166720. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ezüst halogenid tartalmú fotókróm foszfátüveg előállítására
3 166720 4 A találmány célja olyan fotokróm üveg előállítása, amely nagy elhomályosodási és világosodási sebességgel rendelkezik, továbbá rövid időn belül oly mértékben elhomályosodik, hogy erős napsütéskor védelmet nyújt a fény vakító hatása ellen. Fotokróm üvegek foszfátbázisból kiinduló előállítása először nem látszott célszerűnek, mivel — ahogy az ábrából is kitűnik — az SiOa —B 2 O s —P 2 0 5 sorrendben csökkenő kötési erő alapján csak csekély elhomályosodás volt várható. Meglepő módon azonban azt tapasztaltuk, hogy a foszfátüvegek Si02 hozzáadásával igen jó fotokróm tulajdonságokat mutatnak, például rövid időn belül homályosodnak el és világosodnak. Előnyös, továbbá, hogy az ismert üvegekkel szemben az Si02 -tartalmú foszfátüvegek esetében a hőutókezelés lényegesen rövidíthető. A rövid reakcióidők (elhomályosodás, világosodás) speciális hőutókezeléssel érhetők el. Különösen előnyös eredmények az alábbi határértékeken belüli üvegösszetételekkel érhető el: p2 o 5 20—80 súly% Si02 1—30 súly% R2 ni o 3 0—25 súly% Ru O 5—20 súly% Ra'O 0—20 súly% CuO 0,02 súly% AgX 0,1—0,5 súly% R1 Li és/vagy Na és/vagy K R« Ca Sr, Mg, Ba, Zn, Pb, Rm AI, La, X Cl, Br, J. A fotokróm folyamatok kinetikáját még nem ismerik teljesen. Ismert azonban, hogy ezüsthalogenid-tartalmú fotokróm üvegekben ezüsthalogenid mikrokristályok alakjában válik ki. Ez feltehetőleg szoros összefüggésben áll az üveg szétválásával; viszont nem minden szétvált fázisú üvegben lehet fototrópiát létrehozni. A fenti felismeréseket szórt fénnyel készített elektronmikroszkópfelvételek segítségével nyertük. Azt találtuk, hogy foszfátbázisú fotokróm üvegek fotokróm tulajdonságait, valamint a hőutókezelés technológiáját 1—30 súly% mennyiségű Si02 adalék előnyösen befolyásolja. Különösen előnyösnek 10—25 súly% Si02 mennyiség bizonyult. 30 súly%-nál magasabb Si02 -tartalom zavaros terméket eredményez, míg 5 súly% alatti Si02 koncentráció esetén a fotokróm effektus túl gyenge. Az említett foszfátüvegekhez SiOa -ot adva az alapüvegben a fázisok definiált szétválását érjük el. A fotokróm komponensek oldhatósága az egyes üvegfázisokban különböző. Ennél fogva a fotokróm komponensek már a fotokróm tulajdonságok kialakításához szükséges hőutókezelés előtt dúsulnak fel a cseppek alakjában kivált fázisban. A hőutókezelés hatására a feldúsult fotokróm komponensek végül valamilyen definiált Frenkel féle állapotban elrendeződnek. Az R2 m 0 3 képletű komponensek főleg az üveg időjárási tényezőkkel szemben mutatott ellenállóképességét javítják. Az Rn O és R 2 '0 komponensek hozzáadásával a termék törésmutatóját állíthatjuk be, ami szemüveglencséknél (nd = 1,523) különösen fontos. Az üveghez egyéb elemek, így a cirkónium vagy a titán oxidjait, illetve foszfátjait is adhatjuk. A találmány 5 szerinti eljárásban előállított üvegek néhány példájára az összetételt az I. táblázatban adjuk meg. A táblázatban példaként felsorolt üvegeket az üvegiparban szokásos eljárások szerint állíthatjuk elő. Kiindulási anyagként oxidokat, karbonátokat, nitrátokat 10 és/vagy foszfátokat alkalmazunk. Különösen előnyös, ha a foszfátokat olvasztáskor metafoszfát alakjában adjuk az üveghez. Tipikus például az alábbi két kiindulási keverék (betét): 1. 2. Al2 (PO s )3 30 súly% P2 O 5 60,0 súly% Mg(P03 ) 2 25 súly% BaC03 15,0 súly% NaP03 30 súly% Al(OH)3 5,0 súly% Si02 15 súly% K2 CO s 10,0 súly% AgN03 0,4 súly% SÍO2 10,0 súly% NaCl 0,4 súly% AgN03 0,4súly% CuO 0,02 súly% NaCl 0,4 súly% NaBr 0,2 súly% CuO 0,02 súly% A találmány szerinti eljárásban előállított üvegeket 1200 és 1500 °C közötti hőmérsékleten mintegy 8 óra alatt olvasztjuk, 4 órán keresztül derítjük, majd az üveg-35 ipari gyakorlatban szokásos eljárások szerint, például öntéssel, préseléssel, hengerléssel dolgozzuk fel. Utána az üveget feszültségmentesen lehűtjük. A fotokróm tulajdonságok kialakítására a formált 40 üvegtárgyakat 450 és 600 °C közötti hőmérsékleten végzett hőutókezelésnek vetjük alá. Az utókezelés időtartama 0,5—10 óra. Utána az üveget 30—150 °C/óra hűtési sebességgel szobahőmérsékletre lehűtjük. 45 A leirt eljárás szerint előállított üvegek az I. táblázatban feltüntetett fotokróm tulajdonságokkal rendelkeznek. Az 1. ábrán egy ismert fotokróm bóroszilikátüveg, egy ismert fotokróm borátüveg és az I. táblázat 4-es szám alatt leírt összetételű találmány szerinti üveg 50 fotokróm tulajdonságait hasonlítjuk össze. A grafikon az 550 nm hullámhossznál mért fényáteresztő képességnek az elhomályosodási, illetve világosodási időtől való függvényét mutatja. Az l-es számú görbe a Sovirel cég által előállított és „Photogray" néven forgalomba ho-55 zott bóroszilikátüvegre, a 2-es sz. görbe a Schott cég (Mainz) által előállított „Variosol" nevű borátüvegre, és a 3-as számú görbe a 4. példának megfelelő találmány szerinti üvegre vonatkozik. 60 Az I. táblázatban alkalmazott rövidítések az alábbi jelentésűek: T0 = kiindulási fényáteresztő képesség AT = elhomályosodási fok 65 t^ = a világosodás felezési ideje mp-ben. 2
