close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17037

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.04.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 03C 10/12
(2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОКЕРАМИКИ В ВИДЕ ЛИСТОВ,
ЛИСТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ЭТИМ СПОСОБОМ,
И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
(21) Номер заявки: a 20090259
(22) 2007.09.17
(31) FI2006A000231 (32) 2006.09.18 (33) IT
(85) 2009.02.24
(86) PCT/EP2007/059787, 2007.09.17
(87) WO 2008/034797, 2008.03.27
(43) 2010.02.28
(71) Заявитель: КОЛОРОББИА ИТАЛИЯ
С.п.А. (IT)
(72) Авторы: БАЛДИ, Джованни; БОРЕЛЛИ, Гауденцио; АНТОНИНИ,
Алессио; БИТОССИ, Марко (IT)
BY 17037 C1 2013.04.30
BY (11) 17037
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: КОЛОРОББИА
ИТАЛИЯ С.п.А. (IT)
(56) US 6372319 B1, 2002.
JP 2001-019485 A.
US 2003/0054935 A1.
US 6593257 B1, 2003.
EP 1435343 A1, 2004.
EP 1026129 A1, 2000.
US 5820989 A, 1998.
JP 05193985 A, 1993.
JP 60027622 A, 1985.
(57)
1. Способ получения стеклокерамики в виде листа, в котором смесь окисей, применяемых для изготовления стеклокерамики, содержащую SiO2 в количестве 50-80 мас. %,
Al2O3 в количестве 5-30 мас. %, Li2O в количестве 3-20 мас. %, и, возможно, другие окиси,
расплавляют, полученный таким образом материал пропускают через систему роликов,
формирующих непрерывный лист, который подвергают тепловому циклу кристаллизации
при температуре от 550 до 920 °С, изменяя температуру с приращением в 20 °С, в течение
времени от 2 до 6 ч и охлаждают полученную стеклокерамику с общей продолжительностью кристаллизации и охлаждения 12-25 ч.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют смесь, которая содержит другие окиси, выбранные из группы, состоящей из ZnO, P2O5, K2O, Na2O, CaO, MgO, BaO и
ZrO2.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют смесь, которая содержит другие окиси в следующих количествах, мас. %:
ZnO
0,1-3,0
P2O5
0,1-5,0
K2O
1-5
Na2O
0,1-6,0
CaO
0,1-6,0
MgO
0,1-6,0
BaO
0,1-5,0
ZrO2
0,1-4,0.
4. Лист стеклокерамики, полученный способом по любому из пп. 1-3, имеющий размеры до 2 × 3 м.
BY 17037 C1 2013.04.30
Настоящее изобретение относится к области керамических материалов и к способам
их получения.
Как известно, стекло является аморфным материалом, получаемым путем плавления
кристаллических веществ, обычно окисей, и последующего охлаждения расплавленной
массы.
Для получения стеклокерамики расплавляют соответствующие смеси окисей, расплавленную массу, полученную таким образом, подвергают быстрому охлаждению с помощью
формообразующих операций (статическое или с прокаткой прессование, центрифугирование, впрыскивание, вдувание, экструзия, горячее изгибание), затем полуфабрикат подвергают соответствующим тепловым циклам, в которых образуются и впоследствии растут
гомогенные или гетерогенные кристаллические ядра [1, 2].
Присутствие кристаллических фаз и специфическая микроструктура, определяемая
одновременным присутствием их с аморфной матрицей, придают конечному материалу
новые химико-физические свойства (твердость, глянец, сопротивление напряжениям и
травлению и т.д.), которые делают его особенно полезным в разных областях и которые
значительно превосходят аналогичные свойства стекла.
Циклы обработки стекла и стеклокерамики, очевидно, совершенно различны, и поэтому невозможно непрерывно обрабатывать расплавленную массу окисей, которая, как упоминалось выше, составляет первый этап получения и которая быстро охлаждается путем
различных формообразующих операций. С другой стороны, очевидно, насколько полезно
было бы иметь возможность подвергнуть расплавленную массу для получения стеклокерамики циклам нормального изготовления, используемым для изготовления стекла, также
потому, что это позволило бы упростить процесс и получить окончательный материал
значительно легче и любых желательных размеров.
Для решения вышеуказанных проблем предлагается способ получения стеклокерамики в виде листов, в котором смесь окисей, применяемых для изготовления стеклокерамики, содержащую SiO2 в количестве 50-80 мас. %, Al2O3 в количестве 5-30 мас. %, Li2O в
количестве 3-20 мас. % и, возможно, другие окиси, расплавляют, полученный таким образом материал пропускают через систему роликов, формирующих непрерывный лист, который подвергают тепловому циклу кристаллизации при температуре от 550 до 920 °С,
изменяя температуру с приращением в 20 °С, в течение времени от 2 до 6 ч и охлаждают
полученную стеклокерамику с общей продолжительностью кристаллизации и охлаждения
12-25 ч, причем используемая смесь содержит другие окиси, выбранные из группы, состоящей из ZnO, P2O5, K2O, Na2O, CaO, MgO, BaO и ZrO2, в следующих количествах, мас. %:
ZnO: 0,1-3,0 P2O5: 0,1-5,0, K2O: 1-5; Na2O: 0,1-6,0; CaO: 0,1-6,0; MgO: 0,1-6,0, BaO:0,15,0; ZrO2:0,1-4,0.
Лист стеклокерамики, полученный таким способом, может иметь размеры до 2 × 3 м.
Смеси окисей, как описано выше, имеют точку плавления от 1500 до 1550 °С и поэтому могут плавиться в обычных газовых печах, используемых для плавки стекла, а расплавленные материалы свободны от шихтовых камней и пузырьков и обладают такой
вязкостью, которая позволяет процесс дальнейшей формовки.
Процесс формовки и последующий отжиг выполняют в обычных условиях, используемых для формовки стекла.
Например, расплавленный материал прокатывают путем пропускания его через систему роликов, которая в то же время сжимает слои до требуемой толщины и подает их
вперед.
Затем сплошной лист, образованный таким образом, входит в печь с регулируемой
температурой, называемой печью для отжига, которая позволяет снять возможные механические напряжения, вызванные в стекле во время этапа формовки роликами. На выходе
из печи для отжига края листа обрезают, по возможности выпрямляют и обрезают до соответствующих размеров, так что этот процесс позволяет, например, непрерывное изготовление листов больших размеров.
2
BY 17037 C1 2013.04.30
Предпочтительно, чтобы масса обрабатывалась при вязкости примерно log ŋ = 4.
Обычно расплавленную массу во время процесса прессования подвергают быстрому
охлаждению до температуры, соответствующей log ŋ = 13, при которой аккумулированные напряжения рассеиваются примерно в течение 1 ч.
Кроме состава смеси, для процесса, согласно изобретению, важен также тепловой
цикл кристаллизации.
Этот тепловой цикл должен выполняться при температуре от 550 до 920 °С и в течение времени от 2 до 6 ч, полный цикл продолжается в течение 12-25 ч.
Путем изменения времени и температуры в пределах указанных интервалов можно
также изменять внешние характеристики материала.
Например, начав с температуры 550 °С и изменяя ее с приращением в 20 °С, можно
получить диапазон, который перекрывается от голубого благодаря явлению Тиндаля до
полупрозрачного и до совершенно непрозрачного белого.
Некоторые примеры изготовления стеклокерамики в соответствии с изобретением
приведены ниже.
Пример 1.
Смесь окисей, имеющая следующий состав, мас. %:
SiO2
78,61
Al2O3
5,35
ZnO
0,52
Li2O
11,23
P2O5
1,95
K2O
2,34.
была расплавлена в газовой печи (кислород-метан) при температуре 1450 °С. Приблизительно через 36 ч расплавленная масса оказалась совершенно очищенной, доведенной до
температуры обработки (log ŋ = 4) и сформованной в соответствии с известной технологией обработки стекла до желательной формы и размеров. В этом случае расплавленная
масса во время процесса прессования подвергается быстрому охлаждению до температуры, соответствующей log ŋ = 13, и сохраняется постоянной, так что аккумулированные
напряжения рассеиваются примерно в течение 1 ч.
Цикл кристаллизации был выполнен выдерживанием листа при температуре 820 °С в
течение 1 ч, а затем постоянным снижением температуры в течение 12 ч до достижения
температуры окружающей среды.
Дифракционный анализ показывает, что после кристаллизации при температуре
820 °С в течение 130 мин присутствуют следующие фазы: бета-кварц [11-0252] и силикат
лития Li2Si2O5 [40-0376] (обозначения JCPDS - Объединенного комитета по стандартам
порошковой дифракции).
Механические свойства:
Микротвердость: 740 Hv (нагрузка = 100 г).
Другие характеристики:
Вид испытаний
Водопоглощение
Сопротивление на изгиб
Сопротивление на разрыв
Износостойкость
Твердость
Сопротивление тепловому удару
Морозостойкость
Стойкость к химикатам
Метод определения
Минимальные значения
EN99
< 0,5 %
EN100
> 27 H/мм2
> 200-250 кг
EN 102-EN 154
< 205 мм3
EN 101-EN 176
>6
EN 101-EN 176
следует провести испытание
EN102
следует провести испытание
EN106-EN122
следует провести испытание
3
BY 17037 C1 2013.04.30
Пример 2
Смесь окисей, имеющая следующий состав, мас. %:
SiO2
74,61
Al2O3
9,35
ZnO
0,52
Li2O
11,23
P2O5
1,95
K2O
2,34,
была расплавлена в газовой печи (кислород-метан) при температуре 1450 °С. Приблизительно через 36 ч расплавленная масса оказалась совершенно очищенной, доведенной до
температуры обработки (log ŋ = 4) и сформованной в соответствии с известной технологией обработки стекла до желательной формы и размеров. В этом случае расплавленная
масса во время процесса прессования подвергается быстрому охлаждению до температуры, соответствующей log ŋ = 13, и сохраняется постоянной, так что аккумулированные
напряжения рассеиваются примерно в течение 1 ч.
Цикл кристаллизации был выполнен выдерживанием листа при температуре 900 °С в
течение 1 ч, а затем постоянным снижением температуры в течение 12 ч до достижения
температуры окружающей среды.
Дифракционный анализ показывает, что после кристаллизации при температуре
900 °С в течение 60 мин присутствуют следующие фазы: литиево-алюминиевый силикат
[35-0794] и силикат лития Li2Si2O5 [40-0376].
Механические свойства:
Микротвердость: 832 Hv (нагрузка = 100 г).
Другие характеристики:
Вид испытаний
Метод определения
Минимальные значения
Водопоглощение
EN99
< 0,5 %
Сопротивление на изгиб
EN 100
> 27 H/мм2
Сопротивление на разрыв
> 200-250 кг
Сопротивление тепловому удару
EN 101-EN 176
следует провести испытание
Устойчивость к травлению
EN106-EN 122
следует провести испытание
Пример 3.
Смесь окисей, имеющая следующий состав, мас. %:
Содержание,
SiO2
75,60
Al2O3
8,35
ZnO
0,50
Li2O
9,75
P2O5
1,95
K2O
2,35
Na2O
1,00
CaO
0,50
была расплавлена в газовой печи (кислород-метан) при температуре 1450 °С. Приблизительно через 36 часов расплавленная масса оказалась совершенно очищенной, доведенной
до температуры обработки (log ŋ = 4) и сформованной в соответствии с известной технологией до желательной формы и размеров.
В этом случае расплавленная масса во время процесса прессования подвергается
быстрому охлаждению до температуры, соответствующей log ŋ = 13, и сохраняется постоянной, так что аккумулированные напряжения рассеиваются примерно в течение 1 ч.
Цикл кристаллизации был выполнен путем повышения температуры до 820 °С в течение приблизительно 4 ч, выдерживанием, постоянным в течение 4 ч, а затем понижением
ее снова в течение 12 ч до достижения температуры окружающей среды.
4
BY 17037 C1 2013.04.30
Дифракционный анализ показывает, что после кристаллизации при температуре
820 °С в течение 4 ч присутствуют литиево-алюминиевый силикат [21-0503] и силикат лития Li2Si2O5 [40-0376].
Механические свойства:
Микротвердость: 830 Hv (нагрузка = 100 г).
Другие характеристики:
Вид испытаний
Метод определения
Минимальные значения
Водопоглощение
EN99
< 0,5 %
Сопротивление на изгиб
EN 100
> 27 H/мм2
Сопротивление на разрыв
> 200-250 кг
Износостойкость
EN 102-EN 154
< 205 мм3
Твердость
EN 101 -EN 176
>6
Сопротивление тепловому удару
EN 101 -EN 176
следует провести испытание
Морозостойкость
EN 102
следует провести испытание
Устойчивость а травлению
EN106-EN122
следует провести испытание
Аналогично описанному в предыдущих примерах, подобные результаты были получены при использовании следующих смесей окисей, мас. %:
SiO2
77,61
75,59
Li2O
10,23
11,24
Al2О3
5,35
5,36
K2O
2,34
2,34
P2O5
2,95
1,95
ZnO
1,52
0,52
MgO
3,00
Путем обработки, показанной в примерах, были получены листы значительных размеров, например, до 2 × 3 м, которые благодаря необычным свойствам, показанным выше,
могут использоваться в конструкциях настилов и панелей.
Источники информации:
1. US 6 372 319 B1, 2002.
2. JP 2001 019485 A.
3. US 2003/054935 A1.
4. US 6 593 257 B1, 2003.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
100 Кб
Теги
патент, by17037
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа