DE102005000664B4

DE102005000664B4 - Verfahren zur Einstellung der UV-Absorption von Gläsern und Glaskeramiken und Verwendung von Gläsern und Glaskeramiken

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Publication number: DE102005000664B4
Application number: DE200510000664
Authority: DE
Inventors: Jörg Hinrich Dr. Fechner; Franz Dr. Ott; Brigitte Dr. Hueber
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2025-01-05
Also published as: DE102005000664A1; JP5184748B2; JP2006188420A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines transparenten, UV-blockenden Glases oder einer Glaskeramik mit definiert eingestellter UV-Kante, wobei die Glaszusammensetzung
folgende Komponenten in Gew.-% umfasst:
SiO₂ 60–85 Gew.-%
B₂O₃ > 0–35 Gew.-%
Al₂O₃ 0–10 Gew.-%
Li₂O 0–10 Gew.-%
Na₂O 0–20 Gew.-%
K₂O 0–20 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0–25 Gew.-% beträgt und
MgO 0–8 Gew.-%
CaO 0–20 Gew.-%
SrO 0–5 Gew.-%
BaO 0–5 Gew.-%, wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO 0–20 Gew.-% beträgt und
TiO₂ > 0,5–10 Gew.-%,
dadurch gekennzeichnet, dass das Glas
(a) direkt nach dem Schmelzen einer Abkühlung mit Kühlraten kleiner 500 K/min unterzogen wird, wobei die Abkühlrate derart gewählt ist, dass das Glas im Vergleich zu einem Glasrohr, das mit Kühlraten > 500 K/min abgekühlt wird, eine Verschiebung der UV-Kante von mehr als 5, insbesondere mehr...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der UV-Absorption insbesondere der UV-Kante von Gläsern und Glaskeramiken, sowie die Verwendung eines Glases bzw. einer Glaskeramik mit einer definiert eingestellten UV-Kante in einem Leuchtmittel.
Gläser zu Herstellung von Gasentladungsröhren, wie Fluoreszenzlampen sind an sich bekannt. Diese Gläser sollten insbesondere starke UV-absorbierende Eigenschaften aufweisen.
Fluoreszenzleuchten, insbesondere miniaturisierte Fluoreszenzlampen finden besonders bei der Herstellung von Flüssigkristallanzeigen (LCD) sowie bei rückseitig beleuchteten Anzeigen (passive Displays, sog. Displays mit einer Backlighteinheit) als Lichtquelle Verwendung. Für diese Anwendung weisen derartige Fluoreszenzleuchten sehr kleine Dimensionen auf und dementsprechend hat das Lampenglas nur eine äußerst geringe Dicke.
Gläser für derartige Anwendungen haben eine Durchlässigkeit bzw. Transmission von insbesondere sichtbarem Licht bis zu Wellenlängenbereichen von 400 nm, insbesondere 380 nm, die relativ konstant ist. Im UV-Bereich sollte die Transmission des Glases gering sein, da Gasentladungsröhren, insbesondere Fluoreszenzlampen bei der Lichterzeugung ein großer Anteil in Form von UV-Strahlung freisetzen, der für umgebende Bauteile, wie Polymere und andere Kunststoffe, einen schädlichen Einfluss aufweist, so dass diese mit der Zeit spröde werden, was zur Unbrauchbarkeit des gesamten Produktes führen kann. Eine besonders schädliche Emissionslinie ist diejenige von Quecksilber, das zur Lichterzeugung dient, bei 313 nm. Gläser für Anwendungen in Fluoreszenzlampen sollten diese Emissionslinie möglichst vollständig absorbieren. Außerdem ist eine möglichst hohe Absorption der Emissionslinie bei 364 nm gewünscht.
Aus der US 5,747,399 A sind Fluoreszenzlampengläser für den zuvor genannten Einsatz bekannt, welche UV-Strahlung in dem gewünschten Bereich absorbieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Gläser im sichtbaren Wellenlängenbereich eine starke Verfärbung sowie gegebenenfalls eine starke Solarisation, zeigen. Häufig entsteht bereits beim Einschmelzen der Rohmaterialien eine gelblich braune Verfärbung.
Aus der DE 198 42 942 A ist ein zirkoniumoxid- und lithiumoxidhaltiges Borosilikatglas von hoher Beständigkeit bekannt, welches besonders für die Verwendung als Verschmelzungsglas mit Fe-Co-Ni-Legierungen geeignet ist. Ein solches Glas kann auch farbgebende Komponenten, wie Fe₂O₃, Cr₂O₃, CoO, sowie TiO₂ enthalten.
Die DE 10 2004 027 119 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines UV-Strahlung absorbierenden Glases mit geringer Absorption im sichtbaren Bereich, wobei die Stärke bzw. Schärfe und Lage der UV-Absorptionskante durch den Gehalt an TiO₂ eingestellt wird.
Aus der DE 10 2004 027 120 A1 ist ein UV-absorbierendes Glas mit hoher Beständigkeit, insbesondere für Fluoreszenzlampen, sowie ein Verfahren zur Herstellung und dessen Verwendung bekannt. Die Einstellung der UV-Kante erfolgt durch entsprechende Zugabe von Zusätzen, wie beispielsweise TiO₂ oder Fe₂O₃.
In der US 4,565,791 A wird ein Glas für ophtalmologische Anwendungen beschrieben, welches spezielle Brechungsindizes und Abbé-Zahlen, sowie hierfür geeignete Dichten aufweist. Ein derartiges Glas zeigt eine UV-Absorptionskante zwischen 310 und 335 nm und enthält als UV-Absorber TiO₂. Für die Herstellung dieses Glases wird ausdrücklich beschrieben, dass in vielen Fällen eine Läuterung mit Chlor notwendig ist, da eine As₂O₃ und Sb₂O₃-Läuterung nicht ausreichend ist. Schließlich wird hierin ebenfalls beschrieben, dass obwohl derartige Gläser äußerst dünn sind, eine Kombination von Fe₂O₃ und TiO₂ zu einer Verfärbung des Glases führt, weshalb ausschließlich Quarzrohmaterialien mit einem Eisengehalt von weniger als 100 ppm verwendet werden sollen. In den Beispielen wird nach dem Schmelzen und der Formgebung, ausgehend von 480°C, ein Abkühlverfahren beschrieben, das mit einer Kühlrate von 60°C/Stunde auf Raumtemperatur durchgeführt wird.
Es sind auch Borosilikatgläser mit einem geringen Gehalt an B₂O₃ bekannt. Ein derartiges zirkoniumoxid- und lithiumoxidhaltiges Borsilikat wird beispielsweise in der DE 19842942 A1 beschrieben. Dieses Glas weist eine hohe Säure- und Laugebeständigkeit, sowie eine Beständigkeit gegenüber Hydrolyse auf und ist besonders für die Verschmelzung mit Fe-Co-Ni-Legierungen geeignet. Ein solches Glas kann auch farbgebende Komponenten, wie Fe₂O₃, Cr₂O₃, CoO, sowie TiO₂ enthalten. Es ist jedoch bekannt, dass der Bestandteil Bor in derartigen Gläsern zu einer geringeren, chemischen Beständigkeit führt. Aus diesem Grund sind bislang Gläser mit einem höheren Borgehalt, d. h. von mehr als 25 Gew.-% nicht als Gläser für die Verwendung in Gasentladungsröhren in Betracht gezogen worden, da diese eine äußerst schlechte chemische Beständigkeit aufweisen, so dass bislang davon ausgegangen wurde, dass bei den dort herrschen aggressiven Bedingungen, die in solchen Lampen enthaltende Fluoreszenzschicht mit dem Substratglas reagiert.
Nachteilig an Fluoreszenzlampengläsern gemäß dem Stand der Technik war, dass diese eine nur unzureichende UV-Blockung aufgewiesen haben. Um eine UV-Blockung zu erreichen, wurde diesen Gläsern beispielsweise TiO₂ oder Fe₂O₃ zugegeben. Insbesondere für eine effektive UV-Blockung hat sich gezeigt, dass die Zugabe von TiO₂ besonders geeignet ist, um eine effektive UV-Blockung zu erzielen bei gleichzeitiger hoher Transmission in sichtbaren Wellenlängenbereich. Weiterhin besitzt TiO₂ den Vorteil eine besonders steile UV-Kante zu besitzen. Nachteilig an der Zugabe von TiO₂ zu technischen Gläsern war jedoch, dass es insbesondere in Borosilikatgläsern zu einer Entmischung in unterschiedliche Phasen kommen kann, falls dies nicht gezielt gewünscht wird. Dies führt dazu, dass das Glas einen Tyndall-Effekt zeigt und milchig trüb wird. Dieser Effekt kann bei TiO₂-Gehalten von mehr als 2 Gew.-% insbesondere in Borosilikatgläsern auftreten. Wird das Glas durch eine Separation in unterschiedliche Phasen milchig trüb, so können derartige Gläser nicht bei Anwendungen eingesetzt werden, in denen die Transmission des Glases eine entscheidende Rolle spielt. Beispielsweise sind derartige Gläser als Beleuchtungsanwendungen, unbrauchbar.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere ein Verfahren anzugeben, das eine effektive UV-Blockung bei einem möglichst niedrigen TiO₂-Anteil ermöglicht. Insbesondere soll im hergestellten Glas die schädliche Quecksilberentladungslinie bei 313 nm, geblockt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, mit dem ein Glas hergestellt wird, bei dem die Glaskomponenten eine Glaszusammensetzung nach Anspruch 1 aufweist, die direkt nach dem Schmelzen einer langsamen Abkühlung mit insbesondere Kühlraten < 500 K/min, bevorzugt < 200 K/min und 100 K/min, ganz besonders bevorzugt < 50 und 10 K/min unterzogen wird oder nach dem Schmelzen für eine Zeitdauer auf eine Temperatur erwärmt wird, wobei die Abkühlrate oder die Zeitdauer derart gewählt werden, dass das Glas eine Verschiebung der UV-Kante im Vergleich zum aus der Schmelze schnell auf Raumtemperatur abgekühlten Glas von mindestens 5 nm aufweist. insbesondere wird eine UV-Kante angestrebt, die im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 350 nm, bevorzugt 310 und 330 nm, ganz besonders bevorzugt 313 nm und 325 nm liegt und dass das Glas im Wellenlängenbereich oberhalb der UV-Kante weitgehend transparent ist.
Unter der UV-Kante in nm wird hier verstanden, das das Glas mit einer Dicke von 0,2 mm unterhalb der angegebenen Wellenlänge (zu kürzeren Wellenlängen hin) einen spektralen Transmissiongrad von < 0,1% besitzt.
Die Erfinder haben nun herausgefunden, dass sich die Lage der UV-Kante durch eine Temperaturbehandlung eines schnell abgekühlten und damit überraschenderweise im sichtbaren Wellenlängenbereich transparenten Glases beeinflussen lässt.
Unter schnell abkühlen wird hier verstanden, dass das Glas keiner besonderen Kühlung unterzogen wird, das heisst direkt der umgebenden Raumtemperatur ausgesetzt wird.
Insbesondere kann durch eine gezielte Kühlung bzw. eine gezielte Temperaturnachbehandlung die Lage der UV-Kante so beeinflusst werden, dass auch für Gläser mit niedrigem TiO₂-Gehalt eine Blockung des UV-Lichtes für Wellenlängen < 320 nm erreicht wird, d. h. die UV-Kante bei mehr als 313 nm liegt und damit die schädliche Quecksilberlinie bei 313 nm geblockt wird.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäß hergestellte Glas bei Gasentladungsröhren verwendet.
Die so hergestellten Gläser eignen sich überraschenderweise als Substratglas in Gasentladungsröhren, da die zu erwartende Reaktion von Glas und Fluoreszenzschicht zumindest unter den beim Betrieb herrschenden Bedingungen nicht stattfindet und das Glas beim Betrieb ausreichend korrosionsbeständig ist.
Besonders bevorzugt sind als Gläser für die Verwendung in Lampen Borosilikatgläser. Borosilikatgläser umfassen als erste Komponente SiO₂, und B₂O₃, als weitere Komponente Alkali- und/oder Erdalkalioxid, wie z. B. Li₂O Na₂O, K₂O, CaO, MgO, SrO, BaO.
Borosilikatgläser mit einem Gehalt von B₂O₃ zwischen 5 und 10 Gew.-% zeigen eine hohe chemische Beständigkeit.
Borosilikatgläser mit einem Gehalt von B₂O₃ zwischen 10 und 25 Gew.-% zeigen eine gute Prozessierbarkeit sowie eine gute Anpassung der thermischen Längenausdehnung (sog. CTE) an das Metall Wolfram und die Legierung KOVAR.
Borosilikatgläser mit einem B₂O₃-Gehalt im Bereich 25–35 Gew.-% zeigen bei Verwendung als Lampenglas einen geringen dielektrischen Verlustfaktor tan δ, was insbesondere bei Einsatz in elektrodenlosen Gasentladungslampen, d. h. Lampen, deren Elektroden außerhalb des Lampenkolbens angebracht werden, von Vorteil ist.
Im Allgemeinen umfassen die in dieser Anmeldung beschriebenen Gläser einen TiO₂-Gehalt im Bereich > 1–7 Gew.-%, bevorzugt > 1–5 Gew.-%, ganz bevorzugt > 1–4 Gew.-%. Fe₂O₃ ist im Glas bevorzugt in Gehalten < 500 ppm enthalten. Fe₂O₃ liegt im Allgemeinen als Verunreinigung vor. Fe₂O₃ kann aber auch bewusst zur Einstellung der UV-Kante eingebracht werden, wobei hier die zugesetzten Gehalte zwischen 10–500 ppm, bevorzugt 50–200, ganz bevorzugt 70–150 ppm liegen.
Besonders bevorzugt liegt bei den hier hergestellten Gläsern die Summe TiO₂ + B₂O₃ im Bereich 5–35 Gew.-%, insbesondere im Bereich 6–25 Gew.-%.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält das hergestellte Grundglas üblicherweise mindestens 60 Gew.-% SiO₂, wobei mindestens 61 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 63 Gew.-% bevorzugt sind. Eine ganz besonders bevorzugte Mindestmenge an SiO₂ beträgt 65 Gew.-%. Die Höchstmenge an SiO₂ beträgt 75 Gew.-%, insbesondere 73 Gew.-%, wobei 72 Gew.-% und insbesondere maximal 70 Gew.-% SiO₂ ganz besonders bevorzugt sind. B₂O₃ ist erfindungsgemäß in einer Menge mehr als 5 Gew.-%, bevorzugt mehr als 8 Gew.- %, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-% und insbesondere mindestens 15 Gew.-% enthalten, wobei mindestens 16 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Die Höchstmenge an B₂O₃ beträgt maximal 35 Gew.-%, vorzugsweise jedoch maximal 32 Gew.-%, wobei maximal 30 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
Al₂O₃ ist in einer Menge von 0–10 Gew.-% enthalten, wobei eine Mindestmenge von 0,5 Gew.-% bzw. 1 Gew.-% und insbesondere 2 Gew.-% bevorzugt ist. Die Maximalmenge daran beträgt üblicherweise 5 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-%. Die einzelnen Alkalioxide Li₂O, Na₂O sowie K₂O betragen jeweils unabhängig voneinander 0–20, bzw. 0–10 Gew.-%, wobei eine Mindestmenge von 0,1 Gew.-%, bzw. 0,2 und insbesondere 0,5 Gew.-% bevorzugt ist. Die Höchstmenge an. einzelnen Alkalioxiden beträgt vorzugsweise maximal 8 Gew.-%, wobei eine Menge an Li₂O von 0,2 Gew.-% bis 1 Gew.-%, für Na₂O 0,2 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% und für K₂O 6–8 Gew.-% bevorzugt ist. Die Summe der Alkalioxide beträgt im erfindungsgemäßen Grundglas 0–25 Gew.-% und insbesondere 0,5–5 Gew.-%. Erdalkalioxide, wie MgO, CaO, SrO, sind erfindungsgemäß jeweils in einer Menge von 0–20 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 0–8 Gew.-% bzw. 0–5 Gew.-% enthalten. Die Summe der Erdalkalioxide beträgt erfindungsgemäß 0–20 Gew.-%, vorzugsweise 0–10 Gew.-%. Dabei weisen sie in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform zusammen mindestens 0,5 Gew.-% bzw. > 1 Gew.-% auf.
Darüber hinaus enthält das hergestellte Grundglas gemäß einer ersten Ausführungsform vorzugsweise 0–3 Gew.-% ZnO, 0–3 bzw. 0–5 Gew.-% ZrO₂, 0–1 bzw. 0–0,5 Gew.-% CeO₂ sowie 0–1 Gew.-% bzw. 0–0,5 Gew.-% Fe₂O₃. Darüber hinaus können noch WO₃, Bi₂O₃, MoO₃ unabhängig voneinander jeweils in einer Menge von 0–5 Gew.-% bzw. 0–3 Gew.-%, insbesonders von jedoch 0,1–3 Gew.-% enthalten sein.
Es hat sich gezeigt, dass, obwohl die Gläser sehr stabil gegen eine Solarisation bei UV-Bestrahlung sind, dass die Solarisationsstabilität durch geringe Gehalte von PdO, PtO₃, PtO₂, PtO, RhO₂, RhO₂, Rh₂O₃, IrO₂ und/oder Ir₂O₃ weiter erhöht werden kann. Der übliche Maximalgehalt an solchen Substanzen beträgt maximal 0,1 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,01 Gew.-%, wobei maximal 0,001 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Das Minimalgehalt beträgt für diese Zwecke üblicherweise 0,01 ppm, wobei mindestens 0,05 ppm und insbesonders mindestens 0,1 ppm bevorzugt ist.
Obwohl die hergestellten Gläser zur Erhöhung der chemischen Beständigkeit, Läuterung und Verarbeitbarkeit geringe Mengen an CeO₂, PbO sowie Sb₂O₃ enthalten kann, so sind diese jedoch vorzugsweise frei davon.
Falls die TiO₂-Gehalte der Glaszusammensetzung > 2 Gew.-% sind und ein Gemenge mit einem Gesamt-Fe₂O₃-Gehalt von > 5 ppm verwendet wird, wird bevorzugt mit As₂O₃ geläutert und mit Nitrat geschmolzen. Die Nitratzugabe erfolgt bevorzugt als Alkalinitrat mit Gehalten > 1 Gew.-%, um eine Färbung des Glases im sichtbaren Bereich zu unterdrücken.
Des weiteren wurde für die Gläser auch gefunden, dass insbesondere eine Verfärbung der Gläser im sichtbaren Wellenlängenbereich sich zumindest teilweise dadurch vermeiden lässt, dass die Glasschmelze im Wesentlichen frei von Chlorid ist und insbesonders kein Chlorid und/oder Sb₂O₃ zur Läuterung bei der Glasschmelze zugegeben wird. Es wurde nämlich erfindungsgemäß gefunden, dass sich eine Blaufärbung des Glases, wie sie insbesonders bei der Verwendung von TiO₂ auftritt, vermeiden lässt wenn auf Chlorid als Läutermittel verzichtet wird. Der Maximalgehalt an Chlorid sowie Fluorid beträgt erfindungsgemäß 2, insbesonders 1 Gew.-%, wobei Gehalte von max. 0,1 Gew.-% bevorzugt sind.
Des weiteren hat sich gezeigt, dass auch Sulfate, wie sie z. B. als Läutermittel eingesetzt werden, ebenso wie die zuvor genannten Mittel zu einer Verfärbung des Glases im sichtbaren Wellenlängenbereich führen. Es wird daher vorzugsweise auch auf Sulfate verzichtet. Der Maximalgehalt an Sulfat beträgt erfindungsgemäß 2, insbesonders 1 Gew.-%, wobei Gehalte von max. 0,1 Gew.-% bevorzugt sind.
Als sichtbarer Wellenlängenbereich wird in vorliegender Anmeldung der Wellenlängenbereich zwischen 320 nm und 780 nm verstanden.
Außerdem wurde für die Gläser gefunden, dass sich die zuvor geschilderten Nachteile noch weiter vermeiden lassen, wenn eine Läuterung mit As₂O₃, und zwar unter oxidierenden Bedingungen durchgeführt wird. Vorzugsweise liegen mindestens 80%, üblicherweise mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% und insbesonders 99% des enthaltenen TiO₂ als Ti⁴⁺ vor. In vielen Fällen liegen sogar 99,9 und 99,99% des Titans als Ti⁴⁺ vor. In einigen Fällen haben sich Ti⁴ ⁺-Gehalte von 99,999% als sinnvoll erwiesen. Unter oxidativen Bedingungen sind daher insbesonders solche zu verstehen, bei denen Ti⁴⁺ in der zuvor angegebenen Menge vorliegt oder auf diese Stufe oxidiert wird. Diese oxidativen Bedingungen lassen sich in der Schmelze beispielsweise leicht durch Zugabe von Nitraten, insbesondere Alkalinitraten und/oder Erdalkalinitraten erreichen. Auch durch Einblasen von Sauerstoff und/oder trockener Luft kann eine oxidative Schmelze erreicht werden. Außerdem ist es möglich eine oxidative Schmelze mittels einer oxidierenden Brenner-Einstellung, z. B. beim Aufschmelzen des Gemenges, zu erzeugen. Durch oxidative Läuterung beispielsweise unter Verwendung von Nitraten mit As₂O₃ kann insbesondere die Bildung des Ilmenit (FeTiO₃)-Komplexes unterbunden werden. Das Auftreten dieses Komplexes führt zu einer starken Färbung im sichtbaren Bereich.
Obwohl dem Glas bei dem Aufschmelzen Nitrat, vorzugsweise in Form von Alkali- und/oder Erdalkalinitraten, zugesetzt wird, so beträgt die NO₃-Konzentration im fertigen Glas nach der Läuterung lediglich maximal 0,01 Gew.-% und in vielen Fällen höchsten 0,001 Gew.-%.
Die Zusammensetzung der erfindungsgemäß hergestellten Gläser liegt im Bereich (in Gew.-%):
SiO₂ 60–85 Gew.-%
B₂O₃ 0–35 Gew.-%
Al₂O₃ 0–10 Gew.-%
Li₂O 0–10 Gew.-%
Na₂O 0–20 Gew.-%
K₂O 0–20 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0–25 Gew.-% beträgt und
MgO 0–8 Gew.-%
CaO 0–20 Gew.-%
SrO 0–5 Gew.-%
BaO 0–5 Gew.-%, wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO 0–20 Gew.-% beträgt und
ZnO 0–8 Gew.-%
ZrO₂ 0–5 Gew.-% sowie
TiO₂ > 0,5–10 Gew.-%, bevorzugt > 1–10 Gew.-%
Fe₂O₃ 0–5 Gew.-% beträgt.
Bevorzugte erfindungsgemäße hergestellte Gläser zeigen in einer ersten Ausführungsform beispielsweise eine Zusammensetzung von
SiO₂ 60– < 75 Gew.-%
B₂O₃ 5–35 Gew.-%
Al₂O₃ 0–10 Gew.-%
Li₂O 0–10 Gew.-%
Na₂O 0–20 Gew.-%
K₂O 0–20 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0–25 Gew.-% beträgt und
MgO 0–8 Gew.-%
CaO 0–20 Gew.-%
SrO 0–5 Gew.-%
BaO 0–5 Gew.-%, wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO 0–20 Gew.-% beträgt und
ZnO 0–3 Gew.-%
ZrO₂ 0–5 Gew.-% sowie
TiO₂ > 0,5–10 Gew.-%
Fe₂O₃ 0–0,5 Gew.-%
CeO₂ 0–0,5 Gew.-%
MnO₂ 0–1 Gew.-%
Nd₂O₃ 0–1 Gew.-%
WO₃ 0–2 Gew.-%
Bi₂O₃ 0–5 Gew.-%
MoO₃ 0–5 Gew.-%,
As₂O₃ 0–1 Gew.-%
Sb₂O₃ 0–1 Gew.-%
SO₄ ^2– 0–2 Gew.-%
Cl^– 0–2 Gew.-%
F^– 0–2 Gew.-%, wobei die
Σ Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃ > 0,5–10 Gew.-% beträgt, und wobei
Σ PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃ 0,00001–0,1 Gew.-% beträgt.
Eine weitere bevorzugte Zusammensetzung enthält
SiO₂ 63–72 Gew.-%
B₂O₃ 15–22 Gew.-%
Al₂O₃ 0–3 Gew.-%
Li₂O 0–5 Gew.-%
Na₂O 0–5 Gew.-%
K₂O 0–5 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0,5–5 Gew.-% beträgt und
MgO 0–3 Gew.-%
CaO 0–5 Gew.-%
SrO 0–3 Gew.-%
BaO 0–3 Gew.-%, wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO 0–5 Gew.-% beträgt und
ZnO 0–3 Gew.-%
ZrO₂ 0–5 Gew.-%
TiO₂ > 0,5–10 Gew.-%
Fe₂O₃ 0–0,5 Gew.-%
CeO₂ 0–0,5 Gew.-%
MnO₂ 0–1,0 Gew.-%
Nd₂O₃ 0–1,0 Gew.-%
WO₃ 0–2 Gew.-%
Bi₂O₃ 0–5 Gew.-%
MoO₃ 0–5 Gew.-%
As₂O₃ 0–1 Gew.-%
Sb₂O₃ 0–1 Gew.-%
SO₄(^2–) 0–2 Gew.-%
Cl^– 0–2 Gew.-%
F^– 0–2 Gew.-% und wobei
Σ Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃ 0,5–10 Gew.-% beträgt.
Alle vorgenannten Glaszusammensetzungen enthalten vorzugsweise die zuvor angegebenen Mengen an Fe₂O₃ und sind ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen frei von FeO.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgende Glaszusammensetzung verwandt, die sich durch eine besondere hohe chemische Beständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und Wasser auszeichnet:
SiO₂ 60–85 Gew.-%
B₂O₃ 0–10 Gew.-%
Al₂O₃ 0–10 Gew.-%
Li₂O 0–10 Gew.-%
Na₂O 0–20 Gew.-%
K₂O 0–20 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 5–25 Gew.-% beträgt und
MgO 0–8 Gew.-%
CaO 0–20 Gew.-%
SrO 0–5 Gew.-%
BaO 0–5 Gew.-%, wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO 3–20 Gew.-% beträgt und
ZnO 0–8 Gew.-%
ZrO₂ 0–5 Gew.-% sowie
TiO₂ > 0,5–10 Gew.-%
Fe₂O₃ 0–5 Gew.-%
CeO₂ 0–5 Gew.-%
MnO₂ 0–5 Gew.-%
Nd₂O₃ 0–1,0 Gew.-%
WO₃ 0–2 Gew.-%
Bi₂O₃ 0–5 Gew.-%
MoO₃ 0–5 Gew.-%,
PbO 0–5 Gew.-%
As₂O₃ 0–1 Gew.-%
Sb₂O₃ 0–1 Gew.-%
wobei die
Σ Fe₂O₃ + CeO₂ + TiO₂ + PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃
mindestens > 0,5–10 Gew.-% beträgt,
wobei die
Σ PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃
0,1 Gew.-% beträgt, sowie
SO₄ ^2– 0–2 Gew.-%
Cl^– 0–2 Gew.-%
F^– 0–2 Gew.-%
Die zweite Ausführungsform eines für das Verfahren geeigneten Glases weist einen Mindestgehalt an SiO₂ von mindestens 60 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 62 Gew.-% auf, wobei ein Mindestgehalt von 64 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Der Maximalgehalt an SiO₂ im erfindungsgemäßen Glas beträgt höchstens 85 Gew.-%, insbesonders 79 Gew.-%, wobei ein Gehalt von höchstens 75 Gew.-% bevorzugt ist. Ein besonders bevorzugter Höchstgehalt beträgt 72 Gew.-%.
Der Gehalt an B₂O₃ beträgt höchstens 10 Gew.-%, insbesonders höchstens 5 Gew.-%, wobei ein Gehalt von höchstens 4 Gew.-% bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist ein Maximalgehalt an B₂O₃ von höchstens 3 Gew.-%, wobei ein Gehalt von höchstens 2 Gew.-% ganz besonders bevorzugt ist. In einzelnen Fällen kann das erfindungsgemäße Glas auch vollkommen frei von B₂O₃ sein. Es enthält jedoch in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens 0,1 Gew.-%, wobei 0,5 Gew.-% bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist ein Mindestgehalt von 0,75 Gew.-%, wobei 0,9 Gew.-% ganz besonders bevorzugt ist.
Obwohl das Glas gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung in einzelnen Fällen auch frei von Al₂O₃ sein kann, so enthält es doch üblicherweise Al₂O₃ in einer Mindestmenge von 0,1, insbesonders 0,2 Gew.-%. Bevorzugt ist ein Mindestgehalt von 0,3, wobei Mindestmengen von 0,7, insbesonders mindestens 1,0 besonders bevorzugt sind. Die Höchstmenge an Al₂O₃ beträgt üblicherweise 10 Gew.-%, wobei maximal 8 Gew.-% bevorzugt sind. In vielen Fällen hat sich eine Höchstmenge von 5 Gew.-%, insbesonders 4 Gew.-% als ausreichend erwiesen.
Die Gläser gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten Alkali- und Erdalkalioxide. Dabei beträgt der Gesamtgehalt an Alkalioxiden mindestens 5 Gew.-%, insbesonders mindestens 6 Gew.-%, vorzugsweise jedoch mindestens 8 Gew.-%, wobei eine Mindestgesamtmenge an Alkalioxiden von mindestens 10 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Der Maximalgehalt aller Alkalioxide beträgt höchstens 25 Gew.-%, wobei eine Höchstmenge von 22 Gew.-% und insbesonders 20 Gew.-% besonders bevorzugt ist. In vielen Fällen hat sich eine Höchstmenge von 18 Gew.-% als ausreichend erwiesen. Davon beträgt der Gehalt an Li₂O erfindungsgemäß 0 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-%, wobei eine Höchstmenge von maximal 8 Gew.-% und insbesonders maximal 6 Gew.-% bevorzugt ist. K₂O ist in einer Menge von mindestens 0 Gew.-% und höchstens 20 Gew.-% erhalten, wobei ein Mindestgehalt von 0,01 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 Gew.-% bevorzugt ist. In einzelnen Fällen hat sich ein Mindestgehalt von 1,0 Gew.-% als geeignet erwiesen. Der Höchstgehalt an K₂O beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform maximal 18 Gew.-%, wobei maximal 15 und insbesonders maximal 10 Gew.-% bevorzugt sind. In vielen Fällen hat sich ein Maximalgehalt von 5 Gew.-% als völlig ausreichend erwiesen.
Der Einzelgehalt an Na₂O beträgt in Einzelfällen 0 Gew.-% und maximal 20 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Na₂O jedoch mindestens 3 Gew.-%, insbesonders mindestens 5 Gew.-%, wobei Gehalte von mindestens 8 Gew.-%, insbesonders mindestens 10 Gew.-% bevorzugt sind. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist Natriumoxid erfindungsgemäß in einer Menge von mindestens 12 Gew.-% enthalten. Bevorzugte Höchstmengen an Na₂O betragen 18 Gew.-% bzw. 16 Gew.-%, wobei eine Obergrenze von 15 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
Der Gehalt der einzelnen Erdalkalioxide beträgt für CaO maximal 20 Gew.-%; in Einzelfällen sind jedoch Maximalgehalte von 18, insbesonders maximal 15 Gew.-% ausreichend. Obwohl das erfindungsgemäße Glas auch frei von Kalziumbestandteilen sein kann, so enthält das erfindungsgemäße Glas jedoch üblicherweise jedoch mindestens 1 Gew.-% CaO, wobei Gehalte von mindestens 2 Gew.-%, insbesonders mindestens 3 Gew.-% bevorzugt sind. In der Praxis hat sich ein Mindestgehalt von 4 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen. Die Untergrenze für MgO beträgt in Einzelfällen 0 Gew.-%, wobei jedoch mindestens 1 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 2 Gew.-% bevorzugt sind. Der Höchstgehalt an MgO im erfindungsgemäßen Glas beträgt 8 Gew.-%, wobei maximal 7 und insbesonders maximal 6 Gew.-% bevorzugt sind. SrO und/oder BaO können im erfindungsgemäßen Glas völlig entfallen; vorzugsweise ist jedoch mindestens eines oder auch beide dieser beiden Substanzen in einer Menge von jeweils 1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 2 Gew.-% enthalten. Der Gesamtgehalt aller im Glas erhaltenen Erdalkalioxide beträgt mindestens 3 Gew.-% und höchstens 20 Gew.-%, wobei ein Mindestgehalt von 4 Gew.-%, insbesonders 5 Gew.-% bevorzugt ist. In vielen Fällen haben sich Mindestgehalte von 6 bzw. 7 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen. Eine bevorzugte Höchstgrenze an Erdalkalioxiden beträgt 18 Gew.-%, wobei maximal 15 Gew.-% bevorzugt sind. In etlichen Fällen hat sich ein Maximalgehalt von 12 Gew.-% als ausreichend erwiesen.
Das Glas gemäß der zweiten Ausführungsform kann frei von ZnO sein, enthält jedoch vorzugsweise eine Mindestmenge von 0,1 Gew.-% und einen Maximalgehalt von höchstens 8 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 5 Gew.-%, wobei Höchstgehalte von 3 Gew.-% bzw. 2 Gew.-% durchaus noch zweckmäßig sein können. ZrO₂ ist in einer Menge von 0–5 Gew.-%, insbesonders 0–4 Gew.-% enthalten, wobei ein Höchstgehalt von 3 Gew.-% sich in vielen Fällen als ausreichend erwiesen hat.
Das Glas gemäß der zweiten Ausführungsform zeichnet sich in einer bevorzugten Ausführungsform auch durch einen Gesamtgehalt an TiO₂, PbO, As₂O₃ und/oder Sb₂O₃ in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 2 Gew.-%, insbesonders höchstens < 1 Gew.-% aus. Dabei beträgt der bevorzugte Mindestgehalt an As₂O₃ und/oder Sb₂O₃ mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,05 Gew.-% und insbesondere mindestens 0,1 Gew.-%. Die übliche Höchstmenge beträgt dabei maximal 2 Gew.-%, insbesondere maximal 1,5 Gew.-%, wobei maximal 1 Gew.-% und insbesondere 0,8 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Von den zuvor genannten Elementen ist insbesonders TiO₂ im erfindungsgemäßen Glas bevorzugt enthalten, obwohl es prinzipiell auch frei davon sein kann, sofern der Gehalt an den anderen zuvor genannten Bestandteilen entsprechend höher liegt. Der Höchstgehalt an TiO₂ beträgt vorzugsweise 8 Gew.-%, wobei höchstens 5 Gew.-% bevorzugt sind. Ein bevorzugter Mindestgehalt an TiO₂ beträgt 1 Gew.-%. Das Glas enthält 0–5 Gew.-% PbO, wobei ein max. Gehalt von 2 Gew.-%, insbesonders max. 1 Gew.-% zweckmäßig ist. Vorzugsweise ist das Glas bleifrei. Der Gehalt an Fe₂O₃ und/oder CeO₂ beträgt jeweils für sich 0–5 Gew.-%, wobei Mengen von 0–1 und insbesonders 0–0,5 Gew.-% bevorzugt sind. Der Gehalt an MnO₂ und/oder Nd₂O₃ beträgt 0–5 Gew.-%, wobei Mengen von 0–2, insbesonders 0–1 Gew.-% bevorzugt sind. Die Bestandteile Bi₂O₃ und/oder MoO₃ sind jeweils für sich in einer Menge von 0–5 Gew.-%, vorzugsweise 0–4 Gew.-% enthalten und As₂O₃ und/oder Sb₂O₃ sind jeweils für sich im erfindungsgemäßen Glas in einer Menge von 0–1 Gew.-% enthalten, wobei die Untermenge der Mindestgehalte vorzugsweise 0,1, insbesonders 0,2 Gew.-% beträgt. Das erfindungsgemäße Glas enthält in einer bevorzugten Ausführungsform gegebenenfalls geringe Mengen an SO₄ ^2– von 0–2 Gew.-%, sowie Cl^– und/oder F^– ebenfalls in einer Menge von jeweils 0–2 Gew.-%. Die Gesamtmenge an Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO, As₂O₃ und Sb₂O₃ beträgt dabei 0,1–10 Gew.-%, vorzugsweise > 1–8 Gew.-%.
Die hergestellten Gläser gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform eignen sich insbesonders zur Herstellung von Flachglas, insbesondere nach dem Float-Verfahren, wobei die Herstellung von Röhrenglas besonders bevorzugt ist. Ganz besonders eignet es sich zur Herstellung von Röhren mit einem Durchmesser von mindestens 0,5 mm, insbesonders mindestens 1 mm und eine Obergrenze von höchstens 2 cm, insbesonders höchstens 1 cm. Besonders bevorzugte Röhrendurchmesser betragen zwischen 2 mm und 5 mm. Es hat sich gezeigt, dass derartige Röhren eine Wandstärke von mindestens 0,05 mm, insbesonders mindestens 0,1 mm aufweisen, wobei mindestens 0,2 mm besonders bevorzugt sind. Maximale Wandstärken betragen höchstens 1 mm, wobei Wandstärken von höchstens < 0,8 mm bzw. < 0,7 mm bevorzugt sind.
Die erfindungsgemäß hergestellten Gläser, insbesondere Borosilikatgläser, eignen sich insbesondere zur Verwendung in Gasentladungsröhren sowie Fluoreszenzlampen, insbesondere miniaturisierten Fluoreszenzlampen und sind ganz besonders zur Beleuchtung, insbesonders zur Hintergrundbeleuchtung von 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 sind halogenfreie Leuchtmittel, wie beispielsweise solche, die auf der Entladung von Xenonatomen basieren (Xenonlampen). Diese Ausführung hat sich als besonders umweltfreundlich erwiesen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Gläser weisen vorzugsweise geringe dielektrische Eigenschaften auf. Dabei beträgt die Dielektrizitätszahl bei 1 MHz bei 25°C maximal 12 und liegt vorzugsweise unter 10, wobei Werte unter 7 und insbesonders unter 5 ganz besonders bevorzugt sind. Der dielektrische Verlustfaktor tan δ [10^–4] beträgt maximal 120 und vorzugsweise weniger als 100. Besonders bevorzugt sind Verlustfaktoren unter 80, wobei Werte unter 50 und unter 30 besonders geeignet sind. Ganz besonders bevorzugt sind Werte unterhalb 15.
Die erfindungsgemäß hergestellten Gläser sind besonders zur Verwendung von Fluoreszenzlampen mit externen Elektroden als auch für Fluoreszenzlampen, bei denen die Elektroden mit dem Lampenglas verschmolzen sind und durch dieses hindurch treten, wie beispielsweise Kovar-Legierungen, Molybdän und Wolfram etc. geeignet. Bei externen Elektroden können diese beispielsweise durch eine elektrisch leitende Paste gebildet werden.
Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung der hier hergestellten Gläser in Form von Flachglas für flache Glasentladungslampen.
Erfindungsgemäß werden die genannten Gläser insbesondere gemäß dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel zunächst zu einem Halbzeug geformt.
Die Herstellung der Halbzeuge beispielsweise durch einen Heißformgebungsprozess kann beispielsweise direkt aus der Schmelze erfolgen. Beispielsweise wird ein Rohr hergestellt, indem das flüssige Glas aus dem Schmelztank auf eine so genannte Dannerpfeife läuft, von dort zu einem Rohr ausgezogen wird. Das Rohr kann auch über andere Verfahren, wie zum Beispiel dem Velo-Zug oder A-Zug hergestellt werden. Dem Fachmann sind diese Prozesse bekannt.
Flachglas kann über einen Up-Draw oder auch Down-Draw oder über das Float-Verfahren hergestellt werden. Auch diese Prozesse sind dem Fachmann bekannt.
Hohlglas kann gepresst oder geblasen werden.
Bei den vorgenannten Prozessen erfolgt keine definierte Kühlung des Glases.
Beispielsweise kühlt das Glas beim Rohrzug, nachdem es zum Beispiel die Dannerpfeife verlassen hat, innerhalb sehr kurzer Zeit auf Raumtemperatur ab. Es erfolgt keine bzw. nur eine unwesentliche „Kühlung".
Erfindungsgemäß können die Gläser zur Einstellung der UV-Kante einer Temperaturbehandlung unterworfen werden. Durch die Temperaturbehandlung kann sowohl die UV-Kante, d. h. die UV-Blockung, wie auch die Transmission, insbesondere die Streuung des Glases, eingestellt werden.
Zur Einstellung einer bestimmten UV-Kante wird beispielsweise ein Glas mit nachfolgender Zusammensetzung hergestellt (in Gew.-% auf Oxidbasis):

SiO₂ 64,27

B₂O₃ 19,03

Al₂O₃ 2,65

Li₂O 0,65

Na₂O 0,72

K₂O 7,46

ZnO 0,60

TiO₂ 4,5

As₂O₃ 0,10
Die Temperung bei tieferen Temperaturen ist besonders bevorzugt, wenn die UV-Kante exakt eingestellt werden soll, da durch die längere Zeit eine bessere Prozesskontrolle gewährleistet ist.
Die entsprechende Einstellung der UV-Kante kann auch in einem Mehrstufenprozess erreicht werden, wie er beispielsweise zur Herstellung von Fluoreszenzlampen üblich ist.
Diese Temperaturnachbehandlung kann auch in die Weiterverarbeitung des Rohres integriert werden. So erfolgt zum Beispiel bei der Herstellung so genannter miniaturisierter Gasentladungslampen bzw. Fluoreszenzlampen für Backlights mindestens eine weitere Temperaturbehandlung, bei der das Glas ganz oder teilweise erwärmt wird. Beispiele für derartige Prozesse sind das Ausrichten des Glasrohres, der Ausgleich von produktionsbedingten Welligkeiten des Glasrohres, das Einbrennen der Fluoreszenzschicht, das Einschmelzen der Elektroden.
Die Temperaturnachbehandlung kann als Einzelbehandlung bei einer definierten Temperatur durchgeführt werden, wobei bei höherer Temperatur eine kürzere Zeit ausreichend ist.
Ebenfalls kann dieser Temperschritt durch das Durchlaufen eines definierten Temperaturprofils erreicht werden, wobei unterschiedliche Heizraten und Haltezeiten bei bestimmten Temperaturen möglich sind.
Die Verschiebung der UV-Kante muss nicht durch einen nachgeschalteten Temperschritt erfolgen, sondern kann auch direkt nach Erschmelzen des Glases erzielt werden, indem beim gewünschten Heißformgebungsprozess das Glas bei einer Tempertemperatur für eine bestimmte Zeit gehalten wird oder einer definierten Kühlung unterzogen wird, bevorzugt < 500 K/min, besonders bevorzugt < 10 K/min besonders bevorzugt < 1 K/min z. B. 0,3 K/min (20 K/h).
Das Abkühlverfahren wird erfindungsgemäß immer direkt nach der Schmelze durchgeführt.
Im Produktionsprozess beträgt die Kühlrate bevorzugt weniger als 1000 K/min bevorzugt weniger als 500 K/min besonders bevorzugt weniger als 100 K/min und bevorzugt weniger als 10 K/min, ganz besonders bevorzugt beträgt die Kühlrate weniger als 1 K/min.
Auch Kombinationen aus einer Temperbehandlung direkt nach der Schmelze im Heissformgebungsprozess mit einem nachgeschalteten Temperprozess sind möglich. Hierbei kann eine Nachtemperung bei Temperaturen erfolgen, wobei T_H im Bereich T_H Tg ≤ T_H < Tg + 400°C ist und, wobei Tg die Transformationstemperatur beispielsweise gemäß „Schott „Guide to Glass", Heinz G. Pfaender, Chapman and Hall 1996, S. 20–S. 22" bezeichnet. Die Zeitdauer der Nachtemperung wird geeignet gewählt und liegt bevorzugt im Bereich von einigen Sekunden bis zu 120 Minuten.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen und Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden.
Es zeigen:
1 ein so genanntes Backlight mit dem erfindungsgemäß abgeschatteten Bereichen.
2 die Grundform einer reflektierenden Grund- bzw. Träger- und Substratplatte für eine miniaturisierte Backlightanordnung.
3 eine Backlightanordnung mit äußeren Elektroden,
4 eine Displayanordnung mit seitlich angebrachten Fluoreszenzleuchten.
5 ein Diagramm, das die Verschiebung der UV-Kante durch den erfindungsgemäßen Temperprozess zeigt.
In 1 ist die prinzipielle Ansicht einer Niederdruckentladungslampe, insbesondere einer Fluoreszenzlampe, ganz besonders bevorzugt einer miniaturisierten Fluoreszenzlampe gezeigt.
In 1 ist eine so genannte Backlight-Lampe hergestellt aus einem gezogenen Rohrglas dargestellt. Der Mittelteil 10 ist weitgehend transparent und bildet den Lampenkörper aus. In die beiden offenen Enden 12.1, 12.2 sind Metalldrähte 14.1, 14.2 der Durchführungen eingelegt. Diese werden beispielsweise Temperschritt mit dem transparenten Rohrglas verschmolzen.
Bevorzugt ist das Glas im Bereich der Durchführungen so gewählt, dass der Ausdehnungskoeffizient des Glases weitgehend mit dem Ausdehnungskoeffizienten der Metalldrähte 14.1, 14.2 übereinstimmt.
In den 2 bis 4 ist die Verwendung derartig erfindungsgemäß hergestellter Backlight-Lampen beispielhaft gezeigt.
In 2 ist eine spezielle Verwendung ist für solche Anwendungen, bei denen einzelne miniaturisierte Leuchtstoffröhren 110 bestehend aus den erfindungsgemäßen Gläsern parallel zueinander verwendet werden und sich in einer Platte 130 mit Vertiefungen 150 befinden, die das ausgesendete Licht auf dem Display reflektieren. Oberhalb der reflektierenden Platte 130 ist eine Reflektionsschicht 160 aufgebracht ist, die das von der Leuchtstoffröhre 110 in Richtung der Platte 130 abgestrahlte Licht als eine Art Reflektor gleichmäßig streut und somit für eine homogene Ausleuchtung des Displays sorgt. Diese Anordnung wird bevorzugt für größere Displays verwendet wie z. B. bei Fernsehgeräten.
Gemäß der Ausführungsform in 3 kann die Leuchtstoffröhre 210 auch außen am Display 202 angebracht werden, wobei dann das Licht mittels einer als Lichtleiter dienenden lichttransportierenden Platte 250, einer sog. LGP (light guide plate), gleichmäßig über das Display ausgekoppelt wird. Solche lichttransportierende Platten weisen beispielsweise eine raue Oberfläche auf, über die Licht ausgekoppelt wird. Die Leuchtstoffröhren können externe oder interne Elektroden besitzen.
Darüber hinaus ist es auch möglich, sie für solche Backlightanordnungen zu verwenden, bei denen sich die lichterzeugende Einheit 310 direkt in einer strukturierten Scheibe 315 befindet. Dies ist in 4 gezeigt. Dabei ist die Strukturierung derart, dass mittels parallelen Erhöhungen, so genannten Barrieren 380 mit einer vorgegebenen Breite (W_rib) in der Scheibe Kanäle mit vorgegebener Tiefe und vorgegebener Breite (d_channel bzw. W_channel) erzeugt werden, in denen sich der Entladungsleuchtstoff 350 befindet. Dabei bilden die Kanäle zusammen mit einer Phosphorschicht 370 versehenen Scheibe mehrere Strahlungshohlräume 360.1, 360.2, 360.3, 360.4, 360.5. Die in 4 gezeigte Backlightanordnung ist eine elektrodenlose Gasentladungslampe, d. h. es gibt keine Durchführungen, sondern lediglich äußere Elektroden 330a, 330b. Die in 4 gezeigte Deckscheibe 410 kann je nach Systemaufbau eine trübe Diffuserscheibe oder eine klare transparente Scheibe sein. Bei dem in 4 dargestellten elektrodenlosen Lampensytem spricht man von einem so genannten EEFL-System (external electrode fluorescent lamp). Prinzipiell ist jedoch auch eine innenliegende Kontaktierung, d. h. eine Zündung des Plasmas über innenliegende Elektroden möglich. Diese Art der Zündung ist eine alternative Technologie. Solche Systeme werden als CCFL-Systeme (cold-cathode fluorescent lamp) bezeichnet. Die zuvor beschriebenen Anordnungen bilden ein großes, flaches Backlight aus und werden daher auch als Flachbacklight bezeichnet.
Die Erfindung soll an den folgenden Beispielen näher erläutert werden.
Es wurden auf an sich bekannte Weise erfindungsgemäße Gläser hergestellt und mit bekannten Gläsern aus dem Stand der Technik verglichen. Dabei wurde das Rohmaterial in einem Kieselglas-Tiegel bei ca. 1500°C aufgeschmolzen.
In 5 ist für ein Glas mit nachfolgender Zusammensetzung:

SiO₂ 64,35

B₂O₃ 19,0

Al₂O₃ 2,65

Li₂O 0,65

Na₂O 0,70

K₂O 7,45

ZnO 0,60

As₂O₃ 0,10

TiO₂ 4,50

die Verschiebung der UV-Kante gezeigt.
Das Glasrohr würde nach dem Danner-Verfahren hergestellt und sehr schnell gekühlt, d. h. von ca. 1100°C auf 300°C in weniger als einer Minute. Die UV-Kante dieses Glases mit einer Dicke d = 0,2 mm und einer Transmission T < 0,1% lag bei 302 nm. Die Kurve ist in 1 mit 100 gekennzeichnet. Wie deutlich aus dem Transmissionsspektrum zu erkennen ist, weist die langsam abgekühlte Probe, d. h. die Probe, die mit 20 K/h abgekühlt wurde eine UV-Kante von 320 nm auf und insoweit die 313 nm-Linie der Quecksilber-Lampe miteinschließt. Die Transmissionskurve der langsam abgekühlten Probe ist mit 200 gekennzeichnet. Der TiO₂-Gehalt betrug 4,5 Gew.-%. Das Glasrohr hatte einen Durchmesser von 3 mm, die Stärke der Glaswandung betrug 0,2 mm. Die UV-Kante wird in dieser Anmeldung durch einen Transmissionsgrad T < 0,1% gekennzeichnet.
Alternativ zum langsamen Abkühlen kann auch eine Nachtemperung erfolgen.
Mit vorliegender Erfindung wird erstmals ein Verfahren zur Verschiebung der UV-Kante von Gläsern und Glaskeramiken angegeben, mit dem auch bei geringen TiO₂-Gehalten eine UV-Absorption im Bereich größer 313 nm erreicht wird. Auf diese Art und Weise wird die Trübung, d. h. der Tyndall Effekt des Glases verringert, da der TiO₂-Gehalt niedriger als bei Gläsern, die eine vergleichbare Kantenlage mit schneller Abkühlung aufweisen, ist. Gemäß der Erfindung kann durch eine definierte Kühlung bzw. Temperung d. h. der Einstellung bestimmter Red-Ox Bedingungen durch die Kühlung bzw. Temperung die UV-Kante eingestellt bzw. im Vergleich zu schnell abgekühlten Proben zu höheren Wellenlängen hin verschoben werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines transparenten, UV-blockenden Glases oder einer Glaskeramik mit definiert eingestellter UV-Kante, wobei die Glaszusammensetzung folgende Komponenten in Gew.-% umfasst: SiO₂ 60–85 Gew.-% B₂O₃ > 0–35 Gew.-% Al₂O₃ 0–10 Gew.-% Li₂O 0–10 Gew.-% Na₂O 0–20 Gew.-% K₂O 0–20 Gew.-%, wobei die Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0–25 Gew.-% beträgt und MgO 0–8 Gew.-% CaO 0–20 Gew.-% SrO 0–5 Gew.-% BaO 0–5 Gew.-%, wobei die Σ MgO + CaO + SrO + BaO 0–20 Gew.-% beträgt und TiO₂ > 0,5–10 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas (a) direkt nach dem Schmelzen einer Abkühlung mit Kühlraten kleiner 500 K/min unterzogen wird, wobei die Abkühlrate derart gewählt ist, dass das Glas im Vergleich zu einem Glasrohr, das mit Kühlraten > 500 K/min abgekühlt wird, eine Verschiebung der UV-Kante von mehr als 5, insbesondere mehr als 10 nm zeigt; oder (b) nach dem Schmelzen einer Erwärmung für eine Zeitdauer auf eine Temperatur T_H unterzogen wird, wobei die Zeitdauer und die Temperatur derart gewählt sind, dass das Glas im Vergleich zu einem Glasrohr, das mit Kühlraten > 500 K/min abgekühlt wird, eine Verschiebung der UV-Kante von mehr als 5, insbesondere mehr als 10 nm zeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren derart geführt wird, dass der Transmissionsgrad T < 0,1 für Wellenlängen < 340 nm ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren derart geführt wird, dass der Transmissionsgrad T < 0,1 für Wellenlängen < 320 nm ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T_H im Bereich Tg < T_H < Tg + 400°C liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Glaszusammensetzung folgende Komponenten umfasst: SiO₂ 60–75 Gew.-% B₂O₃ > 5–35 Gew.-% Al₂O₃ 0–10 Gew.-% Li₂O 0–10 Gew.-% Na₂O 0–20 Gew.-% K₂O 0–20 Gew.-%, wobei die Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0–25 Gew.-% beträgt und MgO 0–8 Gew.-% CaO 0–20 Gew.-% SrO 0–5 Gew.-% BaO 0–5 Gew.-%, wobei die Σ MgO + CaO + SrO + BaO 0–20 Gew.-% beträgt und ZnO 0–3 Gew.-% ZrO₂ 0–5 Gew.-% sowie TiO₂ > 0,5–10 Gew.-% Fe₂O₃ 0–0,5 Gew.-% CeO₂ 0–0,5 Gew.-% MnO₂ 0–1,0 Gew.-% Nd₂O₃ 0–1,0 Gew.-% WO₃ 0–2 Gew.-% Bi₂O₃ 0–5 Gew.-% MoO₃ 0–5 Gew.-%, As₂O₃ 0–1 Gew.-% Sb₂O₃ 0–1 Gew.-% SO₄ ^2– 0–2 Gew.-% Cl^– 0–2 Gew.-% F^– 0–2 Gew.-% wobei die Σ Fe₂O₃ + CeO₂ + TiO₂ + PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃ mindestens 0,5–10 Gew.-% beträgt, und das Glas einen Gehalt an PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃ in einer Gesamtmenge von 0,00001–0,1 Gew.-% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Glaszusammensetzung folgende Komponenten umfasst: SiO₂ 60–85 Gew.-% B₂O₃ 0–10 Gew.-% Al₂O₃ 0–10 Gew.-% Li₂O 0–10 Gew.-% Na₂O 0–20 Gew.-% K₂O 0–20 Gew.-%, wobei die Σ Li₂0 + Na₂O + K₂O 5–25 Gew.-% beträgt und MgO 0–8 Gew.-% CaO 0–20 Gew.-% SrO 0–5 Gew.-% BaO 0–5 Gew.-%, wobei die Σ MgO + CaO + SrO + BaO 3–20 Gew.-% beträgt und ZnO 0–8 Gew.-% ZrO 0–5 Gew.-% sowie TiO₂ < 0,5–10 Gew.-% Fe₂O₃ 0–5 Gew.-% CeO₂ 0–5 Gew.-% MnO₂ 0–5 Gew.-% Nd₂O₃ 0–1,0 Gew.-% WO₃ 0–2 Gew.-% Bi₂O₃ 0–5 Gew.-% MoO₃ 0–5 Gew.-%, PbO 0–5 Gew.-% As₂O₃ 0–1 Gew.-% Sb₂O₃ 0–1 Gew.-% wobei die Σ Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃ mindestens 0,5–10 Gew.-% beträgt, wobei die Σ PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃ 0,1 Gew.-% beträgt, sowie SO₄ ^2– 0–2 Gew.-% Cl^– 0–2 Gew.-% F^– 0–2 Gew.-%.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der TiO₂-Gehalt > 0,5–8 Gew.-%, bevorzugt > 1–6 Gew.-%, ganz bevorzugt > 2–5 Gew.-% ist.
Verwendung eines Glases oder einer Glaskeramik, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Leuchtmittel.
Verwendung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel eine Fluoreszenzlampe ist und die Fluoreszenz eine EEFL Lampe, Gasentladungslampe, eine Beleuchtung für LCD-Anzeigen, Computermonitore, Telefondisplay sowie für Displays ist.
Verwendung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel einen ersten und einen zweiten Abschnitt und elektrische Durchführungen aufweist und die Durchführungen im Bereich des zweiten Abschnitts angeordnet sind.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper des Leuchtkörpers eine rohrförmige oder eine rohrähnliche Form aufweist.
Verwendung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des rohrförmigen oder rohrähnlichen Körpers < 0,8 cm ist und/oder die Wandstärke < 1 mm ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper des Leuchtkörpers ein Flachglas mit einer Dicke von < 1 cm umfasst.