DE2313074C2 - Phosphatgetrübte Opalgläser mit Wärmedehnungskoeffizienten von 48 bis 92 mal 10 hoch -7 Grad C und guter chemischer Resistenz - Google Patents

Phosphatgetrübte Opalgläser mit Wärmedehnungskoeffizienten von 48 bis 92 mal 10 hoch -7 Grad C und guter chemischer Resistenz

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DE2313074C2 DE19732313074 DE2313074A DE2313074C2 DE 2313074 C2 DE2313074 C2 DE 2313074C2 DE 19732313074 DE19732313074 DE 19732313074 DE 2313074 A DE2313074 A DE 2313074A DE 2313074 C2 DE2313074 C2 DE 2313074C2
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Description

wobei dem Gemenge, insbesondere zur Erzielung gefärbter Opalgläser, noch zugesetzt sein können:
CoO ..., O bis 3,0
Cu2O O bis 1,0
metallisches Sn-Pulver O bis 0,5
Zucker O bis 0,2
K2Cr2O7 O bis 3,0
und gegebenenfalls als Läutermittel
As1O3 O bis 0,3
mit folgenden Eigenschaften: Linearer Wärmedehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 20 bis 3000C: 48,9 bis 91,7· 10-'/0C.
Transformationstemperaturen: 563 bis 642°C. Verarbeitungstemperaturen: 1091 bis 1223° C. Dichte: 2,42 bis 2,59.
Wasserbeständigkeit (nach DIN 12111): erste bis dritte Klasse.
Säurebeständigkeit (nach DIN 12116): erste bis dritte Klasse.
Laugenbeständigkeit (nach DIN 52322): zweite und dritte Klasse.
2. Weißes Opalglas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Gewichtsprozent-Zusammensetzung:
SiO8 62,5
B4O3 15,0
PiO6 1,7
Al4O8 2,5
Na4O 1,0
K4O 3,0
CaO 10,0 *
BaO 1,3
ZnO 3,0 6s
As4O8 0,1
100,1
074 C
3. Elfenbeinfarbiges Opalglas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Gewichlsprozent-Zusammensetzungt
SiO, 57,00
B4O, 13,00
P8O8 2,70
Al4O, 2,50
K4O 7,00
CaO 10,00
BaO 7,80
NiO 0,012
As4O, 0,10
100,112
4. Weißes Opalpias nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Gewichtsprozent-Zusammensetzung:
SiO4 60,2
B4O3 6,5
P4O5 8,0
Al4O, 2,5
Na4O 1,5
K4O 14,0
CaO 4,0
BaO 3,3
As4O, 0,1
100,1
5. Rotbraunes Opalglas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Gewichtsprozent-Zusammensetzung :
SiO4 62,0
B4O3 12,5
PA 2,5
Al4O, 2,5
Na4O 1,5
K4O 6,0
CaO 8,5
BaO 3,3
NiO 0,5
Cu40 0,5
metallisches Sn-Pulver 0,2
Zucker O1I
100,0
Die Erfindung betrifft phosphatgetrübte Opalgläser mit Wärmedehnungskoeffizienten von 48 bis · 10-'/0C, die nach dem Erschmelzen bei der anschließenden Verarbeitung dicht trüben und eine gute chemische Resistenz aufweisen.
Für die Produktion von Opalgläsern mit Wärmedehnungskoeffizienten in dem obengenannten Bereich werden gegenwärtig praktisch ausschließlich fluoridgetrübte Gläser eingesetzt mit Fluorzusätzen bis zu Gewichtsprozent. Derartige Gläser erleiden während
2 31
des Schmelzprozesses erhebliche F-Verluste, die zur Vermeidung einer Emission an die Atmosphäre durch anjfwendige Waschanlagen zurückgehalten werden müssen.
Opalgläser im System SiO2-BjO3-Al2O3, die aber eicht phosphatgetrübt sind und Wärmedehnungskoeffizienten unter 40 · 1O-7/0 C aufweisen, sind aus der belgischen Patentschrift 759 391 bekanntgeworden.
Es sind auch bereits phosphatgetrübte Opalgläser im System SiO1-Al2O3-B2O3 vorgeschlagen worden, und 2W3T in der deutschen Offenlegungsschrift 2 012 367 in Form nairiomoxidhaltiger, kaliumoxidfreier Gläser ohne Zusatz zweiwertiger Elemente, sowie in der französische Patentschrift 1 453 996 in Form von vorzugsweise kaliumoxidfreien und natriumoxidreichen Gläsern; dieser Natriumoxidgehalt ist verantwortlich Sr die geringe chemische Resistenz dieser bekannten Gläser.
Ziel der vorliegenden Erfindung sind Opalgläser, die unter geringerer Umweltgefährdung als die fluoridgetrübten Opalgläser produziert werden können, keine aufwendige Fertigungstechnik erfordern und gute chemische Resistenz aufweisen.
Dieses Ziel wird mit boroxid- und kaliumoxidhaltigen Silikatgläsern erreicht, die bei ihrer Verarbeitung eine dichte Phosphattrübung erfahren.
Die Gläser bedürfen nach der Verarbeitung keiner zusätzlichen Wärmebehandlung mehr, um durch einen solchen »Anlaufprozeß« eine optimale Trübungsdichte zu erhalten. Sie haben unmittelbar nach der Verarbeitung ein weißes bis elfenbeinfarbiges Aussehen. Durch zusätzliche Einführung von Nickeloxid (NiO), Kobaltoxid (CoO), Kaliumbichromat (K2Cr2O7), Kupfer(l)-oxid (Cu2O), metallisches Zinnpulver (Sn) und Zucker allein oder in geeigneter Kombination — können
z. B. auch rotbraune, blaue und grüne Opalgläser hergestellt werden.
Die linearen Wärmedehnungskoeffizienten der erfindungsgemäßen Opalgläser liegen zwischen 48,9 und 91,7 ·107/°ΰ im Temperaturbereich von 20 bis 300° C. Sie können zwischen 1450 bis 155O0C in herkömmlichen Zac-Schmelzwannen produziert werden und haben Verarbeitungstemperaturen VA (η — 10* Poise) von 1091 bis 12230C, Transformationstemperaturen Tg (nach DIN 52324, η etwa 1O1S Poise) von 563 bis 642° C und Dichten von 2,42 bis 2,59 g/ccm.
Die Wasserbeständigkeit nach DIN 12111 und ebenso die Säurebeständigkeit nach DIN 12116 dieser Opalgläser reicht von der ersten bis zur dritten Klasse, und in der Laugenbeständigkeit nach DIN 52322 gehören sie zur zweiten Klasse oder zum Anfang der dritten Klasse. Die Gläser besitzen damit eine gute Spülmaschinenfestigkeit.
Der günstigste Bereich der erfindungsgemäßen Opalgläser des Systems SiO2-B2O3-Al2O3-K2O erstreckt sich auf folgende Gewichtsprozent-Zusammensetzung:
SiO2 55,0 bis 70,0
B2O3 1,0 bis 16,0
P2OS 1,0 bis 9,0
Al2O3 1,0 bis 5,0
Na2O 0 bis 5,0
K2O 4,0 bis 16,0
Na2O+ K2O 4,0 bis 18,0
074
4
CaO 0 bisll,5
BaO 0 T>isll,0
MgO 0 bis 3,0
CaO + BaO - MgO 6,0 bis 19,0
ZnO 0 bis 4,5
TiO 0 bis 4,5
CoO O bis 3,0
NiO O bis 1,0
Cu4O O bis 1,0
wobei dem Gemenge noch zugesetzt werden können:
K2Cr2O7 O bis 3,0
metallisches Sn-Pulver O bis 0,5
Zucker O bis 0,2
as und wobei zur Läuterung der Opalgläser gegebenenfalls bis zu 0,3 Gewichtsprozent As2O3 zugesetzt werden können.
Zur Läuterung der Opalgläser können gegebenenf all bis zu 0,3 Gewichtsprozent As2O3 zugesetzt werden.
Die starke Trübung der erfindungsgemäßen Gläser beruht auf der spontanen Ausscheidung von Ca-, Mg- und Ba-Phosphaten während der Abkühlung beim Verarbeitungsprozeß und ist auf das engste mit dem K2O-, Al2O3- und B2O3-Gehalt gekoppelt. Wird in den
Gläsern K2O durch Na2O ersetzt, so findet keine oder nur eine unzureichende Trübung statt. Das gilt besonders für Opalgläser mit steigenden Na2O + K2O-Gehalten, d. h. für Gläser mit steigenden Wärmedehnungskoefnzienten. Ein ähnliches Ergebnis resul-
tiert, wenn der Al2O3-Gehalt über 5 bis etwa 15 Gewichtsprozent erhöht wird. Zur Erzielung einer ausreichenden Trübungsdichte von Gläsern mit steigendem Alkaligehalt ist schließlich ein steigender Zusatz an P2O5 erforderlich, besonders bei gleichzeitiger Redu-
zierung des B2O3-Gehaltes. Als geeignete P2Oe-Rohstoffe können sowohl meta- als auch ortho- und polyPhosphate des Na, K, Ca und Al, einzeln oder in Kombination, eingesetzt werden. Als preiswerter B2O3- und CaO-Rohstoff kommt Colemanit, ein
natürliches Calciumborat, in Betracht. Mit einem Zusatz von TiO2 bis etwa 4 Gewichtsprozent oder von NiO bis etwa 0,02 Gewichtsprozent kann der Farbton von Weiß nach elfenbeinfarbig verändert werden.
Für eine ausreichende mechanische Festigkeit der Produkte ist eine feindisperse Ausscheidung der Trübungspartikeln von Bedeutung. Bei einem CaO + MgO-Gehalt > 7,5 Gewichtsprozent wird das erreicht durch einen gleichzeitigen B,O3-Gehalt > 8,0 Gewichtsprozent. Wahrscheinlich spielt hierfür eine gewisse Neigung zur Phasentrennung eines solchen Grundglases eine mitbestimmende Rolle. Als Beweis dafür kann die Erkenntnis gewertet werden, daß bereits ein derartiges Grundglas ohne P2O5-Zusatz nach dem Kühlprozeß getrübt ist, wenn auch deutlich
schwächer. Wird der B2O3-Gehalt unter 8,0 Gewichtsprozent reduziert, so wird eine feindisperse Trübungsphase dann erzielt, wenn der CaO -f MgO-Gehalt ganz oder teilweise durch BaO ersetzt wird. Ein par-
tieller Ersatz des CaO durch ZnO bewirkt eine Redu- erfindungsgemäßen Gläser auj zierung des Wärmedehnungskoeffizienten und der hält Opalgläser mit einem weiß
T — l · « ·.
Zähigkeit. I d
*migKeiL /tusacucu
In den folgenden zwei Tabelle sind Beispiele der Setzungen Tabelle 1 AussehWund Tabelle 2 farbi Komponenten, Eigenschaften
SiO1 B1O8 P
Al8O8 Na1O K8O CaO MgO BaO ZnO TiO, NiO As4O,
Gewichtsprozent...
•107 (20 bis 3000Q/0 C Tg(0Q
Dichte <g/ccm) Hydrolytische Beständigkeit nach
DIN 12111
Säurebeständigkeit nach DIN 11162 Laugenbeständigkeit nach
•DIN 52322
; Aussehen
Nr 1
62,50
15,00
1,50
2,50
4,00 10,40
4,10 0,10
100,10
48,9 607
1161 2,42
weiß
I Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4 Nr. 5
65,00 62,50 66,00 64,00
12,00 15.00 12,00 12,00
1,00 1,50 2,00 2,70
4,00 2,50 2,50 2,20
1,50 2,00
4,50 4,00 4,50 5,00
5,00 10,40 5,50 8,00
1,50
3,00 6,00
1,50 3,10
2,50 4,10 1,00
0,30 0,10 0,25 0,20
100,30 100,10 100,25 100,20
48,9 49,2 54,7 56,6
598 563 589 5/5
1195 1160 1159 1149
2,46 2,39 2,46 2,45
0,045 0,062 0,032
0,6 0,9 2,0
200 192
elfen elfen weiß elfen
bein bein bein
farbig farbig farbig
elf be fai
Komponenten, Eigenschaften
Nr. 9
Nr. 10
Nr. 11
Nr. 12
Nr. 13
SiO, .
B1O8
A1,OS Na,O K8O CaO MgO BaO ZnO TiO, NiO As8O3
64,80
12,00
2,00
2,50
10,30
7,40
1,00
60,00
12,00
2,50
2,50
8,50 11,20
3,30
0,012 0,10
69,20 8,00 3,00 2,50 4,80 5,50
7,00
0,15
62,00 2,00 6,00 5,00
15,00 7,00
3,00
0,15
60,20 6,50 8,00 2,80 2,50
14,00 6,00
0,10
Gewichtsprozent
• 107 (20 bis 300°C)/o Tg(0C) 0)
Dichte (g/ccm) Hydrolytische Beständigkeit nach
DIN 12111
Säurebeständigkeit nach DIN 12116 Laugenbeständigkeit nach
DIN 52322
Aussehen
100,00
63,6 612
1155 2,44
0,065 0,9
140 weiß
100,112
65,9
618
1158 2,51
0,20
1,5
elfenbein farbig
100,15
66,2 584
1137 2,50
0,022
2,5
130 weiß
100,15
80,6 642
1223 2,49
0.07 3,0
weiß
100,10
85,1 613
1114 2,49
0,07 1,5
weiß
Komponenten, Eigenschaften
SiO8
B2O8
PA
AUO3
Na18O
Κ,Ο
CaO ..
BaO
NiO
CoO
Cu2O
K1Cr1O7
Sn-Pulver
Zucker
Gewichtsprozent ...
» · ΙΟ7 (20 bis 300°Q/°C
CQ
CQ
Dichte (g/ccm) Hydrolytische Beständigkeit nach
DIN 12111
Säurebeständigkeit nach DIN 12116 Aussehen ,
Tabelle 2
Nr. 16
65,00 12,20 2,70 2,30 2,20 4,00 7,55 1,75
0,30
2,00
100,00
57,1 584 1158 2,44
0,06 2,0 grün
Nr. 17
65,00 12,20 2,70 2,30 2,20 4,00 7,55 2,60
1,20 0,25
100,00
56,1 592 1158 2,46
0,10 0,9 blau
Nr. 18
64,00 12,00 2,50 2,30 2,00 5,00 7,40 3,60 0,50
100,00
59,0 585 1151 2,49
0,1C 1,0 rotbrau

Claims (1)

2313 Patentansprüche:
1. PhosphatgetrSbte Opalgläser des Systems SiQj-B2O1-AI2O3K2O,gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent
SiO, 55,0bis70,0
B1O, l,0bisl6,0
P,O6 l,Obis 9,0
Al4O, l,Obis 5,0
Na1O ..,, O bis 5,0
K,O 4,0bisl6,0
Na4O+ K4O 4,0bisl8,0
CaO O bisll,5
BaO O bis 11,0
MgO O bis 3,0
CaO + BaO + MgO 6,0bisl9,0
ZnO O bis 4,5 *°
TiO1 O bis 4,5
NiO O bis 1,0
DE19732313074 1973-03-06 1973-03-16 Phosphatgetrübte Opalgläser mit Wärmedehnungskoeffizienten von 48 bis 92 mal 10 hoch -7 Grad C und guter chemischer Resistenz Expired DE2313074C2 (de)

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