[发明专利]无铅玻璃

说明书

发明领域

一类具备对制造结晶玻璃制品和层压制品有用性质的无铅玻璃。

发明背景

氧化铅含量较高的硅酸盐玻璃，具有特别适用于制造结晶玻璃制品的独特性质。这些性质包括低的液相线温度和大的对应于适宜粘度的温度范围。这些性质避免了在成形过程中发生析晶现象。

人们对环境和健康的关注，要求尽可能消除在玻璃组成中使用有毒的氧化物，特别是氧化铅。美国专利5,270,269(Hares等)描述了制造结晶玻璃制品中能满足这一要求的途径。本发明则提供一种不同的途径。

制造结晶玻璃制品一般是手工操作。该操作要对玻璃成形物进行好几次加工制作和加热。当然，要求在一次成形操作中完成尽可能多部分的成形。这就要求低的液相线温度和长的粘度曲线。后一性质即在没有发生析晶现象下，也就是在玻璃中不形成任何结晶情况下大可以进行成形操作的大温度范围。

对结晶玻璃制品的其它有益性质，包括高的折射率、色散和密度；以及良好的耐擦伤性性和化学稳定性，即能耐化学品的侵蚀和耐气候的作用。对薄壁工艺制品特别有益的一种性质是当制品的边缘与另一个物体如餐具轻轻撞击时能发出共鸣声。这种共鸣声一般称作薄壁制品如花瓶和高脚玻璃杯的宏亮度或鸣响声。

本发明的目的是提供一类具有对结晶玻璃制品和层压制品都有用的性质的玻璃组合物。

本发明的第二个目的是提供一类不含有毒物质特别是铅化合物的玻璃组合物。

本发明的第三个目的是提供CTE为70-110×10^-7/℃，密度至少为2.70克/厘米3，具有长粘度曲线和低液相线的玻璃，这类玻璃尤其适合制造结晶玻璃制品。

本发明的第四个目的是提供一类玻璃，作为美国专利5,270,269中揭示的该类玻璃不同，用于制造结晶玻璃制品。

发明概述

本发明的玻璃基本不含铅，密度至少为2.70克/厘米³，液相线低于1000℃，具有长的粘度曲线，CTE为70-110×10^-7/℃，良好的耐擦伤性和化学稳定性，按照氧化物的重量百分数表示，玻璃的组成主要包含：

SiO₂   52-66       ZnO         15-30

Al₂O₃  0-3        BaO          0-7

Li₂O    0-4    MgO+CaO+SrO      0-5

Na₂O    3-16       ZrO₂        0-4

K₂O     0-12

本发明还在于由上述玻璃成形的结晶玻璃制品，以及层压结合两个物体的表面制成的制品。

发明详细描述

本发明研制的玻璃可用于制造结晶玻璃制品。它与-269专利中揭示的用于这一目的该类玻璃不同。本发明的玻璃特别适合这一目的，同时还发现这类玻璃具备适合玻璃层压过程的性质。

早先的Hares等人专利的玻璃组合物的特征，是含有相当多量的BaO和SrO和少量ZnO。本发明的玻璃既不需要BaO也不需要SrO。至多允许存在有限量的这些氧化物。本发明的玻璃与以前的玻璃不同，含有相当大量的ZnO。

本发明玻璃的特征是液相线温度低和粘度曲线长。加工艺术玻璃时的最佳粘度约为10⁴P·s(10⁵泊)。这也可表达为Log粘度(按Pa·s)为4。本发明玻璃在850℃-900℃范围具备这样的粘度。长的粘度曲线表征为玻璃粘度与最佳值10⁴pa·s间的变化不超过10倍的温度范围较大，如750-975℃。

附图1所示为三种玻璃的粘度/温度曲线图。图1中，温度(T)(℃)在横轴，Log粘度(Pa·s)在纵轴上。

曲线A是下面表1中实施例17玻璃的粘度-温度曲线，它是本发明玻璃代表性的较长而平坦的曲线。曲线B是一种硼硅酸盐玻璃曲线，为较陡的粘度-温度曲线。曲线C是代表性钠钙硅酸盐玻璃的曲线。

可以看出曲线A和曲线C非常相似，曲线C略高一些。这表明曲线C为略微硬些的玻璃，即这种玻璃在任一给定温度下都比曲线A玻璃的粘度略高。因此，这两种玻璃能较好匹配，用于涂布或层压的用途。