DE589035C - Phosphatglaeser - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
!.DEZEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 32b GRUPPEl

I. G. Farbenindustrie Akt.-Ges. in Frankfurt a. M.*) Phosphatgläser

. Zusatz zum Patent 580

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Mai 1932 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 20. September 1930.

Gegenstand des Patentes 580 295 sind Phosphatgläser, die Aluminiumoxyd und Phosphorpentoxyd im molaren Verhältnis 1:1 enthalten. Es wurde nun gefunden, daß man ebenfalls wertvolle Phosphätgläser erhält, wenn man Aluminiumoxyd in einer Menge einfuhrt, die das stöchiometrische Verhältnis der "beiden Komponenten im Aluminiumorthophosphat übersteigt. Durch die Erhöhung des Aluminiumoxydgehaltes wird eine starke Erniedrigung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei gleichzeitiger Erhöhung der Erweichungstemperatur des Glases erzielt, ohne daß seine Verarbeitbarkeit vor der Lampe leidet. Außerdem weist" auch der Ausdehnungskoeffizient dieser Gläser einen deutlich positiven Temperaturkoeffizienten auf, was besonders für die Ver-

- arbeitung des Glases für Glühlampen, Leuchtröhren o. dgl., wo es sich um das Einschmelzen

ao von Zuführungsdrähten oder metallischen Elektroden handelt, von besonderem Vorteil ist. Die neuen Gläser können bis zu 18 Gewichts-

^: prozent des Glasgewichtes an überschüssigem Aluminiumoxyd enthalten, neben z. B. 40 bis 7° Gewichtsprozent Aluminiumorthophosphat, wovon ein Teil durch Kieselsäure ersetzt werden kann, evtl. bis zu 25 Gewichtsprozent Alkalien, 5 bis 25 Gewichtsprozent Borsäure (B₂O₃) und evtl. noch zweiwertigen Basen, wie Magnesiumoxyd, Calciumoxyd, Bariumoxyd oder Zinkoxyd.

Es ist bekannt, Tonerde Silicatgläsern zuzusetzen, um dadurch eine Erniedrigung des Ausdehnungskoeffizienten der Gläser zu erzielen. Aus dieser bekannten Tatsache war der Zusatz von Tonerde zu den in dem Hauptpatent beschriebenen Phosphatgläsern nicht gegeben, da diese Gläser bereits einen Gehalt an Aluminiumoxyd besitzen. Durch die Erhöhung des Aluminiumoxydgehaltes wird überraschenderweise nicht nur eine starke Erniedrigung des Ausdehnungskoeffizienten des Glases erzielt, sondern der Tonerdezusatz bewirkt im vorliegenden Falle auch eine gleichzeitige Erhöhung der Erweichungstemperatur des Glases und macht es außerdem für die Verarbeitung zu Glühlampen, Leuchtröhren u. dgl. besonders geeignet.

Beispiel 1

Durch Schmelzen eines Satzes aus 17,10 Gewichtsteilen Soda, 10,45 Gewichtsteilen Magnesiumcarbonat, 35,46 Gewichtsteilen Borsäure (H₃ B O₃), 35,88 Gewichtsteilen Aluminium-

■*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Hans Georg Grimm in Heidelberg und Dr. Paul Huppert in -Mannheim.

oxyd und 45,05 Gewichtsteilen einer 8g%igen Phosphorsäure (H₃PO₄) erhält man ein Glas von ausgezeichneter Ultraviolettdurchlässigkeit und folgender Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:

Gewichts- Mol

prozent prozent

Na₂O ΐο,ο 14,3

MgO 5,0 11,0

B2O3 20,0 25,4

Al₂O₃ 35,88 . 31.2

PgOs 29,12 18,1

Das Glas hat einen besonders niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, dessen Werte für zwei verschiedene Temperaturintervalle betragen:

β (linear) 42—186° = 61 · 10—"'; β (linear) 42-361° = 65 · 10-⁷.

Die Erweichungstemperatur liegt bei 558 °, wenn diejenige des handelsüblichen sog. Fischer-Einschmelzglases zu 565 ° angenommen wird.

Beispiel 2

Durch Schmelzen eines Satzes aus 23,50 Gewichtsteilen Pottasche, 5,36 Gewichtsteilen CaI-ciumcarbonat, 10,45 Gewichtsteilen Magnesiumcarbonat, 26,60 Gewichtsteilen Borsäure (H₃ BO₃), 32,46 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd und 44,18 Gewichtsteilen einer 89 %ig^en Phosphorsäure ergibt sich ein Glas von ausgezeichneter Ultraviolettdurchlässigkeit und folgender Zusammensetzung in glasbildenden Oxyden:

Gewichts- MoI-

^J5 prozent prozent

K₂O i6,o . 15,7

CaO ...... 3,0 4,9

MgO 5,0 11,5

B₂O₃ 15,0 19,9

*° Al₂O₃ 32,46 29,5

P₂O₅...... 28,54 18,5

Der Ausdehnungskoeffizient des Glases beträgt:

^ β (linear) 42—186° = 87 · 10—⁷;

β (linear) 42—357° = 91 · io~⁷.

Der Erweichungspunkt liegt unter Zugrundelegung der in Beispiel 1 gemachten Annahme bei 555°.

Das Glas eignet sich besonders zum Einschmelzen von Platin, dessen Ausdehnungskoeffizient bei mittleren Temperaturen etwa 89 · 10 —^η beträgt.
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Beispiel 3

Durch Schmelzen eines Satzes aus 1,71 Gewichtsteilen Natriumcarbonat + 3,58 Gewichtsteilen Calciumcarbonat + 25,05 Gewichtsteilen Magnesiumcarbonat + 35,45 Gewichtsteilen Borsäure (H₃BO₃) + 10 Gewichtsteilen Quarzmehl -+- 31,70 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd -f- 36,05 Gewichtsteilen einer 89%igm Phosphorsäure erhält man ein Glas von ausgezeichneter Ultraviolettdurchlässigkeit und folgender Zusammensetzung:

Gewichts- Molprozent prozent

Na₂0 1,0 1,3

CaO 2,0 2,8

MgO 12,0 23,3

B₂O₃ 20,0 22,4

SiO₂ 10,0 13,0

Al₂O₃ 31,7 24,4

P₂O₅ ...... 23,3 12,8

Der Ausdehnungskoeffizient des Glases beträgt:

β (linear) ₄₃_ iss» = 43 · 10 ~⁷; β (linear) 43—362° = 47 · 10—⁷.

Der Erweichungspunkt liegt unter Zugrundelegung der in Beispiel 1 gemachten Annahme bei etwa 660 °.

Da der Ausdehnungskoeffizient von Wolfram bei 100 bis 200 ° = 45 · 10 ~~⁷ ist, eignet sich das Glas vorzüglich zum Einschmelzen dieses Metalls.

Beispiel 4

Noch niedriger wird der Ausdehnungskoeffizient, wenn man.den Al₂O₃-Gehalt des Glases gemäß Beispiel 3 auf Kosten des Gehaltes an MgO erhöht, wie nachstehendes Beispiel zeigt.

Der Satz für dieses Glas besteht aus 1,71 Gewichtsteilen Natriumcarbonat + 3,58 Gewichtsteilen Calciumcarbonat -f- 20,90 Gewichtsteilen Magnesiumcarbonat + 35,45 Gewichtsteilen Borsäure (H₃BO₃) + 10,00 Gewichtsteilen Quarzmehl -f- 33,70 Gewichtsteilen Aluminiumoxyd -(- 36,05 Gewichtsteilen einer 89%igen Phosphorsäure. Die Zusammensetzung des erhaltenen Glases ist folgende:

Gewichts- Mol

prozent prozent

Na₂O ..... 1,0 1,3

CaO .. 2,0 2,9

MgO 10,0 19,9

B₂O₃ 20,0 23,0

SiO₂ 10,0 13,3

Al₂O₃ 33,7 26,5

P₂Os 23,3 13,1

;

Das Glas hat den Ausdehnungskoeffizienten:

β (linear) 43-188° = 38 · 10~⁷; β (linear) 43-357° = 43 · 10 ~⁷.

Seine Erweichungstemperatur ist etwa dieselbe wie die des in Beispiel 3 beschriebenen Glases.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Weitere Ausbildung der Phosphatgläser nach Patent 580 295, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Aluminiumoxyd, der größer ist, als dem Verhältnis von Al₂O₃: P₂O₅ = 1:1 entspricht, zweckmäßig bis zu einem Überschuß an Aluminiumoxyd von 18% des Glasgewichtes.