DE1053746B

DE1053746B - Verfahren zum Herstellen eines Glasgemenges

Info

Publication number: DE1053746B
Application number: DEC15707A
Authority: DE
Inventors: Rowland Douglas Smith
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1956-11-02
Filing date: 1957-10-30
Publication date: 1959-03-26
Also published as: GB818958A; US2976161A; BE562033A; NL112431C; FR1187101A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

kl. 32 b 1

INTERNAT. KL. C 03 C

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1053 746

C 15707 IVc/32 b

AN MELDE TAG: 30. OKTOBER 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 26.MÄRZ 1959

Die Erfindung bezieht sich auf das Herstellen von Glasgemengen, in denen Bruchglas einen Hauptgemengeteil bildet, d. h. Glas, das bereits geschmolzen war und wieder verwendet werden soll. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Glasgemenge, bei denen dem Bruchglas vollständig oder teilweise ein oder mehrere zur Glasherstellung notwendige Bestandteile fehlen, die daher in kompensiejrenden Mengen in das Gemenge eingeführt werden müssen.

Έβ ist bekannt, daß ein kleiner Anteil von Bruchgjas_im Gemenge in der Größenordnung von lfl_bis r30iZ»_aJsJFhi5jiiittel wirTct und diFTeichtigkeit und Geschwindigkeit des Glasschmelzvorganges günstig beeinflußt. Außerdem resultiert aus der Verwendung solchen Bruchglases eine bessere Wirtschaftlichkeit der Glasherstellung, so daß man Bruchglas weitmöglichst verwenden wird.

In den letzten Jahren wurden jedoch' Glasherstellungsverfahren und -maschinen entwickelt, die für die Herstellung von Glasgegenständen nur einen vergleichsweise kleinen Anteil der ihnen zugeführten Schmelzglasmenge verbrauchen. Dies führt dann zu einem großen Rücklauf an Glasabfall und damit zu Glasgemengen, die einen beträchtlichen größeren An-₍ teil an Bruchglas enthalten. So ist es beim Betrieb as verschiedener Glasschmelzanlagen üblich geworden, Glasgemenge zu verwenden, die zwischen 70 und 90% Bruchglas enthalten.

Die frühere Erfahrung mit nur einem geringen Anteil an Bruchglas enthaltenden Gemengen hatte darauf hingedeutet, daß der Schmelzvorgang mit steigendem Bruchglasanteil erleichtert werden würde und Gemenge miteinem sehr hohen Anteil an Bruchglas sehr leicht schmelzen müßten. Die wirklichen Schmelzcrgebnisse, wie sie sich bei der Industrie gezeigt haben, stehen jedoch völlig im Gegensatz zu solchen Erwartungen. Es hat sich vielmehr häufig herausgestellt, daß ein Glasgemenge mit Bruchglas als Hauptbestandteil genauso lange oder sogar noch längere Zeit zum Schmelzen benötigt als ein entsprechendes Gemenge auä " rohem oder ungeschmolzenem Gemengematerial, d. h., die Geschwindigkeit des Schmelzvorganges, definiert als Gewichtseinheiten pro Zeiteinheit, in der das Glas für eine gegebene Schmelzanlage in annehmbarer Beschaffenheit hergestellt werden kann, ist häufig nicht höher für Gemenge mit hohem Bruchglasanteil als für Gemenge aus reinem Rohmaterial. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, durch das die Schmelzgeschwindigkeit von Glasgemengen mit einem hohen Bruchglasanteil merklich, aber ohne Beeinträchtigung der Glasqualität verbessert werden kann.

Es ist ferner bekannt, daß wenigstens kleine Mengen gewisser Substanzen während des Schmelzvor-Verfahren zum Herstellen
eines Glasgemenges

Anmelder:

Corning Glass Works, Corning, N. Y.
(V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Rriorität:
V. St. v. Amerika vom 2. November 1956

Rowland Douglas Smith, Corning, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

ganges verflüchtigt werden oder in anderer Weise ajus dem Glasgemenge verschwinden und daß ferner gewisse Läuterungsmittel sich entweder zersetzen oder während des Schmelzvorganges ihre Wirksamkeit in anderer Weise mehr oder weniger stark einbüßen. So können sich Alkalimetalloxyde, Boroxyd und Farbstoffe, "wie Kupferoxyd, während _des Schmelzvorganges verfliiichtigen,~wanrend sich jJatriumchlorid, Natriumsulfat und Antimonoxyd zersetzen oder sich \vährend des' Schmelzens chemisch ändern und daher die entsprechende Läuterung während des Schmelzens von Bruchglas nicht mehr bewirken können. Man hatte daher die Mengen dieser Substanzen in dem Rohanteil des Glasgemenges so bemessen, daß die Fehler beim Bruchglas ausgeglichen wurden. Bei den Läuterungsmitteln war nach' bisheriger Ansicht eine vollständige Kompensation im allgemeinen unnötig oder sogar unpraktisch, weil angeblich die normalerweise für die Rohgemengebestandteile erforderlichen Mengen ausreichen, da das Bruchglas während des vorhergegangenen Schmelzvorganges bereits geläutert wurde.

Bei den der Erfindung zügrunde liegenden Arbeiten hat sich herausgestellt, daß sich das Bruchglas, wenn es einen größeren Gemengebestandteil bildet, von den Rohgemenge"bestandteilen trennt und 'dadurch beim Schmelzen ein inhomogenes Glas entsteht. Dies führt entweder zu großen Mengen von'Äusschußware oder zur Verlangsaraung der ScHmelzgescKwindigkeit des

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Glases bis auf diejenige des Anteils im Glasgemenge, tcrungsmittel zugegeben wird, kann sich die optimale

der am langsamsten schmilzt oder geläutert wird. Er- Menge je nach der Glassorte und der Schmelzanlage

finclungsgemäß hat sich nun herausgestellt, daß man etwas ändern. Zur Bestimmung der optimalen Menge

diese Gegebenheiten dadurch wcitestgehend beseitigen ist eine gewisse Erfahrung erforderlich, jedoch soll

kann, daß man Lau tcrungsmittel oder andere Aus- 5 die zuzugebende Menge an Läuterungsmitteln die-

glcichssubstanzcn unmittelbar mit dem Bruchglas und jenige Menge nicht überschreiten, die in einem ent-

nichl als Teil des Rohgemenges, d. h. der ungeschmol- sprechenden, vollständig aus Rohmaterial bestehenden

zencn Gemengebestandteile, einführt. Gemenge verwendet wird. Gewöhnlich liegt die

Die Erfindung geht also" aus von einem Verfahren verwendete Menge wesentlich" niednger. Allgemein

zur Herstellung eines Gemenges zum Erschmelzen io kann gesagt werden, claJj die dem Rohgemenge zuge-

von Glas, bei dem Bruchglas, welchem bezüglich des fügte Menge an Läuterungsmittel, vermehrt um die

normalen Rohgemenges ein oder mehrere Bestandteile dem Glasbruch nach der vorliegenden Erfindung zu-

fehlcn, einen wesentlichen Bestandteil des Gemenges gegebene Menge, wenn überhaupt, dann nur gering-

bilclet, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man auf fügig die Optimale Menge überschreiten sollte, die

die Oberflächen des Glasbruches vor seiner Zugabe zu 15 man bei nach den bekannten Verfahren zur Gemenge-

dcin Gemenge einen Überzug aufbringt, welcher die herstellung hergestellten Gemengen verwendet. Das

fehlenden Substanzen enthält, worauf nunmehr dieses heißt, das erfindungsgemäße Verfahren strebt hin-

Glasgcmcngc weiter verarbeitet werden kann. Vor- sichtlich der Läuterungsmittel nicht die Verwendung

zugsweise liegt das auf dem Glasbruch aufzubrin- zusätzlicher Läuterungsmittel an, sondern bezieht sich

gcndc Material in Form einer wäßrigen Lösung vor 20 j_m wesentlichen auf seine Verteilung oder Unter-

und wird nach seiner Aufbringung zur Herstellung bringung in der Wannenfüllung. Die Konzentration

eines Obcrflächcnfilmcs vor der Einführung des Bruch- des auf den Scherben befindlichen Materials läßt sich

glascs in das Glasgemenge getrocknet. durch entsprechende Regelung der Lösungskonzentra-

Dic fehlenden Substanzen bzw. die Lösung aus tion weitgehend einstellen.

demselben werden nach einem üblichen und bekannten 25 Die vorliegende Erfindung findet mit besonderem Überzugsverfahren aufgebracht, indem man z. B. die Vorteil dort Anwendung, wo der Glasbruchanteil im^ Lösung während des Transportes des Bruchglases auf Gemenge über 50% liegt. Bei "geringeren JBrudv" einem Förderer zum Gemengehaus aufbringt. Man anteilen neigt der glasbruch weniger dazu, sich abkann das Bruchglas auch in ein Bad aus der Überzugs- zutrennen, und man kann daher häufig die Materiallösung eintauchen oder durch dieses Bad hindurch- 30 kompensation in gewöhnlicher Weise durch geeignete führen. Fallen die Scherben unmittelbar aus einer Änderung der Anteile der Rohgemengebestandteile Formmaschine oder als Überlauf aus einer Schmelz- durchführen. Bei einem Glasgemenge mit mehr als wanne an, dann ist es häufig möglich, das Überzugs- 50% Bruchglas werden jedoch der Schmelzvorgang material aufzubringen, während sich die Scherben und die Läuterung zusehends schwieriger, und zwar noch in heißem Zustand befinden, wodurch sich das 35 langsamer mit wachsendem Bruchglasanteil; dies im Problem der Trocknung von selbst erledigt. Tm an- Gegensatz zu der Erwartung, die da gerade einen deren Fall muß man dafür Sorge tragen, die ange- schnelleren Schmelzvorgang voraussehen ließ, feuchteten Scherben zu trocknen, um einen anhaften- Die Schmelzgeschwindigkeit eines Glases, d. h. die den Übcrzugsmatcrialfilm zu erzielen und die Wasser- Geschwindigkeit, mit der eine annehmbare Qualität verdampfung bei der Aufgabe des Gemenges auf die 40 erzielt wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Schmclzanlage zu vermeiden. Das verwendete Über- Ein Hauptfaktor und gewöhnlich der die Regelung ZURsmatcrial kann irgendeine lösbare Verbindung der bestimmende Faktor jst die Läuterungsgeschwindig-Glasbcstandtcilc sein, an der es im Bruchglas fehlt. keit, worunter die Geschwindigkeit, mit der~das Glas_

Besonders vorteilhaft erweist sich die Anwendung in den Schmelzzustand übergeht, zu verstehen ist, des Erfindungsprinzips zur Verbesserung der Glas- 45 während als Schmelzzustand ein* Zustand bezeichnet läuterung durch Zugabe eines Läuterungsmittels in wird, in dem sein Anteil an Schlieren und Gasblasen den Bruchglasanteil des Gemenges. Als Läuterungs- innerhalb eines bestimmten annehmbaren Grenzwertes mittel dient dabei ein gewöhnlich zum "Erschmelzen bleibt. Infolgedessen ist es üblich, für das Studium von Glas verwendetes Mittel. Bekannt sind zu diesem und den Vergleich von Glasschmelzgeschwindigkeiten Zweck Natriumchlorid und Natriumsulfat, Sub- 50 die Bläschenzahl zugrunde zu legen. Zur experimenstanzcn, die sich leicht in eine wäßrige Lösung über- teilen Bestimmung solcher Daten wird eine Glasführen lassen. Die Oxyde von Arsen und Antimon, gemengeprobe in einem Schmelztiegel bei einer bedie man ebenfalls für diese Zwecke häufig verwendet, stimmten Temperatur in einer bestimmten Zeit gekönnen in Form gewisser, diese Oxyde enthaltender schmolzen. Die Schmelze wird gekühlt, und dann werlöslichcr Salze verwendet werden. Wo man solche 55 den die in einem bestimmten Glasvolumen gefundenen Salze nicht verwenden kann, werden die Oxyde mit Bläschen gezählt.

\'"orteil in Form einer Suspension oder Aufschwem- Zur Illustration, daß die innige Zuordnung einer

m'ung verwendet. Dann muß man allerdings darauf angemessenen Menge von Läuterungsmitteln zu Glas-

achtcn, daß die Substanz gut gemischt und gleich- bruch eine verbesserte Läuterung oder Verminderung

mäßig verteilt aufgebracht wird. 60 der Bläschen hervorruft, wenn Glas aus Gemengen

Andere Substanzen, die man ebenfalls nach dem er- mit Glasbruch als Hauptbestandteil erschmolzen wird, findungsgcmäßcn Verfahren mit Vorteil beifügen wurden nun Tiegelschmelzen sowohl mit überzogenem kann, sind Glasflußmittel, wie Alkalimetalloxyde und als auch mit nicht überzogenem Bruchglas hergestellt. Boroxyd, welche zahlreiche wasserlösliche Salze Die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Daten bilden. Auch Farbbildner, wie Kupferoxyde, lassen 65 geben die Anzahl der Bläschen in cm³ Glas^yergjeichsich in Form löslicher Salze, 'wie Kupfernitrat, ein- barer Schmelzen mit verschiedenen Anteilen von bauen. Die für den gegebenen Fall aufzubringende Bruchglas wieder, die sich nur dadurch unterscheiden, Substanzmenge hängt von dem einzuschmelzenden daß das Bruchglas in dem einen Satz mit einem ÜberBruchglas ab und kann nach üblichen Methoden der schuß an Natriumsulfat als Läuterungsmittel über-Gcmengehcrstellung bestimmt werden. Falls ein Lau- 70 zogen war, während im anderen Satz das Bruchglas

unüberzogen blieb und das Gemenge nach üblichen Verfahren vorbereitet war.

°/o Bruchglas

75

90

95

100

Bläschen pro cm'

nicht überzogenes
Bruchglas

707
1327
1578
1377

erfindungsgemäß überzogenes Bruchglas

182 570 341

.Bei den untersuchten_Gläsern handelt es sich um übliches Handelskalkglas.— welches gewählt wurde, weil dieXäuterung häufig der Kontrollfaktor für die Schmelzgeschwindigkeiten von Gläsern dieser Art ist, die vergleichsweise niedrige Schmelztemperaturen aufweisen. Das gewählte Glas wird normalerweise in einem Tiegel mit etwa 0,7°/» Natriumsulfat oder Natriumbisulfat erschmolzen, das dem Rohgemenge als Läuterungsmittel zugesetzt ist. Zur Herstellung von überzogenem Glasbruch für die oben aufgeführten Versuchsschmelzen wurde das Bruchglas mit einer wässerigen Lösung von Natriumsulfat angefeuchtet 'und vor dem Mischen mit den Rohgemengebestandfeflen getrocknet. Die oben angegebenen Zahlen zeigen die Anzahl der in einem cm³ Glas nach dem Schmelzen bei 1450° C für 80 Minuten verbleibenden Bläschen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei der industriellen Herstellung im Gegensatz zur experimentellen Tiegelschmelze ein Überschuß an Läuterungsmitteln aus vielen Gründen außerordentlich unerwünscht ist. Daher wird bei Wannenschmelzen der normale Anteil an Läuterungsmittel in der Schmelze dadurch aufrechterhalten, daß man in dem Rohgemenge eine dem Zusatz zu dem Bruchglas entsprechende Menge an Läuterungsmittel wegläßt. Die vorliegende Erfindung ist von besonderem Wert, wenn eine Schmelze allein aus Glasbruch hergestellt werden soll, d. h. einem Gemenge, das keinerlei Rohmaterialanteil enthält, durch den eine Kompensation erfolgen könnte. Häufig verwendet man einen vergleichsweise geringen Bruchglasanteil bei normalen Glasschmelzen, wodurch nicht das gesamte anfallende Bruchglas aufgebraucht wird. Außerdem sammeln sich Scherben von Spezialgläsern an, die nur sehr selten und in kleinen Schmelzen erschmolzen werden. Die Möglichkeit eines lediglich aus Bruchglas bestehenden Gemenges ist also auch von beträchtlicher wirtschaftlicher Bedeutung und führt zur Verminderung solcher Ansammlungen. Jeder Versuch, Kompensationsmengen von Materialien oder wirksame Läuterungsmittel in fester Form solchen aus reinem Bruchglas bestehenden Gemengen zuzuführen, führt zu einer störenden Gemengetrennung und ist verhältnismäßig unwirksam. Nach der Erfindung kann jedoch das Bruchglas mit einemgeeigneten Läuterungsmittel und auch.mit.andexenJB.es.tandlelleii überzogen werden, die die im ursprünglichen Schmelzprozeß -durch die periodische Verschiebung des Schmelzvorganges auf einen solchen mit reinem Glasbruch auftretenden Verluste ausgleichen. Als Beispiel für die durch das erfindungsgemäße Verfahren beim Erschmelzen von Gemengen, die nur aus Glasbruch bestehen, erzielbaren Vorteile seien zwei Tiegelschmelzen eines handelsüblichen Borsilikatglases genannt, bei dem das Glasgemenge vollständig aus Bruchglas bestand. Die beiden Gemenge unterschieden sich lediglich darin, daß in einem Falle das Bruchglas ohne Überzug war, während im anderen Falle das Bruchglas mit einer Lösung aus Natriumchlorid angefeuchtet und dann getrocknet worden war, um einen Überschuß an Läuterungsmitteln auf dem Bruchglas vor dem Einsatz in dem Schmelztiegel zu erzielen. Beide Gemenge wurden dann 3 Stunden lang bei 1550° C geschmolzen und gekühlt. Darauf wurden die Bläschen, wie oben angegeben, gezählt. Das aus dem unüberzogenen Bruchglas erschmolzene Glas hatte eine Bläschenzahl von über 4000 pro· cm³, während das Glas auf dem mit dem salzüberzogenen Bruchglas beträchtlich weniger als 100 Bläschen pro cm³ aufwies.

Weitere Versuche wurden in großen Industrieschmelzanlagen mit einem aus Bruchglas bestehenden Borsilikatgemenge mit einem Natriumchloridüberzug entsprechend dem Normalanteil von Natriumchlorid als Läuterungsmittel in diesem Glas durchgeführt. Die über mehrere Tage erstreckten Versuche bestätigen, daß mit diesem Verfahren ausgezeichnetes Handelsglas hergestellt werden kann. Die Erfindung lief ert also ein bequemes und außerordentlich wirksames Verfahren zum Erschmelzen von vollständig aus Bruchglas bestehenden Gemengen, wodurch sich für die Verwendung von Glasbruch beste Möglichkeiten beim Glasschmelzen ergeben.

Claims

Patentansprüche:

1. .Verfahren zum Herstellen eines Glasgemenges, . Dei dem pruchgias einen iiauptgemengeteii

*bilde_t, welchem bezüglich ~des normalen Röh^r gemenges ein oder mehrere Bestandteile fehlen, dadurch gekennzeichnet, daß dn_.die fehlenden Bestandteile enthaltender Überzug auf die Oberflächen der Glasbruchscherben vor ihrer Einifüh~ rung in das Gemenge aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in Form einer wässerigen Lösung auf den Glasbruch aufgebracht und der größere Teil des Wassers vor dem Einführen

' des Glasbruches in das Gemenge verdampft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder λ, gekenn^: zeichnet durch die Verwendung der im Überzug enthaltenen Bestandteile als Läuterungsmittel für das Glas während des Schmelzens.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines vollständig aus Bruchglas bestehenden Glasgemenges.

5. Verfahren -nach Anspruch 1,· gekennzeichnet durch die Verwendung eines ein Läuterungsmittel enthaltenden Gemenges und von JbirucKglasteilchen, Hie wenigstens einen Teil des Läuterungsmittels als Überzug zur Verbesserung der Läuterungsgeschwindigkeit des aus dem Gemenge gewonnenen Schmelzglases enthalten.

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