Способ получения декоративного стекла

(в) ИУ СЦЭ 2 Е ИЗОБРЕТЕНИ ОПИ К ПАТЕН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Институт геологии Карельского филиала АНСССР; Благотворительная Ассоциация "Милосердие"(72) Лебедева ГА Озерова Г,ПКореев АВМкртумян НГ,(73) Институт геологии Карельского научногоцентра РАН; Лебедева Галина Алексеевна; ОзероваГалина Павловна; Корнеев Александр Викторович(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГОСТЕКЛА(57) Изобретение относится к способам получениядекоративных стекол, применяемых в качестве поделочного.материапа в ювелирной промышленности и облицовочного материала в строительстве. Сцелью получения высокоструктурированных стекол с узорчатой объемной окраской, имитирующей природный лазурит, агат и янтарь, стекло содержит, масть: 0 37,34-47,50: ТО 14,00 - 2024; й О 206 - 9,1 Ъ; Сао 13,90 - 18,97; МяО 0,96 - Я Ге О 0,85-1,69;Ге 00,10-0,98;йа 05,00-726; К Ь 0,4-1,06; Р О 0,36 - 1,70; Ягб 0,10 - 0,90; ВаО 0,04 - 4,40 и по крайней мере один оксид из .группыСо О 0,20 - 0,50;МлО 0,8-2,0;ЯпО 1,02322 - 100. Шихту плавят при 1280 - 1320 С в течение 2 ч После варки расплав подвергают дополнительной выдержке в печи при 1230 - 1270 С в течение 20 - 60 мин, Выработку стекпомассы осуществляли при 1150 - 1250 С. Отжиг проводили . при 580 - 600 фС, Стекла имеют высокую кислотои щелочестойкость, водоустойчивы, легко подвергаются механической обработке, резке, шлифованию. 4 таблИзобретение относится к составам испособам получения декоративных стекол,применяемых в качестве поделочного материала в ювелирной промышленности, а такжев качестве декоративно-художественного иоблицовочного материала в промышленнойи гражданском строительстве.Известно декоративное стекло Я содержащее, мас. :90233,9-41,6ТОг 13,6-17,1А 20 з . 13 Я,3СаО . 14,0-16,5,. М 90 0,3-0,8ЕегОз 2,9-4,9ЕеО 0,2-1,7йа 20 5,5-7,1КгО 2,0-3,5Известен способ получения укаэанногодекоративного стекла, включающий плавление шихты при 1280-1320 С в течение 2-3 ч,выработку стекломассы при 1150 С и отжигстекла при 550-600 С ЯНедостатком известных техническихрешений является то, что они позволяютполучить декоративное стекло, ймитируЮщее только одну разновидноСть. природногокамня - яшму.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является декоративное стекло Я, содержащеемас, :8102 44,4-52,4Т 02, 11,4-14,5А 20 з 15,0-17,1СаО 12,8-13,7М 90 0.4-0,7Ее 20 з 1,6-2,4Ее О 0,3-0,6йа 20 3.8-4,3К 20 0,8-3,9Рг 05 0,7-1.5ЯгО 0,1-0,2Декоративное сгекло - прототип получают следующим образом. Составляют порецепту шихту, В качестве сырьевых мате, .риалов используют сфеновый концентрат,нефелиновый сиенит, геллефлинту. Плааление шихты осуществляют при 1350-1400 С втечение 2-3 ч, выработку стекломассы ведутпри 1150-1250 С и отжиг стекла при 600650 С 2,Получаемое иэ известного состава и известным способом декоративное стеклоимеет яшмовидную окраску с широкой цветовой гаммой. лНедостатком известных технических решений является то. что яшмовидный эффект проявляется только на поверхности материала, Известные технические решения не позволяют сформировать узорчатыйрисунок в объеме материала и получить высокоструктурированные декоративные. Стекла, имитирующие такие природные кам 5 ни, как лазурит, агат, янтарь. что ограничивает ассортимент изделий ювелирнойпромышленностиЦелью изобретения является получениевысокоструктурированных стекол с узорча 10 той объемной окраской, имитирующей природный лазурит, агат и янтарь.Поставленная цель достигается тем, чтодекоративное стекло, содержащее 302,Т 02, А 20 з. СаО, М 90, Ее 20 з, ЕеО, йагО, К 20,15 Р 20 з, ЗгО, согласно изобретению, дополнительно содержит ВаО и по крайней мереОдин Оксид из группы С 0203, Мп 02, ЗП 02при следующем соотношении компонентов,мас. ф.20 Я 02 37,34-47,50Т 02 14,00-20,24А 20 з 2,06-9,10СаО 13,90-18,97МЯО 0,96-2,75ЕегОз 0,98-1,69ЕеО0,10-0,98Маг О 5,00-7,26К 20 0,4-1,06Р 205 0,36-1,7030 ЯгО . 0,10-0,90ВаО . 004 440и по крайней мере один оксид из группы;Са 20 з 0,2-0,5,МП 02 0,8-2,035 Яп 02 1,0-10,0Поставленная цель достигается тем, чтов способе получения декоративного стекла,включающем плавление шихты, выработкустекломассы и отжиг стекла, согласно иэо 40 бретению, перед выработкой стекломассырасплав дополнительно выдерживают в печи при 1230-1270 С в течение 20-60 мин.Сопоставительный анализ предлагаемого декоративного стекла с прототипом45 позволяет сделать вывод, что заявляемыйсостав отличается от известного более низким содержанием А 20 з, повышенными содержаниями СаО и МагО, а также введениемновых компонентов: ВаО и по крайней мере50 одного из оксидов Со 20 з, Мп 02, Яп 02. Такимобразом, заявляемое техническое решениесоответствует критерию "Новизна",Анализ научно-технической и патент ной информации показал, что известно введение ВаО в прозрачные оптические, электровакуумные и другие натриево-кальциевые стекла для ускорения варки, усиления блеска, снижения склонности к кристаллизации (и.и.Ки 1 айгородский и др.2005102 510 вали сфеновый концентрат и стеклобой.. Сфеновый концентрат представляет собой продукт вторичного обогащения апатит-Нефелиновых руд и состоит иэ сфена с при месью н, фелина, полевых шпатов, эгирина. 35 45 50 Технология стекла. Промстройиздат, 1951,с, 654),Известно применение МпОг, а также СаОз (в сочетании с никелем и селеном) в качестве обеспечивающих веществ в натриево-кальциевых стеклах (там же, с. 452, 453), Известно также применение МпО в качестве красителя, сообщающего стеклу однотонную фиолетовую окраску, Со 20 з - для окраски в синий цвет (там же, с. 454). Яп 02 применяется в качестве восстановителя и глушителя для получения молочно-белых однотонных стекол (там же, с. 460). Однако не было известно, что указанные компоненты позволяют получать высокоструктурированные стекла с узорчатой обьемной окраской, имитирующей природный лаэурит, агат и янтарь. Таким образом, заявляемый состав придает стеклу новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям "Существенные отличия" и "Положительный эффект",Заявляемый способ получения декоративного стекла отличается от прототипа тем, что перед выработкой стекломассы расплав дополнительно выдерживают в печи при 1230-1270 С в течение 20-60 мин, Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "Новизна", Заявителям не известно использование выявленного отличительного признака технического решения в той же или иных совокупностях с проявлением аналогичных свойств, а именно, получением высоко- структурированных стекол с узорчатой объемной окраской, имитирующей природный лазурит, агат и янтарь.Таким образом, заявляемый способ соответствует критериям "Существенные отличия" и "Положительный эффект",В заявляемом составе пониженное содержание А 20 з одновременно с повышенным содержанием МаО и СаО и введением новых компонентов: ВаО и одного из оксидов Со 20 з, Мп 02, Яп 02 при оптимальных условиях дополнительной выдержки расплава позволяет получить высокоструктурированные стекла, так как вызывают объемное расслоение стекла с образованием стеклофаз, кальций-титановой и обогащенной катионами-модификаторами (Ваи одним из катионов Со, Мп, Яп ), Комбинация этих стеклофаэ придает узорчатую окраску всему обьему стекла и,создает эфФект имитации природных камней; лазурита, агата и янтаря,В заявляемом способе дополнительная выдержка расплава при температурах ниже температуры плавления обеспечивает уве 20 25 30 личение вязкости малойлзлх р;11;:,"дн с повышенным содержаний;1 Мд.О, Сад и г:- ниженным содержанием ЛОз, что способствует интенсификации .1 кйяц; окны. процессов, обеспечивает .:съемную ликвацию и позволяет получить высокоструктурированное стекло с узорчатой обьемной окраской, имитирующей природный лазу. рит, агат и янтарь.В качестве исходного сырья испольэоРазличное содержание приме ей обусловливает колебание химического состава сфенового концентрата, Используемый в шихте стеклобой представляет собой бой оконного и тарного стекло. образующийся на предприятиях ппомышленности стройматериалов и пищевой, торговых организациях, стройплощадках. Применяется в размолотом виде (фракция 1-5 мм).Химический состав исходного сырья представлен в табл, 1,В состав шихты вводили оксид бария в виде углекислого бария ВаСОз. Оксид марганца вводили в виде перманганата калия КМп 04, что обеспечивает присутствие в стекле оксида марганца высшей степени валентности. Олово и кобальт вводили в виде порошков оксидов Яп 02 и Со 20 з.Приготовлено 16 составов стекол с укаэанным в табл. 2 соотношением компонентов.Декоративное стекло получали следующим образом,Шихты, составленные в укаэанных пределах содержаний компонентов (табл. 2), плавили при 1280-1320 С в течение 2 ч. После окончания варки перед выработкой стекломассы расплав подвергали дополнительной выдержке в печи при 1230-1270 С в течение 20-60 мин. Выработку стекломассы проводили при 1150-1250 С, а отжиг стекла - при 580-600 С. Температурные режимы варки, выработки и отжига укаэанных составов стекол, а также их свойства представлены в табл, 3, Температура и время выдержки расплава в печи, а также декоративные свойства получаемых стекол представлены в табл. 4.Из данных табл. 2 и 3 следует, что соста-, вы 1-10 при соблюдении оптимальных условий (температуры и времени) дополнительной выдержки расплава (табл.4) позволяют получить высокоструктурированные стекла с объемной ликвационной структурой и обьемным узорчатымрисунком, имитирующим природные камни;лазурит (составы 1.2); янтарь (составы 3-6),агат (составы 7-10).Пониженное содержание Т 1 02, Я гО,СаО, Р 20 Б в сочетании с повышенным содержанием А 120 э, йа 20 приводит к снижению степени расслоения стекла, что приповышенном содержании Ре 20 з и ВаО приводит к формированию темного незаглушенного стекла (составов 11), 10Повышенное содержание Я 102 при пониженном содержании Т 102, РеО, Ре 20 з,Р 20 ь, Зг 0 приводит к снижению степениглушения, что е сочетании с повышеннымсодержанием Со 20 з приводит к формированию темноокрашенного незаглушенногостекла без рисунка (состав 12).Повышенное содержание Т 102, СаО,Р 20 б, М 90, ЯгО при пониженном содержании Я 102, К 20 вызывает кристаллизацию 20расплава при выработке и растрескиваниеизделий при формировании (состав 13).Повышенное содержание Т 102, СаО,Р 2 ОБ, ЯгО при пониженном количестве А 120 зповышает степень расслоения расплава, 25что при пониженном содержании Со 20 з иМп 02 приводит к формированию однотон-.но-окрашенных светло-серых объемно заглушенных непрозрачных стекол, неимеющих узорчатого рисунка (состав 14). 30Повышенное содержание К 20 и йа 20 всочетании с пониженным содержанием Т 102и Зп 02 снижает степень ликвидации и вызывает формирование темных незаглушенныхстекол без рисунка (состав 15). 35Повышенное содержание Зп 02 и ЗгОпри пониженном количестве З 10 г способствует повышению степени глушения и формированию объемно заглушенных стеколоднотонно-окрашенных в коричневый цвет 40без рисунка (состав 16),Иэ табл,4 следует, что при получениидекоративных стекВ оптимальными режимами дополнительной выдержки расплава впечи являются интервал температур 1230- 451270 С и продолжительность выдержки 2060 мин, При указанных режимах в расплавеосуществляются процессы структурныхпреобразований, обеспечивающие расслоение расплава, а также интенсифицируются ликвационные процессы в расплаве, что приводит к формированию высокоструктурированных стекол с узорчатой объемной окраской, имитирующей природный лазурит, агат и янтарь,Иэ табл. 4 видно, что высокая температура (1280 С) и длительная выдержка (70 мин) снижают интенсивность ликвационных процессов в расплаве, что приводит к получению темноокрашенных стекол независимо от состава стекла.При более низкой температуре (1220 С) и малой выдержке (10 мин) ликвационные процессы усиливаются настолько, что стекло глушится полностью в обьеме, непрозрачно, однако не имеет узорчатого рисунка, а имеет однотонную окраску; голубую для составов 1,2; светло-бежевую для составов 3-6, светло-серую для составов 7-10.Таким образом, предлагаемые технические решения позволяют получить высоко- структурированные стекла с узорчатой объемной окраской, имитирующей природный лазурит, агат и янтарь,Декоративные стекла имеют высокую кислота- и щелочестойкость, водоустойчивы (табл. 3), имеют огненно-полированную поверхность, что исключает необходимость дополнительной механической полировки. Кроме того, наличие узорчатого рисунка по всему объему стекла, легкость механической обработки, резки, шлифовки позволяют изготавливать из них изделия сложных конфигураций.Предлагаемые декоративные стекла, имитирующие природный лазурит, агат и янтарь, могут применяться в качестве декоративно-поделочных материалов в ювелирной промышленности для изготовления изделий широкого ассортимента: украшений. сувениров и др а также в качестве декоративно-облицовочных и отделочных материалов в строительстве,(56) Авторское свидетельство СССР М 1159268, кл, С 03 С 3/062, 1984. Авторское свидетельство СССР М 1278313, кл. С 03 С 3/087, 1986.2005102 Таблица 1 Таблица 2 Окси ы 37,34 46,46 46,73 45,80 45,67 Я 102 18,07 17,65 19,89 Т 102 2,16 2,06 4,35 8,91 А 203 Ре 2 Оз 0.99 1,69 0,85 1,37 0,69 0,40 0,98 0,10 РеО 16,91 16,89 17,3 СаО 18,74 1,85 2,60 2,75 0,96 6,73 7,04 6,61 6,77 5,22 1,06 0,59 0,4 0,79 0,4 1,55 1,19 1,43 Р 205 1,67 0,11 0,89 ЯгО 0,5 0,90 0,8 Мп 02 2,0 ВаО 4,40 1,96 3,02 0,1 0,50 Со 20 з Яп 02 100 100 100 100 100 Сфеновый кон- Сфеновый кои- Сфеновый концентратцент ратцентратстеклобой,5 стеклобой,0 стеклобой,2 КМ п 04-4,2 КМп 04 4,85 М 90 йа 20 К 20 Сумма Составы шихты мас,ВаСОзСо 20 з,5 ВаСОз,6 Со 20 з,4 КМ п 04-2,0 ВаСОз,8 17,972,142005102 Продолжение табл, 2 10 Оксиды 39,44 20,10 39,55 20,24 47,50 45,10 43,65 17,43 14,48 14,00 ТОг 9,10 7,26 2,10 9,05 7,05 А 1 гОз 1,30 1,34 0,99 1,14 1,20 ЕегОз 0,16 0,25 0,40 0,27 0.26 ЕеО 18,97 18,90 15,44 17,31 13,90 СаО 2,75 1,60 0,98 1.0 1,55 М 90 ИагО 6,78 5,00 7,03 7,26 5,27 0.84 0,78 0,4 0,80 0,83 КгО Рг 05 0,36 1,70 1,70 0.37 1,44 0,10 0,90 0.19 0,10 ЯгО 1,5 2,0 МпОг 1,41 0.04 0,04 0,04 1,0 ВаО 0,30 0,20 СогОз 1,0 4,68 10,00 ЯпОг 100 100 100 100 100 Сумма Составы шихты мас,Сфеновый кон- Сфеновый кон- Сфеновый конСфеновый концентратстеклобой,7 ВаСОз,065 0 128 1300 11 58 1150 590 1150 590 10 0 уритопо тарнопо добный, и бые, синие бые, с упрозрачныи; то о то дельныи вес, г/с(й ислотостой кость конце НгЯО , % елочестойкость кость. класс ь по шкале Прочность на изгиб,кг/см гВязкость при тем туре плавления,пуазыекоративные свой Лазуритопо добный; гол добныи; голусветло-желтые, светло коричневые2005102 Таблица 4 Декоративные свойства Время выдержки,Состав Температура вые жки, Смин Лазуритоподобный цвет соответствует табл, 320 60 40 1230 1270 1250 1,2 Зап е ельн ые ежимы Обьемно-глушенное однотонно окрашенное голубое стекло без узорчатого рисунка Незаглушенное черное стекло 10 1220 1280 Янтарноподобный цвет соответствует табл. 31230 1270 1250 3-6 Зап е ельные ежимы Обьемно-глушенное однотонно окрашенное светло-бежевое стекло без узорчатогорисункаНезаглушенное черное стекло Агатоподобный цвет соответствует табл. 3 1220 10 70 1280 20 60 40 1230 1270 1250 7-10 е ежимы Обьемно-глушенное однотон 122 но окрашенное светло-серое стекло без узорчатого рисунаглушенное черное стекл Формула тен и А 120 зСаОМдОРегОзРеОйагОК 20 ВаОо краинеи мере один оксидС 0205Мп 02Яп 02перед выработкой расплари 1230 -1270 С в течение 37,34 - 47,50, а14,00 - 20,24и выдержи 0-60 мин СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО СТЕКЛА, включающего Я 02, ТЮ 2, А 20 з, СаО, М 90, РегОз, РеО, ИагО, К 20, Р 205, ЯгО, путем плавления шихты, выработки стекломассы и отжига, отличающийся тем, что, с целью получения высокоструктурированной узорчатой объ-. емной окраски, имитирующей природный лазурит, агат и янтарь, стекло дополнительно содержит ВаО и по крайней мере и один оксид из группы Со 20 з, МпОг, Яп 02 при следующем соотношении компонен тов, мас,%;ЯЮ 2Т 02 2.,06 - 9,10 13.90 - 18,97 0,96- 2,75 0,85 - 1,69 0,10- 0,98 5,00 - 7,26 0,4- 1,06 0,36- 1,70 0,10 - 0,90 0,04 - 4,40 группы 0,2 - 0,5 0,8 - 2,0 10 100