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Verfahren zur Erhöhung der Viskosität eines Glasgegenstandes Die Erfindung
bezieht sich auf Glas, welches mehrmals von hohen Temperaturen, insbesondere von
solchen, die in der Nähe des Erweichungspunktes liegen, rasch abgekühlt worden ist.
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Forschungen haben zu dem Schluß geführt, daß Glas für jede Temperatur
eine bestimmte, bevorzugte Molekularstruktur oder -anordnung hat und daß es, wenn
es lange genug auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, die dieser Temperatur
entsprechende Molekularstruktur annimmt. Wenn Glas beim Härten in der üblichen Weise
rasch von einer hohen Temperatur gekühlt wird, erhöht sich die Viskosität, also
die Starrheit und die Festigkeit des Glases so rasch, daß die entsprechende Veränderung
der Molekularstruktur zurückbleibt, sozusagen einfriert, mit dem Ergebnis, daß im
Glas eine Moleleularstruktur bestehen bleibt, die eine andere ist als diejenige,
die das Glas haben würde, wenn sich die Temperatur langsam, d. b. mit derselben
Geschwindigkeit wie die Veränderung in der Molekularstruktur gesenkt hätte.
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Glasgegenstände, die mehrmals von hohen Temperaturen, insbesondere
gehärtete Gegenstände, die rasch von Temperaturen in der Nähe des Erweichungspunktes
abgekühlt sind, haben deshalb bei einer gegebenen Temperatur eine Molekularstruktur,
die verschieden ist von der, welche das Glas bei derselben Temperatur in stabilem
Zustand haben würde.
Es wurde auch gefunden, daß die Viskosität
derartig behandelter Glasgegenstände niedriger ist als bei Gegenständen mit stabiler
MolelÜüarstruktur.
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In vielen Fällen ist es von Wichtigkeit, daß die Viskosität so hoch
wie möglich ist. Dies gilt insbesondere für gehärtete Glasgegenstände, weil die
hohe Widerstandsfähigkeit derartiger-Glasgegenstände gegen schockartige thermische
und gegen mechanische Beanspruchung nur bei ausreichend hoher Viskosität des Glases
erzeugt und aufrechterhalten werden kann. Dies ist besonders wichtig für Glasgegenstände,
die häufig hohen Temperaturen ausgesetzt werden;. wie z. B. Kochnäpfe.
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Zweck der Erfindung ist, die pyrometrischen Eigenschaften von Glasgegenständen
zu verbessern, von denen eine hohe Viskosität und hohe Stabilität verlangt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Viskosität eines Glasgegenstandes dadurch
erhöht, daß derselbe für- begrenzte Zeiträume einer Temperatur ausgesetzt wird,
die unter der Entspannungstemperatur des Glases liegt. Die Temperatur, welcher der
Gegenstand ausgesetzt wird; ist vorzugsweise höher als die Höchsttemperatur, der
er im Gebrauch ausgesetzt ist.
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Die Hitzebehandlung kann sich beispielsweise aus Erhitzung für verhältnismäßig
kurze Perioden auf Temperaturen in dichter Nähe der Entspannungstemperatur oder
für verhältnismäßig lange Perioden auf niedrigere Temperaturen des jeweils zur Verwendung
kommenden Temperaturbereiches zusammensetzen.
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Die Erfindung kann bei Gläsern der verschiedensten Arten mit hohen
oder niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten zur Verwendung kommen. Die Tabelle
I zeigt die Zusammensetzungen einiger Glasarten mit sehr verschiedenen Eigenschaften,
bei denen sich die Erfindung verwendbar erwiesen hat, und auf Grund der aus Tabelle
I ersichtlichen Vielseitigkeit der Zusammensetzungen und der in Tabelle II ' angegebenen
Eigenschaften- darf angenommen werden, daß die Behandlung gemäß der Erfindung bei
allen Gläsern üblicher Stabilität verwendet werden kann.
| Tabelle I |
| Glas I A I B l C D I E I -- F - I G I EI |
| S'02........... 81,o 56,4 6o,5 8o,1 71,o 72,5 61,9 68,8 |
| BZO3 ........ . 13,0 5,o = 11,4 15,0 z2,2 0,2 2,3 |
| A1203.......... 1,7 23,0 21,4 2,1 5,0 4,5 1,9
1,5 |
| Na20 .......... 4,4 o,8 o,6 5,7 7,5 8,4 1o,9 14,7 |
| Ca0 ........... - 4,1 8,7 - - - - 5,7 |
| Mg0 .......... - 10,7 5,8 - - - - - |
| F1. ............ - - 1,5 - - - - - |
| K20 ........... - - - 0,5 1,5 2,3 F1,0 - |
| Li20........... - - - 0,i - - - - |
| Pb 0 ........... - - - - - - 24,0 - |
| Zn - 0 ......... - - - - - - - 7,0 |
| Tabelle II |
| Glas Entspannungs- Ausdehnung # ro-7 |
| temperatur |
| A 517 32 |
| B 684 38 |
| C 672 .41- |
| D 519 43 |
| E 5o6 57 |
| F 533 62 ' |
| G 419 87 |
| H 501 89 |
Die Entspannungstemperatur ist.. die Temperatur, bei welcher die Viskosität des
Glases 1014,s beträgt.
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Als Beispiel soll die Hitzebehandlung zum Stabilisieren- eines Kochnapfes.
aus einem gehärteten Glas von der Zusammensetzung C, mit einer Entspannungstemperatur
von 672° C, beschrieben werden: Der Napf wird um einen Grad stärker gehärtet als
erforderlich, so daß in demselben beispielsweise eine Spannung von etwa 4 kg je
mm2 entsteht, worauf er einer Hitzebehandlung unterworfen wird, die die Spannung
auf den erwünschten Wert, z. B. 3 kg je mm2, herabsetzt. Dies wird für die hier
in Frage kommende Glassorte dadurch herbeigeführt; daß der Napf etwa 2 Stunden auf
535° C und etwa 7 Stunden. auf 51o° C erhitzt wird.
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Die durch diese Behandlung erzeugten Viskositäten in den Gläsern A
bis F -ergeben sich aus den Kurven in Fig. i und 2. Die Kurven in Fig. i zeigen
die Veränderungen in- aen gehärteten Gegenständen, nachdem diese ioo Stunden auf
-verschiedenen Temperaturen gehalten worden sind: Die Kurven in Fig.2 zeigen
in ähnlicher Weise die Veränderungen, -nachdem die Gegenstände einer Hitzebehandlung-'gemäß
der Erfindung unterworfen worden sind.
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Im Glas C fängt beispielsweise bei einem nicht erfindungsgemäß behandelten
Gegenstand im Laufe von ioo Stunden die Spannungsveränderung bei 375° C an, während-sie
bei einem gemäß der Erfindung behandelten. Gegenstand erst bei 425° C anfängt. -Als
allgemeine Regel für die Festlegung einer geeigneten Behandlungstemperatur bei gehärteten
Gläsern mag in der Praxis gelten, daß die Viskosität
anfängt sich
bei einer Temperatur zu erhöhen, die etwa i75° C unter der Entspannungstemperatur
des Glases liegt.
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Die Erfindung kann zur Erhöhung der Viskosität aller mehr oder weniger
rasch gekühlter Glasgegenstände verwendet werden, gleichgültig, ob durch die Abkühlung
wie beim Härten mechanische Spannung erzeugt wird oder nicht.