DE3242513C2

DE3242513C2 - Mit Kobalt und/oder Nickel eingefärbte Alkali- bzw. Erdalkalihaltige Phosphatgläser mit relativ hohen Al↓2↓O↓3↓- und B↓2↓O↓3↓-Anteilen

Info

Publication number: DE3242513C2
Application number: DE19823242513
Authority: DE
Inventors: Willy 6500 Mainz Ritze
Original assignee: Schott Glaswerke 6500 Mainz; Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1986-07-24
Also published as: DE3242513A1

Abstract

Neue optische Farb- und Filtergläser bestehen aus Phosphatgläsern mit relativ hohem Al2O3- und B2O3-Anteil und enthalten mindestens eine der Farbkomponenten Fe, Co, Ni, Ge, Sn und Ce2O3. Diese Gläser sind durch eine weitgehende Verminderung der Solarisationstendenz, durch eine merklich erhöhte UV-Transmission im Bereich um λ 240 nm, sowie durch eine Absorptionssteigerung bei λ 425-520 nm ausgezeichnet.

Description

sowie mindestens eine der Farbkomponenten

Co 0-2,0

gegebenenfalls in Form von CoO oder Co₂O₃

Ni 0 - 1,75

gegebenenfalls in Form von NiO oder Ni₂O₃

und gegebenenfalls die Komponenten

Ge 0 - 2,0

gegebenenfalls in Form von GeO oder GeO₂

Sn 0 - 1,5

gegebenenfalls in Form von SnO oder SnO₂

Ce₂O₃ 0 - 2,5

gegebenenfalls in Form von CeO₂

wobei 2 SnO + CeO₂ < 3,5.
2. Glas nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß 2 B₂O₃ + AI₂O₃ ^ 5,0Gew.-°/o.

Die Erfindung bezieht sich auf Alkali- bzw. Erdalkaliphosphatgläser mit relativ hohen Al₂O₃- und B₂O₃-Anteiien, die als Ausgangsgläser zur Herstellung von Co- oder CoNi-gefärbten Fihergläser dienen und eine gute Glasqualität in bezug auf Schlieren und Blasen aufweisen. CoO- bzw. (CoO + NiO)-gefärbte Phosphatfarbgläser sind bekannt, insbesondere die Gläser BG24 und UG5

(Schott-Katalog), U330 (Hoya-Katalog), sowie das Farbfilterglas 7-54 (Corning-Katalog).

ύ 55 Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Co- bzw. (Co + Ni)-gefärbtes Phosphatglas als Grundes glas für optische Färb- und Filtergläser, das gegenüber den bekannten Ca-Ba-Zn-Phosphatglassystemen durch

§ eine merklich erhöhte UV-Transmission im Spektralbereich um A 240 nm {/i = > 64%) und durch eine vorteil-

hafte Absorptionssteigerung im Lichtwellenlängenbereich λ 425 nm bis λ 520 nm gekennzeichnet ist. Ein weite-

I' res Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Glas des genannten Typs mit stark verminderter Solarisationsten-

H 60 denz, das einen sicheren Fertigungsablauf für naturblanke Walzglas- bzw. Flachglasprofile von > 3,5 mm Dicke

If ermöglicht; d. h, je höher der Transmissionsgrad eines verwendeten Glases im kurzweiligen UV-Wellenbereich

nach einer UV-Bestrahlung erhalten bleibt, um so weiter öffnen sich die zulässigen Dickentoleranzen bei einer Flachglasherstellung und erleichtern das Einhalten der strengen Qualitätsspezifikationen für großflächige Filterabmessungen.

Dieses Ziel wird mit einem Glas gemäß den Patentansprüchen erreicht. Das erfindungsgemäße Glas besteht somit aus (Gew.-°/o):

sowie mindestens eine der Farbkomponenten

32 42 513	P₂O₅	5
68,00 bis 80,00	SiO₂
0 bis 7,50	B₂O₃
1,00 bis 5,00	Al₂O₃
3,50 bis 15,00	U₂O
0 bis 1,50	Na₂O	10
0 bis 2^0	K₂O
0 bis 10,00	BaO
0 bis 5,00	BaCI₂
0 bis 2,50	CaO
0 bis 5,00	CaCi₂	15
0 bis 2,50	SrO
0 bis 5,00	MgO	2P
0 bis 3,50	ZnO
0 bis 6,00	Co,
0 bis 2,00	gegebenenfalls in Form von C-ziO, Co₂O₃ und
	Ni,
0 bis 1,75	gegebenenfalls in Form von NiO, Ni₂O₃, so	25
	wie
	Ge,
0 bis 2,00	gegebenenfalls in Form von GeO, GeO₂
	Sn,
0 bis 1,50	gegebenenfalls in Form von SnO, SnO₂	30
	Ce₂O₃,
0 bis 2^0	gegebenenfalls in Form von CeO₂
	As₂O₃, Sb₂O₃ oder Sb₂O₅
0 bis 0,50	NH₄Cl
0 bis 1,00

Das erfindungsgemäße Glas ist dadurch ausgezeichnet, daß es ohne Ge-, Sn- und Ce-Zusatz vor und nach einer 75-stündigen UV-Bestrahlung (ζ. B. mittels einer Lichtquelle vom Typ Sylvania G8T5) bei A 240 nm eine Transmission von > 64% und im Spektralbereich von λ 425 bis 520 nm eine Lichtdurchlässigkeit von < 10% erreicht

Die erfindungsgemäßen Gläser lassen sich in den für die Herstellung optischer Farbgläser üblichen, großen Schmelzeinheiten aus hochreinen kieselsäurereichen, keramischen Werkstoffen in einer hervorragenden {optischen Qualität erschmelzen. Durch die hohe Kristallisationsstabilität der herstellbaren Co-Ni-Phosphatfilter ist kaum eine Einschränkung des Volumens gegeben, wenn die Abmessungen auf eine beliebige Blockglasfertigung ausgerichtet sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Farbglas werden optimale Transmissions- bzw. Absorptionseigenschaften für das Spektralgebiet von 210 nm bis weit über 1100 nm hinaus erzielt, wobei die charakteristischen Transmissionsmaxima bei 210 nm bis 380 nm liegen.

Der Transmissionsverlauf läßt sich während der Produktion bis auf ± 1,0% innerhalb des angegebenen Spektralbereiches genau einstellen.

Das Einschmelzen erfolgt vorzugsweise in besonders reinen, hochquarzhaltigen, keramischen Schmelzeinheiten bei Temperaturen von 1180 bis 1440°C, die im wesentlichen von der Höhe des SiO₂-Al₂O₃-Gehalt und Alkali-Boroxidzusatzes abhängig sind. Bei einer berechneten Glasmenge von rund 1000 kg wird das Erschmelzen in 12 bis 15 Stunden vollzogen.

Das Blankschmelzen (Lautem) und das Entgasen eines derartigen Phosphatglasflusses wird im allgemeinen bei Temperaturen von 1260 bis 1460° C durchgeführt

Nach einer Abstehzeit von etwa 2 bis 3 Stunden bei 1350⁰C bzw. bei 1160 bis 980⁰C wird der Glasfluß mit Hilfe von Rührwerken, die auf diese Spezialgläser abgestimmt sind, gut homogenisiert

Das erhaltene Co-CoNi-Phosphatfilterglas wird anschließend in Formen gegossen, zu Flachglas verformt oder zu Preßlingen verarbeitet.

Die Abkühlung erfolgt vorzugsweise in elektrisch beheizten öfen, die das heiße Glas langsam aus dem Transformationsbereich (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 sechs Beispiele aus dem erfindangsgemäßen Zusammensetzungsbereich aufgeführt. In der graphischen Darstellung sind die Transmissionskurven dieser sechs Beispiele in einer bestimmten spektralen Anwendungsbreite wiedergegeben.

Tabelle

Zusammenset- I zungsbeispiele

IO

15

20

25

30

40

45

50

55

60

65

SiO₂ B₂O₃ Al₂O₃ Li₂O Na₂O K₂O BaO BaCI₂ CaO CaCI₂ MgO SrO ZnO P₂O₅ Co (oder die entspr.

Menge CoO/Co₂Oj) Ni (oder die entspr.

Menge NiO/Ni₂O₃) Ge (oder die entspr.

Menge GeO/GeO₂) Sn (oder die entspr.

Menge SnO/SnO₂) Ce₂O₃ (oder die entspr.

Menge CeO₂) As₂O₃ NH4CI

Lage der im UV-Auslauf liegende Absorptionskante

0,85%	1,10%	—	1.45%	—	2,65%	_	-	—	4.00%		2.80%	_	0,45%	_	0.75%	_	3,90%	-	1.25%	5,50%	1,60%	—	1,30%	—	2,00%	—	0,65%	0,65%	_	0,75%	1,75%
1,55%	3,85%	8,45%	—	0,50%	72.85%		5.25%			1,95%	4,30%	63,40%	4,00%	**CO >Cf\i.* UO₁^J "ZU**	1.75%	5.10%	0,70%
3,55%	5.05%	1,40%	—	1.50%	0.50%		7 i ,50%	3,90%	4,40%	1.35%	13.50%	0.85%	3,75%	3,95%	0,65%
	1,20%	1,00%	1.55%	1,25%	1,20%	_	0,75%	0.65%
0,75%	8,80%	1.25%	3,90%	—	1.95%
5,95%	2.00%	1,35%	0,75%	—	0,35%
3,10%		1,35%	—	1,10%
		0,90%
	2,30%
	73.70%
0,90%	—
1.80%
0,75%
80,00%
0,80%

/JH210nm A H230 nm A H25O

Ausführungsbeispiel

0,90% ΛΗ275

λ Η320

100,00% ΛΗ270

Zur Herstellung von 100 kg eines Co-Ni-gefärbten Phosphatfilterglases mit der Zusammensetzung von Beispiels werden:

836 kg Kalziumsilikat (CaSiO₃)
12,012 kg Borphospat(BPO4)

2.014 kg Zinkoxid

0,180 kg Kalziumkarbonat (CaCO₃)

4,166 kg Mg-Metaphosphat(Mg(PO₃J₂)

0324 kg Magnesiumkarbonat
71,053 kg Al-Metaphosphat (Al(PO₃J₃)

1,600 kg Ceroxid (CeO₂)

0,750 kg Ni (met) u. oder entspr. Menge NiO, Ni₂O₃

0350 kg Co (met) u. oder entspr. Menge CoO, Co₂O₃

0,650 kg Sn (met) α oder entspr. Menge SnO, SnO₂

102,495 kg

in einer Mischmaschine zu einem einheitlichen Glasgemenge intensiv vermischt

Dieses Glasgemenge wird in einer Zeit von ca. 6 bis 7 Stunden bei 1440 bis 1460° C eingeschmolzen. Die Läuterung und Entgasung des Schmelzflusses wird im Temperaturbereich von 1460 bis 1480°C während einer Zeit von 3 bis 4 Stunden vorgenommen.

Die Abrührung und Homogenisierung des Schmelzflusses wird im Temperaturbereich von 1300° bis 1240° C vollzogen. Die dazu benötigte Zeit erstreckt sich über 120 bis 160 Minuten. Der fertiggestellte optische Farbglasfluß kann anschließend in vorgewärmte Eisenformen gegossen werden.

Das Volumen der gewonnenen Gußglasbiöcke ist vom Einsatz des Gießverfahrens abhängig und kann von ca.
kg bis 500 kg gesteigert werden. Die Abkühlung dieser großen Glasstücke wird gewöhnlich in einem Elektroofen vorgenommen. Die Abkühlungsgeschwindigkeit beträgt 1 bis 2°C pro Stunde und vollzieht sich vom
Transformationsbereich (Tg) bis herunter auf die Normaltemperatur von 25° C.

Die optische Qualität der erfindungsgemäßen Co-Ni-Phosphatgläser ist gut im Hinblick auf Schlieren, Blasen
und andere Einschlüsse.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit Kobalt und/oder Nickel eingefärbte Alkali- bzw. erdalkalihaltige Phosphatgläser mit relativ hohem AI2O3 und B2O3-Anteil und weitgehender Verminderung der Solarisationstendenz, für Filter mit Absorptionssteilkanten im UV-Wellenlängenbereich λ 210 nm bis 330 nm, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Synthese-Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweisen:

P₂O₅ 68,0 - 80,0

SiO₂ 0-74

B₂O₃ 1 - 5,0

Al₂O₃ 3,5 - 15,0

U-JQ 0 - 1,5

Na₂O 0 - 2J5

K₂O 0 - 10,0

BaO 0 - 5,0

BaCI₂ 0 - 2$

CaO 0 - 5,0

CaCl₂ 0-23

SrO 0 - 5,0

MgO 0 — 3,5

ZnO 0 — 6,0

As₂O₃ oder Sb₂O₃ oder Sb₂O₅ 0 — 0,5

NH4CI 0 - 1,0