DE2107344B2

DE2107344B2 - Sio tief 2-freies fotochromatisches boratglas mit definierter phasentrennung zur herausbildung silberhaltiger phasen

Info

Publication number: DE2107344B2
Application number: DE19712107344
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Chem. χ 6906 Kahla; Tetzlaff Günther Dipl.-Chem. Dr. χ 6900 Jena Rentsch
Original assignee: Saale-Glas GmbH, χ 6900 Jena
Priority date: 1970-04-10
Filing date: 1971-02-16
Publication date: 1973-09-06
Also published as: SU484194A1; HU162986B; FR2085971B1; DE2107344A1; FR2085971A1

Description

Die Erfindung betrifft fotochromatische Gläser mit neuartiger Zusammensetzung, bei denen durch Steuerung der Phasentrennung im Glas bei allgemein relativ kurzen Reaktionszeiten unter gegebenen Bestrahlungsbedingungen eine Regelung der Verdunklungsgeschwindigkeit und des Verdunklungsgrades ermöglicht ist.

Es ist bereits eine größere Anzahl von Zusammensetzungen fotochromatischer Gläser und organischer fototroper Medien bekannt. Organische fototrope Medien zeigen oft zwar kurze Verdunklungs- und Aufhellungszeiten und guten Transmissionsrückgang bei Einwirkung aktiver Strahlung, jedoch generell auch die meist unerwünschte Erscheinung der »Ermüdung«, also des Fortfalls der Reversibilität.
Als fotochromatische Gläser sind bisher Borosilikatglaser, Silikatgläser und Boratgläser bekannt, die als aktivierende Zusätze Silberhalogenide, Silberwolframat und -molybdat, Kupfer- und Cadmiumhalogenide, Oxide seltener Erden oder Thalliumchlorid enthalten.

Bei den bisher bekannten silberhaltigen Gläsern ist zum Erhalt fotochromatischer Eigenschaften eine definierte Wärmebehandlung erforderlich. Silberhaltige fotochromatische Gläser zeigen eine besonders gute Reversibilität der Transmissionsänderung nach Einwirkung aktiver Strahlung. Bei silberhalogenidhaltigen fotochromatischen Gläsern rufen auch schon kleine Dosen elektromagnetischer Strahlung des ultravioletten Bereiches und des kurzwelligen Bereiches des sichtbaren Lichtes einen beträchtlichen Rückgang der Transmission hervor. Die Geschwindigkeit der Wiederaufhellung silberhalogenidhaltiger fotochromatischer Gläser ist deutlich von der Temperatur abhängig; sie kann auch durch Bestrahlung mit langwelligem Licht erhöht werden. Borosilikat- und Silikatgläser sind im allgemeinen stabiler gegen Klimaeinflüsse als die SiO₂-freien Boratgläser. Jedoch finden sich unter den letzteren Systeme mit relativ großen Verdurfklungs- und Aufhellungsgeschwindigkeiten.

Ein Nachteil der bekannten silberhalogenidhaltigen SiO₂-freien fotochromatischen Gläser auf Boratbasis besteht darin, daß bei ihnen von der Glaszusammensetzung her in definierter Weise gesteuerte Abstufungen sowohl der Verdunklungsgeschwindigkeit als auch des Grades der Verdunklung bei gegebenen Bestrahlungsbedingungen nicht erfolgen. Gläser, die bei allgemein relativ kurzen Reaktionszeiten solche definiert gesteuerten Abstufungen der Verdunklungsgeschwindigkeit und des Grades der Verdunklung zulassen, bieten aber den Vorteil, daß sie an spezielle Verwendungszwecke, beispielsweise auf dem Gebiet der Abschirmmung störender oder schädlicher sichtbarer Strahlung, besser angepaßt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung SiO₂-freier fotochromatischer Gläser mit relativ kurzen Reaktionszeiten, bei denen es durch geeignete Variation der Glaszusammensetzung möglich ist, unter gegebenen Bestrahlungsbedingungen definierte Abstufungen der Verdunklungsgeschwindigkeit einzustellen und den Grad der maximalen Verdunklung abzuwandeln. Dies läßt sich durch fotochromatische Gläser erreichen, bei denen die Phasentrennung im Glas und damit die Herstellung der für das Entstehen der fotochromatischen Eigenschaften sehr wesentlichen stark silberhaltigen Phasen durch Variation der Glaszusammensetzung gesteuert wird, wobei der Wirkungsumfang der Erfindung in Verbindung mit der bei silberhaltigen fotochromatischen Gläsern allgemein üblichen Wärmebehandlung zum Tragen kommt.

Die gestellte Aufgabe wird durch Glaszusammen-Setzungen der genannten Art gelöst, bei denen gemäß der Erfindung jeweils ein Teil des B₂O₃ durch P₂O₅ zur definierten Steuerung der Phasentrennung im Glas und damit der Herausbildung stark silberhaltiger Phasen

3 4

ersetzt ist, wobei die Zusammensetzung des Glases für ultraviolette Strahlung, wodurch der Grad der

in folgenden Grenzen liegt (in Gewichtsprozent): Ausnutzung der ultravioletten Strahlung für den foto-

_R „ 4Sh^- 70 chromatischen Effekt erhöht wird. Weiterhin sind der-

^{2 3} artige Glaszusammensetzungen als Grundgläser zur

P₂O₅ 1 bis 12 5 Herstellung fotochromatischer Farbgläser mit relativ

jy[_ei Q 5 bj_s 20 kurzen Reaktionszeiten gut geeignet. Das Erschmelzen

(-\λ ι — τ· μ ν- du _n κ · fotochromatischer Gläser gemäß der Erfindung kann

(Me - Li, Ma, K, Kb, Cs, wobei nach bei optischen Gläsern üblichen Verfahren erfolgen,

mehrere dieser Alkalimetalle neben- _{Die a]lgemein für} f_{otochromatische} Gläser mit Silber-

emander vorliegen können) _{10 halogenidgehalt} notwendige definierte Wärmebehand-

Me¹¹O 0 bis 15 lung ist auch hier erforderlich. Die Wärmenach-

(M¹¹ = Mg, Sr, Ba, wobei mehrere behandlung der Gläser gemäß der Erfindung erfolgt

dieser Erdalkalmetalle nebenein- ^im Temperaturbereich von 470 bis 55O°C bei einer

ander vorliegen können) Dauer von bis zu 16 Stunden. Danach kühlen die

_AJ _ 15 Gläser mit Ofengeschwindigkeit auf Raumtemperatur

Al₂O₃ 5 bis Ij _ak

ZrO₂ 1 bis 12 Zur Ermittlung der fotochromatischen Eigenschafts-

^g 01 bis 1 werte werden aus den wärmenachbehandelten Gläsern

' 2 mm starke Meßproben hergestellt und dem Licht

Cl 0,3 bis 2 20 einer UV-Lampe 3 Minuten ausgesetzt. Nach Be-

CuO 0,01 bis 0,05 endigung der Belichtung hellen die bestrahlten Gläser

rasch wieder auf. Die Verdunklungs- und Aufhellungs-

In dieser Zusammensetzung kann der Anteil von Cl geschwindigkeiten lassen sich durch die Halbwertzeiten

bis zur Hälfte durch Br und/oder J ersetzt werden. , ,, , ,, ^D ,, _A *i_ n H , ,

Darüber hinaus können, wenn das Glas als Gmndglas ,5 ^{der Verdunklun}S '2 ^{und der} Aufhellung ^ charak-

für fotochromatische Farbgläser Verwendung findet, terisieren.

zusätzlich eines oder mehrere Elemente der Reihe Ti, Der Verdunklungsgrad Δτ der angegebenen Beispiele V, Cr, Mn, Co in einem elektropositiven Wertigkeits- ergibt sich als die Differenz der Transmission des zustand in einer Gesamtkonzentration bis zu 0,05 Mas- unbestrahlten Glases und der Transmission des Glases seprozent anwesend sein. Schließlich können als 30 nach 3 Minuten Bestrahlungszeit. Die beschriebenen Sensibilisatoren oder bei Verwendung als Grundglas fotochromatischen Gläser können unter anderem für für fotochromatische Farbgläser auch als die Farbe schnell reagierende fotochromatische Brillen sowie als modifizierende Zusätze S, Se und/oder Te in Konzen- Flachglas mit veränderlicher Durchlässigkeit im Bautrationen bis p,l Gewichtsprozent im Glas enthalten und Verkehrswesen Verwendung finden,
sein. 35 Bei Verwendung als Grundglas für fotochromatische Fotochromatische Gläser gemäß der Erfindung Farbgläser können sie der Herstellung von Lichtfiltern bieten über den obenerwähnten Vorteil hinaus weitere mit veränderlicher Durchlässigkeit sowie von Schmuck-Vorzüge. Die Einführung von Phosphationen in das glas dienen.

Grundglas begünstigt den fotochromatischen Effekt Folgende Zusammensetzungen seien als Beispiele

durch Förderung der Durchlässigkeit des Grundglases 40 genannt:

Wärmebehandlungstemperatur, °C

Einwirkungsdauer, Stunden

Gewichtsprozent B₂O₃

Gewichtsprozent P₂O₅

Gewichtsprozent Na₂O

Gewichtsprozent K₂O

Gewichtsprozent BaO

Gewichtsprozent Al₂O₃

Gewichtsprozent ZrO₂

Gewichtsprozent Ag

Gewichtsprozent CJ

Gewichtsprozent CuO

Gewichtsprozent Co

Gewichtsprozent Mn

Δτ, °/o

't^s·

	2	3	Beispiel	4	5	6	7
1	480	480	480	480	480	480
480	4	4	2	4	8	4
4	61,5	57,0	62,4	60,8	62,8	69,3
61,9	7,8	7,4	6,8	11,2	1,8	6,7
7,5	16,3	14,8	15,8	15,4	15,4	6,1
16,2	.—	—	1,2
—	3,3	7,3	2,7	1,6	7,8	7,3
3,3	8,2	7,4	8,2	8,0	8,0	8,0
8,3	1,5	4,5	1,4	1,5	3,0	1,2
1,3	0,5	0,6	0,6	0,6	0,5	0,6
0,5	0,8	1,0	0,8	0,9	0,7	0,9
0,75	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015	0,016
0,016	0,006	—	—	—	—	.—
—	—	—	0,006	—	—	—
—	45	52	48	25	48	40
50	70	125	85	20	72	70
120	10	15	10	6	20	12
15

520
16
48,3 7,4 17,8

Claims

Patentansprüche:

1. SiO₂-freies fotochromatisches Boratglas mit Gehalt an Silberhalogeniden, dadurch gekennzeichnet, daß zur definierten Steuerung der Phasentrennung im Glas und damit der Herausbildung silberhaltiger Phasen ein Teil des B₂O₃ durch P₂O₅ ersetzt ist, wobei die Zusammensetzung des Glases in folgenden Grenzen liegt (in Gewichtsprozent) :

B₂O₃ 45 bis 70

P₂O₅ 1 bis 12

MeJ₂O 5 bis 20

(Me¹ = Li, Na, K, Rb, Cs,
wobei mehrere dieser Alkalimetalle nebeneinander vorliegen können)

Me¹¹O O bis 15

(Me¹¹ = Mg, Sr, Ba, wobei
mehrere dieser Erdalkalimetalle nebeneinander vorliegen können)

Al₂O₃ 5 bis 15

ZrO₂ 1 bis 12

Ag 0,1 bis 1

Cl 0,3 bis 2

CuO 0,01 bis 0,05

2. Fotochromatisches Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Cl bis zur Hälfte durch Br und/oder J ersetzt ist.

3. Fotochromatisches Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Zusatz eines oder mehrerer der Elemente Ti, V, Cr, Mn, Co in einem elektropositiven Wertigkeitszustand, gegebenenfalls unter reduzierenden Bedingungen, als fotochromatisches Farbglas mit kurzer Reaktionszeit ausgebildet ist, wobei die Gesamtkonzentration dieser Zusätze bis zu 0,05 Gewichtsprozent beträgt.

4. Fotochromatisches Glas nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Zwecke der Sensibilisierung und/oder der Modifizierung der Farbe einen Zusatz von bis zu 0,1 Gewichtsprozent S, Se und/oder Te enthält.