DE1596941A1 - Oberflaechenkristallisierbare und kristallisierte Glaszusammensctzungen und deren Verwendung - Google Patents

Oberflaechenkristallisierbare und kristallisierte Glaszusammensctzungen und deren Verwendung

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DE1596941A1
DE1596941A1 DE19661596941 DE1596941A DE1596941A1 DE 1596941 A1 DE1596941 A1 DE 1596941A1 DE 19661596941 DE19661596941 DE 19661596941 DE 1596941 A DE1596941 A DE 1596941A DE 1596941 A1 DE1596941 A1 DE 1596941A1
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glass
phosphor
situ
crystallizable
crystallized
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DE19661596941
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Petticrew Richard William
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Owens Illinois Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0009Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing silica as main constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/12Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass

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Description

  • Oberflächen-kristallisierbare und kristallisierte Glaszusammensetzungen und deren Verwendung
    d
    Diese Erfindung betrifft allgemein die Herstellung/Ver-
    wendung von Glaszusammensetzungeng einschließlich oberflö,chen-kristallisierbare und oberflächenkristallisierte (oberflächen-semikristallisierte) Glaszusammensetzungen. Insbesondere betrifft sie in situ oberflächenkristallisierbare und kathodolumineszente, in situ oberflächenkristallisierk Glaszusammensetzungen oder Körpers bestehend im wesentlichen aus den folgenden Oxyden in Gew.-%t si02 40 - 65 Mg0 10 - 20 Zn0 O - 30 Na20 0 - 17 K20 0 - 20 Zi20 0 - 3 C a0 0 - 10 TiO2 0 - 5 Zr02 0 - 5 w10 0 - 2 Cu 20 0 - 2 Cu0 0 - 2 Sb 203 0 - 2 .
  • worin die Gesamtmenge von Na20 + K20 + Z'20 mindestens 10 Gew.-i#ü ausmacht.
  • Die oben beschriebenen oberflächen-kristallisierbar en Gläser und andere, die später eingehender besprochen werden und die in den Rahmen der oben aufgeführten Rezepturen fallen, geben nach geeigneter kontrollierter Hitzebehandlung lumineszente (einschließlich potentiell lumineszente) Glaskörper oder Gegenstände, die eine in situ gebildete Kristalline enthaltende.Oberflächenschicht, vornehmlich vom Typ eines Magnesiumsilikatglases, haben. Dieser oberflächenkristallisierte Körper oder diese Zusammensetzung Bann z. B. verwendet werden zur Herstellung einer mehrfarbigen Ireuchtsubstanzzusammensetzung in seiner Oberfläche. Solch eine mehrfarbige leuchtsubstanzzusammensetzung hat vor anderen mehrfarbigen Leuchtsubatanzbildungen den Vorteil, daß keine Lösung notwendig ist, um die Leuchtsubstanz abzulagern, da sie in der Oberfläche des Glase lediglich durch Hitzebehandlung der oberflächen-kristallisierbaren Glaszusammensetzung wächst.
  • Es war bisher bekannt (siehe USA-Patentschrift 2 219 895), lumineszente Gläser, insbesondere durchscheinende lumineszente Gläser herzustellen, worin die Komponenten, die das Glas dureheeheinend machen, aus lumineszenten Materialien bestehen, wie z: 13. lumineczenten öilikaten, wie Zinksilikat, welches sich in kristalliner Form ausscheidet. Es war ebenfalls bekannt (siehe USA-Patentschrift 2 141 905), daß ein Magnesiumsilikat-Fluoreszenzmaterial hergestellt werden konnte durch Erhitzen (Beheizen) einer innigen Mischung von Mg0 und Si02 in molekularen Gewichtsverhältnissen zusammen mit einem geeigneten Erreger oder Aktivator, z. B. einer Magnesiumverbindung. Die Beheizungstemperatur liegt etwa bei 675 0 0 und ist so eingestellt, daß eine innige Diffusion aller Bestandteile vor sich geht. Das "Endprodukt" schließt vermutlich eine Mischung der metallischen Silikate mit etwas freiem Siliziumdioxyd und möglicherweise auch freien metallischen Oxyden ein': Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass kathodolumineszente, in situ oberflächenkristallisierte Glaszusammensetzungen oder Körper derart, wie sie eingangs allgemein beschrieben worden sind, durch eine geeignete Hitzebehandlung der entsprechenden nicht erhitzten Glaszusammensetzungen oder einer solchen, die bis zu und im Bereich der Entspannungstemperatur erhitzt worden ist, erhalten werden können. , Durch eine kontrollierte Hitzebehandlung des Glases über seine Kühltemperatur, aber nicht wesentlich darüber, und im allgemeinen unter seinem Littleton Erweichungspunkt, werden die Glaszusammensetzungen dieser Erfindung in situ oberflächenkristallisiert. Dies war etwas vollkommen überraschendes und unvorhersehbares! denn viele eng verwandte Glaszusammensetzungen (a) können entweder nicht oberf lächenkristallisieren oder (b) kristallisieren im ganzen statt nur in der Oberfläche, wenn sie einer kontrollierten Hitzebehandlung unterworfen werden oder (a) kristallisieren vollständig, wenn die Schmelze auf Raumtemperatur abgekühlt wird oder (d) weisen unerwünschte Glasverarbeitungseigenschaften auf. Anschauliche Beispiele für diese Eigenschaften in den verschiedenen Glassystemen sind die folgenden: Schmelzen von Zusammensetzungen des Systems Ca0-Zn0-Si02 waren sehr flüssig und kristallisierten beim Abkühlen auf Raumtemperatur. Zusammensetzungen des Systems B203-Zn0-Si02 schmolzen entweder gar nicht oder, diejenigen, die schmolzen, kristallisierten beim Abkühlen auf Zimmertemperatur oder bildeten undurchsichtige, phasengetrennte Gläser. Zusammensetzungen des Systems Mg0 Ba0-Zn0-Si02, die ausprobiert wurden, kristallisierten nach Abkühlen der Schmelze auf Raumtemperatur, während solche des Systems Mg0-A1203-Zn0-Si02 entweder kristallisierten, wenn die Schmelze auf Raumtemperatur abgekühlt wurde oder im ganzen kristallisierten, wenn das Glas oberhalb seiner Kühltemperatur hitzebehandelt wurde, um Oberflächenkristallisation zu bewirken.
  • Aus der vorstehenden kurzen Diskussion dieser Erfindung und der Begründung seiner Unvorhersehbarkeit dürfte klar hervorgehen, daß die vorerwähnten USA Patentschriften, für sich und.zusammen betrachtet, die vorliegende Erfindung weder lehren noch nahelegen. Keine der beiden Patentschriften offenbart die oberflächen-kristallisierbaren oder -kristallisierten Glaszusammensetzungen dieser Erfindung. Ferner würde ein versuchter Ersatz der molekularen Mengen Mg0 und SiO2, die im USA-Patent 2 141 905 eingesetzt sind, durch Zn0 und Si02, in nur einer Glaszusammensetzung in der USA-Patentschrift 2 219 895 (für ein Zinkeilikatglas) vorgeschlagen noch nicht zu den oberflächen-kristallisierbaren Glaszusammensetzungen, die diese Erfindung betrifft, führen. So kristallisieren die in der USA-Patentschrift 2 219 895 beschriebenen Gläser vermutlich durch ihre ganze Masse hindurch. Außerdem enthalten sie Oxyde, z. B. A1203 und Ba0, die in den Gläsern dieser Erfindung, wenn überhaupt, nur in einer solchen Menge anwesend sind, daß die Kathodolumineszenzeigenschaften des oberflächen-kristallisierten Glases, die Kristallisationseigenschaften des oberflächen-kristalliserbaren Glases oder andere günstige Eigenschaften der Gläser dieser Erfindung nicht störend beeinflussen würden. Außerdem weist diese Patentschrift von der Verwendung der Alkalien, wie Na20 und K20, im Überschuß von 2 j, weg. Im Gegensatz dazu ist der prozentuale Gewichtsanteil von Na20 + K20 + Zi20 in den erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen mindestens 10 %.
  • Demgemäß ist ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Gruppe oberflächen-kristallisierbarer und oberflächenkristallisierter Glaszusammensetzungen derart, wie sie in den ersten zwei Absätzen allgemein und nachfolgend genauer, beschrieben sind.
  • Ein weiterer Gegenstand dieser ""rfli.ldian,; ist die Schaffung einer Gruppe oberflächen-kristallisierbarer Glaszusammensetzungen, die eine Kühltemperatur von mindestens etwa 535 o C, vorzugsweise mindestens etwa 565 o C, aufweisen und gute allgemeine Illaoeigerischaften, wie chemische Beständigkeit, relatives I'reisein vom JViedererwärmen (reboll), verhältnismäßig leichte ächmelzbarkeit und gute Bearbeitungseigenschaften besitzen.
  • Ein noch weiterer Gegenotrand dieser Erfindung isst die Schaffung von oberflächen-kristallisierbaren Gläsern, welche in lumineszente (insbesondere.kathodolumineszente), aberflächen= kristallisierte Glaskörper umgewandelt werden können durch eine kontröllierte Hitzebehandlung oberhalb der Kühltemperatur und unter dem Erweichungspunkt des bestimmten Glases.
  • Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist die Schaffung lumineszenter oberflächenkristallisierter Gläser, welche in Glühbirnen, Leuchtschirmen, Kathodenstrahlröhren und anderen elektrischen Vorrichtungen verwendet werden können, wo ein lumineszentes Glas, das licht aussendet, wenn es mit Elektronenstrahlen beschossen wird, benötigt wird.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Glasartikels oder gefüges mit einer mehrfarbigen Leuchtsubstarzkombination, die in seiner Oberfläche gewachsen ist. Ein noch weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von oberflächenkristallisierten Gläsern der Erfindung ebenso wie Glasgegenständen derart, wie sie in dem vorangegangenen Abschnitt kurz beschrieben sihd. Weitere Gegenstände der Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden genaueren Beschreibung der Erfindung offenbar.
  • Die vorstehenden Gegenstände der Erfindung werden erzielt erstens durch Herstellung einer oberflächen-kristallisierbaren Glaszusammensetzung, im wesentlichen bestehend aus den Oxyden in Gew'. -#, welche im ersten Absatz dieser Beschreibung angegeben sind. In diese weite Gruppe fallen mindestens zwei Untergruppen A und B, welche in bezug auf ihre Kathodolumineszenz und andere Eigenschaften einander nicht vollkommen gleichwertig sind.
  • Untergruppe A Die Glaszusammensetzungen dieser Untergruppe bestehen im wesentlichen aus den folgenden Oxyden in Gew.-%: S102 45 - 50 Mg0 10 - 15 Zn0 25 - 30 Na20 12 - 17 T102 0 - 5 Zr02 0 - 5 Mn0 0 - 2 Cu20 0 - 2 Cu0 0 - 2 Sb203 0 2 Untergruppe B Die Glaszusammensetzungen dieser Untergruppe bestehen im wesentlichen aus den folgenden Oxyden in Gew.-%s S102 60 - 65 mg0 10 - 20 Nag 0 0 - 12 -K20 0 - 20 h120 0 - 3 Ca0 0 - 10 T102 0 - 5 zr02 0 - 5 Mn0 0 - 2 Cu20 0 - 2 Cu0 0 - 2 Sb203 0 - 2 worin die Gesamtmenge von Na20 + K20 + Zi20@mindestens 10 Gew. -% ausmacht.
  • Ein besonderes Beispiel für eine oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung im Rahmen der Untergruppe A ist.eine Zusammensetzung, die im wesentlichen aus den folgenden Oxyden in den aufgeführten ungefähren Gew.-#o-verhältnissen besteht: Sio2 4590 mg0 1599 Zn0 25,0 Na 20 1590 MnO 0,2-1,0, vorzugsweise etwa 0,5. Wenn diese oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung kontrollierter Hitzebehandlung unterworfen wird, erhält man eine kathodolumineszente# in situ oberflächenkristallisierte Glaszusammensetzung, welche rot luminesziert, wenn sie einem Niederspannungs-Blektronenbeschuß ausgesetzt wird.
  • Bin besonderes Beispiel für eine oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung im Rahmen der Untergruppe B ist eine Zusammensetzung etwa der folgenden Oxyde in den aufgeführten ungefähren Gew.-% Verhältnissen: s i02 6090 Mg0 1090 K20 20,0 , CaO 10,0 TiO2 1 - 3, vorzugsweise etwa 2,0.
  • ,Penn diese oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung einer kontrollierten Hitzebehandlung unterworfen wird, wird eine kathodolumineszente, in sitt@6berflächen-kristallisierte Glaszusammensetzung erhalten, welche blau luminesziert, Wenn sie einem Niederspannungs-Elektronenbeschuß ausgesetzt wird. Durch kontrollierte Hitzebehandlung der oben beschriebenen Glaszusammensetzungen werden lumineszente Glaskörper oder Gefüge erhalten, welche eine Kristalline enthaltende, insbesondere vom Typ eines Magnesiumsilikatglases, in situ geformte Oberfläche besitzen. Mindestens der Hauptkörper (d.h. der fiauptkörperteil)des einzelnen Glasstückes oder Gebildes hat die Zusammensetzung der Glaszusammensetzungen, wie sie im ersten Abschnitt beschrieben sind, und vorzugsweise die Zusammensetzung einer der zu den, Untergruppen A oder B gehörenden Glaszusammensetzungen.
    Obgleich die oben beschriebenen, oberflächen-kristallisierbaren
    Gläser die bestimmten Komponenten in bestimmten Mengenbereichen
    enthalteu, köririf:n sie auch aridere verträgliche ariorganiriche
    Beu t@iriri te ile in solchen Mengen en thal ten, die die neuen
    Merkmale des nioht vcr@i,nflf:rn. So bedeutet der hierin und
    in .ieii An:ipriir;riE;@i <irigew;tii(i t,e Au:idruck "bestehend im wesentlichen
    :,.i,:;" Mit Bezia;f auf diE- ut)-ri gen:.innten G1aszuafimwensetzurigeii,
    daß die Gläser selbstverständlich auch andere verträgliche anorganische Substituenten, wie z.B. Oxyde, Sulfide und Halogenide der verschiedenen Metalle als Komponenten der Gläser verwendet werden können, um das Glas zu färben, seine Verarbeitungseigenschaften zu verbessern oder zu anderen Zwecken, so lange das erhaltene Glas die oben beschriebenen Merkmale aufweist und das vollständige Kristallisieren des Glases (d.h. durch seine ganze Masse) bei der angewandten, vorerwähnten kontrollierten Hitzebehandlung nicht verursacht wird. So können die Gläser bis zu 3 Gew.-% Farbstoff, wie Kobaltoxyd, Nickeloxyd oder Chromoxyd enthalten. Andere Aktivatoren der Leuchtsubstanz als TiO2, Zr02, MnO, Cu20 oder CuO können eingesetzt werden.
  • Gläser, wie oben beschrieben, werden in der üblichen Weise durch@Schmelzen der Mischungen der gebräuchlichen Ausgangsmaterialien, wie der Oxyde, Karbonate usw. in elektrischen oder gasbeheizten Öfen hergestellt. Schmelztemperaturen im Bereich von ca. 1370 bis 1590 00 sind im allgemeinen zufriedenstellend. Wie weiter oben gesagt, liegt die Temperatur, auf die das oberflächen-kristallisierbare Glas erhitzt wird, um Oberflächenkristallisation zu bewirken, über der Kühltemperatur oder dem Entspannungbbereich. Die Kühltemperatur oder der Entspannungsbereich variiert mit der besonderen oberflä.chenkristallisierbaren Glaszusammensetzung. Diese Temperatur kann z.B. nach der ASTM-Vorsetirift C 336-54-T bestimmt werdender Prüfapparat ist unter Verwendung von fasern aus btandardgläsern geeicht, die bekannte Kühltemperaturen und Entspannungstemperaturen haben, welche vom National Bureau oi Standards spezifiziert und herausgegeben sind. Sie kann zu Beginn die Oberflächen-Kristallisationstemperatur in der Größenordnung von 565 bis 675 00 liegen und bis zu einem Maximum von etwa 1035 bis 1095 00 oder dartiber steigen! abhängig z.B. von der bestimmten oberflächen-kristallisierbaren Glaszusammensetzung, die verwendet wird, dem Grad der Oberflächen-Kristallisation und anderen Eigenschaften, die das Endprodukt aufweisen soll, sowie weiteren Faktoren, die von Einfluß sind. Die Behandluhgszeit kann unter 1 Minute, z.B. einige Sekunden, dauern oder einige Minuten (z.B. 2 bis 5 Minuten) bis 24 Stunden oder darüber, abhängig beispielsweise von der Größe des Glaskörpers, der hitzebehandelt wird, der Temperatur, auf welche er gebracht wird, der verwendeten oberflächen-kristallisierbaren Zusammensetzung und anderen Variablen. Die kontrollierte Hitzebehandlung kann in einer Stufe oder stufenweise vorgenommen werden.
  • Kurz zusammengefaßt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines lumineszenten Glaskörpers, der eine Kristalline enthaltende, in situ gebildete Schicht aufweist; dieses Verfahren umfaßt das Erhitzen einer oberflächen-kristallieierbaren Glaszusammensetzung, wie sie bei der Durchführung dieser Erfindung verwendet wird, über ihre Kühltemperatur bzw. den Entspannungsbereichhinaus zu einer höheren Temperatur nahe oder unterhalb ihres Littleton-Erweichungspunktes (im Viskositätsbereich von 1012 bis 108 Poiaes). Die höhere Temperatur nahe bei, aber nicht wesentlich über und gewöhnlich unter dem hittleton-Erweichungspunkt, zu welcher die oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung erhitzt wird, kann z. B. von etwa 200 0F bis etwa 20 0F, insbesondere von etwa 75 0 F bis etwa 20 0F unter ihrem Zittleton-Erweichungspunkt liegen. In einigen Fällen, z. B. wenn dünne Glaskörper schnell hitzebehandelt werden, kann die maximale Temperatur, zu welcher das oberflächen-kristallisierbare Glas erhitzt wird, so viel wie 50 °F über ihrem Zittleton-Erweichungspunkt liegen. In solchen Fällen jedoch ist die Zeitdauer, in der diese Temperatur angewandt werden kann, begrenzt, so daß nur die Glasoberfläche, nicht aber die Masse (d.h. die ganze Masse) des Glasgegenstandes oder Gefüges erweicht.
  • Die Glaszusammensetzung oder der Körper wird bei der genannten höheren Temperatur gehalten, bis der gewünschte Grad an Oberflächen-Kristallisation erreicht ist. So kann das Erhitzen bei dieser höheren Temperatur bis zu 24 Stunden und darüber dauern, z.B. von einigen Sekunden oder weniger (insbesondere im Fall dünner Stücke, wie 6,45 cm 2 große Glaskörper), oder einigen Sekunden (z. B. 2 bis 5 Sekunden) bis zu 16 bis 24 Stunden oder darüber in anderen Fällen.
  • Der Littleton Erweichungspunkt, der hierin erwähnt worden ist, sowie die Apparatur und das Verfahren, nach welchem er bestimmt wird, ist z.B. in der ASTM-Vorschrift G 338-54-T beschrieben.
  • Die oberf lächen-kristallisierbaren Glaszusammensetzungen dieser Erfindung können aufgerauht werden (z.B. mechanisch aufger auht) an mindestens einer Stelle (d.h. ganz oder teilweise) ihrer freien Oberflächen, bevor sie zur Bildung einer oberf lächenkristallisierbaren Schicht (d.h. mindestens teilweise kristallisierbaren oder semi-kristallisierten Schicht) auf dem Glaskörper hitzebehandelt werden. Das Aufrauhen kann an dem oberflächen-kristallisierbaren Glasartikel entweder vor oder nach seinem Ausglühen vorgenommen werden . Das Aufrauhen kann _ durch Schleifen, Sandblasen, Kugelstrahlen, "Dampf-Zieh--schleifen" oder irgendeine andere geeignete Methode erfolgen. Normalerweise wird es vor dem Ausglühen ausgeführt, wenn das Glasstück oder Gebilde die ausreichende gestigkeit und Schockbeständigkeit hat, um der Handhabung und der Oberflächenaufraurbehandlung zu widerstehen.
  • Durch das Aufrauhen von mindestens einigen der freien Oberflächen des oberflächen-kristallisierbaren Glases wird die Möglichkeit der Einführung von Kernbildungszentren geschaffen, welche das Wachsen von Kristallen anregen und in den freien Oberflächen von zur Kristallisation befähigten Gläsern, die normalerweise in situ nur kristallisieren können, wenn eine ausreichende IVTenöe Kernbildungsmittel anwesend ist. Das Aufrauhen der Glasoberfläche ermöglicht also, eine kontinuierliche kristalline Oberflächenschicht auf den Glaskörpern zu schaffen. Solch eine Aufrdulibehandlung einer Glasoberfläche ist Gegenstand einer Erfindung, welche getrennt und verschieden von dieser Erfindung ist; sie ist beschrieben und beansprucht in der gleichzeitig schwebenden USA-Patentanmeldung Ser. Nr. 486 191, die von der Anmelderin mit dieser Anmeldung zusammen eingereicht worden ist und durch diesen Gegenbezug ein Teil der Erfindung dieser Anmeldung ausmacht.
  • Die oberflächen-kristallisierbaren und oberflächenkristallisierten Zusammensetzungen dieser Erfindung sind als Ausgangsgläser bei der Zierstellung modißzierter Lumineszenzgläser geeignet. So kann man z. B. modifizierte Gläser herstellen, welche unter dem Einfluß von Erregerstrahlung, wie z. B. unter Beschuß mit Elektronenstrahlen eine Vielzahl verschiedener Farben unter verschiedenen Erregungsbedingungen aussenden.
  • Die oberflächenkristallisierten Zusammensetzungen dieser Erfindung (einschließlich derer, welche kein Mangan, Titan oder andere.Metallaktivatoren für die Leuchtsubstanz enthalten) können z. B. sprühbeschichtet oder in anderer Weise beschichtet werden mit einer Lösung (einschließlich einer Dispersion) eines Zink- und/oder Magnesiumsalzes, z. B. Zink und/oder Magnesiumacetat oder Salicylat, oder eines anderen löslichen (z. B. in Alkohol oder einem anderen organischen Lösungsmittel löslichen) Zink und/oder Magnesiumsalz,, oder mit einer Lösung einer Mischung, die entweder eines dieser Salze oder beide enthält und außerdem ein oder mehrere Aktivatoren oder Erreger für die Leuchtsubstanz, wie z. B. eine Mangan-, Kupfer- oder Titanverbindung.
  • Die Metallverbindung kann in die Beschichtung in Form eines Salzes oder einer anderen Verbindung eingeführt werden, welche, wenn das beschichtete Glas erhitzt wird, sich in eine Form zersetzt (z. B. ein Oxyd), die befähigt ist, in das Glas hineinzudiffundieren. So kann man in die Beschichtungszusammen-Setzung einarbeiten: Mangan(Mangano)-äalze, wie Manganformiat, Manganacetat, Manganlactat oder Manganacetylacetonat, Titansalze, wie Titantetrachlorid, Cupro- und Cuprisalze, wie Cupro- und Cupriacetat, Cupri-Benzoat, Cupz@itithylacetoacetat, Cuprisalicylat und Cuprinitrat, und andere lösliche (z. n. in Alkohol oder einem anderen organischen Löoungsmittel lösliche) Salze des Mangans, Titans, Kupfers (ein- und zweiwertig und andere metallische Aktivatoren für Beschichtung wird auf das Glassubstrat bei einer geeigneten Glastemperatur, beispielsweise bei 120 bis 175 00 aufgebracht. Das sprühbeschichtete Glas wird dann hitzebehandelt bei einer Temperatur nicht wesentlich über seinem Littleton-Erweichungspunkt, gewöhnlich bei etwas niedrigerer Temperatur, z. B. 25 bis 100 °F unter der Temperatur, zu der es zuerst erhitzt worden ist, um Oberflächen-Kristallisation des Glases zu bewirken, und für eine kürzere Zeitdauer, z. B.
  • von etwa 1/16 bis etwa 1/3 oder der Hälfte der Zeit. Dann wird auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Nimmt man eine Glaszusammensetzung dieser Erfindung als Beispiel, die zweiwertiges Mangan enthält (als MnO 2 in den definierten Zusammensetzungen angeführt), so enthält das aus einer solchen Zusammensetzung hergestellte oberflächenkristallisierte Glas kristallisiertes Mangan als Leuchtstoffmaterial vom Typ des Magnesiumsilikates in seiner Oberfläche. Solch ein oberflächenkristallisiertes Glases sendet eine rote Lumineszenz unter Blektronenbeschuß aus. Bei Hitzebehandlung s für ein zweites Mal nach Aufsprühen einer Lösung von z. B. Manganacetat und Cupriacetat, wächst in der Glasoberfläche eine sehr dünne Schicht eines zweiten Leuchtstoffes, welches mit Hochspannungselektronen durchdrungen werden kann, wodurch eine Leüchtstoffunterschicht einer anderen Farbe erregt wird: In der Situation, die eben anhand des Beispieles geschildert wurde, erreicht man genauer gesagt eine grüne Lumineszenz bei Blektronenbeschuß bei 2 bis 5 KV und eine rote Lumineszenz bei 10 bis 15 KV.
  • Anstatt die erste Sprühbeschichtung auf das oberflächenkristallisierte Glas aufzubringen, kann man sie auch auf den oberflächen-kristallisierbaren Glaskörper auftragen.
  • So kann man z. B., um mit größerer Sicherheit Oberflächenschichten am hitzebehandelten Glaskörper zu erhalten, die einen maximalen Gehalt von lumineszentem, kristallinem Leuchtmaterial aufweisen, ein Glas, aus dem ein oberflächenkristallisiertes Glas hergestellt ist, so, wie in den beiden ersten Sätzen des vorhergehenden Absatzes, beschrieben, beispielsweise zuerst auf 120 bis 175 °C erhitzen und dann mit einer Lösung einer kleinen Menge (z.B. etwa 2 bis 8 Gew.-%) eines löslichen (z.B. alkohollöslichen) Magnesiumsalzes, wie z. B. Magnesiumacetat oder Nitrat und eines löslichen (z.B. alkohollöslichen) Mangansalzes, wie Manganacetat oder Nitrat (in Methanol, Äthanol oder einem anderen niedrigen Alkohol) besprühen. (Solche alkoholischen Lösungen und Mengen von Metallsalzen können auch zum Aufbringen einer Beschichtung oder Beschichtungen auf ein oberflächenkristallisiertes Glas, wie hierin weiter vorn beschrieben, aufgebracht werden).
  • Der beschichtete Glaskörper wird dann hitzebehandelt in der gleichen Weise, wie bereits mit Bezug auf einen unbeschichteten Glasartikel beschrieben, anschließend auf eine Temperatur gekühlt, die zur Aufbringung einer zweiten Beschichtung,
    wie einer Lösung einer Mischung eines Magnesiumsalzes und eines
    bereits
    Mangansalzes, in der/beschriebenen lyeise, geeignet ist. Der
    Glaskörper wird dann ein zweites Mal hitzebehandelt, wie bereits im Hinblick auf die Hitzebehandlung des beschichteten oberflächenkristallisierten Glases beschrieben ist. Der resultierende, mehrfach oberflächenkristallisierte Glasartikel luminesziert grün bei 2 bis 5 KV Elektronenbeschuß und emittiert eine rote Lumineszenz unter 10 bis 15 KV Beschuß.
  • Aus der vorangegangenen Beschreibung ist zu ersehen, daß die vorliegende Erfindung einen lumineszenten Glasartikel schäfft, der eine multi-(zwei-, drei-, vier, fünf, usw.-)-farbige Zeuchtstoffkombination in der Oberfläche des Glases enthält. Dieser Gegenstand umfaßt die kathodolumineszente, in situ oberflächenkristallisierte Glaszusammensetzung oder den Glaskörper, wie sie in dem ersten Absatz dieser Beschreibung und an anderen Stellen noch genauer definiert ist: Auf dieser Oberflächenschicht ist in situ mindestens eine Schicht abgelagert und nachfolgend hitzebehandelt, die einen Aktivator für den kristallinen Leuchtstoff, z. B. einen kristallinen L?agnesiumsilikat-Leuchtstoff, enthält. Die Hitzebehandlung der aufgebrachten Beschichtung wird bei einer Temperatur nicht wesentlich über dem Littleton Erweichungspunkt des Glases und vorzugsweise bei einer Temperatur nahe oder unter dem Littletotl--Erweichungspunkt durchgeführt, bis mindestens eine Schicht eines kristallinen aktivierten Leuchtstoffes gebildet worden ist.
  • Zum Beispiel kann, wie vorn bereits beschrieben, ein multi-oberflächen-kristallisierter Glasgegenstand hergestellt werden, der bei Niederspannung (z.B. 2 bis 5 KV) Elektronenbeschuß grün leuchtet und bei Hochspannung, z. B. 10 bis 15 KV Beschuß, rot leuchtet. Oder wenn gewünscht, kann man die erste Beschichtung auf den oberflächenkristallisierten Glaskörper der Erfindung aufbringen, welcher in seiner Oberflächengchicht Kristalle von Tit@in+4-aktivierten Magnesiumsilikat-Zeuchtstoff enthält und welcher normalerweise blau luminesziert, wenn er Elektronenbeschuß niedriger Spannung unterworfen wird. (Solch ein oberflächenkristallisierter Glaskörper wird erhalten durch fiitzebehandlung, wie bereits beschrieben, einer in situ oberflächen-kristallisierbarer Glaszusammensetzung, die 1 bis 5 Gew.-%ö TiO2, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-% Ti02, aber kein
    Cupro- oder Cuprioxyd, Mag%ooxyd oder einen anderen Aktivator
    des Magnesiumsilikat-Typ-Kristalls enthält, der kristallisiert in der Oberfläche des Glaskörpers, wenn er erfindungsgemäß h-tzebehandelt wird). Dieser oberflächenkristallisierte Körper mit einer Oberflächenbeschichtung darauf von z. B. einer Mischung eines Magnesiumsalzes und eines Mangansalzes der Art, wie bereits beschrieben, wird dann hitzebehandelt oberhalb der Kühltemperatur des Glases aber unter seinem Littleton-Erweichungspunkt, wodurch eine Schicht eines kristallinen Mangan-aktivierten Leuchtstoffes vom Magnesiumsilikattyp entsteht. Die resultierende Kombination der Schichten der titanaktivierten und manganaktivierten Leuchtstoffe vom Typ MgSi03 verursacht den lumineszenten Gegenstand die rote Farbe
    des manganaktivierten MgSi03-Zeuchtstoffes auszustrahlen, wenn
    2
    er einem Elektronenbeschuß niedriger Spannung (z.B./bis 4
    KV) unterworfen wird und wenn er einem Hochspannungselektronenbeschuß (z. B. 10 bis 15 KV) ausgesetzt ist, die blaue Farbe des darunterliegenden titanaktivierten MgSi03 Leuchtstoffes auszustrahlen.
  • Bei den oben beschriebenen lumineszenten Glasgegenständen wächst eine vielfarbige Leuchtstoffkombination in der Oberfläche der Glaszusammensetzungen oder Körpern dieser Erfindung; man kann die Lumineszenzeigenschaften der Oberflächenkristallisierten Gläser dieser Erfindung wahlweise erweitern durch Aufbringen, wie bereits gesagt, einer Schicht eines Magnesiumsalzes (mit oder ohne einem Aktivator für einen Leuchtstoff vom Typ Mg3i03 ). Anstelle eine Schicht eines Magnesiumsalzes aufzubringen, kann man dieses selbstverständlich durch ein anderes Salz ersetzen, so kann man z. B. alle Teile des Magnesiumsalzes durch Zinksalz austauschen, mit oder ohne einem einzigen oder einem gemischten Aktivator für den entsprechenden Silikatleuchtstoff. Der beschichtete Glaskörper wird dann erfindungsgemäß einer kontrollierten Hitzebehandlung oberhalb seiner Kühltemperatur unterworfen und danach abgekühlt.
  • Eine zweite Beschichtung wird dann auf die erste Beschichtung auf den oberflächenkristallisierten Glasgegenstand aufgebracht. Wenn z. B. das Glas ein solches ist, das Mn++ nur als Aktivator für den MgSi03-heuchtstoff enthält, der in der Oberflächenschicht des oberflächenkristallisierten Glaskörpers auskristallisiert ist und die erste Beschichtung eine Beschichteng eines Magnesiumsalzes mit oder ohne Mangansalz ist, kann als zweite Beschichtung beispielsweise eine Lösung eines Kupfersalzes, wie Cupriacetat allein oder mit einem Magnesiumsalz, wie z. B. Magnesiumacetat, vermischt, genommen werden. Der doppelt beschichtete Glaskörper wird dann einer zweiten Hitzebehandlung in der früher beschriebenen Weise unterworfen. Die Aufbringung solcher Beschichtungen auf das Glassubstrat kann mehrere Male wie gewünscht wiederholt werden, besonders wenn versucht wird, eine Vielzahl von Schichten aufzubauen, von welcher jeder einen anderen Leuchtstoff enthält und welche unter dem Einfluß von Erregerstrahlungen unterschiedlicher Spannungen verschiedenfarbig leuchten.
  • Die Glaszusammensetzungen dieser Erfindung haben einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von etwa 45 bis etwa 100 x 10-7 / o. (0 °C bis 300 0C). Die oberflächen-kristallisierbaren Gläser sind gewöhnlich durchsichtige Körper, während die oberflächenkristallisierten Gläser im allgemeinen durchscheinend oder im Fall dickerer Körper opak sind.
  • Um dem Fachmann besser verständlich zu machen, wie die vorliegende Erfindung zweckmäßigerweise ausgeführt werden kann, werden die folgenden Beispiele zur Veranschaulichung, aber nicht zur Begrenzung der Erfindung gegeben. Alle Teile und Prozentangaben sind auf Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben.
    Beispiel 1
    Gewichtsteile
    A B C D
    Flintglas 326,2 326,2 326,2 301,1
    Mg0 (USP) 102,0 102,0 76,5 102,0
    Natriumcarbonat 128,2 102,6 128,2 128,2
    Mangancarbonat 4,1 4,1 ----- 4,1
    Antimontrioxyd 0,5 0,5 ----- 0,5
    Zithiumcarbonat ----- 32,1 ----- -----
    Ti02 ----- ----- 25,1 25,1
    Eine innige Mischung der oben aufgeführten pulverförmigen Bestandteile wird 20 Stunden bei 1540 °C in einem mit Gas beheizten Ofen, der einen Sauerstoffüberschuß von etwa 2 hat, geschmolzen. Die sich ergebenden oberflächen-kristallisierbaren Glaszusammensetzungen bestehen im wesentlichen aus den folgenden Oxyden in Gew.-%s
    Gewichtsprozent
    A B C D
    8i02 65,0 65,0 65,0 60,0
    Mg 0 2090 2090 1590 2090
    TTa20 1590 12p0 15j,0 1590
    i;TnO 095 095 ---- 095
    8b203 0,1 0,1 ---- 0,1
    .;, i 2 0 ---- 390 ---- ----
    Ti02 ---- -- -- 590 590
    In gleicher 'leise wie oben beschrieben, sind die folgenden Glaszusammensetzungen, die K20 (aus Kaliumcarbonat) anstelle von 11a20 enthalten, hergestellt; im Glas I ist Cu ++ aus 0u0 als heuchtstoffaktivator anstelle von Mn ++ oder Ti +4 aus MnO bzw. Ti09 entstanden, eingesetzt.
    Gewichtsprozent
    E F G H I
    b i02 65,0 65,0 60,0 60,0 6090
    ,g0 1590 1590 1090 1090 1090
    K20 20p0 2090 , 2020 20e0 2090
    i.,ln 0 095 ---- ---- 190 ----
    31b20 3 0, 1 ---- ---- 092 Opi
    Ti02 ---- 2,0 2,0 ---- ----
    (; u 0 ---- ---- ---- ---- 095
    Ca0 ---- ---- 10,0 10,0 10,0
    Ziquidustemperatur 1255 1255 1180 ---- ----
    (oC)
    log `1I bei 3924 3938 3p3 ---- ----
    Dic1 uidustemperatur
    Beispiel 2 Zieses Beispiel beschreibt Gläser des Systems Na20-Mg0-Zn0-S'029 worin das 8i02 mindestens 45,0 @ ausmacht, das Zn0 in großer Menge (2590 bis 30,0 g.), das Na20 auch in großer Menge (1590 bis 17,0 %) und das MgO in geringer bis mittlerer Menge (10,0 bis 15,0 A vorhanden sind.
    Gewichtsteile
    J K Z M
    Flintglas 225,8 225,8 225,8 225,8
    Zinkoxyd 140,0 125,0 150,0 150,0
    Natriumearbonat 145,3 128,2 128,2 128,2
    Mg0 (USP) 51,0 76,5 51,0 51,0
    Mangancarbonat 4,1 4;1 ----- 8,1
    Seacoal* 1,0 1,0 1,0 1,0
    *Seacoal oder ein anderes kohlenstoffhaltiges Produkt oder ein
    anderes Reduktionsmittel wird zugesetzt, um drei- oder vier-
    wertiges Mangan zu zweiwertigem zu reduzieren und/oder es
    im reduzierten Zustand zu halten.
    Eine innige Mischung der oben angegebenen pulverförmigen Ausgangsmaterialien wird bei 1510 °G 20 Stunden in einem gasbeheizten Ofen mit etwa 2 ;@ Sauerstoffüberschuß geschmolzen.
  • Die resultierenden Zusammensetzungen bestehen im wesentlichen aus den folgenden Oxyden in Gew.
    Gewichtsprozent
    J K Z
    Si02 4590 4590 45,0 4590
    mg0 10,0 15,0 10,0 10,0
    Zn0 28,0 25,0 30,0 3090
    Na 20 17r0 15,0 1590 1590
    Mn0 095 0,5 ---- 1,0
    hiquidustemperatur 1190 1365 1215 1220
    (0C)
    Alle der vorstehendehti&fMVdhGläser sind flüssig. Prüflinge von neun Gläsern des Beispieles 1 (d.h. Gläser von A bis I) und den vier Gläsern des Beispieles 2 wurden in Stücke von etwa 6,45 cm 2 und etwa 5 mm Stärke geschnitten, auf ihre Kühltemperaturen erhitzt und dann weiter erhitzt auf ungefähr 50 0F unter ihren Littleton Erweichungspunkten, um Oberflächen-Kristallisation zu erreichen. Das Glas G z. B., das einen Littleton-Erweichungspunkt von etwa 940 00 hat, wird auf etwa 930 00 2 Stunden lang erhitzt, dann läßt man es auf Raumtemperatur abkühlen. In gleicher Weise sind die anderen Gießlinge auf etwa die gleichen Temperaturgrade unter ihrem Zittleton-Erweichungspunkt erhitzt und dann für wenig voneinander abweichend lange Zeiträume, abhängig von dem besonderen Glas und der gewünschten Oberflächen-Kristallisation auf dieser Temperatur gehalten worden.
  • Bei der mikroskopischen Untersuchung der hitzebehandelten Muster zeigten sich alle Oberflächen kristallisiert. Die Gläser, die Mn ++ als heuchtstoffaktivator in ihrer Zusammensetzung enthielten (z.B. die Gläser K und M unter anderem) lumineszieren rot, wenn sie einem Blektronenbeschuß von 1 bis 5 KV ausgesetzt werden; bei gleicher Bestrahlung luminesziert das Glas I, das Cu ++ enthält, grün und die Gläser, die Ti +4 enthalten (z.B. F und G) blau. Glas B, das Mn ++ und Li+ enthält, luminesziert in einer rosaroten Farbe unter Elektronenbeschuß von 1 bis 5 KV.
  • In entsprechender Weise wie unter Beispiel 1 und 2 in bezug auf Herstellung und Prüfung der oberflächen-kristallisierbaren und oberflächenkristallisierten Gläser A bis M wurden verschiedene andere Gläser erfindungsgemäß hergestellt. Weitere Beispiele solcher Zusammensetzungen sind in Tabelle I gegeben. Die Zahlen beziehen sich auf Gew.-ö der angegebenen Oxydes
    TABELLE I
    Glaszusammen-
    setzung N 0 P @t R S
    Si02 45,0 60,0 60,0 58,0 60,0 60,0
    mg 0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0
    Zn0 30,0 __-_ -___ ____ _-__
    Na20 15,0 ____ ____ ____ ___:. ----
    K 20 ---- 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0
    1i20 ____ ____
    0a0 ---- 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0
    MnO 0,5 ____ ____ ___- ____ ____
    Ti02 ___- 4P0 ___- 290 ____ ----
    zr02 _-__ ____ 290 _-__ ____ ____
    0e02 ___- -___ 095 ____
    0e203 _-__ ____ ___- 095
    Muster der in Tabelle I aufgeführten Gläser sind hergestellt und hitzebehandelt worden, um Oberflächen-Kristallisation in im wesentlichen gleicher Weise,wie unter den Beispielen 1 und@2 beschrieben, zu bewirken. Unter dem Mikroskop wurden bei allen hitzebehandelten Gläsern Oberflächen-Kristallisation festgestellt und alle waren entweder direkt als kathodolumineszente Gläser oder als Glasubstrate zur Herstellung von Glasartikeln, die eine oder mehrere kathodolumineazente Leuchtstoff enthaltende Schichten oder Filme tragen, geeignet. Die Ti02-haltigen Gläser (0 und j) lumineszieren blau, das MnO enthaltende Glas X rot und Glas P, das Zr02 enthält, bläulichgrün, wenn sie einem Elektronenbeschuß von 1 bis 5 KV ausgesetzt werden. Die Ce02 und Ce203 enthaltenden Gläser R und S lumineszieren nicht oder nur sehr schwach unter Elektronenbeschuß von 1 bis 5 KV-Beispiel 3 Glas G (60 ;0' Si02, 10 ;, Mg0, 20 % K20, 10 j CaO und 2 % T102), welches in diesem Beispiel verwendet wird, ist genauer unter Beispiel 1 beschrieben. Wenn es durch Erhitzen auf 900 °C 2 Stunden lang oberflächenkristallisiert worden ist, luminesziert es blau, wenn es mit Ionen oder Elektronen beschossen wird.
  • Ein Muster des ausgeglühten, oberflächen-kristallisierbaren gegossenen Glases wird durch Abschneiden eines Stückes einer Größe von 6,45 cm 2 und ca. 5 mm Stärke hergestellt. Das Muster wird aufgerauht, indem man es gegen eine umlaufende gußeiserne Scheibe hält, über die eine Suspension von 400 Mesh Siliziumcarbidpartikel in Vlasser läuft.
  • Eine Lösung zum Sprühbeschichten wird durch Lösen von 5 g Magnesiumacetat in 95 g Methanol hergestellt. Das aufgeraubte Glasmuster wird auf etwa 150 oC erhitzt, dann mit der blagnesiumacetatlösung sprühbeschichtet, wobei es mit einer DeVilbiss-Sprühpintole (Serie 502) 12 mal übersprüht wird. Dadurch entsteht eine sehr dünne Magnesiumacetatschicht auf der Oberfläche des Glases.
  • Das beschichtete Glasmuster wird dann auf 900 00 erhitzt und 2 ütunden auf dieser Temperatur gehalten, wonach es eich auf Zimmertemperatur abkühlen kann. Die mikroskopische Unter- suchung zeigt die Anwesenheit eines kristallinen Leuchtstoffes vom Typ Magnesiumsilikat in der Glasoberfläche. Das Glasmuster luminesziert unter 2 bis 5 KV Blektronenbeschuß blau: Das einmal beschichtete Glasstück wird dann in der gleichen Weise wie beim ersten Mal sprühbeschichtet, und zwar mit einer Beschichtung, die sich zusammensetzt auss
    Gewichtsprozent
    Manganacetylacetonat 0,1
    Magnesiumacetat, Mg(C2H302)2 5,0
    Methanol 94,9
    Das resultierende beschichtete Glas wird dann bei 820 "0 15 Minuten hitzebehandelt, wonach es sich auf Raumtemperatur abkühlen kann. Das doppelt beschichtete Glas luminesziert unter 2 bis 5 KV Elektronenbeschuß rot und zeigt eine blaue Lumineszenz bei 10 bis 15 KV- Mit anderen Worten, es ist eine mehrfarbige Leuchtstoffkombination in der Oberfläche des Glases gewachsen, das bei einer Spannung in einer Farbe und bei einer anderen Spannung in einer anderen Farbe luminesziert.
  • Anstelle der Erzeugung einer mehrfarbigen Leuchtstoffkombination, wie oben beschrieben, werden verschiedene mehrfarbige keuchtstoffe erhalten entweder durch Änderung des Aktivators in der ursprünglichen Glaszusammensetzung oder durch Verwendung eines anderen Aktivators in der Beschichtung. So ist z. B. beim Glas G ein anderer Effekt erzielbar, wenn in der Beachichtung anstelle von Iianganacetylaeetonat an die äquivalente Menge Kupferacetat eingesetzt wdrd. In diesem fall zeigt das zweifaoh beeohiohtete Glas eine grüne Lumineszenz, wenn es einem Elektronenbeschuß von 2 bis 5 KV ausgesetzt ist und eine blaue bei 90 bis 'i5 KP.
  • Es können verschiedene weitere Modifikationen vorgenommen werden. Es kann anstelle eines aufgerauhten Glasmusters, wie oben beschrieben, ein unaufgeraahtes verwendet werden. Jedoch wird dann eine Oberfläche erhalten, in der die Kristalle weniger gleichmäßig vorliegen.
  • Es kann auch anstatt des Glases G, wie in diesem Beispiel, ein anderes der oberflächen-kristallisierbaren Gläser, die von dieser Erfindung umfaßt werden, einschließlich der, die Mangan oder irgendeinen anderen Aktivator (einschließlich der Seltenen Erden) des Magnesiumsilikatleuchtstoffes enthalten, verwendet werden. Durch Erhitzen des Glases auf unterschiedliche Temperaturen oder durch Aufbringen von Beschichtungen, die Aktivatoren und andere Zusätze enthalten, die Leuchtstoffe oder Phasen schaffen, die bei verschiedenen Spannungen verschieden lumineszieren, können mehrfarbige Leuchtstoffe oderPhasen in großer Mannigfaltigkeit in der Glasoberfläche wachsen.
  • Es ist nicht wesentlich, daß die erste Beschichtung auf das oberflächen-kristallisierbare Glas aufgebracht wird, obwohl dies die bevorzugte Technik ist. Man kann auch, ansatt so vorzugehen, alle Beschichtungen auf das oberflächen-kristallisierte Glas aufbringen und dann das Glas auf eine niedrigere Temperatur über seiner Kühltemperatur und für kürzere Zeit erhitzen, als zur Bewirkung der Oberflächen-Kristallisation angewandt worden war. Wenn gewünscht, kann die erste Beschichtung mit Magnesiumacetat übergangen werden; es werden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten. Anstatt als zweite Schicht eine Lösung aufzutragen, die eine Mischung von Magnesium und Mangansalzen enthält, kann man auch eine Schicht eines Mangansalzes allein, z. B. Manganacetylacetonat aufbringen und kommt zu den gleichen Ergebnissen.
  • Anstatt eine zweifarbige Leuchtstoffkombination, wie in diesem Beispiel, kann auch eine drei-, vier-, fünf- oder mehrfarbige Leuchtstoffkombination auf das Glassubstrat aufgebracht werden, indem man eine entsprechend größere Zahl verschiedener potentiell lumineszenter Beschichtungsmaterialien aufträgt und eine Hitzebehandlung nach jedem Auftrag folgen läßt. Vorzugsweise enthält das Glassubstrat als einen Teil der ursprünglichen Zusammensetzung einen Aktivator für einen Leuchtstoff des Magnesi,umsilikattyps, z. B. Mn++, Ti +4 usw., der unter Blektronenbeschuß eine Farbe zur vielfarbigen Leuchtstoffkombination, wie sie im voranstehenden Beispiel und in einem Teil der Beschreibung geschildert ist, beiträgt. Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich für den Fachmann, daß Abänderungen dieser Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims (1)

  1. Patent a n s p r ü c h e 1. Kathodolumineszenter, in situ oberflächenkristallisierter Glaskörper, gekennzeichnet durch einen Gehalt an, im wesentlichen den folgenden Oxyden: Gewichtsprozent 5i02 45 - 65 Mg0 10 - 20 Zn0 0 - 30 Na20 0 - 17 K20 0 - 20 Zig 0 0 - 3 Ca0 0 - 10 Ti02 0 - 5 Zr02 0 - 5 Mno 0 - 2 Cu 20 0 - 2 Cu0 0 - 2 Ob 203 0 - 2
    wobei die Gesamtmenge von Na 20 + K20 + L120 mindestens 10 Uew.-i@ beträgt. 2. Kathodolumineszenter,in situ oberflächenkristallisierter Glaskörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an im wesentlichen den folgenden Oxyden: Gewichtsprozent Si02 45 - 50 Mg0 10 - 15 zno 25 - 30 Na20 12 - 17 TiO2 0 - 5 zr02 0 - 5 MnO 0 - 2 Cu20 0 - 2 Gu0 0 - 2 Sb203 0 - 2
    3. Kathodolumineszenter, in situ oberflächenkristallisierter Glaskörper nach Anspruch 1, der rot luminesziert, wenn er einem 13eschuß durch Elektronen niedriger Energie ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch einen Gehalt an im wesentlichen den folgenden Oxyden: Gewichtsprozent Sio2 45,0 1590 m g0 Zno 2590 Na20 1590 MnO 0,2-1,0.
    4. Kathodolumineszenter, in situ oberflächenkristallisierter Glaskörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an im wesentlichen den folgenden Oxydent Gewichtsprozent Si02 60 65 MgO 10 - 20 Nag 0 0 - 12 K20 0 - 20 Li20 0 - 3 Ca0 0 - 10 Ti 02 0 - 5 Zr02 0 - 5 %4n0 0 - 2 Cu 20 0 - 2 Cu0 0 - 2 Sb 203 0 - 2
    wobei die Gesamtmenge von Na20 + K20 + L'20 mindestens 10 Gew. % beträgt. 5. Kathodolumineszenter, in situ oberflächenkristallisierter Glaskörper nach Anspruch 1, der blau luminesziert, wenn er einem Beschuß durch Elektronen niedriger Energie ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch einen Gehalt an im wesentlichen den folgenden Oxydens Gewichtsprozent Si02 60,0 LIgO 102,0 K20 20,0 Ca0 10,0 TiO2 1 - 3
    6. In situ oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet, daß aus ihnen in situ oberflächenkristallisierte Glaskörper gemäß Anspruch 1 bis 5 hergestellt werden. 7. Verfahren zur Herstellung eines lumineszenten Glaskörpers, wie in Anspruch 1 bis 5 definiert, gekennzeichnet durch Erhitzen einer oberflächen-kristallisierbaren Glaszusammensetzung nach Anspruch 6 durch den Entspannungsbereich (annealing point range) dieser Glaszusammensetzung zu einer höheren Temperatur nahe, aber nicht wesentlich über ihrem Littleton-Erweichungspunkt und Halten der Glaszusammensetzung bei dieser Temperatur, bis der gewünschte Oberflächen-Kristallisationsgrad erreicht worden ist. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Temperatur, zu der die Oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung erhitzt wird, von etwa 200 oF bis etwa 20 °F unter ihrem Littleton-Erweichungspunkt liegt. 9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, in welcher die oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung bei der genannten höheren Temperatur bis zur Erreichung des gewünschten Grades an Oberflächen-Kristallisation gehalten wird, bis zu etwa 24 Stunden 10.- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese höhere Temperatur, zu welcher die oberflächen-kristallisierbare Glaszusammensetzung erhitzt wird, von etwa 75 °F bis etwa 20 oF unter ihrem Littleton-Erweichungspunkt liegt und die Zeitdauer, in welcher die Glaszusammensetzung bei dieser höheren Temperatur gehalten wird, zwischen einigen Sekunden und etwa 16 Stunden liegt. 11. Lumineszenter Glasgegenstand, der eine mehrfarbige Zeuchtstoffkombination in der Oberfläche des Glases gewachsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß er den kathodolumineszenten, in situ oberflächenkristallisierten durch die Ansprüche 1 bis 5 definierten Glaskörper umfaßt, auf dessen Oberfläche in situ mindestens eine Schicht, die einen Aktivator für den kristallinen Leuchtstoff, der in der Oberflächenschicht der Glaszusammensetzung enthalten ist, enthält, aufgetragen und nachfolgend hitzebehandelt wird, wobei die Hitzebehandlung bis zu und bei einer Temperatur nicht wesentlich über dem Littleton-Erweichungspunkt der Glaszusammensetzung ausgeführt wird, bis sich mindestens eine Sticht eines kristallin aktivierten Leuchtstoffes gebildet hat, und die Leuchtstoffkombination den lumineszenten Gegenstand veranlaßt, bei einer Spannung eine Farbe zu lumineszieren und bei einer von dieser verschiedenen Spannung eine andere Farbe zu lumineszieren. 12. Lumineszenter Glasgegenstand, der eine zweifarbige leuchtstoffkombination in der Oberfläche des Glases gewachsen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand den kathodolumineszenten, in situ oberflächenkristallisierten Glaskörper nach Anspruch 1 umfaßt, der 1 bis 5 Gew.-% Ti02, aber kein Zr02, MnO, Cu20, CuO oder Sb 203 enthält, und auf der Oberfläche der oberflächenkristallisierten Glaszusammensetzung in situ eine Schicht, die einen Mangan (Mn++)-haltigen Aktivator für den kristallinen Leuchtstoff vom Typ MgSi03 in der Oberflächenschicht der Glaszusammensetzung enthält, aufgebracht und nachfolgend hitzebehandelt wird, wobei die Hitzebehandlung bis zu und bei einer Temperatur nahe unter dem Littleton- Erweichungspunkt der Glaszusammensetzung ausgeführt wird, , bis eine Schicht eines kristallinen mangan-aktivierten Leuchtstoffes vom Typ MgSi03 gebildet ist, und die Leuchtstoffkombination verursacht, daß der lumineszente Glasgegenstand die rote Farbe des kristallinen manganaktivierten Leuchtstoffes vom MgSi03-Typ und die blaue Farbe des darunterliegenden kristallinen titan-modifizierten Leuchtstoffes vom MgSi03-Typ luminesziert, wenn er einem HochspannungselektronenbeschuBausgesetzt ist. 13, Tierfahren zur Herstellung eines lumineszenten Glasgegenstandes, wie in den Ansprüchen 11 und 12 definiert, gekennzeichnet durch A Aufbringen auf die Oberfläche des oberflächenkristallisierten Glaskörpers nach Anspruch 1 bis 5 eine Schicht eines oder mehrerer Aktivatoren für den in der Oberflächenschicht der genannten Zusammensetzung enthaltenen kristallinen Leuchtstoffes und B Hitzebehandeln des resultierenden beschichteten, oberflächenkristallisierten Glaskörpers bis zu und bei einer Temperatur nahe, aber unter dem Littleton Erweichungspunkt des Glassubstrates, auf welches die Beschichtung aufgebracht ist, bis sich eine Schicht eines kristallinen aktivierten Leuchtstoffes gebildet hat, und daB die Leuchtstoffkombination bewirkt, daB der lumineszente Gegenstand eine Farbe bei Blektronenbeschuß einer-Spannung und eine andere Farbe bei ElektronenbeschuB einer im wesentlichen anderen Spannung luminesziert.
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