CZ3907U1 - Sklo s teplotou Iiquidus nižší než 800C - Google Patents

Description

Technické řešení se týká skla s teplotou liquidus skla, která je nižší než 800 °C. Sklo má index lomu ηθ vyšší než 1,523. Dosavadní stav techniky

V československém patentu č. 174 225 přihlašovatele z Velké Británie je uvedeno sklo odolné proti alkáliím, které obsahuje v % hmotnostních

46	až	65	%	s io2,
6	až	20	%	ZrO2 a
20	až	45	%	RO,

kde RO je alespoň jeden dvojmocný oxid ze skupiny, zahrnující CaO, MgO, SrO, BaO, a ZnO, přičemž podíl CaO je 20 až 45 % hmot..

Sklo může obsahovat přídavně k CaO 0 až 10 % BaO, až 10 % MgO, až 10 % SrO a 0 až 5 % ZnO.

Dále obsahuje nejvýše 6 % hmot. B₂O₃, A1₂O₃, Tio₂, FE₂O₃,

Na₂O, K₂O, Li₂O a F₂, přičemž každý z těchto oxidů je obsažen v množství až 5 % hmot., přičemž součet váhových podílů Na₂0, K₂O, a Li₂O je nejvýše roven 5 % hmot. skla.

V popisu vynálezu v příkladných provedeních je uvedeno, že teploty liquidus těchto skel leží uvnitř oblasti od 1 400 °C do 1 500 °C, přičemž s přítomností MgO nebo SrO, případně TiO₂, lze dosáhnout mírného snížení teploty liquidus, ale může tak dojít ke snížení odolnosti proti alkáliím. V popisu je uvedeno využití skla pro skleněná vlákna.

V patentu USA číslo 4 824 808 je uveden substrát skla pro tekuté krystaly na principu borosilikátů, s chemickou odolností a vysokou teplotní stabilitou při tvarování skleněných tabulí, pro tekuté krystaly displejů, obsahující v % hmot. okolo až 58 % SiO₂,

12,5 až 18 % A1₂O₃, az 23 % B₂O₃,

0	až 4 %	MgO,
0	až 6 %	CaO,
0	až 6 %	SrO,
1	až 9 %	BaO,
8	až 12	% MgO + CaO
0	až 3 %	ZnO a
0	až 1 %	přídavků.

-1CZ 3907 U

Sklo tohoto složení má deformační teplotu nad 624 °C, vnitřní teplota liquidus nepřesahuje 1 050 ’C, střední koeficient délkové teplotní roztažností je 20 až 60 . 10“⁷ °c“¹ v rozmezí teplot 20 až 300 °C. V užším složení tohoto skla je uvedena viskozita teploty liquidus vyšší než 1,3 . 10⁵ dPas. V příkladných provedeních vynálezu jsou uvedeny teploty liquidus 1032, 1016, 1014, 1013, 1001, 932, 907, 1013, 1080, 1011, 983, 1013, 1042, 1034, 1037, 1043, 1022 °C. Teploty liquidus skla se pohybují v rozmezí 907 až 1043 °C.

V německém patentu č. 31 39 212 německého přihlašovatele je . * uvedeno sklo s indexem lomu n^ > 1,58 a měrnou hmotností < 2,75 g.cm”³ pro brýlová skla. Toto sklo obsahuje

SiO₂ 58 až 64 % hmot.,

B₂O₃ 4 až 9 % hmot.,

A1₂O₃ 0 až 3 % hmot.,

SiO₂ + B₂O₃ + A1₂O₃ 66 až 73 % hmot.,

Li₂O 6 až 13 % hmot.,

Na₂0 0 až 2 % hmot.,

K₂O 0 až 2 % hmot.,

Li₂0 + Na₂0 + K₂O 10,5 až 13,5 % hmot.,

MgO 0 až 6 % hmot.,

CaO 7 až 14 % hmot.,

MgO + CaO 9 až 17 % hmot.,

TiO₂ 1,5 až 7 % hmot.,

ZrO₂ 1 až 6 % hmot.,

TiO₂ + ZrO₂ 4 až 8 % hmot.

Uvedeným sloučením skla podle tohoto vynálezu se dosahuje vysokého indexu lomu, který je rozhodujícím ukazatelem při výrobě brýlového skla, kterému je teplota liquidus podřízena, v tomto vynálezu není uvedena.

Při zpracování běžných typů skel na bázi křemičitosodnovápenatých dochází k jejich silné krystalizaci vlivem poměrně vysoké teploty liquidus a výrobky jsou znehodnoceny odskelněním.

Skla i s relativně nízkou hodnotou teploty liquidus však obvykle nedosahují vyššího indexu lomu, který je nutný pro výrobky s výrazně dobrými, subjektivně posuzovanými, vlastnostmi, zejména vizuálními či optickými.

Úkolem tohoto technického řešení je vytvořit takovou chemickou skladbu skla, aby vzniklo universální sklo s možností pro výrobu skleněných výrobků tažením, litím, ale i pro lisování optických výrobků. Pro všechny případy bylo nutné složením skla navíc řešit získání optimálního průběhu viskozitní křivky. Pro možnou flexibilitu výroby byl řešen i vyšší index lomu skla.

-2Podstata technického řešení

CZ 3907 U

Tento úkol splňuje sklo s nízkou teplotou liquidus, nižší než 800 °C, při indexu lomu n_D vyšším než 1,523, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sklo obsahuje až 66 % hmot. oxidu křemičitého SiO₂, až 21 % hmot oxidu sodného Na₂O a/nebo draselného K₂O,

3,5	až	3,9	%	hmot.	oxidu	zinečnatého	ZnO,
3,0	až	4,0	%	hmot.	oxidu	vápenatého 1	CaO,
2,0	až	3,0	%	hmot.	oxidu	horečnatého	MgO a
4,0	až	6,0	%	hmot.	oxidu	barnatého BaO.

Je výhodné, když sklo obsahuje 7,0 až 9,0 % hmot. oxidu draselného K₂0 a 10,0 až 12,0 % hmot. sodného Na₂O.

Dále je výhodné, když sklo obsahuje 0,1 až 4 % hmot. oxidu litného LiO₂, přičemž součet obsahů oxidů alkalických kovů, to je oxidu sodného Na₂0, draselného K₂0 a litného Li₂0, je 17 až 21 % hmot.

Také je výhodné, když sklo obsahuje 0,1 až 3,0 % hmot. oxidu olovnatého PbO.

Pokud se týká oxidů dvojmocných prvků, je výhodné, když součet obsahů alespoň tří oxidů dvojmocných prvků typu RO, ze skupiny, zahrnující oxid zinečnatý ZnO, vápenatý CaO, hořečnatý MgO, barnatý BaO a olovnatý PbO, je v rozmezí 12 až 20 % hmot.

Kromě toho je výhodné, když sklo obsahuje 0,8 až 1,2 % hmot. oxidu hlinitého A1₂O₃.

Mimoto je výhodné, když sklo obsahuje 0,1 až 1,5 % hmot. oxidu boritého B₂O₃.

Rovněž je výhodné, když sklo obsahuje 0,1 až 0,6 % hmot. oxidu antimonitého Sb₂O₃.

S výhodou sklo obsahuje 0,1 až 0,6 % hmot. oxidu arsenitého ^As2°3’

Dále je výhodné, když sklo obsahuje 0,1 až 0,6 % hmot.'oxidů čtyřmocného prvku typu RO₂, přičemž RO₂ představuje alespoň jeden oxid ze skupiny, zahrnující oxid titaničitý TiO₂, zirkoničitý ZrO₂, germaničitý GeO₂ a ceričitý CeO₂.

Mimoto je výhodné, když sklo obsahuje 0,1 až 0,5 % hmot. oxidů pětimocného prvku typu R₂°5' Přičemž ^R2°5 představuje alespoň jeden oxid ze skupiny, zahrnující vanadičný V₂O₅ a oxid fosforečný P2O5.

Hlavní výhodou tohoto technického řešení je sklo s variabilní možností použití při zpracování ve velkém teplotním intervalu bez nebezpečí vzniku krystalizace. Bylo ověřeno, že sklovina

-3CZ 3907 U o tomto složení nevykazuje žádnou krystalizaci v teplotním rozmezí 500 až 1000 °C za 24 hodin. Až po 48 hodinách byly nalezeny ojedinělé krystalky v teplotním pásmu okolo 750 °C,

Vyšší index lomu umožňuje výrobu opticky náročných výrobků. Sklo má dobrou obrusnost a leštitelnost. Průběh viskozitní křivky je vhodný pro běžné technologie zpracování. Sklo má 3. až 4. hydrolytickou třídu odolnosti. Řešení je vhodné pro technologii kontinuálního zpracování skla litím, tažením a podobné, při nízkých odběrových výkonech nebo pro malokapacitní sklářské tavící agregáty.

Definovaný obsah alkalických kovů je nutný z hlediska příznivých tavících teplot.

Oxidy RO zabezpečují dosažení indexu lomu nejméně 1,523.

Sklo s obsahem PbO má vyšší disperzi a lze jej použít pro výrobky, kde je tato vlastnost požadována, například lustrové ověsy, bižuterní sklo a kvalitní užitkové sklo.

A1₂O₃ zlepšuje mechanické vlastnosti skla, zejména obrusnost Sb₂O₃ a As₂O₃ působí ve skle jako optimální čeřiva.

B₂O₃ působí jako tavidlo a zlepšuje tažné vlastnosti skla.

Oxidy typu RO₂, vnesené do skla spolu s oxidy RO, zvýší index lomu nad 1,523. Obsah CeO₂ způsobí silnou absorbci v oblasti UV záření, což je vhodné při výrobě brýlových skel.

Oxidy typu R₂O₅ přispívají k zabarvení skla do zelena, s výraznou absorbci skla v oblasti UV záření.

Fyzikální vlastnosti skel v rozmezí daném rozsahem složek podle tohoto technického řešení jsou následující.

Optimální průběh viskozitní křivky skel:

3,00

4,00

5,00

7,65

13,1

1350

1120

950

Log £ byl určen z

Teplota liquidus:

Měrná hmotnost : Index lomu n_D :

Disperze :

Abbeho číslo :

Teplota až až až

840 až 650 až 470 až dynamické viskozity,

750 až 765 ’C

2,5 až 2,65 kg.m^-3 1,523 + 0,001

0,009 + 0,001 58 až 62 ( °C)

1400

1130

970

860

670

500.

vyjádřené v dPa.s.

-4CZ 3907 U

Střední koeficient délkové teplotní roztažnosti v rozmezí teplot a 20 až 300 °C : Měrné teplo : Tepelná vodivost:

9,5 až 10,6

10⁶ K“¹

730 až 760 J. kg^-1.K¹

0,5 až 0,6 W.m

Modul pružnosti : 7350 až 7400 . Hydrolytická třída odolnosti : 4.

10”⁷ Pa h (kg.cm”³) nr, a (1O.^-6K^-1) c_p (J.kg”¹.K”¹; Λ(W.m~¹.K^_1) ^Tlog

Příklady provedení technického řešení

Technické řešení je blíže osvětleno na příkladných provedeních skel a jejich odpovídajících vlastnostech.

Složení skla podle příkladu 1 je vhodné pro tažení profilových tyčí a složení podle příkladu 2 je určeno pro lité skleněné tyče. Pro výrobu standardních brýlových skel je výhodné složení skla podle příkladu 3, pro brýlová skla s UV filtrem příklad 5. Sklo podle příkladu 4 je určeno pro výrobu lustrových ověsů a příklad složení skla 6 je vhodný pro bižutérii. Sklo, uvedené v příkladu 7, má zvýšenou odolnost vůči solarizaci, jedná se o bezarsenikové sklo. Sklo podle příkladu 8 je využitelné i pro ruční zpracování skla.

V tabulce vlastností skel je T_T. (°C) - teplota liquidus,

- měrná hmotnost,

- index lomu,

- Abbého číslo,

- střední koeficient délkové teplotní roztažnosti při teplotách v rozmezí 20 až 300 °C,

- měrné teplo,

- tepelná vodivost,

- teplota skloviny (°C) pro odpovídající log % , a to dynamické viskožity skloviny, uvedené v dPa.s.

Složky				P ř í k	lad	y
skla	1	2	3	4	5	6	7	8
SiO2	63,86	63,63	63,28	62,11	63,68	63,51	63,79	63,19
ZnO	3,76	3,74	3,9	3,66	3,75	3,74	3,75	3,72
CaO	3,44	3,43	3,41	3,35	3,43	3,67	3,44	3,40
MgO	2,45	2,44	2,43	2,38	2,44	2,43	2,46	2,42
BaO	5,14	5,12	5,82	5,00	5,13	5,11	5,14	5,09
k2°	8,84	8,80	8,76	8,60	8,81	8,79	8,83	8,75
Na2O	11,04	10,99	10,94	10,74	11,01	10,97	11,03	10,92
a12°3	1,00	1,00	0,99	0,98	1,00	1,00	1,00	0,99
Sb2°3	0,19	0,28	0,28	0,27	0,28	-	0,56	0,19
As2°3	0,28	0,19	0,19	0,18	0,19	0,56	-	0,28
Lí2O	-	0,38	-	-	-	-	-	-

-5CZ 3907 U pokračování

Složky Příklady

skla 1	2	3	4	5	6	7	8
Pbo	—	-	2,73	—	-	-	—
CeO	-	-	-	0,28	-	-	-
P2O5	—	—	—	—	0,22	—	—
®2θ3 _	—	—	—	—	—	—	1,05
Vlastnosti			P	ř í k 1	a d y
skla 1	2	3	4	5	6	7	8
TL 755	750	755	750	755	765	755	765
h 2,608	2,608	2,624	2,659	2,608	2,608	2,612	2,613
πθ 1,5233	1,5246	1,5249	1,5287	1,5235	1,5235	1,524	1,524
A 61,74	61,65	61,68	61,50	61,74	61,71	61,72	62,06
a 10,54	10,70	10,57	10,55	10,54	10,52	10,55	10,40
Cp 741,9	735,5	740,6	739,0	741,9	739,7	741,9	744,2
λ 0,598	0,593	0,597	0,598	0,598	0,598	0,598	0,613
T/logf2 1366	1343	1359	1348	1365	1362	1367	1366
**3 1122	1100	1116	1107	1121	1119	1123	1122
4 960	940	857	948	959	959	961	964
5 846	826	843	836	845	845	847	846
7,65 660	640	658	652	659	660	661	660
'» 13,1 484	465	483	478	483	485	484	484

Průmyslová využitelnost

Řešení je vhodné pro technologii kontinuálního zpracování skla litím, tažením, lisováním atp., při nízkých odběrových výkonech nebo pro malokapacitní sklářské tavící vanové agregáty i sklářské pánve, otápěné plynem i elektricky. Sklo podle tohoto technického řešení je možno využít jako základního skla a libovolně ho barvit při zachování uvedených vlastností. Sklo je vhodné například pro výrobu lustrových ověsů, brýlových skel, kvalitního užitkového skla, skleněných tyčí a bižuterie.

Claims (5)

1. Sklo s teplotou liquidus nižší než 800 °C, indexem lomu ηθ vyšším než 1,523, vyznačující se tím, že obsahuje

62 až 66 % hmot. oxidu křemičitého SiO₂,

17 až 21 % hmot. oxidu sodného Na₂0 a/nebo draselného K₂O,

·» 3,5 až 3,9 % hmot. oxidu zinečnatého ZnO, 1 3,0 až 4,0 % hmot. oxidu vápenatého < CaO, 2,0 až 3,0 % hmot. oxidu hořečnatého MgO a 4,0 až 6,0 % hmot. oxidu barnatého BaO.

2. Sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje

7,0 až 9,0 % hmot. oxidu draselného K₂O a 10,0 až 12,0 % hmot. oxidu sodného Na₂O.

3. Sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje 0,1 až 4 % hmot. oxidu litného LiO₂, přičemž součet obsahů oxidů alkalických kovů, to je oxidu sodného Na₂0, draselného K₂0 a litného Li₂0, je 17 až 21 % hmot.

4. Sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje 0,1 až 3,0 % hmot. oxidu olovnatého PbO.

5. Sklo podle nároku 1 nebo la3, vyznačující se tím, že součet obsahů alespoň tří oxidů dvojmocných prvků RO, ze skupiny, zahrnující oxid zinečnatý ZnO, vápenatý CaO, hořečnatý MgO, barnatý BaO a olovnatý PbO, je v rozmezí 12 až 20 % hmot.

A 6 . Sklo podle nároku 1, vyznačující obsahuje 0,8 až 1,2 % hmot. oxidu hlinitého s e A1₂O₃. t í m, že 5 7. Sklo podle nároku 1, vyznačující s e t í m, že obsahuje 0,1 až 1,5 % hmot. oxidu boritého B 2°3 ’ 8. Sklo podle nároku 1, vyznačující s e t í m, že obsahuje 0,1 až 0,6 % hmot. oxidu antimonitého Sb₂O 3 ’ 9. Sklo podle nároku 1, vyznačující s e t í m, že obsahuje 0,1 až 0,6 % hmot. oxidu arsenitého 2θ3 * 10 .Sklo podle nároku 1, vyznačující s e t í m, že

obsahuje 0,1 až 0,6 % hmot. oxidů čtyřmocného prvku typu RO₂, přičemž RO₂ představuje alespoň jeden oxid ze skupiny, zahrnující oxid titaničitý TiO₂, zirkoničitý ZrO₂, germaničitý GeO₂ a ceričitý CeO₂.

-7CZ 3907 U

11.Sklo podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje 0,1 až 0,5 % hmot. oxidů pětimocného prvku typu

R₂°5, přičemž R₂O₅ představuje alespoň jeden oxid ze skupiny, zahrnující vanadičný V₂O₅ a oxid fosforečný P₂O₅.