DE1421817B2 - Verfahren zur Entalkalisierung von Glas - Google Patents
Verfahren zur Entalkalisierung von GlasInfo
- Publication number
- DE1421817B2 DE1421817B2 DE19601421817 DE1421817A DE1421817B2 DE 1421817 B2 DE1421817 B2 DE 1421817B2 DE 19601421817 DE19601421817 DE 19601421817 DE 1421817 A DE1421817 A DE 1421817A DE 1421817 B2 DE1421817 B2 DE 1421817B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- glass
- weight
- percent
- temperature
- alkali
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 13
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 3
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 11
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 6
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 4
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical group [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 2
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- YPPFWRWCZNXINO-UHFFFAOYSA-N methyl 1-hydroxy-6-phenyl-4-(trifluoromethyl)indole-2-carboxylate Chemical compound C1=C2N(O)C(C(=O)OC)=CC2=C(C(F)(F)F)C=C1C1=CC=CC=C1 YPPFWRWCZNXINO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005624 silicic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BIGPRXCJEDHCLP-UHFFFAOYSA-N ammonium bisulfate Chemical compound [NH4+].OS([O-])(=O)=O BIGPRXCJEDHCLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N silicon;hydrate Chemical compound O.[Si] XJKVPKYVPCWHFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M sodium bisulfate Chemical compound [Na+].OS([O-])(=O)=O WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000342 sodium bisulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/006—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform an exchange of the type Xn+ ----> nH+
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
1 2
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren hoher mechanischer Festigkeit beschrieben, welches
zur Entalkalisierung von Glas durch Ersatz seiner darin besteht, daß die Gläser, die 45 bis 80 Gewichts-Alkaliionen
durch Wasserstoffionen, welches dadurch prozent SiO2 und 7 bis 25 Gewichtsprozent Na2O
gekennzeichnet ist, daß das zu entalkalisierende Glas und/oder K2O enthalten, bei einer Temperatur oberbei
einer Temperatur von 300 bis 320° C mit kon- 5 halb des Spannungspunktes, jedoch unterhalb des Erzentrierter
Schwefelsäure, deren Wassergehalt hoch- weichungspunktes, mit einem Lithiumsalz in Berüh-
stens 10% beträgt, oder mit saurem Ammonium- rung gebracht werden, das geschmolzen ist, sich jesulfat
oder einem sauren Sulfat eines im Glas über- doch bei dieser Temperatur nicht in störender Weise
wiegend vorkommenden Alkalimetalls bei einer Tem- zersetzt, und die Glasgegenstände bei der genannten
peratur von 350 bis 400° C behandelt wird. io Temperatur so lange mit dem Lithiumsalz in Berüh-
In der deutschen Patentschrift 645 128 wird ein rung gebracht werden, daß Lithiumionen im Aus-Verfahren
zur Herstellung von Gegenständen mit tausch gegen Alkalimetallionen des Glases in die
einem sehr hohen Kieselsäuregehalt beschrieben. Bei Oberfläche des Glases eindringen können. Wie dieser
der Durchführung dieses Verfahrens werden Alkali- Literaturstelle weiterhin zu entnehmen ist, erfolgt der
borosilikatgläser einer Hitzebehandlung unterzogen, 15 Austausch der Lithiumionen gegen die Alkaliionen
wobei zwei Phasen gebildet werden. Die eine Phase, des Glases bei einer Temperatur in der Größenord-
und zwar die unlösliche Phase, ist sehr reich an nung von 550 bis 825° C.
Kieselsäure, während die andere Phase, und zwar die Gegenüber den Maßnahmen der vorstehend belösliche
Phase, einen hohen Gehalt an Alkali und schriebenen deutschen Auslegeschrift hat sich die
Borsäure aufweist. Diese ist in Säuren löslich und 20 vorliegende Erfindung nicht den Austausch von
kann durch Auslaugen von der unlöslichen Base ge- Alkaliionen untereinander, sondern den Austausch
trennt werden, die dabei in Form eines starren, von Alkalimetallionen gegen Wasserstoffionen zum
porigen, gelähnlichen Zellengebildes zurückbleibt. Ziel gesetzt. Dieses Ziel wird in überraschenderweise
Gemäß dieser Patentschrift werden zur Auslaugung durch die erfindungsgemäßen, weiter oben angegebeder
Glasoberflächen Säuren mit einem hohen Wasser- 25 nen Verfahrensbedingungen erreicht. In Kenntnis des
gehalt verwendet. Bei den verwendeten Säuren han- in der erwähnten deutschen Auslegeschrift 1 016 908
delt es sich um 3normale Salzsäure und 5normale beschriebenen Verfahrens, bei dem als Lithiumsalz-Schwefelsäure,
schmelzen unter anderem eine Schmelze aus saurem
Bei diesem Verfahren zur Behandlung von Gläsern Lithiumsulfat bei einer Temperatur im Bereich zwimit
Säuren, deren überwiegender Bestandteil Wasser 30 sehen 550 und 825° C verwendet wird, wobei ein
ist, zersetzen sich die Silikate des Glases in beson- Austausch ,der Alkaliionen des Glases durch die
derem Maße hydrolytisch. Eine dadurch bedingte LithiumionAi erfolgt, war es besonders überraschend,
Zerstörung des Silikatgefüges, die mit vielen Nach- daß bei Einhaltung des erfindungsgemäß definierten
teilen für die Eigenschaften des Glases verbunden ist, tieferen Temperaturbereichs (350 bis 400° C) und bei
ist jedoch bei der erfindungsgemäßen Behandlung 35 Verwendung eines sauren Sulfats eines Alkalimetalls,
unerwünscht. Zur Vermeidung der genannten Nach- das in dem behandelten Glas überwiegt, ein Austausch
teile wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, von Alkalimetallionen des Glases gegen Wasserstoff-Säuren
mit einem maximalen Wassergehalt von ionen erfolgt.
10 Gewichtsprozent und vorzugsweise Säuren mit Der durch die vorliegende Erfindung gegebene
einem Wassergehalt von 5 Gewichtsprozent für die 40 technische Fortschritt (hochgradige Entalkalisierung
Glasbehandlung einzusetzen. Dieselbe gute Wirkung von Gläsern ohne Zerstörung der Glas-Kieselsäure-
läßt sich mit Salzschmelzbädern, deren Wassergehalt Struktur) geht am deutlichsten aus den nachfolgenden
infolge der hohen anzuwendenden Temperaturen Beispielen hervor. So zeigt das Beispiel 2, daß durch
gleich Null ist, erzielen. die erfindungsgemäße Behandlung der K2O-Gehalt
Die vorliegende Erfindung beruht auf der über- 45 von 18,50 auf 2,17 Gewichtsprozent und der Na2O-raschenden
Erkenntnis, daß bei der Einwirkung von Gehalt von 0,75 auf 0,08 Gewichtsprozent gesenkt
konzentrierter Schwefelsäure (oder von sauren Am- werden kann. Die Beispiele 1,4 und 5 zeigen die Hermonium-
oder solchen Alkaliverbindungen, die in stellung von undurchsichtigen Gläsern, deren Gehalt
dem behandelten Glas überwiegen) auf die auszu- an Alkalimetalloxiden erheblich herabgesetzt werden
laugenden Gläser ein praktisch quantitativer Aus- 50 konnte, ohne daß dabei eine Zerstörung der Glastausch
der Alkaliionen gegen Wasserstoffionen er- Kieselsäure-Struktur erfolgt. Gemäß Beispiel 5 wird
folgt, wobei die Tatsache, daß das Kieselsäuregerüst ein porzellanähnliches Produkt erhalten, das aus
des Glases unversehrt bleibt, auf den geringen Wasser- einem Aluminiumsilikat besteht, welches geringe
gehalt der Schwefelsäure zurückzuführen ist. Es hat Mengen an Kalk, Magnesia und K2O enthält. Aus
sich nämlich herausgestellt, daß mit zunehmendem 55 dem Beispiel 4 ist zu ersehen, daß ein aus Silicium-Wassergehalt
der Schwefelsäure in fortschreitendem dioxid, Kalk und Magnesia bestehendes Produkt her-Maße
das Kieselsäuregerüst aufgelöst wird. Weiterhin gestellt werden kann, das sehr geringe Mengen an
hat sich zur Erzielung eines möglichst quantitativen Alkalimetalloxiden (unterhalb 1 Gewichtsprozent) ent-
und mit einer ausreichenden Geschwindigkeit ver- hält.
laufenden Austausche der Alkaliionen gegen Wasser- 60 Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestoffionen
die Einhaltung eines Temperaturbereichs handelten Gläser können zur Verbesserung ihrer
von 300 bis 32O0C bei der Behandlung des auszu- mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenlaugenden
Glases mit Schwefelsäure und von 350 bis schäften, beispielsweise nach den in Beispiel 6 be-400°
C bei der Behandlung mit sauren Ammonium- schriebenen Maßnahmen, behandelt werden, wobei
oder Alkalimetallsulfatschmelzen als zweckmäßig er- 65 unter Entweichen von Wasser eine Verfestigung des
wiesen. behandelten Glases erfolgt. Werden die Produkte In der deutschen Auslegeschrift 1 016 908 wird ein einer schnellen Temperaturerhöhung unterzogen, dann
Verfahren zur Herstellung von Glasgegenständen mit können poröse Produkte hergestellt werden, die auf
Grund ihrer Zusammensetzung Temperaturen bis zu 1450° C ohne sichtbare Verformung auszuhalten vermögen.
Als saure Schwefelsäuresalze können (NH4)HSO4,
LiHSO4, NaHSO4, KHSO4 od. dgl. verwendet werden.
Verwendet man saure Schwefelsäuresalze, dann kann man bei Temperaturen arbeiten, die über den
bei der Verwendung von Schwefelsäure üblichen Temperaturen liegen, und zwar zwischen 350 und
jedoch aus einigen Gläsern einen schaumglasähnlichen Körper, der reich an Siliciumdioxid ist und einen erhöhten
Erweichungspunkt aufweist.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
derartiger Bäder lediglich die Wasserstoffionen im Glas wandern, während die Ammoniumionen und die
Alkaliionen nicht an der Austauschreaktion teilnehmen und an dem Sulfatanion gebunden bleiben.
Die verwendeten sauren Schwefelsäuresalze sind bei einer Temperatur von 350° C mehr oder weniger
stabil und wandeln sich teilweise in Pyrosulfate der allgemeinen Formel M2S2O7 um, in welcher M ein
Eine 3 mm starke Glasplatte aus 66,14% SiO2,
0,24% SO3, 0,025% Fe0O3, 0,78% Al0O3, 10,63%
CaO, 2,85% MgO, 0,75"% Na2O und 18,58% K2O
400° C, wodurch die Ionenwanderung beschleunigt io (alle Angaben in Gewichtsprozent) enthaltendem Glas
wird. Es ist bemerkenswert, daß bei der Verwendung wird 40 Stunden lang in ein Bad aus saurem Ammoniumsulfat
[(NH4)HSO4] mit einer Temperatur
von 350° C eingetaucht.
Dieses Bad erhält man z. B. durch Zugabe von 15 66 g neutralem Sulfat (NHJ2SO4 zu 49 g 95%iger
H0SO4. Dieses Bad enthält bei 350° C einen großen
Anteil an dem Pyrosulfat (NHJ2S2O7.
Der Verlauf der Wanderung der Wasserstoffionen kann durch mikroskopische Messung der Stärke der
einwertiges Kation darstellt. Die beiden Verbin- ao milchig werdenden Schicht des Glases gemessen werdungen
sind bei dieser Temperatur gemeinsam und den. Sie beträgt 100 Mikron nach 3 Stunden und
im Gleichgewicht miteinander vorhanden. 400 Mikron nach 12 Stunden.
Man kann jedoch auch unter Rühren durch ge- Das derart erzielte opale Glas enthält 79,5% SiO2,
schmolzenes Pyrosulfat einen feuchten Luftstrom hin- 0,34% SO3, 0,05% Fe2O3, 0,75% Al2O3, 12,45%
durchführen, so daß in dem Bad ein gewisser Anteil 25 CaO, 3,30% MgO, 0,10% Na2O, 2,25% K2O und
an sauren Sulfaten entsteht. 1,36% unbestimmbarer Rest (H2O) (vorstehende An-
Im allgemeinen erfolgt ohne Zuhilfenahme einer gaben in Gewichtsprozent). Der Gewichtsverlust des
Elektrolyse eine Diffusion der Wasserstoffionen im Glases beträgt 16,9%. Diese Umformung des Glases
Glas und in umgekehrter Richtung ein Wandern der erfolgt durch einfache Diffusion der Wasserstoffionen
in dem Glas enthaltenen Kalium- oder Natriumionen 30 ohne Hilfe elektrischen Stroms,
in Richtung des Bades, wobei sich diese Ionen an j .
dem Anion SO4--anlagern. / Beispiel2
Diese Austauschreaktion wird durch einen Ge- Das kaliumhaltige Glas nach Beispiel 1 wird bei
wichtsverlust spürbar, welcher je nach dem Gehalt 3200C 80 Stunden lang in einem 95%igen Schwefeides
Glases an Alkali zwischen 10 und 20 Gewichts- 35 Säurebad gehärtet. Nach vollständiger Umwandlung
prozent variiert. ist das äußere Ansehen das gleiche wie vorbeschrie-
Eine Analyse des vollkommen umgewandelten ben, und gemäß Analyse sinkt der Gehalt von K2O
Glases zeigt, daß sein ursprünglicher Alkaligehalt um von 18,5 auf 2,17 Gewichtsprozent und der Na2O-90
bis 95 Gewichtsprozent verringert ist. Andererseits Gehalt von 0,75 auf 0,08 Gewichtsprozent. Der Gelassen
sich aber in dem Bad nur geringe Spuren an 40 wichtsverlust der Glasplatte beträgt 15,6 Gewichts-Siliciumdioxid
feststellen, was beweist, daß das prozent. Das äußere Ansehen des erzielten Glases ist
Siliciumdioxidgefüge durch die Austauschreaktion
nicht ernstlich angegriffen worden ist.
nicht ernstlich angegriffen worden ist.
Das auf diese Weise erhaltene Glas kann, wie bereits erwähnt, einer thermischen Behandlung unter- 45
zogen werden, welche die mechanischen, thermischen oder elektrischen Eigenschaften des Glases verbessert.
Diese Wärmebehandlung bewirkt einen neuen Gewichtsverlust, der auf den Verlust einer gewissen
das gleiche wie desjenigen gemäß Beispiel 1, da der Vorgang der doppelten Ionenwanderung derselbe ist.
Das gleiche kaliumhaltige Glas wird 70 Stunden lang in ein 350° C aufweisendes Bad von Natriumhydrogensulfat
NaHSO4 eingetaucht. Das vollkommen umgewandelte und opake Glas enthält in Ge-
Menge Wasser zurückzuführen ist, die in dem Glas 50 wichtsprozent: 79,60% SiO2, O,2«/o SO3, 0,09%
auf Grund der Wanderung der Wasserstoffionen ent- Fe2O3, 0,46% Al2O3, 12,65% CaO, 3,45% MgO,
halten ist. Treten die letzteren an die Stelle der Na- 0,62% Na2O, 1,30% K2O und 1,3% eines unbetrium-
oder Kaliumionen des Glases, so bilden sich stimmten Restes (H2O).
an den Stellen der nicht in das Gefüge eingebauten Es kann festgestellt werden, daß nahezu alle
Sauerstoffionen OH-Gruppen. Der unter der Wirkung 55 Kaliumionen gegen Wasserstoffionen ausgetauscht
von Wärme und auf Kosten dieser Hydroxylgruppen sind und die in dem Bad enthaltenen Natriumionen
auftretende Wasserverlust hat eine Rückordnung des nicht an der Wanderung teilgenommen haben. Der
Siliciumdioxidgefüges sowie eine Verfestigung des Gewichtsverlust beträgt 16,9 Gewichtsprozent,
umgeformten Glases zur Folge.
Bei fortschreitender Wärmeeinwirkung erhält man 60 B e 1 s ρ 1 e 1 4
einen undurchsichtigen Körper, ähnlich Porzellan, Eine 3 mm starke Glasplatte mit 70,23% SiO2,
welcher noch Temperaturen von 1450 bis 15000C 0,24% SO3, 0,34% Al0O3, 0,03% Fe0O3, 11,63%
widersteht. Der Gewichtsverlust der umgeformten CaO, 4,44% MgO, 13,03% Na2O und" 0,06% K2O
Werkstücke zwischen 150 und 11000C variiert zwi- (jeweils in Gewichtsprozent) wird 220 Stunden lang
sehen 1 und 2 Gewichtsprozent. Etwa zwei Drittel 65 in ein Bad aus saurem Ammoniumsulfat (35O0C)
des Wassers werden zwischen 150 und 6000C und eingetaucht. Das erzielte opake Endprodukt enthält
etwa ein Drittel zwischen 600 und HOO0C abgegeben. nur 0,10 Gewichtsprozent Na2O und 0,18 Gewichts-
Bei einem raschen Temperaturanstieg erhält man prozent K2O. Der Gehalt an Siliciumdioxid ist auf
81,4 Gewichtsprozent gestiegen und der Gehalt an MgO auf 5,5 Gewichtsprozent. Der Gewichtsverlust
beträgt 12,9 Gewichtsprozent. Das erzielte Glas entspricht der Formel 5 SiO2, 1 CaO, V2 MgO.
3 mm starke Glasplatten, die gleichzeitig Natrium- und Kaliumoxid enthalten und aus folgenden Bestandteilen
(in Gewichtsprozent) zusammengesetzt sind: 59,85% SiO2, 0,102 Vo SO3, 0,20% Fc1O3,
5,80% AI2O3, 5,75% CaO, 3,45% MgO, 16,70%
Na2O, 6,90% K2O und 1,26% B2O3, werden 6 Stunden
lang in einem Bad aus saurem Ammoniumsulfat (3500C) behandelt. Auf Grund des relativ hohen Gehalts
dieses Glases an Alkali ist die Wanderungsgeschwindigkeit der Wasserstoffionen groß. In einer
Stunde erreicht die opake Schicht eine Stärke von etwa 400 Mikron. Das vollständig umgewandelte Glas
weist folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent auf: 75,15% SiO.,, 0,30% SO3, 0,20% Fe0O3, 7,20% ao
Al1O1, 6,75% CaO, 4,20% MgO, 0,26% Na,O,
3,2"0%KoO, 1,47% B0O3 und 1,32% nicht bestimmbarer
Res't (H0O).
Der Gewichtsverlust beträgt 20,59 Gewichtsprozent. Die Formel des umgewandelten Glases nähert sich »5
der des Porzellans, bei dem es sich um ein Tonerdesilikat mit wenig Kalk (4 Gewichtsprozent), Magnesiumoxid
(4 Gewichtsprozent) und K2O (1 bis 2 Gewichtsprozent) handelt. Geht man von einem mehr
Tonerde und etwas weniger Kalk enthaltenden Glas aus, kann eine noch bessere Übereinstimmung erzielt
werden.
Bringt man das opake und vollständig umgewandelte Glas gemäß Beispiel 1 langsam fortschreitend
mit z. B. 100° C pro Stunde Steigerung auf eine Temperatur von HOO0C, so erhält man eine opake Platte,
die einer Porzellanplatte entspricht, jedoch verbesserte mechanische und elektrische Eigenschaften aufweist.
Der neue Gewichtsverlust, der auf den Abgang von Wasser zurückzuführen ist, beträgt 1,3 Gewichtsprozent,
die scheinbare Dichte 2,44 gegenüber 2,50 des Ausgangsglases.
Diese Platte erträgt ohne sichtbare Verformung und ohne sichtbares Kriechen eine länger andauernde Beheizung
bis auf 1450° C.
Werden die gemäß Beispiel 5 behandelten opaken Platten unmittelbar in einen auf eine Temperatur von
bis 11000C erhitzten Ofen eingebracht, dann
wird die Wasserabgabe von einer Aufblähung begleitet, durch die ein Schaumglas entsteht, welches später
Temperaturen von 14500C aushalten kann. Der neue
Gewichtsverlust beträgt 1,12 Gewichtsprozent, und die 2,52 betragende Dichte des Ausgangsglases ändert
sich nach derBehandlungundBeheizung auf HOO0C
in eine Dichte von etwa 0,5.
Claims (6)
1. Verfahren zur Entalkalisierung von Glas durch Ersatz seiner Alkaliionen durch Wasserstoffionen,
dadurch gekennzeichnet, daß das zu entalkalisierende Glas bei einer Temperatur von 300 bis 3200C mit konzentrierter Schwefelsäure,
deren Wassergehalt höchstens 10% beträgt, oder mit saurem Ammoniumsulfat oder einem sauren Sulfat eines im Glas überwiegend
vorkommenden Alkalimetalls bei einer Temperatur von 350 bis 400° C behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefelsäure 5 Gewichtsprozent
Wasser enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu entalkalisierende Glas
in einem aus einem sauren Sulfat bestehenden Schmelzbad bei einer Temperatur von 380 bis
400° C .behandelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für das Ammonium- oder
Alkalisulfatschmelzbad ein durch Einblasen von Wasserdampf hergestelltes Ammonium- oder
Alkalipyrosulfat verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das entalkalisierte
Glas einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines an Kieselsäure
angereicherten Schaumglases mit einem erhöhten Erweichungspunkt das entalkalisierte Glas
rasch auf eine Temperatur von 700 bis HOO0C
erhitzt wird.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR796142A FR1235994A (fr) | 1959-05-30 | 1959-05-30 | Procédé pour l'obtention de verres pauvres en alcali |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1421817A1 DE1421817A1 (de) | 1969-03-20 |
| DE1421817B2 true DE1421817B2 (de) | 1970-02-05 |
Family
ID=8715434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19601421817 Pending DE1421817B2 (de) | 1959-05-30 | 1960-05-30 | Verfahren zur Entalkalisierung von Glas |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3116991A (de) |
| DE (1) | DE1421817B2 (de) |
| FR (1) | FR1235994A (de) |
| GB (1) | GB948309A (de) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3300351A (en) * | 1960-06-07 | 1967-01-24 | Pittsburgh Plate Glass Co | Assemblies of glass sheets |
| US4135012A (en) * | 1977-04-25 | 1979-01-16 | Corning Glass Works | Surface treatment of zirconia ceramic |
| US4187094A (en) * | 1978-05-08 | 1980-02-05 | Corning Glass Works | Method for improving the durability of spontaneous NaF opal glassware |
| GB2139616B (en) * | 1983-05-13 | 1987-04-01 | Glaverbel | Gas-filled glass beads |
| US6055828A (en) * | 1997-12-30 | 2000-05-02 | Closure Medical Corporation | Treatment methods for glass medical adhesive applicators |
| TW201332136A (zh) * | 2011-11-30 | 2013-08-01 | Corning Inc | 藉由浸析以形成光伏裝置之擴散阻障層 |
| FR3098512B1 (fr) | 2019-07-11 | 2022-08-26 | Sgd Sa | Procede et installation de desalcalinisation de recipients en verre par voie liquide |
| DE102023116335A1 (de) * | 2022-06-23 | 2023-12-28 | Docter Optics Se | Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes aus Glas |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2106744A (en) * | 1934-03-19 | 1938-02-01 | Corning Glass Works | Treated borosilicate glass |
| US2205180A (en) * | 1935-09-24 | 1940-06-18 | Corning Glass Works | Method of tempering glass articles |
| US2336227A (en) * | 1940-07-20 | 1943-12-07 | Corning Glass Works | Method of making sealing glasses |
| US2500092A (en) * | 1948-06-21 | 1950-03-07 | H I Thompson Company | Leaching of batted resin bonded glass fibers |
| US3061495A (en) * | 1959-06-29 | 1962-10-30 | Standard Oil Co | Method of acid treating hollow glass spheres |
-
1959
- 1959-05-30 FR FR796142A patent/FR1235994A/fr not_active Expired
-
1960
- 1960-05-25 US US31538A patent/US3116991A/en not_active Expired - Lifetime
- 1960-05-30 DE DE19601421817 patent/DE1421817B2/de active Pending
- 1960-05-30 GB GB19082/60A patent/GB948309A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR1235994A (fr) | 1960-07-15 |
| GB948309A (en) | 1964-01-29 |
| US3116991A (en) | 1964-01-07 |
| DE1421817A1 (de) | 1969-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1421845C3 (de) | Verfestigter Glasgegenstand mit einer das Glasinnere umgebenden Oberflächen-Druckspannungsschicht und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE3729736A1 (de) | Chemisch gehaerteter glasgegenstand und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE1421942A1 (de) | Vorgeformter zweiphasiger glaskeramischer Koerper und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE1496068A1 (de) | Verfahren zur Verstaerkung der Oberflaechenbestaendigkeit von Soda-Kalk-Glas | |
| DE2514226A1 (de) | Verfahren zum herstellen von kleinteiligem hydratiertem glas | |
| DE2321008A1 (de) | Durch schmelzen und giessen hergestellte hochschmelzende erzeugnisse mit chromoxyd | |
| DE2224990A1 (de) | Fluorglimmer Glaskeramik | |
| DE1421817B2 (de) | Verfahren zur Entalkalisierung von Glas | |
| DE4119380A1 (de) | Verfahren zur herstellung von poroesem glas mit hoher alkalibestaendigkeit | |
| DE1596760C3 (de) | Behandlung von Glasfasern in einem Säurbad zur Herstellung von thermisch hochresistenten Fasern sowie auf diese Weise hergestellte Glasfasern | |
| DE2900116C2 (de) | Verfahren zur Erhöhung der chemischen Beständigkeit von Glasfasern | |
| DD132332B1 (de) | Maschinell bearbeitbare glimmerhaltige glaskeramiken und verfahren zu ihrer herstellung | |
| DE1421817C (de) | Verfahren zur Entalkalisierung von Glas | |
| DE1195023B (de) | Verfahren zur Steigerung des Anlasspunktes von Glasgegenstaenden mit einem SiO-Gehalt von wenigstens 94 Gewichtsprozent aus alkalihaltigen Borsilikatglaesern | |
| DE1149865B (de) | Verfahren zum Herstellen eines getruebten, aus etwa 96% SiO bestehenden Glases | |
| DE1944523A1 (de) | Schaumglas hergestellt in einem durchgehenden Verfahren auf Basis von Wasserglas und glasbildenden Stoffen | |
| DE1146991B (de) | Elektrisches Heizelement | |
| DE1696063A1 (de) | Verfahren zur mechanischen Festigkeitsverbesserung von Glasgegenstaenden durch Ionenaustausch | |
| DE475135C (de) | Elektrische Isolation aus Glas | |
| DE679541C (de) | Verfahren zur Herstellung von Glaesern mit niedriger Waermeausdehnung | |
| DE733503C (de) | Mittel zur Herstellung und Verbesserung von Emails, Glasuren u. dgl. | |
| DE2522689C3 (de) | Verfahren zum Verfestigen von Glasgegenständen durch Alkatiionen-Austausch im elektrischen Feld mit dem Ziel, eine Trübung der Glasoberfläche weitgehend zu vermeiden | |
| DE1907690A1 (de) | Verfahren zur Erhoehung der mechanischen Festigkeit von Glasgegenstaenden | |
| DE2142305C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von unter der Einwirkung von Wasser oder Säuren verwitterungsfähigen Gegenständen aus Glas | |
| DE1421885A1 (de) | Verfahren zur Herstellung keramikaehnlicher Produkte aus Glas |