DE2926721B1 - Alkaliarmes Phosphatglas mit CuO als faerbender Komponente fuer optische Farb- und Filterglaeser - Google Patents

Alkaliarmes Phosphatglas mit CuO als faerbender Komponente fuer optische Farb- und Filterglaeser

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Description

0,25-1,1 Gew.-°/oNa20
1,0-4,85 Gew.-% K2O
0—1,2 Gew-% Li2O
0,2-0,6 Gew.-°/o As2O3 oder Sb2O3
oder Sb2Oa
sowie zusätzlich:
0—2,0 Gew.-% BaO
0-2,0 Gew.-o/o SrO
0-1,75 Gew.-% ZnO.
Die Erfindung betrifft ein alkaliarmes Phosphatglas mit hohem Al2O3-Gehalt, das als Grundglas für die Herstellung von CuO-gefärbten Filtergläsern dient, die durch gute optische Qualität in bezug auf Schlieren und Blasen ausgezeichnet sind.
CuO-gefärbte Phosphat-Farbgläser sind bekannt, insbesondere die Gläser BG 18 und BG 38 (SCHOTT-Katalog), C 500 und CM 500 (HOYA-Katalog) sowie LP 1 (CHANCE-PILKINGTON-Katalog). Sie sind alle durch eine relativ niedrige Transformationstemperatur gekennzeichnet. Der maximale Al2O3-GeIIaIt bei diesen bekannten Gläsern liegt bei 7,5 Gew.-%.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes CuO-gefärbtes Phosphatglas als Grundglas für optische Färb- und Filtergläser, das durch einen vorteilhaften Transmissions- bzw. Absorptionsverlauf, durch eine gesteigerte Kristallisationsstabilität, durch eine relativ gute chemische Beständigkeit und insbesondere durch eine hohe Transformationstemperatur gekennzeichnet ist. Eine Transformationstemperatur >450°C wird angestrebt.
Dieses Ziel wird mit einem Glas gemäß den Patentansprüchen erreicht.
Das erfindungsgemäße Glas besteht aus (Gew.-°/o):
71,00 bis 76,00 P2O5
0,25 bis 2,50 SiO2
2,40 bis 3,75 B2O3
8,60 bis 11,60 Al2O3
1,25 bis 6,50 Alkalioxide
und zwar vorzugsweise
0,25 bis 1,10 Na2O
1,00 bis 4,85 K2O
0 bis 1,20 Li2O
0,50 bis 1,65 CaO
0 bis 2,00 BaO und/oder SrO
2,00 bis 3,50 MgO
0 bis 1,75 ZnO
0,20 bis 0,60 As2O3 oder Sb2O3 bzw. Sb2O5
0,10 bis 0,40 CeO2
0,20 bis 0,40 F'
1,00 bis 10,00 CaO.
Die erfindungsgemäßen Gl"ser lassen sich in den für die Herstellung optischer Farbgläser üblichen großen Schmelzeinheiten aus Platin in einer hervorragenden optischen Qualität erschmelzen, ohne daß Korrosionserscheinungen am Edelmetall (Pt) auftreten. Die maximalen Abmessungen der herstellbaren Kupferphosphatglasfilter bewegen sich innerhalb eines Volumens von 500 χ 500 χ 150 mm.
Mit dem erfindungsgemäßen Farbglas werden optimale Transmissions- bzw. Absorptionseigenschaften für das Spektralgebiet von 350 nm bis 1100 nm erzielt, wobei das charakteristische Transmissionsmaximum zwischen 500 und 525 nm liegt. Der Transmissionsverlauf läßt sich während der Produktion bis auf ±0,5% innerhalb des angegebenen Spektralbereiches genau einstellen.
Das Einschmelzen erfolgt vorzugsweise in Pt-Schmelzeinheiten bei Temperaturen von 1250 bis 13600C, die im wesentlichen von der Höhe des Al2O3-Gehaltes und Alkali-Boroxidzusatzes abhängig sind. Bei einer berechneten Glasmenge von rund 1000 kg wird das Einschmelzen in 10 bis 12 Stunden vollzogen.
Das Blankschmelzen (Läutern) und das Entgasen eines derartigen Phosphatglasflusses wird im allgemeinen bei Temperaturen von 1240 bis 13000C durchgeführt.
Nach einer Abstehzeit von etwa 2 bis 3 Stunden bei 1050 bis 9500C wird der Glasfluß mit Hilfe von Rührwerken, die auf diese Spezialgläser abgestimmt sind, gut homogenisiert.
Das erhaltene Kupferphosphatfilterglas wird anschließend in Formen gegossen, zu Scheiben gewalzt oder zu Preßlingen verarbeitet.
Die Abkühlung erfolgt vorzugsweise in elektrisch beheizten Öfen, die das heiße Gas langsam (mit 1 bis 4° Abfall pro Stunde) bis auf die Normaltemperatur von ca. 25° C herunterführen und somit weitgehend entspannen.
In der nachstehenden Tabelle sind 4 Beispiele aus dem erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereich aufgeführt.
In der graphischen Darstellung ist die Transmissions-Kurve dieser 4 Beispiele in der gesamten spektralen Anwendungsbreite wiedergegeben.
Tabelle
Zusammensetzungsbeispiele:
65 SlO2 0,50% 0,90% 2,35% l,7OO/o
B2O3 3,40% 3,25% 2,45% 2,35%
Na2O 1,05% 0,90% 0,40% 0,45%
K2O 4,30% 1,20% 1,45% •1,30%
Fortsetzung
Li2O 0,45% — 0,80% 1,00%
CaO 0,55% 1,65% 0,65% 1,25%
BaO 1,30% — 0,25% 0,25%
MgO 2,90% 3,00% 2,65% 2,30%
ZnO 1,15% 0,20% 0,10%
Al2O3 8,70% 10,95% 8,65% 8,60%
CeO2 0,20% 0,35% 0,25% 0,10%
F' 0,25% 0,35% 0,40% 0,30%
CuO 1,90% 1,60% 5,30% 8,90%
P2O5 72,90% 75,60% 73,80% 71,05%
As2O3 0,45% 0,25% 0,40% 0,35%
100,00 100,00 100,00 100,00
nd- 1,5309 1,5299 1,5412 1,5450
Tg 485° C 565° C 482° C 475° C
Ausführungsbeispiel
Zur Herstellung von 100 kg eines blauen Phosphatfilterglases mit der Zusammensetzung von Beispiel 1 werden:
0,751 kg Kalziumsilikat (CaSiO3)
10,397 kg Borphosphat (BPO4)
2,226 kg Bariumnitrat (Ba(NO3)2)
2.883 kg Natriumnitrat (NaNO3) 3,598 kg Kaliumkarbonat (K2CO3) 3,548 kg Kaliumnitrat (KNO3) 1,158 kg Zinkoxid (ZnO)
1.884 kg Ca-Metaphosphat (Ca(PO3J2)
45,545 kg AI- Metaphosphat (Al(PO3J3)
0,454 kg Kaiiumbifluorid (KHF2)
1,113 kg Lithiumkarbonat (Li2CO3)
0,200 kg Ceroxid (CeO2)
14,796 kg Mg-Metaphosphat (Mg(PO3)2)
16,900 kg Phosphorphentoxid (P2O5)
0,450 kg Arsenoxid (As2O3)
1,900 kg Kupfer-II-oxid (CuO)
107,808 kg
in einer Mischmaschine zu einem einheitlichen Glasgemenge intensiv vermischt.
Dieses Glasgemenge wird in einer Zeit von ca. 4 Stunden bei 1230 bis 1250° C eingeschmolzen.
Die Läuterung und Entgasung des Schmelzflusses wird im Temperaturbereich von 1270° C bis 1240° C während einer Zeit von 60 Minuten vorgenommen.
Die Abrührung und Homogenisierung des Schmelzflusses wird im Temperaturbereich von 1240°C bis 1120° C vollzogen. Die dazu benötigte Zeit erstreckt sich über 75 bis 90 Minuten. Der fertiggestellte optische Farbglasfluß kann anschließend in vorgewärmte Eisenformen gegossen werden. Das Volumen der so gewonnenen Gußglasblöcke kann bis 50 kg betragen. Die Abkühlung dieser großen Glasstücke wird gewöhnlich in einem Elektroofen vorgenommen. Die Abkühlgeschwindigkeit beträgt 1 bis 2° C pro Stunde und vollzieht sich vom Transformationsbereich (Tg) bis herunter auf die Normaltemperatur von 25° C.
Die optische Qualität dieser Kupferphosphatgläser hinsichtlich Schlieren und Blasen oder anderer Einschlüsse ist hervorragend.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Alkaliarmes Phosphatglas mit CuO als färbender Komponente für optische Färb- und Filtergläser, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%:
P2O5 71,0-76,0 SiO2 0,25-2,5 B2O3 2,4 -3,75 AI2O3 8,6 -11,6 R2O 1,25-6,5 CaO 0,5 -1,65 MgO 2,0 -3,5 Läuterungsmittel 0,2 -0,6 CeO2 0,1 -0,4 F' 0,2 -0,4 CuO 1,0 -10,0.
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält:
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