[發明專利]具有高比例氧化鋯的玻璃和其應用

有效

• 申請號: 00803750.7
• 申請日: 2000-02-09
• 公開（公告）號: CN1340034A
• 公開（公告）日: 2002-03-13
• 發明（設計）人: K·瑙曼;N·格羅伊利希－希克曼;U·科爾貝格;W·基菲爾
• 申請（專利權）人: 肖特玻璃制造廠
• 主分類號: C03C3/087
• 分類號: C03C3/087;C03C3/093;C03C3/095;C03C4/20;C03C13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 邰紅

本發明涉及具有高氧化鋯含量的玻璃和它的應用。

具有高氧化鋯含量的玻璃主要被描述與用于增強混凝土的耐堿玻璃纖維有關。與E-玻璃相比，基本上不含堿的硼硅酸鋁玻璃、由已知的含ZrO₂玻璃制成的纖維確實具有較高的耐堿性，但特別是它們在水泥中的長期耐性是不夠的。由于水泥處于高堿性條件下(pH值高達約12.5)，所以混凝土增強纖維的耐堿性非常重要，因此通常處于玻璃開發的前沿。但對于長期用作混凝土中的增強劑來說，除耐堿性以外，其它化學耐性特別是耐水解性明顯也很重要，這是由于它提高了纖維的長期耐性。

對于水、酸和苛性堿液均表現出高耐性的玻璃在各種應用領域引起了人們的關注，如藥品包裝或工藝艙的觀察窗，特別是如果這些玻璃還具有高耐熱性時。

高耐熱性的一個特征是高玻璃化轉變溫度Tg。經驗表明，在具有高Tg的玻璃中所謂的密實度(收縮)較低。這是當處理溫度低于Tg時玻璃部分的收縮，是一種只有具備足夠精度并且具有高度實驗復雜性下才能測定的特性，其對于例如，在玻璃部分的形狀精解度提出非常嚴格的標準的應用領域，如在顯示技術中的應用是非常重要的。

對于光學應用來說，在藍色光譜區具有高的負反常部分色散(ΔPg，F)的玻璃對于像差的校正極其重要。迄今為止已經公開的該系列玻璃的缺點在于它們或者含有大量的PbO，這從環境角度而言是不希望的，并且化學耐性較差，或者在無鉛替代產品中必須使用大量非常昂貴的原料Nb₂O₅，特別是Ta₂O₅，這使得經濟性地生產更為困難。這類無鉛玻璃公開在DE-A?27?29?706中。

在描述具有高ZrO₂含量的耐堿性玻璃的專利文獻中大量的各種規格產品為已知的，但他們仍存在缺點。

英國專利說明書GB?1,290,528描述了用于生產玻璃纖維的玻璃組合物，它們包含13-23％(摩爾)的R₂O(0-2％的Li₂O，其余為Na₂O)。具有這樣高堿金屬含量的玻璃也出現在歐洲專利說明書EP?0?446?064B1中，該說明書中描述了用于內燃機的排氣系統組件的玻璃纖維材料(13-18％(重量)的Na₂O+K₂O)，其耐水解性差。

上述描述同樣適用于DE?17?96?339?C3的玻璃纖維，它以含11％(重量)的Na₂O和1％(重量)的Li₂O的玻璃為基礎，以及適用于DE?4032?460?A1中的轉化為纖維的玻璃，它們含10-15％(重量)的Na₂O和0.1-2％(重量)的K₂O。

德國公開說明書DE-A2?406?888中同樣具有高堿金屬含量(10-25％(重量)的R₂O)的玻璃組合物包含多至20％(重量)的稀土金屬氧化物，例如二氧化鈰，或這些氧化物的天然混合物。

在德國公開說明書DE?31?07?600?A1的玻璃中也存在與TiO₂一起精確到0.5-16％(重量)的稀土金屬氧化物，其中TiO₂的含量至多為玻璃的10％(重量)。這些玻璃還含0.1-1％(重量)的Cr₂O₃。這里的必要條件是鉻大體上處于三價狀態。

德國公開說明書DE-A?26?14?395中描述了不含Al₂O₃的玻璃，其必須含0.5-10％(重量)的Cr₂O₃+SnO₂以具有耐堿性，其組分具有如下缺點：Cr₂O₃僅能困難地溶解在玻璃熔劑中，并且由于“鉻結”的存在對鉻鹽的使用上也發生了問題。SnO₂是一種良好的成核劑，因此促進了結晶。該玻璃還要求0.05-1％(重量)的SO₃作為助熔劑，其可以導致干擾泡沫和氣孔的形成。

DE-A?30?09?953描述了一種除ZrO₂外必須含ThO₂的玻璃纖維。為了達到耐堿性該組分是必需的，但由于它具有放射性，希望能夠將其省去。