CN114213001B - 一种无铅透紫外灯用玻璃管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为6～14％、MgO为0.01～5％、Al2O3为1～6％、SiO2为60～66％、P2O5为0.01～1％、K2O为1～6％、CaO为0.01～5％、MnO为0.01～0.1％、Fe2O3为0.01～0.5％、Co3O4为0.01～1％、NiO为1～5％、CuO为0.01～0.1％、ZnO为0.01～0.1％、Rb2O为0.01～0.1％、SrO为0.1～2％、ZrO2为0.1～2％、MoO3为0.1～2％、BaO为5～15％、HfO2为0.01～0.1％、Cl为0.01～1％、PbO为0.01～0.07％。本申请的灯管不含铅，填补了国内该类型产品的空白，并采用全电熔窑进行生产，节能环保，车间劳动环境好，且易于加工。
Description
技术领域
本发明涉及电光源技术领域，具体的说，是一种无铅透紫外灯用玻璃管。
背景技术
透紫外灯在当前的生活中以及工业、农业生产中具有广泛的应用，其优异、环保的杀菌效果得到人们的普遍接受，每年的生产量也大幅度增大。但传统的透紫外灯用玻璃管含有大量的重金属铅，报废后的灯管对环境造成了极大的危害，因此，急需开发出一种无铅透紫外灯用玻璃管，可以进一步提高国产紫外荧光灯的性能和作用，同时可以替代进口产品，提高国内透紫外玻璃管的利用率，从而促进透紫外荧光灯的产品市场，达到造福于社会、造福于人民之目的。
中国发明专利(申请号：201910542298.1)公开了一种环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法，透紫外玻璃由以下重量百分含量的组分：SiO2 30-40％，B2O3 0.2-15％，MgO0-5％，CaO 6-10％，SrO 0-5％，BaO 2-10％，ZnO 1-5％，La2O3 31-40％，Nb2O5 0.01-2％，Ta2O5 0.01-2％，CaF2 0.01-5％，其制备方法为：将主要原料进行除铁处理，然后将高纯原料根据各组分的重量百分比称取各原料，球磨混合均匀制成混合料，并将混合料加热，然后升温，玻璃混合料熔化过程中对玻璃熔融液进行多次搅拌，然后将玻璃熔融液从炉中取出迅速倒入已经预热的耐热钢模具中浇注成规定的规格，然后放入退火炉中退火处理，冷却即得到环保型高折射率透紫外玻璃材料。本发明具有环保、高折射率、紫外透过率高、热膨胀系数合适、化学稳定性好、制备方法简单的优点，具有广阔的市场应用前景。
中国发明专利(申请号：201410594076.1)公开了一种高折射率透紫外玻璃及其制备方法，该透紫外玻璃包括以下重量百分含量的组分：SiO2 5-15、B2O3 10-25、CaO 0-5、SrO0-5、BaO 10-50、La2O3 10-50、Nb2O5 5-15、Y2O3 0-5、ZrO2 0-5、TiO2 0-5。本发明还提供一种透紫外玻璃的制备方法，将石英砂、硼酸或硼酐、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、三氧化二镧、五氧化二铌、三氧化二钇、氧化锆和二氧化钛按照配料要求放入纯铂金坩埚中，再加入还原剂，在1400-1600℃温度下熔融6-10小时，玻璃熔制过程中进行2-3次的搅拌，待玻璃熔融后，将熔融玻璃液浇铸成规定的规格。一种透紫外玻璃在透紫外光学纤维面板中的应用。本发明的透紫外玻璃具有折射率高、透过率高、化学稳定性好的优点。
中国发明专利(申请号：201110269199.4)公布了一种灰色透紫外石英玻璃管，以高纯石英砂为基本重量份原料，配以5.84-7.46％重量份的微量元素添加剂，其中微量元素添加剂是由以下原料组成：氧化钴CO、氧化亚铜Cu2O、氧化锰MnO、三氧化二镍Ni2O3、氧化亚锡SnO、碳酸钾K2CO3、氟化钙CaF2、氟硅酸钾K2SiF6、硝酸铈Ce(NO3)3·6H2O。采用管壁整体着色制备工艺拉制成型的灰色透紫外石英玻璃管，韧性好、耐压力强、软化点高、不析晶、吸光范围宽、长时间工作加热不炸管，其截止波长可达3630cm，透过率82.0％。
中国发明专利(申请号：201210040317.9)公开了一种稀土透紫外光玻璃，其技术方案组分按氧化物计重量百分比SiO2为62-65％，Al2O3 为3-5％，B2O3为22-24％，Na2O为5-7％，rare earth为0.1-1％，Li2O为0.1-1％，ZnO为0.1-1％。其在UVC波段的紫外光透过率大于89～90％，并可直接与难熔金属(钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆、钛)及可伐合金封接。其适用于光电管、光电倍增管、紫外线杀菌管、臭氧发生管等的玻壳制造或光窗材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无铅透紫外灯用玻璃管。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为6～14％、MgO为0.01～5％、Al2O3为1～6％、SiO2为60～66％、P2O5为0.01～1％、K2O为1～6％、CaO为0.01～5％、MnO为0.01～0.1％、Fe2O3为0.01～0.5％、Co3O4为0.01～1％、NiO为1～5％、CuO为0.01～0.1％、ZnO为0.01～0.1％、Rb2O为0.01～0.1％、SrO为0.1～2％、ZrO2为0.1～2％、MoO3为0.1～2％、BaO为5～15％、HfO2为0.01～0.1％、Cl为0.01～1％、PbO为0.01～0.07％。
所述的无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为8～12％、MgO为1～2％、Al2O3为3～5％、SiO2为62～64％、P2O5为0.05～0.09％、K2O为3～5％、CaO为1～3％、MnO为0.02～0.05％、Fe2O3为0.1～0.2％、Co3O4为0.5～0.9％、NiO为2～3％、CuO为0.02～0.04％、ZnO为0.02～0.04％、Rb2O为0.05～0.07％、SrO为0.7～1％、ZrO2为0.2～0.5％、MoO3为0.1～0.3％、BaO为8～12％、HfO2为0.02～0.05％、Cl为0.1～0.4％、PbO为0.02～0.05％。
所述的无铅透紫外灯用玻璃管的Na2O为10.09％、MgO为1.2％、Al2O3为4.14％、SiO2为63.04％、P2O5为0.09％、K2O为4.19％、CaO为2.06％、MnO为0.03％、Fe2O3为0.17％、Co3O4为0.75％、NiO为2.13％、CuO为0.02％、ZnO为0.03％、Rb2O为0.06％、SrO为0.78％、ZrO2为0.38％、MoO3为0.16％、BaO为10.38％、HfO2为0.03％、Cl为0.24％、PbO为0.03％。
所述的无铅透紫外灯用玻璃管原料组份中的Co3O4由纳米四氧化三钴引入，形状为球形，平均粒径为50nm，纯度为99.9％。
所述的无铅透紫外灯用玻璃管原料组份中的NiO由氧化镍纳米线引入，平均长度为20μm，平均直径为20nm。
所述的无铅透紫外灯用玻璃管铅含量(质量分数)≤0.07％，平均透过率<0.1％，最大紫外线透过率﹥75％，膨胀系数(0-300℃)为(93.4±2.0)×10-7/℃，软化点为(672±5)℃，耐水性不低于HGB1级。
所述的无铅透紫外灯用玻璃管各原料组份按质量百分比称量、混合后，采用全电熔窑进行熔制，热点温度为1570～1590℃，热点区留存时间为60～90min，澄清区温度为1280～1350℃，澄清区留存时间为120～150min。
Co3O4是比较稳定的强着色剂，它使玻璃能获得略带红色的明亮蓝色，不受气氛影响，与铜化合物共同使用，可以制得色调匀和的蓝色、蓝绿色和绿色玻璃，从而调节玻璃管的透过率。本发明选用纳米四氧化三钴可以有效提高玻璃管的电导率，降低平均透过率，提高玻璃管长期使用的耐久性和化学稳定性。
NiO具有极强的3d电子关联特性和极高的光学敏感性，因而具有优异的光学和电学特性，该特性是一般氧化物所不具备的，例如光电性能、变色性能等。本发明选用氧化镍纳米线则充分利用该特性，尤其是纳米级别的原料，氧化镍纳米线具有更大的比表面积，因此提供更多的活性位点，该特性对玻璃管性能的提升尤为重要，能够显著提高灯管的光学性能。
本发明铅含量的检验按GB/T 21170-2007玻璃容器铅、镉溶出量测定方法进行。
本发明铁含量的检验按GB/T 1347-2008钠钙硅玻璃化学分析测定方法进行。
本发明平均透过率的检验按GB/T 5433-2008日用玻璃光透射比测定方法进行。
本发明最大紫外线透过率的检验按GB/T 5433-2008日用玻璃光透射比测定方法进行。
本发明膨胀系数的检验按GB/T 16535-2008精细陶瓷线热膨胀系数试验方法顶杆法进行。
本发明软化点的检验按GBT 28195-2011玻璃软化点测试方法进行。
本发明耐水性的检验按GB/T 6582-1997玻璃在98℃耐水性的颗粒试验方法和分级进行。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)本发明的一种无铅透紫外灯用玻璃管不含铅，填补了国内该类型产品的空白；
(2)采用全电熔窑进行生产，节能环保，车间劳动环境好，且易于加工；
(3)本发明的灯管使用寿命长，灯管结构强度高，具有较高的耐浸蚀性，可以满足室外环境条件下长期使用；
(4)关键原料选用纳米级氧化物引入，可以减少原料消耗，同时达到较高的性能参数指标。
具体实施方式
以下提供本发明一种无铅透紫外灯用玻璃管的具体实施方式。
实施例1
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为10.09％、MgO为1.2％、Al2O3为4.14％、SiO2为63.04％、P2O5为0.09％、K2O为4.19％、CaO为2.06％、MnO为0.03％、Fe2O3为0.17％、Co3O4为0.75％、NiO为2.13％、CuO为0.02％、ZnO为0.03％、Rb2O为0.06％、SrO为0.78％、ZrO2为0.38％、MoO3为0.16％、BaO为10.38％、HfO2为0.03％、Cl为0.24％、PbO为0.03％。
实施例2
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为14％、MgO为4.62％、Al2O3为5.2％、SiO2为60.6％、P2O5为0.05％、K2O为1.03％、CaO为0.01％、MnO为0.05％、Fe2O3为0.08％、Co3O4为0.06％、NiO为5％、CuO为0.06％、ZnO为0.09％、Rb2O为0.1％、SrO为0.62％、ZrO2为0.11％、MoO3为1.94％、BaO为5.35％、HfO2为0.02％、Cl为0.94％、PbO为0.07％。
实施例3
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为9％、MgO为2.35％、Al2O3为1％、SiO2为62％、P2O5为0.94％、K2O为3.37％、CaO为0.67％、MnO为0.07％、Fe2O3为0.45％、Co3O4为0.44％、NiO为1％、CuO为0.09％、ZnO为0.04％、Rb2O为0.04％、SrO为1.92％、ZrO2为1.96％、MoO3为0.13％、BaO为14％、HfO2为0.04％、Cl为0.45％、PbO为0.04％。
实施例4
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为6％、MgO为0.86％、Al2O3为1.2％、SiO2为66％、P2O5为0.23％、K2O为6％、CaO为4.3％、MnO为0.09％、Fe2O3为0.32％、Co3O4为0.97％、NiO为1.66％、CuO为0.01％、ZnO为0.01％、Rb2O为0.01％、SrO为0.1％、ZrO2为0.16％、MoO3为1.04％、BaO为10.56％、HfO2为0.08％、Cl为0.34％、PbO为0.06％。
实施例5
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为12.01％、MgO为1.5％、Al2O3为3％、SiO2为61.5％、P2O5为0.03％、K2O为5.7％、CaO为3.9％、MnO为0.1％、Fe2O3为0.5％、Co3O4为1％、NiO为2.09％、CuO为0.04％、ZnO为0.06％、Rb2O为0.04％、SrO为1.2％、ZrO2为0.5％、MoO3为0.5％、BaO为6％、HfO2为0.02％、Cl为0.24％、PbO为0.07％。
实施例6
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为7％、MgO为2.4％、Al2O3为4％、SiO2为64.5％、P2O5为0.75％、K2O为1.2％、CaO为5％、MnO为0.06％、Fe2O3为0.05％、Co3O4为0.05％、NiO为4.76％、CuO为0.07％、ZnO为0.07％、Rb2O为0.06％、SrO为1％、ZrO2为0.7％、MoO3为0.6％、BaO为7％、HfO2为0.06％、Cl为0.62％、PbO为0.05％。
对比例1
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为7％、MgO为2.4％、Al2O3为4％、SiO2为64.5％、P2O5为0.75％、K2O为1.2％、CaO为5％、MnO为0.06％、Fe2O3为0.05％、Co3O4为0.05％、NiO为4.76％、CuO为0.07％、ZnO为0.07％、Rb2O为0.06％、SrO为1％、ZrO2为0.7％、MoO3为0.6％、BaO为7％、HfO2为0.06％、Cl为0.62％、PbO为0.05％。
对比例1与实施例6中各原料组份质量百分比相同，但对比例1原料组份中的Co3O4、NiO由工业级氧化物原料引入。
对比例2
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为5％、MgO为2.6％、Al2O3为5％、SiO2为68％、P2O5为0.4％、K2O为2％、CaO为4.2％、MnO为0.05％、Fe2O3为0.15％、Co3O4为0.3％、NiO为3％、CuO为0.05％、ZnO为0.07％、Rb2O为0.03％、SrO为0.6％、ZrO2为0.2％、MoO3为0.25％、BaO为8％、HfO2为0.04％、Cl为0.03％、PbO为0.03％。
对比例3
一种无铅透紫外灯用玻璃管，其原料组份质量百分比为：Na2O为15％、MgO为5％、Al2O3为0.5％、SiO2为57％、P2O5为1.4％、K2O为2.98％、CaO为4.1％、MnO为0.06％、Fe2O3为0.27％、Co3O4为0.41％、NiO为1.5％、CuO为0.04％、ZnO为0.07％、Rb2O为0.02％、MoO3为0.56％、BaO为11％、HfO2为0.03％、Cl为0.04％、PbO为0.02％。
表1无铅透紫外灯用玻璃管理化指标
本申请无铅透紫外灯用玻璃管各原料组份按质量百分比称量、混合后，采用全电熔窑进行熔制，热点温度为1570～1590℃，热点区留存时间为60～90min，澄清区温度为1280～1350℃，澄清区留存时间为120～150min。
本申请铅含量的检验按GB/T 21170-2007玻璃容器铅、镉溶出量测定方法进行。
本申请铁含量的检验按GB/T 1347-2008钠钙硅玻璃化学分析测定方法进行。
本申请平均透过率的检验按GB/T 5433-2008日用玻璃光透射比测定方法进行。
本申请最大紫外线透过率的检验按GB/T 5433-2008日用玻璃光透射比测定方法进行。
本申请膨胀系数的检验按GB/T 16535-2008精细陶瓷线热膨胀系数试验方法顶杆法进行。
本申请软化点的检验按GBT 28195-2011玻璃软化点测试方法进行。
本申请耐水性的检验按GB/T 6582-1997玻璃在98℃耐水性的颗粒试验方法和分级进行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种无铅透紫外灯用玻璃管，其特征在于，其原料组份质量百分比为：Na2O为6～14％、MgO为0.01～5％、Al2O3为1～6％、SiO2为60～66％、P2O5为0.01～1％、K2O为1～6％、CaO为0.01～5％、MnO为0.01～0.1％、Fe2O3为0.01～0.5％、Co3O4为0.01～1％、NiO为1～5％、CuO为0.01～0.1％、ZnO为0.01～0.1％、Rb2O为0.01～0.1％、SrO为0.1～2％、ZrO2为0.1～2％、MoO3为0.1～2％、BaO为5～15％、HfO2为0.01～0.1％、Cl为0.01～1％、PbO为0.01～0.07％；
Co3O4由纳米四氧化三钴引入；
NiO由氧化镍纳米线引入；
所述的无铅透紫外灯用玻璃管各原料组份按质量百分比称量、混合后，采用全电熔窑进行熔制，热点温度为1570～1590℃，热点区留存时间为60～90min，澄清区温度为1280～1350℃，澄清区留存时间为120～150min。
2.如权利要求1所述的一种无铅透紫外灯用玻璃管，其特征在于，其原料组份质量百分比为：Na2O为8～12％、MgO为1～2％、Al2O3为3～5％、SiO2为62～64％、P2O5为0.05～0.09％、K2O为3～5％、CaO为1～3％、MnO为0.02～0.05％、Fe2O3为0.1～0.2％、Co3O4为0.5～0.9％、NiO为2～3％、CuO为0.02～0.04％、ZnO为0.02～0.04％、Rb2O为0.05～0.07％、SrO为0.7～1％、ZrO2为0.2～0.5％、MoO3为0.1～0.3％、BaO为8～12％、HfO2为0.02～0.05％、Cl为0.1～0.4％、PbO为0.02～0.05％。
3.如权利要求1所述的一种无铅透紫外灯用玻璃管，其特征在于，所述的无铅透紫外灯用玻璃管的Na2O为10.09％、MgO为1.2％、Al2O3为4.14％、SiO2为63.04％、P2O5为0.09％、K2O为4.19％、CaO为2.06％、MnO为0.03％、Fe2O3为0.17％、Co3O4为0.75％、NiO为2.13％、CuO为0.02％、ZnO为0.03％、Rb2O为0.06％、SrO为0.78％、ZrO2为0.38％、MoO3为0.16％、BaO为10.38％、HfO2为0.03％、Cl为0.24％、PbO为0.03％。
4.如权利要求1所述的一种无铅透紫外灯用玻璃管，其特征在于，所述的无铅透紫外灯用玻璃管原料组份中的Co3O4的形状为球形，平均粒径为50nm，纯度为99.9％。
5.如权利要求1所述的一种无铅透紫外灯用玻璃管，其特征在于，所述的无铅透紫外灯用玻璃管原料组份中的NiO的平均长度为20μm，平均直径为20nm。
6.如权利要求1所述的一种无铅透紫外灯用玻璃管，其特征在于，所述的无铅透紫外灯用玻璃管铅含量≤0.07％，平均透过率<0.1％，最大紫外线透过率﹥75％，膨胀系数为(93.4±2.0)×10-7/℃，软化点为(672±5)℃，耐水性不低于HGB1级。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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