DE61573C

DE61573C - Verfahren zur Herstellung von Verbund-Hartglas

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Publication number: DE61573C
Application number: DENDAT61573D
Authority: DE
Original assignee: SCHOTT & GEN., GLASTECHNISCHES LABORATORIUM, GENOSSENSCHAFT, in Jena
Anticipated expiration: 1911-04-05

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 32if Glas. S

Die Widerstandsfähigkeit des Glases in Hohlgefäfsen, Röhren, Vollkörpern u. s. w. sowohl gegen mechanische Angriffe wie gegen die Wirkungen plötzlicher oder ungleichmä'fsiger Temperaturä'nderungen hängt in hohem Grade ab von den Zuständen relativer Compression oder Dilatation, in welchen sich die verschiedenen Schichten der Glaswand bezw. des Vollkörpers unter den Umständen des jeweiligen Gebrauches befinden. Als Regel. gilt hierbei, dafs Schichten, in welchen die Glasmasse unter der Einwirkung comprimirender Kräfte steht, sowohl mechanischen Einwirkungen wie auch plötzlicher Erwärmung oder Abkühlung grofsen Widerstand entgegensetzen, während die gleichen Angriffe, gegen im Dehnungszustand befindliche Schichten erfolgend, ein Zerreifsen der Glaswand sehr leicht zu Stande bringen.

Die Glastechnik hat den Bedingungen für Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Glasgeräthe bisher Rechnung getragen ausscbliefslich durch einen Kühlungsprocefs, den die Glasmasse nach der Formgebung bis zur Abkühlung auf die gewöhnliche Temperatur zu durchlaufen hat. Man hat dabei entweder:

a) durch verlangsamten Temperaturabfall (Kühlen) möglichst gleichzeitiges Erhärten der verschiedenen Schichten herbeizuführen und dadurch das Auftreten comprimirter sowohl wie dilatirter Schichten überhaupt zu verhindern gesucht, oder man hat

b) das bei der Ausarbeitung des Glases von selbst sich ergebende raschere Erstarren der äufseren Schichten dazu dienen lassen, einen die Haltbarkeit meistens begünstigenden Compressionszuständ dieser äufseren Schichten zu gewinnen, oder man hat

c) durch absichtlich beschleunigte Abkühlung der äufseren Schichten — bei dem sogenannten Hartglas —■ eine besonders starke Compression und dadurch gesteigerte Festigkeit dieser Schichten herbeizuführen gesucht.

Bewufster oder unbewufster Weise waren alle derartigen, durch die Abkühlungsweise erreichten Veränderungen des Glases der. Regel unterstellt, dafs die später in Erstarrung tretenden Schichten der Glasmasse infolge ihrer Verbindung mit den vorher erstarrten nach Erreichen der gewöhnlichen Temperatur stets einer mehr oder minder grofsen Dehnung unterliegen und dadurch ihrerseits die früher erstarrten in einen entsprechenden Compressionszustand versetzen müssen.

Die gegenwärtige Erfindung geht nun darauf aus, zweckentsprechende Abstufungen von Dehnung und Verdichtung der Glasschichten, welche bisher nur durch Regelung der Abkühlung einer in sich homogenen Glasmasse zu erreichen war, in ausgiebigerem Mafse mit gröfserer Herrschaft über die-Bedingungen des Erfolges und unabhängig von der Art der Kühlung dadurch zu gewinnen, dafs bei Herstellung von Glasgegenständen zwei oder

mehrere Schichten aus Glas von ungleichem Ausdehnungsvermögen und dementsprechend auch ungleicher Zusammensetzung mit einander verbunden werden.

Derartig angefertigte Gläser sollen den Namen »Verbund-Hartglas« führen.

Für die Erzielung irgend eines bestimmten Zustandes gleichzeitiger Compression und Dilatation in dem fertigen Glasgeräth ist bei diesem Verfahren die Richtschnur darin gegeben, dafs irgend eine Glasschicht, welche gröfseren Ausdehnungscoefficienten besitzt (die also beim Durchlaufen desselben Temperaturintervalles während der Abkühlung, vom Moment der Erstarrung an, auch einer stärkeren Zusammenziehung' unterliegt) als eine andere, mit ihr verschmolzene Schicht durch den Widerstand von Seiten der letzteren in einen Dehnungszustand gerathen, ihrerseits aber umgekehrt die Schicht von geringerem Ausdehnungscoefficienten in einen Compressionszustand versetzen mufs.

Für solche Gegenstände, welche Angriffen — Z; B. starken Temperaturveränderungen — wesentlich nur von einer Seite ausgesetzt sind, reicht die Verbindung von nur zwei Schichten aus, und zwar wird die Schicht aus Glas von geringeren Ausdehnungscoefficienten nach innen oder nach aufsen zu legen sein, je nachdem die betreffenden Einwirkungen — etwa starke und plötzliche Erwärmung — auf der inneren Seite eintreten (wie z. B. bei Wasserstandsröhren, Lampencylindern u. s. w.) oder auf der äufseren Seite (wie bei Kochgefä'fsen an den von der heifsen Flamme berührten Theilen).

Handelt es sich aber um Effecte, wie die beim »Hartglase« angestrebten, so wird man eine Schicht von höherem Ausdehnungscoefficienten beiderseits mit Schichten von geringerem Ausdehnungscoefficienten bekleiden, wobei es in manchen Fällen vortheilhaft sein kann, drei,verschiedene Glasflüsse mit einander in Verbindung zu bringen, um freien Spielraum für die Abgleichung der Dicken dieser Schichten nach den Anforderungen der technischen Ausführung zu behalten.

Es ist selbstverständlich, dafs die Wirkungen, welche durch den Verbund verschiedener Glasschichten erzielt werden, auch combinirt werden können mit den Wirkungen eines Kühlprocesses, dem das Verbundglas unterworfen wird. Es kann also im Besonderen bei Hohlgefäfsen die angestrebte Verdichtung der äufseren Schicht auch durch beschleunigte Abkühlung dieser Schicht, sei es in Luft oder in geeigneten Flüssigkeiten, bewirkt werden, während die Verdichtung der Innenwand durch die ungleiche Zusammenziehung von Glasschichten verschiedenen Ausdehnungsvermögens erreicht wird. Alle solche Glasgegenstände mit einer gedehnten Innenschicht und genügend grofsem Unterschied der Ausdehnung der verschiedenen Schichten haben mit dem bisher dargestellten Hartglas die Eigenschaft gemein, dafs der Bruch, wenn er eintritt,' in Form vollständiger Zersplitterung des Ganzen erfolgt.

Das Verhältnifs der Dicken der mit einander verbundenen Schichten mufs sich hauptsächlich nach dem Unterschiede der Ausdehnungscoefficienten der angewendeten Glasflüsse richten. Wenn dieser Unterschied grofs ist — wenn z. B. der Ausdehnungscoefficient der einen Schicht denjenigen der anderen um Y₃ über- trifft —, mufs die Schicht von kleinerem Ausdehnungscoefficienten relativ geringe Dicke erhalten — Y₁₅ bis Y₁₀ der Gesammtdicke —, damit der beim Erkalten eintretende Spannungszustand nicht zur Selbstzertrümmerung des Glasgeräthes führe. In dem Mafse dagegen, als die Ausführungscoefficienten der angewendeten Glasflüsse einander näher liegen, darf das Dickenverhältnifs der verbundenen Schichten der Gleichheit sich nähern.

Für die Herstellung von Glasflüssen mit gröfserem oder geringerem -Unterschiede der Ausdehnungscoefficienten ist, unbeschadet der sonstigen an die Beschaffenheit des Glases zu stellenden Anforderungen, ein weiter Spielraum gegeben durch Veränderungen in der Zusammensetzung der Glassätze, sei es nur unter veränderter Abstufung des Procentgehaltes derselben Elemente oder unter Einführung anderer Elemente. Hoher Gehalt von Alkalien bedingt grofsen Ausdehnungscoefficienten; Verminderung des Procentsatzes der Alkalien, nöthigenfalls unter Einführung von Borsäure und Thonerde, wirkt stark auf Verkleinerung des Ausdehnungscoefficienten.

Zur Erkennung und Beurtheilung der in verschiedenen Glasflüssen gegebenen Unterschiede ist aber keineswegs eine Messung der Ausdehnungscoefficienten erforderlich. Für den praktischen Zweck reicht vielmehr eine im Hüttenbetrieb bequem ausführbare Probe aus, die darin besteht, dafs man zwei massive, annähernd rechteckige Stücke von ι bis 2 cm Dicke auf den flachen Seiten in genügend erweichtem Zustand vereinigt, zusammen auszieht und die Krümmung beobachtet, welche die Lamelle beim Erkalten annimmt. Unter sonst gleichen Umständen entspricht die stärkere Krümmung stets einem gröfseren Unterschied der Ausdehnungscoefficienten.

Als Beispiele für die Mischungsverhältnisse der mit einander zu vereinigenden Gläser mögen folgende dienen:

Beispiel I mit grofsem Ausdehnungsunterschied der Gläser:

A. Gröfsere Ausdehnung.

Zinkoxyd 7,0 pCt.

Calciumoxyd 7,0 -

Natriumoxyd , . 14,0 -

Borsäure 2,0 -

Thonerde ..... 2,5 -

Manganoxyd 0,2 -

Kieselsäure 67,3 -

B. Kleinere Ausdehnung.

Kaliumoxyd 1,3 pCt.

Natriumoxyd.............. 11,0

Borsäure 11,0 -

Thonerde 4,3 -

Calciumoxyd 1,2 -

Kieselsäure 71,2 -

Beispiel II mit geringerem Ausdehnungsunterschied.

A. Gröfsere Ausdehnung:

Nairiumoxyd 13,5 pCt.

Kaliumoxyd · 6,0 -

Calciumoxyd 10,0 -

Kieselsäure 70,5 -

Für Beispiel I ist das Dickenverhältnifs der Schichten A zu B zweckmäfsig zwischen 15:1 und 8 : ι zu halten, für Beispiel II zwischen 10:1 und 3:1.

Das technische Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Verbund-Hartglases liegt durchaus innerhalb der allgemein bekannten und geübten Operationen beim Ausarbeiten des Glases, sei es vor der Pfeife oder durch Giefsen. Der einzige Unterschied besteht darin, dafs die successive an die Pfeife zunehmenden, oder beim Giefsen zu vereinigenden Schichten

B. Kleinere Ausdehnung.

Natriumoxyd 12,0 pCt.

Kaliumoxyd 3,0 -

Calciumoxyd 1 5,0 -

Kieselsäure 70,0 -

nicht aus demselben Hafen, sondern aus verschiedenen Häfen zu entnehmen sind.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Herstellung von Verbund-Hartglas, darin bestehend, dafs zwei oder mehrere in Häfen einzeln eingeschmolzene Glasflüsse von verschiedenem Ausdehnungscoefficienten durch schichtenweises Aufnehmen mit der Pfeife oder durch Giefsen mit einander verbunden werden.