Стекла, поглощающие ультрафиолетовые лучи

• Share

Бесцветные стекла имеют в своем составе оксиды свинца, церия и ванадия, не окрашивающие стекло, но вызывающие поглощение коротких и частично длинных УФ лучей.
Составы таких стекол приведены в таблице 1.

Таблица 1. Составы бесцветных стекол, поглощающих УФ лучи

• Share

Все стекла этой группы требуют окислительного режима варки и введения в шихту окислителей, что диктуется свойствами окислов PbO, CeO2 и V2O5. Стекла 1 и 2 содержат в своем составе диоксид церия. Несмотря на то, что в стекле 1 CeO2 значительно меньше, оно интенсивнее поглощает УФ лучи, чем стекло 2 с большим содержанием CeO2. Интенсивное поглощение УФ лучей вызывает оксид свинца, содержание которого в стекле 1 равно 45%. Оксид свинца при восстановительных условиях варки восстанавливается до металлического свинца. Это приводит к изменению состава стекла, и оно приобретает легкую серую окраску. Поэтому варить данное стекло надо в окислительных условиях с введением в шихту окислителей.
Церий образует два основных оксида — закись Ce2O3 и окись CeO2.
В стекле оба оксида находятся в равновесии, которое сдвигается в сторону Ce2O3 при варке в восстановительных условиях и в сторону CeO2 при окислительных условиях варки. Стекла с CeO2 бесцветны, а с Ce2O3 имеют слабую желтую окраску. Для лучшего пропускания видимого света желателен сдвиг равновесия в сторону CeO2, что обеспечивается окислительными условиями варки.
Аналогично церию ванадий в стекле находится также в двух степенях окисления — V2O3 и V2O5. Стекла с V2O5 менее интенсивно окрашены, поэтому для ванадиевых стекол также требуется окислительный режим варки.
Стекло 3 имеет состав обычного оконного стекла, в которое для поглощения УФ лучей введен пятиоксид ванадия. При толщине 2,71 мм стекло пропускает 83,4% в видимой части спектра.
Близким ему по основному составу можно считать стекло 4. Оно окрашено полиритом, который является отходом производства диоксида церия и содержит около 50% CeO2 и 50% оксидов других редкоземельных металлов и применяется для полировки стекла, откуда он и получил свое название. Стекло, окрашенное в слабый серый цвет, хорошо поглощает УФ лучи с длиной волны короче 360 нм. Пропускание его в видимой части спектра составляет 76% при толщине 2,7 мм.
Стекла, составы которых приведены в табл. 2, а графики пропускания на рис.1б, относятся ко второй группе строительных стекол, полностью поглощающих УФ часть спектра.

Таблица 2. Составы стекол, полностью поглощающих УФ часть спектра

• Share

Стекло 2, окрашенное сернистым кадмием с небольшой добавкой селена, по своим светотехническим характеристикам предпочтительнее стекла 1. Так, при хорошем поглощении УФ лучей оно имеет 90% пропускания в видимой части при толщине стекла 5 мм, в то время как стекло 1 толщиной 2 мм пропускает всего 77%. Однако стекло 1, окрашенное оксидами хрома, не содержит дорогостоящих компонентов, что позволяет рекомендовать его в качестве строительного стекла.
Как и стекла первой группы, стекло с оксидом хрома должно вариться в окислительных условиях с введением в шихту окислителей. В процессе варки хром образует в стекле два вида оксидов — Cr2O3 и CrO3. Стекла с CrO3 более интенсивно поглощают УФ лучи и больше пропускают видимый свет. Сдвигу равновесия в сторону CrO3 способствуют окислительные условия варки и введение в шихту окислителей.
Третья группа стекол, составы которых приведены в табл.3, а графики пропускания — на рис.1в, являются по существу светофильтрами, поглощающими не только всю УФ часть спектра, но и значительную часть фиолетовых и синих лучей.
Стекло 1 этой группы отличается от стекла 2 второй группы лишь большим содержанием селена, что приводит к существенному смещению пределов пропускания стекла в сторону длинноволновой части спектра. Эти стекла, хотя и обладают хорошими светотехническими свойствами, требуют для производства дорогих и дефицитных материалов — сернистого кадмия, селена, цинковых белил.
Более перспективными являются стекла 2 и 3: в их состав не входят дефицитные материалы, а стекло имеет достаточно высокий коэффициент пропускания в видимой части спектра (70% при толщине 3 мм). Стекло 3 можно применять для нужд железнодорожного транспорта.

Стекла первой группы практически бесцветные. Они интенсивно поглощают коротковолновую часть УФ лучей, особенно активно разрушающих бумагу, краски, чернила и ткани. Их целесообразно применять для остекления светопроемов в библиотечных залах, картинных галереях и музеях, в лабораторных помещениях для устройства экранирующих перегородок с постоянным или продолжительным пребыванием людей. При применении таких стекол не меняется спектральный состав видимого света и не искажается цветопередача предметов.
Стекла второй и тем более третьей группы следует использовать преимущественно для устройства остекления в помещениях, где необходимо полностью исключить влияние УФ излучения: в книгохранилищах, архивах, запасниках музеев.
При выборе вида стекла следует учитывать цену его производства. Несмотря на хорошие светотехнические свойства стекол, в состав которых входят ванадий и церий, более предпочтительно стекло, окрашенное полиритом, который является отходом химической промышленности.
Из стекол второй и третьей группы наиболее подходящими для применения в строительстве являются стекла, окрашенные оксидом хрома. В тех случаях, когда необходимо высокое пропускание видимой части спектра, могут быть рекомендованы и более дорогие стекла, окрашенные кадмием и селеном.

Таблица 3 Составы стекол, полностью поглощающих УФ, фиолетовые и синие лучи

• Share