DE604146C

DE604146C - Waermeabsorbierendes Glas

Info

Publication number: DE604146C
Application number: DE1930J0004530
Authority: DE
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1930-11-14
Filing date: 1930-11-14
Publication date: 1934-10-15
Also published as: US1961603A; GB475336A; FR48592E; FR726194A; US2194784A; GB387778A

Description

AUSGEGEBEN AM
15. OKTOBER 1934

Es ist bekannt, daß eisenoxydhaltige Silicatgläser, unter reduzierenden Bedingungen hergestellt, beträchtliche Absorption für Wärmestrahlen aufweisen. Unter Silicatgläsern sollen hier und im folgenden solche verstanden werden, die neben einwertigen, zweiwertigen und dreiwertigen glasbildenden Oxyden mindestens 25 °/₀ Kieselsäure (SiO₂) enthalten. Der Eisenoxydgehalt soll mindestens 0,2 °/_fl (berechnet als

ίο FeO) betragen.

Wählt mail den Eisenoxydgehalt und die Dicke dieser Gläser so groß, daß die Wärmeabsorption etwa 60 °/„ und mehr erreicht, so zeigen sie je nach der Zusammensetzung und der Stärke der Reduktionswirkung während des Schmelzens eine starke blaue oder blaugrüne Färbung. Dies beruht darauf, daß die durch reduziertes Eisenoxyd in diesen Gläsern hervorgerufene Absorption des Lichtes schon für Wellenlängen etwa bei 500 ταμ merklich einsetzt und mit wachsender Wellenlänge nur langsam zunimmt, um ein Maximum etwa bei 1000 m/t zu erreichen. Infolgedessen wird ein beträchtlicher Teil des roten Endes des sichtbaren Spektrums verschluckt, wodurch das Glas blau oder blaugrün gefärbt erscheint.

ICs wurde gefunden, daß sich ein wesentlich steilerer Absorptionsverlauf zwischen den obengenannten ZaMengrenzen mit einem schroffen Abfall in unmittelbarer Nähe des roten Spektralendes erzielen läßt, wenn der Kicselsäuregchalt wärmeabsorbierender Silicatgläser ganz oder teilweise durch Phosphorsäure (P₂O₅) ersetzt und durch reduzierendes Schmelzen, reduzierende Zusätze zum Gemenge und Einführung dieser Zusätze in geeigneter Form darauf hingearbeitet wird, daß der Eisenfarbstoff möglichst weitgehend als Eisenoxydul in Lösung geht. Zur Erzielung eines günstigen Absorption sverlauics sollte der Phosphorsäuregehalt dieser Phosphatgläser mindestens 25% betragen. Den Kieselsäuregel!alt hält man zweckmäßig geringer als den Phosphorsäurcgehalt.

Solche Eisenoxydulphosphatgläser sind praktisch farblos, auch wenn ihre Absorption der ultraroten Wärmestrabi en beträchtliche Werte annimmt und über go % ansteigt. Diese Absorption ist im Gegensatz zu Eisenoxydulsilicatgläscrn für alle Strahlen oberhalb etwa 1000 m/t nahezu gleich stark; sie ist für das sichtbare Gebiet nur gering und setzt .'m Ultravioletten erst stärker unterhalb 350 ταμ ein, wenn in dem Eiscnoxydulphosphatglas zweiwertige Giasoxyde fehlen. Durch Zufügung derartiger zweiwertiger Oxyde, besonders solcher mit hohem Molekulargewicht, läßt sich das Einsetzen stärkerer Absorption nachden größereu Wellenlängen hin verschieben.

Es wurde ferner gefunden, daß sich ähnlich gute Wärmeabsorptionseigenschaiten ohne öo merkliche selektive Absorption im Sichtbaren, d. h. praktisch farblose Gläser, auch erzielen lassen, wenn die Kieselsäure der Eisenoxydnisilicatgläser ganz oder teilweise durch Borsäure (B₂O₃) ersetzt wird, wobei das Glas ög mindestens 25 °/₀ Borsäure enthalten sollte.

Im allgemeinen sind aber derartige Eisenoxydulboratgläser noch ausgeprägter als die Phosphatgläser stark wasserlöslich. Durch Ersatz der Kieselsäure der Eiscnoxydulsilicat-

Claims

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glaser durch Phosphorsäure und durch Bor- ^iiuri', ferner durch Einführung von mindestens ίο 'V₀ Tunerde (ALO_-1) oder Aluminiumverbindungen entsprechend mindestens io °/₀ Tonerde gelingt es aber, die Wasscrlöslichkcit weitgehend herabzudrücken, ohne die günstigen Absorptionseigcnschaften im Ultraroten und im Sichtbaren merklich zu beeinträchtigen. Dabei sollte der Gehalt an Phosphorsäure imd Borsäure /.«-' sammeii (P₂O₅ -j- B₂O₃) mindestens 25 % betragen.

Natürlich, lassen sich die Absorptionseigenschaften · derartiger Eisenoxydulphosphat-, Eisenoxydulborat- und Eiscnoxydulphnsphatboratgläscr im sichtbaren und im ultravioletten Spektrum noch durch Zusätze von Farboxyden oder seltenen Erden weitgehend verändern, über deren Wirkung ein Phosphorsalz- oder Boraxperlcnversuch in einfacher Weise Auskunft gibt. Zur Erzielung guter Wärmefestigkeit ist wie bei Silicatgläscrn im wesentlichen eine Herabsetzung der Ausdehnungszahl durch möglichst geringe Einführung von Alkali (Na₂O und K₂O) anzustreben.

Aus den bisher im Schrifttum bekanntgewordenen Untersuchungen über die Wärmeabsorption von Phosphat- und Boratgläseru ließ sich nicht cutnehmcn, daß innerhalb des Wcllcnlängenbcreichcs von 700 m/(. bis 1700 m//, auf den es hierbei insbesondere ankommt, der Ersatz der Kieselsäure durch Phosphorsäure oder Borsäure von Bedeutung ist, geschweige denn, (ltil.1 zu erwarten gewesen wäre, claß eine Stoi« gcrung der Wärmeabsorption in hohem Maße möglich ist, ohne gleichzeitig im sichtbaren Gebiete des Spektrums eine starke Verfärbung hervorzurufen. Der Zusatz von Tonerde zur Verminderung der Wasscrlöslichkcit ist an sich auch bei Phosphatgläsern bekannt. Im vorliegenden Falle handelt es sich jedoch um die Einführung größerer Toncrdcmengcn als sonst üblich, und zwar in wärmeabsorbierendc Gläser.

Die folgende Tafel gibt einige Beispiele aus dem Zusainmensetzungsbcreich der vorliegenden Erfindung. Die Absorptionszahlen, beziehen sich auf eine Glasdicke von 2 mm; dem Auge erscheinen diese Gläser bei dieser Dicke praktisch als farblos.

A B C I) 70,7
4
IO
IO
4
I
0,3 F G H SiO₂ 70
5
25
85
5
IO 20
60
5
5
IO 60,7
3
8
2S
o,3 2,5 5S
15
I
5
II
2
8 60
15
24
I 3° P O 2,5 2,5 2,5 2,5 90%
5% 3,75 2,0 40
30
IO BO* " 72% 60 %
5% 89% 88 %
9% 97%
3% 74%
7% IO
IO Al.,0₃ Na.,0 K₂O — 35 MkO 2,5 CaO «3 %
10% BaO ZnO FeO Absorption für Ultra
rot 45 Absorption für das
Sichtbare

Die in der Tafel angegebenen Eigenschaften sind nur zum Teil durch die Zusammensetzung bedingt. Einen wesentlichen Einfluß darauf hat die Stärke der beim Schmelzen und Abkühlen ausgeübten Reduktionswirkung und die Art der Einführung des Eiscnfarbstoffcs. Kohlenstoff und kohlcnhaltige Stoffe haben sich zum Reduzieren im allgemeinen nicht bewährt wegen der durch sie hervorgerufenen Gelbfärbung; zum Teil ergaben sich bei ihrer Verwendung dunkelrotbraune Anlauffarben. Diese Schwierigkeiten lassen sich beseitigen durch Zusatz von Phosphorverbindungen niederer Oxydationsstufe, z. B.

Calciumhypophosphit (Ca[H₂PO₂J₂), bis herunter zu den Phosphides (einschließlich des Phosphors selbst), z. B. Eisenphosphid (Fe₃P). Die Verwendung solcher reduzierender Rohstoffe bringt auch für andere Gläser, bei denen es auf Erreichung möglichst weit gehender Reduktionswirkungen im Glas ankommt, wescntliehe Vorteile.

Ρλτεν τλ ν s prücii ε:

ι. Wärmeabsorbierendes Glas mit einem Gehalt an Eiseiioxyd von mindestens 0,2 %, berechnet als FcO, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Kicselsäurcgehalt ganz oder teilweise durch PoO_--, oder B_aC)_:i bzw. durch beide ersetzt ist, wobei der Gehalt an PoO₅ bzw. l'oO_:, bzw. an beiden mindestens 25 % beträgt.

2. Wärincabsorbicrendes Glas nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger Kieselsäure (SiO₂) als Phosphorsäure (P₂O₀) enthält.
3. Wärmeabsorbierendes Glas nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens ro % Tonerde (Al₂O₃) bzw. Aluminiumverbindungen entsprechend ΐο°/_α Tonerde enthält.

4*. Verfahren zur Herstellung von wärme-'absorbierenden Gläsern nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung weitgehender Reduktion während des Schmelzcns und Abkühlens Phosphorverbindungen niederer Oxydationsstufe bis herab zu den Phosphidcn dem Gemenge zugefügt werden.

HERUN. GEDRUCKT IN IH-:H