DE3414682C2 - Alkali- und erdalkalireiches Phosphatglas mit CuO als färbender Komponente für optisches Farb- und Filterglas - Google Patents

Alkali- und erdalkalireiches Phosphatglas mit CuO als färbender Komponente für optisches Farb- und Filterglas

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Abstract

Ein optisches CuO-haltiges, alkali- und erdalkalireiches Phosphatglas mit relativ hoher Dehnung (bei 20-300°C von 110 · 10-7 grd-1 bis 138 · 10-7 ged-1) und einem Transformationsbereich < 380°C, mit einer wesentlich verbesserten Transmission im UV bis zum blauen Spektralbereich (UV-Transmission bei η = 350 nm zwischen ≥ 69% und ≥ 83%) und einer sehr starken Absorption im roten Spektralbereich (IR-Absorption bei η = 700 nm zwischen ≦ 2% und ≦ 12%), besteht aus (Synthesezusammensetzung in Gew.-%): $F1 wobei gegebenenfalls zusätzlich enthalten sind: CaO, SrO, ZnO, CdO.

Description

Die Erfindung betrifft ein alkali- und erdalkalireiches Phosphatglas mit relativ hoher Dehnung und geringer Entglasungstendenz, das als Grundglas für die Herstellung von hochselektiven CuO-gefärbten Filtergläsern dient. Infolge seiner niedrigen Viskosität und den damit verbundenen Elastizitätseigenschaften werden die Voraussetzungen erfüllt, daß ein derartiges Glassystem in guter optischer Qualität kontinuierlich verformt und ohne technische Probleme über eine bewegliche Bandkühlung geschickt werden kann.
Im Vergleich mit den bekannten Cu-Phosphatglas-Kurzpaßfiltern zeigt das erfindungsgemäße Glas eine wesentlich verbesserte Transmission im UV bis zum blauen Spektralbereich und eine sehr starke Absorption im roten Spektralbereich. Das erfindungsgemäße Glas erweitert damit die Anwendungsbreite der bekannten Kupferphosphatgläser.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes optisches CuO-haltiges Phosphatglas mit einem extrem hohen Alkalioxidanteil in Verbindung mit Fluor- und Chlorzusätzen, dessen chemische Haltbarkeit im wesentlichen auf der Basis einer
Al[tief]2O[tief]3-CeO[tief]3-BaO-CuO
Einbindung stabilisierbar erschien und damit auf ein vertretbares Maß angehoben werden sollte.
Transmissionsmäßig wurden die absolut erzielbaren Durchlässigkeits- bzw. Absorptionseigenschaften angestrebt, wie sie die CuO gefärbten, reinen Phosphatlösungen in der anorganischen Chemie zeigen.
Infolgedessen waren die glastechnischen Eigenschaften dieses Filterglases so zu modifizieren, daß die verhältnismäßig hohe Dehnung durch ein ausreichendes Elastizitätsverhalten bei normalen Verarbeitungsvorgängen erreicht werden kann und zwar mittels einer gezielten Senkung des Transformationsbereiches (Tg).
Dieses Ziel wird mit einem Glas gemäß den Patentansprüchen erreicht. Das erfindungsgemäße Glas besteht somit aus (Gew.-%):
65,0 - 70,0 P[tief]2O[tief]5
0 - 2,0 B[tief]2O[tief]3
0 - 0,75 SiO[tief]2
2,5 - 6,0 Al[tief]2O[tief]3
11,0 - 17,0 R[tief]2O und zwar vorzugsweise
3,0 - 6,0 Li[tief]2O
3,0 - 6,0 Na[tief]2O
5,5 - 7,5 K[tief]2O
sowie
0 - 1,50 CaO
0 - 2,00 SrO
3,00 - 9,50 BaO
0 - 1,00 ZnO und/oder CdO
0,45 - 2,00 CeO[tief]2
0,15 - 0,75 Cl'
0,25 - 1,50 F'
Läutermittel
0,10 - 2,00 As[tief]2O[tief]3 und/oder As[tief]2O[tief]5; Sb[tief]2O[tief]3; Sb[tief]2O[tief]5
2,55 - 6,55 CuO
Ein Glas mit den erfindungsgemäß angestrebten Eigenschaften läßt sich ebenfalls erschmelzen, wenn neben BaO, SrO und CaO bis 0,45 Gew.-% MgO eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Gläser 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 Kupferphosphatglasplatten bewegen sich innerhalb eines Volumens von 1000 x 250 x 5 - 16,0 mm.
Mit dem erfindungsgemäßen Farbglas werden praktisch die höchsten Transmissions- bzw. Absorptionseigenschaften für das Spektralgebiet von 350 nm, 400 nm, 450 nm, 475 nm, 694 nm und 850 nm erzielt. Der Transmissionsverlauf läßt sich während der Produktion bis auf +/- 1,0 % im angesprochenen Spektralbereich genau einstellen. Der Transformationsbereich (Tg) der erfindungsgemäßen Gläser liegt unter 380°C, wenn der Wärmedehnungskoeffizient kleines Alpha (20-300°C) auf >/= 110 x 10[hoch]-7/°C ansteigt und über 138 x 10[hoch]-7/°C nicht hinausgeht.
Das Einschmelzen erfolgt vorzugsweise in Pt-Schmelzeinheiten bei Temperaturen von </= 1100°C und hängt im wesentlichen vom Gewichtsanteil des Al[tief]2O[tief]3, der Erdalkalioxide, des CeO[tief]2 und des SiO[tief]2-Zusatzes ab. Bei einer berechneten Glasmenge von rund 500 kg wird das Einschmelzen in 5-6 Stunden vollzogen.
Das Blankschmelzen (Läutern) und das Entgasen eines derartig speziellen Glasflusses wird im allgemeinen bei Temperaturen von </= 1050°C durchgeführt.
Nach einer Abstehzeit von etwa 1-2 Stunden bei 950°C bis 850°C wird der Phosphatglasfluß mit Hilfe von Rührwerken, die auf diese Spezialgläser abgestimmt sind, gut homogenisiert.
Das erhaltene Kupferphosphatfilterglas wird anschließend in breite Glasbänder verformt, zu Scheiben gewalzt oder zu Preßlingen verarbeitet.
Die Abkühlung erfolgt problemlos in elektrisch beheizten Öfen, die das heiße Glas langsam (mit 1 bis 4°C Abfall pro Stunde) bis auf die Normaltemperatur von ca. 25°C herunterführen und somit weitgehend entspannen.
In der nachstehenden Tabelle sind 3 Beispiele aus dem erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereich aufgeführt.
In der graphischen Darstellung ist der Transmissionsverlauf der Beispiele 1 und 2 in der gesamten spektralen Anwendungsbreite wiedergegeben.
Tabelle
Zusammensetzungsbeispiele:
Die Transmission von Beispiel 3 läuft praktisch parallel zu Beispiel 2 (in ganz engem Abstand).

Claims (3)

1. Alkali- und erdalkalireiches Phosphatglas mit CuO als färbende Komponente für optisches Filterglas für das Spektralgebiet von 350 nm bis 850 nm, gekennzeichnet durch folgende Synthesezusammensetzung (in Gew.-%):
P[tief]2O[tief]5 65,0 - 70,0
SiO[tief]2 0 - 0,75
B[tief]2O[tief]3 0 - 2,0
Al[tief]2O[tief]3 2,5 - 6,0
R[tief]2O 11,0 - 17,0
BaO 3,0 - 9,5
CeO[tief]2 0,45 - 2,0
Cl' 0,15 - 0,75
CuO 2,55 - 6,55
F' 0,25 - 1,50
Läutermittel 0,10 - 2,00
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält:
3,0 - 6,0 Gew.-% Na[tief]2O
5,5 - 7,5 Gew.-% K[tief]2O
3,0 - 6,0 Gew.-% Li[tief]2O
0 - 1,5 Gew.-% CaO
0 - 2,0 Gew.-% SrO
0 - 1,0 Gew.-% ZnO und/oder CdO
0,1 - 2,0 Gew.-% As[tief]2O[tief]3 oder Sb[tief]2O[tief]3 oder Sb[tief]2O[tief]5
3. Glas nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch folgende Synthesezusammensetzung (in Gew.-%):
P[tief]2O[tief]5 69,35
B[tief]2O[tief]3 1,75
Al[tief]2O[tief]3 5,55
Li[tief]2O 3,30
Na[tief]2O 3,45
K[tief]2O 5,60
MgO 0,45
SrO 1,50
BaO 3,30
ZnO 0,45
CeO[tief]2 0,45
As[tief]2O[tief]3 0,95
Cl[hoch]- 0,15
F[hoch]- 1,20
CuO 2,55
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