DE2617155B2 - Glas auf der Basis SiO2 O3 -SrO-CaO-Na2 O-Li2 O mit erhöhtem elektrischem Widerstand, guter chemischer Resistenz im Temperaturbereich von 90 bis 150 Grad C und einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 12 bis 98 mal 10~7 /Grad C, sowie seine Verwendung - Google Patents

Glas auf der Basis SiO2 O3 -SrO-CaO-Na2 O-Li2 O mit erhöhtem elektrischem Widerstand, guter chemischer Resistenz im Temperaturbereich von 90 bis 150 Grad C und einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 12 bis 98 mal 10~7 /Grad C, sowie seine Verwendung

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Description

SiO2 583 bis 64,7
ZrO2 14,1 bis 20,0
AI2O3 3,0 bis 0,1
U2O3 O.Ibis 3,0
SrO 0,1 bis 4,0
CaO 0,1 bis 3,0
Na2O 0,1 bis 6,0
Li2O 1,2 bis 5,0
K2O 14,0 bis 3,0
Siliziumdioxid 69,5
Calciumdioxid 5,5
Magnesiumoxid 3,5
Bariumoxid 5,0
Natriumoxid 12,5
Kaliumoxid 4,0
Eisenoxid höchstens 0,3
Siliziumdioxid 62 bis 63
Zirkondioxid 12 bis 14
Aluminiumoxid 2,4
Lanthanoxid 2,4
2. Verwendung des Glases nach Anspruch 1 für Glaselektroden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Glas auf der Basis
SiO2-ZrO2-AI2O3-La2O3-SrO-CaO-Na2O-Li2O
mit erhöhtem elektrischem Widerstand, guter chemischer Resistenz im Temperaturbereich von 90 bis 1500C und einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 12 bis 98 · 10-7/°C sowie seine Verwendung. Sie läßt sich für die Fertigung von Glaselektrodenkörpern sowie im Gerätebau und in der Baustoffindustrie verwenden.
Es ist ein Glas folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) bekannt:
(Handbuch der Glasherstellung, Moskau 1970, Bd. 1, S. /77). Das Glas der angegebenen Zusammensetzung gehört zur hydrolytischen Klasse IV. Fs wird zur Fertigung von Elektrodenkörpern eingesetzt. In stark alkalischen Medien und bei erhöhten Temperaturen (100 bis 15O0C) verliert jedoch das Glas seine chemische Beständigkeit und löst sich auf.
Es ist ebenfalls ein Glas bekannt, das aus Oxiden von Silizium, Zirkonium, Aluminium, Lanthan, Strontium, Calcium, Natrium und Lithium in folgenden Mengen (Gewichtsprozent) besteht:
Strontiumoxid
Calciumoxid
Natriumoxid
Lithiumoxid
4,0
4,0
10 bis 12
Ibis 2
(UdSSR-Urheberschein Nr. 147297).
Diese Glasarten werden bei einer Temperatur von 1420 bis 14400C gut durchgeschmolzen und geläutert und sind für die Herstellung von Laborgeräten geeignet. Diese Glasarten weisen folgende chemisch-physikalischen Eigenschaften auf:
Wärmeausdehnungskoeffizient (ό5±2) ■ 10-7/"C
Temperaturwechselbeständigkeit 1300C
Chemische Resistenz
(Beständigkeit) (Gewichtsverlust in mg/100 cm2) bei
90°Cin 1,0 η-Lösung von NaOH 10 bis 12
in 2,0 η-Lösung eines
Gemisches aus NaOH und Soda 25 bis 28.
Bei 1500C lösen sich diese Glasarten auf.
Diese Glasarten lassen sich also mit Platin und in der pH-Meßtechnik verwendeten Elektrodengläsern nicht verlöten, bei einer 1000C übersteigenden Temperatur besitzen sie eine geringe chemische Resistenz und können für die Elektrodenherstellung nicht benutzt werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein bei Temperaturen zwischen 90 und 1500C chemisch resistentes Glas durch entsprechende Wahl der Komponenten und ihrer Mengenverhältnisse herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Glas mit Oxiden von Silizium, Zirkonium, Aluminium, Lanthan, Strontium, Calcium, Natrium, Lithium gelöst, welches erfindungsgernäß auch Kaliumoxid enthält, wobei die Komponenten in folgenden Mengen (Gewichtsprozent) enthalten sind:
Siliziumdioxid 58,5 bis 64,7 0,1
Zirkondioxid 14,1 bis 20,0 3,0
Aluminiumoxid 3,0 bis 4,0
Lanthanoxid 0,1 bis 0,1
Strontiumoxid 0,1 bis 0,1
Calciumoxid 3,0 bis 5,0
Natriumoxid 6,0 bis J,0
Lithiumoxid 1,2 bis
Kaliumoxid 14,0 bis
Durch Zugabe von Kaliumoxid in den genannten Mengen kan:; man den spezifischen elektrischen Widerstand des Glases wesentlich bis zu 115 Gß χ cm erhöhen (1 Gfl= 109ß). Das in den genannten Mengen zugegebene Zirkondioxid erhöht die chemische Resistenz des Glases wesentlich, und die im angegebenen Verhältnis eingesetzten anderen Oxide sichern ein gutes technologiegerechtes Glasschmelzen und eine Änderung des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von 12 ■ 10~7bis98 · 10"V0C.
Das Verfahren zur Herstellung des vorgeschlagenen Glases wird auf folgende Weise durchgeführt. Das Glas wird aus pulverförmigen Oxiden von Silizium, Zirkonium, Aluminium, Lanthan, Strontium, Calcium, Natrium, Lithium, Kalium im oben angegebenen Verhältnis unter Berücksichtigung ihrer Feuchtigkeit zusammengeschmolzen. Man wiegt das aus diesen Oxiden
zusammengesetzte Gemenge und bringt es zusammen mit einem Holzkohlenzusatz in einen auf etwa 500° C vorerhitzten Quarzbehälter ein.
Der Ofen, in dem geschmolzen wird, wird zusammen mit dem Quarzbehälter auf eine Temperatur von 1 IOO°C aufgeheizt, bei der die Glasschmelze 1,0 bis 1,5 Stunden gehalten wird. Dann wird die Temperatur mit einer bei diesem Ofen möglichen Geschwindigkeit auf 1480 bis 15000C erhöht. Bei dieser Temperatur hält man die Glasmasse mindestens 3 Stunden lang.
Aus dem so hergestellten Glas fertigte man Probierröhrchen und Körper für Natriumelektroden und untersuchte die chemische Resistenz in 2 n-Lösungen von Natriumhydroxid und Natriumkarbonat Als
Tabelle 1
Maß für die chemische Resistenz diente die Gewichtsänderung in mg des Glases, bezogen auf 100 cm2 (mg/100 cm2). Die Versuche dauerten 6 Stunden. Sie haben gezeigt, daß die chemische Resistenz des vorgeschlagenen Glases um das 4- bis lOfache größer als die der Glasarten der bekannten Zusammensetzung ist; der elektrische Widerstand des vorgeschlagenen Glases ist dabei bei Temperaturen unterhalb 100°C mindestens um das 10 OOOfache und bei Temperaturen zwischen 100 und 150° C um das 100 OOOfache hötier als der der Glasarten bekannter Zusammensetzung. Die erhaltenen Angaben Ober die chemische Resistenz sind in der nachstehenden Tabelle angeführt
Versuch
Lösung
Temperatur Gewichtsverlust gem. mg/100 cm2 58,52 gem. »Handbuch
C Erfindung gem. UdSSR- 11,79 d. Glasherstellung
Urhebersch. 3,76 Moskau 1970,
1 47 297 1,99 Bd. 1,8.777
15 2,48 67
90 123 23 3,06 1350
150 10 480 1,96 110
90 56 10 1,92 1800
150 Siliziumdioxid 510 14,52
1 Kl Kaliumoxid
Lithiumoxid
Natriumoxid
Calciumoxid
Strontiumoxid
i'l Aluminiumoxid
Lanthanoxid
Zirkondioxid
1 2n Lösung von Natriumhydroxid
2 2 η Lösung von Natriumkarbonat
Das in der Tabelle angegebene Glas gemäß dem UdSSR-Urheberschein Nr. 147297 hat folgende Zusammensetzung (in Ge' -ichtsprozent):
Siliziumdiox'd -52 bis 6;
Zirkondioxid IZbis 14
Aluminiumoxid 2,4
Lanthanoxid 2.4
Strontiumoxid 4.0
Calciumoxid 4.0
Natriumoxid lObis 12
Lithiumoxid I bis 2
Das Glas gemäß dem »Handbuch der Glasherstellung« besitzt folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
Sihziumdioxid 69,5
Calciumoxid 5,5
Magnesiumoxid 3,5
Bariumoxid 5,0
Natriumoxid 12,5
Kaliumoxid 4,0
Eisenoxid höchstens 0,3
Das Glas der angeführten Zusamme nutzung wird für die Herstellung von Natriumelektrodenkörpern eingesetzt und weist die in Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften auf.
Beispiel 2
Ein Glas besitzt folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
Das erfindungsgemäße Glas weist eine hohe chemische Resistenz bei einer Temperatur von 90 bis 15O0C, einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 12 ■ 10-7 bis 90 · 10"V0C auf, besitzt einen spezifischen elektrischen Widerstand bis zu 115 Gß χ cm und kann für die Fertigung sowohl von Glaselektrodenkörpern als auch von Spezialgeräten und Baustoffen empfohlen werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachstehend Beispiele für konkrete Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Glases angeführt:
Beispiel I
Ein Glas besitzt folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
Siliziumdioxid
Kaliumoxid
Lithiumoxid
Natriumoxid
Calciumoxid
Strontiumoxid
Aluminiumoxid
Lanthanoxid
Zirkondioxid
59,68
7,70
2,46
6,00
2,50
3,09
1,98
1,94
14,65.
Das Glas läßt sich mit verschiedenen Glasmembranen von Elektroden zum Messen des pH-, pNa- und pK-Wertes gut verlöten. Die chemische Resistenz des Glases ist der in Beispiel 1 angegebenen analog, weitere Eigenschaften sind in Tabelle 2 zu finden.
Beispiel 3
Ein Glas besitzt folgende Zusammensetzung
Gewichtsprozent):
Siliziumdioxid
Kaliumoxid
Lithiumoxid
Natriumoxid
Calciumoxid
Strontiumoxid
Aluminiumoxid
Lanthanoxid
Zirkondioxid
60,0 3,0 1,2 3,0 3,0 4,0 3,0 2,0
20,0.
Das Glas der angegebenen Zusammensetzung weist die höchste chemische Resistenz auf und ist für die Herstellung von Glaselektrodenkörpern sowie Rohrleitungen, die in aggressiven Medien benutzt werden, geeignet Seine Eigenschaften sind in Tabelle zusammengefaßt.
Beispiel 4
Ein Glas besitzt folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):
Siliziumdioxid 64,7
Kaliumoxid 14,0
Lanthanoxid 0,1
Lithiumoxid 5,0
Natriumoxid 0,1
Calciumoxid 0,1
Strontiumoxid 0,1
Aluminiumoxid 0,1
Zirkondioxid 15,8
Das Glas der angegebenen Zusammensetzung läßt sich mit verschiedenen Glasmembranen von ionenselektiven Elektroden gut verlöten und weist die Eigenschaften gemäß Tabelle 2 auf.
Tabelle 2
Spezifischer elek- Wärmeausdeh- Gewichtsverluste an Glas bei 150 Γ in me/100 cm3 in •irischer Widerstand r.ungskoefTizient Lösungen von des Glases bei
150 C
LJ x cm)
2 n- NaOII 2n-NajCO., Kochlauge Schwarz
lauge
Glas nach Beispiel 1 100
Glas nach Beispiel 2 78
Glas nach Beispiel 3 62
Glas nach Beispiel 4 115
95 90 52 92
48
60
238
215 238
22
20 22

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1, Glas auf der Basis
    SiOrZrOrAl2O3-La2O3-SrO-CaO-Na2O-Li2O,
    dadurch gekennzeichnet, daß es zur Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstandes zusätzlich K2O enthält und es zur Einstellung guter chemischer Resistenz im Temperaturbereich von 90 bis 1500C und eines linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 12 bis 98 - 10-7/°C folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten aufweist:
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