PL4151B1 - Sposób wyrobu szkla. - Google Patents

Description

Szklo borowokrzemowc wyrabia sie z mieszaniny, zawierajacej oprócz tlenku krzemowego i tlenku borowego równiez tlenki metalów ciezkich, które zwiekszaja topliwosc mieszaniny i odpornosc szkla borowokrzemowego na odczynniki che¬ miczne (np. ZnO, Al203). Tlenki te pod¬ nosza jednak znacznie spólczynnik rozsze¬ rzalnosci szkla. Szklo borowokrzemowe, zawierajace tylko tlenek krzemowy, boro¬ wy i alkalja, rozpuszczaloby sie z latwo¬ scia w substancjach chemicznych, a zwla¬ szcza w lugach; w celu uczynienia go prze¬ to odporniej szem na wplywy chemiczne nalezy dodawac don cial, któreby te odpor¬ nosc powiekszaly.Dodatek tlenku wapniowego i magne¬ zowego lub im podobnych polaczen w u- kladzie perjodycznym uwazany jest za nieodpowiedni, gdyz, zwiekszajac znacznie spólczynnik rozszerzalnosci szkla, szkla borowokrzemowego jednak nie czyni od¬ pornym.Tego zdania sa Sullivan i Taylow w a- merykanskim swym patencie z dnia 27/V 1919 r. Nr 304625, str. 3, wiersz 66 — 73.Poniewaz stwierdzono, ze zaden z tlen¬ ków odpowiedniej grupy wapniowej lub magnezowej ukladu perjodycznego nie podnosi odpornosci szkla i nie ulatwia je¬ go wyrobu (formowania), a obecnosc ich czyni szklo twardem i bardzo rozszerzal- nem, nalezy ich wobec tego unikac.Magnezja jest przez hutników zapozna¬ wana; mozna rzec, iz sie jej obawiaja; do szkla umyslnie dodawana nie bywa, a wchodzi don jedynie z tlenkiem glinu, do którego sie dostaje podczas wytapiania te-goz w naczyniach, lub tez jako zanieczy¬ szczenia surowców uzywanych do wyrobu szkla (piasek i podobne materjaly).Okazalo sie jednak, ze dodanie magne¬ zji polepsza jakosc szkla tak pod wzgle¬ dem wspólczynnika rozszerzalnosci, a wiec i odpornosci na zmiany cieplne, jak równiez i odpornosci na odczynniki che¬ miczne; ponadto'szklo to daje sie latwiej wyrabiac'; Czynniki wplywajace na spólczynnik wy¬ trzymalosci na sciskanie: (Patrz Drolle: „Fabrikation des Glases"), Si02 B203 MgO Al203 Na20 K20 1,23 0,90 1,1 1,0 0,52 0,05 Z przytoczonych liczb wynika jasno, iz dodanie MgO do szkla borowokrzemowego powieksza pewnosc stapiania sie szkla i to w stopniu znacznie silniejszym niz doda¬ nie wszystkich tlenków przytoczonych na- ostatku, a oprócz tego wzrasta spólczyn¬ nik odpornosci na dzialanie ciepla, Czynniki wplywajace na spólczynnik roz¬ szerzalnosci: B203 MgO Si02 ZnO Al203 K20 Na20 0,1 0,1 0,8 1,8 5,0 8,5 10,0 Rzecz prosta, ze dodanie MgO musi ob¬ nizyc spólczynnik rozszerzalnosci szkla bo¬ rowokrzemowego, gdyz dodatek tlenków przytoczonych ponizej MgO, podnosi ten spólczynnik, a wiec dodanie MgO powiek¬ sza spólczynnik odpornosci na dzialanie cieplne.Spólczynnik ciezaru wlasciwego: ZnO 5,65 Al203 3,85 MgO 3,40 Ze wszystkich tlenków dodawanych do szkla w celu zwiekszenia jego odpornosci na dzialanie chemikaljów, MgO wykazuje najmniejsza spólczynnosc, a wskutek tego najwiekszy spólczynnik odpornosci.Odpornosc na dzialanie chemikaljów zalezy od rozpuszczalnosci poszczególnych skladników szkla w wodzie: Ilosc miligramów rozpuszczajacych sie w 100 g wody nastepujacych zwiazków jest: K20 125,000 Na20 80,000 BaO 2,890 CaO 126 B203 2,450 MgO 0,6 ZnO 0,2 Z powyzszego wynika, ze MgO prak¬ tycznie jest w wodzie nierozpuszczalnym, wskutek czego musi wydatnie zwiekszac odpornosc szkla na dzialanie chemikaljów.Na zasadzie powyzszych danych, mozna sadzic o wlasciwosciach, jakie szklo zy¬ skuje dzieki magnezji.Trudnem bylo ze wzgledów praktycz¬ nych roztrzygnac, w jakiej postaci nalezy dodawac do szkla tlenek magnezowy, aby otrzymac szklo jasne i jednolite.Próby dodawania higroskopijnego chlor¬ ku magnezowego nie doprowadzily do ce¬ lu, poniewaz surowiec ten zawsze zawiera skladniki, mogace wchlaniac wode z po¬ wietrza/ Ta wielka sklonnosc wiazania wody uniemozliwia zastosowanie chlorku magnezowego. Ponadto, nalezaloby prze¬ prowadzic proces utleniania, aby nastapil dokladny rozklad AfgC/2, Przeprowadze¬ nie tego procesu w technice okazalo sie niewykonalnem, Równiez dodanie siarczanu magnezo¬ wego okazalo sie niedogodnem, gdyz roz¬ klad jego nastepuje podczas topienia na¬ der powolnie, ponadto w obecnosci wegla siarczan redukuje sie na siarczyn, gdyz reakcja ta przebiega szybciej, Z tego wy¬ nika, ze sposób ten nie nadaje sie do wy- — 2 —robu szkla borowokrzemowego, gdyz to ostatnie czernialoby w obecnosci wegla.Weglan magnezowy nie dawal wyni¬ ków dodatnich; szklo czesto spiekalo sie, bylo niejednolite wskutek tego, ze dyso- cjacja MgCOs ^ MgO + C02 przebiega nadzwyczaj powoli.Magnezja palona dawala równiez szklo twarde i nadzwyczaj niejednolite, gdyz materjal ten dzieki swej lekkosci wyrzuca podczas stapiania prad cieczy ku górze, co sprawia niejednostajne gromadzenie sie MgO w górnych warstwach szkla, czynia¬ ce je nieprzydatnem.Aby usunac przeszkody, o jakich mo¬ wa byla powyzej, i osiagnac latwa topli¬ wosc szkla, nawet po dodaniu MgO, nale¬ zy postepowac w sposób nastepujacy: Pewna odwazona ilosc kwasu borowe¬ go (H3B03) i tlenku magnezowego umie¬ szcza sie w piecu do kalcynowania, przy¬ stosowanym odpowiednio do tego celu.Mieszajac ustawicznie zelazna kopystka, przeprowadza sie kalcynacje mieszaniny.Nastepuje rozklad kwasu borowego, wy¬ dziela sie woda zwiazana i w nadmiarze tejze kwas borowy reaguje z obecna ma¬ gnezja. Produktem koncowym tej reakcji jest wieloboran magnezowy, który utworzyl sie wedlug równania: xH3B03 + MgO = MgO (B203)x + x(H20) Gdyby zamiast tlenku magnezowego uzyc weglanu magnezowego, reakcja prze¬ biegalaby w sposób nastepujacy: xH3B03 + MgOC02 = MgO (B2OJx + C02 + x (H20).Po zakonczeniu reakcji, co rozpoznaje sie po spiekaniu sie masy, mase w postaci ziarn rózne) wielkosci wyjmuje sie z pie¬ ca i miele. Proszek w ten sposób uzyska¬ ny, po przesianiu przez sita, byl uzyty do stapiania. Okazuje sie, ze dodanie MgO znacznie zwieksza szybkosc topienia szkla, to jest czas stapiania skraca sie, szklo o- czyszcza sie lepiej i wykazuje przy wyro¬ bie wieksza plastycznosc. Dzieki temu u- dalo sie zmniejszyc dodatek alkaljów. Jest to wiec znaczny postep w porównaniu ze sposobami dotychczasowemi, a szczególnie w porównaniu z wyrobem szkla, otrzymy¬ wanego z dodaniem tlenku glinowego.Szklo otrzymane z kalcynatu jest pla¬ styczne i jednolite, poniewaz zdradza wielka odpornosc na dzialanie chemikaljów zarówno kwasnych, jak i alkalicznych, Ponadto zuzywa mniej wegla do stapiania.W sposób ten udalo sie wprowadzic az do 10% MgO, a pomimo to przezroczy¬ stosc sznla nie ulegla zmianie, a spólczyn- nik rozszerzalnosci sie zmniejszyl.Jako przyklad szkla, otrzymanego w ten sposób mozna uwazac szklo o skladzie: Si02 78,2% B203 13,0% K20 1,3% MgO 6,0% CaO slady A1203 0,3% 98,8% Szklo powyzsze wykazuje nastepujacy spólczynnik rozszerzalnosci: (wedlug Schott'a i Winkelmanna). 3 a = 0,0000025 a = 0,0000008 Szklo to wykazuje wiec najnizszy zna¬ ny spólczynnik rozszerzalnosci, co stanowi wynik bardzo dodatni. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe* Sposób wyrobu szkla borowokrzemo¬ wego, znamienny tern, ze szklo to zawiera tlenek magnezowy, dodany do szkla w po¬ staci wieloboranu magnezowego, otrzyma¬ nego kalcynowaniem kwasu borowego, wzglednie boraksu i tlenku lub weglanu magnezowego. V1 a d i s 1 a v Skola. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa, PL