DE688147C

DE688147C - Phosphatglaeser

Info

Publication number: DE688147C
Application number: DE1937I0058292
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Grimm; Dr Paul Huppert
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1937-06-18
Filing date: 1937-06-18
Publication date: 1940-02-14
Also published as: GB498049A; US2227082A; BE428408A; FR838807A

Description

Phosphatgläser Gläser, die viel Bleioxyd und Borsäure enthalten, zeichnen sich durch eine besonders tief liegende Erweichungstemperatur aus. Wegen der leichten Reduzierbarkeit des Bleioxyds sind sie aber für die Verarbeitung vor der Glasbläserlampe nicht geeignet. Unter den Phosphatgläsern sind die leichtflüssigen meist stark wasserlöslich, so daß ihrer technischen Verwendung Grenzen gezogen sind.
Gegenstand -der vorliegenden Erfindung sind nun sehr leichtflüssige Phosphatgläser, die gegen Wasserangriff gut beständig sind und schon in der Flamme des Bunsenbrenners sehr leicht verarbeitet werden können. Die erfindungsgemäßen Gläser enthalten neben 34 bis 44 Gewichtsprozent Phosphorsäure (P.0,) 2o bis 3o Gewichtsprozent Tonerde (Ä1203), weniger als 12 Gewichtsprozent Borsäure (B203) und mindestens 25 Gewichtsprozent Gesamtalkali, und zwar beträgt ihr Gehalt an Natron (Na20) zwischen 8 und 21 Gewichtsprozent und ihr Gehalt an Kali (K20) zwis-hen 5 und 21 Gewichtsprozent.
Für die Bemessung des Natron- und Kaligehaltes innerhalb dieser Grenzen sind folgende Verhältnisse wesentlich: Bei einer zu weit gehenden Anreicherung des K20-Gehaltes gegenüber dem Na, 0-Gehalt steigt die Erweichungstemperatur erheblich, die Wasserlöslichkeit nimmt gleichfalls ein wenig zu, und bei der Verarbeitung vor der Lampe zeigt sich zunehmende Neigung pur Entglasung, die meist bei Gläsern, die als Alkali neben wenig Lit O nur noch K2 O besitzen, zu starker Trübung führt. Im umgekehrten Falle, bei zu hoher Steigerung des Na20-Gehartes auf Kosten des 1,#20-(3ehaltes, nimmt die Wasserlöslichkeit von einer bestimmten Grenze sprunghaft sehr stark zu, während nur eine geringe 1?rhöhung der Erweicliuiig.,-teniperatur und nur bei K20-freien Gläsern eine deutliche Neigung zur Entglasung feststellbar sind.
Als zweckmäßig hat sich außerdem in manchen Fällen erwiesen, einen Teil der Borsäure durch Zinkoxyd zu ersetzen, wodurch die Erweichungstemperatur noch weitergesenkt und die Wasserbeständigkeit stark erhöht wird. Starke Erniedrigung der Erweichungstemperatur wird weiterhin erzielt durch Einführung von bis zu 301, Lithiumoxvd als Ersatz eines Teils der anderen Alkalien oder auch der Borsäure; eine wesentliche Verminderung der Wasserbeständigkeit tritt dadurch nicht ein.
Zusammengefaßt sollen die Gläser bei einem Gesamtalkaligehalt von mindestens 25 0/0, einem K20-Gehalt zwischen 5 und 21% und einem Na. 0-Gehalt zwischen 8 und 210!o wie folgt zusammengesetzt sein: 34 bis 4401o P:,05, 2o bis 30% AI203, nicht über .1201o B203, o bis 30(o L120, o bis 6010 Zn0 und o bis 504 Ba O.
Die Erweichungstemperatur der Gläser liegt wesentlich unter 40o° C; sie ist definiert als horizontale Tangente an die Dilatometerkurve. Die in den folgenden Beispielen angegebenen Erweichungstemperaturen wurden mit einem abgeänderten Chevenardschen Dilatometer bestimmt. Mit derselben Methode gemessen, liegen die Erweichungspunkte von Jenaer Geräteglas 2o bei 626° und von Jenaer Normal-Thermometerglas 16I11 bei 58o'. Die Wasserbeständigkeit (Gesamtlösliches) wurde ermittelt mit der Standard-Griess-Methode nach Fischer-Tepohl (i. Glastechnische Berichte 6, 532 [1928]).
Borsäurehaltige Phosphatgläser von der beispielsweisen Zusammensetzung: 27,00/0 KZ Q 3,3010 Bz 03, '-9,10/a A1,0, und 40,61/0 P200 oder 25,1% K20, 3,6% Mg0, 6,20/a B203, 27,20./o A1203 und 37,90/0 1'=O5 sind bekannt. Hinsichtlich der Angreifbarkeit durch Wasser liegt zwischen diesen bekannten Gläsern und den erfindungsgemäßen Gläsern kein wesentlicher Unterschied vor. Dagegen zeichnen sich die letzteren Gläser durch eine besonders niedrige Erweichungstemperatur aus, ohne gleichzeitig eine Beeinträchtigung der anderen Eigenschaften, wie insbesondere der Widerstandsfähigkeit gegen Wasser, zu zeigen.
Beispiele i . a) Ein Gemenge, bestehend aus 16,i 4'1'eileii (Gewichtsteilen) Kaliumcarbonat, 28,22 Teilen Natriumcarbonat (calc.), a3,oo Teilen Toneule. t 5,98 Teilen Borsäure (l33 B O.;) und 62.82 Teilen 891/0iger Phosphorsäure wird bei 1=0o bis 125o° C geschmolzen. Jlan erhält ein Glas von folgender "lusammensetzung (in t:ewichtsprozent) i 1 K_ O. 16,5 N a2 O. 23 Al. 03, 9 132 O", 4.0,5 P205.
Erweichungstemperatur = 377 ° C.'. Gesamtlösliches = 66 in-- io%. b) Ersetzt man im Glase i a 4. Teile Borsäure durch 4 Teile Zinkoxyd, so erniedrigt sich die Erweichungstemperatur auf 35 7 0 C, ebenso wird die Wasserlöslichkeit lierabgedrückt: Gesamtlösliches = 28 mg ± 10'/".
c) Werden im Glase i b 2 Teile K20 durch 2 Teile L120 erset/-t, so ergibt sich eine weitere Erniedrigung der Erweichungstemperatur auf 339° C, während die Wasserlöslichkeit nur unwesentlich steigt: Gesamtlösliches = 40 mg ± 1o0/0.
2. a) Aus dem Satz: 18,34 Teile Kaliunicarbonat, 25,65 Teile N atriumcarbonat (calc.), 25,0o Teile Tonerde, 17,76 Teile Borsäure (H3 B 03), 58, io Teile 891/0ige Phosphorsäure wird bei 120o bis iä5o' C ein Glas folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) erschmolzeni-.; K.20, i 5 \ a= O, 25A12 03, i o BZ 03. 37,5 P20,;.
Erweichungstemperatur --- 387' C. Gesamtlösliches - 98 mg ± 1o0/0. b) Ersetzt man, ähnlich wie in Beispiel i b, 4. Teile B203 durch q. Gewichtsteile Zn0, so ergeben sich folgende Werte: Erweichungstemperatur -: 37o° C. Gesamtlösliches = 54 mg ±' 10 %. c) Führt man 2 Teile Lit O für weitere 2 Teile B"03 in 2 b ein, so erhält man ein Glas mit folgenden Eigenschaften: Erweichungstemperatur = 352' C. Gesamtlösliches - 6( mg ± 10%..

Claims

PATENTANSPRÜCÜE: i. Niedrig schmelzende Phosphatgläser, die neben 34 bis 44 Gewichtsprozent Phosphorsäure (P205) 20 bis 3o Gewichtsprozent Tonerde (.A1203), weniger als 12 Gewichtsprozent Borsäure (B.0,) und mindestens 25 Gewichtsprozent Gesamtalkali enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen 8 und 21 Gewichtsprozent Natron ('Na. 0) und zwischen 5 und 21 Gewichtsprozent Kali (K20) enthalten.
2. Gläser nach Anspruch i, in denen ein Teil der Borsäure durch Zinkoxyd von nicht mehr als 6°/o des Glasgewichtes ersetzt ist.
3. Gläser nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an I ithiumoxyd von nicht mehr als 3 Gewichtsprozent.
4. Gläser nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Bariumoxyd von nicht mehr als 5 Gewichtsprozent.