DE60103908T2

DE60103908T2 - Natronkalk-Quarzglaszusammensetzungen

Info

Publication number: DE60103908T2
Application number: DE60103908T
Authority: DE
Inventors: John Knutsford BUCKETT; Samuel Jonathan MARSH; Carl Ashley Ormskirk TORR
Original assignee: Pilkington PLC
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 2000-08-19
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2021-08-18
Also published as: WO2002016277A1; ATE269276T1; EP1313674A1; EP1313674B1; WO2002016277A8; GB0020471D0; AU2001278625A1; DE60103908D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Natronkalkglaszusammensetzungen, die zum Formen durch das Floatverfahren geeignet sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung solche Zusammensetzungen, wobei der Anteil an Na₂O vermindert ist.
Das Floatverfahren ist in der Glasindustrie gut bekannt, und es ist durch das Bilden eines Bands von Glas auf einem Bad von geschmolzenem Metall, normalerweise Zinn, gekennzeichnet; das Glas "schwimmt" aufgrund des Unterschieds in den Dichten tatsächlich auf dem Zinn. Seit seiner Erfindung in den späten 50-er Jahren wurde das Floatverfahren zum weltweiten Standardverfahren der sogenannten "Flachglas"-Industrie, d. h. die Industrie, die Glas in Plattenform für Fenster und andere Verglasungen in Gebäuden und Fahrzeugen oder für andere Anwendungen, die Flachglas erfordern, liefert. Häufig allerdings ist das Glas, wie es geliefert wird, in Wirklichkeit gekrümmt, da es in einem zweiten Bearbeitungsvorgang gebogen wurde.
Floatglas (d. h. durch das Floatverfahren hergestelltes Glas, das normalerweise ein Natronkalk-Quarzglas ist), wird aus einem Gemisch von Rohmaterialien, das als "Glassatz" bezeichnet wird, geschmolzen. Die üblicherweise verwendeten Rohmaterialien umfassen Sand, Sodaasche (Natriumcarbonat), Kalkstein, Dolomit und Salzkuchen (Natriumsulfat).
Als das Floatverfahren erfunden wurde, wurde die Zusammensetzung des Floatglases aus derjenigen, die für polierte Glasplatten verwendet wurde, durch Erhöhung von Magnesiumoxid (MgO) und Verminderung von Kalkstein (CaO) zur Senkung der Liquidustemperatur ent wickelt. Das Floatverfahren wurde für alle größeren Glashersteller lizenziert, die diese Zusammensetzung, die aufgrund der natürlichen Schwankungen in der Zusammensetzung der weltweit verfügbaren Rohmaterialien leichten Änderungen unterworfen war, anpassten. Die Analysen der verschiedenen großtechnisch hergestellten Flachgläser aus aller Welt zeigt immer noch eine große Ähnlichkeit, und dies spiegelt die vorherrschende Annahme wider, dass eine größere Abweichung von den bestehenden Zusammensetzungen entweder zu schlechten Glaseigenschaften oder nicht hinnehmbaren Herstellungsschwierigkeiten führt.
Die bewährte Zusammensetzung wurde als bester Kompromiss zwischen leichtem Schmelzen, niedriger Liquidustemperatur, geeigneten Viskositätsmerkmalen zum Läutern und Formen und minimalen Glassatzkosten akzeptiert.
Um konkurrenzfähig zu sein, streben die Glashersteller allerdings beständig nach Kostensenkungen, und die Kosten der Rohmaterialien sind bei den Herstellungskosten natürlich ein wesentlicher Faktor. Sodaasche ist bei weitem das teuerste der für das Natronkalkglas verwendeten Hauptrohmaterialien und kostet pro Tonne in der Regel drei- bis fünf Mal so viel wie das nächst teuerste Rohmaterial, das je nach Ort Dolomit oder Kalkstein ist. Tatsächlich können die Kosten für Sodaasche 60 bis 80% der Gesamtkosten des Glassatzes betragen.
In WO 99/01391 wurde vorgeschlagen, dass Kosteneinsparungen durch Verminderung des Na₂O-Gehalts des Floatglases, so dass in dem Glassatz weniger Sodaasche erforderlich ist, vorgenommen werden könnten. Wie im ersten vollen Abschnitt auf Seite 4 der WO 99/01391 offenbart, kann auch der Anteil an Erdalkalimetalloxiden, insbesondere CaO, vermindert werden. Sowohl die Verminderung an Soda als auch an Kalkstein wird durch eine Erhöhung im Siliciumdioxidgehalt ausgeglichen, was zu einem viskoseren Glas führt, für das die primäre Entglasungsphase ein Siliciumdioxidmineral, z. B. Tridymit, ist.
Der auf diesem Weg für die Natrium-Verminderung vorgeschlagene erhöhte Siliciumdioxidgehalt umfasst bestimmte Nachteile. Siliciumdioxid ist in dem Glassatz der bei weitem feuerfesteste Bestandteil, und eine Zunahme an Siliciumdioxid (insbesondere in Begleitung mit einer Abnahme im Hauptfluss, nämlich Soda) bewirkt sehr wahrscheinlich schlechtere Schmelzgeschwindigkeiten und eine Zunahme der ungelösten Siliciumdioxid-Einschlüsse. Angesichts der Tatsache, dass die primäre Entglasungsphase ebenfalls ein Siliciumdioxidmineral ist, ist die Auflösung jeder Entglasung (deren Grund die unter die Liquidustemperatur fallende Glastemperatur ist) im Vergleich zu der Standard-Glaszusammensetzung außerdem viel langsamer, wenn die Temperatur wieder über die Liquidustemperatur ansteigt. Aus der Tabelle auf Seite 6 der WO 99/01391 kann gesehen werden, dass die vorgeschlagene Zusammensetzung in sofern viskoser als die bisherige Zusammensetzung ist, als die vorgeschlagene Zusammensetzung auf eine Temperatur erhitzt werden muss, die um 30°–40°C höher liegt, um die gleiche Viskosität wie die bisherige Zusammensetzung zu erreichen. Wenn diese Viskositätserhöhung im gesamten Temperaturbereich auftritt, sind Vorgänge, wie Tempern und Härten, betroffen.
Es wäre wünschenswert, eine kostenverminderte Natronkalkglaszusammensetzung bereitzustellen, die zum Bilden durch das Floatverfahren geeignet ist, wobei die obigen Nachteile abgeschwächt sind. Nun wurde die Möglichkeit realisiert, eine solche Zusammensetzung durch Verminderung des Sodagehaltes ohne Erhöhung des Siliciumdioxidgehalts bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird ein zum Bilden durch das Floatverfahren geeignetes Natronkalk-Quarzglas mit einer Zusammensetzung bereitgestellt, umfassend (in Gew.-%):

SiO₂ 68–75%

Al₂O₃ 0–4%

Na₂O 6–12,4%

K₂O 0–3%

CaO 10,2–17%

MgO 0–5,5%

Fe₂O₃ 0–2%

SO₃ 0–0,5%
Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung besteht im Ersatz von Soda durch Kalk (CaO) statt durch Siliciumdioxid.
Auf diese Weise ist die Bereitstellung einer kostengünstigen Glaszusammensetzung möglich, die mit einer Standard-Floatzusammensetzung, die das Mineral Wollastonit (das leicht zu schmelzen ist) als ihre Hauptentglasungsphase aufweist und die in der Regel physikalische und optische Eigenschaften aufweist, die mit denjenigen von Standardfloatglas vergleichbar sind (weitere Einzelheiten sind nachstehend angegeben), nahezu isoviskos ist.
Vorzugsweise enthält das Glas 0,8–5,5 Gew.-% MgO. Wünschenswert ist eine möglichst geringe Konzentration an MgO, da die Magnesiumoxid-freien Natronkalkgläser wesentlich höhere Liquidustemperaturen aufzuweisen pflegen. Allerdings schwankt die Beziehung zwischen dem Preis von Dolomit (die übliche Quelle für MgO; es enthält auch CaO) und dem Preis von Kalkstein (eine Quelle nur für CaO) weltweit, und um die Kosten des Glassatzes zu minimieren, ist die Anpassung der Glaszusammensetzung an die lokal vor Ort, wo das Glas geschmolzen wird, herrschenden Preise wünschenswert.
Ein bevorzugter Bereich für die erfindungsgemäßen Natronkalkgläser enthält 9–12,2 Gew.-% Na₂O, 10,6–15 Gew.-% CaO und 1,0–5,0 Gew.-% MgO. Diese Gläser stellen einen guten Kompromiss dar zwischen Kostensenkung einerseits und Schmelz-, Läuterungs- und Bildungsmerkmalen und auch physikalischen Eigenschaften in dem fertigen Glas andererseits.
Es ist hinreichend bekannt, dass die Alkalimetalloxide (z. B. Na₂O), die einwertig und stark ionischer Natur sind, durch die Verminderung der Anzahl der verbrückenden Sauerstoffatome eine aufbrechende Wirkung auf das Silicium-Sauerstoff-Netzwerk in einem Silicatglas aufweisen. Darum kann erwartet werden, dass die Verminderung des Sodagehalts eines Silicatglases zu einer Zunahme in der Viskosität und zu einer Verminderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten führt. Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch sorgfältige Kontrolle der anderen Oxide, insbesondere von Siliciumdioxid, Calciumoxid (Kalkstein) und Magnesiumoxid, die Bereitstellung von Gläsern möglich ist, die verminderte Soda-Konzentrationen und immer noch Viskositäten und Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, die denjenigen von Standard-Floatglas sehr nahe kommen.
Zweckmäßigerweise besitzt darum das Glas eine Viskositätskurve derart, dass T-Log 4 (d. h. die Temperatur bei der Log₁₀-Viskosität, ausgedrückt in Poise, = 4 bedeutet) zwischen 1010°C und 1050°C liegt und/oder T-Log 3,5 zwischen 1100°C und 1140°C liegt und/oder T-Log 2,5 zwischen 1290°C und 1350°C liegt und/oder T-Log 2 zwischen 1430°C und 1500°C liegt. Zweckmäßigerweise kann der Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich von 86–92 × 10^–7/°C (gemessen über den Bereich von 50°C–350°C) liegen. Der Bre chungsindex N_D liegt vorzugsweise im Bereich von 1,50–1,54. Es ist bekannt, dass es sehr zweckmäßig ist, wenn das erfindungsgemäße kostengünstige Natronkalkglas ähnliche physikalische Eigenschaften wie herkömmliches Natronkalkglas aufweist, da sich dadurch herkömmliches Glas in den verschiedenen Verwendungen und Anwendungen, die ein solches Glas erfährt, ohne das Erfordernis von nennenswerten kompensatorischen Änderungen durch das erfindungsgemäße Glas ersetzen lässt.
Beispielsweise werden Platten von Floatglas in der Regel einer weiteren sogenannten "nachgeschalteten" oder sekundären Bearbeitung unterzogen. Diese kann eines oder alle der Verfahren, wie Drucken, Biegen, Härten, Laminieren, zur Folge haben. Diese Verfahren werden durch die physikalischen Eigenschaften, wie Viskosität, Wärmeausdehnungskoeffizient und Brechungsindex, beeinflusst, und daher ist es wünschenswert, Schwankungen in diesen Eigenschaften möglichst gering zu halten.
Es könnte erwartet werden, dass Gläser mit ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und Viskositäten beim thermischen Härten ein ähnliches Verhalten zeigt, d. h. die gleiche Wärmebehandlung würde in dem Glas ähnliche Belastungen hervorrufen, und dies würde beim Zerbrechen hinsichtlich Teilchengröße, Form und Zahl zu einem ähnlichen Verhalten führen. Überraschenderweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Gläser in der Tat leichter zu härten sind als herkömmliche Gläser. Ferner wird auch ihr Bruchverhalten verbessert (mehr Einzelheiten sind nachstehend angegeben). Die erfindungsgemäßen Gläser besitzen vorzugsweise eine Bruchzähigkeit von weniger als 0,72 MPa m^½ und mehr bevorzugt von weniger als 0,70 MPa m^½. Diese Verbesserung der Härtbarkeit ist sowohl für den Hochbau- als auch Kraftfahrzeugmarkt und insbesondere für die kleinen weiterverarbeitenden Betriebe von Bedeutung, deren Härtungsanlage die modernen Sicherheitsstandards nur gerade zu erfüllen vermag. Eine Härtungsanlage (d. h. Öfen, Abschreckeinheiten und Lüftungen) bedeutet eine hohe Kapitalbindung, und die Kosten für einen Ersatz sind für viele kleine Hersteller nicht tragbar.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine thermisch gehärtete Glasplatte mit einer Zusammensetzung, wie hier beschrieben, bereitgestellt.
Bevorzugte, erfindungsgemäße Gläser besitzen Zusammensetzungen, die die folgenden, nachstehend angegebenen Bestandteile in Gew.-% aufweisen:

SiO₂ 70–73,5%

Al₂O₃ 0–3%

Na₂O 9–12,2%

K₂O 0–2%

CaO 10,6–15%

MgO 1,0–5,0%

Fe₂O₃ 0–2%

SO₃ 0–0,5%
Für die erfindungsgemäßen Gläser liegt die Summe der Gehalte von Na₂O, K₂O, CaO und MgO in Gew-% vorzugsweise zwischen 23 und 30 Gew.-%, mehr bevorzugt zwischen 25 und 27 Gew.-%.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass SiO₂, Al₂O₃, Na₂O, K₂O, CaO, MgO, Fe₂O₃ und SO₄ in Gew-% insgesamt mindestens 98, mehr bevorzugt 99 und besonders bevorzugt 99,5 Gew.-% ausmachen sollten. Natürlich betragen sie in vielen Fällen insgesamt 100%, wie in den Beispielen nachstehend.
Die erfindungsgemäßen Gläser können eine Liquidustemperatur im Bereich von 1050–1200°C aufweisen. Vorzugsweise liegt die Liquidustemperatur im Bereich von 1070–1150°C. Diese Werte sind wesentlich höher als für ein herkömmliches Natronkalk-Floatglas, das in Abhängigkeit der bestimmten, von jedem Hersteller verwendeten Zusammensetzung eine Liquidustemperatur um 1000–1030°C aufweist. Wenn sich die Glasschmelze in einem Teil des Glasbereitungsofens befindet und eine Wanne oder ein Kanal längere Zeit unter der Liquidustemperatur gehalten wird, führt dies zur Entglasung, die wiederum sehr wahrscheinlich eine Abstoßung des hergestellten Glases hervorruft. Der Kanal ist besonders kritisch, da das Glas, das entlang des Kanals fließt, direkt in das Floatbad vorgeschoben und Teil des dort gebildeten Bandes wird. Obgleich die vorliegende Erfindung in vielerlei Hinsichten zweckmäßig ist, da keine Änderung am herkömmlichen Arbeitsvorgang erforderlich ist, ist der Formprozess eine Ausnahme. Um die Entglasung zu verringern, ist es wünschenswert, den Kanal im wesentlichen bei höheren Temperaturen als normal, in der Tat bei Temperaturen, die für die großtechnische Floatglasherstellung besonders unüblich sind, zu betreiben. Darum wurde bisher davon ausgegangen, dass Glaszusammensetzungen mit wesentlich weniger Soda und mehr Kalk als normal mit dem Floatverfahren nicht kompatibel wären; es wurde einfach nicht erwartet, dass sie in zufriedenstellender Weise zu einem Band geformt werden könnten.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden von Glas als Band auf einem Floatbad bereitgestellt, das über einen Kanal gespeist wird, der bei einer Temperatur im Bereich von 1100–1250°C, vorzugsweise im Bereich von 1150–1200°C arbeitet. Vorzugsweise weist das Glas bei der Kanalbetriebstemperatur eine Viskosität (ausgedrückt als Log₁₀Viskosität in Poise) im Bereich von 3,5 bis 3,0 auf.
Die Erfindung wurde hauptsächlich für Klarglas entwickelt, allerdings ist sie auch auf getöntes (gedecktes) Glas anwendbar, da als Grundzusammensetzung ein erfindungsgemäßes Glas, dem Farbmittel zugesetzt werden, verwendet werden kann. Solche Farbmittel werden normalerweise in relativ geringen Anteilen zugesetzt und ändern so die Grundzusammensetzung der Oxide in Gew.-% nicht nennenswert. Die üblicherweise verwendeten Farbmittel umfassen Selen, Cobaltoxid, Nickeloxid, Chromoxid, Ceroxid und natürlich können die Fe₂O₃-Konzentrationen erhöht werden. Ebenfalls vorhanden sein können geringe Anteile von vielen anderen Oxiden, die bekanntlich im Glas eingeschlossen sind.
Für die Zwecke dieser Spezifikation wird "Klar"-Glas als jedes beliebige Glas angesehen, das, gemessen auf einer 4 mm dicken Platte, mit Beleuchtung C, eine international anerkannte Standardbeleuchtung, eine Lichtdurchlässigkeit von mindestens 85% aufweist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, allerdings nicht eingeschränkt, mit der Ausnahme von Beispiel 1, das eine bekannte großtechnisch hergestellte Standard-Floatglaszusammensetzung ist, die für Vergleichszwecke bereitgestellt ist. Die Bezugnahmen in dieser Spezifikation auf eine Natronkalk-"Standard"-Floatglaszusammensetzung sollten als Referenzen für diese Zusammensetzung herangezogen werden, mit der Ausnahme, wo es im Zusammenhang anderweitig angegeben ist.
Die Beispiele 1 bis 12 sind in tabellarischer Form in Tabelle 1 aufgeführt. Es sollte angemerkt werden, dass nach der üblichen Konvention Gesamteisen als Fe₂O₃ ausgedrückt ist. Die Temperaturen (in °C) für eine Reihe von charakteristischen Viskositäten (ausgedrückt als Log₁₀-Viskosität in Poise) sind angegeben, und die Liquidustempera tur ist ebenfalls in °C angegeben. Der Brechungsindex N_D ist für die mittlere D-Linie von Natrium, λ = 589,3 nm, angegeben. Die Wärmeausdehnung ist aus Platzersparnis in abgekürzter Form ausgedrückt, z. B. sollte für Beispiel 1 91,4 als 91,4 × 10^–7/°C (gemessen über den Temperaturbereich von 50°C–350°C) gelesen werden.
Die Gläser, für die die Zusammensetzungen in Tabelle 1 aufgeführt sind, wurden alle nach einem Standard-Laborverfahren geschmolzen. Die relativen Gewichte der Rohmaterialien im Glassatz wurden berechnet, und es wurde genügend Glassatz, alles auf herkömmliche Weise, zusammengestellt, um 1 kg Glas zu ergeben. Der Glassatz wurde in einem Platintiegel vorgelegt und in einem elektrischen Laborofen 1 h bei 1380°C vorgeschmolzen. Das resultierende Glas wurde zerspringen gelassen, indem es in ein großes Auffanggefäß mit kaltem Wasser gegossen wurde. Das gesprungene Glas wurde 11/2 h bei 1480°C und anschließend 1/2 h bei 1430°C erneut geschmolzen. Das Glas wurde über Nacht bei T-Log 13,4, z. B. 555° für die Standard-Floatzusammensetzung (Beispiel 1), getempert. Die resultierenden Proben der verschiedenen Gläser wurden zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften verwendet.
In einer getrennten Reihe von Experimenten wurden durch Bewerten der Anzahl an ungelösten Teilchen, die nach eingestellten Zeiten (z. B. 90, 100, 110 min, etc.) bei 1480°C zurückbleiben, Vergleiche des Schmelzverhaltens vorgenommen. Es wurde festgestellt, dass das Schmelzverhalten aller in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen gut genug war, um deren Schmelzen in einem Standard-Produktionsfloatofen zu ermöglichen; dass allerdings die Schmelzleistungen der Beispiele 8 und 9 nicht nennenswert schlechter waren als die anderen. Beispiel 7 zeigte eine Schmelzrate, die nicht wesentlich schlechter ist als diejenige des Standardfloats (Beispiel 1), und diese Zusammensetzung ist daher zusammen mit ihrer relativ niedrigen Liquidustemperatur bevorzugt.
Es wurde bereits erwähnt, dass die Rohmaterialpreise weltweit schwanken. Somit ist es wünschenswert, die Glaszusammensetzung so einzustellen, dass sie sich den lokal herrschenden Preisen vor Ort, an dem das Glas geschmolzen wird, anpasst. Ein Spezialfall hiervon ist durch den Vergleich von Europa und den USA erläutert. In den meisten europäischen Ländern wird davon ausgegegangen, dass Dolomit teurer ist als Kalkstein, in der Regel kostet er etwa 11/2 Mal soviel. In den USA können allerdings die beiden Materialien den gleiche Preis haben, oder an anderen Orten kann Dolomit billiger sein. Darum unterscheidet sich die besonders kosteneffektive Glaszusammensetzung für die USA von derjenigen für Europa insbesondere hinsichtlich des CaO- und MgO-Gehalts. Die Zusammensetzungen der Beispiele 8 bis 11 wurden auf der Grundlage der US-Rohmaterialpreise formuliert. Wie vorstehend erklärt, zeigten die Beispiele 8 und 9 ein schlechteres Schmelzverhalten, und somit sind die Beispiele 10 und 11 bevorzugt, wobei Beispiel 10 die größere Kostenersparnis ergibt.
Die Beispiele 2 bis 7 und 12 wurden auf der Grundlage der europäischen Rohmaterialpreise formuliert und erläutern, wie die physikalischen und optischen Eigenschaften des Glases schwanken, wenn verschiedene Oxidbestandteile eingestellt werden. Besonders geeignete Zusammensetzungsbereiche für Gläser, die an die europäischen und US-Rohmaterialpreise angepasst sind, sind in Tabelle 2, ausgedrückt in Gew.-%, angegeben:
TABELLE 2
Wie bereits erwähnt, ist es erwünscht, das erfindungsgemäße Glas bei einer Temperatur oberhalb der Liquidustemperatur zu formen. Dies kann zur Folge haben, dass der Kanal einer herkömmlichen Floatanlage bei einer Temperatur im Bereich von 1100°–1250°C, vorzugsweise von 1150°–1200°C, betrieben wird. In der Glasmacher-Floatpraxis wird die "Kanalbetriebstemperatur" normalerweise als Mittel zur Kontrolle der Temperatur des geschmolzenen Glases, wie es an das Floatbad abgegeben wird, eingesetzt. Die Kanaltemperatur wird in der Regel mittels eines geeigneten optischen Pyrometers gemessen, das auf oder nahe der Kanal-Mittellinie an einer Position etwa in der Hälfte entlang seiner Länge befestigt ist. Es sollte angemerkt werden, dass die gemessene Temperatur Strahlungsbeiträge aus den schwankenden Tiefen des Glases einschließt, je nach dem, ob das Glas klar oder getönt ist, und im letzteren Fall um was für eine Tönung es sich handelt. In dem geschmolzenen Glas existiert immer ein Temperaturdifferenzial zwischen Oberfläche und Basis des Kanals, und für eine dunkle, Eisen-enthaltende Tönung kann sich das Differenzial beispielsweise auf einige zehn Grad Celsius belaufen.
Mit solchen Tönungen zeigt ein Pyrometer nur die Temperatur des Glases sehr nah an der Oberfläche an, so muss darauf geachtet werden, dass sicher gestellt ist, dass Glas auf dem Grund des Kanals nicht unter die Liquidustemperatur abfällt.
Wenn das Glas am Eintritt in das Floatbad heißer ist, ist es offensichtlich, dass es weniger viskos ist als im Standard-Floatbetrieb. Außerdem können einige Varianten der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bei einer gegebenen Formtemperatur von Natur aus etwas weniger viskos sein als die Standardzusammensetzung. Im Grunde genommen bedeutet die reduzierte Viskosität, dass die Gleichgewichtsdicke des hergestellten Bands (d. h. ohne Eingreifen zum Verdünnen oder Verdicken des Bands) geringer ist als für die Standarddicke. Das Glas besitzt ein erhöhtes Bestreben sich auszubreiten, nachdem es auf die Zinnschmelze gegossen wurde, und ein Eingreifen kann erwünscht sein, um zu vermeiden, dass es die Seitenwände erreicht.
Für dünneres Glas ist es wünschenswert, die Geschwindigkeit und/oder den Winkel der vorgeschalteten oberen Rollen zu erhöhen. Die Winkel der oberen Rollen können sich Werten annähern, bei denen ein Risiko zum Einbringen von Verzerrungen besteht. In dieser Situation ist es wünschenswert, zusätzliche obere Rollen bereitzustellen, um den Winkel zu vermindern, bei dem sie betrieben werden.
Im Falle von dickerem Glas pflegt das Glas sich am Ende der Stoßstangen aufgrund der höheren Temperaturen auszubreiten; darum ist es wünschenswert, die Anzahl der Paare von Stoßstangen zu erhöhen, um dies zu kontrollieren. Die Verwendung von Kühlern am abschließenden Heißbad unterstützt auch die Kontrolle der Ausbreitung sowohl bei dickem als auch dünnem Glas und vermeidet das Risiko des Überschreitens der maximalen sicheren oberen Rollenbetriebstemperatur auf dünnem Glas.
Bei Glas einer geringen oder mittleren Dicke kann eine Neigung des Bands zur Halsbildung bestehen, wenn es die späteren oberen Rollen passiert; in dieser Situation sollte der Winkel der späteren oberen Rollen ebenfalls erhöht werden.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Glases beeinflusst seine Härtungseigenschaften, da eine größere Ausdehnung für ein gegebenes Temperaturdifferenzial zu einem höheren Belastungsdifferenzial führt. Das Härten (auch als Tempern bekannt) von Glas beruht auf der Erzeugung eines Belastungsdifferenzials zwischen Oberfläche und Zentrum der Dicke einer Glasplatte, so dass sich die Oberfläche unter Kompression und der Kern unter Spannung befindet. Folglich wurde während der Formulierung einer kostengünstigen Glaszusammensetzung vorsichtig vorgegangen, um zu gewährleisten, dass sich der Wärmeausdehnungskoeffizient nicht wesentlich verkleinert.
Die Experimente zur Bestimmung der Härtbarkeit wurden mit der bevorzugten europäischen Zusammensetzung (Beispiel 7) im Vergleich zu Standardfloatglas (Beispiel 1) vorgenommen.
Glasproben von 4 mm Dicke wurden auf einem von zwei bei der Herstellung verwendeten Härtungsöfens gehärtet. Ofen 2 verwendete einen höheren Abschreckdruck als Ofen 1. An den Proben wurde die Spannung im Zentrum gemessen, und sodann wurden sie standardmäßig zerbrochen, und die Anzahl der in einem Rechteck von 50 mm auf 50 mm erzeugten Teilchen wurde gezählt. Siehe bitte Tabelle 3 für die Ergebnisse.
Es wurde festgestellt, dass die neue Zusammensetzung bei den Härtungstemperaturen (um 650°C–700°C) etwas viskoser war als die Standardfloatzusammensetzung. Dies würde aufgrund der verminderten Molekülbewegung erwartungsgemäß zu etwas schlechteren Härtungseigenschaften führen; das Glas entspricht effektiv einer Standardfloatzusammensetzung bei einer etwas niedrigeren Temperatur.
Überraschenderweise zeigten die experimentellen Ergebnisse, dass die neue (Beispiel 7) Zusammensetzung leichter zu härten ist als die Floatglas-Standardzusammensetzung, d. h. in den Bruchtests wurde ein besseres Ergebnis verzeichnet. Die Bruchzählungen sind in der Tat mehr als 20% höher. Es wird vermutet, dass das Glas der Beispiel-7-Zusammensetzung eine von dem Glas der Standardfloatzusammensetzung wesentlich unterschiedliche Glaszusammensetzung aufweist. Die als "Bruchzähigkeit" bekannte Eigenschaft spiegelt den Widerstand eines Materials gegen die Risspropagation wider. Messungen der Bruchzähigkeit an Glas der Zusammensetzungen von Beispiel 7 ergaben einen Wert von 0,68 MPa m^½, wodurch sich ergibt, dass das Glas eine wesentlich geringere Bruchzähigkeit aufweist als die Floatglas-Standardzusammensetzung (Bruchzähigkeit = 0,71 MPa m^½).
TABELLE 3

Claims

Natronkalk-Quarzglas, das durch das Floatverfahren gebildet werden kann, mit einer Zusammensetzung, die (in Gew.-%) enthält: SiO₂ 68–75% Al₂O₃ 0–4% Na₂O 6–12,4% K₂O 0–3% CaO 10,2–17% MgO 0–5,5% Fe₂O₃ 0–2% SO₃ 0–0,5%
Glas nach Anspruch 1, das 0,8–5,5 Gew.-% MgO enthält.
Glas nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das 9–12,2 Gew.-% Na₂O, 10,6–15 Gew.-% CaO und 1,0–5,0 Gew.-% MgO enthält.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei T log4 (d. h. die Temperatur, bei der log₁₀(Viskosität), ausgedrückt in Poise = 4) zwischen 1010°C und 1050°C liegt.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei T log3,5 zwischen 1100°C und 1140°C liegt.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei T log2,5 zwischen 1290°C und 1350°C liegt.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich von 86–92 × 10^–7/°C (50–350°C).
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch mit einem Brechungsindex N_D im Bereich von 1,50–1,54.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch mit einer Bruchzähigkeit von weniger als 0,72 MPa m^½, vorzugsweise weniger als 0,70 MPa m^½.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch mit einer Liquidustemperatur im Bereich von 1050–1200°C, vorzugsweise 1070–1150°C.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch, das (in Gew.-%) enthält: SiO₂ 70–73,5% Al₂O₃ 0–3% Na₂O 9–12,2% K₂O 0–2% CaO 10,6–15% MgO 1,0–5,0% Fe₂O₃ 0–2% SO₃ 0–0,5%
Glas nach Anspruch 11, das (in Gew.-%) enthält: SiO₂ 71–73% Al₂O₃ 0–2% Na₂O 11–12,2% K₂O 0–2% CaO 12–14% MgO 1,1–2,0% Fe₂O₃ 0–2% SO₃ 0–0,5%
Glas nach Anspruch 11, das (in Gew.-%) enthält: SiO₂ 71–73,5% Al₂O₃ 0–2% Na₂O 10–12,2% K₂O 0–2% CaO 10,6–12,6% MgO 3,5–5,0% Fe₂O₃ 0–2% SO₃ 0–0,5%
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch, das eine an einer 4 mm dicken Platte mit Leuchtmittel C gemessene Licht-Durchlässigkeit von mindestens 85% aufweist, d. h. das ein im wesentliches klares Glas darstellt.
Glas nach einem vorhergehenden Anspruch in Form einer Glasplatte.
Glas nach Anspruch 15, wobei die Glasplatte thermisch gehärtet ist.
Verfahren zum Bilden von Glas mit einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Glas als Band auf einem Floatbad geformt wird, das über einen Kanal gespeist wird, der bei einer Temperatur im Bereich von 1100–1250°, vorzugsweise im Bereich von 1150–1200°, betrieben wird.
Verfahren zum Bilden von Glas nach Anspruch 17, wobei das Glas eine Viskosität (ausgedrückt als Log₁₀(Viskosität) in Poise) im Bereich von 3,5 bis 3,0 bei der Kanal-Betriebstemperatur aufweist.