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.

 

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.%:

SiO2	65-73
Al2О3	0,5-2,5
Na2O	5-9
К2O	8-12
Li2О3	0,4-1,5
SrO	0,5-5
В2O3	2,1-5
Р2O5	0,2-0,6
TiO2	0,1-0,5
СаО	до 2,5
MgO	до 3,8
ZnO	до 5
CeO2	до 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.%:

SiO2	58-70
Al2O3	0,1-5
В2O3	2-5
Na2O	10-18
СаО	0,1-2
SrO	0,5-3
Р2O5	0,2-5
ZnS	4-7

(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.%:

SiO2	55-70
Al2O3	0,1-5
В2O3	0,1-8
Na2O	10-20
CaO	0,1-7
SrO	0,1-5,5
P2O5	0,2-6
ZnO	0,1-11
BaO	0,1-6,2
KsO	0,1-5
CeO2	0,3-2
F	0,2-7
TiO2	0,1-4

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
Компоненты	Составы стекол, мас.%	Прототип
1	2	3	4
SiO2	55,0	60,0	65,0	70,0	68,0
Al2О3	5,0	1,0	0,8	0,1	4,5
В2O3	8,0	1,0	0,1	0,5	4,0
Na2O	10,0	11,0	10,0	20,0	10,0
CaO	7,0	1,0	1,8	0,1	1,5
SrO	5,5	0,1	3,0	1,0	2,0
P2O5	0,2	6,0	4,0	0,5	4,0
ZnO	0,1	11,0	2,0	7,0	ZnS-6,0
BaO	0,8	1,0	6,0	0,1	-
K2O	1,0	1,0	5,0	0,1	-
CeO2	0,3	0,9	2,0	0,3	-
F	7,0	2,0	0,2	0,2	-
TiO2	0,1	4,0	0,1	0,1	-

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 стекла	Прототип
1	2	3	4
Температура варки, °С	1420	1400	1420	1415	1450
ТКЛР, α·10-7°C-1	79	82	86	84	90
Количество кристаллической фазы, %	4	3	<2	<2	12

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.%:

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
CeO2	0,3-2
F	0,2-7
TiO2	0,1-4