DE2532969A1 - Verfahren zur herstellung von glas - Google Patents

Verfahren zur herstellung von glas

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DE2532969A1
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John Henry Alexander
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International Standard Electric Corp
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International Standard Electric Corp
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Description

Patentanwalt Dipl.-Phys.Leo Thul 7 Stuttgart 30 Kurze Straße 3
J.H.Alexander-10
INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEV7 YORK
Verfahren zur Herstellung von Glas
Die Erfindung betrifft ein ^erfahren zur Herstellung von Glas, insbesondere hochreinem Glas, wie Glas mit gerinaen optischen Verlusten, wie es für die Herstelluna von Lichtleitern und als Grundlaae bei der Herstellung von Lasern benötigt wird.
Es ist bekannt, hochreines Oxydalas in der tTeise herzustellen, daß hochreine Oxide oder Karbonate der erforderlichen Elemente des späteren Glases in einer Schmelze zusairr.en geschmolzen werden. Manche dieser Oxide und Karbonate sind jedoch mit den üblichen Ausfällungsverfahren schwierig zu bearbeiten, um die erforderliche Reinheit zu erhalten. Dieses Herstellungsverfahren ist daher kostspielig.
Bö/Scho
17.7.1975
609808/0896
J.H.Alexander-1O
Der Anmeldung Heat daher die Aufgabe zunrunde, ein Verfahren zur Herstelluna hochreinen Oxidglases anzugeben, welches weniger aufwendig und daher kostengünstiger ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diejenigen Oxidbestandteile, welche Oxide metallischer oder halbleitend.er Elemente sind, durch die Oxidation geschmolzener und. durch Zonenschmelzen gereinigter Mengen dieser Elemente hergestellt v/erden.
Dia Bestandteile derjenigen Oxide, die Oxirie der halbleitenden oder metallischen Elemente sind, sind durch Zonenschmelzen verhältnismäßig einfach zu reinigen. Ausgehend von durch Zonenschmelzen gereinigten Bestandteilen kann hochreines Glas hergestellt werden. Der durch
T5 Zonenschmelzen gereinigte Werkstoff kann jeweils senarat oxidiert werden, in den meisten Fällen ist es jedoch zweckmäßiger, aus sämtlichen durch Zonenschmelzen gereinigten Bestandteilen vor der Oxidation eine Schmelze zu bilden.
2Q Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 enthalten und diese wird nachstehend anhand der beiaefügten Figur beschrieben, welche eine Vorrichtung zeigt, in der das Glas behandelt wird.
0 9 8 08/0896
J.H.Alexander-1O
Die Erfindung wird anhand der Herstellung eines Soda-Kalk-Silikat-Glases beschrieben.
Entsprechende Mengen von Natriun, Kalzium und Siliziumdioxyd werden einzeln durch Zonenschmelzen gereinigt und dann in den wasseraekühlten Schmelztiegel 1 aus Siliziumdioxyd eingesetzt. Der Schmelztieael 1 ist innerhalb der Induktionsspule 2 einer mit Hochfreauenz betriebenen
Induktionsheizvorrichtuna anaeordnet. Die induktive Hochfrequenzerwärmung wird gewählt, weil sie weniaer dazu
neigt, Verunreinigunaen in der Schmelze zu erzeugen
als beispielsweise die Erhitzung in einen Flektro- oder Flammofen. Aus dein gleichen Grund wird ein gekühlter
Schmelztiegel verwendet, so daß die Gefahr einer vom
Schmelztiegel verursachten Verunreiniguna der Schmelze
stark verringert wird.
Der Schmelztiegelinhalt wird in Arcron-Atmosnhäre mit einem Gehalt von etwa 1% trockenem Sauerstoff erhitzt. XJnter
diesen Bedingungen bildet sich ein Oxidfilm auf dem
Natrium und Kalzium und anschließend auf der Oberfläche 2Q der schmelzflüssigen Natrium-Kalzium-Menge. Diese Oxidschicht vermindert die durch Verdampfen hervorgerufenen Natriumverluste. Der Verlust von Natrium wird außerdem
dadurch vermindert, daß die Temperatur der Schmelze für eine bestimmte Temperatur (beispielsweise 800° C) un-
R Π 9 8 0 B / Π R 9 6
J.H.Alexander-10
mittelbar unterhalb des Siedepunktes von Natrium (88O0C) gehalten wird, damit ein Teil des Siliziumdioxyds in
Lösung gehen kann, oxidiert und zur Bildung einer alasigen Schicht 3 auf der Oberfläche der metallischen Schmelze führt. Danach wird die Temperatur der Schmelze lanasam erhöht bis das gesamte Siliziumdioxvd in Lösuno geht.
Bei einer bestimmten Zusammensetzung von 15 %
15 % CaO, 70 % SiO- wird die^ dann erreicht wenn die Schmelze eine Temperatur von etwa 1300° C besitzt. In diesem Stadium wird Sauerstoff durch die Schmelze geblasen, um sie
vollständig zu oxidieren, währenddessen die Temperatur weiter auf etwa 15OO C steigt. Normalerweise wird der Sauerstoff durch einen im Boden des Schmelztieqels angebrachten porösen Anströmboden unter Druck in die
Schmelze geblasen.
Weitere Beispiele für Gläser, die in dieser Weise hergestellt werden können, sind auf folgender Grundlage
aufgebaut: GeO-SiO3, GeOp-SiO3-GaO, GeO3-PiO3- M3O3, GeO9-Al7O^-CaO. In diesen Zusammen set zuncr en kann jedes Bestandteil ohne weiteres mittels Zonenschmelzen gereinigt werden. Um beispielsweise ein GeO3-SiO3-GIaS herzustellen, werden Germanium und Siliziumdioxid in entsprechenden
Mengen zur schmelzflüssigen Legierung erschmolzen. Die Schmelze wird dann durch Hindurchleiten von Sauerstoff oxidiert. Der Oxidationsbeginn kann bei einer Temperatur von ca. 1430 C stattfinden. Diese Temperatur wird jedoch nach und nach in dem Maße erhöht wie die Leaierunasmenge abnimmt und eine Endtemperatur von etwa 1800°C erreicht ist
RD9R08/0896
J.H.Alexander-1O
und die Schmelze vollständig zum OeO_-SiO -Glas oxidiert ist. Eine andere ^Verfahrensweise zur Ferstellüna dieses Glases besteht darin, eine Germaniumschmelze zu erzeugen, sie zu oxidieren, Siliziumdioxid hinzuzufügen und dann die daraus entstehende Schmelze vollends zu oxidieren.
Die Hehrzahl der üblichen Bestandteile des Oxidalases sind metallische oder halbleitende Bestandteile. Zwei bemerkenswerte Ausnahmen sind die Oxide von Bor und Phosnhor. Der niedriae Schmelzpunkt von Phosphor vereinfacht die Aufcrabe, diesen Nerkstoff dxirch Zonenschmelzen zu reinigen, jedoch erschwert der hohe Schmelzpunkt von Bor dies sehr. Es ist jedoch zu vermuten, daß für viele Glaszusammensetzungen ausreichend durch Zonenschmelzen qereinigtes Bor dadurch in die Schmelze crelancrt, daß eine Lösuna von Bor in Siliziumdioxyd durch Zonenschmelzen gereinigt wird.
Andernfalls kann Boraas oder Bordamof, x^ie Bortribrortiid, zusammen mit Sauerstoff in die Schmelze creblasen werden.
60980-8/0896

Claims (4)

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines ^xvdalases, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Oxvdbestandtexle, welche Oxyde metallischer oder halbleitender Elenente sind, d"irch die Oxidation geschmolzener und durch Zonenschmelzen gereinigter '!engen dieser Elemente hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dnß zwei oder mehrere dieser metallischen oder halbleitenden Elemente in einer Schmelze vareint sind, welche oxiiiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bestandteile, ausgenommen Sauerstoff, in einer Schmelze enthalten sind, welche oxidiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasbestandteile mit Sauerstoff oxidiert werden, der durch einen porösen Anströmboden in die Schmelze enthaltenden Schmelztiegel eingebracht wird.
6(19808/0896
DE19752532969 1974-08-06 1975-07-23 Verfahren zur herstellung von glas Withdrawn DE2532969A1 (de)

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US3997313A (en) 1976-12-14
GB1488376A (en) 1977-10-12
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