DE1060565B

DE1060565B - Verfahren zum Herstellen von Glaesern mit geaenderten chemisch-physikalischen Eigenschaften durch Hinzufuegen eines gefritteten Glases zu einem aluminiumoxydhaltigen Rohglas

Info

Publication number: DE1060565B
Application number: DEO5106A
Authority: DE
Inventors: Erwin Carl Hagedorn
Original assignee: Owens Illinois Glass Co
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1956-03-21
Filing date: 1956-09-15
Publication date: 1959-07-02
Also published as: FR1161757A; GB816161A; NL107359C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

kl 32 b \p&~

INTERNAT. KL. C 03 C

PATENTAMT

ILiU OL AUSLEGESCHRIFT 1060 565

O5106IVc/32b

ANMELDETAG: 15. SEPTEMBER 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

2. J U L I 1 9 5 9

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen

von Gläsern mit geänderten chemisch-ph'ysikaliscneri' Eigenschaften durch Hinzufügen eines gefritteten

viv^f Glases zu einem ajhrminiumoxyiihaltigen Rohglas und Mischen beider Gläser in einem Vorherd.

Das Ziel der Erfindung ist es, das vorgenannte Verfahren bezüglich einer Erleichterung des Mischvorganges, einer Verminderung der Oberflächenspannung und der Viskosität und einer Vergrößerung der Löslichkeit von Farbzusätzen zu verbessern.

Zur Erreichung dieses Zieles wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dem aluminiumoxydhaltigen Rohglas ein gefrittetes Glas zuzusetzen, welches im wesentlichen aluminiumoxydfrei ist. JEin solches gefrittetes fyl· \f Glas kann Zusätze eines Glasfärbungsmittels enthalten. Erfahrungen haben gezeigt, daß durch die Fernhaltung des Aluminiumoxydes aus dem gefritteten Glas die Oberflächenspannung vermindert und auch die Visko-.— sität des gefritteten Glases herabgesetzt wird, so daß die Vermischung und Diffusion in dem Rohglas erleichtert und eine gleichmäßige Dispersion gefördert wird. Als besonderer Vorteil ist auch noch zu erwähnen, daß die Löslichkeit der Farbzusätze in dem gefritteten Glas ganz erheblich vergrößert und in vielen Fällen verdoppelt wird.

3t/ T Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht das

Rohglas vorzugsweise aus 60 bis 75 Gewichtsprozent μ. _ SiO₂, 0,3 bis 10 Gewichtsprozent Al₂O₃, 6 bis 15 Ge- Vv] < wichtsprozent CaO + MgO, 12 bis 18 Gewichtsprozent Na₂ O, 0 bis 5 Gewichtsprozent K₂ O, 0 bis 5 Gewichtsprozent BaO.

Das gefrittete Glas für ein Vermischen mit dem genannten Rohglas hat im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung, doch ist der Al₂O₃-Gehalt durch SiO₂ ersetzt.

s' Weitere Einzelheiten und bevorzugte Kombinationen von Rohgläsern und gefritteten Gläsern ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Einleitend soll zunächst die Zeichnung beschrieben werden, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch , _t O₁ , j eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Die Vorrichtung besteht aus einer Schmelzwanne 10, in welcher das Rohglas geschmolzen und geläutert wird. Mehrere Vorherde 11 sind in Zusammen- ~hang mit der Schmelzwanne vorgesehen. Das hier als <^3> W Rohglas bezeichnete geschmolzene Glas 9 fließt aus der j/f ~f* Schmelzwanne über einen JDamm 13 fn einen Kanal, , {vj}/ der längs des Vorherdes verläuft. Dasjjefrittete Mate-Τ)Γλ J[Ia-I wird dem Vorherd über einen ^Trichter 23 in ab- >ίι J*ι, gemessenen Mengen zugeführt und durch die Schwerifiv J kraft über eine Auslauf rinne oder Tüllen 25 zugesetzt. ' }o Yt Das gefrittete Glas wird während des Durchlaufens iOk Ii durch den Schmelzabschnitt 15 des Vorherdes ge-

hr

Verfahren zum Herstellen von Gläsern mit geänderten j chemisch-physikalischen Eigenschaften durch Hinzufügen eines gefritteten Glases zu einem aluminiumoxydhaltigen Rohglas

Anmelder:

Owens-Illinois Glass Company, Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 41«

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 21. März 1956

Erwin Carl Hagedorn, Toledo Ohio (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

schmolzen und im gewissen Maße mit dem Rohglas gemischt^ Diese Mischung fließt unter einem Abstrei-» ^w eher I9~dut;ch. Rührvorrichtungen 20 und 21 bewirken

6* Ai

ein weiteres Mischen der Glasbestandteile, so daß einhomogener Glasposten erhalten wird, welcher über, den Auslaß 22 abgeführt wird. Das Ablassen des Glases wird von einer ^Speisevorrichtung 24 geregelt,,

durch welche die Glasposten von der Zufuhrvorrichtung getrennt und zu den Formen der Formmaschinen geführt werden.

Das Glas, welches dem aus der Schmelzwanne 10 abfließenden Rohglas zugesetzt wird, wird in Form

von gefrittetem Glas zugesetzt. Dieses gefrittete Glas wird durch Schmelzen der Rohstoffe der entsprechenden Chargen hergestellt; anschließend wird diese3V/f" _Masse_gekuhlt und zu einem Granulat oder einem Pul·- fj^ y ver zerkleinert. In diesem Zustand wird das gefrittete η ^ u,

♦5 Glas in dem Vorherd absorbiert und bei sehr viel nied- " ' rigeren Temperaturen, als es zum Schmelzen der rohen Charge notwendig wäre, geschmolzen. Die Menge des im Vorherde zugesetzten gefritteten Glases ist im allgemeinen nur gering gegenüber der aus der

Schmelzwanne 10 fließenden Rohglasmenge; das Verhältnis hängt von der Zusammensetzung des gefritteten Materials, von der für das Fertigglas gewünschten Farbintensität oder von anderen veränderlichen Faktoren ab.

909 5W184

Die oben beschriebene Vorrichtung dient nur als Beispiel verschieden ausgebildeter Vorrichtungen, welche zur Durchführung der Erfindung verwendet werden können.

Der Mischvorgang kann erheblich unterstutzt werden, indem man das gefrittete Glas auf eine niedrige Viskosität und/oder niedrige Oberflächenspannung einstellt. Niedrige Werte dieser Parameter beim gefritteten Glas verstärken das Durchmischen und das Ineinanderdiffundieren und können durch entsprechende Auswahl der Zusammensetzung des gefritteten Glases erreicht werden. So ist es beispielsweise erwünscht, den Aluminiumoxydgehalt des gefritteten Glases so niedrig, wie es nur bei dem verfügbaren Rohmaterial möglich ist, zu halten. Im allgemeinen ist der Aluminiumoxydgehalt des gefritteten Glases wesentlich geringer als der des Rohglases und ebenfalls auch geringer als der gewünschte Gehalt des Fertigglases, welches durch Mischung des gefritteten Glases und Rohglases erhalten wird.

Zum Verringern des Aluminiumoxydgehaltes im gefritteten Glas wird ein anderes Oxyd an dessen Stelle gesetzt. Der vorzugsweise verwendete Ersatz für Aluminiumoxyd ist Siliciumdioxyd, da dadurch sowohl die Viskosität wie auch die Oberflächenspannung ohne eine große Änderung des Ausdehnungskoeffizienten erreicht wird.

Zweckmäßigerweise werden große Unterschiede in der Wärmeausdehnung zwischen den Chargen des gev^j-3-firitteten Glases und des Rohglases soweit wie möglich ^t^q-permieden, damit sich keine Schlieren bilden können, die ja von einer unvollständigen Mischung zweier Komponenten mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten herrühren.

In der folgenden Tabelle ist die Wirkung auf die Eigenschaften, wie Oberflächenspannung, Viskosität und Wärmeausdehnung, bei Ersatz des Aluminiumoxydes durch Siliciumdioxyd bei zwei typischen Glaszusammensetzungen wiedergegeben. Derartige Glaszusammensetzungen werden im allgemeinen zur Her- *]y^stellung von Behältern, wie Flaschen, verwendet. Den üblichen Gepflogenheiten entsprechend ist die Viskosität durch die Temperatur angegeben, die benötigt wird, um eine Viskosität von 10^³ Poises zu erreichen. Eine derartige Viskosität liegt im allgemeinen nahe derjenigen, die das Glas üblicherweise im Kanal des Vorherdes hat.

Tabelle 1
Wirkung des Ersatzes von SiO₂ durch Al₂O₃

ABCD

Glas wieder, welches mit einem Färbungsmittel oder einem anderen Bestandteil versetzt ist, welches die Eigenschaften des Glases ändert. Diese Glaszusammensetzung der Spalte B wird zur Mischung mit dem Rohglas der Spalte A verwendet. Die Glaszusammensetzungen der Spalten C und D unterscheiden sich gleichfalls in dem Ersatz des Aluminiumoxydes der Spalte C durch Siliciumdioxyd der Spalte D.

Bei gefritteten Gläsern, welche zugesetzt werden, um das Rohglas grün zu färben, ergibt sich ein weiterer Vorteil bei Verwendung von gefritteten Glaszusammensetzungen mit geringem Aluminiumoxydgehalt oder von aluminiumoxydfreien Glaszusammensetzungen. Es wurde festgestellt, daß aluminiumoxydarme Glaszusammensetzungen größere Mengen von Cr₂O₃ auflösen und festhalten, welches der wirksamste grünfärbende Oxydbestandteil in den meisten grünen Gläsern ist. Die verstärkte Löslichkeit von Cr₂O₃ ermöglicht die Bereitung von gefritteten Gläsern mit

ao größerer Färbekraft auf Grund größeren Chromoxydgehaltes, so daß geringe gefrittete Zusätze zum Rohglas zum Hervorbringen der bestimmten Farbstärke notwendig sind. Weiterhin erniedrigt der größere Chromoxydgehalt derartiger gefritteter Gläser die Oberflächenspannung, so daß das Mischen mit Rohglas leichter wird.

Weiterhin schränkt bei der Herstellung eines chromoxydhaltigen gefritteten Glases die Anwesenheit von MgO die Menge des Chromoxydes ein, die aufgelöst und festgehalten wird. Somit ist es bei Herstellung chromoxydhaltiger gefritteter Gläser erwünscht, den Magnesiumoxydgehalt so niedrig zu halten, .wie es durch die zur Verfügung stehenden Rohmaterialien möglich ist.

Die Wirkung eines geringen Aluminiumoxydgehal· tes und eines geringen Magnesiumoxydgehaltes auf die Löslichkeit des Chromoxydes wird durch die Zahlen der Tabelle 2 veranschaulicht.

Tabelle 2

Löslichkeit von Cr₁,0₈

SiO₈

Al₂O,

CaO'

Na₂O

K₂O

Oberflächenspannung in Dyn/cm

Viskosität von
10~³ Poises bei

Wärmeausdehnung (· ΙΟ-⁷). .

A	B	C
64,5	73,5	71,5
9,0	—	3,0
9,0	9,0	11,0
15,5	15,5	12,5
2,0	2,0	2.0
327	303	320
1207⁰C	1127°C	1202⁰C
98,4	χ 98,8	90,1

312

1182⁰C 90,0

SiO₂

Al₂O₃

CaO

MgO

BaO

Na₂O

K₂O

% Cr₂ O₃,
welches gelöst
und festgehalten
wird

A	B	E
64,5	73,5	72,0
9,0	—	1,5
9,0	9,0	7,3
	—	5,2
—	—	0.5
15,5	15,5	13,5
2,0	2,0
1,0	2,0	1.0

72,0

12,5

0,5
13,5

In der oben angegebenen Tabelle zeigt Spalte A die Zusammensetzung eines üblichen Rohglases an. Die Zusammensetzung der Spalte B unterscheidet sich von der Spalte A dadurch, daß Al₂ O₃ weggelassen ist und durch die gleiche Menge SiO₂ ersetzt worden ist. Die Zusammensetzung der Spalte B gibt ein gefrittetes Die in den Spalten A und B angegebenen Zusammensetzungen der Tabelle 2 sind die gleichen wie die der Tabelle 1. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß der Prozentgehalt an gelöstem oder festgehaltenem Cr₂O₃ durch Weglassen des Aluminiumoxydes und Ersatz desselben durch Siliciumdioxyd verdoppelt oder von 1 auf 2°/o vergrößert wird. Ein Vergleich der Zusammensetztung der Spalte E und F zeigt, daß durch Verringerung des Magnesiumoxydgehaltes auf Null und Ersatz desselben durch eine gleiche Menge an CaO der Anteil an aufgelöstem und festgehaltenem Chromoxyd wesentlich vergrößert wird.

In der folgenden Tabelle 3 ist die Zusammensetzung einer zweckmäßigen gefritteten Glaszusammensetzung

wiedergegeben, welche bei Herstellung von grünem Glas benutzt wird. Dieses gefrittete Glas kann zu einem der drei typischen Glaszusammensetzungen zugegeben werden, die bei der Herstellung von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, Gefäßen oder Schalen, handelsüblich verwendet werden.

Tabelle 3

	Gefrittete Glas	Übliche Gläser	72,0	71,5
	zusammen setzung in Ge	Rohglaszusammensetzung	7,3	11,0
	wichtsprozent	in Gewichtsprozent	13,5	12,5
SiO₂	72,5	72,0	—	—
CaO	12,5	12,5	1,5	3,0
Na₂O ....	13,5	13,5	0,5	2,0
Cr₂O, ....	1,5	—	5,2	—
Al₂O₃ ....	—	1,5
BaO	—	0,5
MgO ....	—	—

Die folgende Tabelle 4 gibt den Zusammensetzungsbereich der Rohglaszusammensetzung an, wie sie in der obigen Tabelle 3 aufgeführt worden ist. Rohgläser mit Zusammensetzungen, welche in diesen Bereichen liegen, können mit dem gefritteten Glas der Tabelle 3 und 4 vermischt werden.

	Tabelle	4
	Gefrittete Glas-	Zusammensetzungsbereich
	zusammen- zetzung in Ge wichtsprozent	des Rohglases in Gewichtsprozent
SiO₂	72,5	71,5 bis 72,0
CaO	12,5	7,3 bis 12,5
Na₂O	13,5	12,5 bis 13,5
Cr₂O,	1,5	—
Al₂O,	—	1,5 bis 3,0
BaO	—	0,5 bis 2,0
MgO	—	0,0 bis 5,2

CaO + MgO

Na₂O 12 bis

K, O 0,0 bis

BaO 0,0 bis

6 bis 15 Gewichtsprozent 18 Gewichtsprozent 5 Gewichtsprozent 5 Gewichtsprozent

Die folgende Tabelle 5 gibt den Prozentbereich verschiedener Bestandteile an, welche bei dem Rohglas verwendet werden können, wenn man ihn für die Herstellung von Glasgegenständen, wie Flaschen, Gläsern, Schalen und anderen Gegenständen, benutzen will.

Tabelle 5

In Rohglas

Si O₂ 60 bis 75 Gewichtsprozent

Al₂O₃ 0,3 bis 10 Gewichtsprozent

Rohgläser, welche in dem Zusammensetzungsbereich der oben angegebenen Tabelle 5 liegen, können mit den verschiedensten gefritteten Gläsern vermischt werden, wie sie hier aufgeführt worden sind. Es ist zweckmäßig, daß der prozentuale Anteil der verschiedensten Oxyde der gefritteten Gläser im wesentlichen gleich dem prozentualen Anteil der gleichen Oxyde der Roh

glaszusammensetzung ist, mit welcher sie vermischt werden, mit Ausnahme derjenigen Oxyde, welche benutzt werden, um das Rohglas auf die vorher beschriebene Art und Weise abzuändern, nämlich der Oxyde Cr₂O₃, Al₂O₃, BaO und MgO.

Selbstverständlich sind Abwandlungen der vorliegenden Verfahren und Glaszusammensetzungen möglich.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Gläsern mit geänderten chemisch-physikalischen Eigenschaften durch Hinzufügen eines gefritteten Glases zu einem aluminiumoxydhaltigen Rohglas und Mischen beider Gläser in einem Vorherd, gekennzeichnet durch die Verwendung eines ~dem Rohglas zugesetzten gefritteten Glases, das im wesentlichen aluminiumoxydtrei ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von dem gefritteten Glas zugesetztem Glasfärbungsmittel.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Rohglases, das aus 60 bis 75 Gewichtsprozent SiO₂, 0,3 bis 10 Gewichtsprozent Al₂O₃, 6 bis 15 Gewichtsprozent CaO + MgO, 12 bis 18 Gewichtsprozent Na₂O, O bis 5 Gewichtsprozent K₂O, O bis 5 Gewichtsprozent BaO besteht, und durch die Verwendung eines gefritteten Glases, das bis auf den durch SiO₂ ersetzten Al₂O₃-Gehalt die gleiche Zusammensetzung wie das Rohglas zeigt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Rohglases, das aus 72,0 Gewichtsprozent SiO₂, 12,5 Gewichtsprozent CaO, 13,5 Gewichtsprozent Na₂O, 1,5 Gewichtsprozent Al₂O₃, 0,5 Gewichtsprozent BaO besteht, und durch die Verwendung eines gefritteten Glases, das aus 72,5 Gewichtsprozent SiO₂, 12,5 Gewichtsprozent CaO, 13,5 Gewichtsprozent Na₂O, 1,5 Gewichtsprozent Cr₂O₃ besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Rohglases, das aus 71,5 Gewichtsprozent SiO₂, 3,0 Gewichtsprozent Al₂O₃, 11,0 Gewichtsprozent CaO, 12,5 Gewichtsprozent Na₂O, 2,0 Gewichtsprozent K₂O besteht, und durch die Verwendung eines gefritteten, ein Glasfärbungsmittel enthaltenden Glases, das aus 74,5 Gewichtsprozent SiO₂, 11,0 Gewichtsprozent CaO, 12,5 Gewichtsprozent Na₂O, 2,0 Gewichtsprozent K₂O besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Rohglases, das aus 72,0 Gewichtsprozent SiO₂, 1,5 Gewichtsprozent Al₂O₃, 7,3 Gewichtsprozent CaO, 5,2 Gewichtsprozent MgO, 0,5 Gewichtsprozent BaO, 13,5 Gewichtsprozent Na₂O besteht, und durch die Verwendung eines gefritteten Glases, das aus 72,0 Gewichtsprozent SiO₂, 12,5 Gewichtsprozent CaO. 0,5 Gewichtsprozent BaO, 13,5 Gewichtsprozent Na₂O, 1,5 Gewichtsprozent Cr₂O₃ besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 837 752.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen