本发明专利技术涉及一种用于生产富碱金属铝硅酸盐玻璃的工艺，所述铝硅酸盐玻璃具有含量(以氧化物的mol％计)为4‑16mol％的碱金属氧化物、至少4mol％的Al2O3、以及0‑4mol％的B2O3，其中0.15mol％至0.9mol％的氯化物和至少一种选自硫酸盐(以SO3表示)和CeO2的组的精炼剂添加至玻璃批料中，并且其中添加在所述批料中的精炼剂的总量为0.17mol％至1.3mol％。
【技术实现步骤摘要】
富碱金属铝硅酸盐玻璃的生产工艺，富碱金属铝硅酸盐玻璃及其用途
本专利技术涉及一种用于生产富碱金属铝硅酸盐玻璃的工艺，该富碱金属铝硅酸盐玻璃具有含量(以基于氧化物的mol％计)为4-16mol％的碱金属氧化物、至少4mol％的Al2O3和0-4mol％的B2O3，所述工艺还包括向批料配方中添加至少两种精炼剂。本专利技术还涉及富碱金属铝硅酸盐玻璃组合物及其用途。
技术介绍
用于生产玻璃的工艺具有配制批料(也称为批料装料(charging))、熔化玻璃以及其随后的热成形的工艺步骤。这里术语“熔化”还包括跟随用于进一步加工的最初的熔化的精炼、均化和调节的步骤。关于熔体，精炼应理解为是指从熔体中除去气泡。为了最大限度地避免外来的气体和气泡，需要充分搅拌和脱气熔化批料。例如在1980年由H.Jebsen-Marwedel和R.Brückner编辑的“GlastechnischeFabrikationsfehler”[玻璃技术中的制造缺陷](第三版，Springer-Verlag，195页及后续页)中描述了气体或气泡在气体熔体中的行为及其去除。众所周知，有两种本质上不同的精炼方法，而且这两种精炼方法本质上在精炼气体生产的方式上不同：在机械精炼中，例如水蒸汽、氧气、氮气或空气的气体通过熔化单元的基部中的开口而注入。这被称为“起泡”法。化学精炼方法是最常见的。涉及的原则是将以下物质添加到熔体或者直接添加到批料，-在熔体中分解并释放气体的化合物，或-在相对高温度下易挥发的化合物，或-在相对高温度下在平衡反应中释放气体的化合物。这增加了产生的气泡的体积并增加了其浮力。后面的化合物包括所谓的氧化还原精炼剂，例如氧化砷、氧化锑或氧化铈。在此使用的氧化还原精炼剂是多价离子的氧化物，其能够在彼此温度相关的平衡里以至少两种氧化状态存在，并且在高温下释放氧气。第二组化合物(挥发性高，因而为在较高温度下具有活性的化合物)包括：例如氯化物，或氯化钠。它们被统称为“蒸发精炼剂”。之前的化学精炼方式(即，通过分解和释放气体的化合物精炼)包括硫酸盐精炼。相应的精炼方法与由于热力学环境而发生的相应的氧化还原、蒸发或分解过程所在的温度有关。例如，钠钙玻璃或其他相对低熔点的玻璃(例如硼酸盐玻璃)能够利用蒸发的精炼剂被精炼。氧化还原精炼剂在相对高的温度下通常表现出低的重吸收效应，这意味着它们从熔体中的小气泡重吸收氧气或其它气体的能力在许多高熔点玻璃中是不足的。特别地，硫酸盐精炼还用于低熔点玻璃，例如用于钠钙玻璃，因为与自身相对稳定的Na2SO4相比，常用的Na2SO4即使在低温下也与永久存在的SiO2反应，并释放氧气和SO2。专利文献描述了用于各种玻璃类型的精炼方法，其适合于由粘度分布导致的相应的熔化特性。从概述中能明显看出，对特定玻璃组分的确切评估始终是必要的。DE4430710C1描述了利用蒸发的精炼剂氯化物和/或氟化物来精炼低硼硼硅酸盐玻璃。US2013/010596A描述了低硼和不含硼的含碱金属的铝硅酸盐玻璃。它们利用氧化锡精炼而成。它们被描述为可用于药物容器，尽管已知锡离子与分布在玻璃容器中的一些活性成分接触会引发不良反应。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的问题是提供一种用于生产富含碱金属铝硅酸盐玻璃的工艺，其中玻璃熔体被有效地精炼，即，在无气泡或缺乏气泡方面，该玻璃熔体能够产生高质量的玻璃，并且这能够实现廉价地精炼富碱金属铝硅酸盐玻璃的玻璃熔体。本专利技术解决的另一个问题是提供这样的玻璃。根据权利要求1的工艺和根据权利要求15的玻璃组合物以及通过使用权利要求18解决了该问题。本专利技术的用于生产富含碱金属铝硅酸盐玻璃的工艺，包括以下工艺步骤：在添加至少两种精炼剂的情况下配制批料；熔化玻璃；然后热成形熔融玻璃。其中，术语“熔化”不仅统称用于原材料和碎片的熔融，而且还用于随后的精炼和均化的步骤。将0.15mol％至0.9mol％的氯化物和至少一种选自硫酸盐(一种或多种)的精炼剂(以SO3表示)，以及CeO2添加到玻璃批料中，其中批料中添加的精炼剂的总和为0.17mol％至1.3mol％。优选地，向批料中添加0.17mol％至1.1mol％的精炼剂，更优选地，添加高达0.8mol％的精炼剂。优选地，所添加的精炼剂的总量由氯化物和CeO2的量或者氯化物和硫酸盐的量或添加的氯化物和CeO2和硫酸盐的量得到。“富碱金属”在此被理解为是指碱金属氧化物的含量为4mol％至16mol％，其中，碱金属氧化物的总量由Na2O和/或K2O和/或Li2O计算，优选地，由Na2O和/或K2O计算。优选地，碱金属氧化物的总量至少为8mol％。铝硅酸盐玻璃在此被理解为是指(特别是当与硼硅酸盐玻璃和铝硼硅酸盐玻璃相对时)具有硼含量为0mol％至4mol％的B2O3以及含量为至少4mol％的Al2O3的玻璃。优选地，B2O3含量为0至小于2.7mol％。该玻璃更优选是无硼的。优选地，Al2O3含量至少为5mol％。优选地，Al2O3含量至多为14mol％。在此描述的玻璃具有足够的化学稳定性，使得它们适合作为展示玻璃或作为制药工业中的初级包装材料，并且它们可以在不太高的熔化温度下在常规熔化设备中生产。它们优选地具有良好的化学回火性。令人惊异的是，专利技术人发现，利用氯化物和选自硫酸盐、CeO2组成的组中的至少一种进一步的精炼剂进行混合精炼的效果比现有技术中使用的精炼方法以及纯氯化物精炼的效果明显更好。这是特别令人惊异的，因为每一种上述精炼剂各自对低熔点玻璃都非常合适，并且由于各自的特定效能的最大值，即使对这些精炼剂进行组合，所产生的效果也不会变化。如果使用硫酸盐作为进一步的精炼剂以及氯化物，则优选将0.01mol％至0.08mol％之间，更优选0.02mol％至0.05mol％之间的硫酸盐添加到批料中。如果使用氧化铈作为进一步精炼剂以及氯化物，则该批料中的CeO2含量优选地在0.01mol％至0.1mol％之间，更优选地在0.02mol％至0.04mol％之间。如果使用的精炼剂是氧化铈和硫酸盐以及氯化物，则它们各自在批料中使用的含量可以相同，即0.15mol％至0.9mol％的氯化物，0.01mol％至0.08mol％的硫酸盐和0.01mol％至0.1mol％的氧化铈，并且在特别优选的实施方式中，可以将批料中的氯化物含量限制为0.2mol％。氯化物可以以一种或多种氯化物的形式添加，例如NaCl或其它碱金属或碱土金属氯化物，优选以NaCl的形式使用。如果使用硫酸盐，则硫酸盐可以以一种或多种硫酸盐的形式添加，例如CaSO4、MgSO4、Na2SO4、SrSO4、BaSO4，优选地使用Na2SO4。必须选择所使用的硫酸盐，使得其分解温度与玻璃熔体的粘度或玻璃的精炼温度相匹配。优选地，通过本专利技术的工艺生产的玻璃在至少1640℃的温度下熔化。优选地，通过本专利技术的工艺生产的玻璃在至多1680℃的温度下熔化。还可以添加进一步的精炼剂，例如氟化物，或者诸如As2O3和Sb2O3。除了不可避免的杂质之外，优选不使用氟化物，因为在制药工业中一些应用需要无氟玻璃。除了不可避免的杂质之外，优选不使用As2O3和Sb2O3，因为这些物质对环境有害。不可避免的杂质在本申请中被理解为是指由玻璃生产的性质引起的那些本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于生产富碱金属铝硅酸盐玻璃的工艺，所述富碱金属铝硅酸盐玻璃具有含量(以基于氧化物的mol％计)为4‑16mol％的碱金属氧化物、至少4mol％的Al2O3、以及0‑4mol％的B2O3，所述工艺包括以下工艺步骤：在添加至少两种精炼剂的情况下来配制批料；熔化玻璃；然后热成形所述熔化玻璃，其特征在于：0.15mol％至0.9mol％的氯化物和选自硫酸盐(以SO3表示)和CeO2的组中的至少一种精炼剂添加至玻璃批料中，其中添加在所述批料中的精炼剂的总量为0.17mol％至1.3mol％。
【技术特征摘要】
2017.03.10 DE 102017203997.31.一种用于生产富碱金属铝硅酸盐玻璃的工艺，所述富碱金属铝硅酸盐玻璃具有含量(以基于氧化物的mol％计)为4-16mol％的碱金属氧化物、至少4mol％的Al2O3、以及0-4mol％的B2O3，所述工艺包括以下工艺步骤：在添加至少两种精炼剂的情况下来配制批料；熔化玻璃；然后热成形所述熔化玻璃，其特征在于：0.15mol％至0.9mol％的氯化物和选自硫酸盐(以SO3表示)和CeO2的组中的至少一种精炼剂添加至玻璃批料中，其中添加在所述批料中的精炼剂的总量为0.17mol％至1.3mol％。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：向所述批料中添加0.17mol％至0.8mol％的精炼剂。3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于：向所述批料中添加0.01mol％至0.08mol％的硫酸盐。4.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺，其特征在于：向所述批料中添加0.01mol％至0.1mol％的CeO2。5.根据权利要求1至4中任一项所述的工艺，其特征在于：不向所述批料中添加As2O3和Sb2O3。6.根据权利要求1至5中任一项所述的工艺，其特征在于：所述玻璃在至少1640℃的温度下熔化。7.根据权利要求1至6中任一项所述的工艺，其特征在于：铝硅酸盐玻璃被熔化，所述玻璃除了包括4-16mol％的碱金属氧化物，至少4mol％的Al2O3和0-4mol％的B2O3之外，还包括(以基于氧化物的mol％计)：SiO264-78，Al2O34-14，Na2O4-14，K2O0-3，Li2O0-3，MgO0-14，CaO0-12，BaO0-4，SrO0-6，TiO20-2，ZrO20-1，以及SnO20-0.4。8.根据权利要求1至7中任一项所述的工艺，其特征在于：除了不可避免的杂质之外，不向所述批料中添加BaO、SrO、Li2O、ZrO2和SnO2。9.根据权利要求1至8中任一项所述的工艺，其特征在于：铝硅酸盐玻璃被熔化，其包含4-16mol％的碱金属氧化物，优选4-15mol％的Na2O+K2O，具体包括(以基于氧化物的mol％计)：SiO264-78，Al2O35-14，Na2O4-12，K2O0.5-3，MgO0-14，CaO1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·卡斯，R·艾希霍尔茨，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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