AT117690B - Verfahren zur Herstellung eines Glases, das bei einer Dicke von 4 mm für Lichtstrahlen deren Wellenlänge unter 300 µµ liegt, durchlässig ist. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung eines Glases, das bei einer Dicke von 4   : 1nm für   Licht- strahlen deren Wellenlänge unter 300    liegt, durchlässig ist. 



   Früher hat man angenommen, dass nur ganz bestimmte Substanzen, wie z. B. Quarz und das sogenannte Quarzglas, die ultravioletten Strahlen durchlassen. Man hat Glasmassen besonderer Zusammensetzung gefunden, die diese Eigenschaften in grösserem oder geringerem Masse besitzen, wobei die   Liehtdurchlässigkeit   der basischen Zusammensetzung des Glases zuzuschreiben ist. 



   Durch eingehende Laboratoriumsversuche wurde gefunden, dass die Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen eine Eigenschaft einiger Glasmassen ist und mit gewissen Ausnahmen von der basischen Zusammensetzung des Glases nicht abhängt, wohl aber von der Abwesenheit von Eisenoxydsalzen und im geringeren Masse von Titansalzen in der Glasmasse und dass schon äusserst geringe Mengen dieser Substanzen bewirken, dass ein sonst für ultraviolette Strahlen   durchlässiges   Glas diese Strahlen absorbiert. 



   Weiters wurde versucht, von derartigen Salzen hinreichend freie Glasmassen nicht nur im Laboratorium als Experiment, sondern auch im grossen als Handelsware herzustellen. Die dabei sich ergebenden Schwierigkeiten kann man ermessen, wenn man bedenkt, dass in bestimmten Glasmassen ein je nach der Zusammensetzung des Glases sich ändernder Gehalt von 0-02 bis   0-055%   an Eisenoxydsalzen oder bei einem andern Glas die Gegenwart von   0'05% Titansalz   den Durchgang von Lichtstrahlen von kürzerer Wellenlänge als 300   pu.   bei einer Glasdicke von etwa 4 mm verhindert, dass ferner in den   üblichen   Materialien des Glassatzes im allgemeinen mehr oder weniger Eisen enthalten ist und Titanund Eisensalze in dem feuerfesten Ton, in dem das Glas geschmolzen wird, vorkommen.

   Selbst Schmelztiegel aus Porzellan enthalten etwa   0-6% Titanoxyd   und   0#1% Eisenoxyd,   Diese feuerfesten Materialien werden durch die geschmolzene Glasmasse angegriffen, die dadurch selbst verunreinigt wird. 



   Viel geringere Mengen an Eisen-oder Titansalzen werden den Durchtritt von Lichtstrahlen kürzerer Wellenlänge verhindern. So werden Glasmassen mit   0#02% Eisenoxyd   oder 0'05% Titansalzen 
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   Die benutzten Grenzwerte für die   Durchlässigkeit   der ultravioletten Strahlen wurden mittels eines Quarzspektrographen ermittelt, indem von der Durchlässigkeit des Glases Spektrogramme auf Bannerschen   X-Platten   gemacht wurden, welche dem Lichtbogen von 110 Volt und 6 Ampere durch 10 Sekunden ausgesetzt waren. Der Spalt an dem Spektrographen war so angeordnet, dass die Eisenlinien bei 215   jj, jj.   auf der Platte, die durch 10 Sekunden im Lichtbogen exponiert wurde, kaum sichtbar waren. 



   Als besondere Beispiele von im Rahmen der Erfindung liegenden Glassorten mit hoher Durchlässigkeit für ultraviolette Strahlen seien folgende angeführt :
Phosphatglas. Als Rohmaterial wurde chemisch reines Monokalziumphosphat verwendet ; vorgenommene Analysen von zwei Proben des Glases zeigen folgende darin enthaltene Verunreinigungen : 
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<tb> 
<tb> L <SEP> II.
<tb> 



  Fe <SEP> 0'005% <SEP> 0'001%
<tb> Sulfate <SEP> 0'05% <SEP> 0'03%
<tb> Cl <SEP> 0#005% <SEP> 0#002%
<tb> As <SEP> SpurenMg-0-005%
<tb> Ba <SEP> - <SEP> 0'001 <SEP> %
<tb> 
 

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Ob diese Analysen für Eisen richtig sind oder nicht, die Materialien enthalten zu viel Eisenoxyd für das zu erzeugende Glas, welches, wenn es unter den üblichen oxydierenden Umständen geschmolzen wird, bei einer Dicke von 4 mm Lichtstrahlen kürzer als 310   le nicht durchlässt.   Wenn das Glas mit einem Reduktionsmittel, wie Wasserstoff oder einer Kohlenstoffverbindung, geschmolzen und behandelt wird, so wird es für Strahlen bis 217   ftft   durchlässig, und zweifelsohne werden noch günstigere Ergebnisse erhalten, wenn während des Sehmelzprozesses das Eindringen von Verunreinigungen verhindert wird. 



   Trotz der Vorteile des Kalziummonophosphats hat es sieh gezeigt, dass es sehr schwierig ist, den Eisengehalt des chemisch reinen Kalziummonophosphats ausreichend zu reduzieren. Es ist viel leichter, den Gehalt an Eisen so niedrig als möglich zu halten, indem man dieses während des Schmelzprozesses reduziert und während der folgenden Behandlung seine Oxydation verhindert. 



   Ein anderer wichtiger Faktor ist der Tiegel, in dem das Schmelzen durchgeführt wird. Gewöhnliche Tontiegel sind unbrauchbar, weil, selbst wenn sie von dem Phosphatglas nur unbedeutend angegriffen werden, so viel Titan-und Eisensalze in die Glasmasse gelangen, dass eine Absorption der ultravioletten Strahlen stattfindet. Die Reduktion des Titanoxyds ist recht schwierig und wenig gebräuchlich. Für kleine Schmelzmengen kann man Porzellantiegel verwenden, wenn man Sorge trägt, dass die Temperatur der Schmelze kontrolliert und möglichst gleichmässig, nicht höher als nötig, gehalten wird. Behälter aus Graphit kann man wegen der ganz übermässigen Reduktion nur für sehr kleine Schmelzungen benutzen.

   Nach einer bestimmten Dauer der Berührung zwischen Phosphatglas und Graphit wird Phosphorpentoxyd reduziert, indem freier Phosphor verflüchtigt und an der Luft zu Phosphorpentoxyd verbrennt. Dies ergibt ein Opalglas oder ein klares Glas, gestreift in Opal, weiss, Bernstein und selbst in Orange, obgleich der Kalkgehalt durch Zusatz von Kalk bis auf etwa   32%   erhöht werden kann, während der Kalkgehalt, wenn das Monokalziumphosphat ohne Verlust an Phosphor erhalten wird, nur etwa 28% beträgt. Im Falle reduzierter Phosphate kommt Platin nicht in Betracht. Die besten Ergebnisse wurden in Quarztiegeln erhalten. 



     Übermässiges   Aussetzen des geschmolzenen reduzierten Glases an die Luft ist zu vermeiden wegen der Reoxydation des Eisens. Die für das übliche Giessverfahren benötigte Zeit ist jedoch nicht nachteilig. 



   Für die Herstellung eines Phosphatglases verwendet man vorteilhaft als Beschickungsmaterial etwa 98-5% chemisch reines Kalziummonophosphat und   1'5% Zucker   und schmilzt diese in einemfeuerbeständigen Behälter, der im wesentlichen frei von Titan-und Eisenoxyden ist und z. B. aus bei 12250 C in einem geschlossenen Tiegel geschmolzenem Quarz besteht. Der Zucker wirkt als Reduktionsmittel, doch hat man gefunden, dass mehr als 2 oder 3% Zucker ein Opalisieren des Glases verursacht. 



   Das geschmolzene Glas kann auf irgendeine Art geformt und ausgekühlt werden, z. B. durch Auswalzen und Einführen direkt in einen Kühlofen oder durch Giessen in eine Form, vorzugsweise aus Graphit, die auf etwa 3750 C vorerhitzt ist und in einen   Kühlofen   gebracht wird, dessen Temperatur etwa 4400 beträgt, sobald der Guss   erhärtet   ist. Wenn die Form über 500  C erhitzt wird, kann es vorkommen, dass das   Gussstück   an der Form kleben bleibt, während, wenn die Temperatur unter   3000 eist,   das Glas sich zu rasch abkühlen kann. In gewissen Fällen ist eine elektrisch erhitzte isolierte Form vorzuziehen, in der sich die Glasmasse allmählich auf etwa 1250 C abkühlen kann, worauf sie aus der Form genommen und an der Luft vollständig ausgekühlt werden kann. 



   In einem auf die beschriebene Art erzeugten Glas soll der Gehalt an Eisenoxyd 0'02% oder weniger und jener an Titanoxyd   0-05%   oder weniger betragen, um Durchlässigkeit für Strahlen mit 300   ftft   zu erreichen ; bei einem diesbezüglichen Prozentgehalt von 0-015 und 0'004 wird   Durchlässigkeit   für Strahlen von 250    erzielt. Wenn man zu dem früheren Glas Boroxyd zusetzt, etwa bis zu   10%   der gesamten Glasmasse, wird die Festigkeit bedeutend erhöht, ohne dass irgendeine schädliche Einwirkung auf die   Durchlässigkeit   der ultravioletten Strahlen oder auf die Sichtbarkeit der Farben zu bemerken ist. 



   Silikatglas. 



   Im folgenden sind Analysenbeispiele von Silikatgläsern angefühlt, die dem Erfindungsgedanken entsprechen. 
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<tb> 
<tb> 



  A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F
<tb> SiOg <SEP> 50 <SEP> 50 <SEP> 68 <SEP> 30 <SEP> 58 <SEP> 68
<tb> BOg <SEP> 40 <SEP> 40 <SEP> 10 <SEP> 49 <SEP> 22K2O <SEP> 10
<tb> Na, <SEP> 0-10 <SEP> 12 <SEP> 21 <SEP> 20 <SEP> 20
<tb> ZnO--10Ca <SEP> O <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 12
<tb> durchlässig <SEP> für
<tb> Lichtwellen
<tb> wenigstens <SEP> 248 <SEP>   <SEP> 248 <SEP>    <SEP> 248 <SEP>    <SEP> 217 <SEP> e <SEP> 227 <SEP> jAp. <SEP> 237 <SEP> 
<tb> 
 

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