КОМПОЗИЦИЯ НАТРИЕВО-КАЛЬЦИЕВО-СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА ДЛЯ КОНТЕЙНЕРОВ (ВАРИАНТЫ) И СТЕКЛЯННЫЙ КОНТЕЙНЕР

КОМПОЗИЦИЯ НАТРИЕВО-КАЛЬЦИЕВО-СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА ДЛЯ КОНТЕЙНЕРОВ (ВАРИАНТЫ) И СТЕКЛЯННЫЙ КОНТЕЙНЕР


RU (11) 2211809 (13) C2

(51) 7 C03C3/087 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.09.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 99105578/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.03.19 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.03.19 
(31) Номер конвенционной заявки: 09/044,877 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1998.03.20 
(33) Страна приоритета: US 
(45) Опубликовано: 2003.09.10 
(56) Аналоги изобретения: US 4859637 A, 21.06.1989. RU 2045486 C1, 10.10.1995. SU 1542922 A1, 15.02.1990. WO 95/1664 A1, 22.06.1995. EP 0619274 A, 12.10.1994. 
(71) Имя заявителя: ОУЭНС-БРОКВЭЙ ГЛАСС КОНТЕЙНЕР ИНК. (US) 
(72) Имя изобретателя: ВЕЙСЕР Стивен М. (US); ФЕНСТЕРМЭЧЕР Джеймс Э. (US); ХЭММЕЛ Джозеф Дж. (US); КЛАРК Роберт Н. (US) 
(73) Имя патентообладателя: ОУЭНС-БРОКВЭЙ ГЛАСС КОНТЕЙНЕР ИНК. (US) 
(74) Патентный поверенный: Томская Елена Владимировна 
(98) Адрес для переписки: 129010, Москва, ул. Б. Спасская, 25, стр.3, ООО "Юридическая фирма Городисский и Партнеры", Е.В.Томской 

(54) КОМПОЗИЦИЯ НАТРИЕВО-КАЛЬЦИЕВО-СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА ДЛЯ КОНТЕЙНЕРОВ (ВАРИАНТЫ) И СТЕКЛЯННЫЙ КОНТЕЙНЕР 
Композиция стекла предназначена для контейнеров, уменьшает пропускание УФ-света ниже длины волны, приблизительно равной 400 нм, при этом композиция обладает свойствами в отношении плавления и формования, подобными свойствам натриево-кальциево-силикатного стекла. Техническая задача - создание композиции стекла для контейнеров, которая поглощает УФ-свет и предохраняет жидкости, такие как шампанское и вино, от нежелательного воздействия УФ-света. Композиция стекла имеет следующий состав, вес.%: SiO2 69-74, Na2O 11-15, CaO 9-13, MgO 0,005-3,0, K2O 0,005-1,0, SO3 0,1-0,5, Fe2O3+FeO 0,3-1,0, MnO+MnO2 2,0-3,1. 4 с. и 6 з.п.ф-лы, 5 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение касается композиции стекла для контейнеров, поглощающей ультрафиолетовый свет, содержащей SiO2, Al2O3, Na2O, CaO, MgO, K2O, SO3, предпочтительно приблизительно от 0,4 до 0,8 весовых процентов FeO + Fе2O3 и приблизительно от 7 до 3 весовых процентов МnО + МnО2, исходя из веса композиции стекла.
Желательно создать композицию флинтгласа для контейнеров практически бесцветную или слегка окрашенную, которая обеспечивает изготовление контейнеров из относительно бесцветного прозрачного флинтгласа, которые поглощали бы УФ-свет таким образом, чтобы предохранять жидкость, находящуюся внутри, такую как шампанское или вино.
В отношении предшествующего уровня техники, демонстрирующего наличие Fe2O3 или любого количества МnО в композиции стекла, имеются следующие документы:

1. Central Glass Co. U.S. Patent 5362689.
2. Corning (Morgan) U.S. Patent 5422755.
3. Guardian Industries U.S. Patent 5214008.
4. Ferro (Roberts) U.S. Patent 4859637.
5. Chemical Composition of Container Glasses - Sharp (Table 1) 1930's.
Central Glass Co. U.S. Patent 5362689 описывает композицию листового натриево-кальциево-силикатного стекла, которая содержит Fe2O3 0,1-0,60 и 5-350 миллионных долей МnО. МnО используется в следовых количествах. Ингредиентами, поглощающими ультрафиолет, по-видимому, являются СеO2, TiO2 и SО3. В cтолбце 5, строках 55-66, описывается добавление очень малых количеств МnО, и, кроме этого, обсуждается запрещение использования более значительных количеств МnО.
Corning (Morgan) U.S. Patent 5422755 описывает композицию натриево-калиево-силикатного стекла для линз в офтальмологии. Описывается использование V2O5 (1,5-3,5%) и MnO2 (1-4%). Проводится обсуждение использования Fе2О3 или оксида кальция в композиции стекла.
Guardian Industries U.S. Patent 5214008 демонстрирует композицию натриево-кальциево-силикатного стекла для плоского стекла. Описываются СеО2 и другие ингредиенты, поглощающие УФ-свет, такие как TiO2, МоО2, V2O5 и Fе2О3, например в столбце 2, строках 28-50.
Ferro (Roberts) U.S. Patent 4859637 демонстрирует композицию не содержащего свинца стекла, содержащую вещество, поглощающее УФ-свет, выбираемое из группы, состоящей из оксида церия, оксида марганца, оксида железа, оксида кобальта, оксида меди, оксида ванадия и оксида молибдена. Стекло используется вместе с керамическим пигментом для получения композиции чернил.
Reprint "Chemical Composition of Commercial Glasses". (Sharp) демонстрирует в Таблице 1 некоторые прежние композиции натриево-кальциево-силикатного стекла, содержащие (0,54-0,9) Fе2О3 и малые количества (0,61-0,97) МnО, вероятно присутствующие в результате загрязнения.
Целью настоящего изобретения является создание композиции флинтгласа для контейнеров, относительно прозрачной, бесцветной, содержащей оксиды железа и оксиды марганца, которые поглощают УФ-свет и тем самым предохраняют жидкости, такие как шампанское и вино, от нежелательного воздействия УФ-света.
Целью настоящего изобретения является создание композиции натриево-кальциево-силикатного стекла для контейнеров, поглощающей ультрафиолетовый свет, которая практически содержала бы следующие ингредиенты в приблизительных весовых процентных количествах:

Ингредиенты - Вес

SiO2 - 69-7

Na2О - 11-15

CaO - 9-13

МgО - 0,5-2

К2О - 0,1-0,5

SO3 - 0,1-0,5

Fe2O3+FeO - 0,4-0,8

MnO+MnО2 - 2,0-3,0

Эти и другие цели будут очевидны из приведенных далее технического описания и формулы изобретения.
Настоящее изобретение предлагает композицию натриево-кальциево-силикатного стекла для контейнеров, которая по существу содержит следующие ингредиенты в приблизительных весовых процентных количествах:

Ингредиенты - Вес

SiO2 - 69-74

Na2O - 11-15

CaO - 9-13

МgО - 0,005-3,0

K2O - 0,005-1,0

SO3 - 0,1-0,5

Fe2O3+FeO - 0,3-1,0

МnО+МnО2 - 2,0-3,1

Настоящее изобретение также предпочтительно предлагает следующее:

Ингредиенты - Вес

SiO2 - 69-74

Na2O - 11-15

CaO - 9-13

МgО - 0,5-2

K2O - 0,1-0,5

SO3 - 0,1-0,5

Fe2O3+FeO - 0,4-0,8

МnО+МnО2 - 2,0-3,0

Следующие далее примеры иллюстрируют настоящее изобретение.
Пример 1

Композиция флинтгласа для контейнеров, поглощающего УФ-свет, была изготовлена путем смешивания ингредиентов, входящих в загрузку сырья, в том числе кварца, кальцинированной соды, нитрата натрия, карбоната калия, оксида алюминия, сульфата натрия, оксидов железа и оксидов марганца, и плавления загрузки для получения композиции стекла для контейнеров (BDB-1), которая содержит следующие ингредиенты, в приблизительных весовых процентных количествах:

Ингредиенты - Вес

Cl2 - 0,0043

Na2O - 13,4096

K2O - 0,3412

МgО - 0,0053

CaO - 11,0386

МnО+МnО2 - 2,0070

SrO - 0,0020

BaO - 0,0005

Al2O3 - 8,6059

Fe2O3+FeO - 0,4015

SiO2 - 70,8110

SO3 - 0,3714

Стекло было расплавлено при 2700oF (1482,2oС) в течение приблизительно 61/4 часов в газовой печи с подачей избыточного количества воздуха и в атмосфере, окисляющей загруженную партию сырья. Стекло может быть обработано так же, как и натриево-кальциево-силикатное стекло, и оно поглощает ультрафиолетовый свет.
Количество каждого вещества, входящего в загрузку сырья, для Примера 1 приводится ниже:

Композиция DBD-1

Вещества сырья - Граммы

Кварц - 354,26

Кальцинированная сода - 112,81

Нитрат натрия - 3,54

Карбонат кальция - 96,14

Карбонат марганца - 2,50

Оксид алюминия - 1,91

Сульфат кальция - 3,04

Оксиды железа - 1,97

Оксиды марганца - 12,32

Пример 2

Следуя процедуре Примера 1, были изготовлены дополнительные расплавы D-1, D-2, D-3, D-4, D-5 и D-6 в соответствии с табл.1.
Композиции стекла по Примеру 1 (DBD-1) и по Примеру 2 (от D1 до D6) были протестированы, и было обнаружено, что они уменьшают пропускание ультрафиолетового света и в дополнение к этому oбладают свойствами в отношении плавления и формования, подобными свойствам коммерчески пригодного натриево-кальциево-силикатного стекла.
Анализами стекла в отношении УФ-света для расплавов от D1 до D6 (Пример 2) были следующие:

Анализ DОЕ для стекла в отношении УФ-света для расплавов серии "D"

Измеряемыми величинами были доминирующая длина волны, яркость и чистота для серии "D", расплавы стекла анализировались при помощи программы АNОVA для того, чтобы определить какой-либо значительный эффект, процентный вклад и достоверность теста. Табл.2 приводит итоговые результаты, полученные по этим тестам.
Ниже следует подробное описание сформованных расплавов D1, D2, D3, D4, D5 и D6, поглощающих УФ-свет (см. табл.2).
Далее представлены результаты для программы ANOVA (см. табл.3-5).
Заключения представляют собой:

Доминирующая длина волны:

Значительные компоненты: Mn 12%, Fe 28%.
Ошибка 60% = граничные испытания (0-60% хорошо, 60-80% пограничный результат, >80% плохо).
Яркость:

Значительные компоненты: Мn 51%.
Незначительные:

Ошибка 60% = граничные испытания (0-60% хорошо, 60-80% пограничный результат, >80% плохо).
Чистота:

Значительные компоненты: Мn 74%, Fe 12%.
Ошибка 14% = хороший тест.
Используемое отношение Мn к Fe представляет собой один из параметров, который уменьшает до минимума окраску и обеспечивает максимальное поглощение УФ-света. Например, D-1 (Mn/Fe = 5,64/1) имеет бледно-желтую или янтарную окраску. Небольшое количество кобальта может быть использовано для получения стекла, имеющего слабую зеленую окраску. D-2 обеспечивает несколько лучшую защиту от УФ-света и имеет бледно или слабо зеленовато-желтую окраску (Mn/Fe= 3,71/1). D-3 (Mn/Fe=2,92/1) обеспечивает несколько лучшую защиту от УФ-света, чем D-2, и имеет слабо зеленую окраску. D-4 имеет бледно пурпурную окраску (избыток Мn+3) и отношение = 8,46/1. D-5 приблизительно соответствует D-3 в отношении защиты от УФ-света, отношение = 5,57/1. D-6 обеспечивает плохую защиту от УФ-света и имеет незначительно более темную зеленовато-желтую окраску, отношение = 4,23/1.
Отношение Mn/Fe в общем случае может находиться в пределах от приблизительно 2,8/1 до приблизительно 6,5/1. Наилучшими результатами в общем случае являются величины в диапазоне приблизительно от 5,2/1 до 5,8/1 в том, что касается отношения Mn/Fe.
Оксид марганца добавляется для того, чтобы окислить железо до состояния +3, в котором оно представляет собой ингредиент, поглощающей УФ-свет. Мn+3 имеет пурпурную окраску в стекле, но он становится бесцветным в состоянии +2 по мере того, как железо окисляется. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Композиция натриево-кальциево-силикатного стекла для контейнеров, состоящая, по существу, из следующих ингредиентов, вес. %:

SiO2 - 69-74

Na2O - 11-15

CaO - 9-13

МgО - 0,005-3,0

K2O - 0,005-1,0

SO3 - 0,1-0,5

Fe2O3+FeO - 0,3-1,0

МnО+МnО2 - 2,0-3,1

2. Композиция по п. 1, в которой поглощение УФ-света в диапазоне от 290 до 390 нм превышает поглощение для натриево-кальциево-силикатного флинтгласа.
3. Композиция по п. 1, в которой по меньшей мере приблизительно 80% от полного содержания железа находится в состоянии железа, имеющего валентность 3.
4. Композиция по п. 1, в которой количество MnO + МnО2 находится в пределах приблизительно от 2,2 до 2,8 вес. %.
5. Композиция по п. 1, в которой количество MnO + МnO2 находится в пределах приблизительно от 2,4 до 2,6 вес. %.
6. Композиция по п. 1, в которой первоначальное содержание железа имеет место в форме Fe2O3 и FeO, а отношение Fe2+/Fe3+ находится в пределах приблизительно от 0,3 до 0,1.
7. Композиция по п. 1, в которой количество FeO + Fе2O3 приблизительно составляет 0,6 вес. %, а количество MnO + МnО2 находится в диапазоне приблизительно от 2 до 3 вес. %.
8. Стеклянный контейнер, полученный из композиции стекла по п. 1.
9. Композиция натриево-кальциево-силикатного стекла для контейнеров, составленная из следующих ингредиентов, вес. %:

SiO2 - 69-74

Na2O - 11-15

CaO - 9-13

МgО - 0,005-3,0

K2O - 0,005-1,0

SO3 - 0,1-0,5

и от 0,4 до 0,8 вес. % FeO + Fе2О3 и от 2 до 3 вес. % MnO + МnО2, исходя из композиции натриево-кальциево-силикатного стекла.
10. Композиция натриево-кальциево-силикатного стекла, которая поглощает УФ-свет и практически состоит из следующих ингредиентов, вес. %:

SiO2 - 69-74

Na2О - 11-15

CaO - 9-13

МgО - 0,5-2

К2О - 0,1-0,5

SO3 - - 0,1-0,5

Fe2O3+FeO - 0,4-0,8

MnO+MnО2 - 2,0-3,0 


РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4