人造猫儿眼宝石的制造方法

陈祖熊, 冯大山, 尚志伟, 陆剑英

1990年11月7日

1990年5月26日

1990年5月26日

华东化工学院

C03B37/00GK1046726SQ9010286

猫儿眼 人造 宝石 制造

1.一种人造猫儿眼宝石的制造方法，由两种不同折射率的玻璃先经加热熔化拉制成单色同心的一次复合纤维，然后将一次复合纤维截成一定长度并整齐排列、捆扎成束、置于电炉中，再经加热软化拉制成二次复合纤维，二次复合纤维经截断成40～100毫米定长后，整齐排列于模具中，加热软化、模压成块状坯料，再经切割、研磨、抛光成人造猫儿眼宝石成品，本发明的特征在于(1)采用同心双层坩埚法，在同心双层坩埚的内层放置低折射率高熔点的颜色玻璃碎料，外层放置高折射率低熔点的无色玻璃碎料，经加热熔化，拉制成单色同心的一次复合纤维；(2)将两种以上单色同心的一次复合纤维，截成150～300毫米定长后，并按调色工艺要求将上述的复合纤维每150～300根进行均匀整齐排列捆扎成复合纤维束，置放于电炉中，再经加热软化拉制成二次复合纤维2.如权利要求1所述的方法，其中复合纤维束可根据调色工艺要求进行调色，其可变范围为蓝色同心一次复合纤维0～100%，绿色同心一次复合纤维0～100%，红色同心一次复合纤维0～100%，黑色同心一次复合纤维0～100%，无色同心一次复合纤维0～100%

本发明属于无机玻璃材料的加工工艺，涉及一种人造宝石的制造方法猫儿眼是天然宝石中极其名贵的珍品，它有一条活光亮线，不仅随光线照射方向的不同而移动，而且随光线照射的角度和亮度的变化，其宽度和亮度也随之变化，极象猫儿眼瞳孔，因而得名由于这种天然宝石十分稀少，故不能满足人类对饰品的需要，为此，不少科学家致力于研究、开发、制造人造猫儿眼宝石，以满足饰品工业日益发展的需要目前工业上制造猫儿眼宝石的方法为管棒法(其技术虽处于保密中，但必竟作为一种科学技术被有关的专业人员所了解)，系将两种折射率不同的玻璃分别制成一定直径的玻棒和玻管然后将高折射率的低熔点玻棒表面抛光再插入低折射率高熔点的玻管中(即外层为低折射率高熔点玻料，内层为高折射率低熔点玻料)，在电炉中加热熔化，拉制成同心的一次复合纤维，然后将一次复合纤维截成200毫米定长，按每150～300根整齐排列捆扎成束，置于电炉中加热软化，拉制成二次复合纤维，此时每根二次复合纤维中包含有150～300根由两种折射率不同的玻璃组成的同心一次复合纤维;将二次复合纤维截成40～100毫米定长后，整齐排列于模具中，再置于电炉中加热，达到两种玻璃的软化温度时，模压成形，然后随炉冷却至室温，取出已压熔成一体的无气泡的人造猫儿眼宝石坯料，按宝石所需的尺寸切割、并研磨成鹅卵石形，再经抛光，即可得到活光亮线垂直于纤维方向的人造猫儿眼宝石成品但上述的管棒法存在如下一些缺点(1)由于该法需要将不同折射率的玻璃首先分别熔化拉制成一定尺寸的玻棒和玻管然后冷却至室温，再将合格的玻棒表面抛光后插入合格的玻管中，置于电炉中加热熔化，拉制成同心的一次复合纤维，因此不仅原材料耗量大，费工费料，而且成品率很低，因为拉制成的玻管、玻棒稍有毛病(如灰尘、配合不善夹层中易有气泡、抛光不合格等)拉制成的一次复合纤维就不合格，所以该法所得的一次复合纤维的成品率就很低，导致最终产品的价格仍然非常昂贵(2)由于该法按照习惯，以低折射率高熔点的玻璃制成玻管，高折射率低熔点玻璃制成玻棒，然后配套后拉制成同心一次复合纤维，而制造人造猫儿眼宝石，常要求有较深的颜色，即需要对玻棒进行着色，可是高折射率低熔点的玻璃不易着色，所以目前人造猫眼宝石的色彩显得很单调本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种人造猫儿眼宝石的制造方法，该法不仅具有简单易行，生产成本低的优点，而且可以方便地通过调色工艺制造出许许多多颜色鲜艳的人造猫儿眼宝石来本发明的构思是这样的(1)采用双层同心坩埚拉制法(简称同心坩埚法)，一次制取“同心一次复合纤维”，以克服管棒法费工费料的缺点，使同心一次复合纤维的成品率大大提高(2)改变传统的同心复合纤维的制备工艺，通常传统的同心复合纤维的制备工艺系先将低折射率高熔点的玻料拉成玻管、高折射率低熔点的玻料拉成玻棒，然后将表面抛光玻棒插入玻管中，置于电炉中加热软化拉制成同心一次复合纤维，而本发明却相反，将低折射率高熔点的玻璃料放在双层同心坩埚的内层，高折射率低熔点的玻璃碎料放在外层，然后置放于电炉中加热，熔化，一次拉成“同心一次复合纤维”，这样改进的结果具有如下一些显著的优点①由于低折射率高熔点的玻璃碎料(以下为了叙述简便，将玻璃碎料简称玻料)极易着色，放在同心一次复合纤维的内层，从而克服了管棒法同心复合纤维内层着色困难的问题;②由于高折射率低熔点的玻料放在同心一次复合纤维的外层，当将一次复合纤维截断捆扎成束进二次加工成二次复合纤维时，相互间很容易融合在一起，使成品率大大提高;③当将二次复合纤维截断后放在模子中加热加压成坯料时，由于低熔点的玻料在复合纤维的外层，故很容易将纤维之间空气挤掉，并可减少二次复合纤维在模压时的变形，使成品率大大提高(3)将数种单色的同心一次复合纤维，如蓝、绿、红、黑以及无色同心一次复合纤维，按照调色原理，选取不同的比例，均匀排列捆扎成束，然后通过送料机构置于电炉中，待加热软化融合后，由拉丝滚轮拉细成二次复合纤维，从而可以得到许许多多颜色的二次复合纤维这种不同比例的单色同心一次复合纤维的组合以制备许许多多颜色的二次复合纤维的方法，称为调色工艺(4)此外将二次复合纤维进一步加工成人造猫儿眼室石，虽然沿用了现有技术，但是由于二次复合纤维的外层为低熔点玻料从而使进一步加工更方便，有利于成品率的提高本发明亦是这样实现的1.在一双层同心坩埚中，其内层放置有颜色玻璃碎料，如低折射率高熔点的Na2O-B2O3-SiO2玻璃碎料，外层(同心坩埚的夹层中)放置无色玻璃碎料，如高折射率低熔点的K2O-PbO-SiO2玻璃碎料(以下玻璃碎料简称玻料)，将装满玻料的双层同心坩埚置于电炉中加热，当两种玻料在电炉中被加热熔化后，由拉丝滚轮机构拉制成中心为低折射率高熔点的颜色玻璃外层为高折射率低熔点的无色玻璃组成的同心一次复合纤维，复合纤维的直径以0.3～0.5毫米为宜，它的大小由电炉温度或拉丝滚轮的转速来调节(因调节电炉温度或调节拉丝滚轮的转速均为现有技术，故叙述从简)所有的玻料均可用上述方法一次制成同心的一次复合纤维，但生产上仅需数种颜色的玻料如蓝、绿、红、黑色及无色玻料，可分别制得相应的单色同心一次复合纤维2.将上述制得的同心一次复合纤维截成150～300毫米定长后，按每150～300根捆扎成排列整齐的复合纤维束，两端用铜丝或康铜丝扎紧，中间再用尼龙细线扎紧，然后将复合纤维束悬挂于送料机构上(为一种现有技术)，徐徐下放入电炉中，待加热软化融合后，通过拉丝滚轮机构拉成二次复合纤维，此时每根二次复合纤维中含有150～300根由两种玻料组成的一次复合纤维所说的复合纤维束，可以由一种颜色的一次复合纤维组成，也可以由两种以上颜色的一次复合纤维按不同比例组成，其比例的变化范围为蓝色一次复合纤维0～100%;绿色一次复合纤维0～100%;红色一次复合纤维0～100%;黑色一次复合纤维0～100%;无色一次复合纤维0～100%将两种以上的单色的一次复合纤维，按不同的比例混合均匀并捆扎成复合纤维束，然后放入电炉中加热软化融合，再拉制成不同颜色的二次复合纤维的方法称为“调色工艺”，显然，经过调色工艺，可以制得许许多多不同颜色的二次复合纤维，从而可进一步加工制得色彩非常丰富的各种人造猫儿眼宝石3.将上述制得的二次复合纤维截成40～100毫米定长整齐排列于不锈钢模具中，置于电炉中加热至软化温度500～750℃，然后模压成无气泡的块料，其压缩比为 1/5 ～ 1/3 再随炉以100℃/小时速率冷却至室温，取出已压融成一体无气泡的块料-即人造猫儿眼宝石的坯料，然后按宝石所需的尺寸切割，研磨成鹅卵石形，经抛光即可得到活光亮线垂直于纤维方向的人造猫儿眼宝石制品本发明的技术核心在于(1)采用同心双层坩埚法一次制取内层为低折射率高熔点的颜色玻料，外层为高折射率低熔点的无色玻料所组成的同心一次复合纤维(2)将两种以上同心一次复合纤维，通过调色工艺制得色彩非常丰富的二次复合纤维下面将通过一实施例进一步阐明本发明的内容实施例取300g低折射率颜色玻料(折射率ηd＝1.51，膨胀系数88×10-7)置于同心双层坩埚内层，100克高折射率无色玻料(折射率ηd＝1.62，膨胀系数91×10-7)置于同心双层坩埚的外层，然后放入电炉中，加热至900℃±5℃，通过拉丝滚轮机构，拉制成直径为0.35毫米的同心一次复合纤维可得同心一次复合纤维320克，再将同心一次复合纤维截成200毫米定长，将200根定长的同心一次复合纤维，整齐排列捆扎成φ20毫米的复合纤维束，再通过送料机构置放于电炉中，加热至700℃±5℃，拉制成φ4.0±0.04毫米的二次复合纤维(可得二次复合纤维250克)将二次复合纤维截成50毫米定长，整齐排列于不锈钢模具中，置于电炉中加热至580℃±2℃，模压成无气泡的块料，如模具中的纤维层高度(横向整齐排列)为60毫米时，压入浓度为18毫米，压缩比为3/10，然后将块料随炉以100℃/小时的速率冷却至室温，取出后按宝石的尺寸切割，研磨成鹅卵石形，抛光后得到人造猫儿眼宝石制品最终可得成品180克，总得率为45%，这与传统的管棒法相比成品率高了5～9倍显然，本发明的方法可为人造猫儿眼宝石的制造工业带来显著的进步