CN1160269C - 包含氧化铅和三氧化二铁的阴极射线管灯泡玻璃 - Google Patents

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Abstract

在一种X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃中，包含PbO的重量百分比为10-40%，并且，对于波长为0.6埃的X射线，其吸收系数不低于40cm-1，该玻璃包含重量百分比为0.06-10%的Fe2O3，从而抑制铅从玻璃中浸出到废弃或填埋阴极射线管处的水中、大气中和土地中，这样就避免了由于铅浸出对土地中所产生的环境污染。

Description

包含氧化铅和三氧化二铁的阴极射线管灯泡玻璃
工业应用领域
本发明涉及一种CRT(阴极射线管)灯泡玻璃，它包含用于X射线吸收的PbO，更具体而言，本发明涉及一种用于彩色阴极射线管灯泡锥体部分或颈部的X射线吸收玻璃。
现有技术
一种阴极射线管灯泡，它包括一个含内表面、用于在其上形成荧光屏的嵌板部分，支撑其内的电子枪的颈部，连接嵌板部分和颈部的锥体部分，以及密封颈部末端的心柱。这些部分分别由具有适当特性的玻璃制成。
在阴极射线管的操作中，电子枪发射出一束电子束，撞击在荧光屏上产生一束可见光，同时产生X射线辐射。X射线对人体有害，必须降低到一个可接受的水平。
为达到此目的，传统的阴极射线管灯泡通常是由含氧化铅(PbO)的高X射线吸收率玻璃制成的。例如，支撑电子枪的颈部由包含PbO的重量百分比为20-40％的高X射线吸收率玻璃制成。这种玻璃对于波长为0.6埃的X射线的吸收系数不小于80cm-1。
锥体部分由包含PbO的重量百分比为10-30％的玻璃制成，由此，这种玻璃对于波长为0.6埃的X射线的吸收系数不小于40cm-1。
本发明拟解决的问题
按照惯例，作为一种处理阴极射线管的方法，通常是将阴极射线管压成碎片后填埋在地下。但长时间后，玻璃中的PbO可能溶出或浸出到水中，例如到雨水，大气中的水分，和/或土地中的水分中。浸出的铅将不利地造成环境污染，这是非常令人关心的。
为了避免由于阴极射线管灯泡玻璃中的铅浸出到土地中而产生的环境污染，可采用的一种措施是降低阴极射线管灯泡玻璃中的PbO含量。但是，如果PbO含量降低到一预定数量，则不可能获得充足的X射线吸收率。
为了对此进行补偿，可以考虑使玻璃包含大量的X射线吸收率相对较高的SrO和BaO。但是在该方法中，玻璃的液相温度增加，玻璃倾向于反玻璃化，从而难以使玻璃成型。
因此，本发明的一个目的在于提供一种X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，与传统的阴极射线管灯泡玻璃相比，这种玻璃的PbO含量没有降低，但是，即使它被填埋在地下，也能够抑制PbO从玻璃中溶出。
解决问题的途径
作为各种实验的一个结果，本发明人已经发现：往铅玻璃中加入预定数量的Fe2O3，可以抑制浸出到水中的铅含量。这可以理解为基于下述原因：通过加入Fe2O3，玻璃的网状组织在电学上被铁离子增强，使网状组织内的间隙变窄，这样，铅离子就很难从间隙中逸出。
本发明是建立在这个新知识的基础上的。
根据本发明，提供了一种包含PbO的重量百分比为10-40％的X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，对于波长为0.6埃的X射线，其吸收系数不低于40cm-1，其中，该玻璃所包含的Fe2O3的重量百分比为0.06-10％。
根据本发明的一个方面，提供了一种包含PbO的重量百分比为20-40％的X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，对于波长为0.6埃的X射线，其吸收系数不低于80cm-1，其中，该玻璃所含Fe2O3的重量百分比为0.06-10％，并被用于颈部玻璃。
根据本发明的另一方面，提供了一种包含PbO的重量百分比为10-30％的X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，对于波长为0.6埃的X射线，其吸收系数不低于40cm-1，其中，该玻璃所含Fe2O3的重量百分比为0.06-10％，并被用于锥体玻璃。
发明描述
本发明包含PbO的X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃中所含Fe2O3的重量百分比为0.06-10％，优选为0.1-10％，更优选为0.5-5％，因此该玻璃有可能保持高X射线吸收率，并且大大抑制铅从玻璃中溶出。值得注明的是：即使这种玻璃被填埋在地下，Fe2O3也不会产生环境污染。
Fe2O3含量被限制在上述范围的原因如下：当Fe2O3含量按重量百分比计低于0.06％时，不可能显著抑制铅从玻璃中浸出；另一方面，当Fe2O3含量高于10％时，由于玻璃的反玻璃化，从而难以使玻璃成型。另外，如果Fe2O3的含量增加，熔融玻璃的红外透射率就降低，这样，就难以使玻璃在熔化玻璃的容器中均匀地或单一地熔化。特别是，如果是在一个大尺寸容器中熔化玻璃，该玻璃的熔化物就会发生降解，使得在熔融玻璃中倾向于生成石料或存在其他缺陷。因此，需要将Fe2O3含量抑制在一个尽可能低的水平。
当本发明阴极射线管灯泡玻璃被用作颈部玻璃时，优选包含PbO的重量百分比为20-40％，对于波长为0.6埃的X射线，它具有不低于80cm-1的高吸收系数。当PbO的重量百分含量低于20％时，难以获得与颈部玻璃一样的充足的X射线吸收率。另一方面，PbO重量百分含量高于40％是不利的，这是由于玻璃粘度变得过低，导致难以形成颈部。另外，对于波长为0.6埃的X射线，当吸收系数低于80cm-1时，因为X射线的透出量过多，对人体会产生不利影响，所以这种阴极射线管灯泡玻璃不适用于颈部玻璃。
一种适用于阴极射线管颈部玻璃的组合物，它基本上由按重量百分比计的下列组分组成：38-58％SiO2，0-5％Al2O3，20-40％PbO，0-5％MgO，0-6％CaO，0-9％SrO，0-9％BaO，0-5％Na2O，6-15％K2O，0-1％Sb2O3，0-10％TiO2，和0.06-10％Fe2O3，并且优选40-55％SiO2，0.5-4％Al2O3，25-3 8％PbO，0-3％MgO，0-4％CaO，0-7％SrO，0-7％BaO，0-4％Na2O，8-14％K2O，0-0.6％Sb2O3，0.1-5％TiO2，和0.5-5％Fe2O3。
当本发明阴极射线管灯泡玻璃被用作锥体玻璃时，优选包含PbO的重量百分比为10-30％，并且对于波长为0.6埃的X射线，它具有不低于80cm-1的高吸收系数。当PbO的重量百分含量低于10％时，难以获得与锥体玻璃一样的充足的X射线吸收率。另一方面，PbO重量百分含量高于30％是不利的，因为玻璃粘度变得过低，导致难以形成锥体。
另外，对于波长为0.6埃的X射线，当吸收系数低于40cm-1时，因为X射线的透出量过多，对人体会产生不利影响，所以这种阴极射线管灯泡玻璃不适用于锥体玻璃。
一种适用于阴极射线管锥体玻璃的组合物，它基本上由按重量百分比计的下列组分组成：48-58％SiO2，0.5-6％Al2O3，10-30％PbO，0-5％MgO，1-6％CaO，0-9％SrO，0-9％BaO，3-9％Na2O，4-11％K2O，0-1％Sb2O3，0-10％TiO2，和0.06-10％Fe2O3，并且优选49-57％SiO2，1-5％Al2O3，15-27％PbO，0-4％MgO，2-5％CaO，0-4％SrO，0-4％BaO，4-8％Na2O，5-10％K2O，0-0.6％Sb2O3，0.1-5％TiO2，和0.5-5％Fe2O3。
在本发明中，只要不破坏玻璃的特征，有可能包含除上述组分外的其他组分。例如，加入ZrO2，CeO2，LiO2和V2O5的总的重量百分比可最高到3％。应避免加入那些当被填埋在土地中时可能产生环境污染的组分，例如Cr2O3，CdO和As2O3。
实施例
现在，将参照实施例和对比例，详细描述本发明的一种阴极射线管灯泡玻璃。
表1列出了本发明实施例(样品编号为1-5)和一个对比例(样品编号为6)，其中，每个样品都是一种适用于颈部玻璃的材料。
表2列出了本发明实施例(样品编号为7-11)和一个对比例(样品编号为12)。其中，每个样品都是一种适用于锥体玻璃的材料。
表1
                                       (重量％)
1 2 3 4   5   6
SiO2Al2O3PbOMgOCaOSrOBaONa2OK2OSb2O3Fe2O3 45.72.833.0-1.61.9-2.610.00.42.0 42.62.035.00.52.5--1.211.00.25.0 49.10.528.0--5.50.50.512.50.43.0 45.53.431.01.01.32.02.03.09.00.31.5   52.51.428.0-0.12.41.80.812.00.50.5   47.352.933.5-1.32.1-2.69.80.40.05
X射线吸收系数(cm-1) 101.1 105.0 95.1 97.0 89.8 101.8
铅浸出量(mg/l) 0.7 0.3 0.5 0.9   1.1   1.4
热膨胀系数(×10-7/℃) 98 92 96 95   93   97
表2
                                         (重量％)
  7   8   9   10   11   12
  SiO2Al2O3PbOMgOCaOSrOBaONa2OK2OSb2O3Fe2O3   50.73.322.81.93.80.60.76.37.60.32.0   49.32.023.32.53.5-0.16.27.90.25.0   49.54.919.02.03.92.01.56.27.80.23.0   53.11.025.00.54.21.0-5.08.50.21.5   57.01.517.5-2.53.53.04.59.00.41.1   52.653.322.81.93.80.60.76.37.60.30.05
  X射线吸收系数(cm-1) 67.1 68.3 61.0 72.7 60.0 66.3
  铅浸出量(mg/l)   0.6   0.3   0.5   0.8   1.0   1.3
  热膨胀系数(×10-7/℃) 98 100 95 97 95 98
按下列方式制备表1和表2中的各个样品。
首先，制备一批含表中特定组成的玻璃。将这批玻璃放入一个铂坩埚中，然后，在温度大约为1480-1500℃的条件下熔化4小时，得到一种熔融的玻璃。为了获得均匀的玻璃，在熔化过程中间用一根铂搅拌杆搅拌该熔融玻璃3分钟，使之脱气。此后，将熔融玻璃注入一个模子中，逐渐冷却。这样，制成各个样品。
测量由此制得的各个样品的X射线吸收系数、铅浸出量和热膨胀系数。测定结果列于表中。
从表1明显可见，作为本发明实施例的编号为1-5的各个样品，均具有不低于89.8cm-1的高X射线吸收系数和0.3-1.1mg/l的低铅浸出量。另一方面，作为对比例的编号为6的样品具有101.8cm-1的高X射线吸收系数，但是铅浸出量为1.4mg/l。
从表2明显可见，作为本发明实施例的编号为7-11的各个样品，均具有不低于60.0cm-1的高X射线吸收系数和0.3-1.0mg/l的低铅浸出量。另一方面，作为对比例的编号为12的样品具有66.3cm-1的高X射线吸收系数，但是铅浸出量为1.3mg/l。
编号为1-6的各个样品的热膨胀系数为92-98×10-7/℃，相当于现存彩色阴极射线管颈部玻璃的热膨胀系数。编号为7-12的各个样品的热膨胀系数为95-100×10-7/℃，相当于现存彩色阴极射线管锥体玻璃的热膨胀系数。
上述各X射线吸收系数是参考玻璃组成和密度，就波长为0.6埃的X射线而言计算出来的。
铅的浸出量按下列方式获得。
首先，压碎各个玻璃样品，分选出能够通过粒度为420微米的筛子但是不能通过粒度为250微米的筛子的碎颗粒。接着，用水冲洗经过压碎和筛选的颗粒，转移到一个烧杯中，在一个干燥器中进行干燥。然后，将10g碎颗粒和100ml纯水一起注入一个锥形烧瓶中，在温度为121℃的条件下蒸压处理60分钟。此后，用ICP-AES方法测量所得溶液中的Pb含量，从而确定铅的浸出量。
用膨胀计测量热膨胀系数，作为30-380℃温度范围内的平均热膨胀系数。
发明效果
如上所述，本发明阴极射线管灯泡玻璃包含Fe2O3的重量百分比不低于0.06％，PbO的重量百分比不低于10-40％，能够显著抑制所含的铅从玻璃中浸出。因此，从环境保护的观点出发，本发明X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃是有利的，并且尤其适用于彩色阴极射线管的颈部玻璃或锥体玻璃。

Claims (4)

1.一种X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，该玻璃由按重量百分比计的下列组分组成：38-58％SiO2，0-5％Al2O3，20-40％PbO，0-5％MgO，0-6％CaO，0-9％SrO，0-9％BaO，0-5％Na2O，6-15％K2O，0-1％Sb2O3，0-10％TiO2，和0.06-10％Fe2O3，其中所含的Fe2O3的量能抑制铅从玻璃中浸出。
2.权利要求1所述的一种X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，它包含重量百分比为20-40％的PbO和重量百分比为0.06-10％的Fe2O3，并且，对于波长为0.6埃的X射线，其吸收系数不低于80cm-1，该玻璃被用于颈部玻璃。
3.权利要求1所述的一种X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，它包含重量百分比为10-30％的PbO和重量百分比为0.06-10％的Fe2O3，并且，对于波长为0.6埃的X射线，其吸收系数不低于40cm-1，该玻璃被用于锥体玻璃。
4.权利要求3所述的一种X射线吸收阴极射线管灯泡玻璃，其中，该玻璃基本上由按重量百分比计的下列组分组成：48-58％SiO2，0.5-6％Al2O3，10-30％PbO，0-5％MgO，1-6％CaO，0-9％SrO，0-9％BaO，3-9％Na2O，4-11％K2O，0-1％Sb2O3，0-10％TiO2，和0.06-10％Fe2O3。
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