Стекло для изготовления стеклокристаллического материала

Стекло для изготовления стеклокристаллического материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТЕКЛО ДЛЯ ИЗТОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАИзобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в качестве строительного материала для внешней и внутренней отделки различных зданий, сооружений, станций метрополитена . Известен состав для изготовления стеклокристаллического материала, содержащий окислы SI02, А120з, СаО, NaaO, КаО, ВзОз, взятые в следующих соотношениях, мас.%: S102 57,5-76; А120з 9,4-10; СаО 9.632 .5; Na20 0-1,9; К20 0-1,9; В20з 0-1,9. Получение узора достигается за счет формования выступов на поверхности. Кристаллы волластонита растут перпендикулярно поверхности. Недостатком данного состава является необходимость проведения шлифовки закристаллизованных выступов с целью выявления узора, создаваемого на поверхности ЛА, включаюи1ее оксид кремния, оксид алюминия , оксид кальция, оксид магния, оксид натрия и красители, отличающееся тем, что, с целью получения материала гранитОподобной фактуры со сферолитовыми включениями и улучшения декоративных свойств, оно дополнительно содержит оксид калия и фтор при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксид кремния55-60 Оксид алюминия6-9 Оксид кальция17-25 Оксид магния3-10 Оксид натрия1-2 Красители0.1-1,5 Оксид калия5-7 Фтор1-1,8 (Л с иглами - волластонита. Формование выступов и их шлифовка после термообработки sO усложняют технологический процесс. О: XJ Наиболее близким по технической сущО СО ности является стекло для стеклокристаллического материала, включающее, мас.%; -ч Si02 51-60; А120з 7-12; СаО 15-28; МдО 3-6; Na20 2-9; МпО 0.1-1.0; ТЮ2 0.1-1,0; Ре20з0.1-1.0;5Ь28з2-5. Недостатком данного состава является невозможность получения стеклокристаллических материалов разнообразной цветовой гаммы. К недостаткам данного материала следует отнести сложность механической обработки, приводящей к повышенному расходу алмазного инструмента при его шлифовке и полировке. Целью изобретения является получение материала гранитоподобной фактуры со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О

С (21) 2955114/33 (22) 11.07,80 (46) 07.09.92. Бюл. N. 33 (71) Московский химико-технологический институт имени Д.И,Менделеева (72) Н.М.Павлушкин, Н.П.Кабанов, П.Д.Саркисов, В.С.Щукин, Л.А.Орлова, В.M.Пешков, О.Н.Борисова, Г.В.Подлесная и

Л.С.Хайретдинова (53) 666.112,3(088;8) (56) Патент CLUA ¹ 3843343, кл, 65-33, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N.. 610363, кл,:.С 03 С 10/06, 1976. (54)(57) СТЕК:ЛО ДЛЯ ИЗ ГОТОВЛЕНИЯ

СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАИзобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в качестве строительного материала для внешней и внутренней отделки различных зданий, сооружений, станций метрополитена.

Известен состав для изготовления стеклокристаллического материала, содержащий окислы $102, А!20з, СаО, йа20, К20, Bz0z, взятые в следующих соотношениях, мас.%: SfOg 57,5 — 76; AlgOg 9,4 — 10; СаО 9,6—

32,5; Й а20 0-1 9; Kz0 0-1,9; В20з 0-1,9. П олучение узора - достигается за счет формования выступов на поверхности, Кристаллы волластонита растут перпендикулярно поверхности.

Недостатком данного состава является необходимость проведения шлифовки закристаллизованных выступов с целью выявления узора, создаваемого на поверхности

„„ Ж,, 907987 A1 (л)з С 03 С 10/16

ЛА, включающее оксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид натрия и красители, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения материала гранитоподобной фактуры со сферолитовыми включениями и улучшения декоративных свойств, оно дополнительно содержит оксид калия и фтор при следующем соотношении компонентов, мас. :

Оксид кремния 55 — 60

Оксид алюминия 6 — 9

Оксид кальция 17 — 25

Оксид магния 3 — 10

Оксид натрия i — 2

Красители 0,1 — 1,5

Оксид калия 5 — 7

Фтор 1 — 1,8 иглами — волластонита. Формование выступов и их шлифовка после термообработки усложняют технологический процесс.

Наиболее близким по технической сущности является стекло для стеклокристалли- Q ческого материала, включающее, мас. : 00

SiOz 51 — 60; A!20 7 — 12; СаО 15-28; MgO

3 — 6; Naz0 2 — 9; МпО 0,1 — 1,0; Т102 0,1 — 1,0;

Ре20з 0,1-1,0; $Ь2$з 2-5.

Недостатком данного состава является невозможность получения стеклокристаллических материалов разнообразной цветовой гаммы. К недостаткам данного материала следует отнести сложность механической обработки, приводящей к повышенному расходу алмазного инструмента при его шлифовке и полировке.

Целью изобротения является получение материала гранитоподобной фактуры со

907987 сферолитовыми включениями и улучшение декоративных свойств.

Цель достигается тем, что стекло для. изготовления стеклокристаллического материала, включающее оксид кремния, оксид 5 алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид натрия, красители, дополнительно содержит оксид калия и фтор при следующем соотношении компонентов, мас., : оксид кремния 55 — 60; оксид алюминия 6-9; оксид 10 кальция 17-25; оксид магния 3-10; оксид натрия 1-2, красители 0,1-1,5, оксид калия

5-7, фтор 1 — 1,8.

Варку стекла проводят в стекловаренных гэзоплэменных или электрических пе- 15 чах при температуре 1450-1480 С, среда слабоокислительная (за исключением стекол с CuzO в качестве красителя). Формование осуществляют на прокатной машине специальной конструкции (типа завода "Ав- 20 тостекло") в виде непрерывной ленты или нэ автоматических прессах типа АПБ-10 в виде плит размером 300х ЗООх 15 мм, 250 х 250х х 15 мм, возможно формование методом свободного литья. 25

Для получения стеклокристаллических материалов со сферолитовыми включениями стекла указанного химического состава подвергают термообрэбоке. Термообработку изделий проводят непосредственно по- 30 сле их формовэния и в зависимости от подготовки стекла к сферолитообразовэнию может быть одно или двухступенчатой.

Термообработку проводят в роликовой щелевой печи. 35

Согласно одноступенчатому режиму отформованное изделие охлаждают до 650ОС и затем со скоростью 120-150 С/ч нагревают до температуры 930 — 950 С, выдерживают 30-60 мин, и охлаждают до комнатной 40 температуры со скоростью 200-250ОС/ч.

Двухступенчатая термообработка заключается в том, что отформованное изделие охлаждают до 650 С, помещают в печь, нагревают до 700 — 750 С, выдерживают при 45 этих температурах 30 — 60 мин с тем, чтобы в стеле прошли ликвационные процессы, а затем нагревают со скоростью 120-150 С/ч до 930 — 950 С, выдерживают 30-60 мин и охлаждают.

С целью выявления фактуры материала и придания поверхности блеска термообработанные плиты подвергают шлифовке и полировке нэ конвейерных линиях

Получение стеклокристаллических материалов со сферолитами различной окраски обеспечивается определенным химическим составом стекла и соответствующим рех МоМ Тер оо6ра6оТ

Количество фтора в составе стекла и вид применяемого красителя диктуют режим термообработки. В том случае, если количество фтора находится в пределах 1,5 — 1,8 и в качестве красителя используются окислы, склонные к образованию центров кристаллизации, то режим термообработки может быть одноступенчатым, поскольку процесс выделения центров кристаллизации частично происходит при охлаждении стекла. В случае стекол с меньшим содержанием фтора (1-1,3 g), рекомендуется двухступенчатый режим термообработки, выдержка на 1 ступени в области температур 700-80 С способствует ликвации стекла и подготовке локальных областей.к выделению сферолитов.

На основе описываемого состава возможно получение стеклокристаллических материалов самой различной цветовой окраски, поскольку роль глушителя и инициатора процесса сферолитообразования выполняют ионы фтора. не являющиеся хромофорами. В связи с этим введение любого красителя оказывает эффективное воздействие нэ окраску закристаллизованного материала. В связи с тем, что красители в зависимости от своей.кристаллохимической природы неодинаково распределяются в стеклофазе, и в сферолитах усиливается декоративный эффект. Волластонит, выделяющийся в описываемых составах стеклокристаллических материалов, не склонен к широким изоморфным замещениям, следствием этого является различная окраска сферолитовых участков и глушеного стекла. Кроме того, элементы переменной валентности при кристаллизации склонны изменять координационное состояние, что обуславливает иную их окраску. В табл.1 приведены примеры составов стекла, в табл.2 — их свойства.

Пример 1. Стекло состава 1 варят с использованием традиционных для стекольных производств сырьевых материалов: песка, мела, соды, поташа, криолита, глинозема, доломита и окиси кобальта. Возможно использование доменных шлаков, предварительно обессеренных, Температура варки 1450-1470 С, среда слабоокислительнэя. Термообработка двухступенчатая: скорость подъема от температуры 1 ступени до Т вЂ” 150 С/ч, Т = =930 С, время выдержки — 1 ч. Скорость охлаждения 200250 С/ч. Получается стеклокристаллический материал, состоящий иэ глушеного стекла синего цвета со сферолитами светло-голубого цвета. Сферолиты имеют размеры от 3 до 10 мм в диаметре. Распределение их неравномерное, что

907987

Таблица!

Состав стекла, »ас.а

Стекло

----"---- — -"-"--"-"г — — "-"-- — - — — - ---- — — rSi0 AlaOa (СаО (И80 I Na

F f Красители

СО,О, - О,а

СггОа - 0,3

2,00 5,52

1,0 7Î

1,ЕО

1,5

22,17

23,25

22 > 0

3,28 з,оз

3,.0

111 0а05

CuгО - 0,5

Сгаот - 0,6

Cu0 - 0,4

6,55

6,47

6,80

1,5 5,0

2,00 5,52

1>5 . 5>90

3 60,0

57, 73

58,0

1,50

1,00

3,4 з,з

6,10

57,3

59,8

6,32

22,3

20,3

1,З

t,6

SbzOa — t, 5

Сггоз " 0>5

1 78

6,8 .5,1

6,2

1,7, 56,5

6,3

СОаоз - 0>6

Nia03 О 7 а,г

1,З

55,3

6,6

17,9

1,8 придает материалу своеобразный колорит, наиболее выявляемый после шлифовки и полировки.

Пример 2. Стекло варят при температура 1470 С, среда слабоокислительная.

Термообработка одноступенчатая, медлен- 5 ный подъем температуры со скоростью

12Î С/ч до 930-9500С, выдержка 1 ч. Охлаждение. медленное. Окраска материала выдержана в зеленых тонах, глушеная стеклофаза светло-зеленого цвета и на ее фоне 10 светло-салатовые сферолиты различных размеров от 3 до 8 мм.

Пример 3. Стекло варят при температуре 14800С, среда слабовосстановительная. Термообработка одноступенчатая, 15 аналогичная приведенной в примере 2, Òåðмообработанный материал имеет серо-голубой цвет, размер сферолитов колеблется в пределах 3-5 мм.

Приме р4. Температура варки стекла 20

1460-1480 С, среда — резко восстановительная. Режим термообработки двухступенчатый: Та — 800 С, t .= 30 мин: Т2 — 930 С, т = 60 мин. Материал с поверхности имеет пленку черного цвета, после сошлифовки ее 25 открывается глушеная стеклофаза голубовато -зеленоватого цвета с одиночно распределенными сферолитами оранжевого цвета.

30 п.р и м е р 5. Стекло состава 5 варят при температуре 1460-14800С, среда слабовосстановительная. Режим термообработки двухступенчатый. На основе стекла данного состава при совместном присутствии двух 35 красителей — окислов хрома и меди получа. ется материал зеленого цвета с коричневыми сферолитами.

57,83 6,47 23,25 3,03

550 90 170 92

Пример 6. Стекло состава 6 варят при температуре 1460-1480 С, среда нейтральная, термообработка двухступенчатая. Получаемый стеклокристаллический материал имеет оранжево-коричневый цвет, Иэделия в процессе термообработки не деформируются и легко поддаются шлифовке и г олировке алмазным инструментом.

При механической обработке приведенных в примерах составов стеклокристаллических материалов уменьшился расход алмазного инструмента. Обьясняется зто тем, что в присутствии заданного количества фтора уменьшилась склонность стекла к кристаллизации, что привело к некоторому снижению механических показателей (микротвердости, иэносоустойчаавости). По механическим характеристикам разработанный материал приблизился к граниту. Уменьшение износоустойчивости не является в данном случае отрицательным явлением, поскольку основное применение материала — облицовка стен. колонн, создание внутренних интерьеров.

Благодаря уменьшению количества кристаллической фазы в материале уменьшается расход алмаза при его шлифовке и полировке и улучшаются его декоративные качества. Описываемый материал представляет собой цветное глушеное стекло, на фоне которого располагаются отдельные сферолиты или их скопления иной окраски.

Синтезированные стеклокристаллические материалы различно. 1 цветовой гаммы являются заменителями природных отделочных материалов — мрамора и гранита.

Основные области их применения — облицовка стен, колонн гражданских зданий, спортивных, торговых, зрелищных сооружений и станций метрополитена.

907987

Таблица2

Составы

Показатели

5 6

1 2

Плотность, кг/из 2600 2650 2

2800 2750 2600

Прочность на изгиб, ИПа 25

26,8 30

25,7 32,5 35

30,3 38

31,5 15

Прочность на сжатие, ИПа 525

Твердость по Ноосу 7

Уд.ударная вязкость> кгси/сиз . О, 98

0,89

1е3 1,28 l,ll 1,5 1,4 1,45 1,38 1,4

Сопротивление истиранию, r/ñè

0,12 0,11 0 10

0,14 О, 09 0,15 0,19 О> 22 0,1-0,5

0,13

Микротвердость, МПа

6200 6250

Водопоглощение,Ф О

Составитель

Редактор Е, Гиринская Техред М,Моргентал Корректор В. Петраш

Заказ 4052 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Мбсква, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

545 536

7 7

6120 6000

О О

548 550

7 7

6350 6500

О О

536 556

7 7

6300 6250

О О

9 ) гранит

2790 2600-2800

529 100-330

7 около 7

6080 «

О 0,1-1,0