DE959852C

DE959852C - Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrkomponentigen Glaesern

Info

Publication number: DE959852C
Application number: DEJ10436D
Authority: DE
Inventors: Franz Reitmayer
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1955-07-16
Filing date: 1955-07-16
Publication date: 1957-03-14
Also published as: GB793503A

Description

AUSGEGEBEN AM 14. MÄRZ 1957

/ 10436 IVc 1 32 a

Franz Reitmayer, Mainz

ist als Erfinder genannt worden

Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von ein- oder mehrkomponentigen Gläsern und weicht von den bekannten Schmelzverfahren zur Herstellung von Glas grundsätzlich ab.

Nach dem bekannten Verfahren werden Gläser in einem Hafenofen oder in der Wanne, d. h. in feuerfesten Behältern, geschmolzen. Bei diesen Verfahren erfolgt die chemische und physikalische Homogenisierung durch den gemeinsamen Schmelz- und nachfolgenden Läuterprozeß der gesamten Glasmasse. Die Homogenität des Glases, die mit dem bekannten Verfahren erreicht werden kann, ist sehr groß.

Die Höhe der Schmelztemperatur ist durch die Erweichungstemperatur der Schmelzgefäße und deren Widerstandsfähigkeit gegenüber dem chemischen Angriff der Glasschmelze beschränkt. Da nach den bekannten Verfahren meist relativ große Glasmengen geschmolzen werden, ist eine rasche Unterkühlung der Glasmenge nicht möglich, so daß das Glas sehr lange Zeit in dem Temperaturgebiet verbleibt, in welchem die Gefahr einer Kristallisation besteht. Nach den bekannten Verfahren können daher Gläser, die besonders zur Kristallisation neigen, nicht erschmolzen werden, weil sie völlig auskristallisieren würden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet nun diese Nachteile und besteht im wesentlichen darin, daß die Glasrohstoffe in das Innere der Flamme eines Brenners geführt, dort geschmolzen werden und das erschmolzene Glas von einem unterhalb des Brenners angeordneten, vorzugsweise rotierenden Körper aufgefangen wird. Zweckmäßig

werden die Glasrohstoffe zusammen mit den oxydierenden Gasen durch das Innere des Brenners in die Flamme geführt.

Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Abstand zwischen der Brennermündung und der der Brennermündung zugekehrten Oberfläche des Körpers regelbar. Damit kann erreicht werden, daß die Oberfläche des Körpers ständig eine Temperatur aufweist, die unterhalb der Kristallisationstemperatur des erschmolzenen Glases, aber nicht unterhalb der Transformationstemperatur liegt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet den ganz besonderen Vorteil, daß die Höhe der Schmelztemperatur nicht durch die thermische oder chemische Widerstandsfähigkeit eines Schmelzgefäßes, sondern nur durch die Flammentemperatur begrenzt ist.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist sowohl für ein- als auch für mehrkomponentige Gläser anwendbar. Bei mehrkomponentigen Gläsern empfiehlt es sich, die Glasrohstoffe vor der Zuführung in die Flamme vorzubehandeln. Die einfachste Vorbehandlung besteht darin, daß die Glasrohstoffe pulverisiert und gemischt werden. Auch ist es zweckmäßig, die Glasrohstoffe vor der Zuführung in die Flamme zu fritten und zu mahlen. Eine andere Möglichkeit einer guten Vermischung vor der Schmelze besteht darin, daß die Glasrohstoffe gelöst, die Lösungen der einzelnen Komponenten vermischt und diese aus. dm Lösungen gemeinsam ausgefallt werden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist noch folgendes zu beachten. Bekanntlich sind Glasschmelzen vor, während und nach ihrer Bildung einer selektiven Oberflächenverdampfung ausgesetzt. So verdampft z. B. auch nach der Glasbildung noch ein erheblicher Teil von Borsäure oder Alkalioxyden. Durch die selektive Verdampfung entsteht aber eine Inhomogenität, welche hei den bekannten Schmelzverfahren in Häfen oder Wannen durch Diffusion oder Konvektion weitgehend ausgeglichen wird. Ein derartiger Ausgleich ist aber bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nicht möglich.

Um nun diesem Übelstand abzuhelfen, werden erfindungsgemäß die einzelnen Komponenten des Gemenges der Glasrohstoffe so ausgewählt, daß deren Dampfdruck bei der Glastemperatur für alle Komponenten gleich bzw. annähernd gleich groß ist.

Weichen die Dampfdrücke sowie die Schmelztemperaturen der einzelnen Komponenten aus denen ein Glas erschmolzen werden soll, sehr stark voneinander ab, dann können die Übelstände, welche durch eine große selektive Verdampfung verursacht wurden, erfindungsgemäß dadurch weitgehend vermindert werden, daß die einzelnen Rohstoffe vor dem Schmelzen in einer Fritte gebunden werden. Diese Fritte kann eine glasige Substanz, ein eutektisches Gemisch, eine eutektische Schmelze oder aus zwei oder mehreren zusammengesinterten Stoffen bestehen.

Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele sowie an Hand der Zeichnung, in der eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch beispielsweise dargestellt ist, näher erläutert.

Dem Brenner 1 wird durch das äußere Rohr 2 Wasserstoff und durch das innere Rohr 3 Sauerstoff zugeführt. Mit dem Sauerstoff werden die Rohstoffe des zu erzeugenden Glases, z. B. in Pulverform gemischt, zugeführt, so daß diese in den heißesten Teil der Flamme 4 gelangen, dort geschmolzen werden und das erschmolzene Glas flüssig auf die der Brennermündung zugekehrte Oberfläche des Körpers 5 aus Schamotte oder anderem feuerfestem Material herabtropft bzw. fließt und dort einen homogenen Glaskörper bildet.

Um die Abkühlungsgeschwindigkeit steuern zu können und zu erreichen, daß die Oberfläche des Körpers 5 stets eine Temperatur aufweist, die unterhalb der Kristallisationstemperatur, aber nicht unterhalb der Transformationstemperatur liegt, ist der Abstand zwischen der Brennermündung 6 und dem Körper 5 regelbar.

Des weiteren ist erfindungsgemäß eine zusatzliehe Regelung der Temperatur des Körpers 5 und damit des aufzubauenden Glaskörpers durch gesonderte, vorzugsweise elektrische Beheizung des Körpers 5 zu empfehlen.

Der Körper 5 ist innerhalb des als Gehäuse wirkenden Rohres 7 in Querrichtung bewegbar, so daß auch hierdurch eine Temperaturregelung möglich ist.

Umgekehrt können auch die Wandungen des Gehäuses beweglich ausgebildet sein, so daß sie gegenüber dem Körper 5 näher oder weiter entfernt angeordnet werden und dadurch die Temperatur des Körpers 5 beeinflussen.

Um einen gleichmäßigen Aufbau des zu erschmelzenden Glaskörpers zu erzielen, rotiert der Körper 5 während der Durchführung des Verfahrens um seine Längsachse.

Soll z.B. ein Glas aus den Bestandteilen Ca O, Al₂O₃, P₂O₅ und MgO nach dem Verfahren der Erfindung erschmolzen werden, so müssen die Glasrohstoffe einer Vorbehandlung unterworfen werden, da sie sehr unterschiedliche Schmelztemperaturen und Dampfdrücke besitzen. So verdampft z.B. bei hoher Flammentemperatur P₂ O₅ in sehr starkem Maße, und es bleiben nur kleinste Reste von diesem Stoff in der Substanz zurück.

Erfindungsgemäß stellt man daher zwei Fritten her:

1. Eutektikum aus Al₂O₃ und CaO im Verhältnis 50 : 50. Es ergibt sich ein Schmelzpunkt von 1395°.

2. Fritte, bestehend aus MgO und P₂O₅ im Verhältnis 36,2 :63,8. Es ergibt sich ein Schmelzpunkt von 1383⁰.

Es empfiehlt sich, das Gemisch der beiden Stoffe bei relativ tiefen Temperaturen von etwa 150⁰ vorzutempern und erst dann die Temperatur langsam auf 6oo° zu erhöhen.

Das genannte Eutektikum sowie die Fritte weir sen praktisch gleiche Schmelztemperaturen und Dampfdrücke auf, so daß sich aus diesen in sorg-

fältig gemischtem Zustand Gläser ohne größere Verluste an P₂O₅ nach den Verfahren, gemäß der Erfindung schmelzen lassen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung \on ein- oder mehrkomponentigen Gläsern, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohstoffe, zweckmäßig zusammen mit den oxydierenden Gasen, durch das Innere des Brenners in das Innere der Flamme geführt, dort geschmolzen werden und das erschmolzene Glas von einem unterhalb des Brenners angeordneten, vorzugsweise rotierenden Körper aufgefangen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Brennermündung und der der Brennermündung

zugekehrten Oberfläche des Körpers regelbar ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner und der Körper innerhalb eines Gehäuses, vorzugsweise innerhalb eines Rohres, angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturregelung der Abstand zwischen den Innenwandungen des Gehäuses und dem Körper regelbar ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Körpers durch zusätzliche, vorzugsweise elektrische Beheizung regelbar ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohstoffe in Pulverform zugeführt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohstoffe vor der Zuführung in die Flamme gefrittet und gemahlen werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasrohstoffe vor der Zuführung in die Flamme gelöst, die Lösungen der einzelnen Komponenten vermischt und aus den Lösungen gemeinsam ausgefällt werden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Komponenten des Glasrohstoffes so gewählt werden, daß ihr Dampfdruck bei der Schmelztemperatur gleich oder annähernd gleich se groß ist.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Schmelztemperaturen und Dampfdrücke dadurch geschieht, daß die Glasrohstoffe zunächst gruppenweise im geeigneten Mischungsverhältnis gemischt und zu eutektischen Gemischen oder eutektischen Schmelzen vorgefrittet oder als chemisch oder physikalisch gebundene Mischungen vorgesintert werden und die zwei oder mehreren vorgefritteten bzw. vorgesinterten Gruppen vor der Zuführung in die Flamme gemischt und gegebenenfalls zusammengesintert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen