RU2822148C1 - Method of producing strontium aluminosilicate glass - Google Patents

Method of producing strontium aluminosilicate glass Download PDF

Info

Publication number
RU2822148C1
RU2822148C1 RU2023131423A RU2023131423A RU2822148C1 RU 2822148 C1 RU2822148 C1 RU 2822148C1 RU 2023131423 A RU2023131423 A RU 2023131423A RU 2023131423 A RU2023131423 A RU 2023131423A RU 2822148 C1 RU2822148 C1 RU 2822148C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
glass
components
melting
mixture
Prior art date
Application number
RU2023131423A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Михайловна Здоренко
Василий Степанович Бессмертный
Алексей Владимирович Макаров
Софья Владимировна Варфоломеева
Егор Денисович Устинов
Original Assignee
Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права"
Filing date
Publication date
Application filed by Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" filed Critical Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права"
Application granted granted Critical
Publication of RU2822148C1 publication Critical patent/RU2822148C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to chemical industry and can be used in medicine, particularly in dentistry. Method of producing strontium aluminosilicate glass includes preparing a mixture by averaging components, placing the mixture in corundum crucibles, melting in an electric furnace, producing glass and controlling quality, wherein the mixture includes quartz glass, alumina and strontium carbonate, the preparation of which further includes separate grinding of components to a particle size of 5–7 mcm and their mechanical activation, thereafter, the averaged composition of the charge is granulated.
EFFECT: acceleration of technological process due to reduction of melting time.
1 cl, 6 tbl

Description

Изобретение относится к области химической промышленности и может быть использовано в медицине, в частности в стоматологии.The invention relates to the chemical industry and can be used in medicine, in particular in dentistry.

Известны способ получения стеклокерамики, недостатками которых является длительность технологического процесса.There is a known method for producing glass ceramics, the disadvantage of which is the duration of the technological process.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ синтеза фторсодержащего стронциевого алюмосиликатного стекла в корундовых тиглях с выдержкой 1-2 часа при температурах 1500-1600ºС [Каримова К.Х., Савинков В.И., Сигаев В.Н. Особенности синтеза стекол, используемых в качестве наполнителей в стекломерных цементах для стоматологии //Успехи в химии и химической технологии. Т. 33. 2019. № 4.].The closest in technical essence and achieved result is the method of synthesis of fluorine-containing strontium aluminosilicate glass in corundum crucibles with exposure for 1-2 hours at temperatures of 1500-1600ºC [Karimova K.Kh., Savinkov V.I., Sigaev V.N. Features of the synthesis of glasses used as fillers in glass cements for dentistry // Advances in chemistry and chemical technology. T. 33. 2019. No. 4.].

Недостатком данного способа является длительность технологического процесса. The disadvantage of this method is the duration of the technological process.

Технический результат предлагаемого способа заключается в ускорении технологического процесса.The technical result of the proposed method is to speed up the technological process.

Технический результат достигается тем, что способ получения стронциевого алюмосиликатного стекла включает подготовку шихты путем усреднения компонентов, укладку шихты в корундовые тигли, плавление в электрической печи, выработку стекла и контроль качества, причем что шихта включает кварцевое стекло, глинозем и карбонат стронция, в подготовку которой дополнительно входит раздельный помол компонентов до размера частиц 5-7 мкм и их механоактивацию, после чего осуществляют гранулирование усредненного состава шихты.The technical result is achieved by the fact that The method for producing strontium aluminosilicate glass includes preparing a charge by averaging the components, placing the charge in corundum crucibles, melting in an electric furnace, glass production and quality control, and that the charge includes quartz glass, alumina and strontium carbonate, the preparation of which additionally includes separate grinding of the components until particle size 5-7 microns and their mechanical activation, after which granulation of the average composition of the charge is carried out.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что шихта включает кварцевое стекло, глинозем и карбонат стронция, в подготовку которой дополнительно входит раздельный помол компонентов до размера частиц 5-7 мкм и их механоактивацию, после чего осуществляют гранулирование усредненного состава шихты.The proposed method differs from the prototype in that the charge includes quartz glass, alumina and strontium carbonate, the preparation of which additionally includes separate grinding of the components to a particle size of 5-7 microns and their mechanical activation, after which the average composition of the charge is granulated.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.A comparative analysis of the known and proposed methods is presented in Table 1.

Таблица 1Table 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способовComparative analysis of the known and proposed methods

Известный способ
[Каримова К.Х., Савинков В.И., Сигаев В.Н. Особенности синтеза стекол, используемых в качестве наполнителей в стекломерных цементах для стоматологии //Успехи в химии и химической технологии. Т. 33. 2019. № 4.]
Known method
[Karimova K.Kh., Savinkov V.I., Sigaev V.N. Features of the synthesis of glasses used as fillers in glass cements for dentistry // Advances in chemistry and chemical technology. T. 33. 2019. No. 4.]
Предлагаемый способSuggested method
Подготовка шихты путем усреднения порошков оксидов

Укладка шихты в виде порошка в корундовый тигель

Плавление в электрической печи
60-120 мин.

Выработка стекла при температурах 1500-1600ºС

Контроль качества
Preparing the charge by averaging oxide powders

Placing the charge in powder form in a corundum crucible

Melting in an electric furnace
60-120 min.

Glass production at temperatures of 1500-1600ºС

Quality control
Подготовка шихты путем
раздельного помола, механоактивации и усреднения компонентов

Гранулирование шихты

Укладка гранулированной шихты в корундовый тигель

Плавление в электрической печи
30 мин.

Выработка стекла при температуре 1450ºС

Контроль качества
Preparing the charge by
separate grinding, mechanical activation and averaging of components

Granulation of the charge

Placing granular charge into a corundum crucible

Melting in an electric furnace
30 min.

Glass production at a temperature of 1450ºС

Quality control

ПримерExample

В качестве исходных материалов использовали кварцевое стекло, глинозем марки ГК-1 и стронций углекислый. Quartz glass, GK-1 alumina and strontium carbonate were used as starting materials.

Химический состав исходных материалов представлен в таблице 2.The chemical composition of the starting materials is presented in Table 2.

Производили механоактивацию и раздельный помол кварцевого стекла, глинозема и углекислого стронция в планетарной мельнице «Санд» в течение 15 минут. При уменьшении времени помола до 10 минут гранулометрический состав лежит в пределах 15-30 мкм, что увеличивает время варки и повышает температуру варки на 25-30 С. При снижении времени помола. Механоактивация тонкодисперсных порошков позволяем активировать компоненты шихты, снизить энергию активации, сместить лимитирующую стадию силикатообразования из диффузионной стадии в кинетическую, ускорить процесс образования и накопления силикатного расплава и снизить температуру варки. Тонкодисперсные порошки исходных компонентов усредняли в лабораторном смесителе. Шихту гранулировали в лабораторном грануляторе с получением гранулы размером 2-5 мм.Mechanical activation and separate grinding of quartz glass, alumina and strontium carbonate were carried out in a Sand planetary mill for 15 minutes. When the grinding time is reduced to 10 minutes, the granulometric composition lies in the range of 15-30 microns, which increases the cooking time and increases the cooking temperature by 25-30 C. When the grinding time is reduced. Mechanical activation of fine powders allows us to activate the components of the charge, reduce the activation energy, shift the limiting stage of silicate formation from the diffusion stage to the kinetic stage, accelerate the process of formation and accumulation of silicate melt and reduce the cooking temperature. Fine powders of the starting components were averaged in a laboratory mixer. The mixture was granulated in a laboratory granulator to obtain granules with a size of 2-5 mm.

Таблица 2table 2

Химический состав исходных материаловChemical composition of starting materials

МатериалMaterial Содержание окислов, масс. %Oxide content, mass. % SiO2 SiO2 SrOSrO Al2O3 Al2O3 Fe2O3 Fe2O3 CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O K2O K2O пппppp Кварцевое стеклоQuartz glass 99,6099.60 -- 0,350.35 0,020.02 0,100.10 0,600.60 0,010.01 0,010.01 -- Глинозем ГК-1Alumina GK-1 0,050.05 -- 98,2998.29 0,040.04 -- -- 0,400.40 -- 1,201.20 Стронций углекислыйStrontium carbonate 0,030.03 68,5268.52 -- 0,010.01 -- 0,020.02 0,110.11 -- 31,2031.20

Были приготовлены составы сырьевых смесей 1, 2, 3 (таблица 3).Compositions of raw material mixtures 1, 2, 3 were prepared (Table 3).

Таблица 3Table 3

Составы сырьевых смесей для варки стронций-алюмосиликатного стеклаCompositions of raw material mixtures for melting strontium aluminosilicate glass

№ составаComposition number Кварцевое стекло, %Quartz glass, % Глинозем, %Alumina, % Карбонат стронция, %Strontium carbonate, % 11 6666 1717 1717 22 7070 1515 1515 33 6868 1515 1717

В корундовый тигель объемом 100 см2 укладывали гранулированную шихту. Тигель с шихтой помещали в печь с хромитлантановыми нагревателями. Варку стекол осуществляли при 1450ºС с выдержкой при максимальной температуре 0,5 часа.A granulated mixture was placed in a corundum crucible with a volume of 100 cm2. The crucible with the charge was placed in a furnace with lanthanum chromium heaters. Glass melting was carried out at 1450ºС with exposure at a maximum temperature of 0.5 hours.

Химический состав стекол представлен в таблице 4.The chemical composition of the glasses is presented in Table 4.

Таблица 4Table 4

Химический состав экспериментальных составов и импортного стеклаChemical composition of experimental compositions and imported glass

СоставCompound Содержание окислов, масс. %Oxide content, mass. % SiO2 SiO2 SrOSrO Al2O3 Al2O3 Fe2O3 Fe2O3 CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O K2O K2O -- 11 65,9165.91 10,4610.46 23,4023.40 0,010.01 0,030.03 0,110.11 0,100.10 0,010.01 -- 22 69,9569.95 8,628.62 21,1721.17 0,030.03 0,040.04 0,090.09 0,130.13 0,010.01 -- 33 72,0472.04 6,466.46 21,2521.25 0,030.03 0,030.03 0,090.09 0,140.14 -- --

Свойства синтезированных стекол представлены в таблице 5.The properties of the synthesized glasses are presented in Table 5.

Таблица 5Table 5

Характеристик стронций-алюмосиликатных стеколCharacteristics of strontium aluminosilicate glasses

Номер составаComposition number Плотность, кг/м3 Density, kg/m 3 Показатель преломленияRefractive index ТКЛР, ·10-7°С-1 TCLE, ·10 -7 °С -1 Модуль нормальной упругости, Н/м2 Modulus of normal elasticity, N/m 2 Модуль сдвига, Н/м2 Shear modulus, N/m 2 Диэлектрическая проницаемостьThe dielectric constant 11 25152515 1,5361.536 35,435.4 78207820 33423342 5,715.71 22 24802480 1,5331.533 35,235.2 77017701 32833283 5,425.42 33 24452445 1,5311.531 33,533.5 76567656 32583258 5,215.21

Раздельный помол с последующим усреднением шихты и ее гранулированием позволяет увеличить выход готового продукта по сравнению с варкой стекла из порошковой шихты более чем в три раза, а также ускорить процесс стекловарения в 2-3 раза за счет использования механоактивированной тонкодисперсной щихты. В предлагаемом способе в качестве сырьевых компонентов не используется фторид алюминия и оксиды фосфора, что существенно снижает улетучивание шихты в процессе варки, обеспечивает стабильный химический состав и свойства конечного продукта. Применение механоактивированной шихты с размером частиц 5-7 мкм тигле после раздельного помола позволяет ускорить процессы силикатообразования и плавления стронциевого алюмосиликатного стекла. Использование кварцевого стекла позволит ускорить процесс образования и накопления силикатного расплава. Устранение в исходной шихте в предлагаемом способе по сравнению с прототипом летучих компонентов, позволяет получить конечный продукт с необходимыми эксплуатационными показателями. Так, показатель преломления, синтезированного стронциевого алюмосиликатного стекла, составляет n=1,531-1,536. Как известно, одним из основных требований, предъявляемых к стеклам, используемым в качестве наполнителей в стоматологии, является показатель преломления равный 1,53-1,54.Separate grinding with subsequent averaging of the charge and its granulation makes it possible to increase the yield of the finished product in comparison with glass melting from a powder charge by more than three times, and also speed up the glass melting process by 2-3 times due to the use of mechanically activated finely dispersed mixture. The proposed method does not use aluminum fluoride or phosphorus oxides as raw materials, which significantly reduces the volatilization of the charge during the cooking process and ensures a stable chemical composition and properties of the final product. The use of a mechanically activated charge with a particle size of 5-7 microns in a crucible after separate grinding makes it possible to accelerate the processes of silicate formation and melting of strontium aluminosilicate glass. The use of quartz glass will speed up the process of formation and accumulation of silicate melt. The elimination of volatile components in the initial charge in the proposed method, in comparison with the prototype, allows us to obtain a final product with the necessary performance indicators. Thus, the refractive index of the synthesized strontium aluminosilicate glass is n=1.531-1.536. As is known, one of the main requirements for glasses used as fillers in dentistry is a refractive index of 1.53-1.54.

Показатели качества конечного продукта в предлагаемом и известном способах представлены в таблице 6.The quality indicators of the final product in the proposed and known methods are presented in Table 6.

Таблица 6Table 6

Показатели качества конечного продукта в предлагаемом и известном способахQuality indicators of the final product in the proposed and known methods

Показатели качестваQuality indicators Известный способKnown method Предлагаемый способSuggested method 11 22 33 Состав стекла, %Glass composition, % SiO2 – 27-29
Al2O3 – 23-25
S2O – 23-25
P2O5 – 11-13
AlF3 – 12-15
SiO 2 – 27-29
Al 2 O 3 – 23-25
S 2 O – 23-25
P 2 O 5 – 11-13
AlF 3 – 12-15
Составы 1, 2, 3 из примераCompositions 1, 2, 3 from the example
Шихта (агрегатное состояние)Charge (aggregate state) Порошок шихтыCharge powder Гранулированная шихтаGranular charge Раздельный помол и механоактивация компонентов шихты, мкмSeparate grinding and mechanical activation of charge components, microns 5-75-7 Материал тигляCrucible material Корундовый тигельCorundum crucible Корундовый тигельCorundum crucible Температура варки, ºСCooking temperature, ºС 1500-16001500-1600 14501450 Время варки, чCooking time, h 1-21-2 0,50.5 Показатель преломленияRefractive index 1,5251.525 1,531-1,5361.531-1.536 Плотность, г/см3 Density, g/cm 3 2,902.90 2,445-2,5152.445-2.515 ТКЛР, 10-7 град-1 TCLE, 10 -7 deg -1 5353 33,5-35,433.5-35.4 Tg, ºСTg, ºС 620620 625625 Микротвердость, кГ/мм2 Microhardness, kg/mm 2 560-610560-610 680680

Claims (1)

Способ получения стронциевого алюмосиликатного стекла, включающий подготовку шихты путем усреднения компонентов, укладку шихты в корундовые тигли, плавление в электрической печи, выработку стекла и контроль качества, отличающий тем, что шихта включает кварцевое стекло, глинозем и карбонат стронция, в подготовку которой дополнительно входит раздельный помол компонентов до размера частиц 5-7 мкм и их механоактивацию, после чего осуществляют гранулирование усредненного состава шихты.A method for producing strontium aluminosilicate glass, including preparing a charge by averaging the components, placing the charge in corundum crucibles, melting in an electric furnace, glass production and quality control, characterized in that the charge includes quartz glass, alumina and strontium carbonate, the preparation of which additionally includes separate grinding of components to a particle size of 5-7 microns and their mechanical activation, after which granulation of the average composition of the charge is carried out.
RU2023131423A 2023-11-30 Method of producing strontium aluminosilicate glass RU2822148C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2822148C1 true RU2822148C1 (en) 2024-07-02

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4323143C1 (en) * 1993-07-10 1994-12-01 Schott Glaswerke Use of a glass as barium-free dental glass with good X-ray absorption
US10646408B2 (en) * 2016-03-28 2020-05-12 Gc Corporation Dental glass powder
RU2795271C1 (en) * 2022-05-23 2023-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Glass mostly for fillers of composite dental materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4323143C1 (en) * 1993-07-10 1994-12-01 Schott Glaswerke Use of a glass as barium-free dental glass with good X-ray absorption
US10646408B2 (en) * 2016-03-28 2020-05-12 Gc Corporation Dental glass powder
RU2795271C1 (en) * 2022-05-23 2023-05-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Glass mostly for fillers of composite dental materials
RU2801216C1 (en) * 2022-05-23 2023-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Fluorine-containing strontium aluminosilicate glass for dental glass ionomer cements
RU2801023C1 (en) * 2022-11-25 2023-08-01 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method for producing strontium-aluminosilicate glass
RU2806884C1 (en) * 2023-03-14 2023-11-08 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Plasma method of producing strontium aluminum glass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2742521B2 (en) Glass ceramic containing zirconium oxide
US4200445A (en) Method of densifying metal oxides
RU2293071C2 (en) Glass ceramics, method for manufacture and use thereof
CN103395996A (en) Preparation method of low melting point aluminum-boron-silicon glass ceramic bond for CBN (Cubic Boron Nitride) grinding tool
US4101330A (en) Leucite-containing porcelains and method of making same
CN105130196A (en) Process for the preparation of ceramic glass material in the form of sheets, sheets thus obtained and use thereof
TW201210968A (en) Refractory block and glass furnace
JPS6214498B2 (en)
RU2822148C1 (en) Method of producing strontium aluminosilicate glass
JPH04338132A (en) Glass-ceramic bonded ceramic composite material
JP6350531B2 (en) Granule, method for producing the same, and method for producing glass article
RU2806884C1 (en) Plasma method of producing strontium aluminum glass
US5711779A (en) Method for forming zinc phosphate based glasses
RU2801023C1 (en) Method for producing strontium-aluminosilicate glass
KR100479688B1 (en) Dielectric ceramic composition and method for preparing dielectric ceramic for low temperature co-fired ceramic
SU1565344A3 (en) Method of obtaining soldering borolead glass
JPH07101751A (en) Corundum precipitating base and its production
CN114591067A (en) High-temperature high-whiteness porcelain secondarily sintered by applying fritted glaze and preparation method thereof
JP3082862B2 (en) Sealing material
US4721693A (en) Silicate raw material for ceramics, process for preparing same and use thereof
US3607189A (en) Melting particulate glass batch
RU2210554C1 (en) Raw meal for fabrication of ceramic brick
CN114538780B (en) Front tooth facing ceramic material and preparation method thereof
JPS60186412A (en) Preparation of cristobalite
RU2791771C1 (en) Method for producing high-temperature ceramics based on yttrium oxide