DE3032771A1 - Glas, insbesondere fuer den schirm von kathodenstrahlroehren - Google Patents

Glas, insbesondere fuer den schirm von kathodenstrahlroehren

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Glas insbesondere für den Schirm von Kathodenstrahlröhren, das SiO[tief]2, Al[tief]2O[tief]3, Na[tief]2O, K[tief]2O, MgO, CaO, BaO, SrO, ZrO[tief]2, Sb[tief]2O[tief]3, As[tief]2O[tief]3, TiO[tief]2 und CeO[tief]2 enthalten kann.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Verwendung dieses Glases für den Schirm von Kathodenstrahlröhren.
Die Erfindung schafft neue Gläser, die für den Schirm von Kathodenstrahlröhren, wie Farbfernsehbildröhren, geeignet sind.
An Gläser für Schirme von Kathodenstrahlröhren werden u.a. die folgenden Anforderungen gestellt:
Eine große Absorption elektromagnetischer Strahlung; keine Verfärbung durch Elektronenstrahlen, sowie eine gute Schmelzbarkeit. Aus Chemical Abstracts 88, 175983 s. 1978 ist ein Glas bekannt, bei dem in Bezug auf die oben genannten Anforderungen ein guter Kompromiss erhalten wurde. Das bekannte Glas enthält:
58 - 65 Gew.% SiO[tief]2; 0,5 - 0,8 Gew.% Al[tief]2O[tief]3; 6 - 9,5 Gew.% Na[tief]2O; 7 - 10 Gew.% K[tief]2O; MgO kleiner/gleich 3 Gew.%; CaO kleiner/gleich 3 Gew.%; SrO 8 - 10 Gew.-%; BaO 3 - 7 Gew.%; ZrO[tief]2 2 - 5 Gew.%; F kleiner/gleich 1 Gew.%; CaO[tief]2 0,1 - 0,5 Gew.% + As[tief]2O[tief]3 kleiner/gleich 1 Gew.%.
In Bezug auf die Absorption von Röntgenstrahlung hat sich dieses Glas bewährt. Die Verfärbung durch Elektronenstrahlen lässt jedoch noch zu wünschen übrig. Außerdem enthält das bekannte Glas Fluor, was aus Umweltverschmutzungsgründen unerwünscht ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Glas zu schaffen mit einer möglichst geringen Verfärbung durch Elektronenstrahlen und mit einer hohen Röntgenabsorption.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Glas, in Gew.% ausgedrückt, die folgenden Bestandteile enthält:
wobei Gew.% Na[tief]2O/(Gew.% Na[tief]2O + Gew.% K[tief]2O) = 0,40 - 0,47 und Gew.% BaO + 2 x Gew.% SrO + 2 x Gew.% ZrO[tief]2 + 3 x Gew.% PbO mehr als 32 % beträgt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Glas nach der Erfindung dank einem bestimmten Verhältnis zwischen dem Na[tief]2O und dem K[tief]2O-Gehalt eine äußerst geringe Verfärbung bei Bestrahlung mit Elektronenstrahlen aufweist. Außerdem weist das Glas infolge des hohen Ba-Äquivalents (Ba[tief]äq = Gew.% BaO + 2 x Gew.% SrO + 2 x Gew.% ZrO[tief]2 + 3 x Gew.% PbO) eine große Absorption für Röntgenstrahlung auf. Trotz des Fehlens von Fluor ist das Glas gut schmelzbar.
Eng verwandte Gläser mit einem ähnlichen Ba-Äquivalent sind an sich aus der US-PS 3 987 330 und der deutschen Auslegeschrift 24 33 752 bekannt. Diese Gläser enthalten aber eine verhältnismäßig große Menge an PbO (1 - 5 bzw. 2,5 - 3,5 Gew.%). Ein hoher PbO-Gehalt führt jedoch zu einer starken Verfärbung bei Bestrahlung mit Elektronenstrahlen (siehe M. Ishimaya etal, Browning of Glass by electron bombardment, Congress Kyoto Japan, 1979).
Aus der letzteren Veröffentlichung ist weiter bekannt, dass Natriumoxid und Kaliumoxid die Neigung zur Verfärbung durch Elektronenstrahlen verstärken (Kaliumoxid in stärkerem Masse als Natriumoxid). Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass bei einem bestimmten Verhältnis zwischen Na[tief]2O und K[tief]2O Gläser erhalten werden, die für Verfärbung weniger empfindlich sind. Das Verhältnis von Na[tief]2O zu Ka[tief]2O bei einer gleichen Summe Na[tief]2O + K[tief]2O ist auch von Bedeutung für die Schmelzbarkeit des Glases, so dass dann ein für praktische Zwecke optimaler Wert gewählt werden muss:
Na[tief]2O/(Na[tief]2O + K[tief]2O) = 0,4 - 0,47.
Das Glas nach der Erfindung weist vorzugsweise eine Zusammensetzung auf, die, in Gew.% ausgedrückt, folgende Bestandteile enthält:
wobei Gew.% Na[tief]2O/(Gew.% Na[tief]2O + Gew.% K[tief]2O) = 0,42 - 0,45 ist. Eine derartige Zusammensetzung weist eine sehr geringe Empfindlichkeit für Verfärbungen durch Elektronenstrahlen auf.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Glas mit einer neuen Zusammensetzung. Das Glas nach der Erfindung weist eine hohe Röntgenabsorption infolge des großen Ba-Äquivalents von mehr als 32 % auf. Dank dem niedrigen PbO-Gehalt oder vorzugsweise sogar dem Fehlen von PbO und dank einem bestimmten Verhältnis zwischen dem Na[tief]2O- und dem K[tief]2O-Gehalt weist das Glas eine geringe Neigung zur Verfärbung bei Bestrahlung mit Elektronenstrahlen auf. Durch eine richtige gegenseitige Abstimmung der verschiedenen Bestandteile, wie des Na[tief]2O-Gehalts, ist das Glas trotz des Fehlens von Fluor gut schmelzbar.
Naturgemäß ist es möglich, dem Glas weitere Bestandteile zuzusetzen. So wird zum Erhalten einer bestimmen Farbe ein wenig NiO und/oder CoO zugesetzt. Auch kann ein Teil der Alkalimetalle durch Li[tief]2O ersetzt werden.
Der SiO[tief]2-Gehalt des Glases nach der Erfindung ist auf 57 - 65 Gew.%, vorzugsweise 59 - 62 Gew.%, beschränkt. Diese Gehalte führen in Verbindung mit den übrigen Bestandteilen zu einem gut schmelzbaren Glas, das sich gut pressen lässt.
Der Al[tief]2O[tief]3-Gehalt ist auf 0 - 4 Gew.%, vorzugsweise 0,2 - 2,0 Gew.%, beschränkt. Das Al[tief]2O[tief]3 wird zugesetzt, um die Neigung zur Kristallisation zu unterdrücken. Al[tief]2O[tief]3-Gehalte von mehr als 4 Gew.% führen zu unerwünschten Viskositätseigenschaften.
Im Zusammenhang mit der Schmelzbarkeit und den Verfärbungseigenschaften ist der Na[tief]2O-Gehalt auf 5,5 - 8,0 Gew.% und der Ka[tief]2O-Gehalt auf 7,5 - 10,0 Gew.% beschränkt.
MgO und CaO können in Gehalten von je 0 - 4 Gew.% und vorzugsweise 0 - 2,0 Gew.% vorhanden sein. Gehalte von mehr als 4 Gew.% haben zur Folge, dass der Viskositätsverlauf als Funktion der Temperatur zu steil wird. Der BaO-Gehalt beträgt 5 - 13 und vorzugsweise 8 - 10 Gew.%; BaO-Gehalte von mehr als 13 Gew.% führen zu einem unstabilen Glas; Gehalte von weniger als 5 Gew.% führen zu einer zu geringen Röntgenabsorption.
Der ZrO[tief]2-Gehalt beträgt 1 - 4 und vorzugsweise 1,5 - 2,5 Gew.%. Ein ZrO[tief]2-Gehalt von mehr als 4 Gew.% führt zu einem weniger gut schmelzbaren Glas. Eine untere Grenze von 1 Gew.% ist für die Röntgenabsorption erforderlich.
Das Glas nach der Erfindung enthält 6 - 14 und vorzugsweise 9 - 12 Gew.% SrO. Im Zusammenhang mit der Röntgenabsorption muss minimal 6 Gew.% SrO vorhanden sein. Mehr als 12 Gew.% SrO ist nicht zulässig wegen der dann auftretenden Kristallisation des Glases.
Der Bleigehalt des Glases beträgt 0 - 1 und vorzugsweise 0 Gew.% PbO. PbO führt zu einer großen Empfindlichkeit für Verfärbung durch Elektronenstrahlen.
Sb[tief]2O[tief]3 und As[tief]2O[tief]3 werden als Läuterungsmittel in gebräuchlichen Konzentrationen zugesetzt: Sb[tief]2O[tief]3 + As[tief]2O[tief]3 : 0 - 2 Gew.%. Vorzugsweise wird gar kein As[tief]2O[tief]3 verwendet (zur Vermeidung von Umweltverschmutzung) und es wird der Sb[tief]2O[tief]3-Gehalt auf 0 - 1 Gew.% beschränkt.
CeO[tief]2 und TiO[tief]2 werden zugesetzt, um der Verfärbung durch Röntgenstrahlung entgegenzuwirken. Dazu werden ein TiO[tief]2-Gehalt von 0,2 - 2,0 und vorzugsweise
0,1 - 1,0 Gew.% und ein CeO[tief]2-Gehalt von 0,05 - 1,0 und vorzugsweise 0,05 - 0,5 Gew.% verwendet.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Beispiele näher erläutert. Vergleichsweise sind die Eigenschaften einiger käuflich erhältlicher Gläser für die Schirme von Farbbildröhren angegeben.
Beispiele:
Die Gläser (1, 2 und 3) nach der Erfindung und die Gläser A und B (käuflich erhältliches Schirmglas) wurden untersucht. Die Zusammensetzung der Gläser (Analysewerte) ist in der Tabelle A angegeben.
Tabelle A
(Angaben in Gew.%)
* Ba[tief]eq = % BaO + 2 x % ZrO[tief]2 + 2 x % SrO + 3 x % PbO.
Von den Gläsern 1, 2 und 3 sowie A und B wurden u.a. die folgenden Werte bestimmt: "UKP" = unterer Kühlpunkt (d.h. Temperatur, bei der die Viskosität einen Wert von 10[hoch]14,6 Poise aufweist), "Amet" = Amerikanischer Erweichungspunkt (Viskosität = 10[hoch]7,6 Poise) und Betriebstemperatur (Viskosität = 10[hoch]4 Poise).
Die Verfärbung wurde mit Hilfe eines Simulationsversuches bestimmt. Dabei wurden zwölf (mit Al überzogene) Proben in einem Halter angebracht, der in einer Bildröhre an der Stelle angeordnet wurde, an der normalerweise die Maske der Röhre vorhanden ist (d.h. auf der Innenseite der Röhre gerade vor dem Schirm). Auf den Proben waren keine Leuchtstoffe angebracht. Die Proben wurden während 168 Stunden unter für eine Farbfernsehröhre üblichen Bedingungen mit einem Elektronenstrahl abgetastet (25,0 kV; Stromdichte: 0,93 µA/cm[hoch]2). Als Maß für den Verfärbungsgrad wurde der Unterschied in der optischen Dichte bei 400 nm vor und nach der Bestrahlung bestimmt. Dann wurden die Proben poliert, um die durch Elektronenbestrahlung verfärbte Schicht zu entfernen (20 µm). Danach wurde die Restverfärbung (durch Röntgenstrahlung) durch eine folgende Bestimmung der optischen Dichte gemessen. Der Unterschied in der optischen Dichte vor und nach dem Poliervorgang wurde als die "Verfärbung" (durch Elektronenstrahlung) bestimmt.
Die gefundenen Ergebnisse sind in der Tabelle B zusammengefasst.
Tabelle B
Aus der Tabelle B geht hervor, dass die Gläser nach der Erfindung eine geringere Verfärbung als die käuflich erhältlichen Gläser A und B aufweisen. Ein kleiner Zusatz (0,3 Gew.% PbO) führt bereits zu einer Zunahme der Verfärbung (vgl. Gläser 1 und 2). Ein Glas mit einem PbO-Gehalt von 2,2 Gew.% und einem Na[tief]2O/(Na[tief]2O + K[tief]2O)-Verhältnis von 0,46 weist eine große Verfärbung auf (Glas A). Das Glas B (ohne PbO, aber mit einem Na[tief]2O/(Na[tief]2O + K[tief]2O)-Verhältnis von 0,54) weist ebenfalls eine starke Verfärbung auf.

Claims (3)

1. Glas insbesondere für den Schirm von Kathodenstrahlröhren, das SiO[tief]2, Al[tief]2O[tief]3, Na[tief]2O, K[tief]2O, MgO, CaO, BaO, ZrO[tief]2, SrO, Sb[tief]2O[tief]3, As[tief]2O[tief]3, TiO[tief]2 und CeO[tief]2 enthalten kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas, in Gew.% ausgedrückt, die folgenden Bestandteile enthält:
wobei Gew.% Na[tief]2O/(Gew.% Na[tief]2O + Gew.% K[tief]2O) = 0,40 - 0,47 und Gew.% BaO + 2 x Gew.% SrO + 2 Gew.% ZrO[tief]2 + 3 x Gew.% PbO mehr als 32 % beträgt.
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas, in Gew.% ausgedrückt, die folgenden Bestandteile enthält:
wobei Gew.% Na[tief]2O/(Gew.% Na[tief]2O + Gew.% K[tief]2O) = 0,42 - 0,45 ist.
3. Verwendung des Glases nach den Ansprüchen 1 oder 2 für den Schirm einer Kathodenstrahlröhre.
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