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Die Erfindung betrifft Zink enthaltende Phosphatgläser.
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Es wurden laufend Forschungsarbeiten durchgeführt, um
anorganische Gläser mit niedrigen Transformations- oder
Übergangstemperaturen (Tg) zu entwickeln, um hierdurch Schmelz- und
Formungsvorgänge bei niedrigen Temperaturen zu ermöglichen. Insoweit
Glas Zusammensetzungen, bei denen Siliciumdioxid den primären
netzwerk- oder glasbildenden Bestandteil bildet,
herkömmlicherweise Übergangstemperaturen von beträchtlich über 450ºC mit
Formungstemperaturen von über 800ºC aufweisen, führte der
Wunsch nach Glaszusammensetzungen mit niedrigen
Übergangstemperaturen zur Verwendung von B&sub2;O&sub3; und/oder P&sub2;O&sub5; als
Hauptbestandteil zur Netzwerkbildung. Die US-Patentschrift Nr.
3 732 181 offenbart drei allgemeine Bereiche von
Glaszusammensetzungen, worin P&sub2;O&sub5; der Hauptglasbildner ist, wobei die
Übergangstemperaturen im Bereich von 100º-400ºC liegen:
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(a) 20-80 Mol-% PbO + P&sub2;O&sub5; ≥ 95 Mol-%
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(b) 5-60 Mol-% PbO + 5-35 Mol-% R&sub2;O + bis zu 85 Mol-% P&sub2;O&sub5; ≥
95 Mol-%
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(c) 5-30 Mol-% PbO + 5-30 Mol-% R&sub2;O + 5-20 Mol-% B&sub2;O&sub3; +
15-85 Mol-% P&sub2;O&sub5; ≥ 95 Mol-%.
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Es wird angegeben, daß ZnO das PbO zum Teil oder ganz ersetzen
kann.
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Leider weisen auf Phosphat basierende Gläser typischerweise
eine schlechtere chemische Beständigkeit auf als auf
Siliciumdioxid basierende Gläser, und diese Eigenschaft ist im
allgemeinen stärker, wenn die Übergangstemperatur des Glases
niedriger wird. Deshalb werden die bekannten, niederschmelzenden
Phosphatgläser häufig leicht durch kochendes Wasser
angegriffen, und sie weisen, in extremen Fällen, ein hygroskopisches
Verhalten auf. Herkömmlicherweise wird die Übergangstemperatur
eines Glases als die Temperatur definiert, bei der Erhöhungen
im spezifischen Wärme- und im Wärmeausdehnungskoeffizienten
stattfinden, die von einem scharfen Viskositätsabfall begleitet
sind.
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Demnach war es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung,
Gläser mit Übergangstemperaturen von unter 450ºC, bevorzugt von
unter 350ºC, mit Arbeitstemperaturen (Temperaturen, bei denen
das Glas eine Viskosität von etwa 10³-10&sup6; kPa.s (10&sup4;-10&sup7; Poise)
von unter 500ºC, bevorzugt von zwischen etwa 350º-450ºC,
aufweist, wobei die Gläser eine außerordentliche chemische
Beständigkeit aufweisen, wenn sie mit kochendem Wasser und milden,
wäßrigen alkalischen Lösungen in Kontakt gebracht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Aufgabe kann in Gläsern mit Zusammensetzungen innerhalb
eines spezifisch definierten Bereichs des R&sub2;O-ZnO-P&sub2;O&sub5;-Systems
gelöst werden, wobei R&sub2;O aus Li&sub2;O, Na&sub2;O und/oder K&sub2;O besteht,
und wobei PbO und/oder SnO einen Teil des ZnO-Gehalts ersetzen
können. Da ZnO durch PbO und/oder SnO in Mengen von bis zu 25
Mol-% ersetzbar ist, besteht demnach der breite
Zusammensetzungsbereich, innerhalb dessen die vorliegende Erfindung
ausführbar ist, im wesentlichen, ausgedrückt in Mol-% auf
Oxidbasis, aus 12-25% R&sub2;O, wobei R&sub2;O aus wenigstens zwei
Alkalimetalloxiden in den angegebenen Anteilen von 3-12% Li&sub2;O, 4-18%
Na&sub2;O und 0-12% K&sub2;O, 30-49% ZnO, 28-36% P&sub2;O&sub5; und, wahlweise, bis
zu 30% RO besteht, wobei RO aus 0-30% PbO und 0-30% SnO
besteht. Es hat sich als notwendig herausgestellt, wenigstens
zwei Alkalimetalloxide aufzunehmen, da die Laborerfahrung
zeigte, daß das Vorliegen von Li&sub2;O alleine die Entglasung im
Glas gefährdet, Na&sub2;O alleine das Glas unzureichend beständig
oder zu schwierig schmelzbar macht, und K&sub2;O allein den Tg-Wert
des Glases zu stark erhöht.
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Zugaben von Al&sub2;O&sub3; in Mengen im Bereich von etwa 0,75-6%
und/oder B&sub2;O&sub3; in Anteilen von etwa 1-8% sind zur Erhöhung der
chemischen Beständigkeit des Glases und/oder zur Verbesserung
der Glasstabilität insbesondere nützlich, wobei der
Gesamtanteil dieser Zugaben nicht über 8% liegen sollte. Demnach werden
die bevorzugten erfindungsgemäßen Gläser einen oder beide der
zwei Bestandteile enthalten.
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CaO, MgO und MnO können in Einzelkonzentrationen von bis zu 10%
aufgenommen werden, wobei der Gesamtanteil dieser Bestandteile
10% nicht überschreiten sollte. Cu&sub2;O kann in einer Menge von
bis zu 15% vorliegen. MnO und Cu&sub2;O weisen die Fähigkeit zur
Verringerung des Tg-Wertes von Glas auf, während die gute
chemische Beständigkeit im Glas beibehalten wird. Zugaben von
anderen kompatiblen Oxiden und von Fluorid (F&sub2;) sind in Mengen
von nicht über etwa 5% tolerierbar. ZrO&sub2; ist insbesondere in
Mengen von etwa 1-5% nützlich, um den Gläsern eine gleichmäßige
weiße Opalfärbung zu verleihen.
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Die Summe aller wahlweisen Bestandteile wird bei nicht mehr als
insgesamt 30% liegen.
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In den bevorzugten Zusammensetzungen wird die Summe von
R&sub2;O + Al&sub2;O&sub3; und/oder B&sub2;O&sub3; + ZnO + P&sub2;O&sub5; mit, wahlweise, PbO
und/oder SnO insgesamt wenigstens 85% betragen. Die
bevorzugtesten Gläser enthalten weiterhin 0-10% SnO, und 1-3,5% Al&sub2;O&sub3;
sowie 30-36% P&sub2;O&sub5; als Bestandteile, mit der Einschränkung, daß
die Summe von CaO + MgO + F, falls vorhanden, den Wert von 5%
nicht überschreitet.
Stand der Technik
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Die US-Patentschrift Nr. 3 215 543 beschreibt die Herstellung
von Gegenständen, die aus in einer glasigen Matrix
dispergierten Micateilchen zusammengesetzt sind, wobei die glasige Phase
im wesentlichen, ausgedrückt in Mol-%, aus 6-20% RO, wobei RO
aus CaO, MgO und/oder ZnO besteht, 22-42,5% R&sub2;O, wobei R&sub2;O aus
den Alkalimetalloxiden besteht, 6 bis (16 + d/6)% Al&sub2;O&sub3; und
(36 - d/3) bis (56-d)% P&sub2;O&sub5; besteht, wobei d den Prozentsatz RO
umfaßt. Der Al&sub2;O&sub3;-Gehalt liegt über demjenigen Gehalt, der in
den vorliegenden erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
tolerierbar ist.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 407 091 offenbart die Herstellung
von Lötgläsern, bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in
Gew.-%, aus 4-27% Na&sub2;O und/oder K&sub2;O, 4-30% ZnO, 2-10% Al&sub2;O&sub3; und
60-67% P&sub2;O&sub5;. Die P&sub2;O&sub5;-Konzentration ist größer als die
Konzentration, die in den vorliegenden erfindungsgemäßen Gläsern
zulässig ist.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 481 749 beschreibt Gläser, die als
Gleitmittel zur Verwendung bei, beispielsweise, der Extrusion
von Metallkörpern bei erhöhten Temperaturen geeignet sind.
Diese Anwendung erfordert ein Glas, das durch Wasser leicht
angreifbar ist, um ein leichtes Entfernen vom Körper durch
Waschen nach Gebrauch zu ermöglichen. Die Gläser bestanden im
wesentlichen, ausgedrückt in Mol-%, aus 9-33% Alkalimetalloxid,
16-20% BaO, CaO, MgO, PbO und/oder ZnO, 10-20% Al&sub2;O&sub3; und 29-61%
P&sub2;O&sub5;. Der Al&sub2;O&sub3;-Gehalt liegt weit über demjenigen Gehalt, der
erfindungsgemäß als einsetzbar gefunden wurde. Weiterhin würde
die geringe chemische Beständigkeit der Gläser sie für die für
die vorliegenden erfindungsgemäßen Gläser in Betracht kommenden
Anwendungen ungeeignet machen.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 732 181 wurde in gewissen
Einzelheiten oben beschrieben. Al&sub2;O&sub3; wird nirgends als Glasbestandteil
erwähnt, und alle Ausführungsbeispiele weisen Zusammensetzungen
auf, die weit von den erfindungsgemäßen Bereichen entfernt
liegen.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 885 973 lehrt die Zubereitung von
Gläsern mit Zusammensetzungen, bestehend im wesentlichen,
ausgedrückt in Mol-%, aus 5-25% Li&sub2;O, 5-30% ZnO, 58-76% P&sub2;O&sub5; und
0-10% Erdalkalioxiden, und sie können bis zu 5 Gew.-% Wasser
enthalten. Es besteht keine Notwendigkeit für das Vorliegen von
wenigstens zwei Alkalimetalloxiden, und kein
Ausführungsbeispiel enthielt zwei Alkalimetalloxide, und die
P&sub2;O&sub5;-Konzentrationen überschreiten weit diejenigen Konzentrationen, die in
den vorliegenden erfindungsgemäßen Gläsern als einsetzbar
gefunden wurden.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 926 649 beschreibt die Herstellung
von Gläsern mit Zusammensetzungen, bestehend im wesentlichen,
ausgedrückt in Mol-%, aus 72,5-77,5% P&sub2;O&sub5; + B&sub2;O&sub3; und 22,5-27,5%
Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden und ZnO, und sie
können bis zu 5 Gew.-% Wasser enthalten. Die Aufnahme von
wenigstens zwei Alkalimetalloxiden ist nicht notwendig, und in allen
Ausführungsbeispielen liegt der P&sub2;O&sub5;-Gehalt wesentlich höher
als derjenige Anteil, der in den erfindungsgemäßen Gläsern
tolerierbar ist.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 935 018 offenbart die Formulierung
von Gläsern mit Zusammensetzungen, bestehend im wesentlichen,
ausgedrückt in Mol-%, aus 1,2-3,5% B&sub2;O&sub3;, 50-72% P&sub2;O&sub5;, 0-30%
PbO, 0-5% Übergangsmetalloxiden und als Rest
Alkalimetalloxide, Erdalkalimetalloxide und/oder ZnO, und sie können bis zu
5 Gew.-% Wasser enthalten. Kein Ausführungsbeispiel enthielt
ZnO, und der P&sub2;O&sub5;-Anteil liegt über demjenigen, der in den
vorliegenden erfindungsgemäßen Gläsern als einsetzbar gefunden
wurde.
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Die US-Patentschrift Nr. 3 979 322 offenbart für
Laseranwendungen geeignete Gläser, bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in
Mol-%, aus 1-30% Alkalimetalloxiden, 20-45% Metalloxiden der
Gruppe 11, 0,1-25% Nd&sub2;O&sub3;, 35-49% P&sub2;O&sub5; und 0-27% Al&sub2;O&sub3;, B&sub2;O&sub3;,
Nb&sub2;O&sub5; und/oder PbO. Es ist nicht erforderlich, wenigstens zwei
Alkalimetalloxide aufzunehmen, und ein Ausführungsbeispiel
enthielt zwei. Weiterhin lagen die P&sub2;O&sub5;-Gehalte und, wo
vorliegend, die Erdalkalimetalloxidkonzentrationen in den
Ausführungsbeispielen beträchtlich über den Grenzwerten der
erfindungsgemäßen Gläser.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 026 714 diskutiert die Herstellung
von Gläsern mit Antibeschlageigenschaften, wobei die
Antibeschlageigenschaft auf Gläser mit leicht hygroskopischen
Eigenschaften zurückzuführen ist. Derartige Gläser würden für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung ungeeignet sein. Die Gläser
bestanden im wesentlichen, ausgedrückt in Mol-%, aus 4-30%
Alkalimetalloxiden, Erdalkalimetalloxiden oder ZnO, 1-12% PbO,
3,5-12% B&sub2;O&sub3; und/oder SiO&sub2; und/oder Al&sub2;O&sub3; und 52-72% P&sub2;O&sub5;. Der
P&sub2;O&sub5;-Gehalt liegt weit über demjenigen Gehalt, der
erfindungsgemäß einsetzbar ist.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 060 422 betrifft Lötgläser für
Glaslaser, bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in Mol-%, aus
4-12% Li&sub2;O, 5-25% PbO, 15-35% ZnO, 1-4% Al&sub2;O&sub3;, 2-10% V&sub2;O&sub5; und
45-65% P&sub2;O&sub5;. Der P&sub2;O&sub5;-Gehalt liegt höher als derjenige Gehalt,
der sich für die erfindungsgemäßen Gläser eignet.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 229 220 betrifft Gläser, die sich
für die Beschichtung von Laserscheiben aus Glas eignen,
bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in Mol-%, aus
0-20% Li&sub2;O, 0-17% Na&sub2;O, 8-20% Li&sub2;O + Na&sub2;O, 7-28% CuO, 4-10%
Al&sub2;O&sub3;, 51-59% P&sub2;O&sub5;, 0-8% B&sub2;O&sub3;, 0-2% ZnO, 0-15% BaO und 0-13%
V&sub2;O&sub5;. Die P&sub2;O&sub5;-Konzentration liegt über derjenigen, die in den
erfindungsgemäßen Gläsern als einsetzbar ermittelt wurde.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 239 645 betrifft Lasergläser,
bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in Mol-%, aus 10-25% R&sub2;O,
wobei R&sub2;O aus 0-25% Li&sub2;O, 0-25% Na&sub2;O und 0-8% K&sub2;O besteht, 5-15%
RO, wobei RO aus 0-15% BaO, 0-15% CaO, 0-15% MgO, 0-15% SrO und
0-15% ZnO besteht, 1-15% Al&sub2;O&sub3;, 55-70% P&sub2;O&sub5;, 0,01-5% Nd&sub2;O&sub3;,
0-5% Y&sub2;O&sub3;, 0-5% La&sub2;O&sub3;, 0-5% Ge02, 0-5% Ce02, 0-3% Nb&sub2;O&sub5;, 0-3%
MnO&sub2;, 0-2% Ta&sub2;O&sub5; und 0-1% Sb&sub2;O&sub3;. Der P&sub2;O&sub5;-Gehalt liegt über
demjenigen, der erfindungsgemäß angegeben ist.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 248 732 betrifft Lasergläser,
bestehend im wesentlichen, ausgedrückt in Mol-%, aus 5-40%
Alkalimetalloxiden, 5-30% RO, wobei RO wenigstens ein Oxid aus der
Gruppe von BaO, BeO, CaO, MgO, SrO und ZnO ist, 0,01-15% R&sub2;O&sub3;,
wobei R&sub2;O&sub3; wenigstens ein Oxid aus der Gruppe von Al&sub2;O&sub3;, B&sub2;O&sub3;,
Er&sub2;O&sub3;, La&sub2;O&sub3;, Tm&sub2;O&sub3; und Y&sub2;O&sub3; ist, 0,01-7% Nd&sub2;O&sub3;, 35-65% P&sub2;O&sub5;,
und 0,1-10 Gew.-% eines Solarisationsinhibierungsoxids,
ausgewählt aus der Gruppe von CeO&sub2;, Nb&sub2;O&sub5;, Sb&sub2;O&sub3;, SiO&sub2; und TiO&sub2;.
Derartige Bereiche und die Bestandteile dieser Bereiche sind
wesentlich breiter und divergieren weit mehr als diejenigen,
die bei den erfindungsgemäßen Gläsern tolerierbar sind. Auch
wenn die erforderliche Aufnahme von Nd&sub2;O&sub3; und des
Solarisationsinhibitors ausgenommen wird, wies keines der 29
Ausführungsbeispiele dieser Patentschrift eine Zusammensetzung auf, die in
den von der vorliegenden Erfindung abgesteckten Grenzen liegt.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 391 915 offenbart Gläser, von denen
optische Bestandteile gepreßt werden können, bestehend im
wesentlichen, ausgedrückt in Gew.-%, aus 5-20% K&sub2;O, 0-3% Li&sub2;O,
8-15% BaO, 0-6% MgO, 0-18% PbO, 4,5-9% ZnO, 3,5-9% Al&sub2;O&sub3;, 0-3%
B&sub2;O&sub3;, 0-1% SiO&sub2;, 0-2% TiO&sub2;, 45-55% P&sub2;O&sub5;. Der BaO-Gehalt liegt
über demjenigen, der in den vorliegenden, erfindungsgemäßen
Gläsern tolerierbar ist. Weiterhin war der P&sub2;O&sub5;-Gehalt in Mol-%
in allen Ausführungsbeispielen dieser Patentschrift höher als
das in den vorliegenden erfindungsgemäßen Gläsern zulässige
Maximum.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 439 530 beschreibt optische Gläser,
die grundsätzlich im wesentlichen, ausgedrückt in Gew.-%, aus
3-30% R&sub2;O, wobei R&sub2;O aus 0-30% Na&sub2;O + 0-30% K&sub2;O besteht, 8-65%
PbO, 1-45% Ta&sub2;O&sub5; und 18-38% P&sub2;O&sub5; bestehen. Die Patentschrift
gibt weiterhin eine große Anzahl wahlweiser Bestandteile in
unterschiedlichen Mengen an, einschließlich von 0-3% Al&sub2;O&sub3; und
0-25% ZnO. Ta&sub2;O&sub5; ist kein Teil der erfindungsgemäßen Gläser,
und auch dann, wenn das Vorliegen von Ta&sub2;O&sub5; ignoriert wird,
wies keines der in dieser Patentschrift angegebenen
Ausführungsbeispiele eine Zusammensetzung auf, die innerhalb der in
den erfindungsgemäßen Gläsern erforderlichen Bereiche lag.
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Die US-Patentschrift Nr. 4 544 974 offenbart
Glaszusammenset-Zungen, die sich für Bindungsmetalle oder -metalloxide in einer
Verbundstruktur eignen. Die Gläser bestehen im wesentlichen,
ausgedrückt in Mol-%, aus 10-40% Alkalimetall- oder
Erdalkalimetalloxid, 0-25% CuO oder ZnO, 5-15% Al&sub2;O&sub3;, 0-25% B&sub2;O&sub3;, 0-30%
SiO&sub2; und 10-35% P&sub2;O&sub5;, wobei wenigstens eine Verbindung von
B&sub2;O&sub3;, CuO, SiO&sub2; und ZnO vorliegt. B&sub2;O&sub3; und SiO&sub2; gehören nicht
zu den in den erfindungsgemäßen Gläsern notwendigen
Bestandteilen; der Al&sub2;O&sub3;-Anteil der in der Patentschrift offenbarten
Gläser liegt höher als derjenige, der in den erfindungsgemäßen
Gläsern wünschenswert ist; und auch dann, wenn die hohen Al&sub2;O&sub3;-
Anteile vernachlässigt werden, liegen die in dieser
Patentschrift offenbarten Ausführungsbeispiele außerhalb der
Bereiche, die bei den erfindungsgemäßen Gläsern gefordert werden.
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"Oxide Glasses of Very Low Softening Point. Parts 1 and 2.
Preparation and Properties of Some Lead Phosphate Glasses",
N. H. Ray et al., Glass Technology 14, Nr. 2, S. 50-59, April
1973 offenbart eine ausführliche Untersuchung einer breiten
Vielzahl von auf Phasphat basierenden Gläsern, einschließlich
R&sub2;O-ZnO-P&sub2;O&sub5;-Gläsern. Keines der Gläser wies jedoch eine
Zusammensetzung auf, die in den erfindungsgemäßen Bereichen liegt.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die Tabelle I zeigt eine Anzahl von Glaszusammensetzungen,
ausgedrückt in Mol-% auf Oxidbasis, die erfindungsgemäß verwendbar
sind. Die Tabelle IA zeigt die gleichen Zusammensetzungen,
wobei jedoch die Werte der einzelnen Bestandteile in Gew.-%
umgewandelt werden. Die tatsächlichen Ansatzbestandteile für die
Gläser können beliebige Materialien, entweder die Oxide oder
andere Verbindungen, umfassen, die beim Zusammenschmelzen in
die gewünschten Oxide in den entsprechenden Anteilen
umgewandelt werden. Beispielsweise wird Li&sub2;CO&sub3; herkömmlicherweise als
Li&sub2;O-Quelle verwendet. Der Fluoridanteil wird einfach in %
zusätzlich zur Grundglaszusammensetzung angegeben, da nicht
bekannt ist, mit welchem Kation sich das Fluorid vereinigt und da
die enthaltene Menge relativ gesehen ziemlich gering war.
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Die Ansatzmaterialien wurden vermischt, zusammen in einer
Kugelmühle vermahlen, um eine homogene Schmelze sicherzustellen,
und dann in Schmelztiegel aus Siliciumdioxid gefüllt. Nachdem
Deckel aufgesetzt wurden, wurden die Schmelztiegel in einen bei
etwa 1000ºC betriebenen Ofen eingeführt, und sie verblieben bei
dieser Temperatur etwa 3 Stunden. Jede Schmelze wurde in eine
Stahlform gegossen, um einen rechteckigen Glasplatte mit einer
Größe von etwa 203 x 102 x 13 mm (8" x 4" x 0,5") herzustellen,
und die Glasplatte wurde über Nacht bei 300ºC gekühlt.
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Rechteckige, streifenförmige Stücke mit einem Gewicht von etwa
30-40 g wurden von diesen Platten abgeschnitten und in Schalen
aus Aluminiumfolie bei Temperaturen im Bereich von 350º-450ºC
hitzebehandelt, und von jeder Schale wurde ein Glasstab
ausgezogen, um eine enge Annäherung der Arbeitstemperatur des Glases
zu erhalten.
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Während die obige Beschreibung das Schmelzen und die Formgebung
nur auf Laborpraxisebene wiedergibt, sind die angegebenen
Zusammensetzungen selbstverständlich in großen
Schmelzeinrichtungen schmelzbar und zu den gewünschten Gestaltungen unter
Verwendung
von auf dem Glasgebiet üblichen Formgebungstechniken zu
den gewünschten Gestaltungen formbar.
Tabelle I (Mol-%)
Tabelle I (Mol-%) (Fortsetzung)
Tabelle IA (Gew.-%)
Tabelle IA (Gew.-%) (Fortsetzung)
Tabelle IA (Gew.-%) (Fortsetzung)
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Proben mit den ungefähren Abmessungen 35 x 25 x 15 mm wurden
von jeder Glasplatte abgeschnitten und dann geschliffen und
poliert, um ihre chemische Beständigkeit zu testen. In einem Test
wurde jede Probe sorgfältig gewogen und dann in ein Bad mit
kochendem Wasser getaucht. Nach einer Verweilzeit von 6 Stunden
wurde die Probe aus dem Bad entfernt, in der Umgebung
getrocknet und dann gewogen, um einen Gewichtsverlust der Probe
festzustellen. In einem zweiten Test wurde jede Probe sorgfältig
gewogen und dann in ein Bad von 75ºC mit einer 0,3 Gew.-%
wäßrigen Lösung an SUPER SOILAX-Detergens, vertrieben von der Fa.
Economics Laboratories, St. Paul, Minnesota, eingetaucht, wobei
die Lösung einen pH-Wert von etwa 10 aufwies. Nach einer
Verweilzeit von 24 Stunden wurde die Probe aus dem Bad entfernt,
in der Umgebung getrocknet und erneut gewogen, um einen
Gewichtsverlust zu bestimmen. In einem dritten Test wurde jede
Probe sorgfältig gewogen und dann in einen Autoklaven
eingeführt. Die Autoklaventemperatur wurde auf 125ºC erhöht, und es
wurde eine Dampfatmosphäre von 228 kPa (33 psi) erzeugt. Nach
Exposition für vier Stunden wurde die Probe aus dem Autoklaven
entfernt, in der Umgebung getrocknet und wiederum gewogen, um
einen Gewichtsverlust festzustellen. Der Tg-Wert des Glases
wurde unter Einsatz von Differential-Scanning-Kalorimetrie
unter Verwendung von Standardtechniken bestimmt.
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Die Tabelle II zeigt den Gewichtsverlust im Kochendwassertest
(H&sub2;O), ein Gewichtsverlust im SUPER SOILAX-Test (SUPER), den
Gewichtsprozentverlust im Dampftest (Dampf), den Tg-Wert des
Glases in ºC und die Arbeitstemperatur des Glases inºC,
bestimmt durch Ziehen des Stabes (Ziehen). In bestimmten Fällen
wiesen die Proben nach dem Dampftest ein mattes Aussehen auf.
Dieses Verhalten wird durch "Fr" ausgedrückt. Ein Beispiel
kristallisierte (Krist) während des Zugtests.
Tabelle II
SUPER
Ziehen
Dampf
SUPER
Dampf
Ziehen
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Die Werte zur Beständigkeit gegen Angriffe durch Wasser der
Beispiele 1-24 sind für auf Phosphat basierende
Glaszusammensetzungen außerordentlich und sind insbesondere bemerkenswert,
da die Gläser derart niedrige Übergangs- und
Arbeitstemperaturen aufweisen. Die deutliche Verschlechterung der chemischen
Beständigkeit bei Glaszusammensetzungen, die nur leicht
außerhalb der erfindungsgemäß beschriebenen Glasbereiche liegen, ist
in den Beispielen 25-27 sofort ersichtlich. Demnach würden im
Beispiel 25 Zugaben von Al&sub2;O&sub3; und/oder der Ersatz von R&sub2;O
und/oder ZnO durch Cu&sub2;O erforderlich sein, um ihre
Beständigkeit auf die des Beispiels 3 zu verbessern, das einen
niedrigeren P&sub2;O&sub5;-Gehalt aufweist und innerhalb des bevorzugtesten
Bereichs der Zusammensetzungen liegt. Das Beispiel 26 zeigt
deutlich die Notwendigkeit für wenigstens zwei Alkalimetalloxide im
Glas. Im Beispiel 27 ist der P&sub2;O&sub5;-Anteil zu hoch. Die hohe
Beständigkeit gegen Angriffe durch Feuchtigkeit macht die
erfindungsgemäßen Gläser für einen weiten Bereich von Anwendungen
äußerst geeignet; hierzu gehören Eßgeschirr, elektronische
Vorrichtungen, optische und ophthalmische Linsen und
Beschichtungen für optische Wellenleiter. Aufgrund der von den
erfindungsgemäßen Gläsern bei relativ niedrigen Arbeitstemperaturen
aufgewiesenen Viskositätsbeziehungen sind sie zu Gegenständen mit
komplexen Ausgestaltungen durch Extrusion, Spritzguß und andere
üblicherweise bei der Kunststofformung verwendete Techniken
formbar, wodurch der Bereich an Produkten, für die die
erfindungsgemäßen Glaskeramiken einsetzbar sind, stark verbreitert
wird.