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Für Ultraviolettstrahlen durchlässige Gläser Die für Ultraviolett
strahlen durchlässigen Gläser werden aus einer Rohmaterialmasse hergestellt, die
aus P205, ZnO, MgO und/oder CaO, BaO, A1203 und B2O3 besteht.
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Weiterhin wird ein für Ultraviolettstrahlen durchlässiges schwarzes
Glas aus einer Rohmaterialmasse hergestell-t, indem weiterhin CoO und NiO zu der
vorstehenden grundlegenden Rohmaterialmasse der für Ultraviolettstrahlen durchlässigen
Gläser zugesetzt wird.
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Es ist bereits bekannt, daß Phosphatgläser das demjenigen von Quarzgläsern
am nächsten stehende beste Durchläs 5 igke itsverhalt en für Ultraviolett strahlen
zeigen, so daß deshalb Phosphatgläser günstigerlreise als für Ultraviolettstrahlen
durchlässige Gläser eingesetzt werden.
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Es ist jedoch sehr schwierig, in der Praxis ein für Ultraviolettstrahlen
durchlässiges Phosphatglas aus den nachfolgend aufgeführten Gründen herzustellen:
(1)
Es treten Störungen des Dur chlässigkeitsverhaltens für Ultraviolettstrahlen auf
Grund des nicht brückenartig gebundenen Sauerstoffes aus der Glasmasse und den Absorptionen
im Ultraviolettbereich aufweisenden Ionen, welche aus dem Rohmaterial und dem Schmelztiegel
als Ver unreinigungen eingeschleppt wurden, und die sogenannte Solarisation auf
Grund dieser Ionen auf.
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(2) Da die Rohmaterialmassen flüchtige Bestandteile enthalten, zeigt
das erhaltene Glas zahlreiche Blasen, Fäden und dergleichen und infolgedessen hat
das Glas ei-ne schlechte Einheitlichkeit.
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(3) Die Witterungsbeständigkeit der Gläser ist schlecht.
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Im Hinblick auf die Verbesserung der vorstehenden Nachteile wird
zunächst der vorstehende Punkt (1) abgehandelt.
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Bei der praktischen Herstellung von Glas werden d,e Eisenionen leicht
mit der Glasrnasse vermischt. Zum Zweck d.er Lösung dieses Nachteiles wird ein Reduktionsmittel
zu dem Fe 3+-Ion mit einer Absorption im Ultraviolettbereich zugegeben, wodurch
das Fe3+-Ion zu dem Fe2+ -Ion mit einer Absorption im Infrarotbereich reduziert
wird. Bei dieser Verfahren treten jedoch leicht, da das Reduktionsmittel flüchtig
ist, Blasen, Fäden und dergleichen in dem erna.-tenen Glas auf, so daß die Einheitlichkeit
des Glases ver schlechtert wird und diese Erscheinung wird die Ursache des vors-behend
unter Punkt (2) angegebenen Nachteiles.
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Im Rahmen der Erfindung wurde hingegen festgestellt, daß, wenn ZnO
in ein Phosphatglas eingebaut wird die zur kung zum stabilen Vorhandensein von Fe2+-Ionen
in dem Glas bemerkenswert wird und dies kaum durch Solarisation beeinflußt
wird,
während weiterhin die Witterungsbeständigkeit verbessert werden kann.
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Hinsichtlich dem vorstehenden Gesichtspunkt (2) hat, da die Rohmaterialmasse
der Gläser gemäß der Erfindung kein Reduziermittel oder ähnliches Material, das
die Ursache von Flüchtigkeit darstellt, enthält, das erfindungsgemäß Glas eine solche
Einheitlichkeit, daß es ausreichend für optische Gläser verwendet werden kann.
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Hinsichtlich des Gesichtspunktes (3) ist der bemerkenswerteste Nachteil
der für Ultraviolett strahlen durchlässigen Phosphatgläser eine schlechte Witterungsbeständigkeit.
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Einerseits kann, falls Al2O3 zu Phosphatgläsern zugesetzt wird, die
Witterungsbeständigkeit erhöht werden. Da jedoch die Löslichkeit von A1203 hinsichtlich
der Gläser gering ist, kann lediglich eine geringe Menge an Al203 zu der Glasmasse
zugegeben werden und weiterhin zeigt A1203 auch den Nachteil, daß dessen Zugabe
das Durchlässigkeitsverhalten des Glases für Ultraviolettstrahlen verschlechtert.
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Es wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß die Löslichkeit
von Al2O3 bezüglich der zugesetzten Menge an BaO erhöht werden kann, daß die Witterungsbestand.igkeit
des Glases durch die Kombination von A)203 und BaO bernerkenswert erhöht werden
kann und daß hier ein Fall vorliegt, wo das Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolett
strahlc:n durch die Kombination von A1203 und BaO ziemlich erhöht wird.
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Die für Ultraviolettstrahlen durchlässigen Gläser sind die sogenannten
farblosen für Ultraviolettstrahlen durchlässigen Gläser, durch die das Licht im
sichtbaren
Bereich hindurchgeht, und die sogenannten für Ultraviolettstrahlen
durchlässigen schwarzen Gläser, durch die das Licht im sichtbaren Bereich absorbiert
wird und durch die die Ultraviolett strahlen und ein Teil der Infrarotstrahlen hindurchgehen.
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Gemäß der Erfindung werden die für Ultraviolettstrahlen durchlässigen
farblosen Gläser lediglich aus der grundlegenden Glasrohmaterialzusammensetzung
gebildet und weiterhin haben die für Ultraviolettstrahlen durchlässigen schwaren
Gläser ein günstiges Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolettstrahlen und absorbieren
das Licht im sichtbaren Bereich und können gleichfalls aus der Masse hergestellt
werden, welche weiterhin durch Zusatz von Kobaltoxid und Nickeloxid zu dem vorstehenden
basischen Glasrohmaterial als Bestandteile zubereitet wurde.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung der vorstehenden
Nachteile der üblichen Phosphatgläser und in der Ausbildung von für Ultraviolettstrahlen
durchlässigen Gläsern mit einem ausgezeichneten Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolettstrahlen,
einer sehr günstigen Einheitlichkeit und besonders günstigen Witterungsbeständigkeiten.
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Kurz zusammengefaßt ergeben sich auf Grund der Erfindung für Ultraviolett
strahlen durchlässige farblose Gläser, die aus einem grundlegenden Glasrohmaterial
aus 62 bis 78 Gewichtsprozent P2O5, 5 bis 20 Gewichtsprozent ZnO, 5 bis 20 Gewichtsprozent
tt0 und/oder CaO, 3 bis 15 Gewichtsprozent BaO, 2 bis 13 53 Al203 und 0 bis 5 Gewichtsprozent
B203 hergestellt wurden, und für Ultraviolettstrahlen durchlässige schwarze Gläser,
welche aus einer Masse erhalten .mrden, welche durch weiteren Zusatz von
1,0
bis 2,0 Gewichtsprozent 0o0 und 1,0 bis 2,5 Gewichtsprozent NiO zu dem vorstehenden
grundlegenden Glasrohmaterialbestandteil in dem Prozentsatz zur Erhöhung-der Gesamtmenge
desselben hergestellt wurde.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf den Feststellungen, daß die
Einführung von ZnO in den Rohmaterialbestandteil eine Erhöhung des Durchlässigkeitsverhaltens
der Ultraviolettstrahlen des Glases ergibt und daß die Einführung der gombination
von Bariumoxid und Aluminiumoxid in den Rohmaterialbestandteil eine Erhöhung der
Witterungsbeständigkeit des erhaltenen Glases ergibt.
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Art, Grundsatz, Einzelheiten und Brauchbarkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung im einzelnen, sowie aus der graphischen Dars-tellung
der beiliegenden Zeichllung.
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In der Zeichnung stellt die einzige Figur eine graphische Darstellung
dar, die die spektralen Durchlässigkeitskurven einiger Beispiele gemäß der Erfindung
zeigt.
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In der grundlegenden GlasrohmaterialzuUamnense~tztmg bildet P205
eines der glasbildenden Oxide. Wenn der Gehalt an P205 zu gering ist, wird die Verflüssigungstemperatur
hoch und das erhaltene Glas neigt zur Entglasung. Falls hingegen der Gellalt an
P205 zu groß ist, wird die Verflüchtigung bemerkenswert. und die Einheitlichkeit
der erhaltenden Gläser wird schlechter. Aus diesem Grunde liegt der Gehalt an P205
günstigerweise innerhalb des Bereiches von 62 bis 78 Gewichtsprozent der grundlegenden
Glasrohmaterialmasse, wobei in der Beschreibung, falls nichts anderes angegeben
ist, die Prozentsätze auf d.as Gezicht bezogen sind.
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Obwohl der Zusatz von ZnO eine Verbesserung des Durchlässigkeitsverhaltens
des erhaltenen Glases für Ultraviolettstrahlen ergibt, bewirkt eine zu starke Zugabe
hiervon eher eine Verschlechterung des Durchlässigkeitsverhaltens für Ultraviolettstrahlen
und beeinflußt andererseits ungünstig die Witterungsbeständigkeit der Gläser. Infolgedessen
ist die günstigerweise zugesetzte Menge an ZnO innerhalb des Bereiches von 5 bis
20 % der Glasrohmaterialzusammensetzung.
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Obwohl der Zusatz von MgO und CaO einen Effekt zur Stabilisierung
des erhaltenen Glases bezüglich Entgasung hat, macht ein zu großer Zusatz dieser
Materialien das Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolettstrahlen schlechter und
infolgedessen ist der Zusatz der Kombination von MgO und CaO günstigerweise innerhalb
eines Bereiches von 5 bis 20 % des Glasrohmaterialzusammensetzung gehalten Der Zusatz
von BaO allein hat einen Effekt zur Erhöhung der Witterungsbeständigkeit des erhaltenen
Glases, jedoch wird durch die Kombination von BaO zusammen mit Al203 die Witterungsbeständigkeit
weiterhin noch bemerkenswert erhöht. Da jedoch durch eine zu grcße Zugabe von BaO
das Durchläs sigkeitsverhalt en für Ultraviolett strahlen schlechter wird, liegt
die zuzusetzende Menge an BaO günstigerweise innerhalb eines Bereiches von 3 bis
15 ß des Glasrohmaterials.
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Obwohl Al2O3 eine Erhöhung der Witterungsbeständigkeit und eine Aufrechterhaltung
des Durchlässigkeitsverhaltens für Ultraviolettstrahlen bei unabhängiger Zugabe
oder zusammen mit BaO zu der Glasrohmaterialmasse ze-gt, verliert sich bei einer
zu großen Zugabe von Al203 der Effekt der Erhöhung der Witterungsbeständigkeit und
das
Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolettstrahlen wird schlechter
und infolgedessen liegt die zugesetzte Menge an A1203 günstigerweise innerhalb eines
Bereiches von 2 bis 13 % hinsichtlich der grundlegenden Glasrohmaterialzusammensetzung.
Insbesondere kann ein Glas mit besonders günstigen Eigenschaften erhalten werden,
wenn eine Kombi nation von 5 bis 10 % Al2O3 und 5 bis 12 % BaO angewandt wird.
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Obwohl der Zusatz von B203 eine Erhöhung der Entglasungsbeständigkeit
des erhaltenen Glases bewirkt, verschlechtert sich bei einer zu großen Zugabe desselben
das Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolettstrahlen und infolgedessen ist der
Zusatz von 0 bis 5 / B2O3 günstig.
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Darüberhinaus werden NiO und Co0 zu d.er grundlegenden Glasrohmaterialzusammensetzung
für den Fall zugegeben, falls ein Glas, durch das lediglich Ultraviolettstrahlen
hindurchgehen, hergestellt werden soll. Falls jedoch die zugesetzte Menge an NiO
und CoO zu gering ist, hat das erhaltene Glas keine Wirkung zur Absorption im sichtbaren
Bereich. Falls hingegen die zuge setzte Menge dieser Materialien zu groß ist, wird
das Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolettstrahlen verschlechtert. Deshalb ist
der Zusatz von 1,0 bis 2,5 % an HiO und 1,0 bis 2,0 Vo an Co0 als Prozentsatz einer
Zunahme der Gesamtmenge des grundlegenden Glasrohmaterialansatzes günstig.
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Beispiele hinsichtlich des Zusammensetzungsverhältnisses der Glasrohmaterialzusammensetzung
gemäß der Erfindung und verschiedene charakteristische Merkmale der erhaltenen Gläser
ergeben sich aus der folgenden Tabelle.
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Gemäß den Beispielen wurde jede Glasprobe durch
Vermischen
der jeweiligen Rohmaterialzusammensetzung, wie in der Tabelle angegeben, und Schmelzen
der auf diese Weise vermischten Rohmaterialmasse in einem Quarzschmelztiegel bei
einer Temperatur von etwa 1300°C unter Anwendung eines Elektroofens hergestellt.
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Tabelle Beispiel 1 2 3 4 5 P205 68,0 72,8 63,6 65,4 72,8 B2O3 --
-- -- 2,8-ZnO 9,8 6,8 14,0 9,4 6,8 MgO ~~ 1,5 4,0 2,8 1,5 CaO 9,7 4,9 6,4 6,5 4,9
BaO 9,7 9,7 4,1 7,5 9,7 Al2O3 2,9 4,4 7,9 5,6 4,4 Co0 -- -- -- -- 1,60 NiO -- .---
-- -- 1,20 Witterungsbeständig keit (Säurebeständigkeit %) 1,30 0,32 0,40 0,54 0,50
Durchlässigkeitsverhalten für Ultraviolettstrahlen Prozent Durchlässigkeit (% bei
210 m/u? 15,0 24,0 2,0 10,0 0 Prozent Durchlässigkeit (% bei 250 mµ) 82,3 80,8 83,7
80,5 48,0 Prozent Durchlässigkeit (% bei 300 m/u) 92,0 91,0 90,0 90,3 83,0 Prozent
Durchlässigkeit (% bei 400 m/u) 92,5 92,0 zu 0 92,0 91,5 . 5,5 Solarisierung (%)
1,2 1,0 0,8 0,9 0,2
In der vorstehenden Tabelle gibt die Säurebeständigkeit
den Gewichtsverlust, als Prozentsatz, eines Glases an, welches vorhergehend zu einem
Pulver von 28 bis 35 mesh entsprechend dem Pulverisierverfahren zerkleinert wurde,
falls das erhaltene Glaspulver in einer wäßrigen 0,01 n-Salpetersäurelösung während
einer Stunde erhitzt wurde.
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Das Durchlässigkeitsverhältnis für Ultraviolettstrahlen wurde mit
einer Glasplatte mit einer Stärke von 2,5 mm bestimmt.
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Der Solarisierungswert bezeichnet weiterhin die Änderung der prozentuellen
Durchlässigkeit eines Glases bei 250 m/u, welches mit einer Quecksilberlampe für
physikalische und chemische Verwendung aus einem Abstand von 15 cm während 24 Stunden
bestrahlt worden war.
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In der beiliegenden Zeichnung sind die spektralen Durchlässigkeitskurven
2 und 5 für die Gläser gemäß den Beispielen 2 und 5 dargestellt.
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Es ergibt sich, daß die für Ultraviolettstrahlen durchlässigen Gläser
gemäß der Erfindung eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit besitzen und kaum
Solarisierung verursachen, wenn man in Betracht zieht, daß ein übliches für Ultraviolettstrahlen
durchlässiges Glas vom Phosphattyp eine Witterungsbeständigkeit (Säurebeständig
keit °z) von mehr als 10 ffi und eine Solarisierung von etwa 5 % besitzt.
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Die vorstehend angegebenen Gläser mit ausgezeichneten Witterungsbeständigkeiten
gemäß der Erfindung können für viele Zwecke als durchlässige Gläser für Ultraviolettstrahlen
verwendet werden und weiterhin können die erfindungsgemäßen Gläser im großen Umfang
für gewöhnliche optische Gläser eingesetzt werden.