<Desc/Clms Page number 1>
Glas voor een conus van een beeldbuis, beeldbuisomhulling voorzien van een conus uit een dergelijk glas en werkwijze voor de vervaardiging van een conus uit een dergelijk glas.
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een glas voor een conus van een beeldbuis.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een conus en een beeldbuisomhulling waarvan de conus vervaardigd is uit een dergelijk glas.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van conusglas, alsmede op een werkwijze voor de vervaardiging van een conus uit een dergelijk glas.
Beeldbuizen, zoals beeldbuizen voor TV-ontvangers, computer-monitoren, bevatten een geëvacueerde glazen beeldbuisomhulling die is opgebouwd uit een scherm (screen), een conus (cone) en een hals (neck). De hals is dat deel van de buisomhulling dat één of meer elektronenkanonnen bevat. Het scherm bevat onder meer een of meer luminescerende stoffen (fosforen). De conus is het trechtervormige gedeelte van de beeldbuis. Deze drie onderdelen hebben verschillende glassamenstellingen, die onderling aangepaste fysische eigenschappen bezitten. Voorbeelden van belangrijke fysische eigenschappen zijn smelttemperatuur, thermische uitzettingscoëfficiënt, röntgenabsorptie en elektrische weerstand. Het scherm en de conus worden door persen van een gesmolten glasmengsel vervaardigd en worden aan elkaar verbonden met behulp van een verbindingsglas.
In bedrijf wordt in de beeldbuis door de hoge elektrische spanning (bijvoorbeeld 25 kV) röntgenstraling opgewekt tengevolge van het elektronenbombardement op het glas en op het zieh voor het scherm bevindende schaduwmasker.
Aan glazen voor schermen voor beeldbuizen worden onder meer de volgende eisen gesteld: hoge absorptie van röntgenstraling, geen verkleuring door elektronen- en goede smelt- verwerkbaarheid. Deze glazen bevatten bij voorkeur geen of weinig PbO teneinde de verkleuring door elektronenstraling te onderdrukken. Om de gewenste röntgenabsorptie te verkrijgen bevat dit schermglas 5 gew. % BaO en 5 gew. % SrO en eventueel enige procenten ZrO2.
<Desc/Clms Page number 2>
Aan het conusglas worden onder meer de volgende eisen gesteld : hoge absorptie voor röntgenstraling, hoge elektrische weerstand en goede smelt- en verwerkbaarheid. De verkleuring door elektronenstraling speelt hierbij geen rol. Omdat de wanddikte van de conus dunner is dan de wanddikte van het scherm, dient de röntgenabsorptie-coëfficient p. (uitgedrukt in cm-'bij een golflengte van 0, 6 Ä) van conusglas hoger te zijn dan die van schermglas. In het huidige conusglas bedraagt 65 em-l (bij 0, 6 Ä). Deze hoge g-waarde wordt bereikt door een hoge concentratie aan PbO in het conusglas. Bij dezelfde concentratie is PbO 1, 5 maal zo effectief voor de röntgenabsorptie als SrO.
In een typisch voorbeeld bevat het huidige conusglas ongeveer 23 gew. % PbO. Vanwege de zeer hoge kosten van de grondstof bevat het huidige conusglas zeer weinig SrO en bedraagt de som van BaO + SrO ongeveer 1, 5 gew. %.
De wanddikte van de hals is dunner dan die van de conus, waardoor de waarde van halsglas een nog hogere waarde dient te bezitten, namelijk pu 100 em-l (bij 0, 6 Ä). Dit wordt bereikt door een nog hogere concentratie aan PbO, namelijk 30 - 35 gew. %. De hals wordt vervaardigd uit getrokken buisglas.
Toekomstige overheidsmaatregelen zullen de fabrikanten van TVontvangers en monitoren verplichten oude apparaten na hun levensduur terug te nemen en te recyclen. Hiermee wordt bereikt dat de hoeveelheid afval wordt verminderd en daarmee het ruimtebeslag op vuilstortplaatsen. Bovendien kunnen grondstoffen en energie worden bespaard. Van de te recyclen TV-ontvangers heeft de glazen beeldbuis het grootste gewichtsaandeel, namelijk tot ca. 20 kg. Uit het hiervoor vermelde blijkt dat de onderdelen van de beeldbuis verschillende glassamenstellingen bezitten. Dit feit maakt het recyclingproces van de glazen beeldbuis gecompliceerd. Zo is het niet mogelijk oud conusglas, dat immers PbO bevat, te gebruiken voor de bereiding van nieuw schermglas, omdat het PbO tijdens bedrijf van de beeldbuis bruinkleuring van het beeldscherm veroorzaakt.
Om dezelfde reden is een mengsel van scherm-en conusglas ongeschikt voor de bereiding van nieuw schermglas. Een mogelijkheid zou zijn het scherm van de conus te scheiden met bijvoorbeeld een slijpschijf van diamant. Na een reinigingsstap kan het scherm tot nieuw schermglas en de conus tot nieuw conusglas worden gerecycled. Deze methode is echter zeer arbeidsintensief.
In de Europese octrooiaanvrage EP-A-525226 wordt een methode voor het
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
recyclen van beeldbuizen beschreven. In een breekinrichting wordt een complete beeldbuis gebroken en gemalen tot een mengsel van glasscherven. Metaaldelen van de beeldbuis, zoals het schaduwmasker, worden verwijderd. De glasscherven worden met water gereinigd ter verwijdering van lak, fosforen e. De glasscherven worden handmatig gesorteerd op scherm-en conusglas, waarna de gesorteerde scherven apart worden hergebruikt. Er wordt een toevoeging van tot 10 % aan oude glasscherven aan de glassmelt genoemd.
Een nadeel van de bekende methode is het tijdrovende handmatige sorteren van scherm-en De uitvinding beoogt onder meer een nieuw conusglas te verschaffen dat vervaardigd kan worden uit grote hoeveelheden (tot 50 gew. %) gemengd en gebroken conus-en schermglas afkomstig van oude, dat wil zeggen te recyclen, beeldbuizen, waarbij slechts beperkt gebruik wordt gemaakt van nieuwe grondstoffen. Het conusglas moet bovendien de gewenste fysische en chemische eigenschappen bezitten. De uitvinding beoogt eveneens een werkwijze te verschaffen voor de vervaardiging van een dergelijk conusglas onder toepassing van grote hoeveelheden gemengd conus-en schermglas afkomstig van te recyclen beeldbuizen. De uitvinding beoogt tevens een werkwijze voor de vervaardiging van een conus uit een dergelijk conusglas te verschaffen.
Aan deze doelstellingen wordt voldaan door een glas dat, uitgedrukt in gewichtsprocenten, de volgende wezenlijke bestanddelen bevat
EMI3.2
Dit nieuwe conusglas volgens de uitvinding bevat ten opzichte van de
<Desc/Clms Page number 4>
bekende conusglazen veel meer SrO en BaO, hetgeen gunstig is voor de absorptie van röntgenstraling. In de bekende conusglazen bedraagt de som van BaO + SrO ten hoogste 3 gew. %, vanwege de hoge kostprijs van de grondstof voor SrO. Het BaO en SrO in het conusglas volgens de uitvinding is afkomstig van het schermglas van te recyclen beeldbuisomhullingen.
Het conusglas heeft een zodanige samenstelling dat de gewenste fysische en chemische eigenschappen worden verkregen en dat het vervaardigd kan worden uit een grote hoeveelheid (tot 50 gew. %) van een mengsel van glasscherven van schermen en conussen van te recyclen beeldbuisomhullingen. Naast deze oude glasscherven worden voor de bereiding van dit nieuwe type conusglas nieuwe conusglasscherven en nieuwe grondstoffen toegevoegd, waaronder PbO, en een loutermiddel zoals Sb203.
Het SiOz gehalte van het conusglas volgens de uitvinding bedraagt ten minste 45 gew. %. Dit gehalte leidt in combinatie met de overige bestanddelen tot een goed smeltbaar glas, dat zieh goed laat persen. SiQz dient als netwerkvormer ; wanneer het gehalte beneden 45 gew. % komt wordt de samenhang van het glas en de chemische bestendigheid verminderd.
A1203 verbetert de chemische bestendigheid en de bestendigheid tegen verwering van het glas. Beneden 2 gew. % is het effect te gering en neemt de kristallisatieneiging van het glas toe. Boven 6, 5 gew. % neemt de viscositeit en de verwekingstemperatuur (TJ van het glas te veel toe, hetgeen nadelig is voor de smeltbaarheid en de verwerkbaarheid van het glas.
De alkalimetaal-oxiden NaO en K20 worden als smeltmiddel toegepast en verlagen de viscositeit van het glas. Beneden de aangegeven grenzen is de verlaging van de viscositeit onvoldoende, terwijl boven de aangegeven grenzen de elektrische weerstand en de viscositeit te veel afnemen.
BaO en SrO zijn voornamelijk afkomstig van het te recyclen schermglas en voor een gering deel van sommige typen oud conusglas. BaO heeft als gunstige eigenschap dat het de elektrische weerstand en de röntgenabsorptie van het glas verhoogt, alsmede de smelttemperatuur (Th) verlaagt. De benedengrens wordt bepaald door het aanbod aan glasscherven vooral afkomstig van de schermen. Boven 7, 5 gew. % neemt de liquidustemperatuur (Tu.) en daarmee de kristallisatieneiging te veel toe.
SrO verhoogt de röntgenabsorptie van het glas. De benedengrens wordt bepaald door het aanbod aan glasscherven vooral afkomstig van de schermen. Boven 7, 5
<Desc/Clms Page number 5>
gew. % neemt de kristallisatieneiging van het glas te veel toe.
In het glas volgens de uitvinding blijken SrO en BaO voor een belangrijk deel tegen elkaar uitwisselbaar te zijn. Dit maakt het mogelijk de samenstelling van het conusglas aan te passen aan het beschikbare oude, te recyclen scherm-en conusglas.
De overige aardalkalimetaal-oxiden MgO en CaO zijn hoofdzakelijk afkomstig van de glasscherven van het te recyclen scherm-en conusglas en hebben als gunstige eigenschap dat zij de elektrische weerstand verhogen en Tmclt verlagen. Boven de aangegeven grenzen neemt T te veel toe en wordt het viscositeitsverloop als functie van de temperatuur te steil, waardoor de vormgeving van het conusglas wordt bemoeilijkt.
Aan de glassamenstelling volgens de uitvinding kan tevens een antimoonhoudende component als loutermiddel (refining agent) worden toegevoegd, waardoor het glas tot 0, 3 gew. % Su203 kan bevatten. Het glas kan tevens Fez03, ZnO, Or02, Ti02, CoO en NiO als verontreiniging bevatten afkomstig van de gebruikte scherven en grondstoffen.
Het PbO is onder meer afkomstig van het te recyclen counusglas. Aan het glas wordt een extra hoeveelheid van een loodhoudende verbinding, zoals loodmenie, toegevoegd tot een gehalte van minimaal 16 gew. % PbO ter voldoening aan de eis voor röntgenabsorptie voor conusglas (u > 65 em-1 bij 0, 6 Á). Aangezien de loodhoudende verbinding een dure grondstof is, wordt de bovengrens van PbO beperkt tot 24 gew. %.
De glassamenstelling volgens de uitvinding is zeer geschikt voor de vervaardiging van een conus voor beeldbuizen. Het glas heeft de gewenste fysische eigenschappen voor wat betreft smeltbaarheid, röntgenabsorptie, thermische uitzettingscoëfficiënt en elektrische weerstand. Bovendien heeft het de gewenste chemische bestendigheid. Een conus met een dergelijke glassamenstelling is geschikt om op de gebruikelijke wijze te worden verbonden met een beeldscherm en een hals tot een beeldbuisomhulling.
Volgens de uitvinding bestaat de werkwijze voor de vervaardiging van conusglas voor beeldbuizen uit de volgende wezenlijke stappen : breken van te recyclen beeldbuisomhullingen bestaande uit schermen en conussen tot glasscherven ; reinigen van de glasscherven ; mengen van de glasscherven met andere glasvormende componenten en een
<Desc/Clms Page number 6>
loutermiddel tot een gemeng (batch) ; bereiding van een glassmelt uit het genoemde gemeng in een glasoven.
Het breken van de te recyclen beeldbuisomhullingen en het vervolgens reinigen van de glasscherven kan bijvoorbeeld geschieden met een installatie zoals beschreven in de Europese octrooiaanvrage EP-A-525226. De verkregen glasscherven worden met breekmachines verder verwerkt tot kleinere afmetingen van gemiddeld minder dan 10 mm en bestaan uit een mengsel van scherm-en conusglas. Het reinigen geschiedt bij voorkeur met water onder hoge druk. De bedoeling van de reinigingsstap is het verwijderen van onder meer lak, grafiet en fosforen van het glas. Aan het schervenmengsel worden vervolgens andere glasvormende componenten toegevoegd, zoals loodhoudende verbindingen ter correctie van het PbO-gehalte, scherven van nieuw conusglas zoals die tijdens de conusglasproduktie ontstaan en een loutermiddel zoals SbOs.
Het conusglas volgens de uitvinding wordt vervaardigd uit 35 - 50 gew. % te recyclen beeldbuisomhullingen, 30 - 45 gew. % nieuwe conusscherven en ongeveer 20 gew. % primaire grondstoffen zoals loodmenie en veldspaat. In een op zieh bekende glasoven wordt het mengsel gesmolten. Het verkregen glas voldoet onder meer aan de eisen voor röntgenabsorptie voor conusglas On 65 em-1 bij 0, 6 Ä).
Het voordeel van het conusglas volgens de uitvinding is dat het vervaardigd kan worden uit 35 - 50 gew. % oude, te recyclen beeldbuisomhullingen, zonder dat de conussen van de schermen verwijderd dienen te worden. Het tijdrovende sorteren van scherm-en conusglas is daarmee overbodig.
De fysische eigenschappen van het glas zijn zodanig dat in een daartoe geschikte matrijs een glazen conus voor een beeldbuisomhulling kan worden geperst.
Opgemerkt wordt dat in de Duitse octrooiaanvrage DE-A-2358648 een glassamenstelling voor een hals van een beeldbuis wordt beschreven met een gehalte aan SrO tot 7 gew. %. Het glas bevat echter tevens een relatief hoog gehalte van het dure PbO, namelijk 30 - 36 gew. % ter verkrijging van een y-waarde van ten minste 100 cowl. Het bekende glas heeft zodanige fysische eigenschappen dat het geschikt is voor het trekken van buisglas van waaruit de halzen worden vervaardigd. Het bekende glas is ongeschikt voor het persen van conussen.
Ook de Europese octrooiaanvrage EP-A-538568 beschrijft een halsglas met een PbO-gehalte van ten minste 30 gew. % ter verkrijging van een ju-wamde van ten minste 95 cowl.
<Desc/Clms Page number 7>
De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een tekening, waarin de enige figuur schematisch een perspectivisch aanzicht weergeeft van een beeldbuisomhulling.
Uitvoeringsvoorbeeld.
De figuur toont een perspectivisch aanzicht van een gebruikelijke beeldbuisomhulling 1 bestaande uit een beeldscherm 2, een trechtervormige conus 3 en een hals 4.
Oude, te recyclen beeldbuisomhullingen worden ontdaan van de halzen en de daarmee verbonden elektronenkanonnen en vervolgens gebroken tot glasscherven met gemiddelde afmetingen kleiner dan 10 mm. Met water onder hoge druk worden de glasscherven gereinigd. Dit glasscherven-mengsel bestaat op gewichtsbasis voor ongeveer 1/3 uit conusglas en ongeveer 2/3 uit schermglas. 40 gewichtsdelen van deze glasscherven worden gemengd met 40 gewichtsdelen van nieuwe conusscherven afkomstig van de conusproduktie. Afhankelijk van de samenstelling van de aangeboden oude beeldbuisomhullingen worden aan het verkregen mengsel toegevoegd loodmenie ter correctie van het PbO-gehalte, veldspaat ter correctie van het Al203-gehalte, eventueel andere gebruikelijke grondstoffen om de gewenste samenstelling te verkrijgen en 0, 3 gewichtsdelen StOg.
Het verkregen gemeng wordt in een glasoven gesmolten en heeft een samenstelling zoals aangegeven met"conusglas volgens de uitvinding" in de tabel. In de kolom aangeduid met"bekend conusglas"wordt de glassamenstelling weergegeven van een in de handel aangetroffen conusglas.
<Desc/Clms Page number 8>
TABEL
EMI8.1
<tb>
<tb> samenstelling <SEP> in <SEP> gew. <SEP> %
<tb> bestanddelen <SEP> conusglas <SEP> bekend
<tb> bestanddelen <SEP> #
<tb> volgens <SEP> conusglas
<tb> uitvinding
<tb> SiO2 <SEP> 60, <SEP> 0 <SEP> 53, <SEP> 5 <SEP>
<tb> A1203 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Na20 <SEP> 6,5 <SEP> # <SEP> 6,7
<tb> K20 <SEP> 7, <SEP> 2.
<SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP>
<tb> SrO <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> BaO <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP>
<tb> PbO <SEP> 20, <SEP> 6 <SEP> 23, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Sb203 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> rest <SEP> < 0,3 <SEP> < 0,1
<tb> 106.α
25-300 <SEP> 9,9 <SEP> 9,9
<tb> Tstrain <SEP> ( C) <SEP> 456 <SEP> 435
<tb> Tann <SEP> ce) <SEP> 488 <SEP> 470
<tb> Tsoft <SEP> ce) <SEP> 662 <SEP> 655
<tb> Twork <SEP> ( C) <SEP> 982 <SEP> 990
<tb> Tmelt <SEP> ( C) <SEP> 1420 <SEP> 1470
<tb> Tk100 <SEP> ( C) <SEP> 320 <SEP> 305
<tb> log <SEP> (rho)250 <SEP> 9,4 <SEP> 9,1
<tb> log <SEP> (rho)350 <SEP> 7,5 <SEP> 7,2
<tb> Täq <SEP> ( C) <SEP> 870 <SEP> 860
<tb> s. <SEP> w. <SEP> (kg/dm3) <SEP> 3, <SEP> 06 <SEP> 2, <SEP> 99 <SEP>
<tb> <SEP> (cm-1) <SEP> 65,9 <SEP> 66,0
<tb>
EMI8.2
In deze tabel hebben de symbolen de volgende betekenis e
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
<tb>
<tb> :Tstrain <SEP> ( C) <SEP> : <SEP> temperatuur <SEP> waarbij <SEP> # <SEP> (viscositeit)=1014,5dPa.s, <SEP> lage
<tb> ontspanningstemperatuur <SEP> genoemd.
<tb>
Tann <SEP> ce) <SEP> : <SEP> temperatuur <SEP> waarbij <SEP> #=1013,0 <SEP> dPa.s, <SEP> hoge
<tb> ontspanningstemperatuur <SEP> genoemd.
<tb>
Tsoft <SEP> ( C) <SEP> : <SEP> temperatuur <SEP> waarbij <SEP> #=107,6 <SEP> dPa.s, <SEP> verwekingstemperatuur
<tb> genoemd.
<tb>
Twork <SEP> ( C) <SEP> : <SEP> temperatuur <SEP> waarbij <SEP> #=104,0 <SEP> dPa.s, <SEP> werktemperatuur
<tb> genoemd.
<tb>
Tmelt <SEP> ( C) <SEP> : <SEP> temperatuur <SEP> waarbij <SEP> #=102,0 <SEP> dPa.s, <SEP> smelttemperatuur
<tb> genoemd.
<tb> rho <SEP> (ohm.cm): <SEP> specifieke <SEP> elektrische <SEP> weerstand.
<tb>
Tkl00 <SEP> ( C) <SEP> : <SEP> temperatuur <SEP> waarbij <SEP> rho=108 <SEP> ohm.cm.
<tb> log(rho)250 <SEP> : <SEP> logaritme <SEP> met <SEP> grondtal <SEP> 10 <SEP> van <SEP> rho <SEP> bij <SEP> 250 C.
<tb> log(rho)350 <SEP> : <SEP> logaritme <SEP> met <SEP> grondtal <SEP> 10 <SEP> van <SEP> rho <SEP> bij <SEP> 250'C.
<tb>
Tliq <SEP> ce) <SEP> : <SEP> temperatuur <SEP> waarboven <SEP> het <SEP> glas <SEP> niet <SEP> meer <SEP> kristalliseert. <SEP>
<tb> s.w. <SEP> (kg/dm3): <SEP> soortelijke <SEP> massa.
<tb>
IL <SEP> (cru') <SEP> : <SEP> röntgenabsorptie <SEP> bij <SEP> 0,6Ä.
<tb>
De glassamenstelling volgens de uitvinding heeft vergelijkbare fysische eigenschappen met die van een gebruikelijk conusglas. Met name het gehalte aan BaO en SrO is aanmerkelijk hoger dan gebruikelijk. Deze beide componenten zijn hoofdzakelijk afkomstig van schermen van te recyclen beeldbuisomhullingen. Door deze oude beeldbuisomhullingen te recyclen tot nieuw conusglas wordt het afvalprobleem aanmerkelijk verminderd.