DE2026071B2

DE2026071B2 - Zweistufiges Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Glasgegenstandes mit Teilen von unterschiedlichen kristallinen Ausmaßen und damit unterschiedlicher Transparenz

Info

Publication number: DE2026071B2
Application number: DE2026071A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Odawara Kanagawa Kuwayama (Japan)
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1969-05-29
Filing date: 1970-05-27
Publication date: 1975-10-02
Also published as: BE750711A; FR2060013A1; FR2060013B1; GB1259403A; DE2026071A1; US3749561A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ^a5 Herstellung eines kristallinen Glasgegenstands mit Teilen von unterschiedlichen kristallinen Ausmaßen und damit verbunden unterschiedlicher Transparenz, wobei der Glasgegenstanci einer zweistufigen Wärmebehandlung unterworfen wird. 3<>

Bei den Versuchen zur Abführung von Abgasen aus Verbrennungss) steinen wird im allgemeinen ein Abgasablaßdurchgang oder eine Wand zur Verhinderung der Abgasdiffusion angewendet; zur Beobachtung der Verbrennungsflamme dient ein in Nähe der Verbrennungszone angeordnetes Sichtfenster, das jedoch den Nachteil hat, daß die Beobachtungsrichtung der Verbrennungsflamme auf einen sehr engen Bereich begrenzt ist.

Weiterhin ist ein Verbrennungsindikator oder *° Flammenindikator bekannt, bei dem die Kombination eines transparenten keramischen Stabs, beispielsweise eines Glasstabs, eines Quarzglasstabs oder eines kristallinen Glasstabs, und eines oxydationsbeständigsn Metalls angewandt wird. Das von dem oxydationsbeständigen Metall bei der Roterhitzung durch die Verbrennungsflamme emittierte Licht wird durch den durchsichtigen keramischen Stab beobachtet. Obwohl jedoch ein derartiger Verbrennungsindikator oder Flammenindikator in Fällen wirksam sein kann, wo lediglich die Beobachtung des Auftretens der Verbrennung gewünscht ist, ist es bisweilen im Gasbereich für Verkokung erforderlich, eine Temperaturregelung vorzunehmen, wobei es in diesem Fall unmöglich ist, den Zustand der Verbrennung im Gasbereich mittels der vorstehend aufgeführten Art des Verbrennungsindikators zu ei kennen, der lediglich das Auftreten der Verbrennung darin anzeigt.

Darüber hinaus wurde auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Kombination eines Verbrennungsindikators und eines photoelektrischen Elements angewandt wird, wobei das Licht von dem Verbrennungsindikator durch das photoelektrische Element aufgefangen wird, das dann in Tätigkeit tritt, um das Ventil des Gasbrenners zu steuern. Ein derartiges Verfahren weist jedoch einen komplizierten Mechanismus auf, und außerdem ist es schwierig zu erkennen, ob der Innenzustand der Verbrennungs

zone eine vollständige Verbrennung aufweist oder

"' Im folgenden wird ein zweistufiges Verfahren zur Horsteüune eines kristallinen Glasgegenstands vorgesdilageiCmit dessen Hilfe die Schwierigkeiten über-

wunden werden. .

Zahlreiche Verfahren sind bereits zur Herstellung von kristallinen Gläsern bekannt, und diese lassen sich allgemein wie folgt zusammenfassen: Glasbestandteile die ein Kern- oder Keimbildungsmittel enthalten,' werden gründlich vermischt und dann in einem Schmelzofen unter Erhitzen zur Verglasung der Bestandteile geschmolzen. Die Schmelze wird geformt beispielsweise durch Preßformung, Blasformung' Rohrformung oder Walzen, und der Formkörper wird dann durch erneute Wärmebehandlung und anschließende Abkühlung kristallisiert.

In der französischen Patentschrift !5 2! 393 sind teilweise entglaste Glasgegenstände und ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Diese Glasgegenstände besitzen transparente Teile, die nicht kristallisiert sind, sowie kristallisierte Teile. Die physikalischen Eigenschaften dieser Glasgegenstände sind jedoch ungenügend bezüglich der Anforderungen die bei Verwendung als Sichtfenster in Verbrennungbeinrichtungen erfüllt werden müssen.

Die USA.-Patentschrift 23 39 975 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Glasgegenständen mit einem integralen trüben Muster, wobei ein Glas, das du«-ch Wärmeeinwirkung getrübt werden kann, mit einer solchen Zusammensetzung geschmolzen wird, daß die Keime der Trübungseinschlüsse in getrennten Temperaturbereichen entstehen und wachsen, wobei der Keimentstehungsbereich unter dem Einschlußwachstumsbereich liegt. Aus der Schmelze wird dabei der Glasgegenstand geformt, und der geformte Gegenstand, der noch bei Temperaturen oberhalb des Keimentstehungsbereichs vorliegt, wird teilweise in Übereinstimmung mit dem gewünschten Muster auf eine Temperatur innerhalb des Keimentstehungsbereichs gekühlt, worauf der gekühlte Bereich erneut auf eine im Kristallwachstumbereich liegende Temperatur erhitzt wird, um das Wachstum der Keime herbeizuführen.

Dabei werden Glasgegenstände erhalten, die Teile mit relativ großen Kristallen und kristallfreien Teilen aufweisen, wobei erstere durch Kühlung erhalten wurden, während die ungekühlten Teile transparent

Die so erhaltenen Glasgegenstände erfüllen ebenfall« nicht die hohen Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und relativ niedrigen Wärmeausdehnung, die bei Verwendung als Sichtfenster in Verbrennungszonen gestellt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines kristallinen Glasgegenstands mit Teilen von unterschiedlichen kristallinen Ausmaßen und damit verbunden unterschiedlicher Transparenz, wobei die getrübten Teile eine gleich gute mechanische Festigkeit und vergleichbar niedrige Wärmeausdehnung wie die transparenten Teile besitzen und wobei die getrübten Teile die Blendwirkung durch die Flammen in zufriedenstellender Weise verhindern. Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung eines verbesserten kristallinen Glases, das beispielsweise zur Verwendung als Deckelmaterial in Verbrennungseinrichtungen geeignet ist.

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Dies wird dadurch erreicht, daß man

1. einen transparenten, nicht-kristallinen, jedoch kristalüsierbaren Glasgegenstand bei Temperaturen von 800 bis 960^c C so wärmebehandelt, daß unter Beibehaltung der Transparenz eine Entgiasung staufindet, und daß

2. Teile des Glasgegenstands gekühlt werden, während der Gegenstand zur Fortsetzung der Entgiasung in den ungekühlten Teilen einer weiteren Wärmebehandlung bei Temperaturen von 970 bi« 1150" C so unterworfen wird.

Die Kühlbehandlung, die ein wesentliches Merkmal der Erfindung darstellt und gegebenenfalls auch mehrmals angewandt wird, kann durchgeführt werden, indem ein Kühlrohr in die Nähe des Formkörpers oder in Beiührung mit dem Formkörper gebracht wird, oder indem Kaltluft auf den Formkörper geblasen wird.

Bei einer Wärmebehandlung des transparenten, nicht-kristallisierten, jedoch kristallisierbaren Glases ao bei 800 bis 960 C wird zunächst eine kristallisierte, transparente Glasplatte erhalten. Der dabei zur Anwendung gelangende Temperaturbereich muß genau eingehalten werden, um einen niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa + 6 · as 10 ⁷ cm/cm C zu ergeben. Das so erhaltene kristallisierte transparente Glas wird dann in einem Teil gekühlt und anschließend in diesem Teil in ein weißes kristallines Glas mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten mittels der zweiten Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 970 bis 1150 C übergeführt. Der so erhaltene Gesamtglasgegenstand besitzt insgesamt einen niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine hohe Wärmebeständigkeit.

So wurde festgestellt, daß in Abhängigkeit von der Wärmebehandlungstemperauir Änderungen des spezifischen Gewichts auftreten, wobei sich jedoch der Wärmevolumenausdehnungskoeffizient, berechnet aus dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizient, kaum ändert.

Die Änderung des spezifischen Gewichts ist auf die Änderung des Volumens zurückzuführen. Wenn ein Glasgegenstand bei unterschiedlichen Temperaturen in dem einen Teil einer Wärmebehandlung unterworfen wird, während in dem übrigen Teil keine derartige Wärmebehandlung ausgeführt wird, findet eine Änderung des Volumens statt, die zu Spannungen führt. Bei den Glasgegenständen gemäß der Erfindung ist die Änderung des spezifischen Gewichts jedoch nur 1,2% oder weniger, was zu keinen schädlichen Spannungen führt.

Wenn gemäß der Erfindung ein Deckel für Verbrc¹·"' j lgseinrichtungen hergestellt wird, so wird zweckmäßig an dem Deckel aus dem weißen kristallint.i Glas ein transparenter Teil in Form eines Musters gebildet oder es können andere verschiedene Effekte auf dem weißen kristallinen Glas vorgesehen werden.

Die Erfindung kann auch auf die Herstellung von elektrischen Heizeinrichtungen angewendet werden. Wenn z. B. eine elektrische Heizeinrichtung verwendet wird, die aus einem Rohr eines durchsichtigen kristallinen Glases und einem darin eingesetzten bandartigen elektrischen Draht besteht und die Temperatur des elektrischen Drahts auf einen Wert von oberhalb 800° C erhöht wird, schreitet die Kristallisation an den Berührungspunkten zwischen dem elek-071

irischen Heizdraht und dem durchsichtigen kristallinen Glasrohr fort, wodurch die Teile trüb werden und schließlich brechen. Wenn andererseits das durchsichtige kristalline Glasrohr gemäß der Erfindung so hergestellt wird, daß lediglich diese Teile ein weißes kristallines Glas bilden, können die vorstehend aufgeführten Schwierigkeiten behoben werden.

In den nachstehenden Beispielen wurde ein nichtkristallisiertes transparent kristalüsierbares Flachglas mit der nachstehend angegebenen Zusammensetzung verwendet.

Gewichtsprozent

SiCh 70,0

AhOs 19,0

LizO- 2,6

MgO 2,0

ZnO 1,7

ZrO₂ 2,0

T1O2 1,7

SbO₃ 0,5

0,5

Beispiel 1

Ein nicht-kristallisiertes transparent kristallisierbares Flachglas wurde während etwa 2 Stunden bei 800 bis 960 C wärmebehandelt, wobei der gesamte Glaskörper durchsichtig wurde. Ein scheibenförmiges Wasserkühlglied wurde in Nähe eines gewünschten Teils oder in Berührung damit gebracht, während die übrigen Teile des Glases während etwa 2 bis 3 Stunden bei Temperaturen von 970 bis 1150 C gehalten wurden.

Durch diese Behandlungen wurde eine weiße kristalline Glasplatte mit einem runden transparenten Teil gebildet. Wenn die auf diese Weise erhaltene Glasplatte als Deckel für eine Gasheizeinrichtung verwendet wurde, konnte der Zustand der Flamme oder der Verbrennung in der Gasheizeinrichtung direkt beobachtet werden, wodurch komplizierte Kontrolleinrichtungen unnötig wurden. Wenn eine große Anzahl von kleinen scheibenartipen Kühlgliedern bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren verwendet wurden, wurde ein punktiertes transparentes Muster auf der weißen kristallinen Glasplatte erhalten.

Beispiel 2

Eine nicht-kristallisierte, transparent kristallisierbare Glasplatte wurde während etwa 2 Stunden bei 800 bis 960^: C wärmebehandelt, wobei die gesamte Glasplatte durchsichtig wurde. Ein ringförmiges Kühlglied wurde in Nähe des kristallinen Glases an der gewünschten Stelle oder in Berührung damit gebracht, während die gesamte Glasplatte bei einer Temperatur von 970 bis 1150° C während etwa 2 bis 3 Stunden gehalten wurde, wodurch eine weiße kristalline Glasplatte mit einem örtlichen durchsichtigen ringartigen Teil erhalten wurde.

Wenn die kristalline Glasplatte als Deckel für eine Gasheizeinrichtung verwendet wu'de, konnte der Zustand der Flamme hierin direkt beobachtet werden, so daß die Anwendung von komplizierten Kontrolleinrichtungen überflüssig wurde. Wenn in diesem Fall einige ringförmige Kühlglieder verwendet wurden, wurde ein dekoratives Muster erhalten.

Beispiel 3

Eine nicht-kristallisierte, transparent kristallisierbare Glasplatte wurde bei 800 bis 960"- C während etwa 2 Stunden wärmebehandelt, wobei die gesamte Glasplatte durchsichtig wurde. Eine Anzahl von bandförmigen Kühlgliedern wurde in Nähe der kristallinen Glasplatte oder in Berührung damit gebracht, tfiährend die übrigen Teile während etwa 2 bis 3 Stunden bei 970 bis 1150° C gehalten wurden, wobei eine weiße kristalline Glasplatte mit einem durchsichtigen Streifenmuster erhalten wurde. In diesem Fall ist es günstig, die Enden der durchsichtigen Bänder weiß zu machen.

Wenn die auf diese Weise hergestellte kristalline Glasplatte als Deckel für eine Gasheizeinrichtung verwendet wurde, wurde es möglich, direkt den Zustand der Flamme hierin zu beobachten, und die Anwendung von komplizierten Regelungseinrichtungen wurde unnötig. Außerdem ist es auch ausreichend, nur ein transparentes Band vorzusehen.

Beispiel 4

Ein nicht-kristallisiertes, transparent kristallisierbares Glasrohr wurde bei 800 bis 960° C während etwa 2 Stunden wärmebehandelt, wobei das gesamte Glasrohr durchsichtig wurde. Zwei bandförmige Wasserkühlglieder wurden in Nähe oder in Berührung mit der Außenfläche des Glasrohrs entlang der Längsrichtung an den gegenüberliegenden Seiten desselben gebracht, während die anderen Teile während etwa 2 bis 3 Stunden bei 970 bis 1150 C gehalten wurden, wobei ein kristallines durchsichtiges Glasrohr mit weißen Teilen in Längsrichtung an den gegenüberliegenden Seiten desselben erhalten wurde. In diesem Fall ist es günstig, daß die Enden der

ίο durchsichtigen Teile weiß gemacht werden.

Ein bandförmiger elektrischer Draht wurde wellenförmig ausgebildet und in das Glasrohr so eingesetzt, daß die oberen und unteren Endteile des gewellten Bands in Berührung mit den weißen Teilen des Glasrohrs gebracht wurden. Wenn die Temperatur des elektrischen Drahts auf über 800" C erhöht wurde, veränderte sich das kristalline Glas nicht, noch brach

es.

Gemäß den vorstehenden Beispielen wurde die Kühlbehandlung unter Anwendung von Wasserkühleinrichtungen durchgeführt, jedoch kann ebenso Luft als Kühlmittel verwendet werden. Weiterhin wurde die Transparent-Kristallisationsbehandlung bei 800 bis 960⁼ C während etwa 2 Stunden ausgeführt, jedoch kann das Glas entsprechend der Zusammensetzung des transparent kristallisierbaren Glases auch bei Temperaturen von oberhalb 1000° C wärmebehandelt werden.

Claims

Patentanspruch: Vsrfahren zur Herstellung eines kristallinen Glasgegenstands mit Teilen von unterschiedlichen kristallinen Ausmaßen und damit verbunden unterschiedlicher Transparenz, wobei der Glasgegenstand einer zweistufigen Wärmebehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man JO

1. einen transparenten, nicht-kristallinen, jedoch kristallisierbaren Glasgegenstand bei Temperaturen von 800 bis 960^; C so wärmebehandelt, daß unter Beibehaltung der Transparenz eine Entglasung stattfindet, und daß ¹S

2. Teile des Glasgegenstands gekühlt werden, während aer Gegenstand zur Fortsetzung der Entglasung in den ungekühlten Teilen einer weiteren Wärmebehandlung bei Temperaturen von 970 bis 1150- C unterworfen wird.