NL7907421A

NL7907421A - Multicomponentglas voor lichttransmissie.

Info

Publication number: NL7907421A
Application number: NL7907421A
Authority: NL
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1978-10-06
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1980-04-09
Also published as: JPS5851900B2; FR2438018A1; GB2034300A; DE2940451C2; GB2034300B; US4367012A; FR2438018B1; JPS5551733A; NL188403C; NL188403B; DE2940451A1

Description

) b · - vo 8497

Multicomponentglas voor lichttransmissie.

De uitvinding heeft betrekking op een multicom-ponentglas voor lichttransmitterende lichamen met uitstekende veersbestendigheid.

In het algemeen bestaat een glasvezel voor licht-5 transmissie uit een keraglas en daar omheen een mantelglas met een iets lagere brekingsindex dan het kernglas. Een glaslichaam voor liehttransaissie, vaarvan de brekingsindex van het kernglas uniform is langs de radiele richting van de doorsnede van het kern— glas, vardt een staptype glasvezel genoemd. De staptype glasvezel 10 transmitt eert een lichtinformatie afkomstig'van een uiteinde van de vezel naar het andere uiteinde, terwijl de lichtinformatie in het grensvlak tussen het kernglas en het mantelglas geheel verd gereflecteerd. Een glaslichaam voor lichttransmissie vaarvan de brekingsindex van het kernglas progressief in radiele richting van de 15 doorsnede van het kernglas kleiner vordt, is eveneen bekend. Dit type glaslichaam vordt een convergentietype (focusserend type) glasvezel genoemd. Lichtstralen die evenwijdig aan de optische as in het eindoppervlak van de optische as van de glasvezel komen, lopen langs de lichtas en vorden naar het andere uiteinde getransmitteerd, 20 en andere lichtstralen vorden naar het andere uiteinde getransmitteerd terwijl ze als een sinuskromme rond de lichtas bewegen. Cta-dat het verschil in fase tussen de lichtstralen die aan het andere uiteinde zijn aangekomen gering is, is bekend, dat de convergentietype glasvezel lichttransmissie over een ruim gebied mogelijk maakt.

25 Communicatiemethoden welke gebruik maken van een lichttransaissieglasvezel als lichtpad zijn onlangs in versnelde mate aan onderzoeken onderworpen vanwege hun uitstekende eigenschappen zoals licht gewicht, geen inductie, geen lekkage, weinig verlies en groot vermogen, en zijn op technische schaal aanvaard.

/ . .

30 De technologische vooruitgang op dit gebied heeft geleid tot een vaststelling van zowel optische als mechanische eigenschappen die glasvezels voor een dergelijke toepassing zouden moeten bezitten.

Een zeer belangrijke eigenschap welke glasvezels 7907421 - » i 2 voor lich.ttransmissiepad.en dienen, te- "bezitten, is een uitstekende weersbestendigheid, in het bijzonder een uitstekende waterbestendigheid in een zeer vochtige atmosfeer met hoge temperatuur, omdat het lichttransmissiepad aan een natuurlijke omgeving wordt bloot-5 gesteld.

Bij het vervaardigen van glasvezels als lichttransmissiepad in een communicatiesysteem is het gebruikelijk om het uitwendige oppervlak van gewone glasvezels te bekleden met een synthetische harslaag door- twee· of drie windingen, een veelheid van 10 de mantelglasvezels te verzamelen, en het geheel verder te bekleden, met een synthetische hars,, rubber enz..., teneinde een glasvezelkabel te vormen. Het. bekledingsmateriaal zoals- een synthetisch hars, rubber enz.dient, cm een directe blootstelling van het glasoppervlak aan de uitwendige atmosfeer te voorkomen. Ha verstrijken 15 van een lange tijdsperiode dringt echter vocht of damp in de uitwendige atmosfeer door het mantelmateriaal heen, met als gevolg dat het in contact kant met de als lichttransmissiepad gebruikte glasvezels. Wanneer de· glasvezels een lage waterbestendigheid bezitten, worden derhalve de· oppervlakken van de glasvezels geleidelijk 20 door vocht aangetast en de optische eigenschappen en mechanische sterkte van de glasvezels slechter . Teneinde een glasvezelkabel, voor lichttransmissie met uitstekende waterbestendigheid te verkrijgen, dient het mantelglas dat tenminste de buitenste laag van elke samengestelde glasvezel vormt, een uitstekende waterbestendigheid te 25 bezitten.

Multicomponentglazen en siliciumoxydeglazen, gedoteerd met germaniumoxyde, fosforoxyde enz.., zijn bekend als materialen voor lichttransmissieglasvezels. De siliciumoxydeglazen hebben een uitstekende waterbestendigheid.. De multicomponentglazen 30 zijn geschikt voor de vervaardiging van optische glasvezels met een hoog openingengetal (numerieke apertuur) omdat vele glassamenstellingen kunnen worden gebruikt, en er is veel ruimte cm glazen te kiezen die een groot verschil in brekingsindex geven tussen het kernglas en het mantelglas. Bovendien heeft multiccmponentglas eigen-35 schappen die geschikt zijn voor massaproduktie zoals kan worden 79074 21 3 l· waargenomen, in het geval van optische glazen en vensterglas. Deze eigenschappen zijn ook zeer belangrijk voor een technische vervaardiging van glasvezels.

Talloze multicamponentglazen voor lichttrans-5· missie zijn "bekend, maar wat waterbestendigheid; betreft kunnen deze alle nog warden verbeterd.

typische glas samenstellingen van deze bekende multicamponentglazen zijn de volgende: 1.) multicomponentglazen die als hoofdbestand-10 delen SiO^, Wa^O en Ga0 bevatten; Z) multicamponentglazen, die als hoofdbestand— delen SiO^, Ua^O en PbO bevatten; 3) multicanponentglazen, die SiO^, GeO^ en R^O bevatten (B^O is een alkalimetaaloxyde zoals Na^O of K^O) 15 multicaaponentglazen, die als hoofdbestand delen SiOg, Ra^O, en

Het keraglas en het mantelglas voor lichttrans-missieglasvezeis worden verkregen door de onderlinge hoeveelheden van de bestanddelen van deze multicomponentglazen geschikt te ver-20 anderen.

Deze bekende multicomponentglazen hebben echter een of meerdere gebreken. Uit de multicanponentglazen van categorie 1) vervaardigde glasvezels hebben een slechte waterbestendigheid. On hun waterbestendigheid te verbeteren is het nodig om 25 AlgO^, MgO enz. in te voeren, zoals in de vensterglas industrie bekend is. Door het invoeren van deze canponenten wordt echter de smelttempesatuur van het glas en de voor bewerking geschikte temperatuur abrupt verhoogd, en wordt het moeilijk om voor lichttransmissie geschikte glasvezels met lage verliezen te vervaardigen.

30 Uit de multicomponentglazen van categorie 2) ver vaardigde glasvezels hebben een slechte waterbestendigheid, wanneer hun FbO-gehalte gering is. Wanneer het FbO-gehalte verhocgd wordt tot meer dan ongeveer 20 gew.£ kan de waterbestendigheid van de glasvezels worden verbeterd. Wanneer echter het PbO-gehalte toe- 790 74 21 « 5 ι+ neemt, nemen de ver stro o ilngsv er lie z en van licht aanzienlijk, toe en is het derhalve moeilijk om lichttransmissieglasvezels met lage verliezen te vervaardigen.

Uit de multicamponentglazen van categorie 3) ver-5 vaardigde glasvezels hebben grote verstrooiïngsverliezen cmdat deze glas samenstellingen een grote neiging tot kristallisatie vertonen ► Derhalve is het lastig cm lichttransmissieglasvezels met lage verliezen uit deze multicomponentglazen te vervaardigen.

De multicomponentglazen van categorie U) hebben 10 het. voordeel, dat de smelttemperatuur van het glas een lage vaarde van niet meer dan 1300°C bezit, en dat'de liehtabsorptieverliezen. als gevolg van metallische ijzerverontreinigingen laag zijn.

Een van de uitvinders van. de onderhavige aanvrage heeft zich met de samenstelling van deze multicomponentglazen bezig gehouden, en 15 reeds een glassamenstellingsgebied bepaald dat voor de vervaardiging van eonvergentietype glasvezels geschikt is (Japanse octrooi-publicatie 29521(-/76)· . .. In de Japanse octrooipublicatie 3352/78 vordt een SiOg-Ma^O-BgOg-type multicomponentglas beschreven, alsmede, een 20 staptype glasvezel voor optische communicatie die als kernbestand— deel een multicomponentglas omvat, dat uit bè - 65 gev.% SiOg, 1 - 5 gev.$ Al-gO^, 17 -23 gew.% van een alkalimetaal,, in hoofdzaak UagO, 5-12 gevr.% CaO, 1(--15 gev.$ BgO^, en 1 - 12 gev.$

ZrOg bevat.

25 Onderzoekingen van de uitvinders van de onder havige aanvrage hebben laten., zien, dat voor toepassing als mantel-camponent van een lichttransmissieglasvezel, een multicomponentglas van de in de Japanse octrooipublicatie 3352/78 vermelde samenstelling geen voldoende vaterbestendigheid bezit.

30 Doel van de uitvinding is derhalve een lichttrans- missieglas te verschaffen, dat een multiecmponentglas van het SiOg-NagO-BgO^-type omvat met uitstekende veersbestendigheid, in het bijzonder uitstekende waterbestendigheid.

Een ander doel van de uitvinding is cm een licht- 790 7 421 5 transmissieglas te verschaffen, dat "bovenstaand vermelde muit ic cm-ponentglas met uitstekende waterbestendigheid, zelfs bij toepassing als mantelingrediênt van een lichttransmissieglasvezel omvat.

Andere doeleinden van de uitvinding zullen aan 5 de hand van de volgende beschrijving duidelijk worden.

Deze doeleinden en voordelen van de uitvinding worden gerealiseerd volgens de uitvinding door een lichttransmissie— glas met uitstekende weersbestendigheid, dat de volgende samenstelling in gew.$ heeft: 10 Si02 38 - 10 B203 h - 22

Ha20- 8 -2k S^O 0-15

Li20 0 - 15 15 Cs20 0 - 15 A1203 1 -22

ZnO 1 - 16

Ti02 0 - T

Zr02 0 - 7

20 CaO 0 - T

BaO 0-7

MgO 0-7 mits Ha20 + K^0 + Li^O + Cs20 is 13 - 2h, en A1203 + ZnO + TiOg +

Zr02 + CaO + BaO + MgO is 2 - 32.

25 Karakteristiek voor de samenstelling van het lichttransmissieglas volgens de uitvinding is dat het Si02, B203,

Na20, -^2^3 en Zn0 hoofdbestanddelen bevat. Volgens een voor- keursuitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het glas hè - J0 gev.%

Si02, 6-20 gev.$ B203 en -1 - 16 gew.# A1203.

30 Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm van

de uitvinding omvat het glas 38 - 57 gev.% SiO^ en 15 - 22 gew./S

41„Q .

2 3

Karakteristiek voor de eerste uitvoeringsvorm is dat het resulterende glas een uitstekende waterbestendigheid 790 7 4 21 . i β "bezit, en gemakkelijk de viscositeit van het glas kan worden ingesteld op een waarde, welke geschikt is voor een combinatie van een kernglas en een mantelglas.

Karakteristiek voor de tweede uitvoeringsvorm is 5 dat het glas een uitstekende waterbestendigheid bezit en het sterk-t ever lies bij contact van het glas met water buitengewoon gering is.

Desgewenst kan het glas volgens de uitvinding voor lichttransmissie tevens K^O, Li^O, Cs^O, TiOg, ZrO^, CaO, BaO en MgO bevatten.

10 De vijf hoofdbestanddelen zijn. nodig om de ver schillende onderstaand, te beschrijven eigenschappen aan het licht— transmissieglas te geven. Bovenal is ZnO, tezamen met Al^O^, essentieel cm een zeer goede' waterbestendigheid aan het glas volgens de uitvinding te verlenen.

15 De bovenstaand vermelde optionele ingrediënten worden gebruikt cm extra eigenschappen aan het lichttransmissie— glas te geven. Het. zijn derhalve· niet louter optionele ingrediënten, maar gekozen ingrediënten om extra eigenschappen aan het, de vijf hoofdbestanddelen bevattende glas te verlenen zonder dat de 20 uitstekende eigenschappen daardoor worden aangetast.

Het lichttransmissieglas volgens de uitvinding bevat bovenstaand vermelde ingrediënten in hoeveelheden binnen de aangegeven gebieden.

De redenen voor de beperking van de gehalten van 25 de ingrediënten zijn onderstaand aangegeven. Deze redenen hebben betrekking op de eigenschappen van het glas.

Si02:

Dit is een hoofdbestanddeel van het multicamponent-glas van het SiOg-BgO^-HagO-type volgens de uitvinding, dat essen-30 tieel is om verschillende praktische eigenschappen aan het glas te verlenen. SiOg kan in een hoeveelheid van 38 - 70 gew.^ worden opgenomen. Wanneer de hoeveelheid minder dan 38 gew.$ bedraagt, is de waterbestendigheid van het glas zeer gering. Anderzijds wanneer het SiOg-gehalte groter dan 70 gev.% bedraagt, wordt de glassmelttem- 790 7 4 21 • J· « τ peratuur exceptioneel hoog·. Het is dan lastig om een glas met lage verliezen te verkrijgen en er bestaat een aanzienlijk grotere neiging tot kristallisatie van het glas.

Wanneer men AlgO^ als ander hoofdbestanddeel be-5 schouwt, is het SiO^-gehalte bij voorkeur b6 — 70 gev.% wanneer het Al^O^-gehalte 1-15 gev.% bedraagt, en 3& - 57 gev.% wanneer het AlgO^-gehalte meer dan 15 gev.% maar niet meer dan 22 gevr.% bedraagt. Een glassamenstelling met een betrekkelijk hoog gehalte aan Al^O^ in het laatstgenoemde gebied toont, in het algemeen een 10 zeer· klein sterkteverlies bij contact met water.

B2Q3:

Het glas volgens de uitvinding bevat in een hoeveelheid van k — 22 gev.%. Wanneer· het B^O^-gehalte minder dan h- gev.% bedraagt, is de waterbestendigheid van het glas aanzienlijk 15 kleiner, en tegelijkertijd wordt de smelttemperatuur van het glas te hoog. Ook neemt de neiging van het glas om te kristalliseren abrupt toe. Wanneer het B^O^-gehalte meer dan 22. gev.% bedraagt, wordt de waterbestendigheid van het glas aanzienlijk kleiner. Alkalimetaaloxyden: 20 De volgens de uitvinding toegepaste alkalimetaal- oxyden zijn Ha^O, K^O, Li20 en Cs20. Na20 is een essentieel bestanddeel, en kan in een hoeveelheid van 8 - 2b gev.% worden opge— nomen. De additionele ingrediënten KgO, LigO en Cs20 kunnen worden opgenamen in een zodanige hoeveelheid, dat de totale hoeveelheid 25 alkalimetaaloxyden in een gebied van 13 — 2U gev.% ligt. De bovengrens voor de hoeveelheid van elk van deze additionele alkalime-taaloxyden is 15 gev.%.

Deze alkalimetaaloxyden vergemakkelijken het smelten van het glas. Wanneer het totale gehalte van deze oxyden 30 meer dan 2h gev.% bedraagt, of de hoeveelheid K20, LigO of Cs20 meer fen 15 gev.% bedraagt, zal de waterbestendigheid van het glas zeer gering worden. Wanneer anderzijds de totale hoeveelheid van de vier alkalimetaaloxyden minder dan 13 gev.% bedraagt of het Ha20-gehalte minder dan 8 gev.% bedraagt, neemt de neiging tot fasen- 790 7 4 21 * l 8 scheiding en kristallisatie, die inherent is aan een BgO^-SiOg-NagO-multicaaponentglas, snel toe.

Deze neiging -wordt ook waargenomen in samenstellingen, die een betrekkelijk groot gehalte aan KgO en/of LigO 5 bezitten. Daarom worden bij -voorkeur zowel KgO als LigO gebruikt in een hoeveelheid van niet meer dan 10 gew.#, in het bijzonder niet meer dan 6 gew. #.

Α12°3:

Eet glas volgens de uitvinding bevat Ί — 22 gew.# 10 AlgO^· Wanneer het SiOg-gehalte. betrekkelijk laag- is in het bovenstaand vermelde gebied, is het AlgO^-gehalte bij voorkeur· 15 - 22 gew.#,. en wanneer het SiOg-gehalte betrekkelijk hoog is,, is het AlgO^-gehalte bij voorkeur 2-10 gew.#. AlgO^ is een-belangrijk bestanddeel voor het verbeteren van de waterbestendigheid van het 15 glas. Wanneer de hoeveelheid minder dan 1 gew.# is, is-zijn invloed gering. Wanneer het gehalte meer dan 22 gew.# bedraagt, wordt de smelttemperatuur van het glas exceptioneel hoog en zijn ' het smelten van het glas en het trekken daarvan door middel van een dubbele· kroesmethode moeilijk. · 20 AlgO^ is een essentiële ingrediënt voor het ver beteren van de waterbestendigheid van het glas in combinatie met SiOg. Wanneer de totale hoeveelheid AlgO^ en SiOg meer dan 72 gew.# bedraagt, wordt de neiging, tot kristalprecipitatie en de neiging tot verhoogde viscositeit groter waardoor het lastig wordt om 25 het glas te smelten en het met behulp van een dubbele kroesmethode te trekken. Bij voorkeur is derhalve de totale hoeveelheid AlgO^ en SiOg niet meer dan 72 gew,#.

ZnO:

Het glas volgens de uitvinding bevat 1 — 16 gew.# 30- ZnO. De aanwezigheid van zowel ZnO als AlgO^ geeft een aanzienlijke verbetering van de weersbestendigheid, in het bijzonder de waterbestendigheid van het glas. De mate van verbetering zal aan de hand van onderstaande voorbeelden duidelijk worden.

Wanneer de hoeveelheid ZnO minder dan 1 gew.# be- 790 7 4 21 * * 9 draagt,, zal dit effect niet -worden -verkregen. Wanneer de hoeveelheid meer dan 1ö gew.% "bedraagt, zal de kristallisatieneiging van het glas in ongewenste mate toenemen. De bij voorkeur toegepaste hoeveelheid ZnO bedraagt 2 - 1^· gew.$.

5 Ti02, ZrOg» CaO, BaO en MigO:

De ingrediënten TiOg, ZrO^, CaO, BaO en MgO zijn niet essentieel, maar additionele ingrediënten die in het glas volgens de uitvinding kunnen worden opgenomen.

Elk van deze ingrediënten kan in een hoeveelheid 10 van niet meer dan 7 gew./ί warden toegevoegd. Wanneer de totale hoeveelheid Aln0_, ZnO en R 0 (waarin R 0 tenminste een van de verts 3 m n m n bindingen TiO^,. ZrO^s CaO, BaO.en MgO is] meer dan 32 gev.% bedraagt, zal de kristallisatieneiging van het glas snel in ongewenste mate stijgen. Wanneer bovendien de hoeveelheid van elk van 15 de verbindingen TiOgs ZrO^, CaO, BaO en MgO meer dan 7 gev.% bedraagt, zal de kristallisatieneiging van het glas ongewenst toenemen. Omdat het gehalte aan ZnO, TiO^, ZrO^, CaO, of BaO de brekingsindex van het glas beïnvloedt, wordt het bij voorkeur bepaald afhankelijk van de vereiste optische eigenschappen van het 20 te vervaardigen liehttransmissieglaslichaam. Wanneer de gehalten van deze additionele ingrediënten buiten de vermelde gebieden vallen, kunnen geen lichttransmis sieglaslic hamen met hoge kwaliteit worden verkregen.

De uitvinding verschaft derhalve een glas voor 25 lichttransmissie, dat een uitstekende weersbestendigheid, in het bijzonder waterbestendigheid bezit.

Idchttransmissieglasvezels kunnen uit het glas volgens de uitvinding worden vervaardigd volgens op zichzelf bekende werkwijzen, b.v. een dubbele kroesmethode of een pijpstaaf-30 methode, d.w.z. een staaf-in-buismethode.

De dubbele kroesmethode omvat het houden van een kernglas en een mantelglas in gesmolten toestand respectievelijk in een inwendig kroesje en een uitwendig kroesje, die concentrisch zijn geplaatst, het natuurlijk laten stromen van het gesmolten kernglas 790 7421

. .r V

10 en het gesmolten mantelglas uit openingen aan de onderste uiteinden ran de inwendige en uitwendige kroesjes, en het trekken ran de stromende glazen onder rarming ran een optische glasrezel. Volgens deze werkwijze kan een conrergentietype glasrezel worden rerraar-5 digd door een ruimte tussen de eindgedeelten ran de inwendige en uitwendige kroesjes aan te brengen op een zodanige wijze, dat het onderste· uiteinde, ran het inwendige kroesje binnen en aan het borenste gedeelte ran het onderste uiteinde ran het uitwendige kroesje is gelegen. Het- gesmolten glas. dat uit- het onderste uit-10 einde ran het uitwendige kroesje stroomt en het kernglas moet warden.,. wordt bekleed, met- het gesmolten glas, dat uit het onderste uiteinde· ran. het uitwendige, kroesje stroomt en het mantelglas moet worden,, en ze worden zodanig met elkaar in contact gebracht dat een thalliumion enz. in het gesmolten kernglas uitgewisseld wordt roor 15 een natriumion enz. ran het gesmolten mantelglas.

Een staptype glasrezel kan ook worden rerraardigd rolgens borengenoemde werkwijze, wanneer niet. roldoende ruimte tussen het onderuiteindegedeelte ran het inwendige kroesje en dat ran het uitwendige kroesje is aangebracht.

20 Een staptype-glasrezel kan worden rerraardigd rolgens de pijp-staaf methode of de staaf-in-buismethode, waarbij een ronde staaf ran kernglas in een pijp ran mantelglas wordt gestoken, en het geheel rerwarmd en gestrekt wordt op een zodanige wijze, dat fouten zoals bellen niet in het grensrlak tussen het 25 kernglas en het mantelglas kunnen blijren.

Het glas rolgens de uitrinding kan als mantelcom-ponent of als kerncomponent ran een lichttransmissieglasrezel worden toegepast. Het is echter in het bijzonder geschikt als mantel-camponent ran een lichttransmissieglasrezel ranwege zijn uitsteken-30 de waterbestendigheid.

De uitrinding wordt aan de hand ran de roorbeelden nader toegelicht.

Voorbeelden I - XXIII en rergelijkingsroorbeeld 1

Elk ran 2b glazen met rerschillende samenstelling, 790 7421 11 welke in tabel A zijn vermeld, werden in een elektrische oven onder toepassing van een kartskroes gesmolten. Bij het smelten van het glas werd minder dan 1 gew.dl ASgO^ of Sb^O^ per 100 gew.dln glas gébruikt om aan het smelten toe te schrijven fouten zoals bellen, 5 te verwijderen.

De waterbestendigheid van elk van de uit de gesmolten glazen vervaardigde monsters werd volgens de volgende twee methoden geëvalueerde (T) JIS R-3502 10 Dit. is een methode voor het beproeven van glazen instrumenten voor chemische analyse. Het glasmonster wordt fijngestampt en glasdeeltjes die door een zeef met mazen van h20 passeren, maar op een zeef met mazen van 250 /urn achterblijven, worden verzameld. Inbreng 2,5 g van de deeltjes in 50 cm kokend 15 gedestilleerd water, en verwarmd gedurende 6o minuten. De hoeveelheid alkali die in oplossing gaat in het gedestilleerde water wordt gemeten. De hoeveelheid in g van het opgeloste alkali gebaseerd op 2,5 g van het glasmonster, wordt in % uitgedrukt.

(2) Methode ontwikkeld door de uitvinders van de onderhavige aan-20 vrage

Een glasstaaf met een diameter van 2 - 3 mm wordt uit een gesmolten vloeistof van een te onderzoeken glas getrokken. Een siliconenharsbekleding wordt op het oppervlak van de glasstaaf aangebracht en vervolgens gebakken, waarbij men ervoor 25 zorgde, dat het oppervlak niet door stof enz. wordt verontreinigd.

De met siliconen beklede glasstaaf wordt in heet water met een temperatuur van 90°C ondergedompeld en na verstrijken van een bepaalde tijdsperiode verwijderd. Het oppervlak van de glasstaaf wordt onder een microscoop geobserveerd om vast te stellen wanneer een 30 afzetting (in hoofdzaak alkalische component) op het oppervlak van het glas wordt gevormd. De waterbestendigheid van het glas is beter naarmate een langere tijdsperiode nodig is voor de vorming van de afzetting op het glasoppervlak.

De resultaten zijn in tabel A weergegeven.

790 7421

VJ

<0 Tabel A (eerste deel)

O

Samenstelling Vergelij- Voorbeeld (gew.%) kingsvoor-

►· _ beeld 1 I II III IV V VI VII

f"0 Si02 66 67 65 67 64 63 7Q 64 B2G3 11 66 68609

Na20 10 11 22 22 20 19 17 18 K20 11 11 - _____ A1203 2 12 25523

ZnO - 4 5 3 3 3 3 ¾

TiO _ __ - - - - 5 C. \

Zr02 - --.--2--

CaO - --2----

Waterbesten- (1) 0,14 0,03 0,02 0,03 0,01 0,02 0,01 0,0 digheid (2) 90 390 440 410 486 440 460 408 (1) Het percentage opgelost alkali gebaseerd op het gewicht van het glas, b beschreven methode (1).

(2) De tijd (in uren) die nodig is voor de vorming van een afzetting op het gens bovenstaand beschreven methode (2).

^ Tabal A (tweede deal) CO - «—·> Samenstelling Voorbeeld (gew.%) XII χιΙΙ χιν xy χνι χνιι χν/ΙΙΙ χιχ χχ χχϊ χχι; 4»> - - ---------- ^ Si02 54 52 57 71 54 60 70 51 49 40 46 —* B2G3 13 12 11 0 20 9 0 19 19 10 10

Na20 10 16 24 20 9 20 19 17 12 16 16 K20 7-__g - --5- A1203 5 5 5 1 5 1 1 10 10 15 15

ZnO 1 10 3121 1353 5

Ti02

Zr02 3 - BaQ 1 1 - ---

CaO -5----1 - -_

Waterbesten-(1) 0,02 0,01 0,03 0,03 0,04 0,03 0,03 0,03 0,02 0,01 Q

digheid (2) 410 440 390 410 390 390 440 390 440. 49Q 51Q

* % 14

Het glas van vergelijking svoorbeeld 1 was hetzelfde SiOg-ïfegO-BgO^-type glas als het glas volgens de uitvinding, maar verschilde daarvan, doordat het geen ZnO bevatte.

Uit de· in tabel A weergegeven resultaten is dui-5 delijk. dat de glazen volgens de uitvinding veel betere waterbestendigheid bezitten dan het glas van vergelijkingsvoorbeeld 1, dat geen ZnO bevatte.

Voorbeelden XXIV - XXX

In elke proef werd een glasvezel, voor lichttrans-10 missie: met een. uitwendige diameter van. ongeveer 150 ^um en een kern-diameter van 100 ^im vervaardigd door- een kernglas en een mantel— glas met de in tabel. B weergegeven samenstellingen, te gebruiken

In de voorbeelden XXVI, XXVII,. XXIX en XXX werden staptype-glasvezels verkregen onder- toepassing van de glazen volgens 15 de uitvinding als kern en als mantel.

In de voorbeelden XXIV,. XXV en XXVIII werden de glazen volgens dè uitvinding als mantelcomponent gebruikt. De glasvezel volgens voorbeeld XXIV was van het staptype, en- de glasvezels volgens de voorbeelden XXV en ΧΧΥΙΙΓ waren van het convergentietype. 20 Zoals in de voorbeelden I - XXIII is beschreven, hadden de glazen volgens de uitvinding een zeer goede waterbesten— digheid, en waren derhalve geschikt om als mantelcomponent van een lichttransmissieglasvezel te worden toegepast.

De lichttransmissieglasvezels, die in de vóórheel—' 25 den XXIV - XXX werden verkregen, werden aan een versnelde veroude-ringsproef in warm water bij 50°U onderworpen om de vermindering van de treksterkte vast te stellen. In elk van deze lichttransmissie— glasvezels was een periode van wel 2500 uren of meer nodig voordat hun treksterkte tot 50$ van de aanvangswaarde was afgenomen.

30 Deze waarde is ongeveer 10- tot 30-maal zo groot als die van licht-transmissievezels die uit gebruikelijke multi component glazen zijn vervaardigd.

Het is derhalve duidelijk dat de glazen volgens de uitvinding een uitstekende weersbestendigheid, in het bijzonder 790 7421 é * 15 waterbestendigheid, vertonen.

Het glas volgens de uitvinding zoals uit voorbeeld XXIV blijkt, geeft voor lichttransmissie over korte afstanden geschikte glasvezels die een in de handel verkrijgbaar 5 betrekkelijk sterk transparant glas als kerncamponent bevatten.

Voorts is het glas volgens de uitvinding zoals uit de voorbeelden XXV en XXVIII blijktgeschikt voor het vervaardigen van een con— vergentietype glasvezel omdat het de diffusie van ionen zoals Na+, K , Cs , en Tl niet belemmert.

79074 21 - 16 - * *· M ÏÏ g m ix m * rs c m w co ca co i i i —t tn i ι i m cm (0 03 r-l M ' = jj m o w m m X c M · * xfn S cococoi ι ι co o ι in ι ή 03 X r“l rt Ή X w ° m "in

1 H » M

C r-l M a 03' CD I I I Μ Μ I I r-l M CM

(U -03 > IN. M _ ' E+iX « a

y w CN

M « x CZ, n x u x a a cn ι ι i co ui ι cn ι . «-*

Q3 M CD Μ- M

X w ^ . -- ΙΠ

1 m 1 M

Cr-ι w in cd cm ι ι ι cm m ι ι ι m in M (0 QJ H CD - CM * H £^w “ a > “ cn cn X C m * % χ ς, ca co CO I I CD ι ι I 1 1 μ ca. m <-i cm

Z/ CO

* g I—( J /·“1» *

% Cr-i- H O CO- ΓΝ. I I I CN. CO' I I I r-t CN

<* I “> 1^. -H u, α <n ε a η <-* m Π (C ΗΗ * > jL,.' Η CMCMCDIlimailin ιΗ

f+ X 03 Μ in r-l* Η rH

XXX

u in

Q I r-t * CO

cq cr-i> <?r 03 a ι ι ι m co ι ι ι μ cm > (0 (D M CD CM -. ' n E4*w £ ° (DM f0 -Q > ^ (Π X C r-l * t_ xtnM co a γμ ι ι i <o- «s· cm ι ι m

CD X Ό" Μ ι—I M

s /-, LT) I M * r—i cmh a a a ι ι ιιηιηι ι ι mcm 10 IB H CD M CM ' ε -μ > £ a "aw ” X ^ X c *'

Hi co a in ι ι α ι ι ι ι ι m

Q) in CM M M

790 74 21

CM

in

ι r^ - CO

Cr-iX a a 03 ι ι icomicoi Min > 10 IB H COMM ’ μ ε +j w w a

y c—I

x to £ tj· I <3" IN LD I I I I I I m 1 « 1 C X Μ ..

03 03 (0 CI3 —\o a tj -p 03

ι . a C 03 M

.. r-ι 3 (ϋ Μ ω M

r-, cd cd jd cn cn f-i sr jj Öfl C3 ÜD Ü0 03 w in cn c c > c « CO C ·Η ·Η +j cn ω uo cm co a aa cm cm ω x £ £' id Ecaa in a a (NCMoaaoMcaosa

Μ (0 Μ M CM ro CM -Q ·Η M C -H f-ι (0 M P D. M

C3 CDMCOCOSCXQ-I— <NMM(_3LLl.OOM

- IT -

CL

in ο <α (N --+ -p 0

CL

m to 0

rH 4J

ΰ3 t

in CD C

01 Ή 01 in r·» > p Ό

rH C- e rH

0 at m α ω ai u a o > m CL Ό 00 CM 03 <0

rH CM P -P

0 01 0

> E

CD jjj > £

CD

επ "o μ cl a 01 03 03 0 Q- O H P 01 (0 0 0 K £ o a 0 0 1 "“1 ί-t 0 p: ca e^s 0 ή 0 rH ^ -P 0

C C -C

a 0 a üo c 0 0 0 0 -p a. μ 0 μ a a -p ω CM CC 0 T~

CM

•H

.. G

l 0 £ £ 0 rH 0 0V Ds C 0 0

0 N C

cn tn ί 01 Ή ca 03 p > 0 t >. p 0 £ a a £3 0 o ο ή oc >« «Η Ü0 0 rH 0 0

IP -H C

¢{- 00 0 0 rH C Q. 0 --

a 0 > -H X

00 rH P ε ^ 7907421

3 V

. 18

Voorbeelden XXXI - XLIII en vergelijkingsvoorbeelden 2 - k

Op dezelfde wijze als in de voorbeelden I - XXIII werden glazen met de in tabel C weergegeven samenstellingen bereid en op waterbestendigheid.beproefd.

5 Deze. glazen werden gedurende 17 uren op 950°C

gehouden en hun neiging tot ontglazing onderzocht. Glazen waarbij geen neiging tot ontglazing werd waargenomen werden als excellent gekwalificeerd, en glazen waarbij wel. de neiging tot ontglazing werd waargenomen maar die tijdens het trekken volgens een dubbele 10 kroesmethode niet. ontglansden, werden als goed gekwalificeerd.

De resultaten staan in tabel C.

« 790 74 21 - \9 -

en I

I—i f i m a CD +j °° i-5

X ^ I

a <h

I—I 03 -P

TT -¾ a a c « X 03 i-fxinr^amtntncn ι ι i aP ai<-i x «3- i-ι <-i <-i in .

® rH ι

(Π r-i rH

® a cd -p

n £ > C3 C

X <a- aa cd ι m in i cm ι ι * αΞ jï; ® UX^l-rHr-irl 2. 03 Ή X ^ , ° CM Ή

rr 1-4 Ή 03 -P

a Ü a a c

-¾ Μ * X ID

x cm ca m ι rs m ι ι·ιηι ι oo ojih X -3* i-H rH rH 21 3 X rH ^ .

m rH r-i 5 M a aj -n S H » a c _ >< ο O e I e in I .lien aa * ® ® X «Τ r-1 i-t 1—1 -P X ^ P . cn i- ” σ ή

m m a 03 -P

w x ι a c

w x cm co sr ι a co..... a2 miS

CJ X ^ iH rH CM

ffl a i g S ° m « a c qd -s- cn m a ι ι ι icmi i i °S «5 .q in r-i cn cm cd ^ a x ι a .

m a a CM CD -P

.....; ; ' o s ss l· Si.

“Η » ι—I · CD CM CD 03 in O <H I I l l I ι a2 nr- ^

MCDrMrP

£ CD ι—I 03 0 J3

·> CD

-P

c

•H

iH CM I CD

w* 4J rH

C

c 1 ° -Π 5 g s ? 3 *i IS - * - m

® - CD Ό Ü0 Qfl N

mm J3 ·Η C C -P

2 Si cn pcd-h-h o

CD fsj CH Ο O CN CN

ε a □ cm a cm o a ο o □ o ¥ Ti J2 O *H CM fl3 CM<HC-HC4 (OCOap -2ϊί -2 dl a

C/3 03 CO Z iiC < ΓΜ ί“ N d 03 ε 2 T3 2 Μ X

79074 21 - 2D - Η Μ Η _1

X

Γ\ CM ΤΓ

Ο QJ

π η * ο μ cm co σ ι m cn ι ιη ι ιη ι α α ac.

f) JJ ι-) f* ι-) i-l ^ X ^ i—) 03 O - QJ I—I l QJ QJ α Ή

TJ « QJ +J

J3H cn i-h ο ι m ι I ι-t I I a a o c Q3 _1 CO i—) CM i—t >—) CO X 03 a fn x in ω n+ qj a

03 a rs. CNI

2' a T3 ί a σ ' ω w _i «st-rvocMintMiiiiicMaa o

> X ΙΠ r·) r-f ι-Ι Ή CM aO

CJ _ _1 'J· <-t r-l· l qj x a 1-)

£ H , QJ +J

π X in x in I co in I I I I I a a a c l— x >φ 1-) ih r-) ax 03 X in Q3 r-l a

M r-l I

M a Μ > 03 4-1 > ^ co o co co co I I I I I aa uc X t—) I—I i—) X 03 X in 03 μ

X

CO

h a I

H a r-) > « aj +j X m in. in I in co I I I I I ao cj c X>a-t-)t-)iH OD X 03 x OJ 03 1-) fi 1—1

f) CM I

—> —' -P

« c bo a

c I

•H C 44

H 03 O

p-i +J 4J

qj cn -- +j 0\o QJ TJ üfl ÖJ3

03 . JO ·Η C C

C3 CO in 03 τΗ Ή

CD 03 CM CO a □ CM CM Q3JZÖ0N

e ao aa cm a cMaaooaa 4J an -h <o (0 ·Η CM in CM 1-) C ·Η U (Ü (0 Μ (0 Ή CD >—) cn cn(n2X<Nh-MU(riE: 3 ό 200 790 74 21 21

De glazen in de vergelijking svoorbeelden 2 - b bevatten geen ZnO. Bovendien bevatte het glas volgens vergelijkings-voorbeeld 2 AlgO^ in een kleinere hoeveelheid dan in voorbeelden XXXI - XLIII. Het glas volgens vergelijkingsvoorbeeld 3 bevatte 5 grotere hoeveelheden CaO en BaO dan in de uitvinding is aangegeven, terwijl het glas volgens vergelijkingsvoorbeeld b een grotere hoeveelheid Ha^O dan aangegeven in de uitvinding bevatte.

Uit de in tabel C weergegeven resultaten blijkt, dat de glazen volgens de uitvinding (voorbeelden XXXI — XLIII) 10 veel betere waterbestendigheid bezaten dan de glazen volgens de vergelijkingsvoorbeelden 2 — b- die geen ZnO bevatten.

Voorbeelden XLIV - XLVII

In tabel D zijn de samenstellingen en eigenschappen van lichttransmissieglasvezels vermeld» die op dezelfde wijze 15 als in de voorbeelden XXIV - XXX werden vervaardigd onder toepassing van de glazen volgens de voorbeelden XXXI» XXXIII, XXXVI en XXXVII als mantelc cmponenten.

Voorbeeld XLVII toont een liehttransmissieli-chaam. voor korte‘afstanden, dat een in de handel verkrijgbaar be-20 trekkelijk sterk transparant glas als kerncomponent bevatte. Voorbeeld XLVI toont een convergentietype glasvezel, en de voorbeelden XLIV en XEV staptype glasvezels.

Uit de eigenschappen van de lichttransmissieglasvezels die in tabel D zijn weergegeven, blijkt dat het glas 25 volgens de uitvinding uitstekend,-voor lichttransmissie kon worden toegepast.

De lichttransmissieglasvezels volgens de voorbeelden XLIV - XLVTI toonden een zeer goede waterbestendigheid.

In een versnelde verouderingsproef in wam water bij 50°C vereiste 30 b.v. de lichttransmissieglasvezel volgens voorbeeld XLV een periode van meer dan 30-.000 uren voor een afname van zijn treksterkte tot 50# van de aanvangsvaarde.

79074 21 - 22 - y

Tabel D

Voorbeeld

XLIV XLV XLVI XLVII

Glas: Kern man- kem man- Kern man- kern mantel tel tel tel 5 _ CXXXVI) _ CXXXVII) __ CXXXIII) _ (XXXI)

Samenstelling, gew.%

Si02 31 4Z 50 45 53 42 - 43 4Z

B203 12 16 19 IT 20 16 - 16 10 Na20 11 14 17 15 17 15 3 14 KZQ - * β -

PbO - -- - - 45 T120 -- - -10 - - A1203 - 20 - 15 - 17 3 20 , 15 ZnO 6 Θ - 5 3

Ti02 -- ---- -- / Zr02 11 5 - - _ -

CaO -- _ - 5

BaO 35 2 8----- 20 MgO -- ------

Eigenschappen : brekingsindex 1,621 1,510 1,537 1,518 1,538 1,517 1,608 1,518' NA 0,58 0,24 0,25 0,53 25 lichtverlies golflengte 0,63 ym 15 12 14 140 dB/km golflengte 0,83 urn 9 5 6 41 30 type lichttransmissie- stap stap convergentie stap glasvezels 790 7421

Claims

1. Glas voor licht transmit terende lichamen met uit stekende weersbestendigheid, gekenmerkt doordat het glas de volgende samenstelling in gew./£ "bezit: Si02 38-70

5 B203 U - 22 fla20 8 -2¾. KgO 0-15 ügO 0 - 15 Cs20 0 - 15

10 A1203 1 - 22 ZnO 1 - 16 Ti02 0 - T Zr02 0 - T CaO 0-7

15 BaO 0-7 Mgo o-7 mits I1a20 + K20 + LigO + Cs20 is 13 - 2ht en Al^ + ZnO + Ti02 + Zr02 +· CaO + BaO + MgO is 2 - 32.

2. Glas voor liehttransmitterende lichamen met uit— 20 stekende veersbestendigheid volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het glas de volgende samenstelling in gev.% heeft: Si02 k6 - 70 B203 6-20 Ha20 8 - 2¾

25 KgO 0-15 Li20 0-15 CSgO 0-15 A1203 1-15 ZnO 1 - 16

30 Ti02 0 -7 Zr02 0-5 790 7421 2k Λ. A. CaO 0 - T ' BaO 0 - 7 mits NagO +- KgO + LigO +· CSgO is 16 - 2kt en Al^O^ + ZnO + Ti02 +· ΖτΟ^ + CaO + BaO is 2-20. 5' 3. Glas voor lichttransmitterende lichamen met uit stekende veersbestendigheid volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat-het glas de volgende samenstelling in gew.% heeft: Si02 38 - 57 B203 k - 22

10 Ua20 8 - 2k- K20 0 - 15 Li20 0 - 15 Cs20 ' 0-15 A1203 15 — 22 15 .ZnO 1 - 16 Ti02 0 - T Zr02 0 - T CaO 0 - 7 BaO 0-7 . 20 MgO 0 - T mits Ha20 + KgO + Li20 + Cs20 is 13 - 2k, en Al^ + ZnO + TiOg + Zr02 + CaO + BaO + MgO is 16 - 32. 1;. Glasvezel voor lichttransmissie, gekenmerkt door dat, de mantelcomponent en/of de kemcomponent gevormd wordt door 25 een glas volgens een of meer van de conclusies 1-3. 790 74 21