DE69614721T2 - Getrennte phasen aufweisende nichtkristalline opalgläser - Google Patents
Getrennte phasen aufweisende nichtkristalline opalgläserInfo
- Publication number
- DE69614721T2 DE69614721T2 DE69614721T DE69614721T DE69614721T2 DE 69614721 T2 DE69614721 T2 DE 69614721T2 DE 69614721 T DE69614721 T DE 69614721T DE 69614721 T DE69614721 T DE 69614721T DE 69614721 T2 DE69614721 T2 DE 69614721T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- glass
- opal
- glasses
- crystalline
- zno
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 79
- 239000011022 opal Substances 0.000 title claims description 35
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910011255 B2O3 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 22
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 22
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 239000006121 base glass Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 239000006105 batch ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005401 pressed glass Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100311330 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) uap56 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Inorganic materials [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- DWYMPOCYEZONEA-UHFFFAOYSA-L fluoridophosphate Chemical compound [O-]P([O-])(F)=O DWYMPOCYEZONEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006123 lithium glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 101150018444 sub2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/11—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen
- C03C3/112—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine
- C03C3/115—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine containing boron
- C03C3/118—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine containing boron containing aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft die Herstellung von spontanen Opalgläsern, die amorphe Teilchen als die opakisierende bzw. deckende oder lichtstreuende Phase enthalten. Die Gläser sind phasen-getrennt, jedoch nicht-kristallin, weisen eine sehr dichte, milchig weiße Erscheinung auf (bis Farbstoffe zugesetzt werden) und sind gegenüber der Witterung und Angriffen durch saure und alkalische Detergenzien hochbeständig, wodurch sie sich für ihre Anwendung für Koch- und Tafelgeschirr empfehlen.
- Diese Glasart wurde als nichtmischbar opal bezeichnet, d. h. ein Opalglas, bei dem die deckende Phase ein Glas ist, das in der Grundglas-Matrix unlöslich ist. In der Vergangenheit wurden zahlreiche Versuche unternommen, ein Beispiel dieses Types von Opalglas zu entwickeln, das eine gute chemische Dauerhaftigkeit und Beständigkeit gegenüber der Witterung mit einer dichten, weißen Deckkraft vereinigt.
- Mehrere Versuche wurden in der Vergangenheit durchgeführt, Opalgläser mit den oben genannten Eigenschaften herzustellen. Beispiele derartiger Gläser sind in den US-Patenten Nr. 4 309 219, 3 498 810, 3 506 464, 3 661 601, 3 723 144 und 3 728 139 offenbart. Insbesondere betrifft das US-Patent Nr. 4 309 219 im wesentlichen ein nichtkristallines Opalglas mit einer Zusammensetzung, die SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, K&sub2;O, Na&sub2;O, B&sub2;O&sub3;, P&sub2;O&sub5; und F mit den wahlweisen Bestandteilen MgO, CaO, BaO und NiO umfassen.
- Das US-Patent-Nr. 4 309 218 betrifft ein kristallines Opalglas, das SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, K&sub2;O, Na&sub2;O, Li&sub2;O, B&sub2;O&sub3; und P&sub2;O&sub5; umfaßt. Das Vorhandensein von Li&sub2;O soll die Wärmeausdehnung und gesteigerte Phasentrennung reduzieren, wobei niedrige Spiegel an Na&sub2;O, BaO und/oder P&sub2;O&sub5; vorliegen.
- Es besteht nach wie vor ein Bedarf nach Opalgläsern, die eine dichte Deckkraft und gute chemische Dauerhaftigkeit und Beständigkeit gegenüber der Witterung ebenso wie eine gute ästhetische Erscheinung zeigen. Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Opalglas zu entwickeln, das eine exzellente Deckkraft und gute chemische Dauerhaftigkeit zeigt.
- Gemäß eines Grundgedankens stellt die vorliegende Erfindung ein spontanes, weitgehend nicht-kristallines Opalglas mit einer sehr dichten, milchig-weißen Erscheinung, einem Erweichungspunkt oberhalb von 700ºC, einem Wärmeausdehnungskoeffizienten (25º-300 ºC) von 65-85 · 10&supmin;&sup7;/ºC, einer Dichte von mindestens 2,4 g/cm³, einem Opal-Liquidus von mehr als 1200ºC sowie einer exzellenten Beständigkeit gegenüber der Witterung und gegenüber einem Angriff durch alkalische Detergenzien bereit; das im wesentlichen, ausgedrückt als Gewichtsprozent auf Basis der Oxide berechnet aus dem Ansatz aus 1,9-3,6 % K&sub2;O, 4,2-7,3% Na&sub2;O, 0,2-3,0% Li&sub2;O, 0-1,2% MgO, 0-4,9% CaO, 0-12,5% BaO, 0-0,1% NiO, 0-4% ZnO, 5,3-9,6% B&sub2;O&sub3;, 8,8-13,5% Al&sub2;O&sub3;, 57,2-64,4% SiO&sub2;, 1-6%1-6% P&sub2;O&sub5; und 1,0-2,2% F besteht. Die Summe von MgO + CaO + BaO liegt vorzugsweise im Bereich von 4,5-12,5%. Das Glas enthält vorzugsweise zumindest 0,4 % ZnO.
- Die vorliegende Erfindung ist so gestaltet, dass spontane, weitgehend nicht-kristalline Opalgläser erzeugt werden, die besonders für Küchen- und Tafelgeschirr geeignet sind, und die eine sehr dichte, milchig weiße Erscheinung bei einem dünnen Querschnitt und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber dem Angriff von alkalischen Lösungen, insbesondere heißen wäßrigen Detergenzien-Lösungen, zeigen. Die Gläser sind wegen ihrer nicht-kristallinen Natur für Mikrowellen-Anwendungen geeignet und bleiben sogar nach Hitzebehandlungen auf ihre Glüh- und Erweichungspunkte nicht kristallin. Daher können die Glasartikel luft-gehärtet bzw. an der Luft abgeschreckt werden, ohne daß sich darin eine Kristallisation entwickelt. Zuletzt zeigen die Gläser Wärmeausdehnungskoeffizienten (25º-300ºC) über den Bereich von 65-85 · 10&supmin;&sup7;/ºC, eine Dichte von zumindest 2,4 g/cm³ und Erweichungspunkte oberhalb von 700ºC, vorzugsweise oberhalb von 750ºC. Dieses letztere Merkmal ermöglicht die Verwendung von dekorativen Hochtemperatur- Fritten, wo es erwünscht ist. Der Emulsions- oder Opal-Liquidus ist größer als 1200ºC, vorzugsweise größer als 1300ºC.
- Die erfindungsgemäßen Gläser sind dazu in der Lage, unter Verwendung in der Glastechnik herkömmlicher Verfahren geschmolzen und geformt zu werden.
- Das nicht-kristalline Opalglas gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fluorphosphatborsilikat-Opalglas mit 0,2-3% Li&sub2;O. Dieses verbesserte Opalglas der Erfindung zeigt eine erhöhte Deckkraft, geringere Abschreckungs-Empfindlichkeit und gleichförmige Färbbarkeit. Der Zusatz von Li&sub2;O hat ein Opalglas mit einer erhöhten Phasentrennung zur Folge, die wiederum die Deckkraft des Glases erhöht. Wenn Li&sub2;O vorliegt, besteht die Phasentrennung aus viel mehr kleinen Teilchen im Gegensatz zu einer geringeren Anzahl, jedoch größeren Teilchen, als wenn Li&sub2;O nicht vorliegt. Diese Zunahme der Deckkraft ist eine Folge von zwei Effekten: einer Zunahme der Emulsions-Liquidus-Temperatur, die eine größere Deckkraft in Gläsern erzeugt und der Erzeugung einer getrennten Phase, die kleinere Teilchengrößen aufweist. Ein Schlüsselgedanke der vorliegenden Erfindung ist, daß wir herausgefunden haben, daß die vorliegende Zusammensetzung eine erhöhte Emulsionstemperatur und konsequenterweise eine hohe Deckkraft zur Folge hat, ohne unerwünschte Nebeneffekte wie beispielsweise eine grobe Phasentrennung und "perlmutartige" Oberflächenbeschaffenheit.
- Als Folge der hohen Emulsionstemperaturen der vorliegenden Opalglas- Zusammensetzungen haben wir herausgefunden, daß die Gläser durch Verfahren wie beispielsweise Spinnen hergestellt werden können, was eine bessere Deckkraft als diejenige, die in gepreßten Glasprodukten beobachtet wird, zur Folge hat. Im allgemeinen zeigt Spinnware bzw. Spinngeschirr eine erhöhte Dichte oder Deckkraft, die gepreßter Ware derselben Dicke überlegen ist. Das Spinnen erzeugt ebenfalls eine glänzendere Oberflächenbeschaffenheit als das gepreßte Glas. Dies ist ein Schlüsselaspekt der vorliegenden Erfindung. Wegen der höheren Emulsionstemperatur des erfindungsgemäßen Glases zeigt das Glas die erwünschte Deckkraft während es die geeignete Viskosität für das Spinnen aufweist.
- Die notwendigen Bestandteile für die Entwicklung der lichtstreuuenden, Flüssigkeits- Flüssigkeits-Phasentrennung umfaßen 1,0-2,2% F, 1-6% P&sub2;O&sub5; und 5,3-9,6% B&sub2;O&sub3;. Eingestreute phosphatreiche und fluorreiche nicht-kristalline Glasphasen treten auf, wenn B&sub2;O&sub3;, P&sub2;O&sub5; und F mit den anderen Oxiden im erfindungsgemäßen System kombiniert werden. Die Temperatur der Arbeitsviskosität (10³-10&sup4; Poises) für diese Gläser beträgt ungefähr 1360ºC oder weniger und kann durch Variieren der Mengen an B&sub2;O&sub3;, Na&sub2;O, K&sub2;O und F in der Zusammensetzung eingestellt werden. B&sub2;O&sub3; unterstützt die Bestandteile des erfindungsgemäßen Glases bei der Bildung von eingestreuten amorphen Phasen, was sich in beträchtlichen Unterschieden im Brechungsindex zeigt. Diese Unterschiede ergeben die sehr dichte weiße Deckkraft der Opalgläser.
- Eine Konzentration von F von weniger als ungefähr 1% führt zu einer inakzeptabel hohen Viskosität und das sich ergebende Opalglas wird üblicherweise eine kristalline Phosphatphase enthalten. Wenn der F-Spiegel erhöht ist, sind der Erweichungspunkt und die Arbeitstemperatur des Glases signifikant reduziert. Für das vorliegende Opalglas haben wir herausgefunden, daß Mengen an F von mehr als ungefähr 2,2% die Phasentrennung nicht merklich verbessern und der Erweichungspunkt in einem derartigen Ausmaß reduziert wird, daß das Zieren mit dauerhaften Hochtemperatur-Emails unmöglich wird. Überdies führen exzessive Mengen an F wegen der Flüchtigkeit von Fluor-Verbindungen während des Schmelzens der Ansatzmaterialien zu einer ernsthaften Korrosion der Gießform und zur Luftverschmutzungsproblemen. Der am meisten bevorzugte Spiegel an F beträgt ungefähr 1,7%.
- Die Erdalkalimetalloxide werden zur Verbesserung der Deckkraft verwendet. Diese Materialien treten vorzugsweise in die Glasmatrix einer der amorphen Phasen ein und unterstützen die Entwicklung flüssiger Phasen mit signifikant unähnlichen Brechungsindizes. Hohe Konzentrationen an CaO können einen sehr schädlichen Effekt auf die Säure- und Alkali- Beständigkeit aufweisen, die von den Gläsern gezeigt wird, weil sie zur Bildung einer nicht-dauerhaften bzw. nichtbeständigen amorphen Phase im Basisglas führen oder indem sie eine extensive Oberflächenkristallisierung auf dem Glas verursachen. Konsequenterweise wird der Spiegel an CaO unter ungefähr 5% gehalten werden.
- MgO kann in relativ kleinen Mengen vorliegen, um die Deckkraft zu intensivieren oder um die physikalischen Eigenschaften einzustellen, jedoch müssen derartige Zusätze vorsichtig kontrolliert werden, um eine nachteilige Veränderung anderer physikalischer Eigenschaften des Glases in irgendeinem wesentlichen Umfang und/oder das Beginnen einer Grobphasen-Trennung zu vermeiden.
- BaO ist unter den Erdalkalimetalloxiden nicht nur in der Steigerung der Deckkraft einzigartig, sondern zeigt auch eine positive Wirkung auf die Säure- und Alkalibeständigkeit der Gläser. Weil Al&sub2;O&sub3;, BaO und SiO&sub2; die chemische Beständigkeit des Glases verbessern, werden die bevorzugten Gläser ungefähr insgesamt 66-90% dieser Materialien enthalten. BaO zeigt die Nebenwirkungen einer Erniedrigung des Erweichungspunktes und einer Erhöhung der Dichte des Glases. Weiterhin bedrohen Spiegel an P&sub2;O&sub5;, große Konzentrationen an BaO die Rohphasen-Trennung.
- Al&sub2;O&sub3; ist beim Versteifen des Glases zu Formungszwecken von Vorteil, erhöht die chemische Dauerhaftigkeit bzw. Beständigkeit und verbessert dessen Dekorationseffekt. Es wird angenommen, daß Al&sub2;O&sub3; ebenfalls zur Verdichtung der Glas-Matrix dient, wodurch jede größere Wanderung von Na&spplus; und F&supmin;-Ionen an die Oberfläche vermieden wird. Während Al&sub2;O&sub3; eine vitale Rolle bei der Erzielung einer ausgezeichneten Beständigkeit gegenüber Säure- und Alkali-Angriff spielt, neigen mehr als 14% dazu, die Viskosität des Glases zu reduzieren, was wiederum eine unerwünschte Zunahme der Arbeitstemperatur des Glases verursacht.
- Der Na&sub2;O-Spiegel wird vorsichtig reguliert, um die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Glases zu optimieren. K&sub2;O dient als Flußmittel und ergibt in Verbindung mit dem anderen Bestandteil chemisch dauerhafte, nicht witterungsempfindliche Gläser.
- ZnO ist bei der Regulierung der Größe der getrennten phosphatreichen Phase im Glas von Vorteil. Es ist bekannt, daß ZnO sowohl in der Bulk-Phase als auch der getrennten Phase erscheint und die Oberflächenspannung der getrennten Phase verändert.
- Wir haben herausgefunden, daß das Einbringen von bis zu 4 Gew.- % ZnO in Zusammensetzungen, die denjenigen in dem US-Patent Nr. 4 309 219 offenbarten ähnlich sind, den Trennungsgrad der Sekundärphase bei der Bildung des Opalglases beträchtlich verändern kann. Das Vorhandensein von ZnO senkt den Hochtemperaturemulsions-Liquidus signifikant und hat dadurch die Bildung einer getrennten Phase mit kleineren Tröpfchen zu Folge, wenn kein ZnO vorliegt. Tatsächlich erhöht das Vorliegen von ZnO bei einem minimalen Spiegel von ungefähr 0,4% die Oberflächenspannung der getrennten Phase, wodurch die Bildung der kleineren kugelförmigen amorphen Komponenten ermöglicht wird. Die erforderliche Menge an ZnO, die vorliegen muß, hängt vom Gesamt Li&sub2;O-Gehalt, der Geschwindigkeit der Warenherstellung und der Bildungstemperaturen ab. Der Zusatz von ZnO ist bei einem Li&sub2;O-Gehalt von mehr als 0,2% am meisten von Vorteil und wenn die Formungstemperaturen unterhalb von 1340ºC liegen.
- Die Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenemissionsdaten zeigen an, daß das Zink in die getrennte Phase eintritt und ebenfalls in der Bulk- bzw. Rohglas-Phase vorliegt. Während der Mechanismus dieses Vorgangs bis jetzt nicht vollständig geklärt wurde, wird angenommen, daß das Vorliegen von ZnO die Entwicklung einer getrennten amorphen Phase mit einer größeren Anzahl kleinerer Teilchen verursacht. Die Erhöhung der Oberflächenspannung der getrennten Phase zeigt an, daß es für die kleineren Teilchen schwieriger ist, sich zur Bildung größerer Teilchen zu kombinieren, die wiederum Bruchquellen beim Erhitzen des Glases und schnellem Abkühlen beim Tempern zur Folge haben können.
- Das Vorhandensein von ZnO, wenn es für eine vorgegebene Zusammensetzung geeignet ist, kann die Wirkungen einer großen Anzahl von Teilchen, die aus einem Glas stammen, das Li&sub2;O enthält, ausschalten. Der Zusatz von Li&sub2;O von mehr als 0,2% erhöht den Emulsions-Liquidus des Glases signifikant und erhöht den Bereich, über den sich die getrennte Phase bilden kann. Wenn das Lithiumglas länger im Emulsionsbereich verbleibt, existiert eine größere Neigung zur Bildung größerer amorpher getrennter Phasen-Teilchen, die einen Bruch der Ware zur Folge haben können. Der Zusatz von ZnO dient zur Milderung oder Eliminierung dieses Phänomens. Kurz gesagt kann ZnO in Opalglas- Zusammensetzungen die unerwünscht großen getrennten Phasen-Teilchen im wesentlichen eliminieren, die einen Bruch des Geschirrs beim thermischen Abschrecken zur Folge haben können.
- Tabelle I führt Glaszusammensetzungen ausgedrückt in Gewichtsteilen als aus dem Ansatz berechnet auf, die die erfindungsgemäßen Produkte veranschaulichen. Die Zusammensetzungen 19-27, 31 und 32 in Tabelle I sind Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung, die anderen Zusammensetzungen sind zu Vergleichszwecken enthalten. Weil die Summe der aufgeführten Bestandteile insgesamt 100 ist oder sich 100 annähert, gilt für praktische Zwecke, daß die aufgeführten Figuren die Zusammensetzungen bezüglich Gewichtsprozent repräsentieren. Insofern es nicht bekannt ist, mit welchem (welchen) Kation(en) das Fluorid verbunden ist, wird es lediglich als F benannt, was mit der herkömmlichen Übung in der Glas-Analyse in Übereinstimmung steht.
- Die tatsächlichen Ansatzinhaltsstoffe können irgendwelche Materialien, entweder die Oxide oder andere Verbindungen umfassen, die, wenn sie zusammengeschmolzen werden, in das erwünschte Oxid in der richtigen Proportion umgewandelt werden. Obwohl die nachfolgende Beschreibung auf Labormaßstab des Schmelzens und Formens ausgelegt ist, ist klar, daß die illustrativen Zusammensetzungen auch in Schmelzeinheiten in größerem Maßstab verwendet werden können.
- Die Ansatzinhaltsstoffe wurden verbunden, in der Trommel gemischt, um die Sicherung einer homogenen Schmelze zu unterstützen und in Platin-Schmelztiegeln angeordnet. Die Schmelztiegel wurden in einen elektrisch erhitzten Ofen eingebracht, der bei 1450ºC- 1550ºC arbeitet und die Ansätze wurden für vier Stunden geschmolzen. Die Schmelzen wurden in Stahl-Gußformen gegossen, um Tafeln mit Abmessungen von ungefähr 15,24 cm · 15,24 cm · 1,27 cm (6" · 6" · 0,5") zu erzeugen oder wurden manuell zu Scheiben von ungefähr 7,62-10,16 cm (3-4") Durchmesser und ungefähr 0,3175 cm-0,635 cm (0,125-0,25") Dicke verpreßt. Das Verpressen der Scheiben wurde vorgenommen, um das rasche Abschrecken des Glases grob zu simulieren, das während herkömmlicher automatischer Preßvorgänge stattfindet. Die Glastafeln- bzw. -Platten wurden in einen Ofen überführt, der ungefähr bei der Kühltemperatur (annealing temperature) arbeitet, diese Temperatur wurde für ungefähr eine Stunde aufrechterhalten und dann auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei sie im Ofen (ungefähr 30ºC/Stunde) gehalten wurde.
- Die gekühlten Tafeln zeigten keine Lichtdurchlässigkeit. Die Dichte der Deckfähigkeit, die von den gepreßten Scheiben gezeigt wurde, variierte gemäß der Annäherung der Formungstemperatur, die verwendet wurde, zur Emulsifikationstemperatur oder dem Opal- Liquidus des Glases. Die Verpressungstemperatur wird am meisten bevorzugt zur Sicherstellung der dichten Deckkraft nicht mehr als ungefähr 80ºC über der Emulsifikationstemperatur liegen. Tabelle I Tabelle I (Forts.)
- Die Zusammensetzungen Nr. 28 und 29 sind untersuchte Ergebnisse und haben gemessene Erweichungspunkte von 796ºC bzw. 812ºC. Tabelle I (Forts.)
- Tabelle II gibt zusätzliche Glaszusammensetzungen wieder, ebenso wie Erweichungspunkte in ºC ausgedrückt, Kühlpunkte, Dichte, Spannung bzw. Belastung, Wärmeausdehnungskoeffizienten (coefficients of thermal expansion = CTE) über den Temperaturbereich von 25-300ºC, ausgedrückt als · 10&supmin;&sup7;/ºC, und die Emulsions-Liquidustemperatur der verschiedenen getesteten Proben. Die Zusammensetzungen 12 bis 16 in Tabelle II sind Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung, die weiteren Zusammensetzungen wurden zu Vergleichszwecken eingeschlossen. Tabelle II Tabelle II (Forts.). Tabelle II (Forts.)
- Beispiele von mehreren Gläsern wurden bezüglich potentieller Witterungsprobleme durch Kochen in destilliertem Wasser für eine Stunde und Untersuchen des Wassers bezüglich des Na&sub2;O-Gehalts durchmustert. Wo weniger als 4 ug Na&sub2;O/cm² aus den Proben extrahiert wurden (Ext), wurde das Glas als gegenüber der Witterung beträchtlich beständig angesehen.
- Die Detergenzien-Beständigkeit (D. R.) wurde durch Eintauchen von Proben der Gläser in eine 0,3%ige wäßrige Lösung von SUPER SOILAX® Marken-Detergenz untersucht, das von den Economics Laboratories, St. Paul, Minn., vermarktet wird, durchgeführt bei 95ºC für Zeitspannen von 24, 48, 72 und 96 Stunden. Ein Aussetzen von 96 Stunden wurde als einer 10 jährigen Verwendung in einem Haushalts-Geschirrspüler in einem durchschnittlichen Haushalt gleichwertig eingeschätzt. Die Flächen der Oberflächen der Proben waren auf ein Verhältnis von 12 Quadratzoll Glas auf ein Pfund (pound) Lösung begrenzt. Die Proben wurden periodisch aus der heißen Lösung entfernt, in Leitungswasser gespült und trocken gewischt. Danach wurde ein Abschnitt jeder Probe mit DYE-CHEK® Durchfärber (dye penetrant) beschichtet, der von Magna-Flux Corporation, Chicago, Ill., vermarktet wird, wobei der Farbstoff damit 20 Sekunden lang in Berührung gelassen wurde und die Probe dann trockengewischt wurde.
- Die Beispiele 12 bis 16 aus Tabelle II repräsentieren die bevorzugten Zusammensetzungen, weil sie einen hohen Emulsionsliquidus, relativ hohe Erweichungspunkte, relativ niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten zeigen und insgesamt frei von Kristallisation sind und weil sie deckkräftiger und weißer sind. Es wird angenommen, daß die hohe Deckkraft der Gläser aus dem Beispiel 12 bis 16 auf eine größere Phasentrennung zurückzuführen ist. Die am meisten bevorzugten Glaszusammensetzungen werden von den Beispielen 12 und 13 aus Tabelle II dargestellt.
- Nichtkristalline Opalgläser, die im wesentlichen aus der in Tabelle III definierten Zusammensetzung bestehen, stellen einen weiteren Grundgedanken der vorliegenden Erfindung dar.
- Al&sub2;O&sub3; 8.80% ± 0.20%
- BaO 6.40% ± 0.15%
- B&sub2;O&sub3; 6.40% ± 0.15%
- CaO 1.60% ± 0.15%
- F 1.70% ± 0.15%
- K&sub2;O 2.70% ± 0.15%
- Li&sub2;O 1.00% ± 0.05%
- MgO 1.10% ± 0.15%
- Na&sub2;O 4.90% ± 0.15%
- P&sub2;O&sub5; 4.00% ± 0.15%
- SiO&sub2; Rest
- Es ist klar, daß wo es erwünscht ist, herkömmliche Glasfärbemittel wie beispielsweise CoO, Cr&sub2;O&sub3;, CuO, Fe&sub2;O&sub3;, MnO&sub2;, NiO und V&sub2;O&sub5; in die Grundglas-Zusammensetzung in Mengen eingebracht werden können, die in der Glastechnik üblich sind, normalerweise weniger als 5 Gew.-%.
Claims (4)
1. Spontanes, weitgehend nicht-kristallines Opalglas mit einer sehr dichten,
milchigweißen Erscheinung, einem Erweichungspunkt oberhalb von 700ºC, einem
Wärmeausdehnungskoeffizienten (25º-300ºC) von 65-85 · 10&supmin;&sup7;/ºC, einer Dichte von
mindestens 2,4 g/cm³, einem Opal-Liquidus größer als 1.200ºC sowie einer
exzellenten Beständigkeit gegenüber Witterung und gegenüber einem Angriff durch
alkalischen Detergenzien, das weitgehend, ausgedrückt in Gewichtsprozent auf Basis
der Oxide, berechnet aus dem Ansatz, besteht aus: 1,9-3,6% K&sub2;O, 4,2-7,3% Na&sub2;O,
0,2-3,0% Li&sub2;O, 0-1,2% MgO, 0-4,9% CaO, 0-12; 5% BaO, 0-0,1% NiO,
0-4% ZnO, 5,3-9,6% B&sub2;O&sub3;, 8,8-13,5% Al&sub2;O&sub3;, 57,2-64, 4% SiO&sub2;, 1-6% P&sub2;O&sub5;
und 1,0-2,2% F.
2. Opalglas nach Anspruch 1, wobei die Summe von MgO + CaO + BaO im Bereich von
4,5 bis 12,5 Gewichtsprozent liegt.
3. Opalglas nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Glas mindestens 0,4% ZnO enthält.
4. Nicht-kristallines Opalglas das weitgehend, ausgedrückt in Gewichtsprozent auf Basis
der Oxide, berechnet aus dem Ansatz, besteht aus:
Al&sub2;O&sub3; 8,6-9,0
BaO 6,25-6,65
B&sub2;O&sub3; 6,25-6,65
CaO 1,45-1,75
F 1,55-1,85
K&sub2;O 2,55-2,85
Li&sub2;O 0,95-1,05
MgO 0,95-1,25
Na&sub2;O 4,75-5,05
P&sub2;O&sub5; 3,85-4,15
SiO&sub2; Rest.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US672995P | 1995-11-14 | 1995-11-14 | |
| US08/563,877 US5591683A (en) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | Phase-separated, non-crystalline opal glasses |
| PCT/US1996/017847 WO1997018171A1 (en) | 1995-11-14 | 1996-11-06 | Phase-separated, non-crystalline opal glasses |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69614721D1 DE69614721D1 (de) | 2001-09-27 |
| DE69614721T2 true DE69614721T2 (de) | 2002-07-04 |
Family
ID=26675982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69614721T Expired - Lifetime DE69614721T2 (de) | 1995-11-14 | 1996-11-06 | Getrennte phasen aufweisende nichtkristalline opalgläser |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0944556B1 (de) |
| DE (1) | DE69614721T2 (de) |
| PT (1) | PT944556E (de) |
| WO (1) | WO1997018171A1 (de) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10163553B4 (de) * | 2001-12-21 | 2008-01-17 | Schott Ag | Phasenseparierte Gläser und deren Verwendung |
| JP5459605B2 (ja) * | 2009-12-11 | 2014-04-02 | 日本電気硝子株式会社 | SnO−P2O5−B2O3系分相ガラス |
| US20170342383A1 (en) | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Corning Incorporated | Lithium disilicate glass-ceramic compositions and methods thereof |
| US10751367B2 (en) | 2016-05-27 | 2020-08-25 | Corning Incorporated | Bioactive glass microspheres |
| US10647962B2 (en) | 2016-05-27 | 2020-05-12 | Corning Incorporated | Bioactive aluminoborate glasses |
| EP3717427A1 (de) | 2017-11-28 | 2020-10-07 | Corning Incorporated | Bioaktives glas mit hoher liquidusviskosität |
| CN111405913A (zh) | 2017-11-28 | 2020-07-10 | 康宁股份有限公司 | 生物活性玻璃组合物和牙本质超敏性修复 |
| CN111417601A (zh) | 2017-11-28 | 2020-07-14 | 康宁股份有限公司 | 化学强化的生物活性玻璃陶瓷 |
| EP3717428A1 (de) | 2017-11-28 | 2020-10-07 | Corning Incorporated | Bioaktives boratglas und verfahren dafür |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2921860A (en) * | 1954-12-09 | 1960-01-19 | Corning Glass Works | Opal glass |
| FR1453996A (fr) * | 1965-08-17 | 1966-07-22 | Saint Gobain | Verres opales aux phosphates |
| US3661601A (en) * | 1969-03-21 | 1972-05-09 | Corning Glass Works | Opal glass compositions |
| US3728139A (en) * | 1970-12-03 | 1973-04-17 | Corning Glass Works | Durable borosilicate opal glasses |
| US4309218A (en) * | 1980-11-03 | 1982-01-05 | Corning Glass Works | Chemically durable phosphate opal glasses |
| US4309219A (en) * | 1981-01-26 | 1982-01-05 | Corning Glass Works | Phase separated, non-crystalline opal glasses |
| US4536480A (en) * | 1984-03-23 | 1985-08-20 | Corning Glass Works | Opal glasses having an apatite opacifying phase |
-
1996
- 1996-11-06 DE DE69614721T patent/DE69614721T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-06 WO PCT/US1996/017847 patent/WO1997018171A1/en not_active Ceased
- 1996-11-06 PT PT96939572T patent/PT944556E/pt unknown
- 1996-11-06 EP EP96939572A patent/EP0944556B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PT944556E (pt) | 2002-02-28 |
| EP0944556A1 (de) | 1999-09-29 |
| DE69614721D1 (de) | 2001-09-27 |
| EP0944556B1 (de) | 2001-08-22 |
| EP0944556A4 (de) | 1999-09-29 |
| WO1997018171A1 (en) | 1997-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69204791T2 (de) | Selbstglasierende, Lithiumdisilikat enthaltende Glaskeramik. | |
| DE1421845C3 (de) | Verfestigter Glasgegenstand mit einer das Glasinnere umgebenden Oberflächen-Druckspannungsschicht und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE69308701T2 (de) | Transparente kristallisierte Glaskeramik mit geringem Ausdehnungskoeffizienten | |
| DE69400519T2 (de) | Zinksulfophosphatgläser | |
| DE3003016C2 (de) | ||
| DE60001606T2 (de) | Kristallisiertes Li2O-Al2O3-SiO2 Glas und die dafür benötigten kristallisierbaren Gläser | |
| DE1090829B (de) | Durchsichtige Glaskoerper, z. B. Mikroglaskugeln | |
| DE69302795T2 (de) | Schnell härtbare Glaslinsen | |
| DE2621741B2 (de) | Cadmiumhaltige Gläser für Filter mit Absorptionsteilkanten im Wellenlängenbereich R gleich 45S bis 850 nm | |
| DE2723600A1 (de) | Emaille fuer opalglas | |
| DE3709868A1 (de) | Glasfasern mit niedriger dielektrizitaetskonstante | |
| DE1421907B2 (de) | Glas kristall mischkoerper verfahren zu seienr herstellung und zur herstellung geeignetes thermisch kristallisierbares glas | |
| DE2020421A1 (de) | Glas mit grossem Brechungsindex,besonders fuer optische Zwecke | |
| DE4013392A1 (de) | Transparente und waermedehnungsfreie glaskeramik | |
| DE69424263T2 (de) | Bleifreie Gläser mit Kristalleigenschaften | |
| DE69510114T2 (de) | Braune photochromische Gläser mit hohem Brechwert | |
| DE68908074T2 (de) | Phosphatgläser, die Alkalioxide und Aluminiumoxid und/oder Boroxid enthalten. | |
| DE69614721T2 (de) | Getrennte phasen aufweisende nichtkristalline opalgläser | |
| US4309219A (en) | Phase separated, non-crystalline opal glasses | |
| DE2833082A1 (de) | Gleitfaehige glaskeramik | |
| EP0046364B1 (de) | Fluorophosphat-Opal-Gläser und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE68920691T2 (de) | Zink enthaltende Phosphatgläser. | |
| DE1421866A1 (de) | Keramikgegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE3327072C2 (de) | Thermisch hoch belastbare Wolfram-Einschmelzgläser im System der Erdalkali-Alumosilicatgläser | |
| US5591683A (en) | Phase-separated, non-crystalline opal glasses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition |