DE2010683B1 - Entglasungsfestes Borosihkatglas mit geringer Eigenradioaktivität und hoher Durch lassigkeit bis 350 nm sowie guter Verarbeit barkeit - Google Patents

Entglasungsfestes Borosihkatglas mit geringer Eigenradioaktivität und hoher Durch lassigkeit bis 350 nm sowie guter Verarbeit barkeit

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DE2010683B1
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Werner Dr. 6500 Mainz Sack
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Schott AG
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Jenaer Glaswerk Schott and Gen
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glaszusammensetzungen mit sehr geringer Eigenradioaktivität, die eine hohe Durchlässigkeit bis 350 nm und gute Verarbeitbarkeit aufweisen.
Ein derartiges Glas wird in verschiedener Form, z. B. für Rohre, Kolben, Fläschchen, benötigt, insbesondere für radiochemische Arbeiten und für die Fertigung von Strahlungsmeßgeräten. Voraussetzung für die Eignung eines solchen Glases sind folgende Faktoren:
1. Niedrige Eigenradioaktivität,
2. hohe Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren und kurzwelligen Bereich bis 350 nm,
3. gute Entglasungsfestigkeit,
4. gute Verarbeitbarkeit, d. h. niedrige Zähigkeit, und insbesondere Eignung für automatische Verarbeitung.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Glaszusammensetzung, welche zu einem Glas mit den vorgenannten Eigenschaften führt.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit einer Glaszusammensetzung, die kalimoxidfrei ist und folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent hat:
SiO2 65 bis 66%
B2O3 12%
Al2O3 5%
Na2O 6 bis 6,5%
ZnO 5 bis 8%
BaO 3 bis 6%
Summe ZnO + BaO 11 %
Der Ersatz des Bariumoxids durch Calciumoxid würde zu etwas zäheren Gläsern führen, so daß dem Bariumoxidzusatz der Vorzug zu geben ist. Ein Zinkoxidzusatz über 8 Gewichtsprozent verschlechtert die Entglasungsfestigkeit. Die Gläser gemäß der Erfindung haben eine um etwa 20 α-Einheiten höhere Wärmedehnung als vergleichsweise die bekannten Borsilikatgläser, die keine 2wertigen Metalloxide enthalten und Ausdehnungskoeffizienten um 32-10~7/°C haben. Die Gläser gemäß der Erfindung hegen damit in der Zähigkeit im Erweichungs- (EW) und Verarbeitungsbereich (Va) um 115 bzw. 175° C niedriger, d. h., sie verhalten sich verarbeitungstechnisch deutlich weicher.
Zur Erzielung einer hohen Lichtdurchlässigkeit im kurzwelligen Bereich ist im Gemenge die Anwesenheit eines Reduktionsmittels wie Zucker oder Holzkohlepulver von 0,05 bis 0,15 Gewichtsprozent vorteilhaft. Gleichzeitig ist es notwendig, möglichst reine Rohstoffe zu verwenden, um eine Verminderung der UV-Lichtdurchlässigkeit durch färbende Stoffe, wie Fe2O3, Cr2O3, TiO2, CeO2, so gering wie möglich zu halten.
Für die Läuterung dieses oxidationsmittelfrei zu erschmelzenden Glases eignet sich eine zusätzliche Einführung von maximal 0,30 Gewichtsprozent Kochsalz (NaCl) und 0,20 Gewichtsprozent Fluor (F) als Natriumsilikofluorid (Na2SiF6).
Die Reduktionsmittel- und Läutermittelanteile werden, wie schon ausgeführt, zusätzlich eingeführt, so daß sich mit ihnen eine Prozentsumme über 100 ergibt.
Die Messung der Eigenradioaktivität des Glases kann z. B. mit Hilfe eines /3-Antikoinzidenzzählers (Low-Background-Zähler) erfolgen. Das Gerät mißt ^-Strahlen und zum Teil auch a- und y-Strahlen. Die Nullrate des Zählers, mit dem die Messungen durchgeführt wurden, betrug 0,7 Imp./Min.
Die Gläser gemäß der Erfindung ergeben Impulsraten von 0,1 bis 0,4 Imp./Min., was ,einer Kalium-Zerfallsrate von 0,25 bis 0,9 Zerfällen X min-1 X gramm-1 entspricht. Es ist daher als ein Glas mit außerordentlich niedriger Eigenaktivität anzusprechen. Die Schwankungsbreite der Impulsraten wird bestimmt von Verunreinigungen der Glasrohstoffe und der ff.-Materialien der Schmelzaggregate durch radioaktive Isotope, wie sie z. B. im Kaliumoxid (K40) enthalten sind und auch in Bariumverbindungen enthalten sein können (solche der Uranreihe). Es ist daher notwendig, die zu verwendenden Glasrohstoffe vor dem Einsatz auf diese störenden Verunreinigungen zu überprüfen. Bestimmte, für die Schmelzeinheiten im allgemeinen benutzte ff.-Materialien zeigen hohe radioaktive Verunreinigungen, d. h., sie ergeben hohe Impulsraten. Es zeigte sich, daß dafür nicht Kaliumverbindungen, sondern Uran- und Radiumverbindungen und deren Folgeprodukte verantwortlich sind. Für die Herstellung eines Glases mit geringer Eigenradioaktivität ist es daher weiterhin notwendig, daß auch das ff.-Material der Schmelzeinheiten gleichfalls eine niedrige Eigenradioaktivität besitzt.
Beispiel einer bevorzugten Zusammensetzung des Gemenges in Gewichtsprozent mit den physikalischen und chemischen Eigenschaftswerten
SiO2 65,50%
B2O3 12,00%
Al2O3 5,00%
Na20 6,50%
ZnO 8,00%
BaO 3,00%
NaCl 0,30%
F 0,20%
Zucker 0,05%
Läutermittel
Reduktionsmittel
Summe
Gewichtsprozent .. 100,55%
α·107 (20bis300°C)/°C 52
Tg (0C); η ~ ΙΟ13-5 Poise 520
Ew (0C); η ~ 107·6 Poise 735
Va CC); η ~ 104 Poise 1090
Dichte (g/ccm) 2,48
Tkim (0C); ψ = 1 · ΙΟ8 Ω ■ cm 200
Kristallisationsmaximum (0C) 880
Krist. Geschwindigkeit im Maximum
(μΐη/Mm.) 0,10
Transmission für 1 mm Dicke und
350 nm (%) >90
Impulse/Min 0,1 bis 0,4
Hydrol. Best, nach DIN 12111 0,014
(I. Klasse)
Säurebest. nach DIN 12116 2,5
(II. Klasse)
Laugenbest. nach DIN 52322 170
(III. Klasse)
60
Ausführungsbeisp'iel
nach vorstehender Zusammensetzung
Erforderliche Rohstoffmengen für 100 kg berechnetes Glas:
65,50 kg Sand (Qualität Sipur), 21,30 kg Borsäure, 7,60 kg Tonerdehydrat, 11,00 kg Soda, 8,00 kg Zink-
oxid (Qualität Weißsiegel), 3,90 kg Bariumkarbonat, 0,30 kg Kochsalz, 0,33 kg Natriumsilikofluorid, 0,05 kg Zucker.
Schmelztemperatur 1440 bis 14600C
Läutertemperatur 1460 bis 148O0C
Verarbeitungstemperatur .. 1150 bis 11700C
für Dannerrohrzug und Blasautomat
Kühltemperatur 530 bis 5400C,
V2 bis 2 Stunden
SiO2 65bis66°/0

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Entglasungsfestes Borosilikatglas mit geringer Eigenradioaktivität und hoher Durchlässigkeit bis 350 nm sowie guter Verarbeitbarkeit, d adurch gekennzeichnet, daß es kaliumoxidfrei ist und aus einem auf Oxidbasis berechneten Gemenge folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent erschmolzen ist:
B2O3
Al2O3
Na„O
ZnO .
BaO .
12% 5%
6 bis 6,5°/0 5 bis 8% 3 bis 6% Summe ZnO + BaO 11 %
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem auf Oxidbasis berechneten Gemenge mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent erschmolzen ist:
65,50% SiOo 12,00% B2O3
5,00% Al2O3
6,50% Na„O
8,00% ZnO
3,00% BaO
sowie
0,30% NaCl 0,20% FaIsNa-SiF6 0,05% Zucker
DE2010683A 1970-03-06 1970-03-06 Entglasungsfestes Borosihkatglas mit geringer Eigenradioaktivität und hoher Durch lassigkeit bis 350 nm sowie guter Verarbeit barkeit Pending DE2010683B1 (de)

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US (1) US3784387A (de)
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CH (1) CH538432A (de)
DE (1) DE2010683B1 (de)
FR (1) FR2081756B1 (de)
GB (1) GB1286228A (de)
NL (1) NL7102864A (de)

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FR2081756B1 (de) 1974-05-31
CH538432A (de) 1973-06-30
BE763823A (fr) 1971-08-02
NL7102864A (de) 1971-09-08
GB1286228A (en) 1972-08-23
US3784387A (en) 1974-01-08

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