DE891445C

DE891445C - Verfahren zur Herstellung von Vielzellenglas

Info

Publication number: DE891445C
Application number: DES19207D
Authority: DE
Inventors: Bernard Long
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1938-12-20
Filing date: 1939-02-15
Publication date: 1953-09-28
Also published as: GB533763A; NL55654C; NL238682A; BE437418A; FR854179A; US2337672A; NL96134C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von sogenanntem Vielzellenglas oder Schaumglas.

Es ist bekannt, solches Glas in der Weise herzustellen, daß man durch Bildung von Gas innerhalb eines Glasmassekörpers in flüssigem oder pulverförmigem Zustand Blasen erzeugt. Dieses Freiwerden von Gas muß bei einer Temperatur erfolgen, die ausreicht, um dem Glas einen geeigneten plastischen Zustand zu verleihen, d. h. das Glas darf nicht zu leichtflüssig sein, damit es in seiner Masse die gebildeten Blasen zurückhält und andererseits keine zu hohe Viskosität besitzen, um nicht hierdurch die freie Blasenbildung zu beeinträchtigen.

Eine der wesentlichsten Eigenschaften, ,die ein solches Glas besitzen soll, ist sein geringes Gewicht, das eine unmittelbare Funktion des Verlaufs der Gasbildung ist.

Es ist bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, die bezwecken, den Verlauf der Gasbildung in dem Glas durch Zusätze von Gas oder Dampf frei machenden Stoffen zu beeinflussen. Abgesehen von älteren Vorschlägen, nach welchen die Gasbildung z. B. durch gasentwickelnde Stoffe, wie Calciumcarbonat, die sich bei der Temperatur, bei welcher das Glas bildsam wird, zersetzen, wobei nur eine verhältnismäßig langsame Steigerung der Gasentwicklung erfolgt, oder durch Einführung von reduzierenden Metallpulvern im Gemisch mit Metalloxyden, Verfahren, welche nur verhältnismäßig geringe Mengen an Gasen frei machen und daher in ihrer Wirkung be-

grenzt sind, erfolgen soll, ist auch bereits vorgeschlagen worden, dem Versatz Stoffe zuzusetzen, die bei der Erweichungstemperatur des Glases ein permanentes Gas und außerdem gleichzeitig einen Stoff bzw. Körper erzeugen, der bei dieser Temperatur gasförmig wird.

Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch der angestrebte Erfolg nicht erzielt, weil die gaserzeugenden Stoffe bereits dem Glasgemenge, das völlig gasdurchlässig ist, zugesetzt werden und schon bei Temperaturen in Reaktion treten, bei welchen das gebildete Gas unmittelbar wieder entweichen kann, ohne daß es im Sinne der Bildung von großen im Glas eingeschlossenen Blasen ausgenutzt wird. Gemäß der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Verfahren dadurch vermieden, daß unter Verwendung von Stoffen, welche im Verlauf der gleichen Reaktion, bei der Temperatur, bei welcher die Glasteilchen untereinander verschweißen, gleichao zeitig einerseits ein Gas, andererseits einen Körper frei machen, welcher bei dieser Temperatur eine erhöhte Dampfspannung besitzt, in solcher Weise gearbeitet wird, daß die Reaktion im. Innern eines bereits gebildeten Glases erfolgt, so daß sich die gasförmigen Produkte bei der Temperatur, bei der das Glas sich miteinander verschweißt, im Innern einer plastischen Masse entwickeln, die die Gasblasen in sich eingeschlossen hält. Durch die kombinierte Wirkung des Gases und des Dampfes werden also Blasen von großen Abmessungen gebildet.

Vorzugsweise wird hierbei so gearbeitet, daß die Stoffe, welche bei der Temperatur, bei der die Glasteilchen miteinander verschweißen, ein Gas und einen Körper von erhöhter Dampfspannung frei machen, mit Glaspulyern gemischt werden, worauf die Mischung auf die Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Verschweißung der Teilchen miteinander erfolgt.

Nach einerbesonders vorteilhaften Ausführungsform dieses Verfahrens besteht die Reaktion, die durchgeführt wird, um gleichzeitig ein Gas zu erzeugen und einen Körper frei machen, welcher bei der in Frage kommenden Temperatur eine erhöhte Dampfspannung besitzt, in der Reduktion einer oxydierten Verbindung eines solchen Körpers.

Unter diesen Körpern sind insbesondere das Arsen, das Kadmium, das Zink, das Antimon, das Blei u. dgl. zu erwähnen. Die Reduktion der oxydischen Verbindungen dieser Körper kann durch Kohle erfolgen. Im Falle beispielsweise des Arsens ergeben sich hierbei je nach der Oxydationsstufe desselben die folgenden Reaktionen:

2 As₂O₃-J- 3 C = 3 CO₂ + 2 As₂ oder 2 As₂O₅ + 5 C = 5 CO₂ + 2 As₂

Wenn von anderen der erwähnten Körper ausgegangen wird, so ist -der Reaktionsverlauf analog. Es ist zu vermuten, daß der intensive Quellvorgang, welcher als Folge der gleichzeitigen Gegenwart eines Gases wie CO₂ und eines Dampfes wie dessen von Arsen im Innern jeder der Blasen festgestellt wurde, den Übergang dieses Körpers in dampfförmigen Zustand begünstigt, d. h. die Erzeugung von Dampf aus diesem Körper in Art eines Phänomens, das man mit dem Sieden von gelöste Gase enthaltenen Flüssigkeiten vergleichen kann, beeinflußt. Insbesondere kann, wenn der frei werdende Körper bei der Behandlungstemperatur eines nahe dem atmosphärischen Druck liegende Dampfspannung besitzt, die Gegenwart eines Gases in den durch die Reaktion erzeugten Blasen die völlige Überführung dieses Körpers in seinen Dampf sichern.

Diese Überführung verläuft um so vollkommener, je größer die Menge des frei werdenden Gases ist. Infolgedessen beobachtet man, ausgehend beispielsweise von den oben angegebenen Reaktionen, daß es vorteilhaft ist, daß der Körper mit erhöhter Dampfspannung aus einem Oxyd von möglichst hoher Oxydationsstufe erzeugt wird. Insbesondere ist es im Falle von Arsen vorteilhaft, daß die oxydierte Verbindung desselben die fünfwertjge ist. Um dieses Ergebnis zu. erhalten, kann man an sich bekannte Mittel anwenden, beispielsweise den Zusatz von oxydierenden Verbindungen des Mangans, wie des Mangandioxyds, der Manganate und Permanganate usw.

Zum gleichen Zwecke empfiehlt es sich, die für die Ausführung des neuen Verfahrens verwendeten Gläser durch oxydierende Schmelzung herzustellen.

Die Einführung der Reaktionskomponenten, nämlich der Oxydverbindungen und Reduktionsmittel, in die glasige Masse kann in verschiedener Form und durch jedes geeignete Mittel erfolgen.

Beispielsweise kann man diese Stoffe in eine glasige Masse einführen, nachdem diese in den flüssigen Zustand übergeführt worden ist und sie hierin dispergieren.

Man kann die Stoffe auch unmittelbar in pulverförmigem Zustand mit Glas ebenfalls in Pulverform mischen und nun das Ganze erhitzen.

Ferner kann man sie in voneinander unabhängiger Weise einführen, beispielsweise indem man zunächst 100 " ein die Oxydverbindung enthaltenes Glas bereitet, dieses dann zerkleinert und hierbei mit dem pulverförmigen Reduktionsmittel-mischt, worauf schließlich das Ganze, wie in dem letztbeschriebenen Falle, auf die Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Glasteilchen miteinander verschweißen.

Die letztbeschriebene Arbeitsweise besitzt den Vorteil, daß hierdurch der Beginn der die Blasen erzeugenden Reaktion bis zu dem Augenblick verzögert wird, in welchem das Glas eine gewisse Verflüssigung erfahren hat und infolgedessen beginnt, in innige Berührung mit dem reduzierenden Pulver zu gelangen. Die Erzeugung der Blasen erfolgt so erst in dem Augenblick, in welchem das Glas gerade den plastischen Zustand erreicht hat, welcher für die Bildung des Vielzellenglases geeignet ist.

Wenn bei dieser Arbeitsweise als Sauerstoffträger Arsentrioxyd verwendet wird, so kommen hierfür Mengen in Frage, die zwischen 1 und 5 Teilen auf Teile Sand schwanken. Im Falle von Manganverbindungen kann deren anteilige Menge so bemessen werden, daß sich am Schluß des Schmelzprozesses eine leicht rötliche Färbung des Glases ergibt.

Gläser, welche erhebliche anteilige Mengen an Arsen enthalten, haben sich als besonders geeignet erwiesen, um Platten aus Vielzellenglas mit regel-

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mäßiger Struktur und mittlerer Porengröße von einer Dichte von 0,15 zu erzeugen. Auch noch geringere Dichten bis auf 0,12 und 0,10 herab ließen sich erhalten.

Andererseits ist es, wie oben erwähnt, möglich, die Oxydverbindung in Form eines Pulvers, welches Kohle enthält, einzuführen, welches vorher bereitet und dann innig mit dem Glaspulver gemischt wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist besonders vorteilhaft, weil sie es ermöglicht, als Glaspulver ein solches von beliebiger Art zu verwenden, welches beispielsweise aus den Abfällen von gewöhnlichem Glas (Scherben) hergestellt worden ist.
Beispielsweise kann aus einem gewöhnlichen Glaspulver, zu welchem eine Mischung, bestehend aus 0,3% Kohlepulver und 2% Arsentrioxyd (As₂O₃), zugesetzt wird, ohne Schwierigkeit ein Vielzellenglas von einer Dichte von 0,20 erhalten werden. Praktisch können die anteiligen Mengen von Kohlepulver zwischen 0,2 und 0,5 °/₀ etwa und die anteiligen Mengen von Arsentrioxyd zwischen 0,5 und 5 °/₀ etwa schwanken.

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung muß

der Wert der Dampfspannung des frei gemachten Körpers bei der Temperatur, bei welcher die glasige Masse den für die Schaumbildung geeigneten Viskositätszustand erreicht, berücksichtigt werden.

Nach der Erfindung wird als glasiger Stoff ein solcher von einer Zusammensetzung gewählt, die ein Glas ergibt, dessen Erweichungspunkt in dem Grade höher liegt als die Art des frei zu machenden Körpers eine selbst entsprechend erhöhte Temperatur erfordert, um eine wirksame Dampfspannung zu erhalten.

Infolgedessen ist im Falle der Verwendung von Antimon und von Blei dafür Sorge zu tragen, daß die Zusammensetzung des Glases eine solche ist, daß der für die Schaumbildung günstige Viskositätszustand für das Glas erst oberhalb von 1100° etwa erreicht wird, d. h. es werden Spezialgläser mit hohem Erweichungspunkt verwendet.

Eine solche Vorsichtsmaßnahme ist jedoch nicht notwendig, wenn der frei zu machende Körper beispielsweise Arsen ist, weil die Dampfspannung dieses Körpers schon oberhalb von 6oo° beträchtlich ist und die üblichen Gläser zwischen 700 und 900⁰ den günstigen Viskositätszustand besitzen.

Ebenso liegen die Verhältnisse bei Verwendung von Oxydverbindungen des Kadmiums und des Zinks, obwohl in diesen beiden Fällen vorteilhafterweise ein Glas gewählt wird, dessen Erweichungspunkt höher ist als im Falle der Verwendung von Oxydverbindungen des Arsens.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Verfahren zur Herstellung von Vielzellenglas mit Hilfe von dem Glas zugesetzten, Gase oder Dampf frei machenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung von Stoffen, welche im Verlauf der gleichen Reaktion bei der Temperatur, bei der die Glasteilchen untereinander verschweißen, gleichzeitig einerseits ein Gas, andererseits einen Körper frei machen, der bei dieser Temperatur eine erhöhte Dampfspannung besitzt, so gearbeitet wird, daß diese Reaktion im Innern eines bereits gebildeten Glases erfolgt, so daß die gasförmigen Produkte bei der Temperatur, bei welcher das Glas sich miteinander verschweißt, sich im Innern einer plastischen Masse entwickeln, die die Gasblasen in sich eingeschlossen hält und durch die kombinierte Wirkung des Gases und des Dampfes Blasen von großen Abmessungen gebildet werden.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe, welche bei der Temperatur, bei der die Glasteilchen miteinander verschweißen, ein Gas und einen Körper von erhöhter Dampfspannung frei machen, mit Glaspulver gemischt werden, worauf die Mischung auf die Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Verschweißung der Teilchen miteinander erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 uns 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion die Reduktion einer sauerstoffhaltigen Verbindung eines Körpers ist, welcher bei der in Frage kommenden Temperatur eine erhöhte Dampfspannung besitzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltige Verbindung des Körpers mit erhöhter Dampfspannung aus Stoffen gebildet wird,, welche zur Bildung des Glases dienen und in diesem enthalten ist, so daß sie der Wirkung des dem Glas zugesetzten reduzierenden pulverförmigen Stoffes erst unterliegen, wenn eine Temperatur erreicht ist, bei welcher das Reaktionsmittel das Glas angreift.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine sauerstoffhaltige Verbindung des Arsens, des Kadmiums, des Zinks, des Aluminiums oder des Bleies Verwendung findet.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausarbeitung des Glases, welches die sauerstoffhaltige Verbindung des Körpers mit erhöhter Dampfspannung enthält, in einem oxydierenden Medium erfolgt, insbesondere indem dem Gemisch der zu schmelzenden Stoffe sauerstoffhaltige Verbindungen des Mangans zugesetzt werden.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 616 031, 639 911, 668592, 669159;
USA.-Patentschrift Nr. 1 945 052.

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