[发明专利]不含铅、钡和砷的化合物的折射率高于1.53的水晶玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及折射率高于1.53且具有高机械强度的水晶玻璃，其不含任何铅、钡和砷的化合物，并且旨在用于生产由它们制成的人造珠宝和吊灯半成品和成品。该玻璃还旨在用于制造玻璃吊灯和家庭用品。

该玻璃特征为在熔化、成型和抛光上的非常好的可加工性，其亮度达到至少93%，其密度为至少2.54g/cm³，并且其杨氏弹性模量高于90GPa，并且其特征为提高的化学品耐受性、降低的曝晒作用和降低的毒性，这确保在来自该玻璃的产品的常规使用中最大的健康安全性。

背景技术

高质量的水晶玻璃必须满足在光学参数、力学参数和其它物理化学性质方面、以及在健康和安全性标准方面的其使用的条件。由于对水晶玻璃的评定在1991年后显著变化，特别是在其健康安全性、对环境的环境影响和对消费者的毒性方面，制造商们试图改变现代消费类和装饰性玻璃的性质以便满足上述特定的要求。这可以通过改变基础玻璃基质的组成来实现。

当前，根据指令Directive69/493/ECC产生四个等级的水晶玻璃，其等级为高铅水晶、铅水晶、晶质玻璃和水晶玻璃。然而，通过定义，所有提及的玻璃都含有氧化铅和/或氧化钡。而现已生效的欧盟法规控制重金属如Cd、Pb、Hg和Cr的化合物的使用。

此类法规的例子是2003年1月27日颁布和2005年8月18日修改(并于2006年7月1日生效)的欧盟指令EU Directive2002/95/ECC(Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment-RoHS)，所述指令限制在电气和电子设备中使用有毒金属。该指令限制在灯泡、放电灯、玻璃焊剂中、以及在玻璃照明附件和消费类电子物品中使用这些金属。另外，欧盟指令EU Directive94/62/ECC要求制造商限制在生产和使用玻璃包装容器中重金属的有害效果。

使用有毒金属的另一限制为2008年颁布的The Consumer Product Safety Improvement Act-CPSIA，涉及由Consumer Product Safety Commission-CPSC确定的限制，所述限制是年龄不满12岁的儿童会接触到的产品所必须遵守的。在第101节中，该法案规定：2009年2月10日之后，设计用于或旨在用于不满12岁的儿童的产品必须不含超过600ppm的铅(铅离子)，从2009年8月14日之后，必须含有小于300ppm的铅，并且自2011年8月14日开始，限制可能降低至100ppm及更低。人造珠宝和装饰物既为成年人设计，也为儿童设计，制造商必须确保所有用户的健康安全和毒物学的安全性。

对于铅水晶，其特征特别是其≥2.9g/cm³的高密度，≥1.545的高折射率，和高光色散性。其技术性能也是良好的。

根据其密度和折射率，健康安全的玻璃可以分为两类。第一类由密度和折射率可与铅化水晶的密度和折射率相当的玻璃组成。这些玻璃列于下表1中。另一类由密度不遵守指令Directive69/493/ECC且其折射率与铅化水晶的折射率相当或者更低的玻璃组成。这些玻璃列于下表2和表3中。

如表中所示，以下氧化物最常用于玻璃骨架：MgO、CaO、SrO、ZnO、La₂O₃、Bi₂O₃、TiO₂、ZrO₂、SnO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、Y₂O₃、Yb₂O₃和WO₃，以作为PbO和BaO的替代物。用于玻璃骨架中的健康安全的所有化合物都应显示出低毒性或是无毒的。