專利名稱：無鉛高折射率微珠玻璃的制作方法
技術領域：
本發明是一種用于制造玻璃微珠，屬于制造回歸反射玻璃微珠用的高折射率玻璃的制造技術領域。
作回歸反射用的微珠玻璃，因希望它具有較高的反光強度，通常使用氧化鉛、氧化鈦、氧化鉍等高折射氧化物來滿足微珠玻璃的折射率達到1．9。如德國專利DD258133，英國專利GB1130284，美國專利USP3293051等都采用大量的氧化鉛，其不足之處在于氧化鉛盡管能改善玻璃析晶，提高折射率，但由于熔制過程中鉛的大量揮發，造成嚴重的環境污染，對操作人員身體造成嚴重危害，另外含鉛微珠在陽光紫外線的長期照射下會變黑而失去反光作用。為解決上述問題，美國專利USP3419403中介紹了一種在TiO2-BaO系統中加入氧化鉍、氧化銻等，折射率可達1．8～2．5，該發明采用較低的二氧化鈦與氧化鋇摩爾含量比，為0．9～2．2，部分折射率較低的氧化鋇大量存在，不利于提高折射率，不得不引入大量的氧化鉍和氧化銻，因而不能使用鉑金容器熔制，并且此玻璃的抗失透性仍然很差。中國專利CN86106629介紹了一種以BaO-TiO2為主體的玻璃，該發明采用較高的二氧化鈦與氧化鋇摩爾含量比2．3～5．0，通過添加Bi2O3、La2O3、Nb2O5、Sb2O3提高折射率，同時作為形成體，還引入少量B2O3。該玻璃由于Bi2O3、Sb2O3的存在，對鉑金坩堝腐蝕嚴重，La2O3、Nb2O5均是稀土貴重原料，使玻璃成本增高，并且La2O3在該系統中影響析晶性能，此外該專利玻璃中形成體較低，加上較高的二氧化鈦與氧化鋇摩爾含量比，使二氧化鈦的含量太大，玻璃的穩定性不好，易析晶，以上原因導致該玻璃抗失透能力較差，成本偏高，不適合于大規模工業生產，同時普通制珠工藝制珠難度也較大。
本發明的目的在于避免上述現有技術的不足而提供一種高折射率玻璃，該玻璃能在鉑金坩鍋中進行規模生產，安全無污染，無有害元素，成本低，具有良好的析晶性能和高溫粘度性能，可滿足普通大規模制珠工藝的要求。
本發明可以通過以下措施來達到無鉛高折射率玻璃，以二氧化鈦、氧化鋇和二氧化硅為主體的玻璃系統含有堿土金屬氧化物，其中二氧化鈦與氧化鋇摩爾含量比為0．6～2．1。
本發明的目的還可以通過以下措施來達到無鉛高折射率玻璃的組份為(摩爾百分數)SiO28～40％，TiO222～50％，BaO 17～32％，TiO2+BaO 45～80％，ZnO 1～5％，CaO 1～12％，ZrO20～8％，WO30～5％，Na2O 0～1％，K2O 0～2％，B2O30～3％。
玻璃中主要成份的限定理由是SiO2含量低于8mol％，玻璃穩定性極差，析晶上限高，超過40mol％，玻璃折射率降低，難達到要求的折射率。BaO的含量低于17mol％，成玻璃能力差，熔點提高，高于32mol％，折射率難以提高。TiO2低于20mol％，折射率低，高于55mol％，析晶性能變差，玻璃極不穩定，同時難以熔化。RO(ZnO、CaO)可以改善化學穩定性，不超過限定量時可改善析晶性能。ZrO2可以增大玻璃高溫粘度，降低析晶，超過8mol％后難以熔化。WO3作為高折射氧化物，超過5mol％，對玻璃著色嚴重，對鉑金產生腐蝕，析晶性能變差。
下面給出
具體實施例方式(組份單位--摩爾百分數)序號1 2 3 4 5 6 7SiO240 38 35 33 24 10 8TiO222 30 26 28 43 49 54BaO31 24 18 17 28 27 26ZnO2 2 2 5 1 1 1CaO1 4 12 11 4 3 1ZrO22 6 38 5WO32 2 5Na2O1K2O 2B2O33上述七個實施例分別按給出的組份配料，充分混合，在鉑金坩堝內1380～1420℃熔化，攪拌均勻后，澆于水中淬冷，制得折射率為1．9～2．2的玻璃，其玻璃的析晶性能優異，析晶上限為1200～1250℃，高溫粘度變化范圍寬，適合工業制珠工藝要求。將該玻璃粉碎達到要求的粒度用普通的制珠工藝方法可制得滿足要求的高折射率微珠。
本發明于已有技術相比具有如下優點1．選用較低的二氧化鈦與氧化鋇摩爾含量比，有利于提高玻璃的形成能力，改善析晶。
2．采用較高的SiO2形成體摩爾百分含量，改善了玻璃抗失透性。
3．引入ZnO、CaO調整玻璃料性，提高化學穩定性和抗析晶性能；引入ZrO2，提高玻璃的高溫粘度，改善析晶性能。
4．不使用大量的Bi2O3，Sb2O3，而是引入適量的WO3，一方面既保證了折射率的要求，另一方面也消除了Bi2O3，Sb2O3對鉑金的嚴重腐蝕。
5．避免使用La2O3，Nb2O5等貴重原料，使產品成本低。
綜上所述，本發明的玻璃具有析晶上限低，抗失透性好，高溫粘度適中，玻璃穩定的特點；該產品成本低，不含鉛、銻、鉍，可在鉑金坩堝中熔制，對環境無污染，對人員無毒害，在長期陽光下不會變色、發黑，易于形成規模生產；本發明的玻璃成珠溫度范圍寬，成珠率高，適合普通規模制珠工藝要求，具有較高的實用價值。
權利要求
1．無鉛高折射率玻璃，以二氧化鈦與氧化鋇為主要成份，其特征在于以二氧化鈦、氧化鋇和二氧化硅為主體玻璃系統，含有堿土金屬氧化物，二氧化鈦、氧化鋇的摩爾含量比為0．6／2．1。
2．如權利要求1所述的無鉛高折射率玻璃，其特征在于該玻璃的組份為(摩爾百分數)SiO28～40％ TiO220～55％ BaO 17～32％TiO2+BaO 45～80％ ZnO 1～5％ CaO 1～12％ ZrO20～8％WO30～5％ Na2O 0～1％ K2O0～2％B2O30～3％
全文摘要
無鉛高折射率玻璃,屬于制造回歸反射玻璃微珠用的高折射率玻璃的技術領域。其特征是以二氧化鈦、氧化鋇和二氧化硅為主體玻璃,含有堿土金屬氧化物。二氧化鈦、氧化鋇的摩爾含量比為0.6～2.1。該玻璃折射率高達1.9～2.2,能在鉑金坩堝中進行規模生產,安全,無污染,無有害元素,成本低,具有良好的析晶性能和高溫粘度性能,可滿足普通大規模制珠工藝的要求。
文檔編號C03C3/062GK1292358SQ9911495
公開日2001年4月25日 申請日期1999年6月24日 優先權日1999年6月24日
發明者劉貴志, 唐仕武, 王冬玲 申請人:中國科學院光電技術研究所