DE3213689A1

DE3213689A1 - Verfahren zur opalisierung von glas

Info

Publication number: DE3213689A1
Application number: DE19823213689
Authority: DE
Inventors: Antero 11100 Riihimäki Tiilikka
Original assignee: RIIHIMAEEN LASI Oy
Current assignee: RIIHIMAEEN LASI Oy
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1982-04-14
Publication date: 1983-03-03
Also published as: FI77439B; GB2096594B; FR2504115A1; FI811168L; FI77439C; GB2096594A; US4427429A

Description

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ViSIlH¹AJiUUK /Uli Ol'ALI.'-JIlitUJNG VON GLAo

Die vox¹ liü.'xnü.o iCr/indung betrifft ein Vei'fubren zur OpalisiGi'un.^ von Glas zur weiteren Verarbeitung in Fertigungsart fcomatcn.

Bekannt! '< cLi handelt es sich beim Opalr;!''^ um ein Glas, das Licht durchlasst, die durchgehenden .Strahlen ,jedoch r;lei.chmüüLjir¹; in verschiedene Richtungen verkeilt. .Die Opalisierunr5 beruht auf dem Vorhandensein kleiner Teilchen im Glas, deren Brechungsindex: von dom dec Grund^lases verschieden ist, b ;.v/. von mikroskopisch kleinen Gasbläschen im Glas.

Die Opalisierun^ läset sich erreichen durch Zugabe von Fluoriden, für gewöhnlich von Kryolith, Phosphaten wie Apatit oder Zinnkalk bzw. Titan- oder Zirkondioxyden zum Rohgemenge vor dem Schmelzen. Gewisse andere Stoffe können ebenfalls Verwendung finden,· so sum Beispiel Sulfate, wenn die Opalisierun,^ ausüchliesslich über dio Lichtwirkunp; erzielt werden soll. Der Einsatz von Arsen ist ebenfalls möglich.

Das Rohgemenge wird normalerweise in einem grossen Schmelzofen geschmolzen, von dem aus mehrere i'ertigun^sautomaton über sogenannte Vorherde beschickt v/erden können. Soll Opalglas hergestellt v/erden, so muss das im Ofen au erschmelzende Rohgemenge eine speziell auf dieses Opalglas zugeschnittene Zusammensetzung haben bzw. aufweisen, wobei dann sämtliche iPertigungsautornaten für die Produktion von Opalglasartikeln eingesetzt werden. Aus gewissen kommerziellen Gründen mag es jedoch wünschenswert sein, nur einen oder nur wenige Automaten für dio Produktion von Opalglasartikeln ohne Änderung des auf den anderen Haschinen gefahrenen Programms und ohne die Notwendigkeit einer änderung der Zusammensetzung des im Ofen zu schmelzenden Glases abzustellen.

Bei-der Herstellung von Farbglas ist es bekannt, die Färbung in dem zwischen Ofen und Fertigungsautomaten befindlichen Vorherd vorzunehmen. Dies geschieht wie folgt: Arn Anfang des Vorherdes wird die erforderliche geringe Menge sogenannter Fritten oder Farbkonzentrate der vom Ofen kommenden Glasschmelze zugesetzt. Bei diesen Fritten oder Farbkonzentraten handelt es sich um leicht schmelzbare Glasverbindungen und verschiedene färbende Metalloxide. Sie werden im Festzustand, d.h. in Flocken- oder Körnerform, zugegeben. Nach erfolgter Zugabe wird die Glasschmelze im Vorherd auf mechanischem Wege mit Hilfe von keramischen Propellerrührwerken oder auf elektrischem Wege mittels Elektroden durchgerührt. Somit besteht die Möglichkeit, Glasartikel in verschiedenen Farben auf verschiedenen Fertigungsautomaten herzustellen, obwohl das Grundglasgemenge im Ofen unverändert bleibt.

Trotz der Tatsache, dass das vorbeschriebene kontinuierliche Verfahren zur Herstellung von Farbglaoartikeln bestens bekannt ist, herrscht bei den Fachleuten in der Branche wie beispielsweise bei den Herstellern von öfen, Vorherden, Fritten oder Farbkonzentraten sowie Färbungseinrichtungen der Eindruck vor, dass eine kontinuierliche Produktion von Opalglas zwischen Ofen und Pertigungsautomaten nicht möglich ist, weil die für die Opalisierung erforderliche Phasentrennung oder Bildung mikoskopisch kleiner Gasbläschen in einem Vorherd nicht bewerkstelligt werden .kann.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Kontinuierlichen Verfahrens zur Opalisierung von Glas in einem Vorherd, so dass die Produktion von Opalglas-

artikeln auf nur einem oder einigen wenigen Fertigungsautomaten ermöglicht wird, während die vom gleichen Ofen beschickten übrigen Maschinen Glasgegenstände aus einem anderen Glasmaterial herstellen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe wie folgt gelöst:

Das Opalisierungcmittel wird der vom Ofen kommenden weissen oder gefärbten Glasschmelze in dem zwischen Ofen und Fertigungsautomaten befindlichen Vorherd zugegeben. Anschliessend wird die Glastemperatur so eingestellt, dass die Opalisierung vor dem Automaten oder spätestens während des hinter dem Fertigungsautomaten ablaufenden Kühlprozesses bewirkt wird.

Erfindungsgemäss können als Opalisierungsmittel Phosphate, Fluoride bzw. Sulfate verwendet werden. Zweckmässigerweise werden Phosphate wie Natrium-Dihydrophosphat, Kalziumphosphat, Zinkphosphat oder Magnesiumphosphat benutzt, wenngleich auch der Einsatz anderer Phosphate möglich ist.

Neben Phosphat kann der Opalisierungszusatz auch Bor, beispielsweise in der Form von Borsäure oder Borax enthalten, um die für die Opalisierungsreaktion erforderliche Temperatur zu senken.

Zur Beschleunigung der Opalisierungsreaktion können dem Opalisierungsmittel kleine Mengen Fluorid, beispielsweise Natriumfluorid, in der Grössenordnung von maximal 5 Gew.-%, zugesetzt werden.

Zur Regulierung des Anfalls an Kernbildungszentren, der Kristallform, der Kristallwachstumsgeschwindigkoit sowie der Wachstumsrichtungen kann Titan- b--w. Zirkondioxyd oder Vanadiumoxyd allein oder in verschiedenen Kombinationen in kleinen Mengen bis maximal 5 Gow.-%

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/,ugogebon worden, Us wurde festgestellt, dass sich auf diese Weise entweder einige wenige schnellwachsende oder eine gröasere Anzahl langsam wachsender opalisierender Kristalle herstellen lassen. Damit ist eine Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften des Opalglases, beispielsweise der Wärmedehnzahl, möglich.

Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens kann der Opalisierungszusatz der Glasschmelze im Vorherd entweder in seinem ursprünglichen Zustand, d.h. in feinpulveriger Zusammensetzung,zugegeben oder zuerst separat geschmolzen und sodann der im Vorherd messenden Glasschmelze zugesetzt uorden. Eine weitere mögliche Verfahrensweise bosteht darin, den Opalisierungszusatz zunächst getrennt :-,u schmelzen und. anschließend abzukühlen, zu mahlen und auf die ,"jeweils gewünschte Korngrösse abzusieben. Dieses Material wird der Glasschmelze hinzugefügt. Zweckmässigerweise erfolgt der Zusatz des Opalisierungsinittels in einer Menge von 10 - 20 % der Glasschmelze.

Unabhängig davon, auf welche Weise die eigentliche Zugabe des Opalisierungsmittels erfolgt, ist die Glasschmelze während, der Zusatzphase oder unmittelbar danach einer intensivenKührbehandlung zu unterziehen, damit der Opali- ;ii erunnszusatz sich sofort mit der Glasschmelze vermischt. Hei nicht ordnungügemüsser Durchführung dieses Verfahrensschritts bleibt das Mittel an der Oberfläche der Schmelze, wobei, es eine teilweise Zersetzung erfährt, so dass keine oder lediglich eine vom Ergebnis her unzureichende Opalisierung stattfindet.

Die Temperatur des Grundglases muss hoch ,genug sein, damit das Opalisierungsmittel in der Glasschmelze in Lösung gehen Lann. Natürlich ist diese Temperatur von der Zusammensetzung des Grundglases abhängig. Entspricht diese

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Zusammense tzung der,'j en igen einer. Verpackung;·— odoi:¹ Haus— haltglases, so kann die l^viischtemperatur ca. 1250-1^00 ⁵G betrafen, wenn der Opalisierungssusatz neben Phosphat auch noch Bor enthält. Ist kein Bor enthalten, so muss die Mischtemperatur für das vorerwähnte Grundglas mindestens bei etwa 135O°C liefen. Dagegen erfordert Borsilikatglas eine wesentlich höhere Misch temperatur.

Nach dom Mischen ist die Temperatur bis auf einen Wert abzusenken, bei dem die Phasentrennung mit der ,"jeweils erforderlichen Geschwindigkeit so erfolgt, dass sie zu dem Zeitpunkt, ds das Glas den Fertigungsautornaton erreicht, abgeschlossen ist. Für das vorgenannte Verpackungs- oder tlaushaltglas liegt diese 'I'einpocabui· irn Bereich zwischen 1^00 und HOO⁰G. Der Ooalisierungsgrad lässt sich über das TemperaturgefälleproFiI beeinflussen, so dass sich ein Opalglas in der jeweils erforderlichen Qualität herstellen lässt. Andererseits kann das erforderliche Temperaturgefälle dadurch beigestellt werden, dass man ausser der Temperatur auch die Verweilzeit der Glasschmelze im Vorherd nach Zusatz des Opalisierungsmittels reguliert, wobei diese Verweilzeit zwischen '60 Minuten und 5 Stunden betragen kann. Auch besteht die Möglichkeit der Steuerung des Temperaturgefälles dergestalt, dass die Opalisierung erst während des Formprozesses innerhalb des Automaten oder sogar erst während des Abkiililens im Anschluss an die Verformung erfolgt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen dem besseren Verständnis dei> Erfindung dienen:

Beispiel 1

Grund.glas in einer der nachstehenden Zusammensetzungen wurde •/Air Herstellung von Verpackung^- oder Haushaltglasartikeln im Ofen geschmolzen:

Zusammensetzung A Zusammensetzung B

SiOp 72.5 % 72.5 %

Na_p0 13.9 ¹P 13.8 %

K₂O . 0.8 % 0.8 %

MgO 0.7 % 0.7 %

OaO 10.4 % 10.4 %

Al₂O₅ 1.6 % 1.6 %

1'¹O₂O₅ 0.03- 0.07 # 0.04 #

Gr₂Ov - 0.14 ^

GoO - . 0.02 %

Das Grundglas in der Zusammensetzunp-; A ist weitgehendst woiss, während das der Zusammensetzung B eine Gründfärbung aufweis t.

Die Glasschmelze wurde aus dem Ofen in den zwischen Ofen und Ji'oj't i.gungsautomaten bef indliclien Vorherd geleitet. Die Ginstemperatur wurde im Vorherd auf 1350 G gehalten. Natrium-Dihydrophosphat als PpO₁- v/urde in einer Menge von 6 %
in den Vorherd eingesetzt, und zwar unter intensivem
.Rühren des Glases. Nach erfolgtem Zusatz wurde die Glastemperatur über den Zeitraum von 5 Stunden verteilt
ois auf HOO⁰G reduziert. Anschliessend wurde das Glas
in der· üblichen Weise dem Fertigungsautomaten zugeführt. Die automatisch geformten Produkte wurden der normalen
Praxis entsprechend in den Kühlofen verbracht.

lic i spi.ol Ί·.

Vi'W Voi'iirboi bunp gelangte das gleiche Grundpias wie beim Ho iüpiol Ί.. JJ i ο Glasschmelze im Vorherd wurde auf eine:c
'l'oKifiepal-ui' von 1'500⁰G gehalten und es wurde das Opali-

sici'unrcriii Ll.ol uur; lIal;iM.um-J) i ti.ydi¹· -ρ1ιυ:.;|)1ι.·ι I. und IJnnwiiiiv: ;·μ gleichen Teilen !uigesebzt. Nach erfolgtem. Zu.-,atz wurde die Glasternperabur über den Zeitraum von 5 ο bunde η verteilt bis auf 1100 C reduziert. Der weitere Verfahrensablauf fand wie in Beispiel 1 beschrieben statb.

Beispiel 5

Gleiche Verfahrensweise wie bei Beispiel 1, ausser dass das als Opalisierungsrnittel verwendete Natrium-Dihydrophosphat zusätzlich 2 % Watriumfluorid enthielb.

Beispiel ^LY

Gleiche Verfahrennv/eise wie bei Beispiel 1, ausser dass das als Opaliüiez'unrjami ttol verwendete Natriurn-Dih.ydrophosphat r.Lusätzl icli 2 % IMbanoxyd enthielt,.

Beispiel 5

Gleiche Verfahrensweise wie bei Beispiel 1, aussei' dass das als Opalisierun^smittel verwendete Natrium-Dihydrophosphat zusätzlich 2 # Natriumfluorid und 2 % Titanoxyd enthielt.

Beispiel 6

Gleiche Verfahrensweise wie bei Beispiel 2, ausser dass das als Opalisierungsmittel verwendete Natrium-Dihydrophosphat mit Borsäure zusätzlich 2 % NatriumL'luorid enthielt.

Beispiel '/

Gleiche Verfahrensweise wie bei Beispiel 2, ausser dasr.; das Opalisierungsrnittel zusätzlich 2 % Titanoxyd enthioJ b.

Beispiel 8

Gleiche Verfahrensweise wie bei Beispiel 2, ausser dass das Opalisierungsmittel zusätzlich 2 # Nabriumf'luorid und 2 -/ο Titanoxyd enthielt.

PATENTANüPlfÜCHE

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Verfahren zur Opalisierung von Glas zur weiteren Verarbeitung in Fertigungsautomaten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Opalisierungsmittel der vom Ofen kommenden weissen oder, gefärbten Glasschmelze in dem zwischen Ofen und Fertxgungsautomaten angeordneten Vorherd zugesetzt wird und dass anschliessend eine Regulierung der Glastemperatur erfolgt in der V/eise, dass die Opalisierung vor dem Automaten oder spätestens während des hinter dem Fertxgungsautomaten ablaufenden Kühlprozess stattfindet.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Opalisierungsmittels zur Glasschmelze in der Form eines festen feinkörnigen Pulvers erfolgt.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Opalisierungsmittel separat geschmolzen und sodann der Glasschmelze im Vorherd in geschmolzener Form zugesetzt wird.
4·. Verfahren gemäss den vorstehenden Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim oder nach dem Zusetzen des Opalisierungsmittels die Glasschmelze im Vorherd einer intensiven Rührbehandlung unterzogen wird.
5. Verfahren gemäss den vorstehenden Ansprüchen 1 bin 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Opalisierungsmittel aus Phosphaten, -Fluoriden bzw. Sulfaten besteht.
6. Verfahren gemäss Anspruch 5> dadurch gekeniiKexchnot, dass das Opalisierungsmittel aus Phosphat wie beispielsweise Natrium-Dihydrophosphat, Kalziumphosphat,

Zinkphosphat oder Magnesiumphosphat oder den verschiedenen Zusammensetzungen derselben besteht.
7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Opalisierungsmittel zusätzlich Bor in der Form von Borsäure oder Borax enthält.
8. Verfahren gemäss Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Opalisierungsmittel aus Natrium-Dihydrophosphat und Borsäure im Mischungsverhältnis 1:1 besteht.
9. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Opalisierungsrnittel aus Natrium-Dihydrophosphat besteht.
10. Verfahren gem&ss Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Opalisierungsmittel zusätzlich Natriumfluorid in Mengen bis maximal 5 % enthält.
11. Vorfahren gemäss Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Opalisierungsraittel zusätzlich bis maximal 5 ^cf° Titan- bzw. Ziriccndioxyd oder Vanadiumoxyd oder verschiedene Zusammensetzungen derselben enthält.