Brevet FR2134407A1 — publié le 19721208

L'invention concerne un procédé permettant de préparer un mélange pour un verre au borosilicate, constitué par un mélange pulvérulent de poudre de quartz et d'autres composants formateurs de verre. Par "verre au "borosilicate", il y a lieu d'entendre les verres 5 répondant aux conditions suivantes exprimées en % en poids : sable présentant une pureté élevée, c'est-à-dire du sable constitué uniquement par SiQp» La fusion d'un tel mélange contenant de la poudre de quartz constitue une opération: de longue durée, si l'on veut obtenir un baini 15 homogène permettant de réaliser un verre au borosilicate exempt de noeuds» points de contrainte, stries et pierres. Le débit d'un four dans lequel un tel mélange est fondu est donc petit. Or, conformément à l'invention, or a trouvé qu'il est possible d'accélérer notablement le processus de fusion par l'utilisation, d'une 20 poudre de quartz, dont au moins 90% des particules ont une grosseur comprise entre 30 et 120 microns. Il n'était pas étonnant de constater que la grosseur maximale des particules de la poudre de quartz était de grande importance, ceci sur base de considérations cinétiques. Toutefois, il était moins évident de 25 respecter également une limite minimale pour la grosseur des grains. On a constaté que la poudre très fine (grosseurs 30 microns) forme des conr-glomérats, qui ne disparaissent que très lentement par diffusion après la fusion. Un débit trop rapide de verre entraîne donc le risque d'une formation d'iniiomogénéités, telles que des "noeuds" (c'est-à-dire des régions 30 présentant une viscosité élevée provoquée par une teneur élevée en SiO^) au cours de l'étirage de v?rre sous forme de tubes. L'utilisation de la poudre sélectionnée, qui ne contient pratiquement pas de particules de grosseur inférieure à 30 microns, offre en outre l'avantage de réduire le poudroiement, ce qui est important pour des 35 raisons de santé. On préfère utiliser une poudre de quartzr dont 90/i des particules ont une grosseur comprise entre 50 et 100^u. Selon une autre disposition de l'invention, on a trouvé qu'un mélange contenant en outre du feldspath permet d'améliorer encore le com-40 portement en cours de fusion, lorsque non seulement la poudre de quartz Si g 30 à 80 B2°3 Alg03 R20 moyen de purification reste R0 (MgO, CaO, SrO et/ou BrO). 10 La poudre de quartz pour un mélange s'obtient par broyage de 72 14240 2 2134407 sélectionnée, mais également le feldspath est constitué par des grains, dont au moins 90% ont une grosseur comprise entre 30 et 120 et, de préférence, entre 50 et 100 microns. On a constaté qu'un, mélange ne contenant que du feldspath sélectionné et de la poudre de quartz non sélectionnée améliore,, dans une moindre mesure,, le comportement en cours de fusion. Pour la préparation de verre à hase de silicate, on. connaît, comme moyen de purification, les chlorures alcalins, le trioxyde d'arsenic,, l'oxyde d'antimoine. Or, on a constaté que la purification à l'aide d'un bain de As^O^ et de Sb^O^ d'un mélange préparé conformément à l'invention provoque un effet positif, ce qui veut dire que, comparativement^ à d'autres moyens de purification,, le comportement en cours de fusion est amélioré davantage. Une autre disposition de l'inurention concerne le choix d'un ^5 mélange à utiliser pour la préparation de verre au borosilioate opération pour laquelle on préfère utiliser du trioxyde d'arsenic comme moyen de purification. L'invenifcion sera expliquée ci-après en détail à l'aide de plusieurs exemples. 2° Exemple 1 L'utilisation de poudre de quartz tamisée (a) est comparée à celle de la poudre de quartz non tamisée (b). La grosseur des grains des poudres est répartie de la façon suivante : a)^l60yu 0,2% b)>1ô0yu 0,5% 25 > 10OyU 1,5 % >100^1 1 % > 63yu 38 % > 63yrfi 6 % >45/u 75 % >40yu 25 % 30 35 40 ^32^u 91 % (*40/u 75 %) (*32yu 9 %) Ces poudres furent utilisées, mélangées à de l'acide borique, du borax, de la soude, de la potasse, de la dolomite, de la calcite et de l'oxyde d'aluminium pour la fusion de verre de la composition suivante : (1) Si02 73,0 % CaO 0,8 % B203 17,4 % MgO 0,3 % Na20 4,6 % A1203 2,5 % K20 1,4 7« La figure annexée est un graphique donnant, pour les deux mélanges, le logarithme décimal de K (nombre de noeuds par 10 g de verre) en fonction de la durée de fusion exprimée en heures. Il en ressort nettement que l'effet de la mesure conforme à l'invention aboutit à la durée nota 72 14240 3 2134407 15 25 30 35 blement plus courte, après laquelle les conglomérats ont disparu. Des résultats analogues concernant le comportement de fusion furent obtenus par fusion d'un mélange contenant de la poudre de quartz tamisée en vue d'obtenir les verres suivants (en % en poids) : 5 (2) Si02 66,7 Li20 0,7 b2o3 19,3 À12°3 3,3 Na20 0,6 As2°3 0,3 k2o 9,1 (3) Si02 64,7 k2o 2,8 10 B2°3 23,1 Al2°3 3,9 Na20 5,5 20 Exemple 2 L'utilisation de poudre de feldspath, potassique tamisée (a) est comparée à la poudre de feldspath, potassique non tamisée (b). La grosseur des grains des poudres est répartie de la façon suivante s a) 100^u 0 % b) 160yu 10 fô 63yU 79 % 100yu 20 % 45/u 94 /ï 63^u 40 % 32/xl 97 r- 45/-u 55 %■ ( 32^u 3 %) ( 32/U 35 %) Ces poudres furent utilisées mélangées à de la poudre de quartz tamisée, de l'acide borique, du borax, de la soude, de la dolomite et ie la calcite pour la fusion de verre de la composition suivante : (4) Si02 67f8 B2°3 19,3 Jfe K20 3,0 £ Na^O 5,8 * A1203 4>1 % Lorsqu'on compare le comportement en cours de fusion d'un mélange contenant de la poudre de feldspath potassique tamisée (a) et d'un mélange contenant de la poudre non tamisée (b), on constate qu'au cours d'une fusion à une température de 1400°C, le premier' mélange est exempt de noeuds après une demi-heure, alors second mélange ne l'est qu'après une heure et demie. Les deux mélanges contiennent de la poudre de quartz, de qualité tamisée, ce qui veut dire que plus de 90 des grains ont une grosseur comprise entre 50 et 130/U. Il en résulte déjà une amélioration / du comportement en cours de fusion, comparativement à un nélange contenant de la poudre de quartz non tamisée, d'un facteur pratiquement égal à celui concernant la durée après laquelle le mélange ne contient plus de noeuds. 72 14240 4 2134407 REVENDICATIONS : 1. Procédé permettant de réaliser un mélange pour verre constitué par un mélange pulvérulent de poudre de quartz et d'autres composants formateurs de verre, pour la préparation de verres répondant aux conditions suivantes 5 dans lesquelles les pourcentages sont exprimés en poids : Si02 30 à 80 $ BgO^ 1 à 30 % ) l'ensemble B2°3 + Alg0^ étant supérieur à 6 % et AlgO^ 0 à 40 ) de préférence à 10 % KgO + Na20 + Li20 13 % 10 Moyens de purification, en quantité usuelle Reste : MgO, CaO, SrO et/ou BaO, caractérisé en ce qu'on utilise de la poudre de quartz, dont au moins $0 % des particules ont une grosseur sélectionnée comprise entre 30 et 120 microns. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise 15 de la poudre de quartz, dont au moins 90 $ des particules ont une grosseur sélectionnée comprise entre 30 et 100 microns. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un mélange contient,, outre de la poudre de quartz sélectionnée, dont au moins 90 % des particules ont une grosseur comprise entre 30 et 120 microns et de pré- 20 férence entre 50 et 100 microns, également de la poudre de feldspath, dont au moins 90 des particules ont une grosseur sélectionnée comprise entre 30 et 120 microns. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise du feldspath pulvérulent, dont au moins 90 °/c des particules ont une 25 grosseur sélectionnée comprise entre 50 et 100 microns. 5» Poudre de quartz, dont au moins 90 % des particules ont une grosseur sélectionnée comprise entre 30 et 120 microns. 6. Poudre de quartz, dont au moins 90 % des particules ont une grosseur sélectionnée comprise entre 50 et 100 microns. 30 7» Feldspath, dont au moins 90 /o des particules ont une grosseur sé lectionnée comprise entre 30 et 120 microns. 8» Feldspath, dont au moins 90 % des particules ont une grosseur sé lectionnée comprise entre 50 et 100 microns. 9. Procédé pour la fusion de verre utilisant un, mélange préparé selon 35 l'une des revendications 1 à 4. 10. Procédé pour la fusion selon èa revendication 9, caractérisé en ce qu on utilise du trioxyde d'arsenic ou de l'oxyde d'antimoine comme moyen de purification.