发光玻璃组合物制造技术

本发明专利技术涉及基于发光玻璃组合物的刻面宝石，该发光玻璃组合物含有特定的稀土金属氧化物，因此使得刻面宝石可被识别；还涉及用于识别宝石的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于发光玻璃组合物的刻面宝石，该发光玻璃组合物含有特定的稀土金属氧化物，因此能够识别所述刻面宝石；还涉及用于识别宝石的方法。
技术介绍
由无铅和含铅玻璃和合成宝石制成的合成宝石通常以完全不同的品质制造。在许多国家，宝石受制于所谓的产品合规性准则，该准则限制了可能有害成分的含量。在宝石行业，自2005年以来，在世界市场上出现了巨大的价格压力，竞争激烈。品牌产品经常被复制或者以虚假的原产地声明交易。由于交易的石头的繁多种类，原件和复制品之间的快速区分是非常困难的。商标假冒造成的损失非常巨大。此外，宝石复制品通常不符合相同的质量标准和合规性规定；根据不同的国家，有害成分可能导致巨大的责任问题。目前，通常在相应的专业实验室中检查合成宝石的真实性。为此目的，确定宝石玻璃的化学成分，并分析和比较其磨削几何形状/光泽。这种测试相对昂贵和耗时，并且不能被用于市场上的快速分析。用于识别合成宝石的已知方法是用激光雕刻标记。由于其高成本和技术限制，这种方法仅能在非常有限的程度上被用于玻璃的合成宝石。为了保护奢侈品免遭商标伪造，存在着许多产品认证的解决方案，例如多级安全贴纸，全息图，安全油墨，RFID(射频识别)系统等。然而，这些方法不适用于宝石，因为它们会不利地影响宝石的光学外观。从WO2011/141461A1(UniBerlin)已知，发光标记物的组合可以被应用于或引入到制品中。这些发光标记物保持化学键，不能被熔化到玻璃中。相反，作为发光标记的组分的原始化学化合物在熔化之后溶解在玻璃网络中。根据该专利的陶瓷颗粒的原始发光消失，因此在成品中不再能够被检测到。US20050253113(Schott)专利说明书公开了含有多于2mol％的稀土金属的特定氧化物的发光磷玻璃。EP0466932A1(Furukawa)公开了掺杂有稀土元素的石英玻璃。US7，256，398公开了含有0.5至3mol％的选自稀土的掺杂剂的玻璃珠。然而，玻璃中这种相对高浓度的掺杂剂是不合要求的，因为已知稀土会改变玻璃的颜色。此外，以上述浓度添加的掺杂剂会导致玻璃混合物原料成本的显著增加，使得这种组合物不再能以经济有效的方式被用于合成宝石。可以使用常见的分析方法(例如RFA)相对简单地检测一位数百分比(1％对应于10，000mg/kg)浓度的掺杂剂。然而，它们导致玻璃的着色，因此不适合作为这种浓度的掺杂剂。本专利技术的目的是提供具有发光性的刻面玻璃宝石，由于其掺杂剂的低含量，一方面它们不会引起玻璃的颜色变化，另一方面它们在发射光谱中具有清晰可识别的频带。掺杂剂作为“真伪的标志物”，使得便携式分析装置进行鉴定成为可能。
技术实现思路
令人惊奇的是，已经发现，根据权利要求1所述的刻面玻璃宝石可以实现本专利技术的目的。在这些组合物中稀土金属钪、镧、铈、镨、钐、铕、钇、铽、镝、钬、铥、镱和镥等的氧化物的浓度为每千克玻璃组合物中含2～2000mg(对应于按重量计0.0002-0.2％，基于1千克玻璃组合物)，并且提供足够强的荧光辐射，使得在这样低的浓度下也能够鉴定(参见图1至4)。玻璃组合物的优选实施方案中，每千克玻璃组合物包含约5至约1000mg的稀土金属的特定氧化物；特别优选约5至约700mg，特别是约5至约500mg，更优选约5至约300mg的浓度。当用光激发时，特别是在可见光范围内，根据权利要求所述的刻面玻璃宝石显示用于标记物和晶体玻璃基体的特征荧光信号，该信号可以用相应的装置读出。优选地，本专利技术的刻面玻璃宝石包含所述稀土金属中的至少两种，更优选至少三种的不同的氧化物。这使得荧光发射光谱能够被用作用于鉴定玻璃组合物的“指纹”。此外，在玻璃制造过程中，改变各批次中的稀土金属的氧化物的浓度比并且整合峰的强度不仅能够进行真实性检查，而且还能够分配批次，即生产日期的确定。由于宝石的刻面所导致的特定反射性质，即使在珠宝中包含相对较小的宝石，也可以通过小型化的高性能光谱仪识别非常低含量的标记元素。这种效果的原因在于光束在刻面宝石中通常的多次反射，这导致较长的行进路径或较高的激发概率。在这样低的浓度下，对下面的玻璃组合物，特别是其掺杂剂的定量分析是不可能的，或者只有在非常高的成本下才是可能的。获得刻面(例如，通过研磨和抛光或坯料压制)的方法对于本领域技术人员是充分已知的。本专利技术基于权利要求的掺杂玻璃组合物的刻面宝石是可获得的，例如获得自施华洛世奇，商品名为A5328MM2.5Cry，A5000MM10Cry，A6041MM18Cry。此外，特别是当刻面宝石被镜面化(“贴箔”)时，荧光信号的出口优选朝向观察者方向。因此，根据本专利技术，特别优选被部分镜面化的刻面玻璃宝石。“部分镜面化”是指至少一个刻面或面被镜面化。例如，水钻中，亭部的面被镜面化。镜面化和镜面化的方法对于本领域技术人员是充分已知的(见下文)。根据本专利技术的刻面和镜面化的宝石是可获得的，例如获得自施华洛世奇，商品名为A1100PPOCryF(F代表贴箔；银镜)，A1088SS39CryF，A2058SS6CryF，A2088SS34CryF，A2078SS6CryAHF(A表示替代银镜)，A2078SS6CryMHF(M表示铝镜)。通过以不同的浓度比混合不同的标记元素，可以实现上所述方式标记的晶体玻璃产品的某种内部编码。因此，在实施例2(表1)中，氧化铽的比例选择为按重量计0.015％，氧化镝的比例选择为按重量计0.006％。与未研磨的玻璃片相比，由于玻璃宝石的刻面化和因此增加的反射，可以使用极低浓度的掺杂剂(见上文)，甚至低至5至300mg/kg的范围内。具体实施方式激发和检测用便携式光学分析装置进行标记的检测，该装置用选定波长范围内的电磁辐射激发刻面宝石。荧光发射辐射以及可选地其衰减行为随后以波长选择性的方式读出并通过合适的算法进行分析，以识别宝石的真实性。这样的分析装置由例如瑞士认证研究和开发公司(SwissAuthenticationResearchandDevelopmentAG)制备和销售。波长选择性评价，使得能够在混合的稀土金属氧化物其各自特征波长处，对荧光信号进行定量比较。根据本专利技术，优选使用由玻璃制成的刻面宝石，其在电磁辐射激发时，呈现出在300至3000nm范围内，优选在300至1100nm范围内的荧光。本专利技术还涉及一种用于识别由玻璃制成的刻面宝石的方法，包括以下步骤：(a)提供根据本专利技术的由玻璃制成的刻面宝石；(b)用电磁辐射激发它；(c)检测所产生的荧光；以及(d)可选地将所述信号与给定模式进行比较。优选地，激发以波长选择性方式进行，更优选在300至780nm的波长下进行。在优选实施例中，该方法用于识别由玻璃制成的刻面宝石的生产批次。玻璃组合物对于制备刻面宝石的玻璃的组分，本专利技术原则上是不限制的。“玻璃”是指形成无定形固体的冷冻的过冷液体。根据本专利技术，可以使用掺杂的氧化物玻璃和硫属化物玻璃，金属玻璃或非金属玻璃。氧氮化物玻璃也可以是适合的。玻璃可以是单组分(例如石英玻璃)或双组分(例如碱金属硼酸盐玻璃)或多组分(钠钙玻璃)玻璃。根据本专利技术的刻面宝石的掺杂玻璃组合物可以通过熔融，溶胶-凝胶法或通过冲击波制备。所述方法是本领域技术人员已知的。本专利技术优选无机玻璃，特别是氧化玻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刻面玻璃宝石，该宝石含有至少一种掺杂剂，所述掺杂剂选自稀土金属氧化物组成的组，所述稀土金属氧化物中的稀土金属包括钪、镧、铈、镨、钐、铕、钇、铽、镝、钬、铥、镱和镥，其特征在于，每千克所述玻璃组合物中所述稀土金属氧化物的总量为2‑2000mg。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.27 EP 14182551.31.一种刻面玻璃宝石，该宝石含有至少一种掺杂剂，所述掺杂剂选自稀土金属氧化物组成的组，所述稀土金属氧化物中的稀土金属包括钪、镧、铈、镨、钐、铕、钇、铽、镝、钬、铥、镱和镥，其特征在于，每千克所述玻璃组合物中所述稀土金属氧化物的总量为2-2000mg。2.根据权利要求1所述的刻面玻璃宝石，其特征在于，每千克所述玻璃组合物中所述稀土金属氧化物的总量为5-700mg。3.根据权利要求1和/或2所述的刻面玻璃宝石，其特征在于，所述玻璃是无机玻璃，优选为氧化玻璃。4.根据权利要求3所述的刻面玻璃宝石，其特征在于，所述氧化玻璃选自硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃。5.根据前述权利要求1至4中至少一项所述的刻面玻璃宝石，其特征在于，使用至少两种，优选至少三种所述稀土金属氧化物的混合物。6.根据前述权利要求1至5中至少一项所述的刻面玻璃宝石，其特征在于，所述刻面宝石在电磁辐射激发时，表现出在300至3000nm范围内，优选在300至1100nm范围内的荧光辐射。7.根据前述权利要求中至少一项所述的刻面玻璃宝石，其特征在于，所述玻璃包括以下组分：(a)按重量计35～85％的SiO2；(b)按重量计0～20％的K2O；(c)按重量计0～20％的Na2O；(d)按重量计0～5％的Li2O；(e)按重量计0～13％的ZnO；(f)按重量计0～11％的CaO；(g)按重量计0～7％的MgO；(h)按重量计0～10％的BaO；(i)按重量计0～4％的Al2O3；(j)按重量计0～2％的ZrO2；(k)按重量计0～6％的B2O3；(1)按重量计0～3％的F；(m)按...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伊·德比奇，雷纳·海黛，赫尔穆特·贾德梅尔，约翰内斯·梅尔，弗洛里安·迈塞尔，杰罗尔德·施普拉赫曼，
申请(专利权)人：施华洛世奇股份有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT