DE2131893B2 - In wasser zersetzbarer glasgegenstand auf der basis von sio tief 2 - na tief 2 o - Google Patents

Description

^!Die Erfindung betrifft einen in Wasser zersetzbaren 3<> Glasgegenstand auf der Basis von 45 bis 80 Molprozent SiO₂ und 20 bis 55 Molprozent IMa₂O.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberfläche eines derartigen Glasgegenstandes wasserresistent zu machen, um d^mit Behälter für Flüssigkeiten zu schaffen, die sich nach Gebrauch umweltfreundlich beseitigen lassen, indem sie durch Zerbrechen wieder in Wasser zersetzbar gemacht werden.

iEs sind bereits einige Anstrengungen gemacht worden. Behälter aus in Wasser zersetzbarem Glas mit geeigneten Überzügen zu versehen, um sie gegen das Auflösen durch e>nen flüssigen 'Inhalt zu schützen, jedoch sind keine befriedigenden Ergebnisse erzielt ■worden.

Außerhalb dieses Zusammenhanges ist es bekannt, die Festigkeit von üblichem Natronkalkglas, wie z. B. Fensterglas, Zier- und Gebrauchsglas u. dgl., durch Ionenaustausch zu erhöhen (deutsche Patentschrift 15 96 729).

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das auf der Basis von 45 bis 80 Molprozent SiO₂ und 20 bis 55 Molprozent Na₂O hergestellte Glas des in Wasser zersetzbaren Glasgegenstandes entweder nur aus diesen Komponenten besteht oder nur solche Zusätze enthält, die seine Wasserzersetzbarkeit nicht beeinträchtigen und daß seine unbeschädigte Oberfläche wasserresistent ist, was durch einen teilweisen Austausch von Natriumionen gegen andere, diese Wasserresistenz bewirkende Ionen erreicht ist. *o

Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor. Der bevorzugte Zusammensetzungsbereich des verwendeten Glases ist 50 bis 70 Molprozent SiO₂ und 30 bis 50 Molprozent Na₂O. Jedoch können auch Gläser verwendet werden, die 45 bis 80 Molprozent SiO₂ und 20 bis 55 Molprozent Na₂O haben. Bei einem SiO₂-Gehalt größer als 70 Molprozent ist der Zerfall des unbehandelten Glases Beispiel U

SiO₂ 80% 70% 60% 50% 45%

Na₈0 20% 30% 40% 50% 55%

Die Gläser nach den Beispielen 1 bis 3 schmelzen bei höheren Temperaturen als die Gläser nach den Beispielen 4 und 5. Das Glas nach den Beispielen 1 bis 3 kann leicht zu Stangen gezogen werden.

'Eine Reihe von Stangen sind aus dem Glas nach den Beispielen 1 bis 5 gebildet worden. Einige wurden dann einer Kupfer-I-Chlorid-Behandlung unterzogen und andere blieben unbehandelt. Die Kupfer-I-Chlorid-Behandlung wurde wie folgt durchgeführt:

Die Glasstangen wurden über einem rostfreien Stahlbecher mit Kupfer-I-Chlorid aufgehängt und gemeinsam in einen Ofen mit Raumtemperatur eingebracht. Der Ofen wurde dann auf etwa 540⁰C (1000⁰F) erhitzt, bei einer Steigerung von 540° C/h. Die Stangen wurden für etwa 20 min im Ofen gelassen, herausgenommen und an der Luft abgekühlt.

•Die Art und Weise, in der die SiO₂-Na₂O-Erzeugnisse behandelt werden, entspricht der in der USA.-Patentschrift 34 89 546 offenbarten Kupfer-I-Chlorid-Behandlung, die in der dort beschriebenen Weise geändert werden kann. Die Behandlungstemperatur und -dauer sind durch die Maximaltemperatur bestimmt, dereine bestimmte Mischung ausgesetzt werden kann, ohen sich unerwünscht zu verformen und durch den Dampfdruck des Kupfer-I-Chlorides bei dieser Temperatur.

Stangen aus Glas nach den Beispielen 1 bis 5 gebildet, behandelt und unbehandelt, wurden für verschiedene Zeiten und bei unterschiedlichen Temperaturen in Wasser getaucht, um ihren Widerstand gegen Feuchtigkeit zu testen. Bei einem Versuch wurde nach 67 h keine Zersetzung der behandelten Stangen festgestellt. Dagegen hatten die unbehandelten Stangen derselben Zusammensetzung nach 67 h um 40% ihrer ursprünglichen Stärke abgenommen. Stangen des be-

handelten Glases wurden zerbrochen, um ihr unbehandeltes Inneres freizulegen, und es war festzustellen, daß es leicht zerset/bar war, wenn es der Feuchtigkeit ausgesetzt wurde. Der verbleibende behandelte Oberflächenbereich blieb resistent, war jedoch so dünn, daß er in winzige Teile zerbröckelte.

In den beschriebenen Beispielen wurden die Glasstangen mit K.upfer-1-Chlorid behandelt, unmittelbar nachdem sie geformt waren. Wenn das lonenaustauschbehandlungsverfahren auf später verschoben wird, sollten die Stangen natürlich nicht der Feuchtigkeit ausgesetzt werden, andernfalls werden sie aufgelöst.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. in Wasser zersetzbarer Glasgegenstand auf der Basis von 45 bis 80 Molprozent SiO₂ und 20 bis 55 Molprozent Na₂O, dadurch gekennzeichnet, daß sein Glas entweder nur aus diesen Komponenten besteht oder nur solche Zusätze enthält, die seine Wasserzersetzbarkeit nicht beeinträchtigen und daß seine unbeschädigte Oberfläche wasserresistent ist, was durch einen teilweisen Austausch von Natriumionen gegen andere, diese Wasserresistenz bewirkende Ionen erreicht wird.

2. Glasgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 50 bis 70 Molprozent SiO₂ und 30 bis 50 Molprozent Na₂O enthält.

3. Glasgegenstand nach einem der Ansprüche I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserresistenz bewirkenden Ionen Kupferionen sind.

4. Glasgegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihm Natriumionen durch Anwendung eines Kupfer-I-Chlorid-Ionenaustauschverfahrens ersetzt sind.

extrem langsam. Bei einem SiO_a-Gehalt von weniger als 50 Molprozent hat das Glas schlechte Bearbeitungseigenschaften.

Gläser im bevorzugten Zusammensetzungsbereich weisen annehmbare Formungseigenschaften auf und haben gleichzeitig die Fähigkeit, in angemessener Zeit zu zerfallen, wenn das Glasinnere freigelegt ist. Zusätzlich zum SiO₂ und Na₂O können andere Oxide im Glas vorhanden sein, vorausgesetzt, sie sind nicht in so ausreichender Menge oder in solcher Form vorhanden, daß das Glas eine so hohe Resistenz gegen Feuchtigkeit hat, daß sein Zerfall in einem gebräuchlichen ■Zeitraum verhindert wird. Geringe Mengen von AI₂O₃, ZnO, BaO, P₂O₅, MgO und CaO können beigemischt werden, aber diese sind nicht kritisch. Erhöhung des Anteils oder der "Menge einiger dieser Oxide erhöht ebenfalls die Feuchtigkeitsresistenz des Glases. Die Verwendung der Oxide, die die Zersetzung des Glases verhindern, sollte deshalb unterlassen werden.

^ao Die Erfindung wird nun im folgenden unter Bezugnahme auf Beispiele näher erläutert:

Beispiele I bis 5

Wegen seiner leichten Schmelzbarkeit und Bearbeit-•5 barkeit hat das Glas nach Beispiel 2 eine bevorzugte Zusammensetzung. Es werden Glaspartien so vorbereitet, daß sie beim Schmelzen ein Glas mit folgender 'Molprozentzusammensetzung ergeben :