DE202020100518U1 - Borosilikatglas für Glas-Hohlkugeln - Google Patents

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Abstract

Glasprodukt mit einer Dichte von 2,30 bis 2,70 g/cmund mit der folgenden Zusammensetzung in Mol%wobei RO die Summe der Gehalte von NaO und/oder KO, und wobei RO die Summe der Gehalte von MgO, CaO, BaO, SrO und/oder ZnO ist,mit einem SO-Gehalt zwischen 0,04 und 0,50 Mol%, einem FeO-Gehalt von maximal 0,30 Mol% und einem LiO-Gehalt von weniger als 0,50 Mol%.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Borosilikatglas. Das Glas eignet sich zur Herstellung von Glas-Hohlkugeln.
  • Glas-Hohlkugeln werden in verschiedenen Anwendungsfeldern eingesetzt. Sie werden beispielsweise schon seit Jahrzehnten als Füllstoffe für Kunststoffbauteile etwa in der Automobilindustrie eingesetzt. Die Hohlkugeln helfen, das Gewicht der Bauteile und deren Wärmeleitfähigkeit zu reduzieren. Gleichzeitig verbessern sie die Abriebfestigkeit, Härte und Formstabilität. Sie können auch eingesetzt werden, um die Wärmeausdehnung von Kunststoffteilen für Automobile zu verringern. Im Stand der Technik wurde daher der Dichte und der Bruchfestigkeit der Hohlkugeln besondere Aufmerksamkeit geschenkt, da Gewichtsreduktion und Bauteilstabilität beim Einsatz als Füllstoff wichtig sind. Beispielsweise lehrt US 4,391,464 Hohlkugeln mit Dichten im Bereich von ca. 0,5 g/cm3. US 5,064,784 erreicht Dichten im Bereich von 0,25 bis 0,48 g/cm3, US 9,266,764 erzielt von 0,482 bis 0,569 g/cm3.
  • In Anstrichfarben können Glas-Hohlkugeln die Wärmeisolation verbessern und in Innenräumen zur Vermeidung von Schimmel für höhere Wandtemperaturen sorgen. Im Außenbereich können Hohlkugeln in Fassadenfarben die IR-Reflexion verstärken und den Energiebedarf für die Klimatisierung reduzieren. Aus dieser Anwendung ergeben sich Anforderungen an die Farbe der Glas-Hohlkugeln, die für den universellen Einsatz der Hohlkugeln zu berücksichtigen sind. Darüber hinaus ist eine gute hydrolytische Beständigkeit des Glases wichtig, gerade wenn eine Verwendung im Fassadenbereich möglich sein soll.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Glas für Hohlkugeln bereit zu stellen, die besonders vielseitig einsetzbar sind.
  • Beschreibung der Erfindung
  • In einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Glasprodukt mit einer Dichte von 2,30 bis 2,70 g/cm3 und mit der folgenden Zusammensetzung in Mol%
    SiO2 >70,0
    B2O3 <12,0
    Al2O3 0,1 bis 8,0
    R2O 3,0 bis 12,5
    RO 1,0 bis 20,0
    R2O/Al2O3 <20,0
    wobei R2O die Summe der Gehalte von Na2O und/oder K2O, und RO die Summe der Gehalte von MgO, CaO, BaO, SrO und/oder ZnO ist, mit einem SO3-Gehalt zwischen 0,04 und 0,50 Mol%, einem Fe2O3-Gehalt von maximal 0,30 Mol% (oder kleiner 0,20 Mol%) und einem Li2O-Gehalt von weniger als 0,50 Mol%. Das Glasprodukt hat einen relativ hohen Gehalt an SiO2, was die hydrolytische Beständigkeit erhöht. Die hydrolytische Beständigkeit wird durch die Begrenzung des Gehalts an B2O3 unterstützt. Alkalimetalloxide werden aus demselben Grund in begrenztem Maß eingesetzt. Ein Mindestgehalt an Alkalimetalloxiden, insbesondere an Na2O, ist allerdings vorteilhaft, um die Schmelztemperatur auf wirtschaftliche Werte abzusenken. Da Li2O die hydrolytische Beständigkeit von allen Alkalimetalloxiden am stärksten beeinträchtigt, ist sein Gehalt auf weniger als 0,5 Mol% begrenzt. Das Glasprodukt kann sogar weniger als 0,2 Mol% oder weniger als 0,05 Mol% Li2O enthalten oder im Wesentlichen frei von diesem Oxid sein.
  • Das Glasprodukt ist hinsichtlich seines Schwefelgehaltes und seiner Zusammensetzung optimiert, um besonders vielseitig einsetzbare Hohlkugeln erhältlich zu machen. Dabei sind beispielsweise die Eigenschaften des Schwefelgehaltes (angegeben als SO3) und der hydrolytischen Beständigkeit von Bedeutung. Die Löslichkeit von Schwefel nimmt mit höherem Alkalioxid- oder Erdalkalioxidgehalt zu, gleichzeitig nimmt die hydrolytische Beständigkeit mit höherem Alkali- bzw. Erdalkaligehalt ab. Durch die richtige Einstellung der Anteile an Boroxid, Alkali- und Erdalkalioxiden ist es gelungen, ein Glasprodukt bereitzustellen, das bei einem für die Herstellung von Hohlkugeln optimierten Schwefelgehalt eine hydrolytische Beständigkeit erreicht, die durch niedrige Werte für das extrahierte Na2O-Äquivalent nach der Glasgrießmethode der ISO 719:1989-12 gekennzeichnet ist. In einer Ausführungsform beträgt das extrahierte Na2O-Äquivalent weniger als 620 µg/g, bevorzugt weniger als 600 µg/g, weiter bevorzugt weniger als 420 µg/g oder weniger als 400 µg/g. In einer besonderen Ausführungsform beträgt das extrahierte Na2O-Äquivalent sogar weniger als 50 µg/g oder weniger als 28 µg/g. Es wurde gefunden, dass Gläser mit besonders hohem SO3-Gehalt höhere extrahierte Na2O-Äquivalente aufweisen.
  • Je nach Anwendung ist auch der thermische Ausdehnungskoeffizient für die Anwendung von Hohlkugeln von Bedeutung. Der „thermische Ausdehnungskoeffizient“ oder „CTE“ ist der mittlere lineare thermische Ausdehnungskoeffizient in einem Temperaturbereich von 20°C bis 300°C. Er wird bestimmt gemäß DIN ISO 7991:1987. Um eine möglichst universelle Einsetzbarkeit zu erreichen, sollte der CTE nicht zu hoch sein. Vorzugsweise liegt der CTE in einem Bereich von 3,0 bis 7,0*10-6 K-1, insbesondere von 4,0 bis 6,0*10-6 K-1. Um den gewünschten CTE zu erreichen, ist unter anderem auf einen nicht zu hohen aber ausreichenden Anteil von Alkalioxiden und Erdalkalioxiden zu achten.
  • Das Glasprodukt kann besonders farbneutral sein. In einer Ausführungsform weist das Glasprodukt einen Farbeindruck auf, der einem Farbort gemessen in Remission und/oder Transmission mit Normlichtart C (6770 K) entspricht, der durch folgende Werte gekennzeichnet ist:
    • - x: 0,250 bis 0,450, bevorzugt 0,280 bis 0,410, besonders bevorzugt 0,300 bis 0,370;
    • - y: 0,250 bis 0,450, bevorzugt 0,280 bis 0,410, besonders bevorzugt 0,310 bis 0,380.
  • Der Farbeindruck basiert auf dem CIE 1931-Farbraum, der einen Farbeindruck durch drei Werte definiert: x, y und z (x+y+z = 1). Der Farbort kann mit dem 2-Grad-Beobachter gemäß DIN 5033 bestimmt werden. Im Falle einer Messung in Transmission kann eine Probendicke von 1 mm gewählt werden. Für eine optimale Herstellung von Glas-Hohlkugeln enthält das Glas SO3 in einem Gehalt von wenigstens 0,04 Mol% oder wenigstens 0,05 Mol%, oder von 0,10 Mol% bis 0,50 Mol%, insbesondere bis 0,30 Mol%. Die optimale Einstellung des SO3-Gehaltes ist anspruchsvoll, da diese Komponente während der Herstellung des Glases verdampft. Für den Schwefelgehalt des Glases spielt die Löslichkeit des Schwefels im Glas eine wesentliche Rolle. Es verdampft umso mehr Schwefel aus der Glasschmelze, je höher die Temperatur und je länger die Schmelzdauer ist. Die Angabe des Schwefelgehalts als „SO3“ gibt den Gesamtgehalt an Schwefel in dem Glasprodukt an, gleich in welcher Form er im Glas vorliegt. Um ein homogenes Glasprodukt zu erhalten, ist eine gute Durchmischung der Schmelze erforderlich, die bei höherer Temperatur und langer Schmelzdauer besser erreichbar ist als bei geringerer Temperatur und kürzerer Schmelzdauer. Weiter ist zu berücksichtigen, dass bei langer Schmelzdauer und hoher Temperatur der Eintrag von Verunreinigungen aus dem Schmelzaggregat, z.B. Fe2O3, Al2O3, TiO2, BaO, ZrO2 und anderen Bestandteilen des Feuerfestwerkstoffes, steigt.
  • Ein hinsichtlich der Schmelzeigenschaften (z.B. der Schmelztemperatur), des Schwefelgehalts, des CTEs und der hydrolytischen Beständigkeit besonders vorteilhaftes Glasprodukt kann folgende Bedingung erfüllen: ( R 2 O + B 2 O 3 ) ( S i O 2 + A l 2 O 3 ) < 0,25.
    Figure DE202020100518U1_0001
    In einer Ausführungsform beträgt das genannte Verhältnis von 0,1 bis < 0,25 oder von 0,15 bis 0,22, bevorzugt von 0,16 bis 0,21.
  • Das Glasprodukt hat eine hohe Qualität hinsichtlich von Verunreinigungen. Das Glasprodukt kann weniger als 50 ppm Arsen, weniger als 50 ppm Antimon, weniger als 50 ppm Cadmium, weniger als 50 ppm Quecksilber und/oder weniger als 50 ppm Blei aufweisen. Arsen, Antimon, Quecksilber, Cadmium und Blei sind giftig und werden immer weniger akzeptiert oder sind in bestimmten Produkten nicht zugelassen (RoHS). Auch die Mengen anderer Verunreinigungen ist vorteilhafterweise gering. In einer Ausführungsform kann der Gehalt an Fe2O3 weniger als 0,10 Mol%, weniger als 0,07 Mol% oder weniger als 0,05 Mol% betragen. Der Gehalt an TiO2 kann weniger als 0,5 Mol% und/oder der Gehalt an ZrO2 weniger als 0,05 Mol% betragen. Allerdings kann das Glas aufgrund des Herstellungsverfahrens Fe2O3 in geringen Mengen, insbesondere in Mengen von mindestens 0,0001 Mol% oder mindestens 0,001 Mol% enthalten. Der Gehalt an TiO2 kann weniger als 0,2 Mol% betragen. Eisen wird als Verunreinigung aus den verwendeten Rohstoffen eingetragen und kann aus dem Material des Schmelzgefäßes in die Schmelze gelangen. Ein zu hoher Eisengehalt kann das Glas färben, z.B. kann durch den Eintrag von Eisen eine grünliche Färbung entstehen.
  • Das Glasprodukt kann in Form eines oder mehrerer Glaskörper, beispielsweise als Rohglas, in Form eines Blocks, einer Platte, eines Ribbon, eines Pulvers, eines Bandes, einer Fritte oder als Chips, Stäbchen, Kugeln oder Scherben vorliegen. Der maximale Außendurchmesser des oder der Glaskörper kann kleiner als 20 mm sein. Der Glaskörper kann vor der Herstellung von Glas-Hohlkugeln zerkleinert werden. Eine Glasfritte kann in Hohlkugeln überführt werden. Bei der Herstellung der Hohlkugeln spielt Schwefel eine wichtige Rolle, denn er erzeugt bei der Wärmebehandlung Blasen in dem Glas, so dass sich gasgefüllte Hohlräume bilden. Das Glasprodukt kann vor der Wärmebehandlung eine Dichte von wenigstens 2,30 g/cm3 haben, insbesondere von 2,30 bis 2,70 g/cm3, insbesondere mindestens 2,40 g/cm3. Mit anderen Worten ist das Glasprodukt selbst keine Hohlkugel(n), sondern kann zur Herstellung solcher Kugeln verwendet werden. Hohlkugeln haben eine wesentlich geringere Dichte.
  • Das Glasprodukt kann SiO2 in einem Anteil von mehr als 70,0 Mol% aufweisen. SiO2 trägt zur hydrolytischen Beständigkeit des Glases bei. Bei einem zu hohen Gehalt an SiO2 ist der Schmelzpunkt des Glases zu hoch. Auch die Temperatur T4 sowie Tg steigen dann stark an. Somit kann der Gehalt an SiO2 auf höchstens 85,0 Mol% begrenzt werden. Vorzugsweise ist der Gehalt an SiO2 wenigstens 71,0 Mol% oder wenigstens 72,0 Mol%. Der Gehalt kann in Ausführungsformen auf maximal 78,0 Mol% oder maximal 75,0 Mol% beschränkt werden. Die Löslichkeit von SO3 im Glas sinkt mit zunehmendem Gehalt an SiO2, so dass gewünschte Schwefelanteile bei sehr hohen SiO2-Gehalten nicht ohne weiteres zu erzielen sind.
  • Das Glasprodukt kann Al2O3 in einem Anteil von bis zu 8,0 Mol%, bis zu 7,0 Mol% oder maximal 3,0 Mol% enthalten. Al2O3 trägt zur Entmischungsstabilität der Gläser bei, verringert aber in größeren Anteilen die Säurebeständigkeit. Außerdem erhöht Al2O3 die Schmelztemperatur und T4. Somit kann der Gehalt an dieser Komponente auf maximal 2,0 Mol% oder maximal 1,0 Mol% begrenzt werden. In vorteilhaften Ausführungsformen wird Al2O3 in einem sehr geringen Anteil von wenigstens 0,1 Mol%, wenigstens 0,2 Mol% oder wenigstens 0,5 Mol% eingesetzt.
  • Das Glasprodukt kann B2O3 in einem Anteil von weniger als 12,0 Mol% enthalten. B2O3 hat einen vorteilhaften Einfluss auf die Schmelzeigenschaften des Glases, insbesondere wird die Schmelztemperatur gesenkt. Der Anteil an B2O3 sollte aber nicht zu hoch sein, denn B2O3 kann negative Auswirkungen auf die hydrolytische Beständigkeit haben und das Glas kann während der Produktion zu starken Verdampfungsverlusten neigen. Der Gehalt kann auf bis zu 11,0 Mol% oder bis zu 10,0 Mol% beschränkt werden. In bestimmten Ausführungsformen beträgt der Gehalt an B2O3 wenigstens 5,0 Mol%. Der Gehalt an B2O3 kann mindestens 7,0 Mol%, mindestens 8,0 Mol% oder mindestens 9,0 Mol% betragen.
  • Das Glasprodukt kann Na2O in einem Anteil von bis zu 12,0 Mol%, bis zu 10,0 Mol% oder bis zu 7,5 Mol% enthalten. Na2O erhöht die Schmelzbarkeit der Gläser. Allerdings führt Natriumoxid auch zu einer Erhöhung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, was je nach Anwendung der Hohlkugeln negative Auswirkungen haben kann. Das Glas kann Na2O in einem Anteil von mindestens 1,0 Mol%, mindestens 3,0 Mol% oder wenigstens 3,5 Mol% aufweisen. In einer Ausführungsform beträgt der Gehalt an Na2O maximal 6,5 Mol% oder maximal 4,5 Mol%.
  • Das Glasprodukt kann K2O in einem Anteil von bis zu 10,0 Mol% oder bis zu 7,5 Mol% enthalten. In bevorzugten Ausführungsformen enthält das Glasprodukt K2O in einem Anteil von maximal 4,0 Mol%. Allerdings wird K2O in bevorzugten Ausführungsformen nicht eingesetzt und ist daher nur in sehr geringen Mengen vorhanden, insbesondere nur bis zu 1,0 Mol%, bis zu 0,5 Mol% oder bis zu 0,2 Mol%.
  • Der Anteil an R2O in den Glasprodukten beträgt vorzugsweise höchstens 12,5 Mol%, höchstens 10,0 Mol%, höchstens 8,0 Mol% oder höchstens 7,0 Mol%. Die Gläser können R2O in Anteilen von wenigstens 3,0 Mol%, wenigstens 3,5 Mol% oder wenigstens 4,0 Mol% enthalten. Alkalimetalloxide erhöhen die Schmelzbarkeit der Gläser, führen jedoch in höheren Anteilen zu verschlechterter hydrolytischer Beständigkeit und einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Das Verhältnis R2O/Al2O3 in Mol% kann wenigstens 3,0 oder wenigstens 4,0 betragen. In einer Ausführungsform ist dieses Verhältnis kleiner als 20,0 oder kleiner als 10,0.
  • Das Glasprodukt kann MgO in einem Anteil von bis zu 16,0 Mol%, bis zu 14,0 Mol%, bis zu 12,5 Mol% oder weniger als 12,0 Mol% enthalten. In vorteilhaften Ausführungsformen kann das Glasprodukt MgO in einem Anteil von bis zu 4,0 Mol% oder bis zu 2,0 Mol% enthalten. MgO ist vorteilhaft für die Schmelzbarkeit, erweist sich jedoch in hohen Anteilen als problematisch hinsichtlich der Entmischungsneigung. Das Glasprodukt kann MgO in einem Anteil von > 0,1 Mol% oder >0,25 Mol% enthalten. Bevorzugte Ausführungsformen sind frei von MgO.
  • Das Glasprodukt kann CaO in einem Anteil von bis zu 16,0 Mol%, bis zu 14,0 Mol%, bis zu 12,5 Mol% oder weniger als 12,0 Mol% enthalten. CaO ist vorteilhaft für die Schmelzbarkeit. Bevorzugte Ausführungsformen enthalten mindestens 0,5 Mol%, mindestens 5,0 Mol%, mindestens 7,5 Mol% oder mehr als 10,0 Mol%.
  • Das Glasprodukt kann SrO in einem Anteil von bis zu 4,0 Mol% oder bis zu 1,0 Mol% enthalten. SrO ist vorteilhaft für die Schmelzbarkeit. Bevorzugte Ausführungsformen sind frei von SrO.
  • Die Gläser der vorliegenden Erfindung können BaO und/oder ZnO in einem Anteil von weniger als 1,0 Mol% oder weniger als 0,5 Mol% enthalten. BaO und/oder ZnO kann als Verunreinigung aus dem Feuerfestmaterial in die Schmelze gelangen. Bevorzugte Ausführungsformen enthalten BaO und/oder ZnO allenfalls als Verunreinigung in Anteilen von höchstens 0,1 Mol% oder wenigstens 0,05 Mol%.
  • Der Anteil an RO in den Gläsern der vorliegenden Erfindung kann wenigstens 1,0 Mol%, wenigstens 5,0 Mol%, wenigstens 8,0 Mol% oder wenigstens 9,5 Mol% betragen. Erdalkalimetalloxide sind vorteilhaft für die Schmelzbarkeit und führen aufgrund ihrer Größe zu einer lockereren Glasstruktur. Sie erweisen sich jedoch in hohen Anteilen als problematisch hinsichtlich der hydrolytischen Beständigkeit und der Wärmeausdehnung. In einer Ausführungsform enthält das Glas maximal 20,0 Mol%, maximal 16,0 Mol% oder maximal 14,0 Mol% RO.
  • Wenn es in dieser Beschreibung heißt, das Glasprodukt sei frei von einer Komponente oder enthalte eine gewisse Komponente nicht, so ist damit gemeint, dass diese Komponente allenfalls als Verunreinigung vorliegt. Das bedeutet, dass sie nicht in wesentlichen Mengen zugesetzt wird. Nicht wesentliche Mengen sind erfindungsgemäß Mengen von weniger als 500 ppm, bevorzugt weniger als 250 ppm und am meisten bevorzugt weniger als 50 ppm. Die Angabe „ppm“ bezieht sich in dieser Beschreibung auf Stoffmengenanteile. Insbesondere kann das Glasprodukt frei von färbenden Komponenten sein, z.B. Chrom, Kobalt, Kupfer, Mangan, Cer und/oder Nickel.
  • Das Glasprodukt kann P2O5 in einem Gehalt von weniger als 0,2 Mol% umfassen oder frei von P2O5 sein. Das Glasprodukt kann Fluor in einem Gehalt von weniger als 0,2 Mol% umfassen oder frei von Fluor sein.
  • In einer Ausführungsform weist das Glas folgende Komponenten in Mol% auf:
    SiO2 >70,0
    B2O3 <12,0
    Al2O3 0,1 bis 3,0
    R2O 3,0 bis 10,0
    RO 8,0 bis 20,0
    R2O/Al2O3 <20,0
  • Das Glasprodukt kann folgende Komponenten in den genannten Anteilsbereichen aufweisen.
    Mol%
    SiO2 >70,0 bis 78,0
    B2O3 5,0 bis <12,0
    Al2O3 0,1 bis 3,0
    Na2O 1,0 bis 10,0
    K2O 0 bis 4,0
    MgO 0 bis 4,0
    CaO 5,0 bis 16,0
    SO3 0,10 bis 0,50
    TiO2 <0,5
    BaO <1,0
    Fe2O3 <0,1
  • Das Glasprodukt kann folgende Komponenten in den genannten Anteilsbereichen aufweisen.
    Mol%
    SiO2 71,0 bis 75,0
    B2O3 7,0 bis 11,0
    Al2O3 0,2 bis 2,0
    Na2O 3,0 bis 7,5
    K2O 0 bis 1,0
    MgO 0 bis 2,0
    CaO 7,5 bis 14,0
    SO3 0,10 bis 0,30
    TiO2 <0,2
    BaO <0,5
    Fe2O3 <0,1
  • Das Glasprodukt kann alternativ folgende Komponenten umfassen:
    Mol%
    SiO2 >70,0 bis 80,0
    B2O3 3,0 bis 10,0
    Al2O3 3,0 bis 8,0
    Na2O 6,7 bis 12,5
    K2O 0 bis 2,0
    MgO 0 bis 3,2
    CaO 0 bis 2,5
    SO3 0,04 bis 0,50
    Fe2O3 <0,2
  • In einer Ausführungsform besteht das Glasprodukt aus den hierin genannten Komponenten.
  • Glas ist sehr kurz, also eine starke Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur, was für die Herstellung von Glas-Hohlkugeln von Vorteil sein kann. In einer Ausführungsform liegt der Transformationspunkt Tg in einem Bereich von 500 °C bis 800 °C, insbesondere bei 600 °C bis 700 °C. Die Temperatur T4 kann im Bereich von 950 °C bis 1250 °C liegen. Die Temperatur T2 kann im Bereich von 1450 °C bis 1800 °C sein. „T4“ ist die Temperatur, bei der das Glas eine Viskosität von 104 dPa s aufweist. T4 kann nach den dem Fachmann bekannten Methoden zur Viskositätsbestimmung von Glas gemessen werden, z. B. nach DIN ISO 7884-1:1998-02. „T2“ ist die Temperatur, bei der das Glas eine Viskosität von 102 dPa s aufweist. „T13“ ist die Temperatur, bei der das Glas eine Viskosität von 1013 dPa s aufweist. T13 kann für das hierin beschriebene Glas im Bereich von 600 °C bis 660 °C liegen.
  • In einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein zuvor beschriebenes Glasprodukt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • - Bereitstellen eines Gemenges aus Glasrohstoffen entsprechend der gewünschten Zusammensetzung;
    • - Schmelzen des Gemenges;
    • - Erstarrenlassen und/oder Formen der Schmelze zu einem Glaskörper;
    • - optional Zerkleinern des Glaskörpers.
  • Das Schmelzen kann während einer Dauer von 5 bis 48 Stunden, insbesondere von 6 bis 30 Stunden, erfolgen. In einer Ausführungsform beträgt die Schmelzdauer mindestens 8 Stunden und/oder höchstens 26 Stunden.
  • Die Schmelztemperatur kann von 1200 bis 1500 °C betragen. In einer Ausführungsform ist die Schmelztemperatur wenigstens 1250 °C oder wenigstens 1300 °C. Die Schmelztemperatur kann maximal 1400 °C oder maximal 1350 °C betragen.
  • In einer Ausführungsform wird das Schmelzen in einem Schmelzgefäß durchgeführt. Das Schmelzgefäß kann aus Edelmetall, z.B. Platin bzw. Platinlegierung, oder aus einem Feuerfestmaterial, z.B. Quarz, AZS, HZFC, ZS, aufgebaut sein.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt den Gehalt an SO3 in Glasprodukten dieser Erfindung und die Schmelztemperatur.
    • 2 zeigt den Gehalt an Fe2O3 in Glasprodukten dieser Erfindung und die Schmelztemperatur.
    • 3 zeigt ein Glasprodukt dieser Erfindung in Form eines weißen Glaskörpers.
    • 4 zeigt die hydrolytische Beständigkeit in µg/g Na2O-Äquivalent nach der Glasgrießmethode der ISO 719 und den SO3-Gehalt.
  • Beispiele
  • Ausgehend von der gleichen Rohstoffzusammensetzung wurden mehrere verschiedene Schmelzen bei unterschiedlichen Temperaturen hergestellt und das resultierende Glasprodukt analysiert. Als Rohstoffe wurden eingesetzt SiO2 = Sand, B2O3 = Na-Borax-Pentahydrat, Al2O3 = Aluminiumoxid, Na2O = Soda und Na-Borax-Pentahydrat, K2O = Pottasche (K2CO3), CaO = Kalk und Dolomit, MgO = Mg-Carbonat und Dolomit. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt.
    A B C
    Bestandteile in Mol%
    SiO2 73,537 73,921 72,589
    B2O3 9,7 9,6 9,9
    Al2O3 0,3 0,7 0,9
    Na2O 4,3 3,8 4,2
    K2O 0 0,1 0,1
    R2O/Al2O3 14,3 5,6 4,8
    ( R 2 O + B 2 O 3 ) ( S i O 2 + A l 2 O 3 )
    Figure DE202020100518U1_0002
         		0,19 0,18 0,19
    MgO 0,5 0,5 0,5
    CaO 11,3 11,0 11,5
    SO3 0,33 0,25 0,11
    TiO2 0,015 0,084 0,138
    BaO 0,004 0,004 0,004
    ZrO2 0,005 0,009 0,009
    Fe2O3 0,009 0,032 0,050
    Herstellung
    Schmelztemperatur 1290°C 1310°C 1350°C
    Eigenschaften
    Na2O-Äquivalent nach ISO 719 [µg/g] 563 357 323
    Tg [°C] 646 646 651
    Dichte [g/cm3] 2,427 2,422 2,444
    CTE [ppm/K] 5,41 5,21 5,41
    Farbort x/y* - - 0,3140/0,3248
    *DIN 5033, 2°-Beobachter, Lichtart C, Remission
  • Ein weiteres Beispiel ist in der folgenden Tabelle gezeigt.
    D
    Bestandteile in Mol%
    SiO2 74,07
    B2O3 4,5
    Al2O3 9,63
    Na2O 9,63
    K2O 0,92
    R2O/Al2O3 1,7
    ( R 2 O + B 2 O 3 ) ( S i O 2 + A l 2 O 3 )
    Figure DE202020100518U1_0003
         		0,17
    MgO 0,45
    CaO 0,68
    SO3 0,064
    TiO2 0,013
    BaO 0,029
    Fe2O3 0,015
    Herstellung
    Schmelztemperatur 1400°C
    Eigenschaften
    Na2O-Äquivalent nach ISO 719 [µg/g] 22
    Farbort x/y* 0,310/0,316
    *DIN 5033, 2°-Beobachter, Lichtart C, Transmission
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4391464 [0002]
    • US 5064784 [0002]
    • US 9266764 [0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN ISO 7884-1:1998-02 [0031]

Claims (18)

  1. Glasprodukt mit einer Dichte von 2,30 bis 2,70 g/cm3 und mit der folgenden Zusammensetzung in Mol% SiO2 >70,0 B2O3 <12,0 Al2O3 0,1 bis 8,0 R2O 3,0 bis 12,5 RO 1,0 bis 20,0 R2O/Al2O3 <20,0
    wobei R2O die Summe der Gehalte von Na2O und/oder K2O, und wobei RO die Summe der Gehalte von MgO, CaO, BaO, SrO und/oder ZnO ist, mit einem SO3-Gehalt zwischen 0,04 und 0,50 Mol%, einem Fe2O3-Gehalt von maximal 0,30 Mol% und einem Li2O-Gehalt von weniger als 0,50 Mol%.
  2. Glasprodukt nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung weniger als 50 ppm Arsen, Antimon, Quecksilber, Cadmium und/oder Blei aufweist.
  3. Glasprodukt nach Anspruch 1 oder 2 in Form eines oder mehrerer Glaskörper, beispielsweise eines Blocks, einer Platte, eines Ribbon, eines Pulvers, eines Bandes, einer Fritte oder als Chips.
  4. Glasprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verhältnis R2O/Al2O3 in Mol% wenigstens 3,0 beträgt.
  5. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer hydrolytischen Beständigkeit, die durch ein extrahiertes Na2O-Äquivalent nach der Glasgrießmethode der ISO 719:1989-12 von weniger als 620 µg/g gekennzeichnet ist.
  6. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 3,0 bis 7,0*10-6 K-1.
  7. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Farbort nach DIN 5033 gemessen in Remission und/oder Transmission mit Normlichtart C gekennzeichnet durch - x: 0,250 bis 0,450, bevorzugt 0,280 bis 0,410; - y: 0,250 bis 0,450, bevorzugt 0,280 bis 0,410.
  8. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit - einem Fe2O3-Gehalt von maximal 0,10 Mol%, - einem Verhältnis R2O/Al2O3 von weniger als 10,0, - einem Gehalt an Al2O3 von maximal 3,0 Mol%, und/oder - einem Gehalt an RO von wenigstens 8,0 Mol%
  9. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehalt an B2O3 von wenigstens 8,0 Mol%.
  10. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehalt an Fe2O3 von wenigstens 0,0001 Mol% und einem Gehalt an TiO2 von höchstens 0,2 Mol%.
  11. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehalt an SiO2 von bis zu 75,0 Mol% und/oder einem Gehalt an CaO von weniger als 12,0 Mol%.
  12. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehalt an ZnO von weniger als 1 Mol%, insbesondere weniger als 0,5 Mol%.
  13. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehalt an P2O5 von weniger als 0,2 Mol%.
  14. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehalt an Fluor von weniger als 0,2 Mol%.
  15. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Tg in einem Bereich von 500 °C bis 800 °C, T4 im Bereich von 950 °C bis 1250 °C und/oder T13 im Bereich von 600 °C bis 660 °C.
  16. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15 umfassend die folgenden Komponenten in Mol% SiO2 >70,0 bis 78,0 B2O3 5,0 bis <12,0 Al2O3 0,1 bis 3,0 Na2O 1,0 bis 10,0 K2O 0 bis 4,0 MgO 0 bis 4,0 CaO 5,0 bis 16,0 SO3 0,10 bis 0,50 TiO2 <0,5 BaO <1,0 Fe2O3 <0,1
  17. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15 umfassend die folgenden Komponenten in Mol% SiO2 71,0 bis 75,0 B2O3 7,0 bis 11,0 Al2O3 0,2 bis 2,0 Na2O 3,0 bis 7,5 K2O 0 bis 1,0 MgO 0 bis 2,0 CaO 7,5 bis 14,0 SO3 0,10 bis 0,30 TiO2 <0,2 BaO <0,5 Fe2O3 <0,1
  18. Glasprodukt nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15 umfassend die folgenden Komponenten in Mol% SiO2 >70,0 bis 80,0 B2O3 3,0 bis 10,0 Al2O3 3,0 bis 8,0 Na2O 6,7 bis 12,5 K2O 0 bis 2,0 MgO 0 bis 3,2 CaO 0 bis 2,5 SO3 0,04 bis 0,50 Fe2O3 <0,2
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