Термостойкое зеленое стекло для светофильтров


 


Владельцы патента RU 2513047:

Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" (RU)

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности, к составу термостойкого зеленого стекла, предназначенного для получения светофильтров со сложной кривизной поверхности, покрытой токопроводящим слоем пленки, используемых в БАНО самолетов пятого поколения. Термостойкое зеленое стекло для светофильтров включает SiO2, K2O, Li2O, CuO, Cr2O3, SrO, BaO, Bi2O3, P2O5, ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 72,0-75,0; Li2O 1,5-3,0; ZrO2 1,0-2,0; K2O 5,0-7,0; BaO 7,5,0-9,5; P2O5 1,0-1,5; Bi2O3 2,0-3,0; SrO 2,0-4,0; CuO 1,5-2,0; Cr2O3 0,1-0,2. Технический результат изобретения заключается в том, что предложенное термостойкое зеленое стекло имеет повышенный интегральный коэффициент светопропускания, обеспечивающий после нанесения токопроводящего покрытия из SnO2 высокую яркость сигнала и координаты цветности, отвечающие требованиям МКО. Хорошие технологические свойства предложенного состава стекла (пониженные температуры варки и выработки) позволяют применить предложенный состав для производства светофильтров со сложной кривизной поверхности методом прессования. 1 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к составу термостойкого зеленого стекла, предназначенного для получения изделий конструкционной оптики, имеющих на своей поверхности токопроводящее покрытие, например из SnO2.

В настоящее время для самолетов пятого поколения требуются светофильтры со сложной кривизной поверхности, которые используются в бортовых аэронавигационных огнях (БАНО). Они изготавливаются из термостойких цветных стекол, на которые для обеспечения радиолокационной незаметности самолета необходимо наносить токопроводящее покрытие. Светофильтры с покрытием должны иметь высокий коэффициент пропускания (не менее 20%), чтобы обеспечивать дальность видимости сигнала БАНО, и координаты цветности с граничными значениями зеленой цветовой области, отвечающей требованиям МКО:

Х1=0,266 Х2=0,024 Х3=0,245 Х4=0,311
У1=0,724 У2=0,414 У3=0,414 У4=0,465

Однако после нанесения токопроводящего покрытия из двуокиси олова сигнал БАНО теряет яркость, так как снижается на 5-6% интегральное пропускание стекла и изменяются координаты цветности. У термостойких зеленых стекол значение координаты X увеличивается и выходит из заданной цветовой области. В связи с изложенным, для зеленых светофильтров, на которые наносится токопроводящее покрытие, актуальна проблема получения термостойкого стекла, имеющего повышенный коэффициент пропускания и стабилизация его координат цветности.

Известен состав термостойкого зеленого стекла (а.с. 726040 МПК C03C 3/08, опубл. 5.04.1980), включающий следующие компоненты, мас.%:

SiO2 75,0-78,5
Al2O3 2,5-3,5
Na2O 6,0-7,0
B2O3 4,0-8,0
MgO 1,0-4,0
СаО 3,0-1,0
CuO 0,35-1,9
V2O3 0,01-0,2

Данный состав стекла имеет высокую термостойкость, приемлемые технологические свойства, но наличие в составе оксида бора в сочетании с оксидом ванадия повышает пропускание в зеленой области спектра (λ=530-540 нм). Такое стекло после нанесения токопроводящего покрытия снизит коэффициент пропускания до 14-15%, а его координаты не будут соответствовать требуемой цветовой области МКО, поэтому оно не пригодно для изделий БАНО с покрытием.

Известен также состав (а.с. 147068 МПК C03C 3/08, опубл. 29.04.1989 г.), содержащий следующие компоненты, масс.%:

SiO2 81,0-85,0
BaO 4,0-5,0
B12O3 0,5-0,8
Na2O 2,5-4,0
ZrO2 2,0-4,6
B2O3 2,0-3,5
CuO 1,3-2,0
CeO2 0,5-1,0

Это стекло без покрытия удовлетворяет требованиям по термостойкости и светотехническим характеристикам (коэффициенту пропускани координатам цветности). Однако варка этого состава показала, что получить бессвильное и беспузырное стекло даже при температуре 1560° невозможно. Стекло относится к группе "коротких", т.е. отличается высокой скорость нарастания вязкости, а это ограничит его применение при изготовлении сложнопрофильных изделий методом прессования. На высокие температур варки указывает также расчетное значение ТКЛР стекла, которое составляет 33·10-7С-1, хотя в авторском свидетельстве указано (60-63)·10-7 С-1.

Спектр пропускания этого стекла имеет максимум на длине волны более 530 нм, что характерно для высококремнеземистых, малощелочных (содержание щелочных оксидов ≤10 мас. %) составов с низким значение ТКЛР, а следовательно, после нанесения покрытия координаты не будут соответствовать заданной цветовой области.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав зеленого стекла (а.с. 1265157 МПК C03C 3/118, опубл. 23.10.1986 г.), содержащий следующие компоненты, масс.%:

SiO2 75,09-78,50
Al2O3 1,5-2,4
Na2O 6,5-11,4
MgO 0,001-0,8
CaO 4,5-6,9
CuO 0,3-1,5
K2O 0,001-2,0
Cr2O3 0,15-0,3
B2O3 2,8-7,0
PbO 0,3-2,0
F 0,4-1,0
Cl 0,2-0,5
Li2O 0,009-0,5

Данное стекло отличается хорошими технологическими свойствами (имеет низкие температуры варки и выработки) и пониженным значением коэффициента линейного термического расширения. Однако по светотехническим характеристикам это стекло не отвечает требованиям, предъявляемым к изделиям БАНО пятого поколения, так как имеет расширенную область пропускания зеленых лучей и низкий коэффициент пропускания (не более 17%), который после нанесения покрытия будет еще ниже. Поэтому стекло не может использоваться для нового поколения светофильтров.

Задачей изобретения является получение высокого коэффициента пропускания у термостойкого зеленого стекла с нанесенным на его поверхность токопроводящим покрытием, и координат цветности, обеспечивающих соответствие заданной цветовой области.

Это достигается тем, что термостойкое зеленое стекло, включающее SiO2, K2O, Li2O, Cr2O3, CuO, отличается тем, что оно дополнительно содержит Bi2O3, P2O5, SrO, BaO, ZrO2 при следующем соотношении компонентов, масс.%: SiO2 72,0-75,0; Li2O 1,5-3,0; K2O 5,0-7,0; ZrO2 1,0-2,0; BaO 7,5-9,5; P2O5 1,0-1,5; Bi2O3 2,0-3,0; SrO 3,0-4,0; CuO 1,5-2,0; Cr2O3 0,1-0,2.

Авторы установили, что для получения требуемых координат у изделия с нанесенным покрытием исходное стекло без покрытия должно иметь спектр пропускания с максимумом в диапазоне длин волн 490-515 нм и ограниченную цветовую область (см. чертеж).

Это возможно достичь при совместном введении в состав оксидов висмута и фосфора, суммарная концентрация которых не превышает 4 мас. %. Оксид висмута в количестве 2-3 мас. % в сочетании с оксидом фосфора (до 1,5 мас. %) изменяет спектр пропускания термостойкого медьсодержащего стекла, а именно смещает максимум пропускания в коротковолновую область. Это уменьшает координату X и компенсирует ее увеличение при нанесении покрытия. Более высокие концентрации висмута снижают термостойкость стекла, а фосфора - вызывают ликвацию стекла и потерю его прозрачности. Выбранные оксиды обеспечивают хорошие технологические свойства - снижают температуру варки стекла.

Введение в состав стекла оксида лития до 3 мас. % способствует улучшению светотехнических характеристик: повышается коэффициент пропускания до 25-24% и на 10-15 нм смещается в коротковолновую область край полосы поглощения (а значит, и максимум пропускания). Поэтому после нанесения покрытия координаты не выходят из заданной цветовой области, а стекло имеет коэффициент пропускания не ниже 20%.

Повышение содержания в стекле Li2O более 3 мас. % понижает его термостойкость и увеличивает ТКЛР, что недопустимо для изделий, работающих с высокоинтенсивными источниками излучения и испытывающих аэродинамический нагрев.

Введение оксида бария до 9,5 мас. % в сочетании с оксидом стронция до 4 мас. % повышает основность стекла, что влияет на спектральную кривую стекла и повышает коэффициент пропускания (он достигает 23-24%). Максимум пропускания при этом находится в интервале 515-520 нм, а координата X смещается вглубь цветовой области.

Совместное введение в стекло перечисленных оксидов при выбранном базовом составе стекла увеличивает интегральный коэффициент пропускания до 25-26% и смещает спектральную кривую в коротковолновую область с максимумом пропускания на длине волны 490-515 нм. Это обеспечивает после нанесения покрытия сохранение координат в нужной цветовой области и их соответствие требованиям МКО.

Дополнительно в стекло вводится диоксид циркония (до 2 мас. %) для понижения ТКЛР стекла и повышения его термостойкости.

Положительным моментом для предлагаемого состава стекла являются достаточно низкие для термостойких стекол температуры варки (1520-1540°C) и расширение интервала выработки, что позволяет изготавливать из предлагаемого состава стекла светофильтры сложной конфигурации на имеющемся оборудовании методом прессования.

В табл.1 приведены примеры конкретных сваренных составов (хром добавляется сверх 100%), а в табл.2 - свойства полученных стекол.

Таблица 1
Вводимый оксид (мас.%) Номер стекла
1 2 3
SiO2 72,0 74,5 75,0
ZrO2 2,0 1,5 1,0
K2O 5,2 5,5 7,0
BaO 9,2 7,5 7,5
SrO 4,0 2,5 2,0
Bi2O3 3,0 3,0 2,0
P2O5 1,5 1,0 1,0
Li2O 1,5 2,5 3,0
CuO 1,6 2,0 1,5
Cr2O3 0,15 0,10 0,20
Таблица 2
Наименование свойств Ед. изм. Номера стекол
1 2 3 Прототип
Температура варки °C 1520 150 1540 1510
Термостойкость °C ПО 120 120 130
Коэффициент светопропускания (стекло без покрытия) % 27,0 25,0 26,0 16-17
Коэффициент светопропускания (стекло с покрытием) % 22 20 21,5 12-13
Соответствие стекла без покрытия цветовому графику Соответствие МКО Соответствие МКО Соответствие МКО Соответствие МКО
Соответствие стекла с покрытием цветовому графику Соответствие МКО Соответствие МКО Соответствие МКО Выход из координат цветности

Как видно из таблицы 2, светотехнические характеристики предлагаемого стекла улучшены по сравнению с прототипом. Стекло без покрытия имеет повышенный коэффициент пропускания (не менее 24-26%). После нанесения покрытия интегральный коэффициент светопропускания стекла сохраняется высоким ≥20%, а координаты цветности соответствуют требованиям МКО. Новый состав имеет хорошие технологические свойства и высокую кристаллизационную устойчивость.

Хорошие технологические свойства стекла и пониженная температура варки (1520-1540°C) позволяют использовать предлагаемый состав стекла при производстве светофильтров сложной конфигурации методом прессования.

Пониженная температура выработки исключает металлизацию поверхности изделия вследствие восстановления меди.

Таким образом, предлагаемый состав термостойкого зеленого стекла расширяет возможности светофильтров БАНО и имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- повышенный исходный коэффициент светопропускания 25-26%, что обеспечивает у стекла после нанесения покрытия коэффициент пропускания не менее 20%, а следовательно, высокую яркость сигнала;

- сохранение координат цветности после нанесения токопроводящего покрытия из SnO2 в требуемой цветовой области, так как спектр пропускания стекла смещен в коротковолновую область и имеет максимум в интервале длин волн 495-515 нм.

Источники информации

1. Авт. свид. SU №726040 МПК, C03C 3/08, опуб. 05.04.1980 г.

2. Авт. свид. SU №1470681 МПК, C03C 3/095, C03C 3/089, C03C 4/02, опуб. 07.04.1989 г.

3. Авт. свид. SU №1265157 МПК, C03C 3/118, опубл. 23.10.1986 г.

Термостойкое зеленое стекло для светофильтров, включающее SiO2, K2O, Li2O, CuO, Cr2O3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит SrO, BaO, Bi2O3, P2O5 , ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 72,0-75,0; Li2O 1,5-3,0; K2O 5,0-7,0; BaO 7,5-9,5; ZrO2 1,0-2,0; P2O5 1,0-1,5; Bi2O3 2,0-3,0; SrO 3,0-4,0; CuO 1,5-2,0; Cr2O3 0,1-0,2 (сверх 100%).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к голубому стеклу, слабо поглощающему солнечное излучение. .
Изобретение относится к области создания цветных шлаковых стекол на основе отходов металлургической промышленности. .
Изобретение относится к темноокрашенному натриево-известковому стеклу сине-зеленого оттенка. .

Изобретение относится к композиции стекла кремниево-натриево-кальциевого типа, окрашенного в синий цвет, которая содержит красящие агенты, перечисленные ниже, в процентном содержании, варьирующем в следующих массовых пределах: Fe2О 3 (общее железо) - от 0,2 до 0,51%, СоО - от 10 до 50 ч/млн; Cr2О3 - от 10 до 300 ч/млн, CuO - от 0 до 400 ч/млн.
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла для отделки строительных изделий, например бетонных. .

Изобретение относится к окрашенному натриево-кальциевому стеклу, содержащему количество MgO более 2%, количество Fe2 О3 менее 1,1%, количество MnO2 менее 1300 млн. .

Изобретение относится к окрашенным натриево-кальциевым стеклам голубого оттенка, содержащим более 2 масс.% MgO, более 1,1 масс.% Fe2О3, менее 0,53 масс.% FeO и 0,005 - 0,13 масс.% MnO2. .
Изобретение относится к полым предметам из стекла, имеющим повышенное светопропускание и высокую защиту от разрушения излучениями. Техническим результатом изобретения является получение при толщине стекла 5 мм общей светопропускающей способности, большей или равной 70%, причем указанную светопропускающую способность вычисляют при помощи источника света С, такого как определен в стандарте ISO/CIE 10526, и наблюдателя, отвечающего требованиям МКО 1931 для работы в области колориметрии, такого как определен в стандарте ISO/CIE 10527, и фильтрующую способность, большую или равную 65%, в частности 70%, причем указанная фильтрующая способность определяется как равная величине 100%, уменьшенной на среднюю арифметическую пропускания от 330 до 450 нм.

Изобретение относится к стеклопряже, пригодной для армирования органических и/или неорганических материалов, а также к композитам, включающим структуры в виде мата, сетки или ткани, изготовленные из этой пряжи.
Изобретение относится к композиции серого стекла. .

Изобретение относится к натриево-кальциево-силикатному стеклу, пропускающему ультрафиолет (УФ). .
Стекло // 2435739
Изобретение относится к стеклянным сферам, используемым в качестве проппантов для расклинивания нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к голубому стеклу, слабо поглощающему солнечное излучение. .

Изобретение относится к листу стекла, выполненного из составов зеленых стекол, имеющих улучшенные УФ-характеристики. .
Изобретение относится к стекольной промышленности. Техническим результатом изобретения является получение зеленого теплопоглощающего стекла для транспорта и строительства, имеющего коэффициент светопропускания видимого излучения (TV)≥70% и коэффициент пропускания полной солнечной энергии (TS)≤50% при доминантной длине волны λd - 498-530 нм и степенью восстановления Fe2O3 в нем до FeO 25-30%. Способ производства зеленого теплопоглощающего стекла осуществляют путем регулирования ОВП стекломассы за счет введения в шихту смеси окислителей и восстановителей: окислителей - сульфата натрия и натриевой селитры (Na2SO4+NaNO3) в суммарном количестве 10,0-12,5 кг на тонну стекломассы при соотношении (Na2SO4:NaNO3)=(4-2):1 и восстановителя углерода (С) при соотношении (Na2SO4+NaNO3):С=1:(0,02-0,025). Возможно введение в шихту дополнительных красителей ряда Cr2O3, CuO, Pr2O3, V2O5 при их содержании в стекле, мас.%: Cr2O3 - 0-0,03; CuO - 0-0,25; Pr2O3 - 0-0,07; V2O5 - 0-0,08 и их смесей. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.
Наверх