Verhalten von B₂O₃-Rohstoffen beim Erschmelzen von Glas

Abstract

Using the thermogravimetry, differential thermogravimetric analysis and differential thermal analysis to study the behaviour, between room temperature and 1200 °C, of B2O3, H3BO3, tincalconite (Na2O * 2 B2O3 * 5 H2O), ulexite (Na2O * 2 CaO * 5 B2O3 * 16 H2O) and colemanite (2 Ca0 * 3 B2O3 * 5 H2O). Boric acid loss of H3BO3 may be seen even at 100 °C and this increases with the water content of the atmosphere. B2O3 also shows such losses but tin-calconite, ulexite and colemanite do not. At higher temperatures volatilization from the melt may, according to the initial system, produce vapour containing H3BO3, HBO2, B2O3 or NaBO2, mixture of these components or various dimers and trimers. Water vapour in the atmosphere considerably accelerates the rate of volatilization from melts of all raw materials. Colemanite showed the most favourable behaviour in terms both of total loss and the effect of water vapour. The behaviour of these melts of pure raw materials gives some principal information but for the melting of commercial Blasses other factors must also be considered. En utilisant la thermogravimétrie, la thermogravimétrie différentielle et l'ATD, on observe le comportement de B2O3 de H3BO3, de la tincalconite (Na2O * 2 B2O3 * 5 H2O), de l'ulexite (Na2O * 2 CaO * 5 B2O3 * 16 H2O) et de la colémanite (2 Ca0 * 3 B2O3 * 5 H2O) entre la température ambiante et 1200 °C. Dans le cas du H3BO3, il se produit dès 100 °C une perte notable d'acide borique, perte d'autant plus importance que l'atmosphère contient plus de H2O. Une perte semblable intervient également dans le cas du B2O3, mais pas pour la tincalconite, l'ulexite et la colémanite. Aux températures élevées, on note une évaporation à partir des fontes. Dans le cas du H3BO3, du HBO2, du B2O3 du NaBO2 ou de mélanges, la composition de la vapeur peut, selon le système de base, être constituée par ces dimères ou trimères ou par d'autres. La présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère augmente fortement la vitesse de volatilisation de toutes les fontes de matières premières. C'est la colémanite qui a le comportement le plus favorable pour ce qui est de la perte totale et de la dépendance vis-à-vis de la teneur en H2O de l'atmosphère. Bien que le comportement des fontes de matières premières pures donne des indications sur divers effets fondamentaux, il faut cependant tenir compte d'autres facteurs lors de la fusion de verres techniques. Zwischen Zimmertemperatur und 1200 °C wurde mit Thermogravimetrie, Differentialthermogravimetrie und Differentialthermoanalyse das Verhalten von B2O3, H3BO3, Tinkalkonit (Na2O * 2 B2O3 * 5 H2O), Ulexit (Na2O * 2 CaO * 5 B2O3 * 16 H2O) und Colemanit (2 Ca0 * 3 B2O3 * 5 H2O) verfolgt. Bei H3BO3 tritt bereits merklich ab 100 °C Borsäure-verlust auf, der um so größer ist, je höher der H2O-Gehalt der Atmosphäre ist. Auch bei B2O3 tritt dieser Verlust ein. Tinkalkonit, Ulexit bzw. Colemanit zeigen diesen Effekt nicht. Bei höheren Temperaturen tritt Verdampfung aus den Schmelzen auf, wobei je nach Ausgangssystem die Dampfzusammensetzung bei H3BO3, HBO2, B2O3 oder NaBO2 bzw. Mischungen aus diesen oder verschiedenen Dimeren bzw. Trimeren bestehen kann. Wasserdampf in der Atmosphäre erhöht die Verflüchtigungsrate bei allen Rohstoffschmelzen beträchtlich. Colemanit verhält sich sowohl was den Gesamtverlust als auch die Abhängigkeit vom H2O-Gehalt der Atmosphäre anlangt am günstigsten. Das Verhalten der reinen Rohstoffschmelzen gibt zwar Hinweise auf verschiedene prinzipielle Wirkungen, beim Erschmelzen technischer Gläser müssen aber noch weitere Faktoren berücksichtigt werden.