-iröits obengenannt« UM .Pa ve afc ;.?ohr>. ft 25,456" gibt
Ib Tabelle III vtn Ola» an, üens 9,5 $ Aliüainiumoxyd ent
hält. Dies lot ©Ine Olüsiiort«}, vrie ßle an der
BAD ORIGINAL 1 0 9 8 1 A / 1 7 Π fl
KUst· der Vereinigten Staaten hergestellt wi*ü und bei der
Sand wit einem hohen Gehalt an Alttmininnioxyd verwendet wird.
Probestangen dieser Glassorte, ohne Färbemittel und somit Pl int glas für Behälter od*r Flaschen* hatte nach Eintauchen
in das geschmolzene Kaiiisjmitrat bei 40O0C und 13 Stunden
lang eine OberflMehankompressicm von 5όΟ kg/cm und eine
kompresslve Oberfläohen-Schichttiefe von 20
Verschiedene QlaszusarasiönsetJtungen der bevorzugten Aus führung»·»
form der vorliegenden Erfindung wurden in einer geschmolzenen Kaliumnitratlößung bei 4QO0C und für 20 Stunden untergetaucht.
Die maxlaale keapreseive Spannung in der OberfläohenBohicht
lag im Bereich zwischen l'K) und 1970 kg/om mit einer Häufung
oberhalb 700 kg/om Aufierdea hatten beinahe alle der Ionen
auegetauschten Qalastangen Eindringtlefon der koapressiven
Spannung von wenigstens 40 yU. Die besten Srgebniese wurden
erzielt, wenn alkalisches Erdaltuainiuasilikat-Mineral in Be*
trügen von 90 % der Charge Verwendung fanden» gegenüber einer
Verwendung von nur 80 %.
Die 01 äs ar der bevorzugten Ausfülirungsfonn gea&ß der Brfindung,
dh«01Mse die Soda als primftrca alkalisohea Wetalloxyd verwenden» sind obtnstehend in allen Blnrolheiten angegeben worden«
Dl« Olaesorten, bei denen Kalium oder^ithiua das prinäre al»
kausche Metalloxyd bilden, liegen innerhalb dee durch die
1 0 9 8 U / 1 7 0 8 BAD
SS
Erfindung gegebenem Rahmens υηά sind bereits vorher beschrieben
worden. Bei Gläsern, bei denen Lithiumoxid einen
wesentlichen Prozentsatz des Rika!!sahen Hetallcxydgehalts
auf tfolbaeie bildet bsw. bei öonen Lithiunjoxyd das voreliende
AUc&liroet&llaxyd auf Molbnai3 bildet, wird
»£ Sorte νου natürlichen! l£vh:Vum-»FeX<i3par in der Charge
verri-snßot, iinfi tile Lithium lere», in οοϊ· OberflKchenschloht
des «»rzesugtan Ölcsea können ·./ rar gsiene teilweise durch
Natrium oder Kalium Ionen bet esliöhten Temperaturen unter-
e
halb ÜQ3 ErwlohtwJRgeptinkteii des Qlnocs iusgeweohaelt tier den, uns eine Oberflächenschicht mit i.ohipresj· i,ver Spannung zu erzeugen^ wie es bereits fetsSm St-tmi dei1 Technik fiir GlSser änderer ZuBöin»©jasetaimg4'ß bfr>aohirle))en χ tsr-d'S und bei vcan dem erfindungsgemäßen Verfahren ab?re:lc:iß:iö η Verfahren wurde»
halb ÜQ3 ErwlohtwJRgeptinkteii des Qlnocs iusgeweohaelt tier den, uns eine Oberflächenschicht mit i.ohipresj· i,ver Spannung zu erzeugen^ wie es bereits fetsSm St-tmi dei1 Technik fiir GlSser änderer ZuBöin»©jasetaimg4'ß bfr>aohirle))en χ tsr-d'S und bei vcan dem erfindungsgemäßen Verfahren ab?re:lc:iß:iö η Verfahren wurde»
Das vorherrschende Alkaliaetall- ::o:-i α« dt«r
des dl&ses gemäß der Jöffindusg hixnn duvol; Ionenaustausch
einem AU£alinetsll«Xoi} susgc^eoh^.It w« ^'«η, das einon i:l*i
hat, in Com κ<-ϊ· iramaustaueolibare
bei erhöhtem Tosoparatm» i.n itc>nt£kt mit diy» Glas
und entsprechend ö©n Tseiia Stande «or T»-.-at-iiur. bskaontt?n Verfahren
bringt. Di«58 *ird b»i der erhöh: m.. ^eropex»atur vollzogent
die anfänglic!.. tiaterh.^J.b -Je« \!c· i
1098U/1708 BADOR.G.NAL
liegen kann» wobei aber In diesen Fall das Produkt auf eine
Temperatur oberhalb des Verfestigungapunktes aufgeheizt wird,
um kleinere Obernichenfehler vco? den Kühlen «u beseitigen.
Der Ionenaustausch wird vorzugsweise bei einer Haiaperatur
oberhalb dta Yerfestlgungspunktes, doch unterhalb des Br*
weiotjungapunJctes dee (Hase* durchgeführt.
Die Glaszusammensetzungen, wenigstens beim bevorzugten
Ausft&mngsbeleplel der Brilnduag weisen Plüseigte»paraturen auf« die gegenüber bekannten Aluminiuesilikat»
glKsern niedrig sind. Die erflndungsgeaJLfien aiäeer geder Tabelle I haben eine Logvlekosität im Flüssig-
suBtand von wenigstens 2,3 und ein Maximum von 12710C,
wlhrend Jen·« die ein Logvlskoeltttt in Flüssigsuateaid
von wenigstens 5,4 aufweisen« eine maxiaale FlUsftigtea·
peratur von 121?°C haben.
In den Unterlagen sind verschiedene Ausdrücke» wie "Erweichungspunkt* und "Terfestlgungspunkt" benützt worden.
Dies« Ausdrucke sind bekannt und brauchen deshalb nicht definiert su werden.
BAD ORIGINAL 1 0 9 8 1 A / 1 7 0 B
Claims (4)
- Owens Illinois, Inc. Wichen, 6. Derber 1966Toledo, Ohio /USA ^Anvrßli;oakt«i 17 !58O)Paö ent&nsprüoh«How*;eilen vor» ölas duroh Erhitzen einer ;»': :>::··*■'.. j,*·'-1 ei'höjiuti iemporatur während einer bestimmten u*X'ü 4.Vai So iuiöA^oü und Veredeln des geöchmolzenoi Glases ■.no AbK'Ulesi üv3s goachiiioljsenen Olaecs.» dadurch gekenn- :ίΓ*ΐί}·*οινϊί;Λ dGJ3 die Mischung im wesentliahen aus wenig-.j:;oRi.; 2:uism Alkali-->Aluininiiansilikat«Mines?al als größerer i-.Ui;ji;'V.'i.l'X'il und wenxgßtenß einem alkialisohen ßrdmaterie,l ;i-■:· Sruppo aui3 allcalischen Erdiaetalloxydea» alkalischen i·: ^d1U-; vax.lkarbonat um! alkali30han Erdalusiinlumsllikat als kioiitüren Beetandteil besteht, wobei die alkalische S\"dö tv;ö ii&lsium, Magnesium und doren Mischungen be« r.t'iht, uad daß die Bestandte5.1« in solchen Mengen ver-•/iiiiCfst werden« das das Glas oine Cxydzusanuxtensetzung auf Gc.-iichbobasie in ProKenton wie folgt aufweist:BAD 1 O 9 8 U / 1 7 O 85SSiO2 43-63Al2O3 14-25CaO 0-30MgO 0-20CaO und MgO gesamt, ausgedrucktals Mol Äquivalent 10-30gesaartes Alkaliraetailoxyd, ausgedrUokt ale Na2OMoI Äquivalent 5-15und die LogriekosltKt des Gases bei der Flüssigtemperatur wenigstens 2,3
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß die Mengen der Betstandteile das Alkaliraetalloxyd In der Glaaüueamwmeetxung wie folgt veraittelnf
- 3.5 * 0 - 3und Na2O 4 K2O g*saat, ausgedruckt als Na2O äquivalent, bilden di· genannten Gew. $.BAD ORIGINAL 109814/1708S33. Verfahren nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet« daS der größere Bestandteil etwa 55-90 Gew. £ und der kleinere Bestandteil etwa 45 - 10 Gew. % des Gesamtgewichts der Bestandteile weniger des Gewlohts von CO2 des etwaigen Karbonatgehalts des alkalisehen Ercbnaterials bildet.
- 4. Verfahren naoh Anspruch 3, daduroh gekennzeichnet, daß das alkalische Erdmaterial aus Oxyd und Karbonat und deren Mischungen ausgewählt wird und der genannte größere Bestandteil etwa 75-90 Gew. % und der kleinere Bestandteil etwa 25-10 Gew· % des Gesamtgewichtes der Mischung bildet*5· Vorfahren naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daS der größere Bestandteil etwa 80-90 Gew. % und der kleinere Bestandteil etwa 20-10 Gew. % des Ge* samtgewichts der genannten Mischung bildet.6. Verfahren naoh Anspruch 5* ciadurch gekennzeichnet, daß das Alkali-Aluminiumsili.kat aus Spruce Pine Feldspat", Nephelin Syenit, Western Feldspat*, Aplit und deren Mieohungen ausgewählt wird.BAD ORIGINAL 10981 kl 1708- jr-7« Verfahren nach Anspruch 6, dedurch gekennzeichnet, daß das Alkali-Alurainiutnsilikat Spruce Pine Feldspat ist und das alkalische» Erdmateri&l aus hoch kaiziur/nalti gern Kalkstein, Doiomltkalkstein und deren Mischungen ausgewählt wird.8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydzusammensetaung ευε folgenden Bestand» teilen bestehttSiO2 51?Al2O3 15-22CaO & MgC insgesamt* ausgecfctiokt als CaO K^l Äeiuivalent 10~22& KgO insgöscHit.: a drückt als Na^O Mol ."!quivalent 7-Viwobei die Logviskosität mi nie.«'cent. 3Λ 1st.ORIGINAL1 0 9 8 1 4 / 1 7 Π Β9, Verfahren nach Anspruch 8» dadurch gekentueiehnet, daß <ϋ· Oxydsuaaaiacnsetsung «a» folgenden Bestandteilen beetentιSiO217-22CaO A NgO Insgesaat, ausgedrückt ale CaO Hol Äquivalent 10*12Ha2O & K2O insgesamt, ausgedrückt ale Ka^O Hol Äquivalent 8-1Jwobei die LogvisJcosität Mindestens 4 1st.10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, dafi bei der Herstellung einer Olasware wenigstens deren innerer Teil aus der 01as~ siasanneneetBung gemäß Anspruch 8 besteht.11. Verfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenschicht eine koepreeiive Span· nung verliehen wird und dafl sie auf Molbasis miteinen niedrigeren Alkalinetall-Iongehalt und einem höheren Gehalt eines anderen Alkali-HetalIlona als die inneren Glaetelle versehen wird.BA0 1 0 9 8 1 A / 1 7 Π f)12« Verfahren nach Anspruch 11* dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetall-Ion Natrium und als arideres Alkalimetall-Xon Kalium verwendet wird, wobei die Logviskosität mindestens,3,4 ist und die inneren Glasteil« aus der Zusammensetzung gemäß Anspruch 8 bestehen»15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Glasteile aus der im Anspruch 9 genannten (badzusammensetzung bestehen.1098U/ 1703
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