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Die
vorliegende Erfindung betrifft Natronkalkglaszusammensetzungen,
die zum Formen durch das Floatverfahren geeignet sind. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung solche Zusammensetzungen, wobei
der Anteil an Na2O vermindert ist.
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Das
Floatverfahren ist in der Glasindustrie gut bekannt, und es ist
durch das Bilden eines Bands von Glas auf einem Bad von geschmolzenem
Metall, normalerweise Zinn, gekennzeichnet; das Glas "schwimmt" aufgrund des Unterschieds
in den Dichten tatsächlich
auf dem Zinn. Seit seiner Erfindung in den späten 50-er Jahren wurde das
Floatverfahren zum weltweiten Standardverfahren der sogenannten "Flachglas"-Industrie, d. h.
die Industrie, die Glas in Plattenform für Fenster und andere Verglasungen
in Gebäuden
und Fahrzeugen oder für
andere Anwendungen, die Flachglas erfordern, liefert. Häufig allerdings
ist das Glas, wie es geliefert wird, in Wirklichkeit gekrümmt, da
es in einem zweiten Bearbeitungsvorgang gebogen wurde.
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Floatglas
(d. h. durch das Floatverfahren hergestelltes Glas, das normalerweise
ein Natronkalk-Quarzglas ist), wird aus einem Gemisch von Rohmaterialien,
das als "Glassatz" bezeichnet wird,
geschmolzen. Die üblicherweise
verwendeten Rohmaterialien umfassen Sand, Sodaasche (Natriumcarbonat),
Kalkstein, Dolomit und Salzkuchen (Natriumsulfat).
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Als
das Floatverfahren erfunden wurde, wurde die Zusammensetzung des
Floatglases aus derjenigen, die für polierte Glasplatten verwendet
wurde, durch Erhöhung
von Magnesiumoxid (MgO) und Verminderung von Kalkstein (CaO) zur
Senkung der Liquidustemperatur ent wickelt. Das Floatverfahren wurde
für alle
größeren Glashersteller
lizenziert, die diese Zusammensetzung, die aufgrund der natürlichen
Schwankungen in der Zusammensetzung der weltweit verfügbaren Rohmaterialien
leichten Änderungen
unterworfen war, anpassten. Die Analysen der verschiedenen großtechnisch
hergestellten Flachgläser
aus aller Welt zeigt immer noch eine große Ähnlichkeit, und dies spiegelt
die vorherrschende Annahme wider, dass eine größere Abweichung von den bestehenden
Zusammensetzungen entweder zu schlechten Glaseigenschaften oder
nicht hinnehmbaren Herstellungsschwierigkeiten führt.
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Die
bewährte
Zusammensetzung wurde als bester Kompromiss zwischen leichtem Schmelzen,
niedriger Liquidustemperatur, geeigneten Viskositätsmerkmalen
zum Läutern
und Formen und minimalen Glassatzkosten akzeptiert.
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Um
konkurrenzfähig
zu sein, streben die Glashersteller allerdings beständig nach
Kostensenkungen, und die Kosten der Rohmaterialien sind bei den
Herstellungskosten natürlich
ein wesentlicher Faktor. Sodaasche ist bei weitem das teuerste der
für das
Natronkalkglas verwendeten Hauptrohmaterialien und kostet pro Tonne
in der Regel drei- bis fünf
Mal so viel wie das nächst
teuerste Rohmaterial, das je nach Ort Dolomit oder Kalkstein ist.
Tatsächlich
können
die Kosten für
Sodaasche 60 bis 80% der Gesamtkosten des Glassatzes betragen.
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In
WO 99/01391 wurde vorgeschlagen, dass Kosteneinsparungen durch Verminderung
des Na2O-Gehalts des Floatglases, so dass
in dem Glassatz weniger Sodaasche erforderlich ist, vorgenommen
werden könnten.
Wie im ersten vollen Abschnitt auf Seite 4 der WO 99/01391 offenbart,
kann auch der Anteil an Erdalkalimetalloxiden, insbesondere CaO,
vermindert werden. Sowohl die Verminderung an Soda als auch an Kalkstein
wird durch eine Erhöhung
im Siliciumdioxidgehalt ausgeglichen, was zu einem viskoseren Glas
führt, für das die
primäre
Entglasungsphase ein Siliciumdioxidmineral, z. B. Tridymit, ist.
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Der
auf diesem Weg für
die Natrium-Verminderung vorgeschlagene erhöhte Siliciumdioxidgehalt umfasst
bestimmte Nachteile. Siliciumdioxid ist in dem Glassatz der bei
weitem feuerfesteste Bestandteil, und eine Zunahme an Siliciumdioxid
(insbesondere in Begleitung mit einer Abnahme im Hauptfluss, nämlich Soda) bewirkt
sehr wahrscheinlich schlechtere Schmelzgeschwindigkeiten und eine
Zunahme der ungelösten
Siliciumdioxid-Einschlüsse.
Angesichts der Tatsache, dass die primäre Entglasungsphase ebenfalls
ein Siliciumdioxidmineral ist, ist die Auflösung jeder Entglasung (deren
Grund die unter die Liquidustemperatur fallende Glastemperatur ist)
im Vergleich zu der Standard-Glaszusammensetzung außerdem viel
langsamer, wenn die Temperatur wieder über die Liquidustemperatur
ansteigt. Aus der Tabelle auf Seite 6 der WO 99/01391 kann gesehen
werden, dass die vorgeschlagene Zusammensetzung in sofern viskoser
als die bisherige Zusammensetzung ist, als die vorgeschlagene Zusammensetzung
auf eine Temperatur erhitzt werden muss, die um 30°–40°C höher liegt,
um die gleiche Viskosität
wie die bisherige Zusammensetzung zu erreichen. Wenn diese Viskositätserhöhung im
gesamten Temperaturbereich auftritt, sind Vorgänge, wie Tempern und Härten, betroffen.
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Es
wäre wünschenswert,
eine kostenverminderte Natronkalkglaszusammensetzung bereitzustellen, die
zum Bilden durch das Floatverfahren geeignet ist, wobei die obigen
Nachteile abgeschwächt
sind. Nun wurde die Möglichkeit
realisiert, eine solche Zusammensetzung durch Verminderung des Sodagehaltes
ohne Erhöhung
des Siliciumdioxidgehalts bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird ein
zum Bilden durch das Floatverfahren geeignetes Natronkalk-Quarzglas
mit einer Zusammensetzung bereitgestellt, umfassend (in Gew.-%):
SiO2 | 68–75% |
Al2O3 | 0–4% |
Na2O | 6–12,4% |
K2O | 0–3% |
CaO | 10,2–17% |
MgO | 0–5,5% |
Fe2O3 | 0–2% |
SO3 | 0–0,5% |
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Das
Wesentliche der vorliegenden Erfindung besteht im Ersatz von Soda
durch Kalk (CaO) statt durch Siliciumdioxid.
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Auf
diese Weise ist die Bereitstellung einer kostengünstigen Glaszusammensetzung
möglich,
die mit einer Standard-Floatzusammensetzung, die das Mineral Wollastonit
(das leicht zu schmelzen ist) als ihre Hauptentglasungsphase aufweist
und die in der Regel physikalische und optische Eigenschaften aufweist,
die mit denjenigen von Standardfloatglas vergleichbar sind (weitere
Einzelheiten sind nachstehend angegeben), nahezu isoviskos ist.
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Vorzugsweise
enthält
das Glas 0,8–5,5
Gew.-% MgO. Wünschenswert
ist eine möglichst
geringe Konzentration an MgO, da die Magnesiumoxid-freien Natronkalkgläser wesentlich
höhere
Liquidustemperaturen aufzuweisen pflegen. Allerdings schwankt die
Beziehung zwischen dem Preis von Dolomit (die übliche Quelle für MgO; es
enthält
auch CaO) und dem Preis von Kalkstein (eine Quelle nur für CaO) weltweit,
und um die Kosten des Glassatzes zu minimieren, ist die Anpassung
der Glaszusammensetzung an die lokal vor Ort, wo das Glas geschmolzen
wird, herrschenden Preise wünschenswert.
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Ein
bevorzugter Bereich für
die erfindungsgemäßen Natronkalkgläser enthält 9–12,2 Gew.-%
Na2O, 10,6–15 Gew.-% CaO und 1,0–5,0 Gew.-%
MgO. Diese Gläser
stellen einen guten Kompromiss dar zwischen Kostensenkung einerseits
und Schmelz-, Läuterungs-
und Bildungsmerkmalen und auch physikalischen Eigenschaften in dem
fertigen Glas andererseits.
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Es
ist hinreichend bekannt, dass die Alkalimetalloxide (z. B. Na2O), die einwertig und stark ionischer Natur
sind, durch die Verminderung der Anzahl der verbrückenden
Sauerstoffatome eine aufbrechende Wirkung auf das Silicium-Sauerstoff-Netzwerk
in einem Silicatglas aufweisen. Darum kann erwartet werden, dass die
Verminderung des Sodagehalts eines Silicatglases zu einer Zunahme
in der Viskosität
und zu einer Verminderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten
führt. Überraschenderweise
wurde gefunden, dass durch sorgfältige
Kontrolle der anderen Oxide, insbesondere von Siliciumdioxid, Calciumoxid
(Kalkstein) und Magnesiumoxid, die Bereitstellung von Gläsern möglich ist,
die verminderte Soda-Konzentrationen und immer noch Viskositäten und
Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen, die denjenigen von Standard-Floatglas sehr nahe kommen.
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Zweckmäßigerweise
besitzt darum das Glas eine Viskositätskurve derart, dass T-Log
4 (d. h. die Temperatur bei der Log10-Viskosität, ausgedrückt in Poise,
= 4 bedeutet) zwischen 1010°C
und 1050°C
liegt und/oder T-Log 3,5 zwischen 1100°C und 1140°C liegt und/oder T-Log 2,5 zwischen
1290°C und
1350°C liegt und/oder
T-Log 2 zwischen
1430°C und
1500°C liegt.
Zweckmäßigerweise
kann der Wärmeausdehnungskoeffizient
im Bereich von 86–92 × 10–7/°C (gemessen über den
Bereich von 50°C–350°C) liegen.
Der Bre chungsindex ND liegt vorzugsweise
im Bereich von 1,50–1,54.
Es ist bekannt, dass es sehr zweckmäßig ist, wenn das erfindungsgemäße kostengünstige Natronkalkglas ähnliche
physikalische Eigenschaften wie herkömmliches Natronkalkglas aufweist,
da sich dadurch herkömmliches
Glas in den verschiedenen Verwendungen und Anwendungen, die ein
solches Glas erfährt,
ohne das Erfordernis von nennenswerten kompensatorischen Änderungen
durch das erfindungsgemäße Glas
ersetzen lässt.
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Beispielsweise
werden Platten von Floatglas in der Regel einer weiteren sogenannten "nachgeschalteten" oder sekundären Bearbeitung
unterzogen. Diese kann eines oder alle der Verfahren, wie Drucken,
Biegen, Härten,
Laminieren, zur Folge haben. Diese Verfahren werden durch die physikalischen
Eigenschaften, wie Viskosität,
Wärmeausdehnungskoeffizient
und Brechungsindex, beeinflusst, und daher ist es wünschenswert,
Schwankungen in diesen Eigenschaften möglichst gering zu halten.
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Es
könnte
erwartet werden, dass Gläser
mit ähnlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
und Viskositäten
beim thermischen Härten
ein ähnliches
Verhalten zeigt, d. h. die gleiche Wärmebehandlung würde in dem Glas ähnliche
Belastungen hervorrufen, und dies würde beim Zerbrechen hinsichtlich
Teilchengröße, Form
und Zahl zu einem ähnlichen
Verhalten führen. Überraschenderweise
wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Gläser in der Tat leichter zu
härten
sind als herkömmliche
Gläser.
Ferner wird auch ihr Bruchverhalten verbessert (mehr Einzelheiten
sind nachstehend angegeben). Die erfindungsgemäßen Gläser besitzen vorzugsweise eine
Bruchzähigkeit
von weniger als 0,72 MPa m½ und mehr bevorzugt
von weniger als 0,70 MPa m½. Diese Verbesserung
der Härtbarkeit
ist sowohl für
den Hochbau- als auch Kraftfahrzeugmarkt und insbesondere für die kleinen
weiterverarbeitenden Betriebe von Bedeutung, deren Härtungsanlage
die modernen Sicherheitsstandards nur gerade zu erfüllen vermag.
Eine Härtungsanlage
(d. h. Öfen,
Abschreckeinheiten und Lüftungen)
bedeutet eine hohe Kapitalbindung, und die Kosten für einen
Ersatz sind für
viele kleine Hersteller nicht tragbar.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine thermisch gehärtete Glasplatte
mit einer Zusammensetzung, wie hier beschrieben, bereitgestellt.
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Bevorzugte,
erfindungsgemäße Gläser besitzen
Zusammensetzungen, die die folgenden, nachstehend angegebenen Bestandteile
in Gew.-% aufweisen:
SiO2 | 70–73,5% |
Al2O3 | 0–3% |
Na2O | 9–12,2% |
K2O | 0–2% |
CaO | 10,6–15% |
MgO | 1,0–5,0% |
Fe2O3 | 0–2% |
SO3 | 0–0,5% |
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Für die erfindungsgemäßen Gläser liegt
die Summe der Gehalte von Na2O, K2O, CaO und MgO in Gew-% vorzugsweise zwischen
23 und 30 Gew.-%, mehr bevorzugt zwischen 25 und 27 Gew.-%.
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Es
ist ebenfalls bevorzugt, dass SiO2, Al2O3, Na2O,
K2O, CaO, MgO, Fe2O3 und SO4 in Gew-%
insgesamt mindestens 98, mehr bevorzugt 99 und besonders bevorzugt
99,5 Gew.-% ausmachen sollten. Natürlich betragen sie in vielen
Fällen
insgesamt 100%, wie in den Beispielen nachstehend.
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Die
erfindungsgemäßen Gläser können eine
Liquidustemperatur im Bereich von 1050–1200°C aufweisen. Vorzugsweise liegt
die Liquidustemperatur im Bereich von 1070–1150°C. Diese Werte sind wesentlich
höher als
für ein
herkömmliches
Natronkalk-Floatglas, das in Abhängigkeit
der bestimmten, von jedem Hersteller verwendeten Zusammensetzung
eine Liquidustemperatur um 1000–1030°C aufweist.
Wenn sich die Glasschmelze in einem Teil des Glasbereitungsofens
befindet und eine Wanne oder ein Kanal längere Zeit unter der Liquidustemperatur
gehalten wird, führt
dies zur Entglasung, die wiederum sehr wahrscheinlich eine Abstoßung des
hergestellten Glases hervorruft. Der Kanal ist besonders kritisch,
da das Glas, das entlang des Kanals fließt, direkt in das Floatbad
vorgeschoben und Teil des dort gebildeten Bandes wird. Obgleich
die vorliegende Erfindung in vielerlei Hinsichten zweckmäßig ist,
da keine Änderung
am herkömmlichen
Arbeitsvorgang erforderlich ist, ist der Formprozess eine Ausnahme.
Um die Entglasung zu verringern, ist es wünschenswert, den Kanal im wesentlichen
bei höheren
Temperaturen als normal, in der Tat bei Temperaturen, die für die großtechnische
Floatglasherstellung besonders unüblich sind, zu betreiben. Darum
wurde bisher davon ausgegangen, dass Glaszusammensetzungen mit wesentlich
weniger Soda und mehr Kalk als normal mit dem Floatverfahren nicht
kompatibel wären;
es wurde einfach nicht erwartet, dass sie in zufriedenstellender
Weise zu einem Band geformt werden könnten.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden
von Glas als Band auf einem Floatbad bereitgestellt, das über einen
Kanal gespeist wird, der bei einer Temperatur im Bereich von 1100–1250°C, vorzugsweise
im Bereich von 1150–1200°C arbeitet.
Vorzugsweise weist das Glas bei der Kanalbetriebstemperatur eine
Viskosität
(ausgedrückt
als Log10Viskosität in Poise) im Bereich von
3,5 bis 3,0 auf.
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Die
Erfindung wurde hauptsächlich
für Klarglas
entwickelt, allerdings ist sie auch auf getöntes (gedecktes) Glas anwendbar,
da als Grundzusammensetzung ein erfindungsgemäßes Glas, dem Farbmittel zugesetzt
werden, verwendet werden kann. Solche Farbmittel werden normalerweise
in relativ geringen Anteilen zugesetzt und ändern so die Grundzusammensetzung
der Oxide in Gew.-% nicht nennenswert. Die üblicherweise verwendeten Farbmittel
umfassen Selen, Cobaltoxid, Nickeloxid, Chromoxid, Ceroxid und natürlich können die
Fe2O3-Konzentrationen
erhöht
werden. Ebenfalls vorhanden sein können geringe Anteile von vielen anderen
Oxiden, die bekanntlich im Glas eingeschlossen sind.
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Für die Zwecke
dieser Spezifikation wird "Klar"-Glas als jedes beliebige
Glas angesehen, das, gemessen auf einer 4 mm dicken Platte, mit
Beleuchtung C, eine international anerkannte Standardbeleuchtung,
eine Lichtdurchlässigkeit
von mindestens 85% aufweist.
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Die
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, allerdings nicht eingeschränkt, mit
der Ausnahme von Beispiel 1, das eine bekannte großtechnisch
hergestellte Standard-Floatglaszusammensetzung ist, die für Vergleichszwecke
bereitgestellt ist. Die Bezugnahmen in dieser Spezifikation auf
eine Natronkalk-"Standard"-Floatglaszusammensetzung sollten als
Referenzen für
diese Zusammensetzung herangezogen werden, mit der Ausnahme, wo
es im Zusammenhang anderweitig angegeben ist.
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Die
Beispiele 1 bis 12 sind in tabellarischer Form in Tabelle 1 aufgeführt. Es
sollte angemerkt werden, dass nach der üblichen Konvention Gesamteisen
als Fe2O3 ausgedrückt ist.
Die Temperaturen (in °C)
für eine Reihe
von charakteristischen Viskositäten
(ausgedrückt
als Log10-Viskosität in Poise) sind angegeben,
und die Liquidustempera tur ist ebenfalls in °C angegeben. Der Brechungsindex
ND ist für
die mittlere D-Linie von Natrium, λ = 589,3 nm, angegeben. Die
Wärmeausdehnung
ist aus Platzersparnis in abgekürzter
Form ausgedrückt,
z. B. sollte für
Beispiel 1 91,4 als 91,4 × 10–7/°C (gemessen über den
Temperaturbereich von 50°C–350°C) gelesen
werden.
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Die
Gläser,
für die
die Zusammensetzungen in Tabelle 1 aufgeführt sind, wurden alle nach
einem Standard-Laborverfahren geschmolzen. Die relativen Gewichte
der Rohmaterialien im Glassatz wurden berechnet, und es wurde genügend Glassatz,
alles auf herkömmliche
Weise, zusammengestellt, um 1 kg Glas zu ergeben. Der Glassatz wurde
in einem Platintiegel vorgelegt und in einem elektrischen Laborofen
1 h bei 1380°C vorgeschmolzen.
Das resultierende Glas wurde zerspringen gelassen, indem es in ein
großes
Auffanggefäß mit kaltem
Wasser gegossen wurde. Das gesprungene Glas wurde 11/2 h bei 1480°C und anschließend 1/2
h bei 1430°C
erneut geschmolzen. Das Glas wurde über Nacht bei T-Log 13,4, z.
B. 555° für die Standard-Floatzusammensetzung
(Beispiel 1), getempert. Die resultierenden Proben der verschiedenen
Gläser
wurden zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften verwendet.
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In
einer getrennten Reihe von Experimenten wurden durch Bewerten der
Anzahl an ungelösten
Teilchen, die nach eingestellten Zeiten (z. B. 90, 100, 110 min,
etc.) bei 1480°C
zurückbleiben,
Vergleiche des Schmelzverhaltens vorgenommen. Es wurde festgestellt,
dass das Schmelzverhalten aller in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen
gut genug war, um deren Schmelzen in einem Standard-Produktionsfloatofen zu
ermöglichen;
dass allerdings die Schmelzleistungen der Beispiele 8 und 9 nicht
nennenswert schlechter waren als die anderen. Beispiel 7 zeigte
eine Schmelzrate, die nicht wesentlich schlechter ist als diejenige
des Standardfloats (Beispiel 1), und diese Zusammensetzung ist daher
zusammen mit ihrer relativ niedrigen Liquidustemperatur bevorzugt.
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Es
wurde bereits erwähnt,
dass die Rohmaterialpreise weltweit schwanken. Somit ist es wünschenswert,
die Glaszusammensetzung so einzustellen, dass sie sich den lokal
herrschenden Preisen vor Ort, an dem das Glas geschmolzen wird,
anpasst. Ein Spezialfall hiervon ist durch den Vergleich von Europa
und den USA erläutert.
In den meisten europäischen
Ländern
wird davon ausgegegangen, dass Dolomit teurer ist als Kalkstein,
in der Regel kostet er etwa 11/2 Mal soviel. In den USA können allerdings
die beiden Materialien den gleiche Preis haben, oder an anderen
Orten kann Dolomit billiger sein. Darum unterscheidet sich die besonders
kosteneffektive Glaszusammensetzung für die USA von derjenigen für Europa
insbesondere hinsichtlich des CaO- und MgO-Gehalts. Die Zusammensetzungen
der Beispiele 8 bis 11 wurden auf der Grundlage der US-Rohmaterialpreise
formuliert. Wie vorstehend erklärt,
zeigten die Beispiele 8 und 9 ein schlechteres Schmelzverhalten,
und somit sind die Beispiele 10 und 11 bevorzugt, wobei Beispiel
10 die größere Kostenersparnis
ergibt.
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Die
Beispiele 2 bis 7 und 12 wurden auf der Grundlage der europäischen Rohmaterialpreise
formuliert und erläutern,
wie die physikalischen und optischen Eigenschaften des Glases schwanken,
wenn verschiedene Oxidbestandteile eingestellt werden. Besonders
geeignete Zusammensetzungsbereiche für Gläser, die an die europäischen und
US-Rohmaterialpreise angepasst sind, sind in Tabelle 2, ausgedrückt in Gew.-%,
angegeben:
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Wie
bereits erwähnt,
ist es erwünscht,
das erfindungsgemäße Glas
bei einer Temperatur oberhalb der Liquidustemperatur zu formen.
Dies kann zur Folge haben, dass der Kanal einer herkömmlichen
Floatanlage bei einer Temperatur im Bereich von 1100°–1250°C, vorzugsweise
von 1150°–1200°C, betrieben
wird. In der Glasmacher-Floatpraxis
wird die "Kanalbetriebstemperatur" normalerweise als
Mittel zur Kontrolle der Temperatur des geschmolzenen Glases, wie
es an das Floatbad abgegeben wird, eingesetzt. Die Kanaltemperatur wird
in der Regel mittels eines geeigneten optischen Pyrometers gemessen,
das auf oder nahe der Kanal-Mittellinie an einer Position etwa in
der Hälfte
entlang seiner Länge
befestigt ist. Es sollte angemerkt werden, dass die gemessene Temperatur
Strahlungsbeiträge
aus den schwankenden Tiefen des Glases einschließt, je nach dem, ob das Glas
klar oder getönt
ist, und im letzteren Fall um was für eine Tönung es sich handelt. In dem geschmolzenen
Glas existiert immer ein Temperaturdifferenzial zwischen Oberfläche und
Basis des Kanals, und für
eine dunkle, Eisen-enthaltende Tönung
kann sich das Differenzial beispielsweise auf einige zehn Grad Celsius
belaufen.
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Mit
solchen Tönungen
zeigt ein Pyrometer nur die Temperatur des Glases sehr nah an der
Oberfläche an,
so muss darauf geachtet werden, dass sicher gestellt ist, dass Glas
auf dem Grund des Kanals nicht unter die Liquidustemperatur abfällt.
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Wenn
das Glas am Eintritt in das Floatbad heißer ist, ist es offensichtlich,
dass es weniger viskos ist als im Standard-Floatbetrieb. Außerdem können einige
Varianten der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
bei einer gegebenen Formtemperatur von Natur aus etwas weniger viskos
sein als die Standardzusammensetzung. Im Grunde genommen bedeutet
die reduzierte Viskosität,
dass die Gleichgewichtsdicke des hergestellten Bands (d. h. ohne
Eingreifen zum Verdünnen
oder Verdicken des Bands) geringer ist als für die Standarddicke. Das Glas
besitzt ein erhöhtes
Bestreben sich auszubreiten, nachdem es auf die Zinnschmelze gegossen
wurde, und ein Eingreifen kann erwünscht sein, um zu vermeiden,
dass es die Seitenwände
erreicht.
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Für dünneres Glas
ist es wünschenswert,
die Geschwindigkeit und/oder den Winkel der vorgeschalteten oberen
Rollen zu erhöhen.
Die Winkel der oberen Rollen können
sich Werten annähern,
bei denen ein Risiko zum Einbringen von Verzerrungen besteht. In
dieser Situation ist es wünschenswert,
zusätzliche
obere Rollen bereitzustellen, um den Winkel zu vermindern, bei dem
sie betrieben werden.
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Im
Falle von dickerem Glas pflegt das Glas sich am Ende der Stoßstangen
aufgrund der höheren
Temperaturen auszubreiten; darum ist es wünschenswert, die Anzahl der
Paare von Stoßstangen
zu erhöhen,
um dies zu kontrollieren. Die Verwendung von Kühlern am abschließenden Heißbad unterstützt auch
die Kontrolle der Ausbreitung sowohl bei dickem als auch dünnem Glas
und vermeidet das Risiko des Überschreitens
der maximalen sicheren oberen Rollenbetriebstemperatur auf dünnem Glas.
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Bei
Glas einer geringen oder mittleren Dicke kann eine Neigung des Bands
zur Halsbildung bestehen, wenn es die späteren oberen Rollen passiert;
in dieser Situation sollte der Winkel der späteren oberen Rollen ebenfalls
erhöht
werden.
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Der
Wärmeausdehnungskoeffizient
eines Glases beeinflusst seine Härtungseigenschaften,
da eine größere Ausdehnung
für ein
gegebenes Temperaturdifferenzial zu einem höheren Belastungsdifferenzial
führt. Das
Härten
(auch als Tempern bekannt) von Glas beruht auf der Erzeugung eines
Belastungsdifferenzials zwischen Oberfläche und Zentrum der Dicke einer
Glasplatte, so dass sich die Oberfläche unter Kompression und der
Kern unter Spannung befindet. Folglich wurde während der Formulierung einer
kostengünstigen
Glaszusammensetzung vorsichtig vorgegangen, um zu gewährleisten,
dass sich der Wärmeausdehnungskoeffizient nicht
wesentlich verkleinert.
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Die
Experimente zur Bestimmung der Härtbarkeit
wurden mit der bevorzugten europäischen
Zusammensetzung (Beispiel 7) im Vergleich zu Standardfloatglas (Beispiel
1) vorgenommen.
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Glasproben
von 4 mm Dicke wurden auf einem von zwei bei der Herstellung verwendeten
Härtungsöfens gehärtet. Ofen
2 verwendete einen höheren
Abschreckdruck als Ofen 1. An den Proben wurde die Spannung im Zentrum
gemessen, und sodann wurden sie standardmäßig zerbrochen, und die Anzahl
der in einem Rechteck von 50 mm auf 50 mm erzeugten Teilchen wurde
gezählt.
Siehe bitte Tabelle 3 für
die Ergebnisse.
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Es
wurde festgestellt, dass die neue Zusammensetzung bei den Härtungstemperaturen
(um 650°C–700°C) etwas
viskoser war als die Standardfloatzusammensetzung. Dies würde aufgrund
der verminderten Molekülbewegung
erwartungsgemäß zu etwas
schlechteren Härtungseigenschaften
führen;
das Glas entspricht effektiv einer Standardfloatzusammensetzung
bei einer etwas niedrigeren Temperatur.
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Überraschenderweise
zeigten die experimentellen Ergebnisse, dass die neue (Beispiel
7) Zusammensetzung leichter zu härten
ist als die Floatglas-Standardzusammensetzung, d. h. in den Bruchtests
wurde ein besseres Ergebnis verzeichnet. Die Bruchzählungen
sind in der Tat mehr als 20% höher.
Es wird vermutet, dass das Glas der Beispiel-7-Zusammensetzung eine
von dem Glas der Standardfloatzusammensetzung wesentlich unterschiedliche
Glaszusammensetzung aufweist. Die als "Bruchzähigkeit" bekannte Eigenschaft spiegelt den Widerstand
eines Materials gegen die Risspropagation wider. Messungen der Bruchzähigkeit
an Glas der Zusammensetzungen von Beispiel 7 ergaben einen Wert
von 0,68 MPa m½, wodurch sich ergibt,
dass das Glas eine wesentlich geringere Bruchzähigkeit aufweist als die Floatglas-Standardzusammensetzung (Bruchzähigkeit
= 0,71 MPa m½).
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