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    • 专利摘要:
    EinBorosilikatglas mit hoher chemischer Beständigkeit ist dadurch gekennzeichnet,dass esSiO2 67-74 Gew.-%B2O3 5-10 Gew.-%Al2O3 3-10 Gew.-%Li2O 0-4 Gew.-%Na2O0-10 Gew.-%K2O 0-10 Gew.-%,wobei dieΣLi2O+Na2O+K2O 0,5-10,5 Gew.-% beträgt;MgO 0-2 Gew.-%CaO0-3 Gew.-%SrO 0-3 Gew.-%BaO 0-3 Gew.-%ZnO 0-3 Gew.-%,wobei dieΣMgO+CaO+SrO+BaO+ZnO0-6 Gew.-% beträgt;ZrO2 0-3 Gew.-%CeO2 0-1Gew.-% enthältunddass es TiO2, Bi2O3 und/oder MoO3 ineiner Menge von jeweils unabhängigvoneinander 0-10 Gew.-% enthält,wobei die Σ vonTiO2, Bi2O3 + MoO3 0,1-10 Gew.-%beträgt. Einsolches Glas ist insbesondere durch Aufschmelzen unter oxidativenBedingungen erhältlichund ist auch aus Rohmaterialien mit hohem Eisengehalt herstellbar.Das Glas findet zur Herstellung von Lampen, insbesondere Fluoreszenzlampen,Xenonlampen, LCDs, Displays und Monitoren, insbesondere für derenHintergrundbeleuchtung als flache strukturierte Scheiben sowie zurVerschmelzung mit Mo, Wo und Ni-Fe-Co-Legierungen Verwendung.
    公开号:DE102004027120A1
    申请号:DE200410027120
    申请日:2004-06-03
    公开日:2004-12-30
    发明作者:Jörg Dr. Fechner；Brigitte Dr. Hueber；Franz Dr. Ott
    申请人:Schott AG；
    IPC主号:C03C3-091
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Borosilikatglas mit scharfer UV-Kante, das eine ausgezeichnetehydrolytische Beständigkeitaufweist und gut mit Metallen oder Legierungen verschmelzbar ist,ein Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung.
    [0002] Gläser mitstarker hydrolytischer Beständigkeitsind an sich bekannt. Derartige Gläser finden insbesonders Verwendungfür Glasmetallverschmelzungenwie sie beispielsweise in chemisch korrosiven Umgebungen, wie Chemieanlagen-oder Reaktorenbau, Verwendung finden. Solche Gläser zeigen einen thermischenAusdehnungskoeffizienten α20/300 zwischen 4,3 und 5,7·10–6/K undsind damit besonders zum Verschmelzen mit Fe-Co-Ni-Legierungen,wie beispielsweise so genannten Kovar-Legierungen, sowie mit Molybdän, geeignet.Für Wolframbeträgtder Ausdehnungskoeffizient α20/300 zwischen 3,4 und 4,3·10–6/K.
    [0003] Bekanntsind auch Gläsermit starken UV-absorbierenden Eigenschaften. Solche Gläser findenbeispielsweise Verwendung in Gasentladungslampen und zeigen häufig eineBlockung der UV-Strahlungbis ca. 260 nm (Schichtdicke 0,2 mm). Bei derartigen Gasentladungslampenwird nämlichneben sichtbarem Licht auch ein hoher Anteil an UV-Licht erzeugt,welches in der Näheliegende Bauteile schädigenkann. Insbesonders solche Bauteile, die Polymere und Kunststoffeenthalten, werden bei dauerhaftem Gebrauch durch diese UV-Strahlungspröde,was zur Unbrauchbarkeit des gesamten Produktes führen kann. Es hat sich gezeigt, dassbeispielsweise von Quecksilber eine besonders schädliche Emissionsliniebei 318 nm liegt. Es ist daher das Ziel derartiger Lampengläser diesebesonders schädigendeEmissionslinie nicht durch das Glas durchtreten zu lassen und diesemöglichstvollständigzu absorbieren.
    [0004] Eshat sich auch gezeigt, dass durch die UV-Blockierung solche Gläser bereitsim Bereich unterhalb 1000 nm eine deutliche Absorption von sichtbaremLicht zeigen, was fürviele Anwendungen von Nachteil ist. Auch Gasentladungsröhren, wieFluoreszenzleuchten, die zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigen (LCDs), insbesondersvon rückseitigbeleuchteten Anzeigen, sog. Backlight Displays, verwendet werden,weisen diese Nachteile auf. Obwohl derartige Fluoreszenzleuchtennur eine sehr geringe Dimension und damit auch nur ein äußerst dünnes Lampenglasaufweisen, kommt es trotzdem zu einem Qualitätsverlust, der sich in qualitativ hochwertigenAnzeigen, wie elektronischen Anzeigevorrichtungen, Computerbildschirmen,beispielsweise für Laptopsoder auch Mobiltelefonen, als nachteilig erwiesen hat.
    [0005] Darüber hinauswird angestrebt bei Gläsernfür derartigeAnwendungen die Durchlässigkeitbzw. die Transmission von insbesonders sichtbarem Licht bis zu Wellenlängenbereichenvon unterhalb 400 nm, insbesondere unterhalb 380 nm, relativ konstantzu halten und dann rasch absinken zu lassen.
    [0006] Darüber hinaushat sich gezeigt, dass derartige Fluoreszenzlampengläser nureine geringe hydrolytische Beständigkeitvon Klasse 3 gemäß ISO 719aufweisen. Zur Verarbeitung derartiger Gläser und zu ihrer Anwendungals Leuchtmittel reicht diese hydrolytische Beständigkeit für viele Produkte nicht aus.
    [0007] Darüber hinausist es erforderlich, dass ein Glas insbesonders für solcheAnwendungen bestimmte physikalische Eigenschaften, wie CTE, TG,VA erfüllenmuss, die füreine Verschmelzung mit Metallen, wie Wolfram und Molybdän, und Metalllegierungen,wie Kovar, notwendig sind. So ist z.B. für Kovar ein CTE von 4,3 – 5,5·10^–6/°C (30–380°C), für Molybdän ein CTEvon 4,4 – 5,1·10^–6/°C (30–380°C) und für Wolframein CTE von 3,4 – 4,3·10^–6/°C (30–380°C) erforderlich.Für eineVerschmelzung mit Kovar-Legierung liegt die Glastemperatur Tg bevorzugtzwischen 470° und540°C. Darüber hinausist es erstrebenswert, dass derartige Gläser eine hydrolytische Beständigkeitvon mindestens Klasse 2, vorzugsweise Klasse 1 gemäß ISO 719aufweisen.
    [0008] Ausder DE-A 198 42 942 sindZirkoniumoxid- und Lithiumoxidhaltige Borosilikatgläser mithoher chemischer Beständigkeitbekannt, die eine hohe hydrolytische Beständigkeit sowie eine hohe Säurebeständigkeit undLaugenbeständigkeitaufweisen und die insbesonders fürLaboranwendungen, fürChemianlagen und Pharmaverpackungen sowie als Mantelglasfasern Verwendungfinden. Darüberhinaus sind derartige Gläser besondersfür Glasmetallverschmelzungengeeignet.
    [0009] Dasin JP-A 8-12369 beschriebeneBorosilicatglas fürEntladungslampen enthältzur UV-Blockung insgesamt 0,03 bis 3 Gew.-% von wenigstens zweider vier Komponenten V2O5,Fe2O3, TiO2 und CeO2. Mit diesen Komponentenmit teilweisen hohen Einzelanteilen und deren Kombination ist einehohe Transmission und eine hohe Solarisationsbeständigkeitnicht einstell bar. Vielmehr zeigen solche Gläser bereits beim Einschmelzen einemerkliche Verfärbung.
    [0010] US 5,747,399 beschreibtein Glas fürminiaturisierte Fluoreszenzlampen, das seine Solarisationsstabilität und seineUV-Undurchlässigkeitdurch TiO2 und/oder PbO und/oder Sb2O3 erhalten soll.Jedoch führt eineDotierung mit TiO2, insbesondere bei hohenGehalten, zu einer Färbungdes Glases. Unabhängigdavon sollte auf PbO schon wegen der Umweltproblematik verzichtetwerden.
    [0011] Desweiteren sind aus der US-A5,747,399 Fluoreszenzlampengläser für den zuvor genannten Einsatz bekannt,welche UV-Strahlungin dem gewünschtenBereich absorbieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartigeGläsereine starke Solarisation; sowie eine starke Verfärbung, im sichtbaren Wellenlängenbereichzeigen.
    [0012] Darüber hinausist aus der JP-A2002 293 571 ein Lampenglas für eine Fluoreszenzlampe bekannt, dassich insbesonders zur Beleuchtung von Flüssigkristallanzeigen eignet.
    [0013] Ausder DE-A-198 42 942 istein zirkoniumoxid- und lithiumoxidhaltiges Borsilikatglas von hoherBeständigkeitbekannt, welches besonders fürdie Verwendung als Verschmelzungsglas mit Fe-Co-Ni-Legierungen geeignetist. Ein solches Glas kann auch farbgebende Komponenten, wie Fe2O3, Cr2O3, CoO, sowie TiO2 enthalten.
    [0014] Inder US-A 4,565,791 wirdein Glas fürophtalmologische Anwendungen beschrieben, welches spezielle Brechungsindizesund Abbe-Zahlen, sowie hierfürgeeignete Dichten aufweist. Ein derartiges Glas zeigt eine UV-Absorptionskantezwischen 310 und 335 nm und enthältals UV-Absorber TiO2. Für die Herstellung dieses Glaseswird ausdrücklichbeschrieben, dass in vielen Fälleneine Läuterungmit Chlor notwendig ist, da eine As2O3 und Sb2O3-Läuterungnicht ausreichend ist. Schließlichwird hierin ebenfalls beschrieben, dass obwohl derartige Gläser äußerst dünn sind,eine Kombination von Fe2O3 undTiO2 zu einer Verfärbung des Glases führt, weshalbausschließlichQuarzrohmaterialien mit einem Eisengehalt von weniger als 100 ppmverwendet werden sollen.
    [0015] Eshat sich doch gezeigt, dass auch solche Gläser den zuvor geschildertenNachteil des Standes der Technik, wie starke Solarisation, Verfärbung undAbsorption im sichtbaren Wellenlängenbereichzeigen.
    [0016] DieErfindung hat damit zum Ziel ein Glas bereitzustellen, welches diezuvor genannten Nachteile nicht aufweist und welches hydrolytischbeständigist, welches stark UV-blockierend wirkt, jedoch im sichtbaren Bereicheine hohe Transmission zeigt und sich außerdem mit üblichen Metallen bzw. Legierungen,insbesonders chemisch hochbeständigenMetallen und Legierungen fürGlasmetallschmelzungen eignet. Darüber hinaus soll das Glas einemöglichstscharfe UV-Kante aufweisen, d.h. die Transmission soll bei einergewünschten Wellenlänge innerhalbweniger Nanometer möglichstschnell gegen Null gehen. Je geringer der Abstand zwischen max.Transmission und max. Absorption ist, umso steiler bzw. schärfer istdie Absorptionskante.
    [0017] DiesesZiel wird durch das in den Ansprüchendefinierte Glas sowie durch das Verfahren zur Herstellung derartigerGläserund deren Verwendung erreicht.
    [0018] Eswurde nämlichgefunden, dass sich das oben genannte Ziel durch ein Glas mit derfolgenden Grundzusammensetzung erreichen lässt
    [0019] Eswurde nämlicherfindungsgemäß gefunden,dass ein derartiges Glas nicht nur die gewünschte hydrolytische Beständigkeitvon mindestens Klasse 2 gemäß ISO 719aufweist, sondern überraschenderweise auchdass ein derartiges Glas eine sehr scharfe UV-Kante aufweist, derenLage sich je nach Bedarf zu höheren oderniedrigeren Wellenlängenverschieben lässt,ohne dabei eine wesentliche Verfärbungund/oder Solarisation im sichtbaren Bereich zu erzeugen, wenn dieLäuterungim Wesent lichen frei von Chlorid und frei von Sb2O3 durchgeführt wird. Es wurde nämlich erfindungsgemäß gefunden,dass sich eine Blaufärbungdes Glases, wie sie insbesonders bei der Verwendung von TiO2 auftritt, vermeiden lässt wenn auf Chlorid als Läutermittelverzichtet wird.
    [0020] Eshat sich überraschenderweiseauch gezeigt, dass auch Sulfate, wie sie z. B. als Läutermitteleingesetzt werden, ebenso wie die zuvor genannten Mittel zu einerVerfärbungdes Glases führen.Erfindungsgemäß wird dahervorzugsweise auch auf Sulfate verzichtet.
    [0021] Eshat sich gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise farbbildendeund durch Solarisation farbbildende Stör- und Fehlstellen in der Glasmatrixvermieden, zumindest jedoch stark verringert werden. Das erfindungsgemäße Zielwird erfindungsgemäß weiterhindadurch erreicht, dass die Läuterungmit As2O3 unteroxidierenden Bedingungen durchgeführt wird, und zwar insbesondersdann wenn TiO2 ggf. zusammen mit Fe2O3 zur Einstellungder UV-Kante zugesetzt wird. Erfindungsgemäß wurde nämlich gefunden, dass sich diezuvor geschilderten Nachteile vermeiden lassen wenn mindestens 80%, üblicherweisemindestens 90 %, vorzugsweise mindestens 95 % und besonders mindestens99 % des im Glas bzw. der Schmelze enthaltenen TiO2 inder Oxidationsstufe Ti4+ vorliegen. Besondersbevorzugt liegt Ti4+ in einer Menge von99,9 %, insbesondere von 99,99 % vor. In einigen Fällen habensich Gehalte von 99,999 % als Ti4+ als sinnvollerwiesen. Unter oxidativen Bedingungen sind erfindungsgemäß solcheBedingungen zu verstehen, unter denen Ti4+ in deroben angegebenen Menge vorliegt oder zu dieser oxidiert wird. Derartigeoxidative Bedingungen lassen sich erfindungsgemäß in der Schmelze beispielsweiseleicht durch Zugabe von Nitraten erreichen, ins besonders von Alkali-und/oder Erdalkalinitraten. Dabei ist die Verwendung von SO3 sowie von Alkali- und Erdalkalisulfatenerfindungsgemäß zu vermeiden.Das Nitrat selbst wird im erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßigerweisein einer Menge von mindestens 0,3 Mol-%, vorzugsweise 1 Mol-% eingesetzt,wobei die übliche maximaleMenge 6 Mol-% und insbesonders maximal 5 Mol-% beträgt.
    [0022] Daserfindungsgemäße Glaswird durch Herstellung einer Schmelze aus üblichen bekannten Ausgangsmaterialienhergestellt, wobei die Alkalioxide, wie Na, K und Li, als entsprechendeKarbonate und vorzugsweise zumindest zum Teil als Nitrate zugegebenwerden. Auch die Erdalkalioxide können im erfindungsgemäßen Verfahrenals Nitrate entweder allein oder mit Alkalinitraten als oxidierendesAusgangsmaterial eingesetzt werden. Die Verwendung von Halogenidensowie von Sb2O3 und/oderSulfaten wird im erfindungsgemäßen Verfahrenvorzugsweise vermieden. Das Glas wird aus seinen Rohprodukten aufan sich bekannte Weise eingeschmolzen und vorzugsweise mittels As2O3 geläutert. Daserfindungsgemäße Verfahrenwird vorzugsweise ohne Sb2O3 alsLäutermitteldurchgeführtund das Glas ist vorzugsweise frei davon. Der Gehalt an als Nitratzugesetzten Alkali- und/oder Erdalkalioxiden beträgt maximal8 Gew.-%, vorzugsweise maximal 6 Gew.-% und insbesonders maximal2 Gew.-%, jedoch mindestens 0,1 Gew.-%, wobei mindestens 0,5 Gew.-% bevorzugtsind.
    [0023] DasLäutermittelAs2O3 wird im erfindungsgemäßen Verfahrenin einer Menge von mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens0,05 Gew.-% und insbesondere mindestens 0,1 Gew.-% eingesetzt. Die übliche Höchstmengebeträgtdabei maximal 2 Gew.-%, insbesondere maximal 1,5 Gew.-%, wobei maximal1 Gew.-% und insbesondere 0,8 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
    [0024] DerGehalt. an TiO2, durch welches die Stärke bzw.Schärfeund Lage der UV-Absorptionskante einstellbar ist, beträgt vorzugsweisemindestens 0,05 Gew.-%, üblicherweisemindestens 0,1 Gew.-%, wobei mindestens 0,5 Gew.-% besonders bevorzugtist. In den meisten Fällenhaben sich Mindestmengen von 1 Gew.-%, bzw. 2 Gew.-% als geeigneterwiesen. FürBlockung bis mindestens 260 nm haben sich Mindestmengen von 0,5bis maximal 3 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 0,7 und maximal2 Gew.-% als geeignet erwiesen. Zum Erzielen einer Blockierung bis320 nm haben sich Mengen von mindestens 4 Gew.-%, vorzugsweise mindestens4,5 Gew.-% als ausreichend erwiesen. Die üblichen Höchstmengen für diesenWellenlängenbereich betragen6 Gew.-%, vorzugsweise 5,5 Gew.-% TiO2.Die Höchstmengean TiO2 beträgt erfindungsgemäß maximal12 %, üblicherweisemaximal 10 %, wobei maximal 8 % besonders bevorzugt sind.
    [0025] Erfindungsgemäß wurdeauch gefunden, dass sich die UV-Kante mittels Fe2O3 in synergistischer Weise noch weiter einstellenlässt.Obwohl von Fe2O3 bekanntist, dass es im sichtbaren Bereich zu einer Verfärbung des Grundglases und damitzu einer unerwünschtenAbsorption sichtbarer Wellenlängenführt,wurde nun gefunden, dass bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sich dasGlas im sichtbaren Bereich nicht oder höchstens in einer nicht störenden Weiseverfärbt,wenn es, wie zuvor beschrieben, in der der Erfindung zugrunde liegendenGlaszusammensetzung oxidativ geläutertwird. Auf diese Weise ist es nun erfindungsgemäß auch möglich, den Gehalt an TiO2 im Glas zu begrenzen. Es hat sich nämlich auchgezeigt, dass insbesonders bei höherenTitangehalten das in der Grundmatrix gelöste TiO2 sichbei zu langsamem Abkühlen und/oderbeim erneuten Erwärmen,z. B. bei der Weiterverarbeitung, in zwei Phasen entmischt, waszu einem Tyndall-Effekt führt,der durchtretendes Licht streut. Dies kann nun erfindungsgemäß durchZugabe von Fe2O3 zumGrundglas bei oxidativen Bedingungen und der damit einhergehendenVerringerung von TiO2 vermieden werden.Die Menge an Fe2O3 beträgt vorzugsweisemindestens 50 ppm, insbesonders mindestens 100 ppm bzw. darüber, wobeiein Mindestgehalt von 120 bzw. 140 ppm bevorzugt wird. Übliche Mindestmengenbetragen jedoch 150 ppm und insbesonders 200 ppm. Die Obergrenzedes Fe2O3-Gehalteswird durch die jeweils gewünschteEinstellung der UV-Kante und damit des UV-Absorptionsverhaltensbestimmt. Es haben sich jedoch zweckmäßige Obergrenzen von höchstens1500 ppm und insbesonders 1200 ppm als zweckmäßig erwiesen, wobei eine Obergrenzevon 1000 ppm besonders zweckmäßig ist.Ganz besonders haben sich Obergrenzen von 800 ppm und speziell 500ppm erwiesen, wobei in vielen Fällenein maximaler Gehalt von 400 ppm ausreichend ist. Erfindungsgemäß hat essich gezeigt, dass durch den Zusatz von ca. 100 ppm Fe2O3 die UV-Kante um jeweils ca. 2 bis 8 nmzu höherenWellenlängenhin verschiebbar ist.
    [0026] Inden Fällen,in denen Fe2O3 vorliegt,hat es sich gezeigt, dass Mindestgehalte an TiO2 von0,5 Gew.-% und insbesonders von 0,7 Gew.-% bzw. 0,8 Gew.-% durchausausreichend sind. Die Obergrenze beim Vorliegen von Fe2O3 beträgt4,5 Gew.-%, insbesonders 4 Gew.-%, wobei 3,5 Gew.-% bevorzugt ist.In vielen Fällenhaben sich Obergrenzen von 3 Gew.-%, insbesonders von 2,8 Gew.-%und sogar von 2,5 Gew.-% als völligausreichend erwiesen.
    [0027] Daserfindungsgemäße Grundglasenthältmindestens 67 Gew.-% SiO2, wobei mindestens67,5 Gew.-% und insbesonders mindestens 68 Gew.-% besonders bevorzugtsind. Die Höchstgrenzean SiO2 beträgt 74 Gew.-%, insbesondersweniger als 73 Gew.-%, wobei höchstens69 Gew.-% ganz besonders bevorzugt sind. B2O3 ist im erfindungsgemäßen Glas in einer Menge vonmindestens 5 Gew.-%, insbesonders mindestens 7 Gew.-% enthalten,wobei Mindestgehalte von 9 Gew.-%, insbesonders 9,5 Gew.-% besondersbevorzugt sind. Die Höchstgehaltenan B2O3 betragenim erfindungsgemäßen Glas10 Gew.-%, wobei 9,95 Gew.-% bevorzugt sind.
    [0028] Al2O3 ist im erfindungsgemäßen Glasin einer Menge von mindestens 3 Gew.-%, insbesonders mindestens5 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 5,5 Gew.-% enthalten, wobeidie Höchstmenge10 Gew.-%, insbesonders 9 Gew.-% und vorzugsweise 7 Gew.-% beträgt. Besondersbevorzugt ist ein Höchstgehaltan Al2O3 von 6,5Gew.-%.
    [0029] Li2O3 ist im erfindungsgemäßen Glasin einer Menge von 0 bis höchstens4 Gew.-% enthalten, wobei Mindestmengen von 0,5 Gew.-% und insbesonders1 Gew.-% bevorzugt sind. Ein besonders bevorzugter Mindestbereichan Li2O beträgt 1,5 Gew.-%. Die Höchstmengean Li2O beträgt maximal 4 Gew.-%, insbesonders maximal3 Gew.-%, wobei Höchstgrenzenvon maximal 2,5 Gew.-% und insbesonders 2,0 Gew.-% besonders bevorzugtsind. Der Gehalt an Na2O und K2Obeträgtim erfindungsgemäßen Glas0 bis maximal 10 Gew.-%, wobei fürNa2O eine Höchstgrenze von maximal 5 Gew.-%,vorzugsweise maximal 4 Gew.-% bevorzugt ist. Für K2Obeträgtdie bevorzugte Mindestmenge 0,5 Gew.-% und eine bevorzugte Höchstmenge8 Gew.-%, insbesonders 7 Gew.-%. Die Summe der Alkalioxide Li2O, Na2O und K2O beträgtim erfindungsgemäßen Glasmindestens 0,5 Gew.-% und höchstens10,5 Gew.-%, wobei Mindestmengen von 1 Gew.-%, insbesonders 2 Gew.-%und Höchstmengenvon 10 Gew.-%, insbesonders 9 Gew.-% und vorzugsweise höchstens7 Gew.-% besonders bevorzugt sind.
    [0030] DerGehalt an MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO beträgt im erfindungsgemäßen Glasjeweils unabhängig voneinander0 bis maximal 3 Gew.-%, wobei fürMgO eine Höchstmengevon 0,2 Gew.-% üblichist. Eine bevorzugte Mindestmenge an MgO und CaO beträgt im erfindungsgemäßen Glasjeweils unabhängigvoneinander 0,5 Gew.-%, wobei die bevorzugte Höchstmenge an MgO und CaO jeweilsunabhängigvoneinander 2 Gew.-% und vorzugsweise 1,5 Gew.-% beträgt. DieSumme der Erdalkalioxide MgO, CaO, SrO, BaO sowie des ÜbergangsoxidesZnO beträgtim erfindungsgemäßen Glas0–6 Gew.-%,wobei Gehalte von bis zu 4 Gew.-%, insbesonders von bis zu 3 Gew.-%besonders bevorzugt sind. ZrO2 ist im erfindungsgemäßen Glas inMengen von 0 bis maximal 3 Gew.-% enthalten, wobei eine Mindestmengevon 0,5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,8 Gew.-% und eine Höchstmengevon 2 Gew.-%, insbesonders 2,5 Gew.-% und speziell 1,2 Gew.-% besondersbevorzugt ist.
    [0031] Daserfindungsgemäße Glasenthältvorzugsweise zusätzlichzu TiO2 einen Gehalt an MoO3 und/oder Bi2O3, wobei zweckmäßigerweiseder Gehalt an MoO3 0–3 Gew.-% und an Bi2O3 jeweils unabhängig davon 0–5 Gew.-%beträgt.Die Summe beider Oxide beträgtvorzugsweise 0,01–5Gew.-%. Durch die erfindungsgemäßen AdditiveMoO3 und/oder Bi2O3 allein oder zusammen mit Ti2O3 könnenhohe UV-Blockungen erzielt werden. Allerdings führen höhere Gehalte an MoO3 und/oder Bi2O3 zu einer Färbung des Glases. Bevorzugtist daher fürbeide zusammen eine Mindestmenge von 0,1 Gew.-%, insbesonders eineMindestmenge von 0,2 Gew.-%, und eine Höchstmenge von 3 Gew.-%. Besondersbevorzugt ist ein Mindestgehalt von 0,4 Gew.-% MoO3 oderein Mindestgehalt von 1,0 Gew.-% Bi2O3. Bi2O3 verbessertauch sehr die Solarisationsstabilität des Glases. Ganz besondersbevorzugt ist ein Mindestgehalt an MoO3 von0,6 Gew.-% oder ein Mindestgehalt an Bi2O3 von 1,3 Gew.-%.
    [0032] Eshat sich gezeigt, dass, obwohl das erfindungsgemäße Glas sehr stabil gegen eineSolarisation bei UV-Bestrahlung ist, es seine Solarisationsstabilität durchgeringe Gehalte von PdO, PtO3, PtO2, PtO, RhO2, Rh2O3, IrO2 und/oderIr2O3 weiter erhöht werdenkann. Dabei haben sich Summengehalte der obigen Oxide in einer Mengevon maximal 0,1 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,01 Gew.-%, insbesondersmaximal 0,001 Gew.-% als besonders geeignet erwiesen. Der Minimalgehaltbeträgtfür dieseZwecke üblicherweise0,01 ppm, wobei mindestens 0,05 ppm und insbesonders mindestens0,1 ppm bevorzugt ist.
    [0033] Obwohldas erfindungsgemäße Glaszur Erhöhungder chemischen Beständigkeitund Verarbeitbarkeit geringe Mengen an CeO2,PbO sowie Sb2O3 enthaltenkann, so sind diese jedoch vorzugsweise frei davon. Sofern Eisenenthalten ist, wird dieses durch die oxidierenden Bedingungen während derSchmelze in seine Oxidationsstufe 3+ überführt und verursacht somit keineVerfärbungenim sichtbaren Wellenlängenbereich mehr.
    [0034] Obwohldem Glas bei dem Aufschmelzen Nitrat, vorzugsweise in Form von Alkali-und/oder Erdalkalinitraten sowie ggf. Zinknitrat, zugesetzt wird,so beträgtdie NO3-Konzentration im fertigen Glas nachder Läuterunglediglich maximal 0,01 Gew.-% und in vielen Fällen höchsten 0,001 Gew.-%.
    [0035] Einbevorzugtes erfindungsgemäßes Glasenthält
    [0036] Einweiteres erfindungsgemäßes Glasenthältinsbesonders
    [0037] Besondersbevorzugt sind Gläser,die
    [0038] Allevorgenannten Glaszusammensetzungen enthalten vorzugsweise die zuvorangegebenen Mengen an Fe2O3 undsind ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen frei von FeO.
    [0039] DieErfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines UV-absorbierendenGlases mit geringer Absorption im sichtbaren Bereich. Dabei wirdaus Rohmaterialien und/oder Altgläsern eine Schmelze hergestellt,welche die in den Ansprüchendefinierte Zusammensetzung aufweist. Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahrendadurch aus, dass hierzu keine hochreinen Rohmaterialien, insbesondersSiO2-Rohmaterialiennotwendig sind, sondern dass hier mit SiO2-Materialien mit einemGehalt an Fe2O3 von > 100 ppm bzw. > 500 ppm, insbesonders > 600 ppm eingesetztwerden können.Meist werden Rohmaterialien mit einem Eisenoxidgehalt an > 120 ppm bzw. > 130 ppm eingesetzt,wobei jedoch auch Gehalte oberhalb 150 ppm oder auch 200 ppm imerfindungsgemäßen Verfahrenverwendet werden können.In vielen Fällenhaben sich sogar SiO2-Grund-materialienmit einem Fe2O3-Gehaltvon > 800 ppm, insbesondersvon > 1.000 ppm bishinauf zu > 12.000ppm als geeignet erwiesen. Da eisenfreie Grundmaterialien zu erhöhten Kostenbei der Glasherstellung führen,weist somit die erfindungsgemäße Vorgehensweisenicht nur einen überraschendentechnischen Effekt auf, sondern ermöglicht auch eine wesentlichkostengünstigereHerstellung.
    [0040] Eshat sich gezeigt, dass mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie mit demerfindungsgemäßen Glaseine besonders scharfe UV-Kante eingestellt werden kann, wobei eineUV-Blockung bis260 nm, insbesondere bis 270 nm und insbesondere bis 300 nm problemloserreicht werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsformzeigt das erfindungsgemäße Glaseine Blockung bis 320 nm und insbesonders bis 335 nm. Mittels demerfindungsgemäßen Läutern mitAs2O3 und TiO2 ist es möglich durch den Zusatz vonTiO2 eine UV-Kante ohne bzw. mit minimaler Beeinträchtigungim sichtbaren Wellenlängenbereichzu erreichen.
    [0041] Daserfindungsgemäße Glaseignet sich insbesonders zur Herstellung von Flachglas, wobei dieHerstellung von Röhrenglasbesonders bevorzugt ist. Ganz besonders eignet es sich zur Herstellungvon Röhren miteinem Durchmesser von mindestens 0,5 mm, insbesonders mindestens1 mm und eine Obergrenze von höchstens2 cm, insbesonders höchstens1 cm. Besonders bevorzugte Röhrendurchmesserbetragen zwischen 2 mm und 5 mm. Es hat sich gezeigt, dass derartigeRöhreneine Wandstärkevon mindestens 0,05 mm, insbesonders mindestens 0,1 mm aufweisen,wobei mindestens 0,2 mm besonders bevorzugt sind. Maximale Wandstärken betragenhöchstens1 mm, wobei Wandstärkenvon höchstens <0,8 mm bzw. < 0,7 mm bevorzugtsind.
    [0042] Daserfindungsgemäße Glaseignet sich insbesondere zur Verwendung in Gasentladungsröhren sowieFluoreszenzlampen, insbesondere miniaturisierten Fluoreszenzlampenund ist ganz besonders zur Beleuchtung, insbesonders zur Hintergrundbeleuchtungvon elektronischen Anzeigevorrichtungen, wie Displays und LCD-Bildschirmen,wie beispielsweise bei Mobiltelefonen und Computermonitoren, geeignet.Bevorzugte Displays sowie Bildschirme sind so genannte Flachdisplays,insbesonders flache Backlightanordnungen. Besonders bevorzugt sindhalogenfreie Leuchtmittel, wie beispielsweise solche, die auf derEntladung von Edelgasen wie beispielsweise Argon, Neon, Xenonatomenoder Gemische davon basieren (Xenonlampen). Auch Hg-enthaltendeFüllgasesind selbstverständlichgeeignet. Diese Ausführunghat sich als besonders umweltfreundlich erwiesen.
    [0043] Dieerfindungsgemäßen Gläser sindbesonders zur Verwendung von Fluoreszenzlampen mit externen Elektrodenals auch fürFluoreszenzlampen, bei denen die Elektroden mit dem Lampenglas verschmolzensind und durch dieses hindurch treten, wie beispielsweise Kovar-Legierungenetc. Bei externen Elektroden können diesebeispielsweise durch eine elektrisch leitende Paste gebildet werden.
    [0044] Eszeigen:
    [0045] 1: Die Grundform einer reflektierendenGrund- bzw. Trägerplattefür eineminiaturisierte Backlightanordnung von 1b
    [0046] 2: Eine miniaturisierteAnzeigevorrichtung, bzw. Backlightdisplay, mit integralen Fluoreszenzkanälen
    [0047] 3: Eine Anzeigevorrichtungbzw. Backlightdisplay mit rückseitigerBeleuchtung durch seitlich angeordnete Fluoreszenleuchte
    [0048] Ineiner speziellen Ausführung,wie beispielsweise in 1 dargestelltist, wird das Glas zur Herstellung von Niederdruckentladungslampen,insbesonders von Backlightanordnungen verwendet. Eine spezielle Verwendungist fürsolche Anwendungen, bei denen einzelne miniaturisierte Leuchtstoffröhren 1 parallelzueinander verwendet werden und sich in einer Platte 2 mitVertiefungen 3 befinden, die das ausgesendete Licht aufdas Display reflektieren. Wobei oberhalb der reflektierenden Platte 2 eineSchicht 4 aufgebracht ist, die das Licht gleichmäßig streutund somit füreine homogene Ausleuchtung des Displays sorgt. Diese Anordnung wird bevor zugtfür größere Displaysverwendet wie z.B. bei Fernsehgeräten.
    [0049] Weiterhinkann die Leuchtstoffröhre 1 auch,wie auch in 7 dargestellt, außen am Displayangebracht werden, wobei dann das Licht mittels einer als Lichtleiterdienenden Licht transportierenden Platte, wie einer sog. LGP (lightguide plate) gleichmäßig über dasDisplay gestreut wird. In beiden Fällen können die Leuchtstoffröhren externeoder interne Elektroden besitzen.
    [0050] Wiein 2 dargestellt, istes auch möglich,sie fürsolche Backlight-Anordnungen zu verwenden, bei denen sich die lichterzeugendeEinheit 1 direkt in einer strukturierten Scheibe 2 befindet(1 und 2). Dabei ist die Strukturierung derart,dass mittels parallelen Erhöhungen,so genannten Barrieren 5 mit einer vorgegebenen Breite(Wrib) in der Scheibe Kanäle mit vorgegebenerTiefe und vorgegebener Breite (dchannel bzw. Wchannel) erzeugt werden, in denen sich derEntladungsleuchtstoff 6 befindet. Dabei bilden die Kanäle 3 zusammenmit einer Phosphorschicht 7 versehenen Scheibe 8 denStrahlungsraum. Die Scheiben selbst sind seitlich abgedichtet 9 und über Durchführungenmit Elektroden versehen. In einem solchen Fall spricht man von so genanntenCCFL-Systemen (coldcathode fluorescent lamp), was mittels äußerer Elektroden 10a, 10b möglich ist.Prinzipiell ist jedoch auch eine außenliegende Kontaktierung,d. h. eine Zündungdes Plasmas durch ein außenangelegtes elektrisches Feld möglich(EEFL-external electrode fluorescent lamp). Diese Anordnung bildetein großes,flaches Backlight aus und wird daher auch als Flachbacklight bezeichnet.Die erfindungsgemäße Verwendungbetrifft dabei das die strukturierte Scheibe des Flachbacklightesund/oder die Deckplatte hierzu. Beide zusammen bilden den Strahlungsraum.Zur Herstellung derartiger strukturierter Scheiben wird ein Rohling,der beispielsweise durch Walzen erhältlich ist, mit einer üblichenStrukturierungseinheit, beispielsweise einer anderen entsprechendstrukturierten Walze geprägt.Dazu wird das Glas auf eine Temperatur erwärmt, bei der es eine hierfür geeigneteViskositätzeigt, wobei die Temperatur zwischen dem Verarbeitungspunkt unddem Erweichungspunkt des Glases üblicherweiseliegt. Die strukturierte Scheibe weist dann die Strukturen mit Tiefenund Breiten in der Dimension weniger Zehntelmillimeter (z. B. 0,1, üblicherweise0,3 mm) bis einiger Millimeter (z. B. 1–8 mm) auf. Eine solche Strukturierungkann auch durch andere gängigeMethoden zur Herstellung wie Prägen,Ritzen, Spannen, chemisches Ätzenoder auch Laserablation erfolgen. Durch bestimmte Heißformgebungsprozessekann die gewünschteStruktur auch direkt aus der Schmelze erhalten werden.
    [0051] Daserfindungsgemäße Glaseignet sich insbesondere zur Verwendung in Gasentladungsröhren sowieFluoreszenzlampen, insbesondere miniaturisierten Fluoreszenzlampenund ist ganz besonders zur Beleuchtung, insbesonders zur Hintergrundbeleuchtungvon elektronischen Anzeigevorrichtungen, wie Displays und LCD-Bildschirmen,wie beispielsweise bei Mobiltelefonen und Computermonitoren, geeignet.Bevorzugte Displays sowie Bildschirme sind so genannte Flachdisplays,insbesonders flache Backlightanordnungen. Besonders bevorzugt sindhalogenfreie Leuchtmittel, wie beispielsweise solche, die auf derEntladung von Xenonatomen basieren (Xenonlampen). Diese Ausführung hatsich als besonders umweltfreundlich erwiesen.
    [0052] Daserfindungsgemäße Glasist auch zur Verschmelzung mit Legierungen, insbesonders Molybdän und/oderEisen-Kobalt- Nickel-Legierungengeeignet, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Kovar, Fernicooder Vacon 11 erhältlichsind.
    [0053] DieErfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden.
    [0054] Eswurden auf an sich bekannte Weise erfindungsgemäße Gläser hergestellt und mit bekanntenGläsernaus dem Stand der Technik verglichen. Dabei wurde das Rohmaterialin einem Kieselglas-Tiegel bei einer Temperatur von 1620°C aufgeschmolzenund geläutert.An den so erhaltenen Gläsernwurde deren Absorption bzw. Transmission bestimmt.
    [0055] DieZusammensetzungen der einzelnen Gläser sind in der folgenden Tabelleals VergleichsgläserV1 und V2 sowie erfindungsgemäße Gläser A1-A15dargestellt. Derartige Gläserzeigen nicht nur die gewünschte hydrolytischeBeständigkeit,sondern auch eine ausgezeichnete UV-Absorption und eine hohe Transmission imsichtbaren Bereich.
    Tabelle1


    Tabelle2

    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Borosilikatglas mit hoher chemischer Beständigkeit,dadurch gekennzeichnet, dass es
    [2] Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasses mindestens 50 ppm Fe2O3 enthält.
    [3] Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass es 0,01–2Gew.-% As2O3 enthält.
    [4] Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass es frei von Chlorid und Antimonoxid ist.
    [5] Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass es
    [6] Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass es
    [7] Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass es das Titan zu mind. 90 % in der OxidationsstufeTi4+ enthält.
    [8] Verfahren zur Herstellung eines neutralen UV-absorbierendenBorosilikatglases mit geringer Absorption im sichtbaren Bereichdurch Aufschmelzen von Rohmaterial und Herstellen einer Schmelzeenthaltend
    [9] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Schmelze mindestens 50 ppm Fe2O3 enthält.
    [10] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass SiO2 und/oder ein Rohglasmit einem Gehalt von > 100ppm Fe2O3 eingesetztwird.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet,dass die oxidativen Bedingungen durch Zugabe von Alkali- und/oderErdalkalinitraten erzeugt werden.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet,dass das Ausgangsmaterial zur Herstellung der Schmelze bis zu maximal6 Gew.-% Alkali- und/oder Erdalkalinitrate enthält.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet,dass die Schmelze maximal 100 ppm Chlorid enthält.
    [14] Verwendung eines Glases nach einem der Ansprüche 1–7 sowieeines Glases erhältlichnach einem der Ansprüche8–13 zurHerstellung von Gasentladungslampen, Fluoreszenzlampen, Xenonlampen,LCD-Anzeigen, Computermonitoren, Telefondisplays und/oder zur Verschmelzungmit Molybdänund/oder Kovar-Legierungen.
    [15] Verwendung eines Glases nach Anspruch 14 als Lichtleiterplatte,Trägerplatte,Strukturplatte fürMonitore und/oder Displays und/oder für Gasentladungslampen mit externenElektroden.
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    公开号 | 公开日
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    TW200513448A|2005-04-16|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-30| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2012-08-06| R016| Response to examination communication|
    2012-09-27| R018| Grant decision by examination section/examining division|
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