Термочувствительное стекло

Изобретение относится к составам стекол, которые могут быть использованы для изготовления изделий декоративно-художественного и бытового назначения, а также в гражданском строительстве. Технической задачей изобретения является повышение эффекта термочувствительности. Стекло содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 - 55-70; Al2O3 - 0,1-5; В2О3 - 0,1-8; Na2O - 10-20; СаО - 0,1-7; SrO - 0,1-5,5; Р2О5 - 0,2-6; ZnO - 0,1-11; BaO - 0,1-6,2; K2O - 0,1-5,0; СеО2 - 0,3-2; F - 0,2-7; TiO2 - 0,1-4. Стекло имеет следующие свойства: величина температурного коэффициента линейного расширения равна 79-86·10-7 1/°С; количество выделившейся кристаллической фазы, не более 4 мас.%. 2 табл.

Реферат

Изобретение относится к составам термочувствительных стекол и может быть использовано для изготовления изделий декоративно-художественного и бытового назначения, а также в гражданском строительстве.

Известно стекло следующего состава, мас.%:

SiO265-73
Al2О30,5-2,5
Na2O5-9
К2O8-12
Li2О30,4-1,5
SrO0,5-5
В2O32,1-5
Р2O50,2-0,6
TiO20,1-0,5
СаОдо 2,5
MgOдо 3,8
ZnOдо 5
CeO2до 0,8

(US 588595, кл. С03С 3/091, 1999).

Недостатком указанного стекла является его низкая термочувствительность. Стекло после дополнительной термообработки несколько теряет прозрачность и относится к классу опалесцирующих, что ограничивает область его использования.

Наиболее близким к предложенному термочувствительному стеклу по химическому составу и свойствам является термочувствительное стекло следующего состава, мас.%:

SiO258-70
Al2O30,1-5
В2O32-5
Na2O10-18
СаО0,1-2
SrO0,5-3
Р2O50,2-5
ZnS4-7

(SU 1008173, кл. С03С 3/08, 1983).

Недостатком известного стекла является низкая термочувствительность и полная заглушенность во время выработки.

Техническая задача изобретения - повышение термочувствительности, улучшение структуры с целью расширения ассортимента.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что термочувствительное стекло, включающее SiO2, Al2О3, В2O3, Na2O, СаО, SrO, Р2O5, дополнительно содержит ZnO, BaO, K2O, CeO2, F и TiO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO255-70
Al2O30,1-5
В2O30,1-8
Na2O10-20
CaO0,1-7
SrO0,1-5,5
P2O50,2-6
ZnO0,1-11
BaO0,1-6,2
KsO0,1-5
CeO20,3-2
F0,2-7
TiO20,1-4

В качестве сырьевых материалов для получения стекла используют песок, глинозем, борную кислоту или буру, соду, мел, оксид цинка, барий углекислый, суперфосфат, стронций углекислый, поташ, оксид церия, криолит, оксид титана.

Варку стекла осуществляют при температуре 1400-1420°С. Выработка производится в интервале температур 1150-1180°С.

Конкретные составы предложенных стекол представлены в таблице 1.

Таблица 1
КомпонентыСоставы стекол, мас.%Прототип
1234
SiO255,060,065,070,068,0
Al2О35,01,00,80,14,5
В2O38,01,00,10,54,0
Na2O10,011,010,020,010,0
CaO7,01,01,80,11,5
SrO5,50,13,01,02,0
P2O50,26,04,00,54,0
ZnO0,111,02,07,0ZnS-6,0
BaO0,81,06,00,1-
K2O1,01,05,00,1-
CeO20,30,92,00,3-
F7,02,00,20,2-
TiO20,14,00,10,1-

Введение в состав стекла CeO2 в количестве 0,3-2 мас.% и TiO2 в количестве 0,1-4 мас.% способствует образованию церийтитановых комплексов, в которых катион титана находится в шестерной координации, что придает стеклам оттенок от светло-желтого до янтарного и способствует расслоению стекломассы на две аморфные фазы в зависимости от температурно-временных режимов.

Введение в состав стекла F в количестве 0,2-7 мас.% и ZnO в количестве 0,1-11 мас.% способствует разделению матрицы стекла на две стеклообразные фазы, в виде равномерно распределенных капель другого состава, т.е. образованию ликвационной структуры.

Капельная фаза равномерно распределена в массе стекла, размер капель от 0,1 до 0,2 μ. Состав соответствует силикатному стеклу, обогащенному катионами фтора и цинка. Часть катионов цинка выделяется в матрице основного стекла в виде сульфида, однако его содержание составляет менее 4 мас.% и зависит от температуры вторичной термообработки и состава.

Введение в состав стекла оксида калия в количестве 0,1-5 мас.% снижает склонность стекломассы к кристаллизации, способствует однородности и улучшает колер стекла, что важно при изготовлении высокохудожественных изделий.

Введение в состав оксида бария в количестве 0,6-6,2 мас.% придает блеск стеклу благодаря увеличению коэффициента светопреломления, что улучшает эстетический вид вырабатываемых изделий. Оксид бария также увеличивает однородность стекла, тем самым, снижая склонность к кристаллизации матричного стекла, в котором распределена капельная фаза.

Свойства стекла представлены в таблице 2.

Таблица 2
Показатели№ состава стеклаПрототип
1234
Температура варки, °С14201400142014151450
ТКЛР, α·10-7°C-17982868490
Количество кристаллической фазы, %43<2<212

Предлагаемое стекло полностью проваривается и осветляется при температуре, не превышающей 1420°С, что способствует продлению срока службы стекловаренных печей.

Стекло может вырабатываться различными способами как выдуванием, прессовыдуванием, так прессовкой и прокатом.

Помимо выдувных художественных изделий в виде декоративных ваз, подсвечников и различных изделий бытового назначения, из стекла можно вырабатывать ассортимент массового потребления путем центробежного прессования. При этом наблюдается декоративный эффект за счет различной степени глушения на рифленых частях получаемых образцов.

Представляет интерес получение декоративных плоских стекол, пригодных для изготовления панно, витражей и т.д. В данном случае стекломасса вырабатывается халявным способом с дальнейшим разглаживанием халяв. Халява набирается в несколько приемов и переменном нагреве, что создает неповторимый декоративный эффект благодаря высокой термочувствительности стекла.

Термочувствительное стекло, включающее SiO2, Al2O3, В2О3, Na2O, СаО, SrO, Р2О5, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ZnO, BaO, К2О, CeO2, F и TiO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO255-70
Al2O30,1-5
В2О30,1-8
Na2O10-20
СаО0,1-7
SrO0,1-5,5
Р2О50,2-6
ZnO0,1-11
BaO0,1-6,2
K2O0,1-5
CeO20,3-2
F0,2-7
TiO20,1-4