玻璃红外偏振器及其制造方法技术

玻璃偏振器以及该偏振器的制造方法，该偏振器由含有限量的ＺｒＯ↓［２］和ＴｉＯ↓［２］的Ｒ↓［２］Ｏ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］－ＳｉＯ↓［２］玻璃制成，且具有的卤化银液相温度和金红石液相温度均不超过９９５℃。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Glass infrared polarizer and manufacturing method thereof

Glass polarizer and method of manufacturing the polarizer, the polarizer consists of limited ZrO down 2 and TiO: 2 R: 2 O Al: 2 O: 3 B: 2 O: 3 SiO: 2 glass. With the silver halide liquid phase temperature and the temperature of the liquid phase of rutile was not more than 995 DEG C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
美国专利US Pat.No.4,479,819描述了在红外光谱区域呈现优异偏振作用的玻璃器件的制作。这类偏振器件是由分散有卤化银颗粒的玻璃制成的。卤化银选自AgCl、AgBr和AgI这一组化合物。所公开的方法包括四个基本步骤(1)包含银与选自氯化物，溴化物与碘化物这组卤化物中至少一种的玻璃混合料熔制，将熔体成形为所需形状的玻璃体。(2)将玻璃体至少在玻璃应变点以上，但又不超过玻璃软化点之上50℃的温度进行热处理，处理时间要足以在玻璃体内产生卤化银颗粒，该颗粒选自氯化物，溴化物与碘化物这组卤化物，其大小在200-5000之间；(3)将玻璃体在其退火温度以上，但又在玻璃粘度为107MPa(108泊松)的温度以下的温度，在受力状态下拉伸，使卤化银颗粒的长径比至少为5∶1，并按受力方向排列；然后(4)将经拉伸的玻璃体在高于250℃，但又比玻璃退火温度高不到25℃的还原性气氛中进行处理，处理时间要足以使表面有个厚度为10μm(0.0004”)，最好50μm(0.002”)的还原层，其中至少部分拉长的卤化银颗粒还原成长径比＞2∶1，并沉积在拉长颗粒之内或之上的金属银颗粒。该专利所揭示的专利技术的主要目的在于制造的玻璃器件在红外光谱区域，尤其在700-3000nm(7000-30,000)区域，同时也在波长更长的区域内，如在3-5μm区域内呈现优异的偏振作用。光致变色性比例定义为平行于拉长方向辐射的吸光率与垂直于拉长方向辐射的吸光率之比例。吸收峰愈尖锐(即峰形又高又窄)，该光致变色性比例愈大。颗粒较小时，呈现锐峰。然而，颗粒不能太小。当颗粒小于100时，传导电子的平均自由程的限制会引起谱峰变宽。而且小颗粒要求更大的拉力才能达到必需的长径比。在拉伸过程中玻璃体破坏的可能性与玻璃体受应力的表面积成正比。因此对于很大体积的玻璃板或其它玻璃体上实际上可以施加的力有一定限制。通常，几个MPa(几千psi)的应力被认为是个实际限制。基于上述-819专利的一种市售玻璃已经开发成功。然而，由于其最初要求并不太高，采用的是用于配制眼科光学镜片用的玻璃。该玻璃需要的折射率至少1.523。为了达到该数值，要在玻璃组成中加入大量ZrO2和TiO2。选用于市售用途的该玻璃是含有5％ZrO2和2％TiO2的混合碱金属铝硼硅酸盐。后者对于眼科用途提供所需的折射率是必要的。这种玻璃提供了优异性质，但遇到成形问题。这些问题是由于该玻璃两个不同的析晶即强晶相造成的。这些相为卤化银相(AgX)和金红石相(TiO2)。这两个相具有不同液相温度。这两个不同的相各自或在成形工艺或在随后的热处理过程中导致问题的产生。由于眼科镜片坯料模制工艺本性之故，这些问题可以在模制镜片坯料时解决。这类坯料相对较小，可以快速成形、冷却，如有必要还可机械重新成形。制作偏振器情况完全不同，这里玻璃浇注成棒，或拉制成较厚的玻璃板。玻璃棒浇注成标准厚度。然而，出于成本考虑，玻璃棒宽度要尽可能大，而同时避免发生析晶作用。因此，最理想的玻璃棒至少宽达30.5cm(1呎)。折出的AgX相受玻璃组成中AgX含量的影响。然而，为了起偏振作用，AgX的含量由所需偏振性能决定。AgX的含量可高达0.20重量％，但AgX液相温度要相应提高。因此，AgX液相温度可高达1020℃，但最好维持在1000℃之下，即≤995℃。金红石的液相温度是在开始出现金红石晶相的温度。在此玻璃中，该温度高于1040℃，这就大大限制了加工较宽的玻璃棒与玻板而又不发生析晶，即无结晶生成的可能性。AgX的液相温度是基本不变的。因而最理想的是得到的金红石液相温度接近或最好低于AgX液相温度，即995℃。理想的状态是要完全消除TiO2的量。然而，这是行不通的。理由有几条，在控制折射率方面，TiO2要比ZrO2更为有效，其对光致变色作用，即对颗粒大小影响最小。虽然可以较多量的ZrO2量，正如大家所知，这却对液相温度有负面影响，因此玻璃也难以熔制。而且，对偏振器来说不要求折射率为1.523。然而，要求的值稍低，如果有涂层的话，特别是为了与抗反射涂层匹配。因此，偏振器玻璃的折射率较佳为1.500-1.520之间。或许最重要理由是需要在单一玻璃熔炉中能在眼科镜片玻璃与偏振玻璃之间来回切换生产。发现了如果TiO2没有完全从制造偏振器玻璃的组合物中去除，则可以较快速地切换成含稍多于2％TiO2的眼科镜片玻璃的生产。因此，当起始原料中不含TiO2的话，则要求更长时间才能获得稳定的光致变色性。然而，如果在起始偏振的玻璃中有少许TiO2，则眼科镜片玻璃要求的性质可以在很短时间内达到稳定。从成本考虑，这当然是很有意义的。专利技术简述本专利技术的目的是提供在US Pat.No.4,479,819中揭示的玻璃偏振器的一种改进类型。本专利技术还有一个目的是提供由于玻璃中有拉长的氯化银，溴化银和/或碘化银颗粒而在红外光谱区域具有优异偏振特性的玻璃偏振器。本专利技术另一目的是提供US Pat.No.4,479,819中所揭示的玻璃偏振器，但具有的AgX和金红石液相温度不超过1020℃，最好约为995℃。本专利技术还有一个目的是提供一种玻璃偏振器，它的偏振特性由玻璃中氯化银，溴化银和/或碘化银颗粒产生，且它的金红石液相温度不高于玻璃的AgX液相温度，最好等于或稍低于这个温度。本专利技术是基于修改现有的为眼科用途开发和使用的商业眼科镜片玻璃。可喜的是该眼科玻璃提供了偏振用途所要求的技术性质。然而，正如前面所指出的，由于析晶倾向，很难制作出用于偏振玻璃产品的宽玻璃棒。显然，生产这种宽玻璃棒能明显降低生产成本。对于玻璃来说，在它的液相温度生成结晶，即发生析晶作用并非是少见的。因此必须在开发生产过程中考虑这个问题。对于现有的具有二个相差很大的液相温度的光致变色性玻璃来说，被证明是很难的。偏振器倾向于制成大体积的产品。通常它们重新拉制成圆柱体或长方形棒，但也可以为板状。但不管何种情况，玻璃偏振器的生产通常涉及再拉制这一步骤，此时玻璃坯体先预热，然后在软化状态下拉制。如果玻璃有任何一种析晶倾向，这个过程中均会引发结晶的产生。本专利技术中玻璃情况更为复杂的是，所用的玻璃具有两个不同的液相温度。一个是AgX液相温度。另一个为金红石液相温度，它出现在1025-1040℃温度区间，或更高些，取决于玻璃类型，以及玻璃中TiO2的含量。如前所述，具有两个相隔的液相温度的玻璃很难对付。因而不得不限制棒形产品的尺寸，结晶大大增加其成本。如前面所解释的，AgX的含量，以及因此Ag的含量限制在很窄的范围之内。因此解决的办法转向金红石的液相温度。当然，简单地不用TiO2可以解决问题。然而，这个权宜之计会造成对一些偏振产品用途来说折射率太低。而且如前面指出的那种切换生产所需时间也会拖长。有些用途要求玻璃偏振器上有一层抗反射(AR)涂层。对于这类用途，要求玻璃具有特别高的折射率，但又没有象眼科镜片那么高。通常，折射率在1.50-1.52之间的玻璃适合于涂层目的。专利技术详述现已发现折射率在1.50-1.52范围之内的玻璃，可以通过添加＜1重量％的TiO2就可以达到。更有意义的是玻璃中含有这么少的TiO2量，它的金红石液相温度不会超过990℃。这么低的温度将近或稍低于AgX的液相温度。这样就能在不可避免的A本文档来自技高网...

【技术保护点】
在红外光谱区域呈现优异偏振作用的玻璃偏振器，它含有选自ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ和ＡｇＩ的卤化银颗粒，卤化银颗粒被拉长且定向排列，它的长径比大于２∶１，还原后的银颗粒沉积在拉长的卤化银颗粒之内或表面上，所述玻璃是一种Ｒ↓［２］Ｏ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］－ＳｉＯ↓［２］玻璃，含有４－６重量％的ＺｒＯ↓［２］和＜１重量％的ＴｉＯ↓［２］，具有卤化银液相温度和金红石液相温度，金红石液相温度就是卤化银液相温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD哈雷斯，TG哈文斯，WE荷斯法尔，DJ克科，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]