Способ получения стеклокерамики в виде листов, листы, полученные этим способом, и их использование

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОКЕРАМИКИ В ВИДЕ ЛИСТОВ,ЛИСТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ЭТИМ СПОСОБОМ,И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ(71) Заявитель КОЛОРОББИА ИТАЛИЯ С.п.А.(73) Патентообладатель КОЛОРОББИА ИТАЛИЯ С.п.А.(57) 1. Способ получения стеклокерамики в виде листа, в котором смесь окисей, применяемых для изготовления стеклокерамики, содержащую 2 в количестве 50-80 мас. ,23 в количестве 5-30 мас. , 2 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 , 25, 2, 2, , ,и 2. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют смесь, которая содержит другие окиси в следующих количествах, мас. 0,1-5,0 2 0,1-4,0. 4. Лист стеклокерамики, полученный способом по любому из пп. 1-3, имеющий размеры до 23 м. 17037 1 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 2 в количестве 50-80 мас. , 23 в количестве 5-30 мас. , 2 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 , 25, 2, 2, , ,и 2, в следующих количествах, мас.0,1-3,0 25 0,1-5,0, 2 1-5 2 0,1-6,00,1-6,00,1-6,0, 0,15,0 20,1-4,0. Лист стеклокерамики, полученный таким способом, может иметь размеры до 23 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 17037 1 2013.04.30 Предпочтительно, чтобы масса обрабатывалась при вязкости примерно 4. Обычно расплавленную массу во время процесса прессования подвергают быстрому охлаждению до температуры, соответствующей 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.2 78,61 23 5,35 0,52 2 11,23 25 1,95 2 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 (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 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 225 40-0376 (обозначения- Объединенного комитета по стандартам порошковой дифракции). Механические свойства Микротвердость 740(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 990,510027 /мм 2200-250 кг 102- 154205 мм 3101- 176 6101- 176 следует провести испытание 102 следует провести испытание 106-122 следует провести испытание 0,52 2 11,23 25 1,95 2 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 (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 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 225 40-0376. Механические свойства Микротвердость 832(нагрузка 100 г). Другие характеристики Вид испытаний Метод определения Минимальные значения Водопоглощение 990,5 Сопротивление на изгиб 10027 /мм 2 Сопротивление на разрыв 200-250 кг Сопротивление тепловому удару 101- 176 следует провести испытание Устойчивость к травлению 106- 122 следует провести испытание Пример 3. Смесь окисей, имеющая следующий состав, мас.Содержание,2 75,60 23 8,35 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 (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 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 17037 1 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 225 40-0376. Механические свойства Микротвердость 830(нагрузка 100 г). Другие характеристики Вид испытаний Метод определения Минимальные значения Водопоглощение 990,5 Сопротивление на изгиб 10027 /мм 2 Сопротивление на разрыв 200-250 кг Износостойкость 102- 154205 мм 3 Твердость 101 - 176 6 Сопротивление тепловому удару 101 - 176 следует провести испытание Морозостойкость 102 следует провести испытание Устойчивость а травлению 106-122 следует провести испытание Аналогично описанному в предыдущих примерах, подобные результаты были получены при использовании следующих смесей окисей, мас.2 77,61 75,59 2 10,23 11,24 2 О 3 5,35 5,36 2 2,34 2,34 25 2,95 1,95 3,00 Путем обработки, показанной в примерах, были получены листы значительных размеров, например, до 23 м, которые благодаря необычным свойствам, показанным выше,могут использоваться в конструкциях настилов и панелей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5