DE4241695A1

DE4241695A1 -

Info

Publication number: DE4241695A1
Application number: DE4241695A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Shibaoka; Takao Miwa; Masashi Uehara; Toshio Akimoto; Katsuya Kamisaku
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1993-06-17
Also published as: GB9225781D0; GB2262653B; FR2684799A1; JPH05163036A; GB2262653A; FR2684799B1; US5238132A; NL9202142A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Glas-Druckgefäß und insbesondere, aber nicht ausschließlich ein Glas-Druckgefäß für eine Kathodenstrahlröhre vom Flachtyp, wobei die Röhre zur Aufrechterhaltung von deren geringem Innendruck abgedichtet ist.

Was den Stand der Technik anbetrifft, so ist z. B. in der japanischen Offenlegungsschrift 2-2 89 944 ein Glas-Druckgefäß beschrieben, das geeignet ist zur Verwendung bei einem Dünntyp-TV. Das Druckgefäß wird gemäß einem solchen Verfahren erhalten, bei dem eine Glasplatte zur Herstellung eines konkaven Glases erhitzt und gebogen wird und dieses konkave Glas danach mit einer Glasrückwand zusammenverbunden wird mittels einer Glasfritte unter Gewinnung eines verschlossenen Gefäßes. Es ist anzumerken, daß in dem verschlossenen Gefäß mehrere Elektronenquellen untergebracht sind. Indessen wird bei einem solchen Druckgefäß der Zentralteil der Glasrückwand aufgrund des geringen Innendrucks nach innen konvex deformiert, so daß die Druckwiderstandsstärke im gebundenen Teil mit der auf den gebundenen Teil wirkenden Zugspannung abnimmt. Besonders bei einem Glas-Druckgefäß für einen großflächigen Bildschirm, bei dem die Fläche vom flachen Teil groß ist, nimmt die Widerstandsfestigkeit sehr stark ab, so daß das Vertrauen auf das Abdichtvermögen gering ist.

Darüber hinaus werden die Glas-Druckgefäße mit den für die Bildwiedergabe notwendigen Elektronenquellen und so weiter üblicherweise bei geringem Druck und in einem für die Trockenheit im Inneren und den darin befindlichen Teilen notwendigen Wärmezustand gehalten, so daß eine thermische Spannung im konkaven Glas und der Glasrückwand entsteht; besonders bei den Glas-Druckgefäßen mit einem großen Flachteil wird eine außerordentlich hohe Spannung in dem verschlossenen Teil gebildet, wodurch der verschlossene Teil Schaden erleiden kann.

Darüber hinaus besteht bei einem Glas-Druckgefäß für eine Kathodenstrahlröhre das Problem einer unerwünschten Färbung (im nachstehenden bezeichnet als "Bräunungs(browning)-Phänomen"), sofern der auf etwa 10 bis 30 kV beschleunigte Elektronenstrahl kontinuierlich auf die Innenfläche zugeführt wird.

Weiterhin hat das Glas-Druckgefäß im Falle einer Kathodenstrahlröhre eine hohe Temperatur und eine hohe Spannung durch das dauernde Auftreffen der Elektronenstrahlen. Auf diese Weise kann ein dielektrischer Durchschlag zwischen dem konkaven Glas und der Glasrückwand eintreten, wenn ein übliches konkaves Glas mit niedrigem elektrischen Widerstand bei hoher Temperatur eingesetzt wird. Demzufolge ist solch ein konkaves Glas für eine Kathodenstrahlröhre nicht geeignet.

Nach alledem ist ein Gegenstand der Erfindung die Bereitstellung eines Glas-Druckgefäßes, welches nicht leicht beschädigt wird und dessen abgedichteter Teill dem Innendruck darin hinreichend standhält.

Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis von sorgfältigen Versuchen über den Einfluß der Dicke des abgedichteten Teils, der Dimension des konkaven Glases und der Rückwand, der Art der Glasfritte und so weiter auf den abgedichteten Teil. Ein Gesichtspunkt ist dabei, daß das konkave Glas einen im wesentlichen rechteckigen Flachteil, eine mit dem Flachteil verbundene Seitenwand und einen ringförmigen, an der Außenperipherie im wesentlichen rechteckigen Flanschteil aufweist. Das konkave Glas und die Glasrückwand, deren Außenperipherie in der Größe mit der des Flanschteils übereinstimmt, werden miteinander in einer festgelegten Breite mittels einer Glasfritte zur Gewinnung des Gefäßes verbunden. Die nachfolgenden Ungleichungen führen zu guten Ergebnissen; darin bedeuten t₁ (mm) die Dicke des konkaven Glases, L (mm) die Länge der kurzen Seite des konkaven Glases und der Rückwand, t₂ (mm) die Dicke der Glasrückwand und W (mm) die Breite des abgedichteten Teils.

1000 W/(Lt₂)2,8
t₁0,8 t₂

Es wird bevorzugt, daß die Dicke t₁ etwa 5 mm beträgt, wenn das Glas-Druckgefäß verwendet wird für eine vergleichsweise kleine Kathodenstrahlröhre vom Flachtyp mit z. B. einer Größe von etwa 15,2 cm (etwa 6 inch); weiterhin wird bevorzugt, daß t₁ größer als 8 mm ist, um sicherzustellen, daß die Druckfestigkeit für den praktischen Gebrauch ausreicht, wenn das Gefäß als großdimensionierte Kathodenstrahlröhre vom Flachtyp mit z. B. einer Größe von etwa 28 bis 51 cm (11-20 inch) verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet im Falle des Einsatzes eines Glas-Druckgefäßes für eine Kathodenstrahlröhre, die die Kombination der nachstehenden Ungleichungen erfüllt, in denen l (mm) die Länge von der Längsseite des konkaven Glases und H (mm) die Höhe des konkaven Glases ist:

100L530,
25,45 t₁-52,7≦ωτL≦ωτ25,4 t₁-1,8,
1,3 Ll3,0 L
20H40.

Überdies wird es bevorzugt, daß eine Druckspannung höher als 245 MPa (25 kgf/mm²) erzeugt wird in den anliegenden Teilen der jeweiligen Oberflächen vom konkaven Glas und Glasrückwand, um die notwendige Druck-Widerstands-Festigkeit dauerhaft zu erhalten, und daß die Mittel zum Erhalt der Druckspannung solche zum chemischen Verstärken sind, wobei das konkave Glas und die Glasrückwand zur Berührung mit geschmolzenen Kalium-Eisen-Salzen oder dgl. kommen, deren Ionenradien größer sind als die von Natriumionen, und die Natriumionen in dem konkaven Glas und in der Glasrückwand mit den Kaliumionen in dem geschmolzenen Salz, z. B. Kaliumnitrat, ausgetauscht werden.

Gemäß der Erfindung hat die Glasfritte eine Bindefestigkeit von 255 bar (260 kgf/cm²) und wird z. B. Iwaki Glass Manufacturing Co, unter dem Namen IWF029B vertrieben; es können jedoch auch andere bekannte Fritten verwendet werden. Es wird aber bevorzugt, daß die zu verwendende Fritte eine Bindefestigkeit von mehr als 490 bar (500 kgf/cm²) aufweist, um die Druck-Widerstandsfestigkeit des Glas-Druckgefäßes zu erhöhen.

Darüber hinaus wird es bevorzugt, daß der Eckenteil von dem Flanschteil des konkaven Glases in der Breite größer hergestellt ist als der Rest vom Flanschteil, weil der abgedichtete Teil besonders an dem Eckenteil leichter beschädigt werden kann und es daher notwendig ist, den Eckenteil zu verstärken.

Demzufolge wird es bevorzugt, daß die Breite des Eckenteils 1,6mal so groß oder mehr als die Dicke des konkaven Glases ist und daß die Breite vom Flanschteil außer dem Eckenteil 1,3mal so groß oder mehr als die Dicke des konkaven Glases ist, um die Druck-Widerstands-Festigkeit ohne Vergrößerung der Dicke des konkaven Glases sicherzustellen.

Vorteilhafterweise wird die Dicke des konkaven Glases in einem Bereich von 3 bis 15 mm gewählt je nach der Änderung der Größe vom Flachteil. So wird z. B. eine Dicke vom konkaven Glas von 3 mm gewählt, wenn der Flachteil des konkaven Glases rechteckig geformt ist und die Diagonallänge 152,4 mm (6 inch) beträgt. Die Dicke des konkaven Glases soll so gewählt werden, daß die im Flanschbereich erzeugte Spannung weniger als 196 bar (200 kgf/cm²) beträgt zu dem Zeitpunkt, wo das Innere des konkaven Glases evakuiert wird.

Demzufolge wird es bei der Ausführung der oben aufgeführten chemischen Verfestigung bevorzugt, eine der nachstehenden drei Zusammensetzungen A, B oder C als Ausgangsmaterial zu verwenden, um das Bräunungs-Phänomen und dielektrisches Durchschlagen zu vermeiden.

Zusammensetzung A (Gew.-%)
SiO₂: 70,0-73,0, Al₂O₃: 1,0-1,8, MgO: 1,0-4,5,
CaO: 7,0-12,0, Na₂O: 12,0-14,0, K₂O: 0-1,5, und
Fe₂O₃: 0,08-0,14

Zusammensetzung B (Gew.-%)
SiO₂: 64,0-75,0, Al₂O₃: 1,5-2,0, MgO: 0-5,0,
CaO: 6,5-9,0, Li₂O: 0,5-2,5, Na₂O: 7,0-12,0,
K₂O: 1,6-5,0, BaO+SrO+ZrO: 0-10 und
CeO₂: 0-0,5

Zusammensetzung C (Gew.-%)
SiO₂: 64,0-72,0, Al₂O₃: 1,5-2,0, MgO: 3,0-4,0,
CaO: 6,5-9,0, Li₂O: 0,5-1,5, Na₂O: 8,5-10,5,
K₂O: 2,1-3,0, und BaO+SrO+ZrO: 4,5-10,0

Die Zusammensetzung A ist vorgesehen für ein übliches Natron-Kalk-Kieselsäure-Glas, das nach dem Schwimmverfahren (d. h. auf geschmolzenem Zinnmetall) hergestellt wird. Bei Verwendung der Zusammensetzung A ist es möglich, ein konkaves Glas mit einer guten Oberflächenglätte (geeignet für Kathodenstrahlröhren) ohne Poliervorgang herzustellen.

Ein konkaves Glas, hergestellt aus den Zusammensetzungen B oder C, hat den Vorteil, daß die Isolierung zwischen dem konkaven Glas und der Glasrückwand stabil gehalten werden kann aufgrund des höheren elektrischen Widerstands als bei der Zusammensetzung A. Der elektrische Widerstand beträgt nämlich bei 150°C mehr als 1×10¹⁰ Ω cm für Zusammensetzung B und mehr als 1×10^10,7 Ω cm für Zusammensetzung C im Gegensatz zu 1×10⁹ Ω cm für Zusammensetzung A.

Darüber hinaus hat ein konkaves Glas aus der Zusammensetzung C den weiteren Vorteil, daß es eine gegen Bräunung widerstandsfähige Schicht mit hoher mechanischer Festigkeit aufweist, wobei diese Schicht innerhalb kurzer Zeit durch den vorgenannten Ionen-Austausch-Vorgang gebildet werden kann. So kann z. B. ein konkaves Glas mit einer Druckspannung von mehr als 245 MPa (25 kgf/mm²) hergestellt werden unter Einsatz der Zusammensetzung C als Ausgangsmaterial bei Durchführung des Ionenaustauschverfahrens während 90-150 Minuten bei 500°C, 90-300 Minuten bei 490°C oder 150-360 Minuten bei 460°C.

Es wird bevorzugt, daß bei jeder der Zusammensetzungen A, B und C ein an die Oberfläche des konkaven Glases anliegender Teil eine Schicht aufweist, die durch die folgende Ungleichungen charakterisiert ist:

0,30Na₂O/(Na₂O+K₂O)(mol-%)0,75.

Eine solche Schicht bedinngt nämlich eine wesentliche Erhöhung der mechanischen Festigkeit des konkaven Glases und hat eine überragende Rolle für die Verhinderung des Bräunungsphänomens.

Sofern das konkave Glas gefärbt wird, erfolgt diese Veränderung in dem Teil, wo der Elektronenstrahl auftrifft, in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung. Wenn z. B. die Beschleunigungsspannung etwa 10 kV beträgt, halten die meisten Elektronen an einer Stelle, wo die Tiefe von der Oberfläche vom Glas im Bereich von 0,5-1,5 µm liegt und das konkave Glas wird in diesem Bereich gefärbt. Wenn die Spannung etwa 20 kV beträgt, wird das Glas im Bereich von 1,0-3,5 µm verfärbt und bei 30 kV Spannung im Bereich von 2,0-6,5 µm. Demzufolge werden die Bedingungen für das Ionenaustauschverfahren in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls erläutert.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind ersichtlich aus der nachfolgenden, auf die anliegenden Zeichnungen bezugnehmenden Beschreibung.

Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine allgemeine perspektivische Ansicht eines Glas-Druckgefäßes für eine Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Glas-Druckgefäßes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht vom Flanschteil des Glas-Druckgefäßes gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der mittleren Druck-Widerstands-Festigkeit des Glas-Druckgefäßes gemäß Fig. 1 und im Falle eines zum Vergleich vorgesehenen Glas-Druckgefäßes,

Fig. 5 ist eine Darstellung vom Flanschteil gemäß Fig. 3 im vergrößerten Maßstab.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im Nachstehenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

A. Allgemeine Angaben für das konkave Glas und die Glasrückwand. Beispiel 1

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, stellt das Glas-Druckgefäß A gemäß der Erfindung ein Gefäß für die Verwendung als Kathodenstrahlröhre dar, dessen Innendruck niedrig ist und das in der Art hergestellt wurde, daß das konkave Glas 2 und eine Glasrückwand 3 mittels einer Glasfritte 4 verbunden sind.

Das konkave Glas wurde erhalten durch Erhitzen und Biegen eines Soda-Kalk-Floatglases mit einer Dicke t₁ von 15 mm; es weist einen im wesentlichen rechteckigen flachen Teil 2a mit 4 abgerundeten Ecken sowie einen ringförmigen Flanschteil 2c mit einer im wesentlichen in eine rechteckige Form gebrachten Außenperipherie auf.

Die Dimensionen des konkaven Glases 2 sind 369 mm und 489 mm in den jeweiligen Richtungen x und y in Fig. 2 bei einer Tiefe H von 40 mm. Die Breite b von den Eckenteilen von dem Flanschteil (Fig. 5) beträgt 18 mm und ist so wie die Breite a vom Rest des Flanschteils.

Das konkave Glas 2 wird in ein geschmolzenes Kaliumnitrat-Salz eingetaucht, um die Natrium-Eisen-Ionen im Glas durch die Kalium-Ionen im geschmolzenen Salz auszutauschen. Als Ergebnis erhält man eine Druckfestigkeit von 588 MPa (60 kgf/mm²) im an der Oberfläche des konkaven Glases anliegenden Teil. Die Glasrückwand 3 wird aus einem Soda-Kalk-Floatglas hergestellt und hat eine Dicke von 15 mm. Die Dimensionen derselben sind 379 mm (die Länge ist mit L in Fig. 2 bezeichnet) und 499 mm in den jeweiligen Richtungen x und y in Fig. 2. Der entsprechende Ionenaustausch wurde mit der Glasrückwand durchgeführt und eine Druckfestigkeit von 588 MPa (60 kgf/mm²) im an der Oberfläche der Glasrückwand anliegenden Teil erhalten.

Das konkave Glas und die Glasrückwand 3 werden an den Flächen 2d (Fig. 3) aneinander gebunden unter Verwendung der Glasfritte 4 mit einer Biegefestigkeit von 255 bar (260 kgf/cm²); die Glasfritte wird von Iwaki Glass Manufacturing Co. hergestellt und ist unter Namen IWFO29B im Handel erhältlich und hier später als Fritte I bezeichnet. Es ist anzumerken, daß die Bindungsbreite W zwischen den verbundenen Flächen 2d 16 mm beträgt.

Die Verbindung erfolgt bei einer Temperatur von 450°C; die Zugspannung zwischen den beiden anliegenden Oberflächen des konkaven Glases 2 und der Glasrückwand 3 liegt im Bereich zwischen 245-294 MPa (25-30 kgf/mm²). Der Wert für 1000 W/Lt₂ bei dem Glas-Druckgefäß A ist 2,81 und die Dicke t₁ ist gleich der von t₂.

Der Innendruck des Glas-Druckgefäßes A ist niedrig, so daß der atmosphärische Druck von etwa 1 bar (1 kgf/cm²) immer auf das Glas-Druckgefäß A wirkt.

Ein Wasserdruck wird mehrere Male auf das Glas-Druckgefäß von außen ausgeübt, um die Widerstands-Festigkeit auf ein eventuelles Nachlassen des Wasserdruckes beim abgedichteten Gefäß hin zu prüfen.

Die mittlere Druck-Widerstands-Festigkeit beträgt etwa 2,9 bar (3 kgf/cm²); danach wird der abgedichtete Teil der insgesamt geprüften Gefäße A beschädigt. Wenn die als Fritte I bezeichnete Glasfritte 4 ersetzt wird durch die Fritte II (mit einer Biegefestigkeit von etwa 392 bar (400 kgf/cm²), steigt die mittlere Druck-Widerstand-Festigkeit bis auf etwa 3,9 bar (4,1 kgf/cm²).

Beispiele 2 bis 4

Die mittlere Druck-Widerstands-Festigkeit von den Glas-Druckgefäßen B, C und D wurde geprüft. Bei diesen Glas-Druckgefäßen waren die Länge des konkaven Glases in der x-Richtung, die Dicke t₁, die Länge der kurzen Seite von der Glasrückwand, die Dicke t₂ und die Bindungsbreite W von denen des Glas-Druckgefäßes A verschieden.

Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Die mittlere Druck-Widerstands-Festigkeit wurde bei dem Glas-Druckgefäß E mit der Bindungsbreite W von 12 mm, bei dem Glas-Druckgefäß F mit der Dicke t₁ von 10 mm und dem Glas-Druckgefäß G mit der Dicke t₁ von 12 mm bestimmt und verglichen mit der des Glas-Druckgefäßes A, dessen Abmessungen denen der Glas-Druckgefäße E, F und G entsprechen, ausgenommen den oben angeführten Dimensionen für E, F und G.

Die Tabelle I wurde aufgestellt zum Vergleich der Versuchsergebnisse, die bei den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhalten wurden.

Darüber hinaus zeigt die Fig. 4 eine graphische Darstellung des Wertes (1000 W/Lt₂): mittleren Druck-Widerstands-Festigkeit.

Gemäß Tabelle 1 und Fig. 4 ist es verständlich, daß im Falle der Erfüllung der nachstehenden Ungleichungen

1000 W/(Lt₂)2,8 und
t₁0,8 t₂

die Druck-Widerstands-Festigkeit des Glas-Druckgefäßes auf einen für den praktischen Gebrauch notwendigen Wert, nämlich etwa 2,9 bar (3 kgf/cm²) ansteigt.

B. Form des Flanschteils Beispiele 5 bis 7

Die Druck-Widerstands-Festigkeit beim Glas-Druckgefäß H wurde untersucht. Die Dimensionen des konkaven Glases 2 und der Glasrückwand 3 sowie der Bindungsbreite W vom Glas-Druckgefäß H stimmten mit denen des Glas-Druckgefäßes A überein, ausgenommen die Breite b an dem Eckenteil des Flanschteils und der Breite a vom Rest des Flanschteils, die 26 mm und 22 mm waren. Weiterhin wurde geprüft das Glas-Druckgefäß J, dessen Dimensionen mit denen vom Glas-Druckgefäß H übereinstimmten, ausgenommen daß die Breite b vom Eckenteil und die Breite vom Rest geändert wurden auf 30 mm und 25 mm. Im Falle des Glas-Druckgefäßes K, der sonst mit den Dimensionen des Glas-Druckgefäßes H übereinstimmte, waren die Breiten b und a geändert auf 18 mm bzw. 15 mm. Bei den Versuchen 5 bis 7, wurde nur die Fritte I als Glasfritte 4 verwendet.

Beispiele 8 bis 10

Ein Glasmaterial wurde zum Erhalt eines Glaspostens geschmolzen. Das Glasmaterial enthielt: 59,14 Gew.-% SiO₂, 1,08 Gew.% Al₂O₃, 0,98 Gew.-% MgO, 2,00 Gew.-% CaO, 11,02 Gew.-% Na₂O, 2,88 Gew.-% K₂O, 9,72 Gew.-% BaO, 9,74 Gew.-% SrO, 0,02 Gew.-% Fe₂O₃, 0,28 Gew.-% CeO₂, 0,46 Gew.-% TiO₂ und 5,74 Gew.-% ZrO₂.

Ein konkaves Glas 2 wurde aus dem Glasposten hergestellt unter der an sich bekannten Verwendung einer Metallschmelze. Bei dem konkaven Glas 2 waren die Dicke t₁ 5 mm und die Längen in den Richtungen x und y gemäß der Fig. 2 138 mm und 178 mm. Die Höhe des konkaven Glases war 21 mm. Weiterhin waren die Breite b des Eckenteils und die Breite vom Rest des Flanschteils 2c 9,4 mm bzw. 7,0 mm.

Druckspannung wurde auf dem der Oberfläche des konkaven Glases anliegenden Teil mittels des im Beispiel 1 angeführten Ionenaustauschverfahrens erzeugt und das konkave Glas mittels der Fritte I an die aus demselben Glasansatz gefertigte Glasrückwand 3 gebunden, deren Dicke t₂ 5 mm betrug und bei der die Längen in der x und y Richtung gemäß Fig. 2 142 mm (in der mit L bezeichneten Länge) bzw. 183 mm waren. Die Bindungsbreite W betrug 6 mm. Bei dem so erhaltenen Glas-Druckgefäß für Beispiel 8 waren t₁ und t₂ gleich und (1000 W/Lt₂) 8,45.

Bei dem als Beispiel 9 verwendeten Glas-Druckgefäß N betrug die Dicke t₁ des konkaven Glases 2 10 mm, die Breite b vom Eckenteil des Flanschteils 2c 23 mm und die Breite a vom Rest des Flanschteils 2c 15 mm. Die anderen Dimensionen vom Glas-Druckgefäß N entsprachen denen des Glas-Druckgefäßes M.

Bei dem dem Beispiel 10 zugrundeliegenden Glas-Druckgefäß P war die Breite des Eckenteils vom Flanschteil 2c 8 mm und die Breite a für den Rest vom Flanschteil 2c 5 mm. Die anderen Dimensionen entsprachen denen des Glas-Druckgefäßes M. Die mittlere Druck-Widerstands-Festigkeit wurde bei jedem der Glas-Druckgefäße M, N und P nach der im Beispiel 1 angeführten Weise bestimmt.

Vergleichsbeispiele 4 bis 7

Bei dem als Vergleichsbeispiel 4 dienenden Glas-Druckgefäß Q betrugen die Weiten a und b des Flanschteils 15 mm, die anderen Abmessungen waren dieselben wie bei dem Glas-Druckgefäß A. Bei dem als Vergleichsbeispiel 5 verwendeten Glas-Druckgefäß R waren die Breite b des Eckenteils und die Breite a für den Rest des Flanschteils 13 mm bzw. 15 mm; die anderen Dimensionen entsprachen denen des Glas-Druckgefäßes A. Bei dem als Vergleichsbeispiel 6 dienenden Glas-Druckgefäß S waren die Breiten b und a vom Flanschteil 5 mm; die anderen Dimensionen entsprachen denen des Glas-Druckgefäßes A. Bei dem Glas-Druckgefäß T im Vergleichsbeispiel 7 waren die Breite b des Eckenteils vom Flanschteil 2c 4 mm, die Breite a vom Rest des Flanschteils 2c 5 mm und die anderen Dimensionen so wie bei dem Glas-Druckgefäß M.

Die mittlere Druck-Widerstands-Festigkeit von einem jedem der Glas-Druckgefäße Q, R, S und T wurde nach der in Beispiel 1 angeführten Weise geprüft.

Die mittlere Druck-Widerstands-Festigkeit im Falle der Beispiele 1 und 5 bis 10 sowie der Vergleichsbeispiele 4 bis 7 sind in der Tabelle II zusammengestellt. Gemäß der Tabelle II wird es bevorzugt, daß die Breite b vom Eckenteil des Flanschteil größer ist als die Breite a für den Rest des Flanschteils, um die Druck-Widerstands-Festigkeit zu verbessern. Insbesondere ist es zu bevorzugen, daß die Breite b vom Eckenteil 1,6mal so groß oder noch größer als die dicke t₁ vom konkaven Glas 2 ist und daß die Breite a vom Rest 1,3mal so groß oder noch größer als die Dicke t₁ vom konkaven Glas 2 ist.

Bei den obigen Ausgestaltungen hat der flache Teil 2a des konkaven Glases 2 eine rechteckige Form mit 4 abgerundeten Ecken, indessen kann der flache Teil auch eine quadratische Form aufweisen.

C. Glaszusammensetzungen Beispiele 11 bis 23

Der elektrische Widerstand, die Bräunungsbeständigkeit und mechanische Festigkeit wurden bei einer jeden der 13 Glasprobentafeln, die hergestellt waren aus Zusammensetzungen mit den in Tabelle III angeführten Ausgangsmaterialien, ermittelt (vgl. Tabelle IV).

Diese 13 Probeplatten wurden in einer Dicke von 5 mm gemäß dem oben angeführten Float-Verfahren hergestellt und vor Bestimmung der drei physikalischen Konstanten ionen-austauschend mit Kaliumnitrat unter entsprechenden Bedingungen behandelt.

Bei der Untersuchung der Probeplatten wurde als elektrischer Widerstand der Logarithmus (10 g P) vom Durchgangswiderstand P bei 150°C ermittelt. Die Änderung der Durchlässigkeit vom Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm (ΔT= Transmission vor der Anwendung eines auf etwa 10 kV in 100 Stunden beschleunigten Elektronenstrahls von 40 µA/cm² - Transmission nach der Anwendung des elektronenstrahls) wurde als Maß für die Bräunungsfestigkeit gemessen. Die Druckspannung in an der Oberfläche der Platte anliegenden Teilen wurde mittels eines Polarisationsmikroskops als mechanische Festigkeit bestimmt.

Beispiele 24 und 25

Die Verteilung der Konzentration (in Mol.-% und Gew.-%) an Na₂O und K₂O wurde an der Oberfläche der Glasplatte nach innen gemessen bei Probe 6A (Tabelle V), die erhalten wurde aus der Probeplatte 6 (Tabelle III) durch Ionenaustausch mit Kaliumnitrat während 180 Minuten bei 460°C, sowie bei Probe 6B (Tabelle VI), die erhalten wurde durch Ionenaustausch während 360 Minuten bei 460°C, mittels eines Röntgenstrahlen-Mikroanalysengeräts mit einer Auflösung von etwa 0,5 µm.

Aus der Tabelle V ist ersichtlich, daß eine Schicht, die durch die Ungleichung 0,30Na₂O/(Na₂O+K₂O)(mol.-%)0,75 charakterisiert ist, eine stark erhöhte mechanische Festigkeit und eine übnerlegene Funktion zur Verhinderung des Bräunungsphänomens hat, im Bereich zwischen etwa 0,9 und etwa 4,8 µm besteht. Demgemäß ist das konkave Glas der Probe 6A geeignet zur Verhütung des Bräunungsphänomens für den Fall des Auftreffens von auf etwa 10 kV beschleunigten Elektronenstrahlen.

Gemäß Tabelle VI besteht eine solche durch die vorstehende Ungleichung charakterisierte Schicht im Bereich zwischen etwa 1,5 und 7 µm. Demzufolge ist das konkave Glas gemäß Probe 6B zur Verhütung des Bräunungsphänomens geeignet für den Fall des Auftreffens von auf etwa 30 kV beschleunigten Elektronenstrahlen. Nach alledem ist es vorzuziehen, daß die Bedingungen für den Ionenaustauschprozeß in Abhängigkeit mit der Beschleunigungsspannung der Elektronenstrahlen geregelt werden.

Die mittlere Druck-Widerstands-Festigkeit wurde untersucht bei einem mit einer Platte aus der Probe 6A hergestellten Glas-Druckgefäß, das wie das Glas-Druckgefäß A erhalten wurde und dieselben Dimensionen wie dieses hatte. Als Ergebnis wurden gefunden: ≈2,94 bar (3,0 kgf/cm²) bei Fritte I und ≈4,02 bar (4,1 kgf/cm²) bei Fritte II, was übereinstimmte mit Beispiel 1.

Wenn das erfindungsgemäße Glas-Druckgefäß für eine Kathodenstrahlröhre mit geringem Innendruck eingesetzt wird, ist ein Bildsichtgerät mit einer hohen Druck-Widerstands-Festigkeit erhaltbar. Insbesondere im Falle einer großdimensionierten Kathodenstrahlröhre läßt sich eine für den praktischen Gebrauch notwendige Druck-Widerstands-Festigkeit erzielen.

Insofern als weit auseinanderliegende Ausgestaltungen der Erfindung ohne Abweichung vom Sinn und Umfang derselben möglich sind, wird angemerkt, daß die Erfindung durch die Patentansprüche definiert und keineswegs auf spezielle Ausführungsformen beschränkt ist.

Tabelle II

Tabelle IV

Tabelle V

460°C, 3 Stunden

Tabelle VI

460°C, 6 Stunden

Claims

1. Glas-Druckgefäß (1) für eine Kathodenstrahlröhre, worin in konkaves Glas (2) einen im wesentlichen rechtwinkligen Flachteil (2a), einen mit dem Flachteil (2a) verbundenen Seitenwandteil (2b) und einen ringförmigen Flanschteil (2c) mit einer im wesentlichen rechtwinkligen Außenperipherie umfaßt und der Flanschteil (2c) des konkaven Glases (2) mittels einer Glasfritte (4) und mit einer festgelegten Breite mit einer rechtwinkligen Glasrückwand (3) verbunden ist, deren Peripherie übereinstimmt mit der Außenperipherie des Flanschteils (2c), dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Ungleichungen erfüllt werden, in denen t₁ (mm) die Dicke des konkaven Glases (2) ist, L (mm) die Länge der kurzen Seite des konkaven Glases (2) und der Glasrückwand (3) bedeutet, t₂ (mm) der Dicke der Glasrückwand (3) entspricht und W (mm) die Bindungsbreite ist: 1000 W/(Lt₂)2,8
t₁0,8 t₂.

2. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Ungleichungen erfüllt werden, in denen l (mm) die Länge der langen Seite des konkaven Glases (2) ist und H (mm) der Tiefe des konkaven Glases entspricht: 100L530,
25,45 t₁-52,7≦ωτL≦ωτ25,4 t₁-1,8,
1,3 Ll3,0 L
20H40.

3. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckspannung von mehr als 245 MPa (25 kgf/mm²) nahe den Oberflächen vom konkaven Glas (2) und Glasrückwand (3) erzeugt wird durch Austausch der Natriumionen in dem konkaven Glas (2) und der Glasrückwand (3) durch Kaliumionen im geschmolzenen Salz.

4. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckenteil vom Flanschteil (2c) in der Breite größer ist als der Rest vom Flanschteil (2c).

5. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Eckenteils 1,6mal so groß oder mehr ist als die Dicke des konkaven Glases (2) und die Breite des Restes von dem Flanschteil (2c) 1,3mal so groß oder mehr ist als die Dicke des konkaven Glases (2).

6. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des konkaven Glases im Bereich zwischen 3 und 15 mm liegt.

7. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das konkave Glas (2) aus einer Grundmischung aus 70,0-73,0 Gew.-% SiO₂, 1,0-1,8 Gew.-% Al₂O₃, 1,0-4,5 Gew.-% MgO, 7,0-12,0 Gew.-% CaO, 12,0-14,0 Gew.-% Na₂O, 0-1,5 Gew.-% K₂O und 0,08-0,14 Gew.-% Fe₂O₃ besteht und als Ergebnis eines Ionenaustauschs an der Oberfläche des konkaven Glases (2) eine Schicht anliegt, die die Ungleichung 0,30Na₂O/(Na₂O+K₂O)(mol-%)0,75erfüllt.

8. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das konkave Glas (2) aus einer Grundmischung aus 64,0-75,0 Gew.-% SiO₂, 1,5-2,0 Gew.-% Al₂O₃, 0-5,0 Gew.-% MgO, 6,5-9,0 Gew.-% CaO, 0,5-2,5 Gew.-% Li₂O, 7,0-12,0 Gew.-% Na₂O, 1,6-5,0 Gew.-% K₂O, 0-10,0 Gew.-% BaO+SrO+ZrO und 0-0,5 Gew.-% CeO₂ besteht und daß als Ergebnis eines Ionenaustauschs an der Oberfläche des konkaven Glases (2) eine Schicht anliegt, die die Ungleichung 0,30Na₂O/(Na₂O+K₂O)(mol-%)0,75erfüllt.

9. Druckgefäß (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das konkave Glas (2) aus einer Grundmischung aus 64,0-72,0 Gew.-% SiO₂, 1,5-2,0 Gew.-% Al₂O₃, 3,0-4,0 Gew.-% MgO, 6,5-9,0 Gew.-% CaO, 0,5-1,5 Gew.-% LiO₂, 8,5-10,5 Gew.-% Na₂O, 2,1-3,0 Gew.-% K₂O, 4,5-10,0 Gew.-% BaO+SrO+ZrO besteht und daß als Ergebnis eines Ionenaustauschs an der Oberfläche des Glases (2) eine Schicht anliegt, die die Ungleichung 0,30Na₂O/(Na₂O+K₂O)(mol-%)0,75erfüllt.

10. Druckgefäß (1), erhältlich wie vorstehend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.