DE3116081A1 - Verfahren zum herstellen polarisierender glaeser - Google Patents
Verfahren zum herstellen polarisierender glaeserInfo
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Description
Anmelderin: Corning Glaso Works
Corning, N.Y., USA
Corning, N.Y., USA
Verfahren zum Herstellen polarisierender Gläser
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung polarisierende r
Gläser durch Extrudieren aus einer Glasschmelze.
Bei den bekannten Herstellungsverfahren polarisierender Körper, meist in Form von Tafeln oder Bahnen, v/erden zunächst Licht polarisierende
Partikel in einem Suspensionsmittel dispergiert, und sodann dieses unter Belastung zum Fließen gebracht, etwa
durch Walzen, Extrudieren oder Ziehen, um soweit erforderlich die Partikel zu.strecken bzw. zu verlängern, und in Flugrichtung
auszurichten. Das Suspensionsmittel besteht zumeist aus einem organischen Kunststoff, in welchem organische oder auch
anorganische Partikel oder Moleküle dispergiert werden. Allerdings leiden die organischen Kunststoffe unter geringer Härte,
Kratzfestigkeit, hoher Feuchtigkeitsempfindlichkeit und niedriger Temperaturfesbigke.it. Das Bestreben ging daher in Richtung
311 608 Ί
besserer Stoffe, besonders für die hohe Kratzfestigkeit und Oberflächenhärte erheischenden Anwendungen auf οphthalmischem
Gebiet, wo polarisierende G-läser sehr viel günstiger wären.
Nach den Vorschlägen der US-PS 4,125,405 und 3,653,863 können
polarisierende Gläser durch Strecken und polarisierende photochrome Gläser durch photolytische Silberreduktion hergestellt
werden. Bei dem letztgenannten Verfahren wird ein AgCl, AgBr oder AgI als photοchromes Mittel enthaltendes Glas im gedunkelten
Zustand einer intensiven Lichtquelle linear polarisierten, sichtbaren Lichts, z.B. einem Laser, ausgesetzt. Diese Behandlung
ist aber langsam und aufwendig. Auch eignet sie sich naturgemäß nicht zur Herstellung polarisierender, nichtphotochromer
Gläser.
Auch die Streckbehandlung der US-PS 3,.653,863 beschränkt sich
auf photochrome Gläser, welche bei einer zwischen der Kühltemperatur und der l"'weichungstemperatur des Glases liegenden Temperatur
gestreckt werden, um die Silberhalidpartikel zur ellipsoiden
Gestalt mit einem Aspektverhältnis (Länge zu Breite) von meist 2 : 1 - 5 ! 1) zu strecken oder zu verlängern, und gleichzeitig
auszurichten. Das so gestreckte Glas wird sodann rasch gekühlt, um die gestreckten Partikel am Zurückschnellen in ihre
ursprüngliche Form (Wiedersphäroidisierung) zu 'verhindern. Auch
diese Streckbehandlung hat mehrere Nachteile. Sie erfordert ein
Strecken oder Zielen des Glases. Glas ist aber gegenüber Zugbelastung
sehr schwach. Es können daher keinesfalls Zugbelastungen
über etwa 6.000 psi angewendet werden, und meist ist die angelegte
Zugspannung noch sehr viel niedriger. Da die polarisierenden
Eigenschaften von der Maximal "bei astung beim Ziehen abhängt,
unterbricht ein -verfrühtes Abreißen des Zugstrangs nicht nur
den Herstellungsprozeß, sondern vervrsacht darüberhinaus erheblichen Ausschuß. Weitere Schwierigkeiten entstehen durch die
für das Ziehen benötigten hohen Temperaturen. Die sehr wärmeempfindlichen
photochromen Gläser entwickeln hierbei unerwünschte Trübungen und verschlechterte Wiederaufhellungsgeschwindigkeiten.
Schließlich können die für ophthalmisehe Weiterverarbeitungen
gleichmäßig dünnen Glastafeln nicht gezogen werden, denn beim Ziehen werden die Strangabmessungen sehr stark verkleinert.
Ähnliche Schwierigkeiten treten beim Ziehen nicht-photochromer Gläser zwecks Streckung der Silberpartikel auf.
Durch Extrudieren werden seit langem Gegenstände aus Glas und Keramik hergestellt. Infolge der großen Ilerstellungsgeschwindigkeit
und Eegelungsfähigkeit der geometrischen JPorm hat sich die
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung polarisierender Gläser durch Extrudieren zur Aufgabe gesetzt.
Pur die an sich bekannte Herstellung von extrudierten Gegenständen
aus Glasschmelzen und schmelzflüssigem Glas wird dieses durch eine angelegte Kraft durch die Extrudieröffnung gezwungen.
Hierzu dient meist ein Luftdruckstrom, obgleich in der US-PS 3j,467S513 auch die Eraftaufgabe durch mechanische Mittel erörtert
wird. Der Glasfluß hängt von der Viskosität des Glases ab.,
-y-c.
die wiederum temperaturbedingt ist. Eine genaue Temperaturregelung
in der Extrusionskammer, und ganz besonders im Bereich der Formöffnung ist daher von großer Wichtigkeit. Von
einiger Bedeutung ist auch die Temperaturregelung des Glases nach Verlassen der Form.
Für die erforderliche Wärmezufuhr zur Extrusionskammer werden nach US-PS 3,372,445 Heizelektroden, oder Wiederstandselemente
gemäß US-PS 3,467,513 vorgesehen. Nach der US-PS 3,038,201 wird zur unterschiedlichen Formerhitzung ein Wärmegefälle erzeugt.
Me US-PS 2,423,260 und 3,796,532 lehren die Flüssigkühlung des Glases nach Verlassen der Form.
Ein wesentlicher, beim Strecken der Gläser zu beachtender Umstand
ist das Bestreben der Silber- oder Silberhalidpartikel, ihre ursprüngliche Form wieder anzunehmen, um dadurch nach der
Verlängerung die Cberflächenenergie möglichst gering zu halten. Auch dieser Umstard ist beim Extrudieren von Glas zur beachten.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung polarisisierender,
silber- oder silberhalidhaltiger Gläser durch Extrudieren
aus einer Glasschmelze.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung dadurch gelöst,
daß das. Glas bei erhöhter, zwischen der Kühltemperatur und der Erweichungsteirperatur des Glases liegenden Temperatur und
unter einem Druck von wenigstens 3.000 psi extrudiert wird und
dabei die Partikel aus metallischem -Jilber und/oder Silberhalid
bis zvna einem Aspektverhältnis von wenigstens 2 : 1 verlängert,
sowie in Richtung des Glasflusses ausgerichtet werden, und anschließend
das Extrudat Bedingungen ausgesetzt wird, welche eine erneute Sphäroidisierung der Partike" verhindern.
Weitere günstige Ausgestaltungen des Verfahrens der Erfindung ergeben sich aus der weiteren Beschreibung und den Ansprüchen.
Wach dem Verfahren der Erfindung können Gläser extrudiert werden,
welche unter entsprechend reduzierenden Bedingungen geschmolzen wurden, sodaß beim Abkühlen der Schmelze zu einem Glaskörper,
oder durch anschließende Wärmebehandlung metallische Silberpartikel
ausgefällt werden. Ferner können Gläser extrudiert werden, welche infolge eines Gehalts an Silberhalidpartikeln,
insbesondere AgCl, AgBr, AgI photochrorn.es Verhalten zeigen. Diese Gläser werden so extrudiert, daß die metallischen Silber-
und/oder Silberhalidpartikel verlängert und in Richtung des Glasflusses ausgerichtet werden. Vor des Verlängerung haben die
Silber- und Silberhalidpartikel Durchmesser von etwa 80-1.000 S.
Da beim Extrudieren hauptsächlich Druckkräfte auftreten, Glas unter Druckbelastung aber außerordentliche Festigkeit zeigt,
kann die Extrusion unter Anwendung erheblicher Kräfte vorgenommen werden. Die Gefahr des Zerbrechens der Ziehverfahren
wird damit ausgeschlossen. Durch Anwendung größerer Kräfte werden überdies bessere polarisierende Eigenschaften erzielt.
Ferner läßt sich durch Auslegung der Form die Gestalt und Größe des extrudierten Produkts sehr genau einstellen.
Die Extrusion wird bei derart erhöhter Temperatur vorgenommen, daß das Glas zwischen seiner Kühltemperatur und seiner Erwei-
8 13 chungstemperatur eine Viskosität von etwa 10 - 10 Poise hat.
Ferner wird ein solcher Druck angewendet, daß in der Extrudierkammer
die Querschnittsfläche des Glases um einen Faktor von wenigstens 4 und bis zu 80 verringert wird. Unter der Einwirkung
derartiger Temperaturen und Druckkräfte werden die Silber- und/oder Silberhalidpartikel verlängert und nehmen eine geometrisch
oblate oder prolate Form mit einem Aspektverhältnis von wenigstens 2 : 1 and bis zu 30 : 1 und mehr an.
Die verlängerten Partikel sind an sich bestrebt, ihre ursprüngliche
Form wieder anzunehmen (wieder zu sphäroidisieren). Aus diesem Grunde wird das Extrudat rasch gekühlt, um die verlängerte
Gestalt der Paetikel "einzufrieren". Dies kann auf verschiede·
ne Weise gescheheα. Die Extrusion kann bei der niedrigst möglichen
Temperatur (entsprechend sehr hohen Drücken) durchgeführt werden, damit die Sphäroidisierung der verlängerten Partikel
beim Verlassen der Form nur sehr langsam vor sich geht.
Möglich ist auch, am Extrudat eine leichte Zugkraft anzulegen, und es in Zugspannung zu halten. Das Extrudat kann auch durch
eine Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, da:3 eine Temperaturgefälleform benützt wird, wobei
sich das Extr idat am Ende des Extrusionsvorgangs auf einer
Temperatur nahe der Kühltemperatur Tcfindet. Bei dieser Temperatur
ist das Glas so starr, daß die Partikel ihre verlängerte Gestalt "behalten. Das die Glasviskofität mit abnehmender Temperatur
rasch ansteigt, wird die größte Verlängerung im oberen Teil der Form bei hoher Temperatur bewirkt. Unter optimalen Extrusionsbedingungenwird
das Glas während des gesamten Extrusionsvorgangs unter konstanter Belastung gehalten, sodaß bei abnehmender
Temperatur eine Entlastung und Wieder-Sphäroidisierung der verlängerten Partikel verhindert wird.
Im Falle der metallische Silberpartikel enthaltenden Gläser entstehen
die polarisierenden Eigenschaften beim Verlängern der Silberpartikel durch Spaltung der Absorptionsbanden der beiden
Polarisationen. Zum Verhältnis der polarisierenden Eigenschaften und der Verlängerungsstrecke s. S.D. Stookey und H.J. Araujo,
Applied Optics, Bd. 7, Ho. 5, 777-9 ("Selective Polarization of Light Due to Absorption by Small Elongated Silver Particles
in Glass").
Dagegen ist im Falle der Silberhalidpartikel der Zusammenhang zwischen Partikelverlängerung und Polarisierung nicht genau bekannt.
Möglicherweise ist die Beschreibung der Herstellung polarisierender Gläser durch photolytische Reduktion von Silberionen
zu metallischem Silber der US-PS 4,125,405 in diesem Zusammenhang von Interesse, indem ähnliche Abläufe vermutet werden
können, wenn die nach dem Verfahren der Erfindung behandelten photochromen Gläser aktiniden Strahlen, z.B. UV-Strahlung,
ausgesetzt werden. Jedenfalls sind die Gläser nur im gedunkelten Zustand polarisierend. Elektronenmikroskopische Untersuchungen
der verlängerten Sirberhalidpartikel haben auf ihren Oberflächen
Stellen aus metallischem Silber gezeigt. Die polarisierenden Eigenschaften hängen daher wohl nicht nur von Größe, Form
und Zusammensetzung der Silberhalidpartikel, sondern auch von
Größe, Form und Verteilung der im gedunkelten Glaszustand auf der Oberfläche der Silberhalidpartikel niedergeschlagenen photolytischen
Silberstellen ab.
Grundsätzlich ist das Verfahren auf alle Glaszusammensetzungen anwendbar, in denen beim Abkühlen der Glasschmelze zum Glaskörper,
oder durc'i nachfolgende Wärmebehandlung des Glaskörpers
metallische Silbe"partikel ausgefällt werden können. Bevorzugt
werden phasentren ibare Alkalimetall-Aluminiumborsilikatgläser,
weil sie infolge geringer Grenzflächenenergie leichter verlängerbar
sind. Derartige Gläser enthalten beispielsweise im wesentlichen, in Gew.-96, etwa 5 - 12 % Alkalimetalloxid, 20 35
% B2O5, 1 - 15 % Al2O5, Rest SiO2, wobei der Al2O5 Gehalt
mehr als 5 % betragen soll, und ein phasentrennender Zusatz wie CdO und/oder ? in Mengen von wenigstens 1 % vorgesehen wird.
Der Silbergehalt soll i.d.R. etwa 2 % nicht übersteigen.
Das Verfahren der Erfindung ist grundsätzlich für alle photochromen
Gläser ve -wendbar, soweit sie AgCl, AgBr und/oder AgI-Kristalle
als photochrome Zusätze enthalten. Beispiele gibt u.a.
die grundlegende ''S-PS 3,208,860 für photochrome Silikatgläser.
In der Praxis enthalten die photochromen Gläser durchweg
-Υ-
Silberhalidkristalle als photochromes Mittel, obwohl auch
andere photochrome Zusätze bereits vorgeschlagen wurden. Vorwiegend werden Alkalimetall-Alumjniumborsilikatglaser verwendet.
Beispiele enthält die US-PS 3,208,860; hiernach enthalten bevorzugte photochrome Gläser in Gew.-% 4 - 26 % AIpO,,
4 -26 % B2O7, 40 - 76 % SiO2, und wenigstens eines der Alkalimetalloxide,
2 - 8 % M2O, 4 - 15 % Wa2O, 6-20 % K3O,
8 - 25 % Rb2O, 10 - 30 % Cs2O. Als photochrome Mittel enthalten
sie wenigstens eines der Halogene 0,2 % Chlor, 0,1 % Brom,, 0,08 % Jod, und mindestens 0,2 % Silber, wenn das Halogen
Chlor ist, und 0,05 % Silber, wenn das Halogen Brom ist und das Glas weniger als 0,08 % Jod enthält, 0,03 % Silber, wenn mehr
als 0,08 % Jod anwesend sind. Die Gesamtmenge der Grundglasbestandteile, Halogene, und Silber soll wenigstens 85 % der
Gesamtzusammensetzung ausmachen. Für durchsichtige Gläser soll die Summe der drei Halogene 0,6 % und das Silber 0,7 % nicht
überschreiten.
Weitere Beispiele geeigneter photochromer, Silberhalidkristalle
enthaltender Gläser enthalten die US-PS 3,548,060 mit 12-45 % Erdalkalimetalloxiden, 2 - 35 % Al3O5, 30 - 86 % B3O.,; die
US-PS 3s703,388 mit 15-75 % La3O3, 13 - 65 % B3O3; die US-PS
3,834,912 mit 14,2 - 48 % B3O3 ^ _ ?3 %
alkalimetalloxide^ 0; - 23 % ZrO3, Al3O3 und/oder ZnO; die
US-PS 3„876,436 mit wenigstens 17 % P3O5, 9 -'34 % Al3O3, nicht
mehr als 40 % SiO3 und 19 % B3O7., wenigstens 10 % Alkalimetalloxide;
die US-PS 3,957,498, mit 13-21 % Alkalimetalloxiden,
17 - 25 % Al2O5,.45 - 65 ^ SiO2; und die US-PS 4,190,451,
deren photo chrome Gläser "besonders rasch dunkeln und wiederaufhellen
und dabei weitgehend temperaturunabhängig sind. Sie enthalten 0 - 2,5 % LigO, 0 - 9 % Na2O, 0 - 17 % E2O, 0 - 6 %
Cs2O, 8 - 20 % Li20+Na20+K20+Cs20, H - 23 % B2O5, 5 - 25 %
Al2O3, 0 - 25 % P2O5, 20 - 65 % SiO2, 0,004 - 0,02 % OuO, 0,15 ■
0,3 % Ag, 0,1 - 0,25 % Gl, 0,1 - 0,2 % Br, wobei das Molverhältnis
Alkalimetalloxide : B2O5 0,55 - 0,85 beträgt, die
Zusammensetzung im wesentlichen frei von zweiwertigen Metalloxiden mit Ausnahme von CuO ist, und das Gewiehtsverhältnis
Ag : (Cl+Br) etwa 0,65 - 0,95 beträgt.
Besonders günstig sind für die Anwendung des Verfahrens der Erfindung die Alkali-Aluminiumborsilikatgläser der US-PS
3,208,860, und ganz besonders günstig sind wegen ihrer optimalen Kombination ausgezeichneter Polarisierung und guten photochromen
Verhaltens die Gläser der US-PS 4,190,451.
Der Glasfluß von einer Beschickung in die Extrusionskammer ist ungleichmäßig, di? Mitte fließt schneller als die reibungsgehemmten,
wandnahe 1 Seiten. Die Beschickung fließt nicht nur zur Extrudieröffn ing, sondern auch im rechten Winkel dazu.
Durch Änderung de - Form oder auch des Reibungskoeffizienten
des Materials (z. 5. Graphit, niedriger Reibung, oder Metall,
höherer Reibung) läßt sich das Fließverhalten beeinflussen. Dies ermöglicht es aber auch, Schichtkörper durch gleichzeitiges
Extrudieren verschiedener Glaszusammensetzungen herzustellen.
Die fir die Extrusion anzuwendenden Temperaturen hängen von
&©r tiaesusaiamensetzung und dem angelegten Druck ab. Im Allgemeinen
beträgt der Temperaturbereich 400 - 110O0C, wobei
5QQ ·» 7000C besonders geeignet für Alkall-Aluminiumborsilikat-
und die handeleüblichen photochromen Gläser ist. Da
sehr druckfest lot, können praktisch beliebig hohe Drücke
werden, soweit die Festigkeit des die Extrusions-Bildenden
Materials sie zuläßt. Um eine erhebliche Ver-
der Silbermetall· und/oder Silberhalidpartikel zu tf worden Drücke von wenigstens 21 N/mm angewendet,
35 - 350 N/mm bevorzugt wurden. 350 N/mm wurden als
praktische obere örenze angesehen.
kann eine übliche Wärmebehandlung zur Wieder-Sphäro«
idisierung der verlängerten Partikel führen. So nahmen bei halb-Behandlung
nahe der Eühltemperatur des Glases im
alle Partikel ihre ursprüngliche ?orm wieder an. umstand ermöglicht die Formung extrudierter Körper mit
Glasformungsmethoden bei höheren !Temperaturen. Die erforderliche Erhitzung bis nahe an die Glastrwelchungs«
kann zum Verlust der Polarisierung führen· Das 1st
Bedeutung für Augengläser, Sonnenbrillen und Sergleielien, die aus Kostengründen möglichst ohne Schleifen
Polieren geformt werden sollen.
©la©3? günstiges Anwendung des ferfahrens der Erfindung
m LIasen sxtrudiert werden. Eine linse konkav » konvexer
Gestalt kann in der Weise hergestellt werden, daß das Glas durch, eine Form mit einer gekrümmten Schlitz-Öffnung extrudiert,
und das extrudierte Band oder der Streifen nach Austritt aus der Öffnung leicht gebogen wird. Untersuchungen ergaben, daß
das Glas in der Bandmitte um etwa 4 % schneller als am Rand fließen muß. lerner muß die eine Bandseite um etwa 2 % schneller
als die andere Bandseite fließen. Eine geringe Geschwindigkeitsdifferenz ist vonnöten, weil infolge der Reibung die Bandränder
an sich langsamer fließen. Diese Differenz läßt sich durch Regelung der Temperatur in der Formkammer ohne Schwierigkeit
einstellen.
In den Zeichnunger., zeigt die Figur 1 sohematisch von oben eine
Extrudierform mit einer gekrümmten Schlitzöffnung;
die Figur 2 die Form mit einem angesetzten Block, dessen Kanal sieh an die Schlitzöffnung der Form anschließt, von der Seite
betrachtet;
die Figur 3 im Längsschnitt die Form mit angesetztem Block entsprechend
der Figur 2;
die Figur 4 einen Teil eines glasförmigen Extrudats, welches
mit der Formvorrichtung nach den Figuren 1-3 hergestellt ist. ■
Die Tabelle I zei;;t mehrere, das Verfahren der Erfindung erläuternde
Glaszusammensetzungen, auf Oxidbasis in Gew.-%. Da die Summe aller Bestandteile annähernd 100 ergibt können
■y- *·
die Angaben als Gew.-$ "betrachtet ^rerden. In üblicher Weise
werden Halogenide berichtet, weil dia Kationenpartner der
Halogene unbekannt sind. Silber wird als Ag berichtet, denn die Silberanteile sind gering.
Die Ansätze können aus den Oxiden oder diese beim Schmelzen ergebenden Stoffen bestehen« Die Ansätze \vurden zur Erzielung
einer homogenen Schmelze in einer Kugelmühle gemahlen und in Tiegel gegeben. Für Gläser mit metallischen Silberpartikeln
(Beispiel 15) wurde Stärke oder Zucker zugesetzt, um reduzierende Bedingungen zu schaffen. Die Tiegel wurden abgedeckt,
in einen auf 1300 - 145O0C erhitzten Ofen gesetzt und während
4 Stunden geschmolzen. Aus der Schmelze wurden in Stahlformen β χ β χ 1/2" große Glasplatten gegossen und diese sofort in
einen auf 4500C erhitzten Anlaßofen gegeben.
TABELLE I
SiO2 | 58,6 | 58,6 | 58,6 | 51,8 | 51,8 | 55,3 | 56,46 | 56,46 |
B2O3 | 18,3 | 18,3 | 18,3 | 31,0 | 31,0 | 27,1 | 18,15 | 18,15 |
Al2O5 | 9,51 | 9,53 | 9,53 | 7,8 | 7,8 | 8,41 | 6,19 | 6,1S |
Li2O | 1,86 | 1,86 · | .1,86 | - | - | - | 1,81 | 1,81 |
BTa2O ,. | 2,95 | 2,7 | 2,7 | 9,2 | 9,2 | 8,8 | 4,08 | 4,71 |
κ2ο | 9,77 | 9,76 | 9,76 | - | - | - | 5,72 | 5,72 |
Ag | 0,32 | 0,36 | 0,36 | 0,18 | 0,27 | 0,18 | 0,207 | 0,24C |
OuO | 0,016 | 0,012 | 0,012 | - | - | - | 0,006 | 0,001 |
Cl | 0,30 | 0,299 | 0,299 | 0,52 | 0,52 | 0,48 | 0,166 | 0,23Ί |
Br | 0,154 | 0,145 | 0,146 | 1,2 | 1,2 | 1,07 | 0,137 | 0,13' |
CdO | - | - | - | 0,18 | 0,18 | 0,15 | - | - |
TiO2 | - | - | - | - | - | - | 2,07 | 1,0: |
ZrO0 | - | - | — | - | — | 4,99 | 7,1: |
9 10 11 12 13 14 UL.
SiO2 | 58,6 | 50,1 | 50,2 | 58,6 | 57,θ' | 57,0 | 72,0 |
B2O3 | 18,3 | 21,1 | 2,1 | 18,3 | 18,4 | 18,4 | - |
Al2O3 | 9,5 ' | 5,2 | 5,2 | 9,51 | 6,95 | 6,94 | 2,0 |
Li2O | 1,86 | 1,56 | 3,07 | 1,86 | 1,81 | 1,81 | - |
Fa2O | 2,95 | 1,06 | 0,47 | 2,95 | 1,25 | 1,25 | 18,0 |
κ2ο | 9,77 | 9,7 | 9,7 | 9,77 | 10,41 | 10,41 | - |
Ag | 0,32 | 0,278 | 0,279 | 0,24 | 0,24 | 0,24 | 0,007 |
OuO | 0,012 | 0,009 | 0,009 | 0,012 | 0,012 | 0,012 | - |
Cl | 0,3 . | 0,45 | 0,45 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | - |
Br | 0,154 | 0,176 | 0,176 | 0,154 | 0,06 | - | - |
CaO | - | on | - | - | - | - | 8,0 |
ZrO2 | - | 10,03 | 10,04 | - | 4,98 | 4,98 | - |
PbO | - | - | 0,12 | - | - | - | |
Bi2O3 | - | - | - | - | - | 0,01 | |
SnO2 | _ | - | - | - | - | - | 0,2 |
Zucker - - - - - - 2,0
Die Tabelle II berichtet die zur Entwicklung der photochromen
Eigenschaften der Beispiele 1-11 angewendete Zeit und Temperatur. Das Beispiel 15 betrifft ein nicht-photοchromes phasentrennbares
Glas, das beim Schmelzen unter stark reduzierenden Bedingungen metal]ische Silberpartikel enthält. Die Beispiele
1-11 wurden unter den angegebenen Bedingungen photochrom entwickelt; sodann wurden von jedem Stück eine 2,54 cm im Durchmesser
betragende Scheibe abgeschnitten. Diese Scheiben, und eine entsprechende Scheibe aus Glas nach Beispiel 15 wurden zu
0,25" großen Stäben extrudiert, wobei zur Erzielung eines Reduktions-verhältnisses
von 16 eine Temperatur von 60O0C und ein
Druck von 25.000 psi angewendet wurden. Die elektronenmikroskopische Untersuchung zeigte eine prolate geometrische Form der
Partikel,'und ein durchschnittliches Aspektverhältnis der verlängerten,
metallischen Silber- und Silberhalogenidpartikel von
2 ; 1 bis größer als 30 : 1, wobei das bevorzugte, besonders günstige Aspektverhältnis (Länge zu Breite) der metallischen ·
5 über ρ artikel etvra 3:1, und der Silberhalogenidpartikel etwa
6 : 1 bis 9 : 1 i; t.
Von den extrudieren Stäben wurden Probestücke abgeschnitten,
beidseitig auf eire Dicke von 1,5 mm geschliffen und poliert,
und die Stücke nach Beispiel 1-11 der Strahlung eines der US-PS 4,125,775 gemäßen Sonnensimulators ausgesetzt und dadurch
gedunkelt. Die polarisierenden Eigenschaften aller Probestücke wurden mit einem «Jpektralphotometer gemessen, der einen Polarisator
und eine drehbare Haltevorrichtung für die Proben enthielt
- 17 ' bad 0RKSNM
Die folgende Tabelle "berichtet die M ißergebnisse unter Angabe
der Wellenlänge, des dichroitischen. Verhältnisses, und des
Polarisationswirlcungsgrades.
TABEILE IC
Beispiel | Photoehromizität Temp. Zeit 0C |
20 Min. | dicheoitisch.es ."Verhältnis 0,55/UBi |
Polarisations wirkungsgrad 0,55/um in % |
1 | 720 | 20 Min. 20 » |
1,92 | 57 |
2 | 700 720 |
20 Min. 20 ·« |
2,02 | 40 |
3 | 700 720 |
0,5 Std. | 1,92 | 56 |
4 | 650 | 0,5 Std. | 2,5 | 58 |
5 | 650 | 0,5 Std. | 2,8 | 51 |
6 | 650 | 1 Std. | 2,2 | 70 |
7 | 660 | 1 Std» | 1,97 | 43 |
8 | 660 | 20 Min. 20 « |
2,04 | 64 |
9 | 700 720 |
35 Min. | 2,14 | 67 |
10 | 700 | 30 Min„ | 2,0 | 40 |
11 | 700 | 1 Std. | 2,14 | 54 |
15 | 700 | 6,0 | 85 |
Wie die Tabellen I und II belegen hat die Glaszusammensetzung
nur geringen Einfluß auf das dichroitische Verhältnis. Dagegen beeinflussen Änderungen der 'Zusammensetzung bei gegebener
- 18 -
Wärmebehandlung die Partikelgröße. Die jeweilige Wärmebehandlung muß für gewünschte Partikelgrößen und Verlängerungen
daher empirisch "bestimmt werden, was im Bereich des fachmännischen
Könnens liegt. Unterschiedliche "Viskositäten verschiedener Glaszusammensetzungen sind bei der Extrusion
ebenfalls zu beachten.
Es wurde weiterhin gefunden, daß polarisierende Partikel einer oblaten statt eine prolaten geometrischen Form höhere
dichroitische Ver'iältnlsse (bis zu 5) ermöglichen. Im "Falle
prolater Partikelformen liegt das durchschnittliche dichroiti-
b3i
sehe Verhältnis/1,8 - 3. Me Tabelle III erläutert dieses.
sehe Verhältnis/1,8 - 3. Me Tabelle III erläutert dieses.
T A B E L L E III
Beispiel | Photochromizität | Zeit | dichroitisches | Polarisations |
Temp. | Verhältnis . | wirkungsgrad | ||
0,55/um | 0,55/um in % | |||
80 Min. | 3,i' | 49 | ||
7 | 720 | 45 Min. | 4,2 | 71 |
12 | 720 | 45 Min. | 4,1 | 74 |
13 | 720 | 45 Min. | 3,2 | 64 |
14 | 720 |
Das Verfahren der Erfindung eignet sich auch zum Extrudieren
die von Bändern konka/ - konvexer Form,/zu οphthalmischen Linsen-
vorformen genchn:' fcten werden können und nur noch wenig Schliff
und Politur benötigen, da die Krümmu ig "bereits besteht.
Die Figuren 1-4 erläutern diese Au !gestaltung.
Die Figur 1 zeigt die Formvorrichturj ; 1 mit einer gekrümmten
Schlitzöffnung durch die das geschrao■zene Glas extrudiert wird.
\i±e die Figur 3 zeigt, kann die T?ornivOrrichtung 1 auf einem
Block 6 angebracht sein. In der da:a geschmolzene Glas 4 enthaltenden
Formkammer befindet sich ein Kolben 3, der bei der Abwärtsfahrt das geschmolzene Glas A durch die Schlitzöffnung 2
und den anschließenden Kanal 5 des Γ.Locks 6 aus der Auslaßöffnung
7 herausdrückt. Der Kanal 5 iat ein der Schiitζöffnung
ähnliches Querschnittsprofil, vgl. hierzu auch die Figur 2.
Es entsteht ein Glanextrudat 4 entsprechend der Figur 4.
Zur Durchführung des Verfahrens werden in die z.B. durch eine
Induktionsspule erhitzte Formvorrichtung Glaspartikel gefüllt.
Sobald diese geschmolzen sind und dii gehörige Viskosität haben
wird der Preßkolben 3 betätigt und geschmolzenes Glas wird durch den Schlitz 2 und den ähnlich geformten, aber einer etwas
größeren Durchmesser aufweisenden Kanal 5 extrudiert, wodurch das Extrudat eine leichte Krümmung erhält. Der Block 6 wirkt
als Wärmesenke und kühlt das Glas ku?z nach Eintritt in den
Kanal 5 zu einem festen Sxtrudat. Der fertige Glaskörper hat
dann die in der Figur 4 dargestellte Form mit konkav - konvexer Gestalt über seine Breite und linearer Krümmung.
- 20 -
BAD
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung polarisierenden Glases aus
Gläsern, welche metallisches Silber enthalten, oder infolge silberhalidhaltiger, AgCl, AgBr, AgI enthaltender,
Partikel photochrom sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas bei erhöhter, zwischen der Kühltemperatur und der Erweichungstemperatur
des Glases liegender Temperatur und unter einem Druck von wenigstens 3.000 psi extrudiert
wird und dabei die Partikel aus metallischem Silber und/ oder Silberhalid bis zu einem Aspektverhältnis von wenigstens
2 ; 1 verlängert, sowie in Richtung des Glasflusses ausgerichtet werden, und anschließend das Extrudat Bedingungen
ausgesetzt wird, welche eine erneute Sphäroidisierung der Partikel verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas bei einer Temperatur von 400 - 11000C extrudiert wird.
3«. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Glas unter Anlegung eines Druckes von 500 - 500.000 psi extrudiert wird.
4ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Glaspartikel zu einer prolaten Gestalt extrudiert v/erden,
und das Glas ein dichroitisches Verhältnis von 1,8-3
aufweist»
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaspartikel zu einer oblaten Gestalt extrudiert werden,
und das Glas ein dichroitisches Verhältnis von 1,8-5 aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß die erneute Sphäroidisierung der verlängerten Glaspartikel verhindert wird, indem das Extrudat rasch
gekühlt wird, oder indem eine Extrudierform mit einem Temperaturgefälle
angewendet wird, 'oder indem das Extrudat beim Abkühlen unter Zugspannung gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,
daß das geschmolzene Glas durch eine Form mit einer gekrümmton, schlitzförmigen Extrudieröffnung extrudiert
und in einen anschließenden Kanal mit einer Biegung und ähnlicher Gestalt wie die der Extrudieröffnung geleitet
und zu einem über seine Breite konkav - konvex gestalteten Glasstreifen mit einer linearen Krümmung geformt wird.
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