DE2326587A1

DE2326587A1 - Verfahren zur herstellung von quarzglas

Info

Publication number: DE2326587A1
Application number: DE19732326587
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Tajika
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-05-30
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1973-12-20
Also published as: NL7307433A; DE2326587B2; FR2186438B1; GB1419342A; FR2186438A1; BE800199A

Description

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Matsushita Electronics Corporation • Osaka (Japan)

Verfahren zur Herstellung von Quarzglas

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Quarzglas. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Quarzglas durch Schmelzen eines Bergkristalls in einem Ofen als Ausgangsmaterial.

Bisher wurde Quarzglas hergestellt, indem beispielsweise ein Bergkristall als Ausgangsmaterial in einen vertikalen Ofen durch eine Sturzrinne· gegeben wurde₃ welche im oberen Teil des Einlasses des Ofens angebracht war, der eingegebene Bergkristall mit Brennern geschmolzen wurde, die an den Seitenwandungen des Ofens vorgesehen waren und das resultierende.geschmolzene Quarzglas durch eine Düse abgezogen wurde, welche am Boden des Ofens angebracht war» Als vorstehend erwähnter Bergkristall wurde ein klumpiger Bergkristall verwendet. Klumpiger Bergkristallareicht jedoch die Oberfläche von geschmolzenem Quarz und bleibt in unver-

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 393Ö844 Postscheel; (München) Kto. 67043-604 ,

änderter Form an dieser Oberfläche für *eine lange Zeitdauer. Demgemäß wird ein Gas in den Höhlungen des klumpigen Bergkristalls oder an Stellen gebildet, die durch die Bergkristallklumpen umgeben sind, und dieses Gas wird in das geschmolzene Quarzglas eingetragen bzw. mitgerissen und bleibt darin als Blasen. Da geschmolzenes Quarzglas hohe Viskosität besitzt, können Blasen, welche einmal in dem geschmolzenen Quarzglas eingeschlossen sind, nicht zerstreut oder zerteilt werden und bleiben in dem durch die Düse abgezogenen Quarzglas mit dem Ergebnis, daß sich Luftlinien in dem Glasprodukt gebildet haben. Wenn ein solches Quarzglas Anwendung findet als Entladungsröhre beispielsweise für eine Quecksilberlampe, entstehen die Nachteile, daß die Luftlinien sich in der Versiegelungsstufe expandieren, bei welcher die Enden der Entladungsröhre durch Erhitzen erweicht und durch Zusammenquetschen versiegelt werden, wodurch der Versiegelungsvorgang gestört wird und die Entladungsröhre ihren Wert als Gebrauchsgegenstand stark einbüßt.

Um diese Nächteile zu überwinden, ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, in welchem ein Bergkristall als Ausgangsmaterial zu einem Pulver pulverisiert wird und dann geschmolzen wird. Nach diesem Verfahren wird nicht nur die sich zwischen den Bergkristallteilchen bildende Gasmenge beträchtlich klein, sondern wird auch die Gesamtoberfläche des pulverisierten Bergkristalls groß, so daß das Schmelzen des Bergkristalls gefördert und die Anzahl von Blasen so

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klein wird, daß sie praktisch vernachlässigbar ist. Andererseits wird jedoch ein Teil der Bergkristallteilchen aufgeblasen und in dem Zeitpunkt der Eingabe in den Ofen zerstreut infolge der Hitze der Brenner₅ wodurch folgende Nachteile entstehen.

(a). Die auf eine hohe Temperatur erhitzten Bergkristall- -teilchen kleben an der aus feuerfestem Materialien hergestellten Innenwandung des Ofens an_s Z₀Bo Ziegelsteinen? die hauptsächlich aus Zirkondioxyd zusammengesetzt sind, wodurch das feuerfeste Material korridiert und somit die Lebensdauer des Ofens verkürzt wird»

(b) Infolge der Korrosion- wandern die feuerfesten Materialien in das geschmolzene Quarzglas_s so daß, wenn ein -solches Glas beispielsweise für Entladungsröhren von Quecksilberlampen angewendet wird und eine Erhitzung bei der erwähnten Vers.iegelungsstufe unterworfen wird, das Glas an denjenigen Stellen ₉ an denen die feuerfes-ten Materialien einverleibt sind, tr übe wild? so da/* ate Lichtdurchlässigkeit der Röhre verschlechtert wird_s und gleichzeitig wird der VersiegelungsVorgang schwierige

Cc) Das Verfahren ist unwirtschaftlich bei verminderter Ausbeute.

Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren

Herstellung von Quarzglas durch Vermischen von pulverförmigem

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Bergkristall als Ausgangsmaterial vorgesehen und zwar mit einer Flüssigkeit als Binder, welche nicht mit Silicium bei erhöhter Temperatur reagiert und welche nach Verdampfung leine Substanz außer Silicium zurückläßt, worauf das resultierende Gemisch in Form von Körnern geformt wird und dann die Körner in. einem Ofen geschmolzen werden. .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Quarzglas zu schaffen, durch das ein Glasprodukt erhalten werden kann, das frei von Luftlinien ist.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Quarzglas zu schaffen, bei dem die feuerfesten Materialien, aus denen der für die Herstellung von Quarzglas verwendete Ofen hergestellt ist, weniger korridiert werden, so daß es möglich ist, die Lebensdauer des Ofens zu verlängern.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Quarzglas zu schaffen, wob^i die feuerfesten Materialien, aus denen der zur Herstellung von Quarzglas verwendete Ofen hergestellt ist, nicht in das resultierende Glasprodukt wandern.

Außerdem wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Quarzglas in hoher Ausbeute geschaffen..

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen 309851/0824

näher erläutert.

Fdg. 1 ist ein Querschnitt in Längsrichtung eines bekannten Vertikalen Quarzofens _s wobei 1 ein vertikaler Ofen ist, 2 eine im oberen Teil des Einlasses des Ofens angeordnete Sturzrinne ist₉ 3 das'als Ausgangsmaterial' dienende Bergkristall ist₉ 4 Brenner zeigt, welche an den Seitenwandungen des Ofens angebracht sind_s 5 ein geschmolzenes Quarzglas ist und 6 eine Düse_s welche am Boden des Ofens montiert ist.

Fig» 2 ist eine rohe Schemadarstellung einer Vor= richtungs welche zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verwendet WiPd₅, wobei 7 ein Granulierungskessel ist, 8 eine Sprühdüse, 9 ein Brenner und 10 und 11 Motoren darstellen»

Nachstehend werden Einzelheiten des Verfahrens der Erfindung beschrieben»

Bei dem Verfahren der Erfindung zur Herstellung von Quarzglas wird pulverförmiges'Bergkristall₃ d„h„ ein Ausgangsmaterial für Quarzglas mit einem Binder vermischt_s nämlich einer Flüssigkeit., die hauptsächlich aus Äthylsilicat oder Polyvinylalkohol zusammengesetzt ist₃ und welche nicht mit

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Silicium bei erhöhter Temperatur reagiert und nach Verdampfung keine Substanz außer Silicium zurückläßt, worauf das resultierende .Gemisch getrocknet und in Form von Körnern geformt wird und schließlich die Körner in einem Ofen geschmolzen werden. .

Der Bergkristall, welche in Form von Körnern verformt worden ist, besitzt hohe mechanische Festigkeit und wird daher nicht in die ursprüngliche pulverförmige Bergkristallform gebracht_s selbst wenn die Körner während der Behandlung, wie Trocknung oder Transport oder beim Einbringen in den Ofen einer Vibration oder Schlagwirkung ausgesetzt werden. Wenn die körnigen Bergkristalle in den Ofen eingebracht werden., fallen sie herab_s wobei ihre körnige Form unverändert beibehalten wird_s gelangen zur Oberfläche des geschmolzenen Glases und werden nicht aufgeblasen oder durch Hitze zerstreut= Demgemäß kann die Lebensdauer des Ofens verlängert werden, wandern die feuerfesten Teilchen, aus denen der Ofen besteht₉ nicht in das Glasprodukt, kann die Ausbeute erhöht werden und werden keine Luftlinien in dem Glasprodukt gebildet.

Der hauptsächlich aus Äthylsilicat zusammengesetzte Binders welcher sich an den geformten Bergkristallkörnern festgesetzt hat₉ wird infolge der hohen Temperatur des Ofens zu Silicium umgewandelt» Der Binder schmilzt jedoch zusammen mit dem Bergkristall und ergibt daher keinerlei Beeinträchtigungen de,r Qualität des Quarzglases. Andererseits

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wird der hauptsächlich aus Polyvinylalkohol zusammengesetzte Binder sofort infolge der hohen Temperatur des Ofens verbrannt und zerstreut, wenn der Binder die Oberfläche des geschmolzenen Glases erreicht hat, so daß nur der ursprüngliche pulverförmige Bergkristall auf der Oberfläche des geschmolzenen Glases zurückbleibt. Die Kristallstruktur eines solchen Bergkristalles, welches von dem Binder befreit worden ist, · ist extrem körnig und wird daher sofort zerstört, so daß der Bergkristall nicht an der Oberfläche des geschmolzenen Quarzglases verbleibt im Unterschied zu dem Fall, in welchem klumpiger Bergkristall.in den Ofen eingeführt wird. Aus diesen Gründen bilden sich keine Blasen in dem resultierenden geschmolzenen Quarzglas, so daß es möglich wird, ein Glasprodukt hoher Qualität ohne darin enthaltene Luftlinien zu erhalten.

Nachstehend wird die Erfindung durch folgende Beispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Beispiel 1

100 Gewichtsteile eines feinen Bergkristallpulvers mit einer Teilchengröße entsprechend weniger als 30 Maschen wurden in den Granulierungskessel 7, wie in Fig. 2 gezeigt, gegeben. Zu diesem Pulver wurden gleichförmig mit Hilfe der Sprühdüse 8 20 Gewichtsteile einer 30 %-igen Binderlösung

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(in Alkohol und Wasser) aus "Äthylsilicat 40V(ein im Handel erhältliches Produkt, hergestellt von Nippon Colcoate, K.K) gegeben, während der Kessel 7 rotierte. Das resultierende Gemisch wurde durch Erhitzen des Kessels 7 mit dem Brenner 9 getrocknet, während die Rotation ■ des Kessels 7 fortgesetzt wurde, um geformte, kugelförmige 3 bis 10'mm messende Körner zu erhalten. Die so erhaltenen ■■ Körner wurden in dem bekannten vertikalen Ofen, wie in Fig. 1 gezeigt, durch die am oberen Teil des Einlasses des Ofens angeordnete Schüttrinne gegeben. Als Ergebnis fand keine Zerteilung des Bergkristalls·statt und alle vorstehend erläuterten Nachteile, die sich aus der Zerstreuung oder Zerteilung von Bergkristall ergeben,konnten vermieden werden. Ferner bildeten sich keine Luftlinien in dem Glasprodukt .

Beispiel 2

100 Gewichtsteile eines feinen Bergkristallpulvers einer Körnchengröße entsprechend weniger als 30 Maschen wurden in den Granulierungskessel 7, wie in Fig. 2 gezeigt, gegeben. Zu diesem Pulver wurden gleichförmig mit Hilfe der Sprühdüse 8 15 Gewichtsteile einer 30 %-igen wässrigen Lösung von Polyvinylalkohol gegeben, während der Kessel 7 rotierte. Anschließend wurde der Kessel 7 mit dem Brenner 9 erhitzt, während die Rotation des Kessels 7 fortgesetzt wurde, um das Wasser in der wässrigen Polyvinylalkohollösung zu verdampfen, wodurch geformte, kugelförmige

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3 bis 10 mm messende Körner erhalten wurden. Die so erhaltenen Körner wurden in den Ofen in der gleichen Weise gegeben, wie ixt Beispiel 1 erläutert, wobei die gleichen Wirkungen wie in Beispiel 1 erhalten wurden.

Wie sich aus den vorstehenden Beispielen ergibt, wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von , Quarzglas geschaffen, wobei keine Luftlinien in dem Glasprodukt gebildet werden, keine feuerfesten Materialien in das Glasprodukt wandern, die Lebensdauer des verwendeten Ofens .,verlängert werden kann und die Ausbeute erhöht werden kann.

Das hergestellte Quarzglas ist brauchbar zur Verwendung für Birnen oder Kolben von elektrischen Lampen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Quarzglas durch Schmelzen*von Bergkristall, dadurch gekennzeichnet, daß man Bergkris/tall in Pulverform als Ausgangsmaterial mit einer Flüssigkeit als Binder vermischt, welche bei erhöhter Temperatur nicht mit Silicium reagiert und welche . nach Verdampfung keine Substanz außer Silicium zurückläßt, daß man das resultierende Gemisch zu Körnern verformt und dann die Körner in einem Ofen schmilzt.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man als Binder eine Flüssigkeit' verwendet, die hauptsächlich aus Äthylsilicat zusammengesetzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Binder eine Flüssigkeit verwendet, die hauptsäch-.lieh aus Polyvinylalkohol zusammengesetzt ist.

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