[发明专利]具有受控的透射的β-石英玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

本申请根据35U.S.C.§119，要求2011年5月16日提交的法国专利申请系列第1154213号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术

本发明涉及暗色的铝硅酸锂类型的玻璃陶瓷，其含有β-石英的固体溶液作为主要晶相。本发明还涉及由所述玻璃陶瓷制造的制品，用于所述玻璃陶瓷的前体玻璃，以及用于获得所述玻璃陶瓷和相关制品的方法。

发明详述

申请人是用于家用市场，例如炉灶面、防火门窗、炉和烘箱玻璃和壁炉插入物等的玻璃陶瓷产品的制造商。在过去20年间，它们已经生产了数百万的铝硅酸锂玻璃陶瓷炉灶面。它们著名地生产了如美国专利第5,070,045号所述的玻璃陶瓷板，更具体地，此类玻璃陶瓷板含有β-石英的固体溶液作为主要晶相，用氧化钒(V₂O₅)着色，商品名为这些玻璃陶瓷板具有特征性质和值得注意的与特定光学透射曲线相关的接近0的热膨胀系数（为了耐受热冲击）。对于4mm的厚度，所述特定光学透射曲线使得可见范围内（380-780nm，用光源D65测量，观察者为2°）的综合透光率T_v为0.8-2%，优选为1-1.7%。因此，一种情况是0.8≤T_v≤2%，优选地1%≤T_v≤1.7%。如果综合透光率大于2%，则布设在玻璃陶瓷板下面的加热元件在没有操作时未得到掩蔽，而如果所述综合透光率小于0.8%，则所述加热元件在操作时是不可见的（安全问题）。

对于4mm的厚度，625nm处的透光率大于3.5%，优选大于4%（T₆₂₅>3.5%，优选地T₆₂₅>4%）。这样一来，就能够看到布设在玻璃陶瓷板下面的红色显示（最常使用的颜色）。对于4mm的厚度，950nm（近红外）处的透光率为50-70%（50%≤T₉₅₀≤70%）。这样一来，就能够使用常规电子控制按钮，在该波长进行发射和接收。对于4mm的厚度，1,600nm处的近红外透光率为65-75%（65%≤T₁₆₀₀≤75%）。如果所述红外透光率小于65%，则玻璃陶瓷板的加热性能是不令人满意的，而如果所述红外透光率大于75%，则所述加热性能是过度的，并且可能引起位于靠近玻璃陶瓷板的材料的危险加热。

此类玻璃陶瓷板整体是令人满意的。但是，它们的组成含有氧化砷，所述氧化砷用作对所用原材料的可玻璃化负载进行熔融的步骤中的澄清剂。本领域技术人员了解用于获得玻璃陶瓷制品的3个连续步骤：对原材料的可玻璃化负载进行熔融和澄清，然后成形，然后进行结晶化热处理（也称作陶瓷化处理），并且出于环境保护的明显原因，希望避免使用此类有毒化合物。顺带应注意的是，美国专利第5,070,045号提及氧化砷和氧化锑作为常规澄清剂。由于这两种产品都是有毒的，因此希望避免使用任意一种。因此，申请人希望开发一种新型高性能的板，其具有与板相同的光线透射性质（功能性质：如上文所述），但是在其组成中不含氧化砷（和氧化锑）。

多年来，氧化锡（SnO₂）被推荐作为澄清剂，取代和代替氧化砷（和/或氧化锑）。但是该代替物并非完全无色的。

另一方面，氧化锡作为澄清剂的性能不如氧化砷。因此，按绝对值计算，应该涉及较大的量，这也是有问题的，更具体为失透。因此，根据现有技术提出了各种替代方案以获得高性能的澄清并且特别是用所述氧化锡在较高温度进行澄清（参见EP1313675），并且将澄清辅助剂例如氟、溴、氧化锰和/或氧化铈与所述氧化锡一起使用（分别参见WO2007/03566，WO2007/03567和WO2007/065910）。

另一方面，氧化锡是比氧化砷（和氧化锑）更强的还原剂。因此，它对于最终玻璃陶瓷的着色（即光学透射性质）的影响不同于氧化砷（和氧化锑）的影响。实际上，本领域技术人员了解氧化锡和氧化砷（或者甚至是氧化锑）除了它们作为澄清剂的“第一”功能外，还间接地涉及对最终玻璃陶瓷进行着色的过程，因为它们在陶瓷化过程中还原了存在的氧化钒（所述氧化钒的还原态负责着色）。这在专利申请EP1313675的教导中有完美的解释。

因此，提供这样的玻璃陶瓷板，其组成中不含有砷（或锑），所得的玻璃陶瓷板具有可玻璃化原材料的高效澄清（在常规澄清温度进行澄清，通常为1600-1700℃）,并且具有与组成中含有砷（和/或锑）的现有技术的玻璃陶瓷板（板）相同的光学透射曲线，是本发明的发明人解决的技术问题。