[發明專利]鈉鈣硅玻璃陶瓷

有效

• 申請號: 201880059698.0
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN111065610B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: S.P.庫珀;S.舒弗;C.A.克利克
• 申請（專利權）人: 歐文斯－布洛克威玻璃容器有限公司
• 主分類號: C03C3/087
• 分類號: C03C3/087;C03C10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 童春媛;楊思捷

公開一種具有非晶基質相和結晶相的鈉鈣硅玻璃陶瓷制品，以及從包含47?63mol% SiO₂、15?22mol% Na₂O和18?36mol% CaO的母體玻璃組合物制造鈉鈣硅玻璃陶瓷制品的方法。玻璃陶瓷制品的結晶相具有比非晶基質相更高的鈉(Na)濃度。

本公開涉及玻璃陶瓷，并且更具體地講，涉及鈉鈣硅玻璃陶瓷。

公開背景和概述

鈉鈣硅玻璃，也稱為鈉鈣玻璃，通常用于商業化生產中空和平板玻璃制品，例如玻璃容器和窗戶，并且基于Na₂O–CaO–SiO₂三元體系。可添加相對較少量的其它氧化物，以調節用于各種用途的玻璃的性質。例如，在商業化鈉鈣玻璃組合物中通常包含氧化鋁(Al₂O₃)或鋁氧土，以改善耐化學性，調節粘度，并防止玻璃失透。商業化鈉鈣玻璃組合物通常包含70-75%重量氧化硅(SiO₂)、11-15%重量氧化鈉(Na₂O)、6-12%重量石灰(CaO)和0.1-3%重量氧化鋁(Al₂O₃)。

通過在連續玻璃爐的熔融罐中熔融固體玻璃形成材料的混合物(稱為玻璃批料)，以產生一定體積的熔融玻璃(稱為熔體)，來商業化生產玻璃。通過使熔融玻璃沿溫度分布冷卻，從熔體生產具有非晶無定形結構的玻璃制品，所述溫度分布經計算以避免在玻璃內成核和結晶生長。通常認為鈉鈣玻璃的無意和不受控制的結晶或失透是不希望的，因為它通常導致不同尺寸的相對較粗結晶的不均形成，這可能降低玻璃的透明度和機械強度。此外，已知常規鈉鈣玻璃組合物的失透會在玻璃內產生失透石(Na₂O·3CaO·6SiO₂)、硅灰石(CaO·SiO₂)和/或石英、方石英或鱗石英(SiO₂)結晶，這通過增加其中的Na₂O濃度降低殘余玻璃相的耐化學性。

可通過母體玻璃的受控結晶或陶瓷化形成在整個殘余非晶相中具有均勻分布的細粒結晶的玻璃陶瓷材料。具體地講，可由母體玻璃組合物形成玻璃制品，然后通過在高于其玻璃化轉變溫度(Tg)的溫度熱處理母體玻璃足夠時間量以在玻璃內發生本體成核，隨后結晶生長，而有意地轉變成玻璃陶瓷制品。與母體玻璃相比，所得玻璃陶瓷制品可顯示某些理想且改善的性質。例如，玻璃陶瓷制品可顯示較高的粘度-溫度分布和較低的熱膨脹系數。另外，玻璃陶瓷制品中的晶粒可抑制裂紋蔓延，這可導致增加強度。

根據本公開的一個方面，本公開的一般目的是提供一種鈉鈣硅母體玻璃組合物，該組合物可用于生產與常規鈉鈣硅玻璃相比具有改善的耐化學性和斷裂韌度的鈉鈣硅玻璃陶瓷制品。

本公開體現能夠相互分開或組合實施的多個方面。

根據本公開的一個方面，鈉鈣硅玻璃陶瓷容器的主體，其限定容器的形狀，包括具有非晶基質相和結晶相的鈉鈣硅玻璃陶瓷。鈉鈣硅玻璃陶瓷的總體化學組成包括47-63mol% SiO₂、15-22mol% Na₂O和18-36mol% CaO。結晶相中鈉的濃度大于非晶基質相中鈉的濃度。

根據本公開的另一個方面，提供一種制造鈉鈣硅玻璃陶瓷容器的方法，其中玻璃主體最初由母體玻璃組合物形成，所述組合物包含47-63mol% SiO₂、15-22mol% Na₂O和18-36mol% CaO。玻璃主體為容器的形狀，并且經歷熱處理，以促進玻璃主體的本體原位結晶，使得玻璃主體轉變成玻璃陶瓷主體，所述玻璃陶瓷主體具有非晶基質相和在整個非晶基質相均勻分散的結晶相。

附圖簡述

通過以下描述、所附權利要求和附圖，將最好地理解本公開與其另外的目的、特征、優勢和方面，其中：

圖1為鈉鈣硅玻璃陶瓷制品(即容器)的側視圖；