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DE2010683C - Devitrification-resistant borosilicate glass with low intrinsic radioactivity and high permeability up to 350 nm as well as good processability - Google Patents

Devitrification-resistant borosilicate glass with low intrinsic radioactivity and high permeability up to 350 nm as well as good processability

Info

Publication number
DE2010683C
DE2010683C DE19702010683 DE2010683 DE2010683C DE 2010683 C DE2010683 C DE 2010683C DE 19702010683 DE19702010683 DE 19702010683 DE 2010683 DE2010683 DE 2010683 DE 2010683 C DE2010683 C DE 2010683C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
well
high permeability
borosilicate glass
low intrinsic
devitrification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19702010683
Other languages
German (de)
Inventor
Werner Dr. 6500 Mainz Sack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Filing date
Publication date
Application filed by Jenaer Glaswerk Schott and Gen filed Critical Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Application granted granted Critical
Publication of DE2010683C publication Critical patent/DE2010683C/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung hezieht sich auf Glaszusammensetzungen mit sehr geringer Eigenradioaktivität, die eine hohe Durchlässigkeit bis 350 nm und gute Verjirheitharkeit aufweisen.The invention relates to glass compositions with very low intrinsic radioactivity, the high permeability up to 350 nm and good verjirheitharkeit exhibit.

Ein derartiges Glas wird in verschiedener Form, z. B. für Rohre. Kolben. Fläschchen, benötigt, insbesondere für radiochemische Arbeiten und für die Fertigung von Strahlungsmeß[xfäten. Voraussetzung für die Eignung eines solchen Glases sind folgende Faktoren:Such a glass is available in various forms, e.g. B. for pipes. Pistons. Vials, needed, especially for radiochemical work and for the manufacture of radiation measuring devices. The following factors are a prerequisite for the suitability of such a glass:

1010

1. Niedrige Eigenradioaktivität,1. Low self-radioactivity,

2. hohe Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren und kurzwelligen Bereich bis 350 nm, 2. high light transmission in the visible and short-wave range up to 350 nm,

3. gute Entglasungsfestigkeit, 3. good devitrification resistance,

4. gute Verarbeitbarkeit, d. h. niedrige Zähigkeit, und insbesondere Eignung für automatische Verarbeitung.4. good processability, d. H. low toughness, and especially suitability for automatic processing.

Ziel der vorliegen^n Erfindung ist eine Glas- a° zusammensetzung, welche zu einem Glas mit den vorgenannten Eigenschaften führt.The aim of the present invention is a n ^ ° a glass composition, which leads to a glass having the aforementioned properties.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit einer Glaszusammensetzung, die kalimoxidfrei ist und folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent hat: a5This aim is achieved according to the invention with a glass composition which is free of potassium oxide and has the following composition in percent by weight: a 5

SiO2 65 bis 66%SiO 2 65 to 66%

B2O3 12%B 2 O 3 12%

Ai2O3 5%Ai 2 O 3 5%

Na2O 6 bis 6,5% ,0 Na 2 O 6 to 6.5%, 0

ZnO 5 bis 8%ZnO 5 to 8%

BaO 3 bis 6%BaO 3 to 6%

Summe ZnO + BaO 11 %Total ZnO + BaO 11%

Der Ersatz des Bariumoxids durch Calciumoxid würde zu etwas zäheren Gläsern führen, so daß dem Bariumoxidzusatz der Vorzug zu geben ist. Ein Zinkoxidzusatz über 8 Gewichtsprozent verschlechtert die Entglasungsfestigkeit. Die Gläser gemäß der Erfindung haben eine um etwa 20 x-Einheiten höhere Wärmedehnung als vergleichsweise die bekannten Borsilikat- glaser, die keine 2wertigen Metalloxide enthalten und Ausdehnungskoeffizienten um 32-10'/0C haben. Die Gläser gemäß der Erfindung liegen damit in der Zähigkeit im Erweichungs- [EW) und Verarbeitungsbereich [Va) um 115 bzw. 175°C niedriger, d.h., sie verhalten sich verarbeitungstechnisch deutlich weicher.Replacing the barium oxide with calcium oxide would lead to somewhat tougher glasses, so that the addition of barium oxide should be given preference. Adding more than 8 percent by weight of zinc oxide worsens the devitrification resistance. The glasses according to the invention have a higher by about 20 x units thermal expansion / have a comparatively known borosilicate glasses that contain no 2wertigen metal oxides and expansion coefficient at 32-10 'C 0. The toughness of the glasses according to the invention is therefore 115 and 175 ° C. lower in the softening [EW) and processing range [Va) , ie they are significantly softer in terms of processing.

Zur Erzielung einer hohen Lichtdurchlässigkeit im kurzwelligen Bereich ist im Gemenge die Anwesenheit eines Reduktionsmittels wie Zucker oder Holzkohlepulver von 0,05 bis 0,15 Gewichtsprozent vorteilhaft. Gleichzeitig ist es notwendig, möglichst reine Rohstoffe zu verwenden, um eine Verminderung der UV-Lichtdurchlässigkeit durch färbende Stoffe, wie Fe2O3, Cr2O3, TiO2. CeO2, so gering wie möglich zu halten.To achieve high light transmission in the short-wave range, the presence of a reducing agent such as sugar or charcoal powder of 0.05 to 0.15 percent by weight in the mixture is advantageous. At the same time, it is necessary to use raw materials that are as pure as possible in order to reduce the UV light transmission through coloring substances such as Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 . CeO 2 to be kept as low as possible.

Für die Läuterung dieses oxidationsmittelfrei zu erschmelzenden Glases eignet sich eine zusätzliche Einführung von maximal 0.30 Gewichtsprozent Kochsalz (NaCI) und 0.20 Gewichtsprozent Fluor (F) als Natriumsilikofiuorid (Na1SiF11).An additional introduction of a maximum of 0.30 percent by weight of common salt (NaCl) and 0.20 percent by weight of fluorine (F) as sodium silicofluoride (Na 1 SiF 11 ) is suitable for refining this glass, which must be melted without oxidizing agents.

Die Reduktionsmittel- und Läutermitlelanteile werden. wie schon ausgeführt, zusätzlich eingeführt, so daß sich mit ihnen eine Prozentsumme über 100 ergibt.The reducing agent and refining agent components are. as already stated, additionally introduced, see above that they add up to a percentage over 100.

Die Messung der Eigenradioaktivität des Glases kann z. B. mit Hilfe eines /J-Antikoinzidenzzählers (Low-Backgrouiid-Zähler) erfolgen. Das Gerät mißt //-Strahlen und zum Teil auch i\- und y-Strahlen. Die Nullrate des Zählers, mit dem die Messungen durcheefiihrt wurden, betrug 0,7 Imp./Min.The measurement of the self-radioactivity of the glass can, for. B. with the help of a / J anticoincidence counter (low backgrouiid counter). The device measures // - rays and partly also i \ - and y-rays. The zero rate of the counter with which the measurements were carried out was 0.7 pulses / min.

Die Gläser gemäß der Erfindung ergeben Impulsraten von 0,1 bis 0,4 Imp./Min., was einer Kalium-Zerfallsrate von 0,25 bis 0,9 Zerfällen / min ' · gramrrr1 entspricht. Es ist daher als ein Glas mit außerordentlich niedriger Eigenakiivität anzusprechen.The glasses according to the invention give pulse rates of 0.1 to 0.4 pulses / min., Which corresponds to a potassium disintegration rate of 0.25 to 0.9 disintegrations / min '· gramrrr 1 . It is therefore to be addressed as a glass with extremely low self-acitivity.

Die Schwankungsbreite der Impulsraten wird bestimmt von Verunreinigungen der Glasrohstoffe und der ff.-Materialien der Schmelzaggregate durch radioaktive Isotope, wie sie z. B. im Kaliumoxid (K10) enthalten sind und auch in Bariumverbindungen enthalten sein können (solche der Uranreihe). Es ist daher notwendig, die zu verwendenden Glasrohstoffe vor dem Einsatz auf diese störenden Verunreinigungen zu überprüfen. Bestimmte, für die Schmelzeinneiten im allgemeinen benutzte ff.-Materialien zeigen hohe radioaktive Verunreinigungen, d. h., sie ergeben hohe Impulsraten. Es zeigte sich, daß dafür nicht Kaliumverbindungen, sondern Uran- und Radiumverbindungen und deren Folgeprodukte verantwortlich sind. Für die Herstellung eines Glases mit geringer Eigenradioaktivität ist es daher weiterhin notwendig, daß auch das ff.-Material der Schmelzeinheiten gleichfalls eine niedrige Eigenradioaktivität besitzt. The fluctuation range of the pulse rates is determined by contamination of the glass raw materials and the ff. B. are contained in potassium oxide (K 10 ) and can also be contained in barium compounds (those of the uranium series). It is therefore necessary to check the glass raw materials to be used for these disturbing impurities before use. Certain ff.-materials generally used for the melt internals show high radioactive impurities, ie they give high pulse rates. It turned out that not potassium compounds, but uranium and radium compounds and their secondary products are responsible. For the production of a glass with low intrinsic radioactivity, it is therefore also necessary that the ff.-material of the melting units also have a low intrinsic radioactivity.

Beispiel einer bevorzugten Zusammensetzung des Gemenges in Gewichtsprozent mit den physikalischen und chemischen EigenschaftswertenExample of a preferred composition of the mixture in percent by weight with the physical and chemical property values

SiO1 65,50°/,SiO 1 65.50 ° /,

BtO8 12,00%B t O 8 12.00%

AI2O3 5,00°/„AI 2 O 3 5.00 ° / "

Na20 6,50°/o Na 2 0 6,50 ° / o

ZnO 8,00°/0 ZnO 8.00 ° / 0

BaO 3,00°/0 BaO 3.00% / 0

NaCl 0,30%NaCl 0.30%

F 0,20%F 0.20%

Zucker 0,05%Sugar 0.05%

> Läutermittel Reduktionsmittel> Purifying agents Reducing agent

Summetotal

Gewichtsprozent .. 100.55%Weight percent .. 100.55%

.%· 107 (20 bis 300° C)/0 C 52 .% 10 7 (20 to 300 ° C) / 0 C 52

Tg (0C); /; - 1013·6 Poise 520 Tg ( 0 C); /; - 10 13 6 poise 520

Ew[0C); η ~ 10'·· Poise 735 Ew [ 0 C); η ~ 10 'Poise 735

Va (0C); η ~ W Poise 1090 Va ( 0 C); η ~ W Poise 1090 Dichte (g/cem) 2,48Density (g / cem) 2.48

7"tioo(°C); <f=■ 1 · 10" Ω-cm 2007 "tioo (° C); <f = ■ 1 · 10" Ω-cm 200

Kristallisationsmaximum (0C) 880Crystallization maximum ( 0 C) 880

Krist. Geschwindigkeit im Maximum (μηι/Μίη.) 0,10Krist. Maximum speed (μηι / Μίη.) 0.10

Transmission für 1 mm Dicke und 35Onm(%) >90Transmission for 1 mm thickness and 35Onm (%)> 90

Impulse/Min 0,1 bis 0,4Pulses / min 0.1 to 0.4 Hydrol. Best, nach DlN 12111 0,014Hydrol. Best, according to DIN 12111 0.014

(1. Klasse)(1st Class)

Säurebest. nach DIN 12116 2,5Acid resistance according to DIN 12116 2.5

(II. Klasse)(2nd class)

Laugenbest. nach DIN 52322 170Lye best. according to DIN 52322 170

(IM. Klasse)(IM. Class)

Ausführungsbeispiel nach vorstehender ZusammensetzungEmbodiment according to the above composition

Erforderliche Rohstoffmengen für 100 kg berechnetes Glas:Required raw material quantities for 100 kg calculated glass:

65,50 kg Sand (Qualität Sipur). 21,30 kg Borsäure. 7,60 kg Tonerdehydrat, 11,00 kg Soda, 8,00 kg Zink-65.50 kg of sand (Sipur quality). 21.30 kg of boric acid. 7.60 kg alumina hydrate, 11.00 kg soda, 8.00 kg zinc

oxid (Qualität Weißsiegel), 3,90 kg Bariumkarbonat, 0,30 kg Kochsalz. 0,33 kg Natriumsilikülluorid, 0,05 kg Zucker.oxide (quality white seal), 3.90 kg barium carbonate, 0.30 kg table salt. 0.33 kg sodium silicate fluoride, 0.05 kg of sugar.

Schmelztemperatur 1440 bis 1460°CMelting temperature 1440 to 1460 ° C

Lauteriemperatur 1460 bis 14803CLauteri temperature 1460 to 1480 3 C

Verarheitungstemperatur .. 1150 bis 11703CDecay temperature .. 1150 to 1170 3 C

für Dannerrohrzug und Blasautomatfor Dannerrohrzug and automatic blow molding machine

Kühltemperatur 530 bis 5403C,Cooling temperature 530 to 540 3 C,

1I, bis 2 Stunden 1 I, up to 2 hours

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Entgbsungsfestes Borosilikatglas mit geringer Eigenradioaktivität und hoher Durchlässigkeit bis 350 um sowie guter Verarbeitbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß es kaliumoxidfrei ist und aus einem auf Oxidbasis berechneten Gemenge folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent erschmolzen ist: 1. Decay-resistant borosilicate glass with low intrinsic radioactivity and high permeability up to 350 .mu.m as well as good processability, characterized in that it is free of potassium oxide and is melted from a mixture calculated on the oxide basis of the following composition in percent by weight: SiO, 65 his 66"/,,SiO, 65 to 66 "/ ,, B2O3 B 2 O 3 AUO3 AUO 3 Na,O Well, O ZnO ZnO BaO BaO Summe ZnOTotal ZnO BaOBaO '- la'- la 6 bis 5 bis 3 bis6 to 5 to 3 to 1 1 °/ 1 ι /o1 1 ° / 1 ι / o 6,5"'6.5 "' 8°/n8 ° / n 6n/„6 n / " 2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem auf Oxidbasis berechneten Gemenge mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent erschmolzen ist: 2. Glass according to claim 1, characterized in that it is melted from a mixture calculated on the basis of oxide and having the following composition in percent by weight: sowiesuch as 65,50 "/„
12,00 β/β B2O3
65.50 "/"
12.00 β / β B 2 O 3
5,00 °/o AI1O3 5.00% Al 1 O 3 6,50 °/0 Na2O 6.50 ° / 0 Na 2 O 8,00 °/0 ZnO 8.00 ° / 0 ZnO 3,00 3.00 0U 0 U BaOBaO 0,30 °/o NaCl 0.30% NaCl 0,20 °/0 FaIsNa1SiF, 0.20 ° / 0 FaIsNa 1 SiF, 0,05 °/0 Zucker 0.05 ° / 0 Sugar
DE19702010683 1970-03-06 Devitrification-resistant borosilicate glass with low intrinsic radioactivity and high permeability up to 350 nm as well as good processability Expired DE2010683C (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2010683C true DE2010683C (en) 1972-02-24

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