CS267419B1

CS267419B1 - Washer for controlled crystallization of glass articles

Info

Publication number: CS267419B1
Application number: CS884112A
Authority: CS
Inventors: Petr Ing Vorisek; Petr Ing Havranek
Original assignee: Petr Ing Vorisek; Havranek Petr
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS411288A1

Abstract

Řešení se zabývá použitím podložky tvořené skelně krystalickým materiálem, který má koeficient délkové teplotn^ roztažnosti v rozmezí teplot 20 až 500 C nejméně o + 5.10“' K"1 rozdílný od koeficientu teplotní délkové roztažnosti na podložce krystalizovaného materiálu. Podložka vzhledem k rozdílné teplotní roztažnosti zabraňuje přilepení krystalizovaného materiálu, snáší teplotní gradienty při ohřevu i chlazení, umožňuje zrychlit krystalizační cyklus a usnadňuje manipulaci.The solution deals with the use of a substrate made of a glassy crystalline material, which has a coefficient of linear thermal expansion in the temperature range of 20 to 500 C at least + 5.10"' K"1 different from the coefficient of thermal linear expansion on the substrate of the crystallized material. Due to the different thermal expansion, the substrate prevents the sticking of the crystallized material, tolerates temperature gradients during heating and cooling, allows the crystallization cycle to be accelerated and facilitates handling.

Description

Vynález se týká podložky pro řízenou krystal Izáci předmětů ze skla. Řízenou krystalizací skla se získávají skelně krystalické materiály.The invention relates to a support for controlled crystal insulation of glass articles. Controlled crystallization of the glass yields glassy crystalline materials.

Skelně krystalické předměty se zhotovují ze skelného materiálu určitého specifického složení pomocí řízené krystalizace podle určené krystal izačni křivky. Pro zamezení deformace těchto výrobků při krystalizaci se v řadě případů používají speciální podložky zhotovené z různých materiálů. Zvláštní význam mají rovinné podložky při výrobě skelně krystalických desek větších rozměrů, určených pro vyřidlové desky elektrických sporáků, tepelné zářiče a podobně.Glass-crystalline objects are made of glass material of a certain specific composition by means of controlled crystallization according to a determined crystallization curve. In many cases, special pads made of different materials are used to prevent deformation of these products during crystallization. Of particular importance are planar washers in the production of glass-crystalline plates of larger dimensions, intended for cutting plates of electric stoves, heat radiators and the like.

Podložka pro řízenou krystalizaci neporézního skleněného výrobku, uvedená v příkladném provedení československého patentu č. 172 381, je zhotovena ze žáruvzdorné hmoty, a její povrch je opatřen povlakem z kysličníku hlinitého nebo jiné žáruvzdorné látky, aby se zabránilo přilnutí skla na podložku ze žáruvzdorné hmoty při zpracování výrobku ze skla krystalizací.The substrate for the controlled crystallization of a non-porous glass article, disclosed in the exemplary embodiment of Czechoslovak Patent No. 172,381, is made of a refractory material, and its surface is coated with alumina or other refractory material to prevent glass from adhering to the refractory substrate. processing the glass product by crystallization.

Možnost mechanického válcování a kontinuální krystallzace na dopravních válečcích je uvedena v československém autorském osvědčení č. 162 461, pojednávajícím o skle pro výrobu skleněného krystalického materiálu bílé barvy. Pro materiál dopravních válečků v praxi slouží azbest, leštěná žáruvzdorná ocel a podobně.The possibility of mechanical rolling and continuous crystallization on transport rollers is mentioned in the Czechoslovak author's certificate No. 162 461, dealing with glass for the production of white crystalline glass material. In practice, asbestos, polished heat-resistant steel and the like are used for the material of the transport rollers.

V československém autorském osvědčení č. 193 469, zabývajícím se způsobem výroby předmětů ze skelně krystalických materiálů, je v příkladném provedení uvedeno použití kordieritové podložky během řízené krystallzace.In the Czechoslovak author's certificate No. 193 469, dealing with the method of production of objects from glass-crystalline materials, the use of a cordierite pad during controlled crystallization is mentioned in an exemplary embodiment.

Nevýhodou uvedených materiálů pro podložky jsou jejich některé fyzikální vlastnosti, jako mechanická pevnost a tepelná vodivost. Vlastní proces řízené krystallzace v některých svých částech je ovlivněn tímto materiálem. Jde zvláště o rychlost ohřevu či chlazení, kdy materiál podložek není schopen snášet tak vysoké rychlosti jak při ohřevu, tak i při chlazení. U materiálů ze žáruvzdorné keramiky, které je nutno brousit, vznikají při opakovaných cyklech vady na povrchu výrobku z důvodu uvolňování prachových částic z broušené hmoty. Jejich odstraňování je v provoze velmi obtížné. Nezřídka se broušením a leštěním obnažují podpovrchové dutiny, které rovněž mohou působit na vznik povrchových vad krystalizovaných výrobků.The disadvantage of these materials for substrates is their some physical properties, such as mechanical strength and thermal conductivity. The actual process of controlled crystallization in some of its parts is influenced by this material. This is especially the speed of heating or cooling, when the material of the pads is not able to withstand such high speeds both during heating and cooling. In the case of materials made of refractory ceramics, which must be ground, defects on the surface of the product occur during repeated cycles due to the release of dust particles from the ground material. Their removal is very difficult in operation. Subsurface cavities are often exposed by grinding and polishing, which can also cause surface defects in crystallized products.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí řešením podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom. že jako podložky se použije skelně krystalický materiál, který má koeficient délkové teplotní roztažnosti v rozmezí teplot 20 až 500 °C nejméně o - 5.10^-7 K^-1 rozdílný od koeficientu délkové teplotní roztažnosti předmětu, který je na podložce krystalizován.Said disadvantages are eliminated or substantially reduced by the solution according to the invention, the essence of which lies in it. that a glass-crystalline material is used as the support which has a coefficient of longitudinal thermal expansion in the temperature range of 20 to 500 ° C at least -5.10 ^-7 K ^-1 different from the coefficient of longitudinal thermal expansion of the object which is crystallized on the support.

Toto nové použití skelně krystalického materiálu je založeno na zjištění jeho nelepivosti vzhledem ke krystalizovanému předmětu při řízené krystalizaci při dodržení rozdílnosti koeficientu teplotní délkové roztažnosti obou materiálů nejméně o i 5.10^-7 This new use of glass-crystalline material is based on the determination of its non-stickiness with respect to the crystallized object during controlled crystallization, while maintaining the difference in the coefficient of thermal longitudinal expansion of both materials at least oi 5.10 ^-7

CS 267419 BlCS 267419 Bl

K¹- Podložka dobře snáší vyšší teplotní gradienty při ohřevu i chlazení. V porovnání s dosud nejčastěji používanými keramickými podložkami je možno použít při krystalizacl nižší spotřebu energie vzhledem k jejich nízké hmotnosti a tepelné kapacitě. Vzhledem ke stávajícím podložkám lze u podložek podle vynálezu zrychlit krystalIzační cyklus. Manipulace s podložkami je snadná. Podložky lze použít jak v diskontinuálních komorových pecích, tak 1 v kontinuálních průběžných krystal izačnich pecích.K ¹ - The pad tolerates higher temperature gradients during heating and cooling. Compared to the most commonly used ceramic substrates to date, lower energy consumption can be used in the crystallization due to their low weight and heat capacity. In view of the existing substrates, the crystallization cycle of the substrates according to the invention can be accelerated. The pads are easy to handle. The pads can be used both in batch chamber furnaces and in continuous continuous crystallization furnaces.

Příkladné provedení vynálezu je uvedeno na dvou následujících příkladech.An exemplary embodiment of the invention is illustrated by the following two examples.

Příklad 1Example 1

Pro vyřldlové skelně krystalické desky elektrických sporáků, získané řezáním pásu skelně krystalické hmoty, je požadován koeficient délkové teplotní roztažnosti např. 2-10^-7 K“¹. Při tepelné úpravě pásů skla, ze kterých jsou desky získány řízenou krystal izací, se osvědčila při provozních zkouškách podložka ze skelně krystalického materiálu o koeficientu délkové teplotní roztažnosti 24.10~⁷ K“¹.For products of glass-crystalline electric hobs, obtained by cutting a strip of glass-crystalline mass, a coefficient of longitudinal thermal expansion of, for example, 2-10 ^-7 K “ ¹ is required. In the heat treatment of glass strips from which the plates are obtained by controlled crystallization, a substrate made of glass crystalline material with a coefficient of longitudinal thermal expansion of 24.10 ~ ⁷ K “ ¹ has proved successful in in-service tests.

Jedno z možných příkladných materiálových složení a získání podložky i skelně krystalického materiálu řízenou krystalizací je uvedeno dále.One of the possible exemplary material compositions and to obtain a substrate and a glass-crystalline material by controlled crystallization is given below.

Podložka byla připravena ze skloviny, obsahující v hmotnosti · oxid křemičitý SiOz 49,8 oxid hlinitý AI2O3 20,8 oxid zinečnatý ZnO 21,6 oxid lithný LizO 1,8 oxid zirkoničitý ZrOz 3,0 a oxid cíničitý SnOz 3,0 %. Podložka byla podrobena řízené krystalIzáci. Nejprve byla podložka zahřívána na teplotu 740 °C rychlostí 5 °C za minutu, při teplotě 740 °C následovala výdrž po dobu 60 minut, dále následoval další ohřev na teplotu 830 °C za minutu. Při teplotě 830 °C následovala další výdrž po dobu 120 minut, a potom byla z této teploty ochlazována podložka na pokojovou teplotu rychlostí 8 °C za minutu. Tímto postupem byla získána skelně krystalická podložka s koeficientem délkové teplotní roztažnosti v rozmezí teplot 20 až 500 °C odpovídajícím 24.10“⁷ K^-1.The substrate was prepared from enamel containing by weight · silica SiOz 49.8 alumina Al2O3 20.8 zinc oxide ZnO 21.6 lithium oxide LizO 1.8 zirconia ZrOz 3.0 and tin dioxide SnOz 3.0%. The support was subjected to controlled crystallization. First, the pad was heated to 740 ° C at a rate of 5 ° C per minute, followed by holding at 740 ° C for 60 minutes, followed by further heating to 830 ° C per minute. At 830 ° C, another hold was followed for 120 minutes, and then the pad was cooled from this temperature to room temperature at a rate of 8 ° C per minute. By this procedure, a glass-crystalline substrate was obtained with a coefficient of longitudinal thermal expansion in the temperature range of 20 to 500 ° C corresponding to 24.10 ^-7 K ^-1 .

Na podložce z tohoto skelně krystalického materiálu byl krystalizován pás skla šířky 300 mm, délky 350 mm a tloušťky 7 mm. Krysta1 izovaný materiál pásu skla měl následující složení v % hmotnosti: oxid křemičitý SiOz 49,9 oxid hlinitý AI2O3 20,7 %, oxid zinečnatý ZnO 21,5 %, oxid lithný LizO 1,5 %. oxid zirkoničitý ZrOz 3,1 £ a oxid cíničitý SnOz 3,3 %. Pás krystalizovaného skla byl na podložce v krystalizační elektrické peci podroben řízené krystalizaci. Rychlostí 5 °C za minutu byl zahříván na teplotu 730 °C, na které byl dále udržován po dobu 60 minut. Další zahřívání na teplotu 790 °C bylo provedeno rychlostí 2 °C za minutu, tato teplota byla udržována po dobu. 60 minut a následně rychlostí 10 °C za minutu byl krystalovaný materiál ochlazen na pokojovou teplotu- Za těchto podmínek byl získán skelně krystalický materiál s požadovaným koeficientem délkové teplotní roztažnosti v rozmezí teplot 20 až 500 °C 2.10^-7 K^-1. Materiál podložky, který se lišil od zkrystalizovaného materiáluA glass strip 300 mm wide, 350 mm long and 7 mm thick was crystallized on a substrate of this glass-crystalline material. The crystallized glass strip material had the following composition in% by weight: silica SiO 2 49.9 alumina Al 2 O 3 20.7%, zinc oxide ZnO 21.5%, lithium oxide L 10 O 1.5%. zirconia ZrOz 3.1% and tin dioxide SnOz 3.3%. The strip of crystallized glass was subjected to controlled crystallization on a support in a crystallization electric furnace. It was heated at 730 ° C to 730 ° C, where it was further maintained for 60 minutes. Further heating to 790 ° C was performed at a rate of 2 ° C per minute, this temperature was maintained for a period of. 60 minutes and then at a rate of 10 ° C per minute, the crystallized material was cooled to room temperature. Under these conditions, a glassy crystalline material was obtained with the desired coefficient of longitudinal thermal expansion in the temperature range of 20 to 500 ° C 2.10 ^-7 K ^-1 . Substrate material that differed from the crystallized material

CS 267419 Bl varné nádoby koeficientem délkové teplotní roztažnostl o 22.10^-7K^-1 , se osvědčil při dlouhodobě opakovaných krystaličních cyklech uvedeného skla bez jeho přilepení a poškození.CS 267419 B1 cooking vessels with a coefficient of longitudinal thermal expansion of 22.10 ^-7 K ^-1 , proved successful in long-term repeated crystallization cycles of said glass without sticking and damage.

Příklad 2Example 2

U varných sklokeramlckých nádob je z hlediska určitých vlastností, zejména teplotní odolnosti, požadován nízký koeficient délkové teplotní roztažnostl, v konkrétním příkladném provedení odpovídající hodnotě 6-10^-7 K^-1 pro varnou nádobu o rozměrechIn the case of glass-ceramic cooking vessels, in view of certain properties, in particular temperature resistance, a low coefficient of longitudinal thermal expansion is required, in a specific exemplary embodiment corresponding to a value of 6-10 ^-7 K ^-1 for a cooking vessel with dimensions

200 mm v průměru, výšky 50 mm a tloušťky cca 3 mm. Při tepelné úpravě řízenou krystalizací této varné nádoby ve skelném stavu se osvědčila podložka ze skelně krystalického mateirálu o koeficientu délkové teplotní roztažnostl -1.10^-7 K^-1.200 mm in diameter, height 50 mm and thickness approx. 3 mm. During the heat treatment by controlled crystallization of this cooking vessel in the glassy state, a substrate made of glass-crystalline material with a coefficient of longitudinal thermal expansion of -1.10 ^-7 K ^-1 proved to be effective.

Příkladné provedení materiálového složení a získání podložky i skelně krystalické varné nádoby je uvedeno dále.An exemplary embodiment of the material composition and obtaining a substrate and a glass-crystalline cooking vessel is given below.

Podložka byla připravena ze skloviny, obsahující v % hmotnosti: oxid křemičitý Si0₂ 64,9 oxid hlinitý ftl₂03 21.8 oxid lithný Li0₂ 3,8 oxid zinečnatý ZnO 1,4 0» oxid barnatý BaO 2,4 %. oxid titaničitý T10₂ 2,3 oxid clničitý Sn0₂ 4,2 %, oxid zirkoničitý ZrO₂ 1,4 % a barvicí oxidy v množství cca 0,8 % hmotnosti. Podložka byla podrobena řízené krystalizaci. Nejprve byla zahřívána na teplotu 750 °C rychlostí 5 °C za minutu, při teplotě 750 °C následovala výdrž po dobu 120 minut, dále následoval další ohřev na teplotu 850 °C rychlostí 3 °C za minutu. Při teplotě 850 °C následovala další výdrž po dobu 120 minut. Z této teploty byla podložka ochlazována na pokojovou teplotu rychlostí 8 °C za minutu. Tímto postupem byla získána skelně krystalická podložka s koeficientem délkové teplotní roztažnostl v rozmezí teplot 20až 500 °C odpovídajícím -1.10“⁷ K“¹.The substrate was prepared from glass containing in% by weight: silica Si0 ₂ 64.9 alumina ftl ₂ 03 21.8 lithium oxide Li0 ₂ 3.8 zinc oxide ZnO 1.4 0 »barium oxide BaO 2.4%. titanium dioxide T10 ₂ 2,3 silicon dioxide Sn0 ₂ 4,2%, zirconia ZrO ₂ 1,4% and coloring oxides in an amount of about 0,8% by weight. The support was subjected to controlled crystallization. It was first heated to 750 ° C at a rate of 5 ° C per minute, followed by holding at 750 ° C for 120 minutes, followed by further heating to 850 ° C at a rate of 3 ° C per minute. At 850 ° C, additional holding followed for 120 minutes. From this temperature, the pad was cooled to room temperature at a rate of 8 ° C per minute. By this procedure, a glass-crystalline substrate was obtained with a coefficient of longitudinal thermal expansion in the temperature range of 20 to 500 ° C corresponding to -1.10 ° ⁷ K ^-1 .

Na podložce z tohoto skleně krystalického materiálu byla krystalizována varná nádoba; krystalizovaný materiál měl následující složení v % hmotnosti: oxid křemičitý SlOa- 49.9 oxid hlinitý AI2O3 20,9 oxid zinečnatý ZnO 21,4 oxid lithný Li₂0 1,6 %, oxid zirkoničitý ZrO₂ 3,1 oxid cíničitý Sn0₂ 3,1 Krystalizovaný materiál byl na podložce v krystal izačni komorové elektrické peci podroben řízené krystalizaci. Nejdříve bylo krystalizované sklo rychlostí 5 °C za minutu zahříváno na tepltou 730 °C, na které bylo dále udržováno po dobu 60 minut. Další zahřívání bylo na teplotu 800 °C rychlostí 2 °C za minutu, na této teplotě byla výdrž po dobu 60 minut a následně rychlostí 10 °C za minutu bylo provedeno ochlazení na pokojovou teplotu. Za těchto podmínek byla získána skelně krystalická nádoba s požadovaným koeficientem délkové teplotní roztažnostl v rozmezí teplot 20 až 500 °C rovným 6.10“⁷ K^-1.A cooking vessel was crystallized on a support of this glass of crystalline material; the crystallized material had the following composition in% by weight: silica S10a-49.9 alumina Al2O3 20.9 zinc oxide ZnO 21.4 lithium oxide Li ₂ 0 1.6%, zirconia ZrO ₂ 3.1 tin dioxide Sn0 ₂ 3.1 The crystallized material was subjected to controlled crystallization on a support in a crystallization chamber electric furnace. First, the crystallized glass was heated at a rate of 5 ° C per minute to a temperature of 730 ° C, where it was further maintained for 60 minutes. Further heating was at 800 ° C at a rate of 2 ° C per minute, held at this temperature for 60 minutes, and then cooled to room temperature at a rate of 10 ° C per minute. Under these conditions, a glass-crystalline vessel was obtained with the required coefficient of longitudinal thermal expansion in the temperature range of 20 to 500 ° C equal to 6.10 ° ⁷ K ^-1 .

Použitá skelně'krystalická podložka, lišící se koeficientem dékové teplotní roztažnostl o 7.10“⁷ K^-1, snášela dlouhodobě opakované krystalizační cykly uvedeného skla bez jeho přilepení a poškození bez podstatných fyzikálních změn.The glass-crystalline substrate used, differing by a coefficient of tensile thermal expansion of 7.10 ^-7 K ^-1 , withstood long-term repeated crystallization cycles of said glass without sticking and damage without significant physical changes.

Příkladná provedení neomezují rozsah myšlenky vynálezu, vyjádřené v jeho předmětu vynálezu. Podložku je možno využít i přiExemplary embodiments do not limit the scope of the idea of the invention as expressed in its subject matter. The pad can also be used for

CS 267419 Bl řízené krystalizaci, probíhající i při nabíhání barevných transparentních i rokajlových skel.CS 267419 Bl controlled crystallization, which also takes place during the acquisition of colored transparent and seed beads.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A support for the controlled crystallization of a glass article, characterized in that it consists of a glass-crystalline material having a coefficient of thermal expansion in the temperature range of 20 to 500 ° C at least -5.10 ^-7 K ^-1 different from the coefficient of thermal expansion of the crystallized article.