RU2330820C1 - Способ производства стекла, окрашенного в массе - Google Patents
Способ производства стекла, окрашенного в массе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2330820C1 RU2330820C1 RU2006141203/03A RU2006141203A RU2330820C1 RU 2330820 C1 RU2330820 C1 RU 2330820C1 RU 2006141203/03 A RU2006141203/03 A RU 2006141203/03A RU 2006141203 A RU2006141203 A RU 2006141203A RU 2330820 C1 RU2330820 C1 RU 2330820C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- dyes
- mixture
- production
- mass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
- C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
- C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к способам производства стекла, окрашенного в массе. Техническая задача изобретения - повышение интенсивности окрашивания стекол и снижение степени улетучивания красителей в процессе варки. В способе получения стекла, окрашенного в массе, по крайней мере один из красителей или их смеси, или по крайней мере смесь одного из красителей с одним или несколькими сырьевыми компонентами шихты предварительно механоактивируют в агрегатах высокоинтенсивного помола до размера частиц от 10 до 100 нм, а в агрегированном виде - от 1 до 80 мкм. 1 з.п. ф-лы.
Description
1. Область техники
Предлагаемое изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано в производстве стекла, окрашенного в массе, вырабатываемого различными методами, в том числе и высокопроизводительным флоат-способом.
2. Уровень техники
Стекла, окрашенные в массе, получают путем введения в шихту и, соответственно, в стекломассу веществ, придающих стеклу окраску и определенные светотехнические характеристики.
Цвет стекла, его светотехнические характеристики определяются, в основном, видом, количеством, соотношением вводимых красителей, а также составом исходного стекла и условиями его варки. Сложность процесса варки цветных стекол обусловлена специфичностью и индивидуальностью используемых красящих агентов, а также необходимостью отработки технологического режима варки и выработки таких стекол.
Эффекты использования для варки стекла отдельных красителей изложены во многих источниках, например: И. Коцик, И. Небреженский, И. Фандерлик «Окрашивание стекла». - М.: Стройиздат. 1983. - С.42-77.
Если в состав стекла входят несколько красителей, то цвет стекла, интенсивность окрашивания, его светотехнические характеристики являются результатом сложного взаимодействия между ними, а также зависят от состава и окислительно-восстановительных условий варки стекла.
В качестве красителей используют соединения, в основном, оксиды, реже металлы элементов ряда: Fe, Co, Se, Ti, Cr, Ni, Mn, V, W, редкоземельные элементы и другие, в различных количествах и сочетаниях. Многие красители дефицитны, дороги, токсичны, малотехнологичны, например, из-за высокой степени улетучивания. Поэтому в практике чаще всего производят окрашенное в массе стекло с ограниченным набором красителей, так как такое стекло легче варится, упрощаются экологические вопросы и уменьшаются затраты на его изготовление. Обычно для каждого цвета предлагается свой набор красящих веществ и добавок, регулирующих окислительно-восстановительные условия варки.
Так, в патенте РФ №2178393, МПК С03С 3/087, 4/02 для получения зеленого теплопоглощающего стекла на базе состава основного листового стекла, мас.%: SiO2 - 68-72; Al2O3 - 0,3-4,0; CaO - 7-10; MgO - 3-4,5; Na2O - 9-14; Fe2О3 - 0,3-1,0; SO3 - 0,3-0,5, помимо традиционных сырьевых материалов (кварцевого песка, доломита, мела, пегматита, кальцинированной соды, сульфата натрия) и железосодержащего компонента для варьирования степени зеленого окрашивания теплопоглощающего стекла в шихту дополнительно вводят сульфат калия, смесь кобальт-титансодержащих компонентов и графита.
Однако с использованием указанных компонентов не удается получить различные оттенки зеленого цвета.
В патенте РФ №2255912 (МПК С03С 3/087, 4/02) для получения стекла голубого оттенка предлагается в качестве основных красителей использовать оксиды железа и оксид марганца, и, кроме того, оно может содержать в качестве красителей один из элементов Cr, Co, Se, Се, V, Ti. Недостатком данного состава является достаточно большой набор красителей, что усложняет процесс его производства.
В патенте 2136619 (МПК С03С 6/02, 1/00), взятом в качестве ближайшего прототипа, предлагается для получения теплопоглощающего стекла широкой цветовой гаммы на основе базисных составов листового стекла использовать ограниченный набор красителей - элементы Fe, Co, Se и стабилизаторы варки - Na2SO4, NaNO3, NaCl, а формирование требуемых центров окраски осуществлять путем подбора их количеств и соотношений, а также направленным регулированием окислительно-восстановительного потенциала стекломассы.
Недостатком данного способа является высокая степень улетучивания отдельных красителей и, как следствие, технологическая сложность корректировки рецептурного состава красителей для регулирования необходимого окислительно-восстановительного потенциала и степени окрашивания стекломассы, а также недостаточная интенсивность окрашивания стекол.
3. Раскрытие изобретения
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, состоит в разработке способа производства стекла, окрашенного в массе, в котором снижение степени улетучивания красителей, повышение интенсивности окрашивания стекломассы и регулирование цветовой гаммы стекол, предлагается осуществлять за счет механодиспергирования и механоактивации исходных окрашивающих агентов, или их смесей, в том числе смесей с компонентами стекольной шихты.
Методы высокоинтенсивного механического диспергирования и механоактивации веществ используется в нанотехнологиях как один из способов получения наноразмерных частиц величиной - 10-100 нм. Известно, что резкое уменьшение размера частиц приводит к изменению их свойств по сравнению с макрообъемом для одного и того же материала и позволяет придавать известным материалам новые свойства. Нанотехнологии используют, в частности, для получения стекол со специальными свойствами для электроники, как сырье для получения кварцевого стекла.
Так наночастицы SiO2, полученные посредством AEROSIL-процесса, обладают, благодаря своей дисперсности, высокой склонностью к остекловыванию и используются как сырье для получения кварцевого стекла. («Пирогенные нанооксиды в качестве сырья для стекла и керамики» - ж. «Стекло и керамика». - 2006. - №8. - С.38-39).
Поставленная задача решается благодаря тому, что в заявляемом способе производства стекла, окрашенного в массе, путем составления шихты с последующей варкой и выработкой, в котором для снижения степени улетучивания красителей и повышения интенсивности окрашивания стекломассы по крайней мере один из красителей элементов ряда: Fe, Co, Se, Cr, Mn, Ni, Ti, Cd, Cu, V, W, Sb, Mo, Au, Ag, редкоземельные элементы или их смеси, или по крайней мере смесь одного из красителей с одним или несколькими компонентами шихты, предпочтительно с компонентами шихты с большей твердостью, чем краситель, предварительно механоактивируют в агрегатах высокоинтенсивного измельчения. Высокоинтенсивный помол осуществляется в различных газовых средах, например воздушной, инертной, восстановительной, окислительной, нейтральной.
Механоактивированные вещества в зависимости от интенсивности обработки и от вида обрабатываемого исходного вещества имеют дисперсность частиц, характерную для механоактивации в агрегатах интенсивного измельчения - от 10 до 100 нм, которые находятся чаще всего в агрегированном состоянии с размером агрегированных частиц преимущественно от 1 до 80 мкм.
Новым в заявляемом способе является то, что для окрашивания стекломассы используют механоактивированные красители или их смеси, в том числе смеси красителей с компонентами шихты, предпочтительно с компонентами шихты большей твердости, чем краситель.
Эти признаки являются существенными, так как благодаря их совокупности достигается поставленная задача.
Предварительная механоактивация красителей и их смесей в различных сочетаниях между собой и с компонентами шихты позволяет повысить интенсивность окрашивания, получать стекла различной цветовой гаммы, снизить потери красителей за счет многофакторных причин, таких как наноразмерные эффекты, межфазные поверхностные взаимодействия между красителями и компонентами шихты, механохимический синтез и другие.
Совместный интенсивный помол смесей красителей может приводить к возникновению новых центров окраски за счет образования твердых растворов, возникновению коллоидного окрашивания, образованию соединений типа шпинелей, к изменению характера протекания окислительных процессов в них. Интенсивное измельчение красителей, смесей красителей с компонентами шихты в разных средах также способствует возникновению новых центров окраски, получению новых фаз.
Совместным высокоинтенсивным измельчением красителей и отдельных компонентов шихты можно повысить интенсивность окрашивания за счет уменьшения степени улетучивания красителей, изменения времени и скорости взаимодействия красителей с компонентами шихты в процессе варки. Так в процессе помола красителей (Fe, Co, Se и другие) с SiO2 происходит, как показал микроскопический анализ, вбивание частиц в пустоты кристаллов SiO2, за счет чего уменьшается их улетучивание (например, улетучивание селена), замедляются процессы окисления (например, окисление железного порошка). Уменьшение улетучивания селена можно достичь также совместным помолом Se с мелом, доломитом и другими сырьевыми компонентами.
4. Осуществление изобретения
В примерах 1-6 представлены результаты лабораторных варок стекол, окрашенных в массе с использованием механоактивированных красителей и их смесей, в том числе и с отдельными компонентами шихты.
Предварительный высокоинтенсивный помол и механоактивацию красителей и их смесей осуществляли на лабораторной центробежно-планетарной мельнице, конструкция которой позволяет изменять степень воздействия на измельченный материал путем варьирования скорости вращения барабанов с навеской красителей и измельчающими шарами. Размер частиц определяли при помощи оптического микроскопа МБС-9. Механоактивацию проводили при относительных скоростях воздействия V=4, 6, 8 отн. ед., соответственно, 2500-3400-4150 оборотов в минуту. Механоактивацию красителей осуществляли в различных газовых средах - воздушной, инертной (аргон).
Пример 1
В готовую шихту основного состава листового стекла, мас.%: SiO2 - 71,7; Na2O - 13,6; Al2О3 - 1,4; Fe2O3 - 0,4; CaO - 0,7; MgO - 3,8; Na2O - 13,8; SO3 - 0,4, мас.%, содержащую кварцевый песок, мел, доломит, кальцинированную техническую соду, кварцполевошпатовый концентрат, сульфат натрия в качестве красителя вводили предварительно механоактивированный порошок железа в количестве 0,16 г на 100 г стекломассы. Механоактивацию красителя осуществляли при двух режимах обработки:
1-й режим: воздушная среда, скорость вращения барабанов центробежно-планетарной мельницы - 2500 оборотов в минуту, время обработки - 15 минут.
2-й режим: инертная среда (аргон), скорость вращения барабанов центробежно-планетарной мельницы - 2500 оборотов в минуту, время обработки - 15 минут и домол - со скоростью вращения 4150 оборотов в минуту, время обработки - 10 минут.
По первому режиму обработки был получен порошок темно-серого цвета со средним размером агрегированных частиц от 6 до 7 мкм.
По второму режиму обработки - порошок светло-серого цвета со средним размером агрегированных частиц от 12 до 23 мкм. Варку стекломассы производили в идентичных условиях - в электрической лабораторной печи при температуре варки Tmax - 1450°С, в корундовых тиглях емкостью 100 мл, время выдержки при Tmax - 3 часа. Сваренная стекломасса с использованием порошка, обработанного в режиме 1, окрашенная в массе, имела насыщенный зеленый цвет. Сваренная стекломасса с использованием порошка, обработанного в режиме 2, окрашенная в массе, имела зеленовато-голубой цвет.
Пример 2
В готовую шихту основного состава листового стекла (аналогично примеру 1), содержащую кварцевый песок, мел, доломит, кальцинированную техническую соду, кварцеполевошпатовый концентрат, сульфат натрия, в качестве красителей вводили предварительно механоактивированный порошок в количестве 0,2 г на 100 г стекломассы, содержащий металлический селен и оксид кобальта в соотношении 5:1. Режим обработки: воздушная среда, скорость вращения барабанов центробежно-планетарной мельницы - 3400 оборотов в минуту, время обработки - 15 минут. Обработанный порошок темно-серого цвета, средний размер агрегированных частиц от 30 до 40 мкм.
Варку стекломассы производили в электрической лабораторной печи при температуре варки Tmax - 1450°С, в корундовых тиглях емкостью 100 мл, время выдержки при Tmax - 3 часа. Сваренная стекломасса, окрашенная в массе, имела сиреневый цвет.
Пример 3
В готовую шихту состава листового стекла (аналогично примеру 1), содержащую кварцевый песок, мел, доломит, кальцинированную техническую соду, кварцполевошпатовый концентрат, сульфат натрия, в качестве красителя вводится предварительно механоактивированный порошок, в количестве 0,153 г на 100 г стекломассы, содержащий металлический селен и оксид кобальта в соотношении 5:2. Режим обработки: воздушная среда, скорость вращения барабанов центробежно-планетарной мельницы - 3400 оборотов в минуту, время обработки - 15 минут. Обработанный порошок черного цвета, средний размер агрегированных частиц от 30 до 40 мкм.
Варку стекломассы производили в электрической лабораторной печи при температуре варки Tmax - 1450°С, в корундовых тиглях емкостью 100 мл, время выдержки при Tmax - 3 часа. Сваренная стекломасса, окрашенная в массе, имела насыщенный фиолетовый цвет.
Пример 4.
В готовую шихту состава стекломассы, мас.%: SiO2 - 70,6; Al2О3 - 3,5; CaO - 9,1; MgO - 0,4; Na2O - 15; SO3 - 0,4; Fe2O3 - 0,1; содержащую кварцевый песок, мел, доломит, кальцинированную техническую соду, кварцполевошпатовый концентрат, сульфат натрия, в качестве красителя вводится предварительно механоактивированный порошок, в количестве 0,53 г на 100 г стекломассы, содержащий кварцевый песок и металлический селен в соотношении 30:1. Механоактивацию порошка осуществляли при двух режимах обработки:
1-й режим: воздушная среда, скорость вращения барабанов центробежно-планетарной мельницы - 2500 оборотов в минуту, время обработки - 15 минут и домол при скорости 4150 оборотов в минуту, время обработки - 10 минут.
2-й режим: воздушная среда, скорость вращения барабанов центробежно-планетарной мельницы - 4150 оборотов в минуту, время обработки - 10 минут.
По первому режиму обработки был получен порошок черного цвета с размером частиц от 3 до 6 мкм.
По второму режиму обработки - порошок красно-коричневого цвета с размером частиц 10-18 мкм.
Варку стекломассы осуществляли в идентичных условиях в температурно-временном режиме, аналогичном в примерах 1-3.
По первому режиму обработки - сваренная стекломасса, окрашенная в массе, имела насыщенный розовый цвет.
По второму режиму обработки - сваренная стекломасса, окрашенная в массе, имела светло-розоватую окраску.
Пример 5.
В готовую шихту основного состава листового стекла, аналогичного примеру 1, содержащую кварцевый песок, мел, доломит, кальцинированную техническую соду, кварцполевошпатовый концентрат, сульфат натрия, в качестве красителя вводили предварительно механоактивированный порошок в количестве 0,5 г на 100 г стекломассы, содержащий смесь кварцевого песка и железного порошка в соотношении 30:1.
Режим обработки смеси: среда аргон, скорость вращения барабанов - 3400 оборотов в минуту, время обработки - 8 минут, домол при скорости 4150 оборотов в минуту, время обработки - 10 минут.
Обработанная смесь - мягкий порошок серебристого цвета, размер частиц от 1 до 3 мкм.
Варку производили в электрической лабораторной печи при температуре Tmax - 1450°С, в корундовых тиглях емкостью 100 мл, время выдержки при Tmax - 3 часа. Сваренная стекломасса, окрашенная в массе, насыщенного голубого цвета.
Пример 6.
В готовую шихту основного состава листового стекла, аналогичного примеру 1, содержащую кварцевый песок, мел, доломит, кальцинированную соду, кварцполевошпатовый концентрат, сульфат натрия, в качестве красителя вводили предварительно механоактивированный порошок в количестве 0,16 г на 100 г стекломассы, содержащий смесь металлического порошкообразного железа и оксида меди в соотношении 1,8:1.
Режим обработки смеси: воздушная среда, скорость вращения барабанов - 2500 оборотов в минуту, время обработки - 10 минут.
Обработанная смесь - порошок темно-серого цвета, размер агрегированных частиц от 6 до 10 мкм. Варку стекломассы производили аналогично примерам 1-5. Сваренная стекломасса, окрашенная в массе, имела голубой цвет.
Claims (2)
1. Способ производства стекла, окрашенного в массе, путем составления шихты с последующей варкой и выработкой, в котором для снижения степени улетучивания красителей и повышения интенсивности окрашивания стекломассы по крайней мере один из красителей элементов ряда: Fe, Co, Se, Cr, Ni, Mn, Ti, Cd, Cu, V, W, Sb, Mo, Au, Ag, редкоземельные элементы или их смеси, или по крайней мере смесь одного из красителей с одним или несколькими сырьевыми компонентами шихты, предпочтительно с компонентами шихты с большей твердостью, чем краситель, предварительно механоактивируют в агрегатах высокоинтенсивного помола до размера частиц от 10 до 100 нм, в агрегированном виде - от 1 до 80 мкм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что механоактивацию осуществляют в различных газовых средах - воздушной, окислительной, восстановительной и инертной.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006141203/03A RU2330820C1 (ru) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | Способ производства стекла, окрашенного в массе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006141203/03A RU2330820C1 (ru) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | Способ производства стекла, окрашенного в массе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2330820C1 true RU2330820C1 (ru) | 2008-08-10 |
Family
ID=39746376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006141203/03A RU2330820C1 (ru) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | Способ производства стекла, окрашенного в массе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2330820C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657049C2 (ru) * | 2016-09-07 | 2018-06-08 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "НПО ГОИ им. С.И. Вавилова") | Способ приготовления шихты для варки окрашенных оптических стекол для светофильтров |
-
2006
- 2006-11-21 RU RU2006141203/03A patent/RU2330820C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657049C2 (ru) * | 2016-09-07 | 2018-06-08 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "НПО ГОИ им. С.И. Вавилова") | Способ приготовления шихты для варки окрашенных оптических стекол для светофильтров |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210108084A1 (en) | Gold Nanoparticle in Ceramic Glaze | |
Zhao et al. | Preparation of ultra-small molecule-like Ag nano-clusters in silicate glass based on ion-exchange process: energy transfer investigation from molecule-like Ag nano-clusters to Eu3+ ions | |
JP6925271B2 (ja) | セラミック複合材料の製造方法 | |
Biron et al. | Colouring, decolouring and opacifying of glass | |
Ma et al. | Stabilization of ultra-small [Ag 2] 2+ and [Ag m] n+ nano-clusters through negatively charged tetrahedrons in oxyfluoride glass networks: To largely enhance the luminescence quantum yields | |
RU2330820C1 (ru) | Способ производства стекла, окрашенного в массе | |
Zhu et al. | Reproduction of Jun‐red glazes with nano‐sized copper oxide | |
Zhang et al. | Achieving tunable sky-blue copper glaze and coloring mechanism by the introduction of phosphorus | |
JP2014091650A (ja) | 透明結晶化ガラス | |
JP4024198B2 (ja) | 緑色ガラス組成物 | |
Tong et al. | A non-rare-earth-doped self-activated blue fluorescent material of transparent glass-ceramics containing single-phase NaY (MoO4) 2: the controllable synthesis, crystallization behavior and luminescent properties | |
JP2010523460A (ja) | 着色微粒子の調製法 | |
WO1999029634A1 (en) | Nitrate/nitrite-free manufacturing of glass with selenium | |
CN102515782A (zh) | 一种通过外加纳米材料在氧化气氛下烧制钧瓷的方法 | |
CN101215088B (zh) | 一种铜红玻璃制品及其制备方法 | |
Cãpãþînã | The study of copper ruby glass | |
CN109825292B (zh) | 一种兼具光响应和绿长余辉发光效果的无机微颗粒的制备方法及应用 | |
Khonthon et al. | Near infrared luminescence from Bi-doped soda lime silicate glasses | |
Hao et al. | Reproduction of phase-separated celadon glazes with Zijin clay | |
Hao et al. | Study on additives assisted reduction of celadons | |
Ko | Optical absorption behaviour of metal/semiconductor hybrid nanoparticle composites | |
CN110526585A (zh) | 一种防伪玻璃陶瓷复合材料的制备方法 | |
CN114075039B (zh) | 一种镓硅酸盐玻璃复合材料及其制备和应用 | |
JPH0593151A (ja) | 封入顔料およびその製造法 | |
Awang et al. | Tailoring spectroscopic properties of Er3+ doped zinc sodium tellurite glass via gold nanoparticles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191122 |