DE249647C

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Publication number: DE249647C
Application number: DENDAT249647D
Authority: DE
Priority date: 1911-01-25
Also published as: FR424902A; GB191101859A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Man hat bereits Vorschläge gemacht, künstlich hergestellte Alkalisilikate als Flußmittel zur Bereitung des Glassatzes zu verwenden.

Unter anderem benutzte (nach Mußpratt, i. Aufl., Bd. 2, S. 930, und 3. Aufl., Bd. 3, S. 225/26) Ungerer zu dem genannten Zweck das aus einem Teil Kochsalz und zwei Teilen Kieselsäure durch Einwirkung von Wasserdampf hergestellte kieselsaure Natron, demgemäß ein Tetrasilikat. Dasselbe ist jedoch aus gewichtigen Gründen für eine ausgedehnte Amvendung im Glashüttenbetrieb zu verwerfen.

Bekanntlich trachtet der Glasfabrikant, um seine Erzeugungskosten möglichst zu verringern, danach, das Gemenge so weich wie irgend möglich einzustellen, um die Dauer der Schmelze abzukürzen und in einer bestimmten Zeiteinheit mit den gleichen Mitteln möglichst viel Glas zu schmelzen. Da aber ein geringer KaIkgehalt die Widerstandsfähigkeit des Glases gegen physikalische und chemische Einflüsse verringert, so kann der Glasfabrikant in dieser Weise nur bis zu einer gewissen Grenze sein Ziel erreichen. Diese Grenze möglichst heraufzuschieben war die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt.

Das von Ungerer hergestellte Tetrasilikat muß große Mengen unzersetzten Steinsalzes enthalten haben. (Vgl. dazu Lunge, Handbuch der Sodaindustrie, Bd. 2, S. 6, und Gmelin-Kraut-Friedheim, Handbuch der anorganischen Chemie, Bd. II, S. 81, sowie Zeitschrift für angewandte Chemie, Hefti2, Jahrg. 1911, S.538, 2. Abs., 3. Zeile.) Denn die Zersetzung des Steinsalzes in der Rotglut beim Schmelzpunkt des Chlornatriums geschieht durch Wasserdampf nur unvollkommen. ^λ

Mit dem Ungererschcn Silikat kommen also große. Mengen Steinsalz ins Gemenge, welche bei der im Ofen herrschenden Weißglut sich verflüchtigen und unter Mitwirkung des Wasserdampfes der Flammcngasc unter Bildung von Natron und Salzsäure sich zersetzen müssen. Die Folge des Entwcichcns der heißen Salzsäuredämpfe wird die unbedingte Zerstörung der Häfen-, Wannen- und Ofenwände sein. Dies ist sicherlich der Grund, warum sich die Verwendung der aus Kochsalz hergestellten Alkalisilikate bis jetzt nicht einbürgern konnte. (Vgl. Knapp, 3. Aufl., Braunschweig 187I₁S.25.)

Auch die ihrer chemischen Natur nach als Alkalitrisilikate in Betracht kommenden Natronund.Kaliwassergläser'eignen sich nicht für den in Rede stehenden Zweck. Sie haben, ähnlich wie die in dieser Beziehung allerdings noch ungünstiger gestellten Tetrasilikate einen verhältnismäßig geringen Prozentsatz Alkaligehalt, der bei den Natronwassergläsern etwa 25 Prozent, beim Kaliwasscrglas etwa 34 Prozent beträgt. Dieser mäßige Alkaligehalt würde es bedingen, daß bei derVerwendung derWassergläser als ausschließliche Alkaliquelle im Glassatz, der Beginn der Schmelzung nicht unwesentlich hinausgezögert und dadurch u. U. die ganze Dauer des Schmelzvorganges verlängert werden müßte. Die hohen Frachtkosten der Tetra- und Trisilikate spielen dabei gegenüber solchen Flußmitteln, die einen bedeutenden Alkali-

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schalt besitzen, ebenfalls eine wesentliche Kollo. Allen diesen Umständen ist es daher zuzuschreiben, daß man, trotz der offensichtlichen Vorzüge, die die Verwendung reiner Alkalisilikate als Flußmittel im Glassatze mit sich bringt, in der Glashüttontechnik bisher nicht dazu übergegangen ist, die üblichen Flußmittel durch die künstlichen Alkalisilikatc ganz oder teilweise zu ersetzen.

ίο Die Vorzüge nun, welche die Alkalisilikatc den Alkalikarbonaten und -snlfaten gegenüber als Alkaliqucllc des Glases aufweisen, sind andererseits solche, daß ihre Verwendung äußerst erwünscht wäre, wenn sie nicht durch die schon hervorgehobenen Nachteile wieder aufgehoben würden. Diese Vorzüge sind:

1. Geringer Schmelz verlust, weil nur das Kohlendioxyd des kohlensauren Kalkes neben einer geringen Menge dieses Gases, welches in den Alkalisilikaten enthalten ist, beim Schmelzen entweicht; daher schnelleres Füllen der Häfen und weniger häufiges Einlegen des Gemenges erforderlich ist.

2. Leichtere Schmelzbarkeit, weil das Alkali schon in derjenigen Form, in welcher es im Glase enthalten ist, zur Anwendung gelangt und beim Schmelzprozcß nur eine Anlagerung von Kieselsäureanhydrid und Kalk zu erfolgen hat und nicht erst das Austreiben des Kohlenoxydes der Alkalikarbonate und des Schwefeldiox3^rdes, bei Anwendung der schwefelsauren Alkalisalze, durch das Kieselsäureanhydrid vorhergehen muß, bevor sich Kieselsäureanhydrid und Kalk anlagern kann.

3. Gegenüber den schwefelsauren Salzen:

Fortfall des Zusatzes von Kohle, keine Bildung von Galle und kein Entweichen von für. die Vegetation so schädlichem Schwefeldioxyd.

4. Wesentlich geringeres Angreifen der Schmelzgefäßwandungen (Hafen oder Wanne) besonders gegenüber den schwefelsauren Salzen, weil, wie schon eben erwähnt, das neue Schmelzmittel einen Bestandteil des Glases ausmacht und also auch die Säure des Salzes an der BiI-dung des Doppelsilikates beteiligt ist.

Die Vorzüge der Verwendung künstlicher Alkalisilikate an Stelle der bereits in Form von Basalt, Trachyt usw. benutzten natürlichen Silikate sind die folgenden:

i. Die Zusammensetzung der natürlichen Silikateist, wie bei allen Mineralien, schwankend, und es ist infolgedessen bei deren Anwendung eine fortwährende analytische Prüfung und Berechnung des Gemenges erforderlich. Die künstliehen Alkalisilikate dagegen werden von der Fahrik in einer gleichbleibenden, nur in geringen Grenzen schwankenden Zusammensetzung geliefert und können, ebenso wie dies jetzt bei Soda, Glaubersalz und Pottasche geschieht, j ohne analytische Prüfung verwendet werden, j 2. Die natürlichen Silikate haben nur einen i

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geringen Alkaligelinll, welcher bei den Basallen z. B. mir etwa 1 bis f> Prozent bei ragt. 1 )ie nal iirlichen Silikate können infolgedessen niemals als ausschließliche Alkaliquelle dienen, sondern sie können nur das erforderliche Alkali zum geringeren Teile liefern. Es muß stets noch Soda, Glaubersalz oder Pottasche hinzugenoinmen werden, um die für den Schmelzvorgang erforderliche Menge Alkali zu erhalten.

3. Die natürlichen Silikate enthalten einen großen Prozentsatz Eisenoxyd und Eise.noxydul, die Basalte beispielsweise bis zu beinalie 22 Prozent, so daß sich dieselben nur für gewöhnliches Glas, braunes und grünes Flaschcnglas, eignen. Die künstlichen Alkalisilikate hingegen sind wegen ihres geringen Gehaltes an Eisenoxyd · für alle Glassorten, vom gewöhnlichsten Flaschenglas bis zum feinsten Kristallglas, zu verwenden.

4. Der Gehalt an Tonerde ist bei den natürlichen Silikaten sehr hoch; er beträgt bei den Basalten bis zu etwa 16 Prozent. Hierdurch wird die Schmelzbarkeit des Gemenges sehr beeinträchtigt, so daß die natürlichen Silikate im Hafenbetriebe als Flußmittel nicht verwendet werden können. Die künstlichen Alkalisilikate hingegen enthalten nur ganz unbedeutende Mengen Tonerde — nicht mehr wie die bis jetz verwendeten Schmelzmittel Soda, Glaubersalz und Pottasche —, sind also auf die Schmelzbarkeit ganz ohne Einfluß.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet nun ein Verfahren zur Herstellung von Glasschmelzen, welches darin besteht, als ausschließliehe 'Alkaliquelle dem Glassatze ein künstlich hergestelltes Metasilikat hinzuzusetzen.

Nicht nur der wesentlich geringere Preis der Alkalimetasilikate gegenüber demjenigen der Alkalitrisilikate macht ihre Verwertung für die Glastechnik von größter Bedeutung, sondern auch der Umstand, daß die Natriummetasilikate etwa 50 Prozent, die Kalimetasilikate gar 61 Prozent Natrium bzw. Kalium enthalten und daß sie daneben alle bereits vorhandenen Vorzüge der synthetisch erzeugten Alkalisilikate gegenüber den natürlichen und den bisher verwendeten Flußmitteln besitzen. Ihre Verwendung als ausschließliches Flußmittel für im Hafen oder in der Wanne zu erschmelzende Glassatzgemenge führt somit zu einem außerordentlichen Fortschritte, weil es auf diese Weise gelingt, jede Art von Gläsern in bisher nicht erreichter Reinheit und ohne Verteuerung der Herstellungskosten zu erzeugen.

Die scheinbare Bedeutungslosigkeit der künstlich herstellbaren Alkalimetasilikate für Zwecke der Glasbereitung, wurde bisher durch die Tatsache bedingt, daß ihre Fabrikation ausweislich der sich mit ihnen beschäftigenden Fachliteratur iao teils für unmöglich, teils nur unter Umständen, die eine Verwertung für die Glasbereitung der

Kostenhöhe wegen als ausgeschlossen erscheinen lassen mußten, für durchführbar erachtet wurde. Der Schwerpunkt des neuen Verfahrens zur Bereitung von Glassätzen liegt also — gleichviel, ob man die unter Ausschluß natürlicher Gesteine oder die unter Gegenwart derselben hergestellten Glassätze ins Auge faßt — darin, daß durch die Verwendung der Alkalimetasilikatc als ausschließliche Alkaliquelle die Übelstände der bisher unter allen Umständen als unvermeidlich angeschenen Alkalikarbonatc und Sulfate vermieden werden, was bisher um so weniger als möglich und erreichbar angesehen wurde, weil die künstlich hergestellten Wasserglaser schon ihres geringen Alkaligehaltes und ihrer Kostenhöhe wegen a priori als Flußmittel ausschieden.

Bei der Anwendung des Alkalimetasilikates als Flußmittel ist zu berücksichtigen, daß die kieselsauren Salze schon Kieselsäureanhydrid enthalten, und zwar enthält das chemisch reine Natriummetasilikat 49,18 Prozent SiO₂ und das chemisch reine Kaliummetasilikat 38, 96 Prozent Si O,

Der Gehalt an Si O₂ bei den technischen Erzeugnissen ist etwas geringer. Dieser Gehalt an Si O₂ ist von der Menge Sand, welche bis jetzt bei Anwendung der kohlensauren oder schwefelsauren Alkalien dem Gemenge zugesetzt worden ist, in Abzug zu bringen. Ferner müssen noch die Mengen der Silikate, welche 2 4 <)(>/, 7

an Stelle der bis jetzt verwendeten Mengen Soda, Pottasche oder Glaubersalz zu nehmen sind, berechnet werden. Die Gewichtsvorhältnisse sind wie folgt: An Stelle von 100 Teilen Soda sind 115 Teile Natriummetasilikat, an Stelle von 100 Teilen Pottasche sind 112 Teile Kaliummetasilikat \md an Stelle von 100 Teilen ■ Glaubersalz sind 86 Teile Natriummetasilikat zu nehmen. Bei dieser Berechnung sind der Einfachheit halber die iooprozentigcn Substanzen zugrunde gelegt. Bei der Verwendung weniger reiner Verbindungen ist der wirkliche Gehalt der Stoffe an den Silikaten in Rechnung zu stellen.

Beispiel: Ein Gemenge von 200 Pfund Sand, 70 Pfund Soda, 30 Pfund Kalk ist zu ersetzen durch rund 160 Pfund Sand, rund 80 Pfund Natriummetasilikat, rund 30 Pfund Kalk.

Claims

Patent-Anspruch: __o

Verfahren zur Bereitung von Glasschmelzen unter Benutzung künstlicher Alkalisilikate als Flußmittel, dadurch gekennzeichnet, ■ daß man dem Glassatze die Alkalisilikate in Form von Alkalimetasilikaten als ausschließliehe Alkaliquelle zusetzt, zum Zwecke, den Glassatz sowohl im Hafen als auch in der Wanne zur Herstellung sämtlicher, insbesondere also auch weißer Gläser zu erschmelzen.