ДЕКОРАТИВНОЕ СТЕКЛО Российский патент 1995 года по МПК C03C3/87 C03C4/02 

Изобретение относится к составам декоративных стекол и может быть использовано в качестве облицовочного материала в строительстве, а также поделочного материала в ювелирной промышленности.

Известен состав декоративного стекла, содержащий компоненты в следующем количестве, мас. SiО₂ 44,4-52,4; Аl₂О₃ 15,0-17,1; СаО 12,8-13,7; МgО 0,4-0,7; Nа₂О 3,8-4,3; К₂О 0,8-3,9; Fе₂О₃ 1,6-2,4; FеО 0,3-0,6; ТiО₂ 11,4-14,5; SrО 0,1-0,2; Р₂О₅ 0,7-1,5 [1]
Температура варки стекла 1350-1400^оС, вырабатывают стекломассу при 1150-1250^оС, отжиг стекла протекает при 600-650^оС. Удельный вес 2,68-2,79, кислотостойкость в конц. Н₂SО₄ 99,8-99,9, щелочестойкость в 35% NаОН 91-95,2, твердость по шкале Мооса 6,5, прочность на изгиб 775-840 кг/см², тон яшмовидного узора в синих, бежевых, голубых, зеленых и других тонах.

Однако указанный состав имеет высокие температуры плавления и отжига, высокую вязкость расплава, что затрудняет выработку изделий. Кроме того, яшмовидный узор проявляется только на поверхности изделий, масса глушенного стекла имеет однотонную окраску.

Наиболее близким к предлагаемому является декоративное стекло, содержащее, мас. SiО₂ 43,9-54; Al₂О₃ 10,8-13,5; СаО 10,2-14,8; МgО 0,5-0,6; Nа₂О 3,4-4,3; К₂О 1-1,2; Fе₂О₃ 1,5-2,7; FеО 0,7-1,8; ТiО₂ 12,3-19,6; Се₂О₃ 1-1,6; SrО 0,1-0,8 [2]
Температура варки этого стекла 1350-1450^оС, кислотостойкость в концентрированной Н₂SО₄ 90-92% в 20%-ной НСl 88-90% щелочестойкость в 35%-ной NаОН 88-93%
Техническим результатом изобретения является снижение температуры варки и повышение кислото- и щелочестойкости и расширение цветовой гамы коричневых, сиреневых и фиолетовых тонов.

Поставленная задача решена за счет того, что декоративное стекло, включающее SiО₂, ТiО₂, Аl₂О₃, Fе₂O₃, МgО, FеО, СаО, Nа₂О, К₂О, дополнительно содержит МnО при следующем соотношении, мас.

SiО₂ 48,8-63,0
ТiО₂ 2,0-14,80
Аl₂О₃ 0,03-14,80
Fе₂О₃ 0,01-3,81
FеО 0,01-4,30
МnО 0,01-13,50
МgО 0,01-3,14
СаО 0,03-31,0
Nа₂О 0,01-23,09
К₂О 0,03-13,50
В качестве сырья используются горные породы и продукты их переработки: известь, геллифлинта, отходы обогащения железной руды; стеклобой тарный и кваpцевый и, кроме того, следующие химические реактивы: марганцовокислый калий КМnО₄, пиролюзит МnО₂, жидкое стекло с модулем SiО₂/Nа₂О=3, диоксид титана ТiО₂; химический состав сложных сырьевых компонентов приведен в табл.1.

Стекло изготавливают по обычной технологии: шихту плавят в течение 2-2,5 ч при 1250-1320^оС, а отжиг стекла протекает полностью при 550-580^оС. Конкретные составы стекол приведены в табл.2, свойства стекол в табл.3.

Из данных табл.2 и 3 следует, что стекла составов 1-10 объемно глушатся в процессе выработки и отжига без дополнительной термообработки, имеют огненно-полированную поверхность и узорчатый рисунок с окраской в бежевых, светло- и темно-коричневых, черных, сиреневых, фиолетовых (различных оттенков) тонах.

Объемное глушение осуществляется вследствие ликвации стекол. Ликвация фазовое расслоение стекла протекает благодаря определенному соотношению ингредиентов и наличию в составе катализаторов ликвационного процесса ТiО₂, МnО. При этом фазовое расслоение осуществляется в направлении формирования высококремнеземистой матрицы, имеющей высокую коррозионную стойкость к сильным агрессивным средам типа 20% -ной НСl, которая изолирует неустойчивую фазу, формирующую капли, от воздействия агрессивных сред и обусловливает высокую химическую стойкость стекол.

Цвет и интенсивность окрашивания зависят от количества оксида марганца. При содержании до 6,30% МnО₂ глушеное стекло имеет в основном коричневые оттенки от бежевого со светло-коричневыми и редкими сиреневыми прожилками (примеры 1-4) до желто-оранжевого с коричневыми и редкими сиреневыми прожилками (пример 5), также черные с темно- и светло-коричневыми, сиреневыми и фиолетовыми прожилками (примеры 6, 8 и 10).

При больших количествах оксида марганца отчетливо проявляются сиреневые и фиолетовые разводы (примеры 7 и 9).

Интенсивность окраски марганцем повышается с увеличением количества оксидов щелочных металлов: Nа₂О (примеры 5 и 8), К₂О (пример 7), а также СаО (примеры 7 и 8). При этом при высоком содержании марганца (13,5%) прожилки фиолетового и сиреневого цветов переходят в яркие фиолетовые разводы, а стекло окрашивается в серо-сиреневый цвет (пример 7).

Таким образом, предложенное составы позволяют получить глушеные декоративные стекла с высокой кислотостойкостью в соляной кислоте. Стекла имеют широкую цветовую гамму в бежевых, коричневых, сиреневых, фиолетовых тонах, огненно-полированную поверхность, что исключает необходимость дополнительной полировки.

Использование: в строительстве, а также для изготовления ювелирных изделий и сувениров. Декоративное стекло содержит, мас.%: оксид кремния 48,8-63; оксид титана 2-14,8; оксид алюминия 0,03-14,8; оксид железа 0,01-2,81; оксид железа 0,01-4,3; оксид марганца 0,01-13,5; оксид магния 0,01-3,14; оксид кальция 0,03-31; оксид натрия 0,01-23,09; оксид калия 0,03-13,5. Температура варки стекла 1250-1320°С; щелочестойкость к 35% NaOH 95,3-97,8%; кислотостойкость в 20% HCl 92-99,3%. 3 табл.

ДЕКОРАТИВНОЕ СТЕКЛО, включающее SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит MnO при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 48,8-63,00
TiO₂ 2,0-14,80
Al₂O₃ 0,03-14,80
Fe₂O₃ 0,01-3,81
FeO 0,01-4,30
MgO 0,01-3,14
CaO 0,03-31,0
Na₂O 0,01-23,09
K₂O 0,03-13,50
MnO 0,01-13,50