Результат интеллектуальной деятельности: ТЕРМОСТОЙКОЕ ЖЕЛТОЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

Изобретение относится к составам термостойких желтых стекол для изделий аэродромной техники со стабильными при повышенных температурах эксплуатации светотехническими характеристиками.

Применение в сигнальных аэродромных огнях высокоинтенсивных источников излучения вызывает нагрев линз-светофильтров до температуры 175°С. При этой температуре цвет стекла, окрашенного молекулярными красителями, например сульфоселенидами кадмия, меняется, и стекло из желтого становится оранжевым. Так как коэффициент светопропускания и координаты цветности связаны между собой, то изменение коэффициента пропускания приводит к изменению и координат цветности. Поэтому проблема стабилизации цветовых параметров стекла в авиационной технике актуальна.

Известен состав желтого термостойкого стекла (авторское свидетельство СССР 1025075, опубл. 20.06.1983 г), включающий следующие компоненты, мас.%:

Это стекло, в силу полупроводниковой природы используемых красителей CdS и CdSe, не отличается стабильностью светотехнических параметров при повышенных рабочих температурах (повышение температуры стекла на каждые 50°С снижает интегральный коэффициент пропускания на 5-7%, координаты цветности могут выйти из желтой области).

Известно стекло (патент США 4461839 от 24.07.1984) состава:

Светотехнические характеристики этого материала при указанных концентрациях церия и титана не будут соответствовать требованиям международной комиссии по освещению к цветовым координатам сигнальных стекол.

Минимальное содержание щелочных и щелочноземельных оксидов при высоком содержании SiO₂ и Al₂O₃ указывает на высокие температуры варки 1550-1600°С, выработки и отжига 750-700°С стекла, что ограничивает его применение в производстве сложнопрофильных изделий линзового типа методом прессования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является состав стекла (патент США 4707458 от 17.11.1987 г), содержащий следующие компоненты, мас.%:

Температура варки этого состава составляет 1650°С, что затрудняет выработку сложнопрофильных светотехнических изделий, а предлагаемая концентрация титана и церия не обеспечит необходимые светотехнические параметры: интегральное светопропускание будет высоким (более 70%,) и координаты цветности не попадут в заданную область, т.е. стекло не пригодно для сигнальных огней.

Задачей изобретения является стабилизация светотехнических параметров (коэффициента светопропускания и координат цветности) в интервале температур 20-1750°С стекла, понижении температуры варки, выработки и отжига.

Это достигается тем, что стекло, содержащее: SiO₂; Al₂O₃; Li₂O, TiO₂, CeO₂ BaO; Sb₂O₃ дополнительно содержит Na₂O и P₂O₅ в следующем соотношении, мас.%:

Авторы установили, что для получения требуемых координат цветности при температурах до 175°С необходимо иметь коэффициент светопропускания стекла 45%≤τ≤65%, что достигается совместным присутствием в стекле диоксидов титана и церия в выбранных концентрациях. Суммарное содержание красящих оксидов должно быть не менее 8% и не более 10 мас.%, а отношение TiO₂/СеО₂ 3-5. Концентрация диоксида титана ограничивается 6,5-8 мас.%. Выход концентрации TiO₂ за нижний предел изменяет координаты цветности - они перестают соответствовать цветовому графику МКО. При более высокой концентрации TiO₂ при отжиге изделий наблюдается поверхностная кристаллизация стекла.

В процессе исследований было установлено, что при оптимальном соотношении стеклообразующих оксидов Li₂O:Al₂O₃:SiO₂ соответственно 1:7:14 модификация системы оксидами фосфора и натрия в выбранном соотношении улучшает его технологические свойства, а именно существенно снижает температуру варки стекла. Это позволяет изготавливать изделия линзового типа методом прессования на имеющихся промышленных печах с рабочей температурой 1570±10°С. Отжиг изделий проводится при температуре 650±10°С.

Дополнительно в стекло вводится NH₄NO₃ и оксид сурьмы для поддержания титана в высшей степени окисления и получения титано-цериевого комплекса, обеспечивающего требуемые светотехнические характеристики.

В таблице 1 приведены примеры конкретного выполнения составов, мас.%:

Свойства полученных стекол представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы, предлагаемый состав стекла позволяет получить светотехнические характеристики, отвечающие требованиям, предъявляемым к материалам для аэродромных светосигнальных комплексов, снизить температуру варки и выработки, уменьшить кристаллизационную способность по сравнению с прототипом. Проведение выработки стекла при более низких температурах позволяет вырабатывать сложнопрофильные изделия без кристаллических включений.

Таким образом, предлагаемый состав стекла имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- стабильные при повышенных температурах коэффициент светопропускания 45%≤τ≤65% и координаты цветности, отвечающие требованиям международной системы МКО для сигнальных огней и ограниченные точками: х₁=0,611 y₁=0,372, х₂=0,630 у₂=0,372; х₃=0,560 у₃=0,470; х₄=0,550 у₄=0,420;

- улучшенные технологические свойства, а именно: пониженную температуру варки, расширенный температурный интервал выработки и пониженную температуру отжига, что расширяет возможности выработки линз-светофильтров методом прессования и позволяет получать изделия на существующих стекловаренных печах.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР 1025075, опубл. 20.06.1983 г.

2. Патент США 4461839 от 24.07.1984.

3. Патент США 4707458 от 17.11.1987 г.