9. Industrielle (großtechnische) Glaserschmelzen Flashcards
Produktionskette
1 ) Rohstoffbeschaffung,
2) Gemengeaufbereitung,
3) Schmelze,
4) Primäre Formgebung: Urformen,
5) Veredlung,
6) Inspektion und Verpackung,
Primärere und Sekundäre Rohstoffe
- > Primär:
- Natürliche ( Sand, Feldspat, Kalkstein)
- Synthetische ( Soda, Sulfat)
- > Sekundär:
- Scherben ( Eigenscherben, Recycling)
- Filterstaub
Natürliche vs Synthetische Rohstoffe
- > Günstiger - Teurer,
- > Oft Verunreinigt - hohe Reinheit,
- > Variable - konstante Zusammensetzung,
- > bei Mehrfache Proben - Einfachproben bei Tests
Vorteil der Scherben als Rohstoff
Wichtiger Rohstoff:
- bereits thermisch umgesetzter Rohstoff
(keine Energie mehr nötig, um ein Glas daraus zu formen + Co2 ist bereits ausgetrieben)
- wirken Abhängig von deren Größe als Fenster für die Wärmestrahlung, die von der Flamme in das Gemenge übertragen wird
Einfluss der Scherbengröße auf die Aufschmelzzeit
- Große Scherben lassen die Wärmestrahlung besser in das Gemenge eindringen (“Fenster”),
- kleine Scherben reagieren mit der Soda und lassen den Sand ohne Festkörper-Reaktionspartner zurück + sind kompakt und verhalten sich ähnlich wie Gemenge,
- Bei noch kleineren Scherben werden wiederum die Grenzflächenreaktion sehr verstärkt,
-> die gesamte thermische Eigenschaften des Gemenges beeinflussen
Bedeutung der verschiedenen Mengen an Scherben:
- Scherbenfreies Gemenge erreicht das Stadium der gefüllten Poren relativ spät,
- Scherbenreiches Gemenge erreicht das Stadium umso eher, je feiner die Scherbenfraktion ist,
- Extrem feine Scherben leiten die Phase der geschlossenen Porosität besonders früh ein –> schließen die Gemengegase, aber umso länger ein, was bei Entgasung und dann zu Schaumbildner führen kann
Schmelzkette
- Gemenge,
- Rauhschmelze,
- Auflösung von Schmelzrelikten,
- Klarschmelzen,
- Läuterung und Konditionierung.
- > Reaktionskinetik Diffusionsrate hängen stark von der Temperatur ab,
- Wärmeübertrag in den Gemengeteppich sehr wichtig für die Aufschmelzrate,
- Gemenge wird von zwei Seiten aufgeheizt: Brennraum (Wärmestrahlung) und Schmelze (Konvektion)
Welche Schmelzreaktionen-Routen eines NCS-Gemenges gibt es?
Carbonat-Route:
- liegt bei hohen Heizraten vor (100 K/min),
- treibt die reaktive Auflösung des SiO2 in einer binären Schmelzphase aus Na2CO3 und CaCO3 vorantreibt,
Silica-Route:
- liegt bei nieriger Heizrate (10 K/min)
- ist die eutektische Mischung und wird gebildet aus der Festkörperreaktion zwischen Sand und Soda
Wodurch wird die Sandauflösung gesteigert?
- kleine Körner und enge Verteilung,
( feiner Sand mit einigen großen Körnern erhöht die Auflösungszeit, da sich schnell eine SiO2 reiche Schmelze bildet und die große Körner in der hoch-viskosen Schmelze lange zurück bleiben) - Steigerung der SiO2-Diffusion,
( höhere Temperaturen, agressive Schmelzen) - Gesteigerte Konvektion,
(Rühren, Bubbling) - Gesteigerte SuO2 Löslichkeit durch angepasste Zusammensetzung.
==> Diffusionskontrolliert
Läuterung
nach erfolgter Restquarzauflösung besitzt die Schmelze noch sehr große Mengen kleinerer Blasen,
- > Primäre: erzeugung einen Schwarm relativ großer Blasen, durch chem. Reaktion oder durch eine Komponente mit hinreichend hohem Dampfdruck bei gegebener Temperatur, welcher die kleinen Blasen aufnimmt.
- > Sekundär: nach erfolgter Läuterung werden die restilichen Blasen während des Abstehens bei fallenden Temperaturen idealerweise wieder resorbiert.
Welche Spezifische Läuterreaktionen gibt es?
- Sulfat-Läuterung,
- Arsen/Antimon-Läuterung,
- Halogenid-Läuterung,
- Zinoxid-Läuterung (SnO2)
Konditionierung der Schmelze
- beschreibt den Temperaturausgleich über die Dicke und Breite des Glasstroms,
- Diese ist nötig, da später in der
Formgebung eine gleichmäßige Viskosität und damit eine homogene Temperaturverteilung
im Glas nötig ist.
Schaumbildung hängt ab von:
- Menge des Gasvolumens in der Schmelze pro m^2 (organ. Kontamination),
- Stabilität der Schaumblasen,
- Primärer Schaum durch Gemengereaktion, z.B Carbonat-Zersetzung, Carbonat-Sulfat-Reaktion, H2O-Abgabe,
- Reaktion von Na2SCl, in der Schemlze bei reduzierenden Bedingungen,
- Sekundärerer Schaum durch Läuterreaktionen.
