Способ образования слоя цветного стекла на стеклянной подложке путем пиролиза в пламени - RU2708306C2

Описание

Настоящее изобретение относится к производству изделий, изготовленных из цветного стекла.

Цвет стекла определяется его составом.

Таким образом, когда оказывается желательным переход от производства бесцветного стекла к производству цветного стекла или от производства цветного стекла к производству стекла другого цвета, можно подумать, прежде всего, об изменении состава исходных материалов на одной и той же установке. Однако стекло, которое получается в переходный период, перед стабилизацией нового желательного цвета, производится в большом количестве и подлежит отбраковке.

С другой стороны, цветное стекло можно получать посредством тонких слоев, которые образуются, например, в процессе катодного напыления, в частности, магнетронного катодного напыления. Однако цвет образуется за счет интерференции и, таким образом, может быть получен только на одной стороне, при пропускании или отражении света, но не на обеих сторонах.

Другой путь представляет собой получение цветного покрытия золь-гелевым способом. Например, на стеклянной подложке можно осуществлять печать посредством золь-гелевого раствора с применением шелкотрафаретной печати или другой технологии. Золь-гелевое покрытие необходимо высушивать и отверждать, чтобы оно проявляло желательную окраску и механическую прочность. Этот способ занимает относительно много времени и может осуществляться только вне производственной линии.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы получать цветное стекло простым и практичным путем без необходимости определенного изменения состава исходных материалов стеклянной подложки, в течение относительно короткого времени при возможном осуществлении процесса на линии для производства стеклянной подложки.

Эту задачу решает настоящее изобретение, предмет которого, соответственно, представляет собой способ образования слоя цветного стекла на стеклянной подложке путем пиролиза в пламени раствора, в котором содержится, по меньшей мере, один предшественник оксида кобальта, железа, марганца, хрома, серебра, меди, золота или селена, индивидуально или в форме смеси нескольких из них.

Цвет стекла, покрытого таким способом, можно наблюдать при пропускании и отражении света. Для пиролиза в пламени требуется простая установка, которая может быть легко внедрена, например, в производственную линию полированного листового стекла.

Различные цвета можно получать следующим образом: синий цвет придает оксид кобальта или марганца, желтый цвет придает оксид хрома или серебра, красный цвет придает оксид меди, фиолетовый придает оксид марганца, розовый и рубиново-красный цвета придает оксид золота, цвет от оранжево-желтого до красного цвет придает оксид селена. Посредством изменения состава можно получать и другие цвета, такие как зеленый, серый и коричневый, причем для каждого цвета можно получать разнообразные оттенки.

Согласно другим предпочтительным характеристикам способа настоящего изобретения:

- предшественники в растворе вводятся и затем разлагаются в горелке, образуя стеклянные наночастицы, которые осаждаются на вышеупомянутой стеклянной подложке при температуре от комнатной температуры до 600°C;

- вышеупомянутые предшественники представляют собой металлоорганические соединения и/или соли;

- вышеупомянутые предшественники являются растворимыми в спиртовом растворе;

- расстояние от горелки до стеклянной подложки составляет не более чем 10 мм, предпочтительно 8 мм и особенно предпочтительно 6 мм; таким образом, получается слой цветного стекла, который является плотным, как может показать сканирующий электронный микроскоп; чем дальше располагается горелка от подложки, тем более крупными являются осаждающиеся частицы, и образующийся слой становится все более пористым, до такой степени, когда он превращается в порошкообразную форму и больше не представляет собой слой. Расстояние от горелки до стеклянной подложки составляет, по меньшей мере, 2 мм.

Другой предмет настоящего изобретение представляет собой стеклянная подложка, покрытая слоем цветного стекла, полученным способом, который описывается выше, и отличается тем, что толщина слоя цветного стекла составляет от 50 до 10000 нм.

Далее настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Изготавливали раствор 1 мас.% ацетилацетоната кобальта, имеющий следующий состав (количества приведены в граммах):

Абсолютный этанол 480 (г)

Тетраэтоксисилан (TEOS) 65

Три(втор-бутоксид) алюминия 10

Триэтоксиборан 55

Метоксиэтоксид магния 5

Метоксиэтоксид кальция 8

Трет-бутоксид калия 3

Ацетилацетонат кобальта 1.5

Хлористоводородная кислота 2

Слой синего стекла образовывался путем пиролиза в пламени на образце натриево-кальциево-силикатного стекла, имеющего размеры 10 см × 10 см. Описанный выше раствор распыляли на образец в пламени, используя горелку с отверстием щелевидной формы длиной 20 см.

Скорости потоков, используемых в горелке, составляли:

вышеупомянутый раствор 2 мл/мин,

воздух 160 л/мин и

пропан 8 л/мин.

Горелка перемешалась над стеклянным образцом на постоянном расстоянии 5 мм при скорости 3 м/мин.

Температура стеклянного образца составляла от 450 до 600°C.

Горелка осуществляла 30 проходов над образцом.

Толщина осажденного слоя составляла от 200 до 600 нм.

Покрытый образец имел синий цвет при пропускании и отражении света.

Пример 2

Изготавливали 500 мл раствора следующих предшественников оксидов в этаноле:

тетраэтоксисилан

триэтоксиборан

нитрат натрия

этоксид лития и

ацетилацетонат кобальта.

Количества были такими, чтобы синее стекло слоя, который образовался путем пиролиза в пламени, имело следующий состав (мас.%):

SiO₂ 56 (%)

B₂O₃ 12

Na₂O 28

Li₂O 2

CoO 2

Условия в примере 1 были воспроизведены, за исключением того, что скорость потока раствора предшественников составляла 1 мл/мин.

Расстояние от горелки до стеклянного образца составляло 4 мм.

Температура образца составляла от 500 до 600°C.

Горелка осуществляла 12 проходов над образцом.

Толщина осажденного слоя составляла от 50 до 150 нм.

Покрытый образец имел синий цвет при пропускании и отражении света.

Пример 3

Был воспроизведен пример 2 с дополнительным использованием метоксиэтоксида кальция в качестве предшественника CaO.

Слой синего стекла, образовавшийся путем пиролиза в пламени, имел следующий состав (мас.%):

SiO₂ 74 (%)

Na₂O 14

CaO 10,2

CoO 1,8

Условия работы и наблюдения в отношении получаемого продукта были такими же, как в примере 2.

В этих трех примерах образовывался плотный слой, как можно было наблюдать, используя сканирующий электронный микроскоп.

Реферат

Изобретение относится к получению стеклянной подложки, покрытой слоем цветного стекла. Способ нанесения слоя цветного стекла на поверхность стеклянной подложки осуществляется путём пиролиза в пламени раствора, содержащего по меньшей мере один предшественник оксида кобальта, оксида железа, оксида марганца, оксида хрома, оксида серебра, оксида меди, оксида золота или оксида селена, индивидуально или в виде смеси нескольких из них в виде металлоорганических соединений и/или соли. Раствор содержит тетраэтоксисилан и триэтоксиборан. Температура стекла составляет от комнатной температуры до 500°C, а расстояние от горелки до стеклянной подложки составляет от 2 мм до 4 мм. Толщина слоя цветного стекла составляет от 50 до 10000 нм. Технический результат изобретения – упрощение способа получения цветного стекла без изменения состава стеклянной подложки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Формула