DE69708058T2

DE69708058T2 - Glas mit starker uv-absorbtion

Info

Publication number: DE69708058T2
Application number: DE69708058T
Authority: DE
Inventors: J. Araujo
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: EP0881995A4; DE69708058D1; EP0881995A1; EP0881995B9; JP2000505412A; WO1997030947A1; US6124038A; EP0881995B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Seit kurzem wird auf die schädlichen Wirkungen von Ultraviolett(UV)-Strahlung auf den Menschen größere Aufmerksamkeit gerichtet. Ein großer Teil dieser Aufmerksamkeit betraf den Einfluß solcher Strahlungen auf das Auge. Demgemäß wird der Wert einer starken UV-Absorption von Brillengläsern erkannt.
Es ist bekannt, daß UV-Strahlung auch einen Abbau und Entfärbung in Gegenständen wie Farben, Geweben und Kunststoffen hervorrufen kann. Daher ist eine starke UV-Absorption durch strukturelle Glanzmaterialien vorteilhaft. Die Sonne ist nicht die einzige Lichtquelle, die UV emittiert. Verschiedene Typen von künstlichem Licht, wie beispielsweise Halogenlampen, können ebenfalls UV-Strahlung emittieren. Demgemäß besteht ein Interesse daran, die von künstlichen Quellen emittierte UV-Strahlung ebenfalls zu minimieren. Dies kann erreicht werden, indem UV-absorbierendes Glas bei der Herstellung von Lampenumhüllungen, Reflektoren und Linsen verwendet wird.
Es ist Allgemeinwissen, daß photochrome Gläser durch Absorption von UV-Strahlung aktiviert werden. Die offensichtlichste Verwendung solcher Gläser ist die Kontrolle bzw. die Steuerung der Transmission von sichtbarem Licht. Inhärent beeinflussen diese jedoch auch die Intensität der UV-Transmission stark. Dieses Verhalten kann gut mit Hilfe des Grotthus- Draper-Gesetzes verstanden werden, welches besagt: nur Licht, das absorbiert wird, kann eine chemische Veränderung bewirken.
Photochrome Gläser, die Silberhalogenidkristalle enthalten, absorbieren stark bei Wellenlängen kürzer als 320 nm, jedoch nur schwach im Bereich zwischen 320 und 400 nm. Obwohl Strahlung im Wellenlängenbereich von 320-400 nm viel weniger schädlich ist, als in dem Bereich kürzerer Wellenlänge, ist es für manche Anwendungen erwünscht, die Transmission dieser Strahlung ebenfalls zu beseitigen. Zu diesem Zweck wurden daher verschiedene Vorschläge vorgebracht. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, die obigen Gläser mit Ionen zu dotieren, die eine zusätzliche Absorption von UV-Strahlung bereitstellen.
Photochrome Gläser, die Kupferhalogenide und/oder Cadmiumhalogenide enthalten, sind ebenfalls bekannt, jedoch nicht im Handel erhältlich. Solche Gläser wurden ursprünglich im US- Patent Nr. 3,325,299 (Araujo I) offenbart. Der Transmissionscutoff in diesen Gläsern tritt bei ungefähr 400 nm auf und ist viel schärfer als in Silberhalogenidgläsern. Folglich ist der Schutz gegen UV-Strahlung in diesen Gläsern ohne zusätzliches Dotieren vollständig. Die Ausscheidung der Kupferhalogenidphase in diesen Gläsern ist ähnlich der der Silberhalogenidphase in den photochromen Silberhalogenidgläsern. Es kann ein Erwärmen eines Glases erforderlich sein, das die interessierenden Kupfer- und Halogen-Ionen in Lösung enthält. Wie in diesem Patent gelehrt wird, wird das Glas für eine kurze Zeit bei einer Temperatur etwas über dem Kühlpunkt bzw. der oberen Entspannungstemperatur gehalten.
Das US-Patent Nr. 4,166,745 (Araujo II) offenbart photochrome Kupfer-Cadmium-Gläser, die einen Brechungsindex von 1,52-1,54 aufweisen, und die durch einen Austausch von Natriumionen durch Lithiumionen gefestigt werden können.
Im US-Patent Nr. 4,222,781 (Morse et al.) sind photochrome Gläser auf Basis von Kupferhalogenid offenbart, wobei durch Kontrolle der Alkalimetalloxid- der Al&sub2;O&sub3; und der B&sub2;O&sub3;- Konzentrationen in dem Basisglas und/oder durch Zugabe von MoO&sub3; oder WO&sub3; zu der Zusammensetzung eine gute optische Klarheit und photochrome Eigenschaften erhalten wurden.
Die europäische Offenlegungsschrift 0 456 351 A2 [US-Patent Nr. 5,145,805] (Tarumi et al) offenbart zwei Glasfamilien, die bis zu 15% Kupferhalogenid enthalten. Die Nicht- Phosphat-Familie enthält, in Gew.-%, 20-85% SiO&sub2;, 2-75% B&sub2;O&sub3;, bis zu 15% Al&sub2;O&sub3;, bis zu 30% Alkalimetalloxide, bis zu 10% zweiwertige Metalloxide und bis zu 10% mindestens eines von ZrO&sub2; La&sub2;O&sub3;, Y&sub2;O&sub3;, Ta&sub2;O&sub3; und Gd&sub2;O&sub3; Die breiten Bereiche dieser Offenbarung offenbaren nicht die kritischen Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Es gibt viele Anwendungen für Gläser, die den scharfen UV- cutoff aufweisen, der den Kupfer- oder Kupfer-Cadmium- Halogenidgläsern inhärent ist. Häufig erfordern solche Anwendungen jedoch die Vermeidung jeglicher Veränderung der sichtbaren Absorption, die beispielsweise in photochromen Gläsern, die UV-Strahlung, z. B. Sonnenlicht, ausgesetzt sind, auftreten. Viele UV-Materialien zeigen eine gelbe Farbe, was für bestimmte Anwendungen nicht akzeptabel ist. US 5,322,819 (Araujo III) offenbart ein nicht-photochromes, kupferhalogenidhaltiges UV-absorbierendes Glas, das einen scharfen Cutoff der Transmission im Wellenlängenintervall zwischen der sichtbaren Strahlung und UV-Strahlung aufweist. Insbesondere offenbart die Araujo III-Schrift ('819) ein nicht-photochromes R&sub2;O-B&sub2;O&sub3;-SiO&sub2;-Glas, das eine präzipitierte Kupfer(I)- oder Kupfer(I)-Cadmium-Halogenidkristallphase enthält und einen scharfen spektralen Cutoff bei ungefähr 400 nm aufweist, wobei die Glaszusammensetzung weitgehend besteht aus, in Kation %, 35-73% SiO&sub2;, 15-45% B&sub2;O&sub3;, 0-12% Al&sub2;O&sub3;, wobei das Al&sub2;O&sub3; weniger als 10% beträgt, wenn SiO&sub2; über 55% ist, 0-12 % Li&sub2;O, 0-20% Na&sub2;C, 0-12% K&sub2;O, wobei Li&sub2;O + Na&sub2;O + K&sub2;O 4,75-20% ist, 0-5% CaO + BaO + SrO, 0,125-1,0% Cu&sub2;O, 0-1% CdO, 0-5% ZrO&sub2;, 0-0,75% SnO&sub2;, 0-1% As&sub2;O&sub3; und/oder Sb&sub2;O&sub3;, wobei das Glas in Gew.-% 0-1,25% Cl, 0,1,0% Br, 0,25-2,0% Cl + Br und 0-2% F enthält.
Für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise zum Schutz der menschlichen Haut und von Gegenständen mit komplexen Formen und Größen, können gegenwärtig erhältliche UV-absorbierende Gläser nicht praktikabel zur Bewirkung des erforderlichen Schutzes sein. Obwohl gezeigt wurde, daß die in dem '819 Patent offenbarten Gläser sehr effektiv zur Absorption von UV- Strahlung sind, sind solche Gläser im allgemeinen in Blockform erhältlich, was sie für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise UV-absorbierende Farben und Lacke sowie für UV- absorbierende Hautcremes unpraktisch macht. Demgemäß ist es ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung, UV- absorbierende Gläser in einer Form bereitzustellen, die gut in solchen Anwendungen eingesetzt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht, indem UV- absorbierendes Glas in einer Form bereitgestellt wird, die zum Schutz von Gegenständen mit komplizierten Formen vor UV- Strahlung geeignet ist. Beispiel für geeignete Formen des erfinderischen UV-absorbierenden Glasmaterials sind (1) eine Flüssigkeit, wie beispielsweise eine Lotion oder Creme zum Schutz der Haut, (2) Farben und Lacke zur Anwendung auf Gegenständen, die komplizierte Formen und Größen aufweisen und (3) eine Lösung, mit der Kleidung getränkt bzw. imprägniert werden kann, um UV-absorbierende Kleidung zu bilden.
In Kürze betrifft die Erfindung ein stark UV-absorbierendes Glas, das weitgehend, in Kation %, aus 15-30% SiO&sub2;, 50-60% B&sub2;O&sub3;, 2-5% Al&sub2;O&sub3;, 0-6% Li&sub2;O, 0-3,0% Na&sub2;O, 14-20% K&sub2;O, 0,5- 1,0% CuO, 0,4-0,7% SnO&sub2;, 0,5-1,5% Cl und 0,7-1,5% Br besteht.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer UV-absorbierenden Flüssigkeit oder Gels, durch:
a) Bereitstellen eines UV-absorbierenden Glases;
b) Mahlen des Glases zu einem feinen Pulver mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1-5 Mikrometer; und
c) Verteilen des feinen Pulvers in einer Matrix, um eine Flüssigkeit zu bilden.
Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen trübungsfreien (d. h. transparenten), stark UV-absorbierenden Glases, durch:
a) Bereitstellen eines stark UV-absorbierenden Glases mit einem bekannten Brechungsindex, das Kupfer und Halogenide enthält;
b) Schmelzen des Glases
c) Quenchen bzw. Abschrecken des Glases durch Rollen des Glases zu einer dünnen Rolle oder Band; und d) Wärmebehandlung des Bands, um ein weitgehend trübungsfreies, UV-absorbierendes Glas zu bilden.
Der Wärmbehandlungsschritt führt zum Wachstum von Kupferhalogenidkristallen im Glas.
Wahlweise kann für Anwendungen, wo es nicht praktikabel ist, das Glasband oder die Glasrolle auf den Gegenstand aufzubringen, das UV-absorbierende Glasband zu einem feinen Pulver vermahlen werden, das anschließend in einer Matrix verteilt wird, wodurch eine UV-absorbierende Flüssigkeit gebildet wird, die dann auf die Oberfläche des zu schützenden Gegenstands aufgebracht werden kann. Für Anwendungen, bei denen eine Transparenz erforderlich ist, ist der Brechungsindex in der Matrix vorzugsweise gleich oder im wesentlichen gleich dem des UV-absorbierenden Glases. Eine besonders nützliche Matrix für solche Anwendungen ist ein Öl mit angepasstem bzw. abgestimmten Index. Beispiele für Anwendungen, wo die Verwendung der flüssigen Form nützlich sein kann, sind UV- absorbierende Farben und Lacke, UV-absorbierende Körperlotionen oder Cremes, Sprühmittel für Gegenstände wie Autos und Boote und ähnliche Anwendungen. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer UV-absorbierenden Flüssigkeit, durch:
a) Bereitstellen einer stark UV-absorbierenden Glaszusammensetzung, die weitgehend, in Kation %, aus 15-30 % SiO&sub2;, 50-60% B&sub2;O&sub3;, 2-5% Al&sub2;O&sub3;, 0-6% Li&sub2;O, 0-0,7% Na&sub2;O, 14-20% K&sub2;O, 0,5-1,0% CuO, 0,4-0,7% SnO&sub2;, 0,5- 1,5% Cl und 0,7-1,5% Br besteht;
b) Schmelzen des Glases;
c) Formen der Schmelze zu einer dünnen Glasplatte, um das Glas zu quenchen bzw. abzuschrecken;
d) Wärmebehandlung des Glases, damit winzige Kristalle von CuCl in dem Glas wachsen;
e) Mahlen der wärmebehandelten Glasplatte zu feinem Pulver mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1-5 Mikrometer;
f) Verteilen des feinen Pulvers in einer transparenten Flüssigkeit, um eine transparente UV-absorbierende Flüssigkeit zu bilden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz eines Gegenstands vor UV-Strahlung, indem eine Beschichtung der erfinderischen UV-absorbierenden Flüssigkeit auf die Oberfläche des zu schützenden Gegenstands aufgebracht wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

UV-Absorption in transparenten farblosen Gläsern, die UV- Strahlung stark absorbieren, wie in US 5,322,819 offenbart, beruht auf der Verteilung winziger Kristallite von Kupfer(I)- Halogeniden. Frühere Versuche zur Herstellung photochromer Kunststoffe durch Verteilung von fein gemahlenem photochromen Glas scheiterten, da kein photochromes Glas beobachtet wurde, wenn das photochrome Glas ausreichend fein gemahlen wurde, um transparente Suspensionen in organischen Matrizes herzustellen. Überdies zeigten die fein gemahlenen photochromen Gläser eine auffällige graue Farbe. Obwohl der Grund für diesen Verlust an Photochromismus und für die Farbveränderung nie gezeigt wurde, wird allgemein angenommen, daß Strahlung, die mit einer schnellen Bruchausbreitung während des Mahlprozesses einhergeht, das in dem Glas suspendierte Silberhalogenid photolysiert, wodurch die graue Farbe entsteht und der Photochromismus zerstört wird.
Vor diesem Hintergrund war es nicht klar, daß UV- absorbierende Materialien hergestellt werden können, indem fein gemahlene Pulver von UV-absorbierendem Glas in einer Matrix hergestellt werden konnten, ohne dass ein ähnlicher Verlust an UV-Absorptionseigenschaften auftritt. Der erste Teil der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, festzustellen, ob ein Mahlen die Kupfer(I)-Halogenidteilchen in dem UV-absorbierenden Glas auf ähnliche Weise zerstören würde, wie die Silberhalogenidteilchen in photochromen Gläsern zerstört wurden. Dies ist Gegenstand des unten beschriebenen Beispiels 1. Wie in dem Beispiel beschrieben ist, zerstört das Mahlen nicht die Kupfer(I)Halogenid-Kristallite. Ohne durch die Theorie festgelegt werden zu wollen, wird vermutet, daß im Unterschied zur Situation in photochromen Gläsern in diesen Gläsern die Strahlung die Kristallite nicht photolysiert. Die in diesen Gläsern beobachtete scharfe UV- Absorption entspricht einer Exciton-Bildung. Die Exciton- Energie wird sofort in die Anregung von Gittermoden verteilt und der Kristall relaxiert zu seinem Grundzustand. Daher ist es unwahrscheinlich, daß die Photolyse des Kufer(I)Halogenids ein Problem bildet, selbst wenn das Mahlen eine Energiestrahlung erzeugt.
Eine andere zu untersuchende Frage war, ob eine höhere Dichte von Kupfer(I)-Halogenidteilchen in Glas präzipitiert werden könnte, als es bisher hergestellt wurde. Dies war wichtig, da, wenn dies nicht gemacht werden konnte, die Stärke der UV- Absorption in dünnen Schichten für viele beabsichtigte Anwendungen zu schwach wäre. Demgemäß wurde gefunden, daß eine Familie von Gläsern, die sehr hohe Gehalte Boroxid und relativ niedrige Gehalte an Siliciumdioxid aufwiesen, eine viel stärkere UV-Absorption zeigen, als gegenwärtig erhältliche UV- absorbierende Gläser. Beispiele für diese Familie von Gläsern sind in der Tabelle 1 unten beschrieben. Tabelle 1 (In Kation %, ausgenommen die Halogenide, die in Gew.-% angegeben sind)
Es ist bekannt, daß die Präzipitierung bzw. Abscheidung Von entweder Silberhalogenid oder Kupfer(I)-halogenid durch eine Änderung der Bindung von Bor während der Wärmebehandlung des Glases stimuliert wird. Als ein Ergebnis nimmt die Menge des präzipitierten Halogenids zu, wenn die Menge an Boroxid im Glas zunimmt. Aus diesem Grund weist die erfinderische Glaszusammensetzung vorzugsweise wenig Siliziumdioxid und viel Boroxid auf.
Eine andere Klasse erfinderischer Gläser sind diejenigen, die einen hohen Gehalt an Kupfer und Halogeniden aufweisen. Während in diesen Gläsern eine starke UV-Absorption beobachtet wurde, wurde gefunden, daß mit Zunahme des präzipitierten Kupfer(I)Halogenids der Trübungsgrad des Glases ebenfalls zunahm. Diese Familie von stark UV-absorbierenden Gläsern besteht allgemein, in Kation %, aus: 15-30% SiO&sub2;, 50-60% B&sub2;O&sub3;, 2-5% Al&sub2;O&sub3;, 0-6% Li&sub2;O, 0-3,0% Na&sub2;O, 14-20% K&sub2;O, 0,5-1,0% CuO, 0,4-0,7% SnO&sub2;, 0,5-1,5% Cl und 0,7-1,5% Br. Es sei angemerkt, daß je höher die Menge an Na&sub2;O, desto niedriger die UV-Absorption des Glases. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der bevorzugte Bereich von Na&sub2;O im Bereich von 0,2-0,7%.
Es wurde gefunden, daß wenn die Gläser aus der Schmelze gequencht bzw. abgeschreckt wurden (beispielsweise durch Rollen zu dünnen Bändern) und anschließend das gerollte Glas für sehr lange Zeiten bei niedrigen Temperaturen erwärmt wurde, eine starke UV-Absorption bei einem relativ niedrigen Trübungsgrad erhalten werden kann. Dies ist in den Beispielen 3 und 4 unten gezeigt. Ein Verfahren zum Rollen des Glases ist beispielsweise das Gießen der Schmelze auf eine Stahlplatte und Rollen der Schmelze mit einem Strahlroller. Das Rollen quencht das Glas (oder kühlt es schnell ab) und hält es transparent. Die Trübung wird auf einem niedrigen Niveau gehalten, indem vermieden wird, daß große Kristalle im Glas wachsen. Die Niedrigtemperaturbehandlung des gerollten Glases erlaubt es, daß winzige Kupferhalogenidkristalle (z. B. CuCl) wachsen, so daß eine starke UV-Absorption ohne Trübung erreicht wird.
Wie erwähnt, ist je höher der Gehalt an Kupfer und Halogeniden, desto höher der Gehalt an Trübung im Glas. Es wird daher erwartet, daß sogar eine stärkere UV-Absorption als die in der zuvor erwähnten Glaszusammensetzung gemessenen erhalten werden kann, indem die Kupfer- und Halogenid-Mengen in dem Glas wesentlich erhöht werden. Da es jedoch nicht möglich ist, den UV-Absorptionsgrad in trüben Gläsern zu messen, kann die obere Grenze von Kupfer und Halogeniden hier nicht bestimmt werden oder ob eine solche Grenze für UV- Absorptionszwecke überhaupt existiert. Folglich können bei solchen Anwendungen, wo Transparenz nicht wichtig oder nützlich ist, beispielsweise wenn das UV-absorbierende Glas zu Farben, Lotionen und ähnlichem zugegeben werden soll, beträchtlich höhere Mengen sowohl an Kupfer als auch an Halogeniden zugegeben werden. Beispielsweise wird erwartet, daß für solche Anwendungen Kupfer in einer Menge von bis zu 5% oder darüber und Halogenide bis zu 3% oder darüber eingesetzt werden können.
Das wärmebehandelte gerollte Glas oder Glasband kann wahlweise zu einem feinen Pulver mit einer mittleren Teilchengröße, vorzugsweise im Bereich von 1-5 Mikrometer, gemahlen werden. Wenn beispielsweise gewünscht ist, eine UV-absorbierende Flüssigkeit zu bilden, kann das Glaspulver in einer Matrix, wie beispielsweise einer Flüssigkeit verteilt werden, um eine UV-absorbierende Flüssigkeit zu bilden. Es ist erfindungsgemäß beabsichtigt, daß das Pulver beispielsweise zu einer Körperlotion gegeben kann, um eine solche Lotion UV-absorbierend zu machen, um dadurch die Haut vor UV-Strahlung zu schützen.
Weiterhin kann das Pulver zu einer Farbe oder einem Lack gegeben werden, um die Farbe und den Lack UV-absorbierend zu machen. Eine weitere beabsichtigte Anwendung der erfinderischen UV-absorbierenden Flüssigkeit ist beispielsweise die Anwendung an einem Kleidungsgegenstand, um dadurch eine solche Kleidung UV-absorbierend zu machen. Die obigen Beispiele möglicher Verwendungen der erfinderischen UV-absorbierenden Flüssigkeit sind nur beispielhaft und nicht erschöpfend. Andere ähnliche Anwendungen sind für den Fachmann offensichtlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform wurde eine transparente UV-absorbierende Flüssigkeit gebildet, indem eine Glaszusammensetzung geschmolzen wurde, die weitgehend, in Kation %, aus 15-30% SiO&sub2;, 50-60% B&sub2;O&sub3;, 2-5% Al&sub2;O&sub3;, 0-6% Li&sub2;O, 0-3,0 % Na&sub2;O, 14-20% K&sub2;O, 0,5-1,0% CuO, 0,4-0,7% SnO&sub2;, 0,5-1,5% Cl und 0,7-1,5% Br besteht; Formen der Schmelze zu einer dünnen Glasplatte, um das Glas schnell zu quenchen bzw. abzuschrecken; Wärmebehandeln der gequenchten Glasplatte bei einer Temperatur von 525ºC für ungefähr 96 Stunden, Mahlen der wärmebehandelten Platte bis auf eine mittlere Teilchengröße von 3 Mikrometer und Verteilen des gemahlenen Glases in einer Matrix eines Öls mit angepaßtem bzw. abgestimmten Index. Ein dünner Film oder eine dünne Beschichtung der erhaltenen transparenten UV-absorbierenden Flüssigkeit kann dann auf die Oberfläche eines Trägers oder Gegenstands, der vor UV- Absorption geschützt werden soll, aufgebracht werden. Vorzugsweise liegt eine solche Beschichtung im Dickenbereich von 0,1-1 mm.
Verschiedene Aspekte der Erfindung werden nun mit Bezug auf die nachfolgenden Beispiele erläutert, wobei die Glaszusammensetzungen in Tabelle 1 verwendet werden.

Beispiele

Beispiel 1. Der Zweck dieses Experiments war, zu bestimmen, ob der Prozess des Mahlens die Stärke der UV-Absorption des Glases verminderte.
Ein UV-absorbierendes Vergleichsglas (Glas 1) mit folgender Zusammensetzung: 57,5% SiO&sub2;, 26% B&sub2;O&sub3;, 2,0% Al&sub2;O&sub3;, 3,0% ZrO&sub2;, 2,5% Li&sub2;O, 7,5% Na&sub2;O, 1,5% K&sub2;O, 0,35% CuO, 0,2% SnO&sub2;, 0,75% Cl und 1,0% Br wurde zu einer mittleren Teilchengröße von 3 Mikrometer gemahlen und in einem Öl mit angepaßtem Index verteilt. Die Suspension enthielt 15 Gew.-% gemahlenes Glas. Die Dichte des Öls betrug 0,88 g/cc. Es wurde angenommen, daß die Dichte des Glases 2,4 g/cc betrug. Der Volumenanteil betrug daher 0,055. Das Transmissionsspektrum dieses Materials wurde dann gemessen.
Der Absorptionskoeffizient des Rohglases bei 380 nm betrug 112,6 cm&supmin;¹, wohingegen der Absorptionskoeffizient des gemahlenen Glases zu 121, 9 cm&supmin;¹ bestimmt wurde. Die Übereinstimmung liegt im Bereich des experimentellen Fehlers. Daher können UV-absorbierende Gläser ohne eine Verminderung der UV- Absorptionsstärke im Gegensatz zu photochromen Gläsern gemahlen werden.
Beispiel 2. Der Zweck dieses Experiments war es, zu bestimmen, ob eine Beschichtung oder ein dünner Film der Glassuspension aus Beispiel 1 die UV-Transmission eines optischen Glases, daß eine solche Beschichtung oder einen solchen Film auf deren Oberfläche aufweist, wirksam vermindern kann.
Eine Beschichtung der Glassuspension aus Beispiel 1,1 mm dick, wurde auf die Oberfläche eines Mikroskop-Objektglases aufgebracht. Die UV-Transmission des Glases wurde um einen Faktor zwei vermindert.
Beispiel 3. Der Zweck dieses Versuchs war zu zeigen, daß durch das Quenchen des Glases vor der Wärmebehandlung ein niedriger Trübungsgrad beibehalten werden kann.
Ein gequenchtes dünnes Band des erfinderischen Glases (Glas 5) dessen Zusammensetzung in Tabelle 1 oben angegeben ist, wurde 72 Stunden bei 525ºC wärmebehandelt. Es wurde auf eine Dicke von ungefähr 0,25 mm gemahlen und ein Standard- Trübungstest ergab 1,16%.
Ein vier Millimeter dickes Stück desselben Glases wurde ebenso wärmebehandelt und anschließend auf eine Dicke von ungefähr 0,25 mm gemahlen. Es wurde eine Trübung von 5,52% gemessen.
Beispiel 4. Zweck dieses Versuchs war, die Wirksamkeit des erfinderischen Glases und der Wärmebehandlung zu zeigen.
Ein gequenchtes dünnes Band von Glas 5 wurde 96 Stunden bei 525ºC wärmebehandelt. Es wurde gefunden, daß der UV- Absorptionskoeffizient 357 cm&supmin;¹ betrug. Dies stellt eine Verbesserung um einen Faktor von 3,2 im Vergleich zu dem des Vergleichsglases von Beispiel 1 dar.
Wie durch die obigen Beispiele gezeigt wurde, weisen die erfinderischen Gläser eine sehr starke UV-Absorption auf, wobei in vielen Fällen Absorptionskoeffizienten über 250 cm&supmin;¹ bei 385 nm beobachtet wurden. Der beobachtete Absorptionskoeffizient ist beträchtlich höher als der, der in Gläsern wie Glas 1 beobachtet wurde, die zur Verwendung in Flüssigkristallanzeigen und anderen Anwendungen bestimmt sind. Wie in Beispiel 1 gezeigt ist, war der gemessene Absorptionskoeffizient für solche Gläser im Bereich von 100 cm&supmin;¹.
Beispiel 5. Der Zweck dieses Versuchs war es, den Effekt des Mahlens auf die W-Absorptionseigenschaften des erfinderischen Glases zu bestimmen.
Das Glas der Beispiele 3 und 4 (Glas 5) wurde auf eine mittlere Teilchengröße von 3 Mikrometer gemahlen und in einem transparenten Öl mit angepaßtem Index verteilt, so daß die Suspension ungefähr 15 Gew.-% gemahlenes Glas enthielt. Wie in Beispiel 1 betrug die Dichte des Öls 0,88 g/cc. Die Dichte von Glas 5 wurde zu ungefähr 2,4 g/cc geschätzt, so daß der Volumenanteil der Suspension zwischen 0,55% betrug. Das Transmissionsspektrum der Matrix wurde dann gemessen.
Der beobachtete Absorptionskoeffizient betrug 178 cm&supmin;¹. In diesem flüssigen Zustand sank die Verbesserung im Vergleich zur UV-Absorption des Vergleichsglases von Beispiel 1 auf einen Faktor von 1,5. Es ist nicht bekannt, warum der UV- Absorptionskoeffizient des Glases in der Suspension (Beispiel 5) sich von dem, der in Rohglas (Beispiel 3 und 4) gemessen wurde, unterschied.
Gemäß dieser Erfindung ist beabsichtigt, daß diese flüssige Kombination von UV-absorbierenden Glas und einer Matrix, wie beispielsweise dem transparenten Öl mit angepaßtem Index, auf die Oberfläche eines Gegenstands gebracht werden kann, um den Gegenstand vor UV-Strahlung zu schützen. Für transparente Anwendungen sollte die Matrix den gleichen Index wie das Glas haben, um Transparenz zu gewährleisten.

Claims

1. Stark UV-absorbierendes Glas, wobei die Glaszusammensetzung, in Kation-Prozent, weitgehend aus 15-30% SiO&sub2;, 50-60% B&sub2;O&sub3;, 2-5% Al&sub2;O&sub3;, 0-6% Li&sub2;O, 0-3,0% Na&sub2;O, 14-20% K&sub2;O, 0,5-1,0% CuO, 0,4-0,7% SnO&sub2;, 0,5-1,5% Cl und 0,7- 1,5% Br besteht.

2. UV-absorbierendes Glas nach Anspruch 1, wobei die Na&sub2;O-Menge im Bereich von 0,2 -0,7% liegt.

3. UV-absorbierendes Material, das eine Suspension fein verteilter Teilchen des UV- absorbierenden Glases nach Anspruch 1 oder 2 in einer Matrix aufweist.

4. UV-absorbierendes Material nach Anspruch 3, wobei das UV-absorbierende Glas ein transparentes Glas ist.

5. UV-absorbierendes Material nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Matrix eine Flüssigkeit mit einem Brechungsindex ist, der weitgehend gleich dem Brechungsindex des UV-absorbierenden Glases ist.

6. UV-absorbierendes Material nach einem der Ansprüche 3-5, wobei die Matrix ein Gel ist.

7. Gegenstand, der einen dünnen Film oder Schicht eines UV-absorbierenden Materials nach einem der Ansprüche 3-6, aufgebracht auf eine Unterlage, aufweist.

8. Gegenstand nach Anspruch 7, wobei der Film oder die Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1-1 mm aufiveist.

9. Verfahren zur Herstellung weitgehend trübungsfreier, stark UV-absorbierender Gläser, mittels:

a) Bereitstellen einer Glaszusammensetzung, die weitgehend, in Kation-Prozent, aus 15-30% SiO&sub2;, 50-60% B&sub2;O&sub3;, 2-5% Al&sub2;O&sub3;, 0,6% Li&sub2;O, 0-3,0% Na&sub2;O, 14-20% K&sub2;O, 0,5-1,0% CuO, 0,4-0,7% SnO&sub2;, 0,5-1,5% Cl und 0,7- 1,5% Br besteht;

b) Schmelzen des Glases;

c) Quenchen bzw. Abschrecken des Glases durch Rollen des Glases zu einem dünnen Band; und

d) Wärmebehandlung des Bandes, um ein weitgehend trübungsfreies, UV- absorbierendes Glas zu bilden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Band bei einer Temperatur im Bereich von 500 -550ºC für einen Zeitraum von 60-100 Stunden wärmebehandelt wird.