DE68907482T2 - Verfahren zur herstellung eines glasigen materials, verwendbar insbesondere bei der juwelierarbeit. - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines glasigen materials, verwendbar insbesondere bei der juwelierarbeit.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines glasartigen Materials mit einer blutroten Farbe, das insbesondere bei der Juwelierarbeit Anwendung finden kann.
- Das Material, welches Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist, besitzt eine transparente und nicht gefärbte glasartige Matrix, die im wesentlichen aus Bleisilikat zusammengesetzt ist. Es weist eine große Menge an Cuprit-Kristallen (Cu&sub2;O) auf, welche das Material opak machen und ihm eine charakteristische blutrote Färbung verleihen.
- Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen, oben definierten Materials ist dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen aufweist:
- a) Herstellung eines Bades oder einer Schmelze aus Bleisilikat, hergestellt durch Vermischen von Pleioxyd PbO und Siliciumdioxyd SiO&sub2; in solchen Anteilen, daß das Bleioxyd 65 Gew.- % und das Siliciumdioxyd 35 Gew.-% ausmachen, wobei die Schmelztemperatur in etwa zwischen 1000 und 1300ºC gewählt wird.
- b) Zugabe von Kupferoxyd und eines Reduktionsmittels zu dem in der oben beschreibenen Stufe erhaltenen Schmelzbad, wobei die Zugabemenge an Kupfer derart ist, daß die Gewichtskonzentration des Oxyds in dem Endprodukt etwa 6 bis 8% beträgt, und wobei die Temperatur des Schmelzbades zwischen 1000 und 1300ºC gehalten wird.
- c) Halten des Schmelzbades im Ruhezustand immer bei derselben Temperatur von etwa 1000 bis 1300ºC, so daß die Bläschen entfernt werden.
- d) Thermische Behandlung des so erhaltenen Materials bei einer Temperatur von etwa 500 bis 800ºC während einer solchen Zeitspanne, daß sich Mikrokristalle aus Cuprit (Cu&sub2;O) bilden und wachsen.
- e) Langsames Abkühlen der erhaltenen Masse bis auf Raumtemperatur, so daß die Bildung von Restspannungen in dieser Masse vermieden wird.
- Zur Herstellung des am Anfang eingesetzten Schmelzbades bzw. der Schmelze in der ersten erfindungsgemäßen Verfahrensstufe kann man Quarzsand und Mennige oder auch Bleisilikatglasmasse verwenden. in dieser ersten Stufe kann man auch die Zugabe von geringen Mengen weiterer Bestandteile vorsehen, wozu beispielsweise Litium-, Natrium-, Kalium-, Calcium-, Magnesium-, Barium-, Aluminium- und Phosphoroxyd etc. zählen, um die chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften des letztendlich erhaltenen Materials zu modifizieren. In der Endstufe der thermischen Behandlung bei einer Temperatur von etwa 500 bis 800ºC trennen sich die in dieser Stufe gebildeten Cuprit-Mikrokristalle von dem glasartigen Material ab und entwickeln sich und wachsen in Abhängigkeit von der Temperatur und der Verweildauer. Im allgemeinen beobachtet man die Bildung von roten Kristalliten in Form von verschlungenen Verzweigungen und Verästelungen unterschiedlicher Abmessungen in einer Größenordnung von einigen micron (vorzugsweise in etwa 2 micron) bis etwa 2 mm. Je länger die Verweildauer bei der Wachstumstemperatur für die Kristalle ist, desto größer sind die Abmessungen der Kristalle. Die charakteristische lebhafte rote Farbe des erfindungsgemäßen Materials wird erhalten, wenn die thermische Behandlung der Schmelze in dem oben genannten Temperaturbereich durchgeführt wird. Die Behandlungsdauer ist abhängig von der Masse des zu behandelnden geschmolzenen Materials sowie seiner Zusammensetzung. Die Behandlungsdauer kann von einigen Minuten bis zu einigen Stunden betragen. Die Dichte des erfindungsgemäßen Materials liegt zwischen etwa 4,0 und etwa 4,5.
- Nachstehend wird in nicht beschränkender Weise eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Um ein glasartiges Material mit einer charakteristischen blutroten Farbe zu erhalten, welches Mikroeinschlüsse aus Cuprit- Kristallen aufweist, wobei dieses Material die folgende Zusammensetzung (in Gew.-%) besitzt
- PbO 52 %
- Cu&sub2;O 6 %
- K&sub2;O 5 %
- Al&sub2;O&sub3; 2 %
- P&sub2;O&sub5; 0,5 %
- SiO&sub2; 28 %
- Sb&sub2;O&sub3; 1 %
- Na&sub2;O 2,5 %
- CaO 3 %
- stellt man ein Gemisch aus geeigneten stöchiometrischen Mengen Quarzsand, Mennige, Kaliumcarbonat, Natriumfeldspat und Kalziumcarbonat her und schmilzt dieses Gemisch bei einer Temperatur in einer Größenordnung von 1200ºC.
- Nachdem man eine Schmelze erhalten hat, gibt man die oben genannten, geeigneten Mengen an Cu&sub2;O und metallischem Antimon zu, wobei man kräftig rührt, um eine homogene Flüssigkeit zu erhalten. Das Bad wird bei diesen Zugaben auf einer Temperatur von etwa 1200ºC gehalten.
- Man läßt dann, wobei man immer diese Temperatur beibehält, das Schmelzbad in Ruhe stehen, um die Bläschen zu entfernen. Die Ruhezeit beträgt etwa einige Minuten bis eine halbe Stunde.
- Am Ende des so durchgeführten Affinierens führt man die thermische Behandlung der Mischung bei einer Temperatur in der Größenordnung von 600ºC während einer erforderlichen Zeitspanne durch, die von der behandelten Masse abhängt um die Bildung und das Wachstum von Cuprit-Mikrokristallen (Cu&sub2;O) in der Masse des Materials zu realisieren. Nach der oben erwähnten thermischen Behandlung läßt man das Material sich langsam bis auf Raumtemperatur abkühlen, um die Bildung von Restspannungen in seiner Masse zu vermeiden.
- Man hat so eine glasartige Masse mit einer charakteristischen blutroten Farbe erhalten, die eine große Menge an sternartigen Cuprit-Kristallen in Form von Mikroeinschlüssen aufweist, welche ihm diese charakteristische Färbung bzw. Farbe verleihen und die glasartige Masse opak machen. Die Dichte des resultierenden Materials betrug etwa 4,2.
- Dieses Material kann wie die glasartigen Materialien warm geformt werden oder wie jeder harte Stein geschnitten, matt gemacht oder poliert werden. Es kann vorzugsweise zu Juwelierzwecken Anwendung finden. Seine Färbung kann homogen sein oder Zonen unterschiedlicher Tönungen aufweisen, wobei die Farben in Abhängigkeit von der Abmessung der Cuprit-Mikrokristalle von gelborange bis dunkelrot reichen. Die kleineren Kristalle ergeben eine gelborange Färbung, während die größeren Kristalle dem Material eine dunkelrote Färbung verleihen.
- Es versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist sondern alle Varianten umfaßt.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen eines Materials mit einer
charakteristischen, von gelborange bis blutrot gehenden
Färbung auf Basis von Bleisilikat,
dadurch gekennzeichnet,
daß es folgende Stufen aufweist:
a) Herstellung eines Bades oder einer Schmelze aus
Bleisilikat, hergestellt durch Vermischen von Bleioxyd PbO
und Siliciumdioxyd SiO&sub2; in solchen Anteilen, daß das
Bleioxyd 65 Gew.-% und das Siliciumdioxyd 35 Gew.-%
ausmacht, wobei die Schmelztemperatur in etwa zwischen 1000
und 1300ºC gewählt wird,
b) Zugabe von Kupferoxyd und eines Reduktionsmittels zu
dem in der oben beschriebenen Stufe erhaltenen
Schmelzbad, wobei die Zugabemenge derart ist, daß die
Gewichtskonzentration des Oxyds in dem Endprodukt etwa 6 bis 8 %
beträgt, und wobei die Temperatur des Schmelzbades
zwischen 1000 und 1300ºC gehalten wird,
c) Halten des Schmelzbades im Ruhezustand immer bei der
selben Temperatur von etwa 1000 bis 1300ºC, so daß die
Bläschen entfernt werden,
d) thermische Behandlung des so erhaltenen Materials bei
einer Temperatur von etwa 500 bis 800ºC während einer
solchen Zeitspanne, daß sich Mikrokristalle aus Cuprit
(Cu&sub2;O) bilden und wachsen,
e) langsames Abkühlen bis auf Raumtemperatur der
erhaltenen Masse, so daß die Bildung von Restspannungen in
dieser Masse vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man zur Herstellung des am Anfang eingesetzten
Schmelzbades Quarzsand und Mennige oder auch eine
Bleisilikatglasmasse verwenden kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß man in der ersten Stufe geringe Mengen weiterer
Bestandteile zugeben kann, wozu insbesondere Lithium-,
Natrium-, Kalium-, Calzium-, Magnesium-, Barium-,
Aluminium- und Phosphoroxyd zählen, so daß die chemischen,
physikalischen und mechanischen Eigenschaften des
letztendlich erhaltenen Materials verändert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ruhezeit vor der thermischen Behandlungsstufe
einige Minuten bis zu einer halben Stunde beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Temperatur und die Verweilzeit der
geschmolzenen Masse des Materials bei der thermischen
Behandlungsstufe in Abhängigkeit von der Abmessung der Cuprit-
Mikrokristalle, die man zu erhalten wünscht, wählt.
6. Material, erhalten nach dem Verfahren gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß es eine transparente und nicht-gefärbte glasige
Matrix aufweist, die im wesentlichen aus Bleisilikat
zusammengesetzt ist, das eine große Menge von
Cupritkristallen (Cu&sub2;O-Kristallen) enthält, welche das Material
opak machen und ihm eine von gelborange bis blutrot
gehende charakteristische Färbung verleihen, wobei die
Dichte des Materials in etwa 4,0 bis 4,5 beträgt.
7. Material nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß es folgende Zusammensetzung besitzt, ausgedrückt in
Gewichtsprozent:
PbO 52 %
Cu&sub2;O 6 %
K&sub2;O 5 %
Al&sub2;O&sub3; 2 %
P&sub2;O&sub5; 0,5 %
SiO&sub2; 28 %
Sb&sub2;O&sub3; 1 %
Na&sub2;O 2,5 %
CaO 3 %
8. Material nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gelborange Färbung bei Anwesenheit von
Cupritkristallen geringer Abmessung erhalten ist, während die
blutrote Farbe durch Anwesenheit von Cupritkristallen größerer
Abmessungen erhalten ist, während die Abmessun-gen zwischen
einigen um, vorzugsweise 2 um, und 2 mm variieren.
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