декоративное стекло

Формула изобретения

ДЕКОРАТИВНОЕ СТЕКЛО, включающее SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, CaO, MnO, MgO, Fe₂O₃, FeO, Na₂O, K₂O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит CuO при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

SiO₂ - 48,9 - 55,0

TiO₂ - 14,9 - 22,0

Al₂O₃ - 0,50 - 14,9

CaO - 0,30 - 20,10

MnO - 0,017 - 0,10

MgO - 0,10 - 15,50

Fe₂O₃ - 0,22 - 4,50

FeO - 0,15 - 5,10

Na₂O - 0,30 - 8,65

K₂O - 0,20 - 7,20

CuO - 0,003 - 2,15

Описание изобретения к патенту

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

Известен состав декоративного стекла, содержащий компоненты в следующем количестве, мас. SiO₂ 44,4-52,4; TiO₂ 11,4-14,5; Al₂O₃ 15,0-17,1; CaO 12,8-13,7; MgO 0,4-0,7; Fe₂O₃ 1,6-2,4; FeO 0,3-0,6; Na₂O 3,8-4,3; K₂O 0,8-3,9; P₂O₅ 0,7-1,5; SrO 0,1-0,2 [1] Температура варки 1350-1400^оС выработки 1150-1250^оС, отжиг стекла протекает полностью при 600-650^оС, удельный вес стекла 2,68-2,79, кислотостойкость в конц. H₂SO₄ 99,8-99,9, щелочестойкость в 35% NaOH 91-95,2, твердость по шкале Мооса 6,5, прочность на изгиб 775-840 кг/см², стекло имеет яшмовидный узор в розовых, кремовых, бежевых, синих, светло-голубых, зеленых тонах. Однако указанный состав имеет высокие температуры плавления, стекло имеет недостаточно высокую щелочестойкость и термостойкость, что ограничивает области его применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является декоративное стекло, содержащее, мас. SiO₂ 32,84-48,70; TiO₂ 15,0-34,50; Al₂O₃ 1,50-21,37; CaO 5,31-21,16; MgO 0,22-7,90; Fe₂O₃ 0,4-3,43; FeO 0,17-2,14; Na₂O 2,54-9,35; K₂O 0,34-6,02; P₂O₅ 0,01-4,00; SrO 0,02-0,65; Cr₂O₃ 0,01-1,0; MnO 0,04-0,18; ZrO₂ 0,01-0,12; Nb₂O₅ 0,01-0,24. Температура варки стекла 1250-1300, выработки 1130-1150, отжига 550-580, удельный вес 2,65-2,98; кислотостойкость в конц. H₂SO₄ 91-95,3, щелочестойкость 95,3-98,8, водостойкость 1 класс, твердость по шкале Мооса 6,5-7, прочность на изгиб 647-800 кг/см², термостойкость 250-300^оС, стекло имеет яшмовидный узор в зеленовато-голубых, светло-розовых, светло-салатных, зеленых, черных и других тонах [2] Стекло имеет недостаточно высокую кислотостойкость и термостойкость.

Изобретение ставит своей задачей разработать составы декоративных стекол, которые позволяют повысить их кислотостойкость в конц. H₂SO₄ и термостойкость.

Поставленная задача решена за счет того, что декоративное стекло, включающее SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, CaO, MnO, MgO, Fe₂O₃, FeO, Na₂O, K₂O дополнительно содержит CuO при следующих отношениях компонентов, мас. SiO₂ 48,9-55,0 TiO₂ 14,9-22,0 Al₂O₃ 0,50-14,9 CaO 0,30-20,1 MnO 0,017-0,10 MgO 0,10-15,50 Fe₂O₃ 0,22-4,50 FeO 0,15-5,10 Na₂O 0,30-8,65 K₂O 0,20-7,20 CuO 0,003-2,15

В качестве сырья используются горные породы и продукты их переработки: титано-кварцевые пески, нефелиновый концентрат, пегматит, известняк, доломит, магнезит, а также стеклобой, кирпичный бой.

Стекло изготавливают по обычной технологии: шихту плавят в течение 2-2,5 ч при 1250-1300^оС, а отжиг протекает полностью при 550-580^оС. Составы стекол приведены в табл. 1, свойства стекол в табл. 2 (заявляемые составы 1-4, запредельные 5-7), прототип состав 8.

Из данных табл. 1 и 2 следует, что стекла составов 1-4 объемно глушатся в процессе выработки и отжига без дополнительной термообработки, имеют огненно-полированную поверхность, узорчатый рисунок в серо-синих (пример 1), зеленовато-голубых (пример 2), зеленых (пример 3), бежево-коричневых тонах (пример 4).

Объемное глушение осуществляется вследствие ликвидации фазового расслоения стекла. При этом в заявляемом составе по сравнению с прототипом степень фазового расслоения повышается за счет увеличения содержания SiO₂ при одновременном повышении верхнего предела содержания MgO (пример 1), Fe₂O₃ (пример 3), FeO (пример 4). Присутствие CuO вызывает частичное окисление FeO до Fe₂O₃, что также способствует повышению степени фазового расслоения. Повышение степени фазового расслоения обеспечивает повышение термостойкости стекла до 380-400^оС (в прототипе 250^оС). Повышение кислотостойкости до 99,8-99,9% (в прототипе 91%) обусловлено формированием кислой матрицы расслаивающегося стекла за счет увеличения содержания SiO₂.

При уменьшении содержания SiO₂, Na₂O, K₂O, MgO, MnO, Al₂O₃, CuO по сравнению с заявляемыми пределами и увеличении содержания TiO₂, CaO, FeO, стекло кристаллизуется при отжиге и не имеет декоративных свойств (пример 5).

При повышении содержания SiO₂, Na₂O, K₂O, CuO и уменьшении содержания CaO, Al₂O₃, TiO₂ стекло не расслаивается при выработке, не глушится. Высокое содержание Fe₂O₃ придает стеклу черный цвет (пример 6).

При повышенном содержании MgO, MnO, Al₂O₃ и пониженном содержании Na₂O, K₂O, CaO при сохранении содержания остальных компонентов в заявленных пределах стекло частично кристаллизуется несмотря на низкое содержание FeO и Fe₂O₃, что вызывает его растрескивание в процессе отжига (пример 7).

Таким образом, предлагаемый состав позволяет получить глушенные декоративные стекла с повышенной термостойкостью и кислотостойкостью. Стекла имеют цветовую гамму в бежево-коричневых, серых, зеленых, синих, голубых тонах, огненно-полированную поверхность, что исключает необходимость дополнительной полировки.

Предлагаемое стекло может быть использовано в качестве декоративно-облицовочного материала в строительстве, а также в качестве поделочного материала для ювелирных, сувенирных и других изделий. Повышенная термостойкость позволяет использовать стекло для облицовки каминов.