DE580295C - Phosphatglaeser - Google Patents

Phosphatglaeser

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DE580295C
DE580295C DE1930580295D DE580295DA DE580295C DE 580295 C DE580295 C DE 580295C DE 1930580295 D DE1930580295 D DE 1930580295D DE 580295D A DE580295D A DE 580295DA DE 580295 C DE580295 C DE 580295C
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Germany
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glass
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sio
glasses
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DE1930580295D
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English (en)
Inventor
Dr Hans Georg Grimm
Dr Paul Huppert
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IG Farbenindustrie AG
Original Assignee
IG Farbenindustrie AG
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Publication date
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
    • C03C3/17—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing aluminium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AM
8. JULI 1933
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 32 b GRUPPE
32 b 138.
I. G. Farbenindustrie Akt.-Ges. in Frankfurt a. M.*) Phosphatgläser
Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. September 1930 ab
Es wurde gefunden, daß man Gläser mit wertvollen technischen Eigenschaften, z. B. sehr großer Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht, erhält, wenn man in Silicatglasansätzen beliebiger Zusammensetzung die Kieselsäure ganz oder teilweise durch Aluminiumorthophosphat in der Weise ersetzt, daß auf je 2 Siliciumatome je 1 Aluminium- und ι Phosphoratom kommen.
Die Herstellung der Gläser erfolgt ganz analog der der gewöhnlichen Gläser; im Glassatz wird lediglich die erforderliche Menge SiO2 ganz oder zum Teil durch die halbmolekulare Menge Al P O4 ersetzt, indem man
z. B. das Aluminiumphosphat direkt mit den anderen Gemengebestandteilen mischt. Vorteilhaft kann man statt dessen auch Aluminiumoxyd und die anderen festen Gemengebestandteile in eine Phosphorsäurelösung bekannter Konzentration eintragen, das Gemisch entwässern und dann in das Schmelzgefäß einführen.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß man anstatt Aluminiumoxyd und Phosphorsäure solche Verbindungen des Aluminiums und Phosphors in den Satz einführt, die beim Erhitzen Aluminiuniorthophosphat und außer diesem keine unerwünschten Reaktionsprodukte bil-
LJm eine gute Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht zu erzielen, ist es naturgemäß notwendig, solche Ausgangsstoffe zu verwenden', die frei von Ultraviolett absorbierenden Stoffen, wie Fe2 O3 oder Ti O2, sind.
Es sind bereits Gläser bekannt, in denen Kieselsäure durch Aluminiumphosphat ersetzt ist. Während aber bei diesen Gläsern der P2O5-Gehalt stets so groß gewählt ist, daß er mindestens zur Bildung von Aluminiumpyrophosphat, meistens sogar von Metaphosphat ausreicht, handelt es sich bei dem vorliegenden Erfindungsgegenstand um Gläser, bei denen die Kieselsäure ganz oder teilweise speziell durch Aluminiumorthophosphat im Verhältnis von 2 Mol Si O2 : 1 Mol Al P O4 ersetzt ist. Die beanspruchten Gläser besitzen gegenüber den bekannten Phosphatgläsern den Vorzug, daß sie vollkommen klar sind und dabei eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit besitzen. Ihre Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht ist bei Abwesenheit von Ultraviolett absorbierenden Stoffen, wie Fe2O3, TiO2, PbO, CeO2, sehr groß und übertrifft bei weitem diejenige aller bisher bekannten SiIicatgläser. Diese Eigenschaft wird auch durch Bestrahlung der Gläser nicht verändert.
Beispiel 1
Eine Mischung aus 21,4 Gewichtsteilen Kaliumcarbonat, 7,8 Gewichtsteilen Kalium-
*) Von dem Patentsweher sind als die Erfinder angegeben worden:
Dr. Hans Georg Grimm in Heidelberg und Dr. Paul Huppert in Mannheim.
nitrat, 19,5 Gewichtsteilen Calciumcarbonat und 29,6 Gevvichtsteilen Aluminiumoxyd wird in eine wäßrige Phosphorsäurelösung eingetragen, die 57,0 Gewichtsteile Orthophosphorsäure gelöst enthält; das Gemisch wird entwässert und dann in ein Schmelzgefäß eingetragen. Durch Schmelzen bei 1500 bis 15500 erhält man ein gut läuterndes, farbloses Glas von dar molaren Zusammensetzung ι K2O · ι CaO · 3 AlPO4, das im Sinne des Erfindungsgedankens einem Kieselsäureglas von der molaren Zusammensetzung ι Κ20· ι CaO · 6 SiO2 entspricht. Als besondere wertvolle Eigenschaft besitzt das neue Glas ausgezeichnete Durchlässigkeit im Ultravioletten, während seine Wasserangreifbarkeit von derselben Größenordnung ist wie bei normalem Fensterglas, im Gegensatz zu den bisher bekannten Phosphatgläsern. Zur Erzielung besonders guter Durchlässigkeit im Ultravioletten empfiehlt es sich, möglichst eisenfreie Schmelzgefäße zu verwenden.
2, B e i s ρ i e 1 2
Ein Satz aus 40,0 Gewiehtsteilen Kaliumcarbonat, 14,6 Gewiehtsteilen Kaliumnitrat, 27,6 Gewiehtsteilen Aluminiumoxyd und 53,0 Gewiehtsteilen Orthophosphorsäure wird in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise vorbehandelt und bei 1450 bis 15000 geschmolzen. Man erhält ein farbloses, klares Glas von der molaren Zusammensetzung 2K2O-3 AlPO4, dias im Sinne des Erfindungsgedankens einem Wasserglas von der Zusammensetzung 1K2O-3 SiO2 entspricht. Im Gegensatz zu den Kieselsäurewassergläsern wird das neue Glas von Wasser niehl mehr angegriffen als normales, Fensterglas; ferner ist es ebenso wie das in Beispiel 1 beschriebene Glas durch vorzügliche Durchlässigkeit für das ultraviolette Licht ausgezeichnet.
Beispiel 3
Eine Mischung aus 40,44 Gewiehtsteilen Kaliumnitrat, 40,04 Gewiehtsteilen Calciumcarbonat, 60,98 Gewiehtsteilen Aluminiumoxyd und 117,67 Gewiehtsteilen Phosphorsäure (H3PO4) wird bei 1500 bis 15500 in einem möglichst eisenfreien Tiegel geschmolzen. Man erhält ein farbloses Glas von ausgezeichneter Ultraviolettdurchlässigkeit und folgender Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:
Molekülprozent Gewichtsprozent
Das Glas entspricht einem Kieselsäureglas von folgender molarer Zusammensetzung:
K2O ... 11,1 10,0
CaO .... -2.2,2. 12,0
Al2O3 ... 33.3 32,5
PoO, .... 33.3 45.5
K,0 Molekülprozent
6,7
13.3
80,0.
CaO i el 4
Si O2
B e i sp
64,7 Gewichtsteile Kaliumnitrat, 8,02 Gewichtsteile Calciumcarbonat und 60,98 Gewichtsteile Aluminiumoxyd werden mit einer wäßrigen Phosphorsäurelösung, die 117,67 Gewichtsteile Phosphorsäure (H3PO4) enthält, vermischt, worauf das Ganze entwässert und bei etwa 15500 geschmolzen wird. Das entstehende farblose Glas hat folgende Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:
Molekülprozent Gewichtsprozent 20,0 16,7
5.O 2,5
37.5 33.6
37.5 47.2. .
Das Glas ist für das ultraviolette Gebiet weitgehend durchlässig, wenn Verunreinigungen durch Fe2O8 und (oder) TiO2 vermieden werden.
Das Glas entspricht einem Kieselsäureglas go von der Zusammensetzung:
K2O
CaO
Al2O3
P2O5
K2O .... Molekülprozent
.... 11,4
CaO .... 2,9
SiO., .... 85,7.
Beispiel 5
68,04 Gewichtsteile Monokaliumphosphat und 38,20 Gewichtsteile Aluminiumoxyd werden in eine wäßrige Lösung von 24,52 Gewiehtsteilen Phosphorsäure eingetragen, worauf das Gemisch nach dem Entwässern bei etwa 1450 bis 1480° geschmolzen wird. Man erhält ein farbloses Glas, das eine gute Widerstandsfähigkeit gegen hydrolytische Einflüsse besitzt. Seine Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden ist folgende:
Molekülprozent Gewichtsprozent
K2O 25,0 2O,S
Al2O3 ... 37,5 33,i
P2O5 ..;. 37,5 46,4.
Das Glas entspricht einem Kaliwasserglas von folgender Zusammensetzung;
Molekülprozent
K2O 14,3
SiO3 85j7.
Beispiel 6 .
Ein Gemisch aus 80,88 Gewiehtsteilen Kaliumnitrat, 78,96 Gewiehtsteilen Barium-
5S02Ö5
carbonat und 6i,i6 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd wird in eine wäßrige Lösung von 117,67 Gewichtsteilen Phosphorsäure eingetragen, das Ganze entwässert und bei 1500 bis 15 50 ° geschmolzen. Der erkaltete Schmelzfluß ergibt ein Glas von folgender Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:
K2O
BaO
Al2O3
P2O5
Moleltülprozent
20,0
; 20,0
30,0
30,0
Gewichtsprozent
15.4 25,0 24,9 34.7·
Das Glas entspricht einem Kalibarytsilicatglas von folgender Zusammensetzung:
Molektilprozent
K2O 12,5
BaO 12,5
SiO2 75.0.
Beispiel 7
Ein bleihaltiges Aluminiumphosphatglas erhält man durch Schmelzen folgenden Satzes bei etwa 1400 ° : 44,20 Gewichtsteile Kaliumcarbonat, 16,18 Gewichtsteile Kaliumnitrat, 91,50 Gewichtsteile Mennige, 61,16 Gewichtsteile Aluminiumoxyd und 117,67 Gewichtsteile Phosphorsäure. Das Glas hat die Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:
K. O
PbO
Al2O3
P, O5
Molekülprozent
20,0
20,0
3O,o
3°.°
Gewichtsprozent
13.7 32,7 22,4
Das entsprechende Silicatglas hat folgende Zusammensetzung:
Molekülprozent
K2O 12,5
PbO 12,5
SiO2 75,0.
Beispiel 8
Ein farbloses Glas wird durch Schmelzen folgenden Satzes bei etwa 14000 in einem möglichst eisenfreien weißen Schmelztiegel erhalten: 68,01 Gewichtsteile Natriumnitrat, 28,83 Gewichtsteile Kieselsäure, 18,33 Gewichtsteile Aluminiumoxyd und 35,35 Gewichtsteile Phosphorsäure. Das erhaltene Glas hat folgende Zusammensetzung in glasbildenden Oxvden:
Na2O
SiO2
AIoO3
P9O,
Malekülprozent
32,25
3&>75
14,50
14,50
Gewichtsprozent
25.-4 29,6 l8,8 26,2.
Das Glas ist aus einem Natronwasserglas der molaren Zusammensetzung 1 Na2O-J" 3 SiO2 durch halbmolaren Ersatz von· 60 Molekülprozent der Kieselsäure durch Aluminiumorthophosphat entstanden.
Beispiel 9
Ein aus 68,01 Gewichtsteilen Natriumnitrat, 14,41 Gewichtsteilen Kieselsäure, 24,41 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd und 47,21 Gewichtsteilen Phosphorsäure bestehender Satz wird bei 1300 bis 13500 geschmolzen; es wird ein farbloses Glas von folgender Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden erhalten:
Molekillprozent Gewichtsprozent
Na2O . 35.71 25,4
SiO2 '. . 21,43 14,7
AUO3 . 21,43 25,0
P2O5 . . 21,43 34,9·
K2O ...
SiO2 ...
Al2O3 .
P2O5 ..,
Molekülprozent
14,3
57,1
14.3
14,3
Gewichtsprozent
16,3
41,6
17,6
24,5·
Dieses Glas ist aus dem in Beispiel 8 erwähnten Natronwasserglas durch halbmolaren Ersatz von 80 Molektilprozent der Kieselsäure durch Aluminiumorthophosphat entstanden.
Ersetzt man bei dem obenerwähnten Glassatz 68,01 Gewichtsteile Natriumnitrat durch 8o,88 Gewichtsteile Kaliumnitrat, so erhält man ein Glas von analoger molarer Zusammensetzung; in Gewichtsprozent ist die Zusammensetzung folgende:
Molekülprozent
K2O 34,0
SiO2 13,0
Al2O3 22,1
P2O5 30.9·
Beispiel 10
Ein thermisch sehr widerstandsfähiges Glas mit einem hohen Erweichungspunkt und geringem, thermischem Ausdehnungskoeffizienten erhält man durch Schmelzen folgen- 10S den Satzes bei etwa 15500 : 109,0 Gewichtsteile Monokaliumphosphat, 96,10 Gewichtsteile Kieselsäure und 40,78 Gewichtsteile Aluminiumoxyd. Man erhält ein farbloses Glas von folgender Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:
Das Glas ist enstanden durch halbmolaren Ersatz der Hälfte der in einem Kali- wasserglas der molaren Zusammensetzung ι K2O -f- 8 SiO2 enthaltenen Kieselsäure.
Beispiel ii
Ein alkalifreies Glas erhält man durch Schmelzen folgenden Satzes bei 13000 : 198,73 .Gewichtsteile Bleinitrat, 10,19 Gewichtsteile Aluminiumoxyd, 19,61 Gewichtsteile Phosphorsäure. Man erhält ein klares gelbes Glas von folgender Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:
Molekülprozent Gewichtsprozent
PbO 75.O 84,6
Al2O3 12,5 6,4
P2O5 12,5 9,o.
' Das' Glas entspricht einem Bleisilicatglas folgender Zusammensetzung:
PbO
SiO2
Molekülprozent 60,0 40,0.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Phosphatgläser, dadurch gekennzeichnet, daß in beliebigen Silicatglasansätzen die Kieselsäure ganz oder teilweise durch Aluminiutnorthophosphat oder dessen Komponenten im Verhältnis von 2 SiO2 zu ι Al P O4 ersetzt ist.
DE1930580295D 1930-09-19 1930-09-19 Phosphatglaeser Expired DE580295C (de)

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