DE1596730A1 - Borate-rich glasses - Google Patents

Borate-rich glasses

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DE1596730A1
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Tickle Robert Emmet
Adams Reginald Victor
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Associated Electrical Industries Ltd
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Associated Electrical Industries Ltd
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Description

Meine Nr. 5229My number 5229

ASSOCIATE^ ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITES London, GrossbritannienASSOCIATE ^ ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITES London, Great Britain

Boratreiche GläserBorate-rich glasses

Die Erfindung betrifft boratreiche Gläser, welche besonders zur Herstellung von Hüllen für Natriumdampflampen geeignet sind.The invention relates to glasses rich in borate, which are particularly suitable for the production of sheaths for sodium vapor lamps.

In einer Niederdruck-Natriumdampfentladungslampe wird die elektrische Entladung in einem inerten Gasgemisch ausgelöst und unterhalten, das hauptsächlich aus Neon besteht, während die Lampe bis zur Betriebstemperatur aufläuft. Normalerweise ist etwa 1# Argon neben dem Neon vorhanden, um die Zündspannung erheblich herabzusetzen. Dieses Argon wird unter den üblichen Betriebsbedingungen in grösserem oder kleinerem Umfang durch die Hüllenschicht aus natriumbeständigem Glas an der Innenseite der Entladungsröhre absorbiert.Schlimmstenfalls ist die Absorption oder Gasaufzehrung so star#, dass die Lampe wegen der Übergrossen erforderlichen Zündspannung nicht mehr zündet. In manchen Fällen let die Lampe wegen übermässiger Schwärzung der Innenschicht infolge Natriumangriff schliesslich unbrauchbar. Um die Lebensdauer der Lampe verlängern zu können, ist es daher wünschenswert, sowohl die Argonabsorption zu verringern, als auch die Natriumbeständigkeit nicht zu verschlechtern.In a low-pressure sodium vapor discharge lamp, the electrical discharge triggered and maintained in an inert gas mixture, which consists mainly of neon, while the lamp is up runs up to operating temperature. Usually about 1 # argon is next to it the neon in order to reduce the ignition voltage considerably. This argon becomes larger under normal operating conditions or to a lesser extent by the cladding layer of sodium-resistant glass on the inside of the discharge tube. Worst case the absorption or gas consumption is so strong that the lamp no longer works because of the excessive ignition voltage required ignites. In some cases let the lamp off because of excessive blackening the inner layer ultimately unusable as a result of sodium attack. In order to be able to extend the life of the lamp, it is therefore desirable both to reduce argon absorption and not to degrade sodium resistance.

109812/0248 ßAD 0RIGINAL109812/0248 ßAD 0RIGI NAL

Im allgemeinen haben die zur Zeit bekannten und in Gebrauch befindlichen Gläser entweder gute Argonaufzehrungseigenschaften uiid eine schlechte Natriumbeständigkeit, oder schlechte bis massige Argonaufzehrungseigenschaften und gute Natriumbeständigkeit. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Entwicklung von alkalihaltigen, natriumbeständigen Boratgläser, welche gute Argonaufzehrungseigenschaften haben. Die Natriumbeständigkeit dieser Gläser ist ungefähr der solcher Gläser äquivalent, die bekannt oder im Handel sind, und jede eventuell auftretende ühterlegenheit in dieser Hinsicht wird mwhr als aufgewogen durch die sehr guten Argonabsorptionseigenschaften dieser Gläser. Werden diesel beiden wichtigen Eigenschaften gemeinsam berücksichtigt, dann stellen die erfindungsgemässen Gläser eine bedeutende Verbesserung gegenüber bekannten Gläsern dar, so dass Lampen mit längerer Lebensdauer hergestellt werden können.In general, those currently known and in use have Glasses either have good argon absorbing properties and poor sodium resistance, or poor to moderate argon absorbing properties and good sodium resistance. The present invention is concerned with the development of alkaline, Sodium-resistant borate glasses, which have good argon absorption properties to have. The sodium resistance of these glasses is roughly equivalent to that of glasses that are known or commercially available and any inferiority that may arise in this regard is more than outweighed by the very good argon absorption properties these glasses. Will these two important ones If properties are taken into account together, the glasses according to the invention represent a significant improvement over known ones Glasses so that lamps with a longer lifespan can be made.

Die erfindungsgemässen boratreichen Gläser weisen die folgenden Zusammensetzungsbereiche auf:The borate-rich glasses according to the invention have the following composition ranges:

45 - 65 Gew.?i B3O3 45-65% by weight of B 3 O 3

0-5 Gew.# Al2O3
0-10 Gew.# SiO2 0-5 wt. # Al 2 O 3
0-10 wt. # SiO 2

10-20 Gew.# MgO + CaO + BaO, wobei mindestens zwei dieser Komponenten anwesend sind10-20 wt. # MgO + CaO + BaO, with at least two these components are present

10-30 Gew.96 Na3O und/oder KgO.10-30 wt. 96 Na 3 O and / or KgO.

Ein bevorzugter Zusaamensetzungsbereich ist der folgendesA preferred composition range is as follows

55 - 62 Gew.# B2O3
1 - 5 Gew.# Al3O3
2-10 Gew.# SiO2 55-62 wt. # B 2 O 3
1-5 wt. # Al 3 O 3
2-10 wt. # SiO 2

2-9 Gew.# MgO )wobei der Gesamtgehalt an diesen2-9 wt. # MgO) where the total content of these

R n ßow € nun \drei Bestandteilen innerhalb daβ P-U uew.Tb oau JBereiches von 10 _ 20 öewiohtB-R n ßow € now \ thr ee ingredients inside to get noticed PU uew.Tb OAU J range of 10 _ 20 öewioh TB

1 - 5 Gew.# BaO )prozenten liegt 10 lÄlWato8 1 - 5 wt. # BaO) percent is 10 lÄlWato 8

Um die ungefähre Natriumbeständigkeit der Gläser zu bestimmen, wurden Proben in evakuierten Röhren aus natriumbeständigem Glasrohr zusammen mit überschüssigem Natrium eingeschlossen. Beschleunigte Tests wurden durchgeführt, indem die Röhren 200 bis 250 Stunden bei 4000C in Abwesenheit einer elektrischen Entladung gehalten warden. Danach wurden die Proben entnommen und ihre Farbe wurde nach der folgenden Farbskala beurteilt:To determine the approximate sodium resistance of the glasses, samples were enclosed in evacuated tubes made of sodium-resistant glass tubing along with excess sodium. Accelerated tests were conducted by the tubes held warden 200 to 250 hours at 400 0 C in the absence of an electric discharge. The samples were then taken and their color was assessed according to the following color scale:

0 = farblos0 = colorless

1 = hellgelb1 = light yellow

2 = gelb2 = yellow

3 = gelbbraun3 = yellow-brown

4 = hellbraun4 = light brown

5 = braun5 = brown

6 = dunkelbraun.6 = dark brown.

Zur Bestimmung des Argonabsorptionsverhaltens wurden kurze Stücke von Rohrmaterial aus den untersuchten Gläsern einer Argon/Neon-Entladung innerhalb einer Versuchsentladungsröhre ausgesetzt, diesmal in Abwesenheit von Natrium. Die Entladungsröhren waren gerade Rohre von 30 cm Länge und 15,5 mm Innendurchmesser. Sie wurden bis zu einem Druck von 10 mm Quecksilber mit einem Gemisch aus 99,2 Vol. 4 Neon und 0,8 Vol.$ Argon gefülllt. Während des Betriebs wurde der zwischen den Elektroden fliessende Strom bei 0,6 amp gehalten, und die gesamte Entladungsröhre wurde bei einer Temperatur von etwa 215° C in einem Vakuummantel betrieben. Nach 1OOO Stunden wurde die Entladungsröhre geögfnet und das durch die Versuchsröhre absorbierte Argon wurde durofi Erhitzen der Rohre im Vakuum ausgetrieben. Die auf diese Weise deformierte Argonmenge wurde mit einem Massenspektrometer gemessen und die Ergebnisse mit denen der besten, bekannten Gläser verglichen.To determine the argon absorption behavior, short pieces of pipe material from the glasses examined were exposed to an argon / neon discharge within a test discharge tube, this time in the absence of sodium. The discharge tubes were straight tubes 30 cm long and 15.5 mm in inner diameter. They were filled with a mixture of 99.2 vol. 4 neon and 0.8 vol. Argon to a pressure of 10 mm mercury. During operation, the current flowing between the electrodes was kept at 0.6 amp and the entire discharge tube was operated at a temperature of about 215 ° C in a vacuum jacket. After 1 OOO hours, the discharge tube was geögfnet and absorbed by the test tube argon was expelled durofi heating the tubes in a vacuum. The amount of argon deformed in this way was measured with a mass spectrometer and the results compared with those of the best known glasses.

1 0 U b i / / U ü 4 8 BAD ORIGINAL1 0 U bi / / U ü 4 8 BAD ORIGINAL

BeispieleExamples

Zwei typische, untersuchte Gläser hatten die folgende Zusammensetz-(Gew.*) ι A BTwo typical glasses examined had the following composition ( wt. *) Ι AB

B2OB 2 O 33 Al2 Al 2 °3° 3 SiOSiO 22 MgOMgO CaOCaO BaOBaO Na2 Well 2 00

58,8 58,558.8 58.5

1,6 3,11.6 3.1

8,3 8,38.3 8.3

5,0 4,95.0 4.9

7,8 8,27.8 8.2

2,3 2,32.3 2.3

16,2 14,716.2 14.7

Die in der beschriebenen Weise bestimmten Eigenschaften dieser Gläser wurden mit denen zweier bekannter Gläser verglichen, von denen das eine gute Argonabsorptionseigenschaften und relativ schlechte Natriumbeständigkeit, das andere relativ schlechte Argonaufzehrungseigenschaften und gute Natriumbeständigkeit besassen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:The properties of these glasses determined in the manner described were compared with those of two known glasses, one of which has good argon absorption properties and relatively poor Sodium resistance, the other relatively poor argon absorption properties and had good sodium resistance. The results are summarized in the following table:

Verfärbung Absorbierte Argonmenge, im (Farbskala) Verhältnis zu den besten bekannten Gläsern(d„h.Glas I) Discoloration Amount of argon absorbed, in (color scale) ratio to the best known glasses (i.e. glass I)

Glas A 2 0,12Glass A 2 0.12

Glas B 2 0,14Glass B 2 0.14

Bekanntes Glas I 4 1,00Well-known glass I 4 1.00

(geringe Absorption,schlechte Natriumbeständigkeit)(low absorption, poor sodium resistance)

Bekanntes Glas II 0 1,22Known glass II 0 1.22

(starke Absorption, gute
Natriumbetsändigkeit)(strong absorption, good
Sodium resistance)

Aus dieser Tabelle geht hervor, dass die Gläser A und B eine bedeutende Verbesserung gegenüber Glas I darstellen, als die Argonabsorption erheblich erniedrigt und die Natriumbeständigkeit erhöht worden ist. Verglichen mit dem Glas II zeigen die Gläser A und B eine noch grössere Verbesserung hinsichtlich der Argonaufzehrungseigenschaften,From this table it can be seen that glasses A and B are significant Improvement over Glass I when argon absorption was significantly decreased and sodium resistance increased is. Compared to glass II, glasses A and B still show one greater improvement in terms of argon absorption properties,

10d8 .,i/024810d8., I / 0248

159G730159G730

obgleich ihre Natriumbeständigkeit etwas schlechter ist. Es wurde festgestellt, dass im allgemeinen und bei unterbrochenem Betrieb der Lampen das Argonabsorptionsverhaltnis, wie es in der obenstehenden Tabelle ausgedrückt ist, die Rangordnung für die Lebensdauer der Lampen wiederspiegelt, wenn diese Gläser die Innenoberflächen von Lampenhüllen bilden. Die Gläser A und B ermöglichen daher eine längere Lebensdauer als die bekannten Gläser I und II bei ein·» «olchen Anwendung.although their sodium resistance is somewhat inferior. It was found that in general and with interrupted operation of the Lamps the argon absorption ratio, as it is expressed in the table above, the ranking for the life of the Lamps are reflected when these glasses form the inner surfaces of lamp envelopes. Glasses A and B therefore allow a longer one Lifespan than the well-known glasses I and II at ein · »« olchen Use.

Aktuelle Versuche mit Natriumentladungslampen unter Verwendu»g der Gläser A, B, I und II und unter Anwendung, von Methoden, die dem Lampenfachmann bekannt sind, bestätigen das Verhalten, das sich in den oben beschriebenen Tests auf Natriumbeständigkeit und Argonabsorption bereits erkennen liessj d.h. die Gläser A uns B zeigen gute Argonaufzehrungseigenschaften neben nur geringfügiger Verfärbung infolge Natriumangriff.Current experiments with sodium discharge lamps using the Glasses A, B, I and II and using methods similar to the Are known to lamp experts, confirm the behavior that is in The above-described tests for sodium resistance and argon absorption already showed that glasses A and B show good results Argon absorption properties in addition to only minor discoloration as a result of sodium attack.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

109812/0248109812/0248

Claims (4)

PatentansprücheClaims 1. Boratreiches Glas mit guter Beständigkeit gegen Natrium und geringer Argonabsorption, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung, neben unvermeidbaren Verunreinigungen:1. Borate-rich glass with good resistance to sodium and lower Argon absorption, characterized by the following composition, in addition to unavoidable impurities: 45 - 65 Gew.# B2O,45 - 65 wt. # B 2 O, 0 - 5 " Al2O3 0-10 " SiO2 10 - 20 " MgO+CaO+BaO,wobei mindestens zwei dieser Komponenten 10 - 30 » Na2O und/oder K2O. anwesend sind0-5 "Al 2 O 3 0-10" SiO 2 10-20 "MgO + CaO + BaO, with at least two of these components 10-30» Na 2 O and / or K 2 O. being present 2. Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet dfcrch die folgende Zusammensetzung! 2. Glass according to claim 1, characterized by the following composition! 55 - 62 Gew.# B3O3 1-5 " Al2O3 2-10 » SiO2 2-9 " MgO ) wobei der Ge samt gehalt dieser Bestand-5-13 " CaO ) teile innerhalb des Bereichs von 10 -55-62 wt. # B 3 O 3 1-5 "Al 2 O 3 2-10» SiO 2 2-9 "MgO) whereby the total content of these constituents - 5-13" CaO) parts is within the range of 10 - 1 - 5 " BaO ) 20 Gew.# liegt1 - 5 "BaO) 20 wt. # Lies 10- 20 " Na2O.10-20 "Na 2 O. 3* Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung: 3 * glass according to claim 1, characterized by the following composition: 58,8 Gew.# B2O3 58.8 wt. # B 2 O 3 1,6 » Al2O3 1.6 »Al 2 O 3 8,3 " SiO2 8.3 "SiO 2 5,0 » MgO5.0 »MgO 7,8 « CaO7.8 "CaO 2,3 " BaO2.3 "BaO 16,2 " NaO16.2 "NaO 1098 12/02481098 12/0248 4. Glas nach4. Glass after Anspruch 1,Claim 1, Gew,^Gew, ^ gekennzeichnet durch die folgende Zusammencharacterized by the following together setzungzsetting z ItIt 58,558.5 ttdd 1 B2O3 1 B 2 O 3 3,13.1 IlIl Λ \ Γ)
**· JL e\ ν *y Λ \ Γ)
** · JL e \ ν * y 8,38.3 •1•1 SiO2 SiO 2 4,94.9 22 MgOMgO 8,28.2 ηη CaOCaO 2,32.3 BaOBaO 14,714.7 Na2O.Na 2 O.
5ο Niederdruck-Natriumdampfentladungslampe mit zweischichtiger Glashülle, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht aus einem Glas mit der Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, 2, 3 oder 4 besteht.5ο low-pressure sodium vapor discharge lamp with two-layer glass envelope, characterized in that the inner layer consists of a glass with the composition according to claim 1, 2, 3 or 4. PurPure Associate^ Electrical Industries Ltd, London,GrossbritannienAssociate ^ Electrical Industries Ltd, London, Great Britain BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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