Verhalten von B₂O₃-Rohstoffen beim Erschmelzen von Glas

Abstract

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. Behaviour of boric oxide raw materials during glass melting Using the thermogravimetry, differential thermogravimetric analysis and differential thermal analysis to study the behaviour, between room temperature and 1200 °C, of B203, 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. Comportement des matières premières à base de B₂O₃ au cours de la fusion du verre 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.