CN102503138A - 一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法 - Google Patents
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Abstract
一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，包括配玻璃基本组成配合料：将玻璃配合料投入到马蹄焰玻璃熔窑中进行熔化，控制熔化温度在1520～1570℃，熔窑工作部的温度在1360～1420℃；通过工作部的前端的加料口将着色剂或无机高温颜料均匀地加入到工作部前端的玻璃液中，在熔窑的加料口之后的工作部中部设有搅拌装置，在温度、玻璃液流与搅拌装置的共同作用下，形成均匀的颜色玻璃熔体；颜色玻璃熔体通过与马蹄焰玻璃熔窑的工作部相连的供料道流到水淬料池，得到颜色均匀的玻璃颗粒料，颗粒的粒度在1-6mm；然后按照烧结法制备微晶玻璃工艺要求进行后续的加工得产品。本方法制备的玻璃颗粒料颜色均匀，可有效避免换不同颜色玻璃料所产生的颜色过度料及能源消耗等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，特别适用于多品种、小批量有颜色要求的微晶玻璃装饰板的制备。
背景技术
微晶玻璃作为一种独立系统的复合材料，具有与常规玻璃、陶瓷不同的工艺与结构特点。它是通过在加热过程中控制晶化而制备的一种含有大量晶体的多晶固体材料。烧结法微晶玻璃装饰板材作为一种新型建筑装饰材料已越来越受到玻璃工作者以及建筑设计师的青睐。烧结法微晶玻璃装饰板材与天然石材相比有以下的优点：结构致密、高强、耐磨、耐侵蚀，在外观上纹理清晰、色泽鲜艳、无色差、不退色等。其基础玻璃组成属于CaO-Al2O3-SiO2系统，生产工艺过程为：原料称量→混合→高温熔化、澄清、均化→水淬(玻璃颗粒范围1～6mm)→烘干、筛分→装模、铺料→烧结、晶化、退火→表面研磨、抛光、切裁→检验。
“烧结微晶玻璃”的基础玻璃的化学组成重量百分比为：SiO2 50-65％；Al2O3 5-10％；CaO 15-25％；B2O3 0-3％；ZnO 2-7％；BaO 2-8％；Na2O 3-8％。
目前“烧结法建筑装饰微晶玻璃”的着色工艺有四种(CN1446766，CN1654390A)：
1、一次着色工艺，又称为玻璃的本体着色，是将着色剂和基础玻璃配合料一起混合后，在1500℃-1550℃熔融后水淬而制成颜色玻璃颗粒，再按常规的烧结微晶玻璃工艺，经铺料和1100℃-1200℃晶化烧成，制得颜色微晶玻璃。常用的着色剂有氧化钻、氧化镍、氧化铜、氧化铬或重铬酸钾、铁红、软锰矿、硒粉和锡黄等。一次着色工艺是直接用金属氧化物调色，较难控制颜色的深浅，色调不够丰富，复色特别难调。
2、二次着色工艺，是先用无色玻璃颗粒，加所需颜色的无机高温颜料和添加剂，球磨成颜色釉浆，再干燥打碎成色粉。然后将色粉+无色玻璃熔块颗粒+粘结剂和水→混炼→烘干→混合成有色颗粒料→铺料成形→晶化烧结，制得颜色微晶玻璃。此工艺虽然解决了变价金属离子因熔融发生的价态变化而造成的色差问题，但还存在如下主要缺点：色粉的制备质量要求高，否则会影响晶化后微晶玻璃板的颜色，如着色不均匀等缺陷；由于是玻璃熔块颗粒被很细的色粉包裹，在烧成、晶化时，常因熔融不均匀而产生气孔和凹坑。
3、二次重熔着色工艺，主要制备方法包括：①按照微晶玻璃的基础配方制备无色玻璃熔块；②在所述无色玻璃熔块颗粒中加入一种以上无机高温颜料，然后粉碎、混和，并进行二次熔制，水淬后得到颜色玻璃熔块；③二次熔制温度为1200℃-1350℃，无机高温颜料加入量为无色玻璃熔块重量的0.1wt％-28wt％；④按烧结微晶玻璃工艺，将一种以上颜色玻璃熔块颗粒铺料成形、晶化烧结，制得颜色微晶玻璃。
4、采用供料道着色工艺，将着色剂加入到工作部后端的供料道中，属玻璃熔体产生着色，该方法降低了生产成本，生产效率高。
以上四种“烧结法建筑装饰微晶玻璃”的着色工艺各有特点，但也存在着各自的问题与不足，问题与不足分别是：
1、一次着色工艺，采用的是玻璃的本体着色方法，在原料中就已经加入着色剂，使得整个熔化窑中都为色料玻璃。由于微晶玻璃品种与颜色要求多、批量小，就使得在其熔化过程中经常换不同颜色的玻璃料，由此产生了大量的颜色过度料，一般熔窑的换料时间长达10天，玻璃颜色才能够稳定，因此，浪费巨大。
2、二次着色工艺，采用的是玻璃熔块颗粒外包裹粉末色粉的方法，因此，玻璃晶化后微晶玻璃板的颜色，会出现着色不均匀等缺陷，由于色粉不易渗透到无色玻璃熔块中，在烧成、晶化时，常因熔融不均匀而产生气孔和凹坑。
3、二次重熔着色工艺，虽然克服了以上两种工艺所存在的问题，但玻璃颗粒料采用了二次加热，加热温度高达1200℃-1350℃，因此，会有大量的能源消耗，增加了生产成本。
4、供料道着色工艺，该方法虽然具有生产效率高与降低了生产成本的特点，但由于供料道与出了点的距离太短，且供料道处的温度偏低，因此，存在玻璃着色不均与着色剂种类受到限制等问题。
针对上述问题本发明提出了一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，可同时克服以上四种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色工艺的问题与不足，对保证生产质量，降低生产成本有非常积极的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，该方法是将着色剂或无机高温颜料在玻璃熔窑的工作部加入，并在工作部配以搅拌装置已达到均化色料的作用。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，它包括如下步骤：
1)、配料：配基本组成，按质量份数称量50.0～65.0份的二氧化硅、5.0～10.0份的氧化铝、15.0～25.0份的氧化钙、3.0～8.0份的氧化钠、0.5～3.0份的氧化硼、2.0～7.0份的氧化锌和2.0～8.0份的氧化钡，混合，得到玻璃基本组成配合料：
2)、将步骤1)中的玻璃配合料投入到马蹄焰玻璃熔窑中进行熔化，熔化温度范围为1520～1570℃，升温速率为10-20℃/分钟，保温时间为6-10小时，在此温度下，玻璃液进行澄清和均化；熔化合格的玻璃液通过熔窑中的玻璃液分隔设备——流液洞后，进入到工作部，工作部的温度控制在1360～1420℃，为着色剂或无机高温颜料提供合理的混熔工艺条件；
3)、通过马蹄焰玻璃熔窑的工作部的前端的加料口，将着色剂或无机高温颜料均匀地加入到工作部前端的玻璃液中，其加入量按步骤1)中玻璃基本组成配合料总质量份数与着色剂或无机高温颜料的质量份数的比为100份∶0.01～20份；在马蹄焰玻璃熔窑的加料口之后的工作部中部设有搅拌装置，在温度、玻璃液流与搅拌装置的共同作用下，玻璃熔体与着色剂或无机高温颜料相互熔融、扩散，形成均匀的颜色玻璃熔体；
4)、步骤3)所得的颜色玻璃熔体，通过与马蹄焰玻璃熔窑的工作部相连的供料道流向其下部的水淬料池，得到颜色均匀的玻璃颗粒料，颗粒的粒度在1-6mm；
5)、按照烧结法制备微晶玻璃工艺要求进行后续的加工，其过程为：烘干、筛分→装模、铺料→烧结、晶化、退火→表面研磨、抛光、切裁→检验得产品。
本发明的烧结法建筑装饰微晶玻璃着色方法所使用的马蹄焰玻璃熔窑带一长宽比为1.8-2.2∶1的工作部，工作部的前端设计有加料口，在加料口之后的工作部中部设置二台搅拌装置，搅拌装置的转动速率为3～8转/分钟，搅拌装置的搅拌头放入玻璃熔体的深度范围为60～200mm，马蹄焰玻璃熔窑的工作部后部有与下部的水淬料池相连的供料道。
本发明的有益效果是：该方法制备的玻璃颗粒料颜色均匀，可有效避免一次着色工艺中，将着色剂加入到配合料中，使得整个熔化窑中都为色料玻璃，及由此造成的换不同颜色玻璃料时，所产生了大量的颜色过度料，浪费巨大等问题。可避免二次着色工艺中，采用的是玻璃熔块颗粒外包裹粉末色粉的方法，因此，玻璃晶化后微晶玻璃板的颜色，会出现着色不均匀等缺陷，由于色粉不易渗透到无色玻璃熔块中，在烧成、晶化时，常因熔融不均匀而产生气孔和凹坑。同时可以避免二次重熔着色工艺中，玻璃颗粒料被二次加热，所产生的能源消耗增加，生产成本增加的问题。另外，克服了由于供料道与出了点的距离太短，且供料道处的温度偏低，存在玻璃着色不均的问题与着色剂种类受到限制等问题。
附图说明
图1本发明所使用的马蹄焰玻璃熔窑结构示意图
图中：1-玻璃熔窑熔化部，2-熔窑底部的流液洞，3-马蹄焰玻璃熔窑的工作部，4-着色剂或无机高温颜料的加入装置，5-搅拌装置，6-马蹄焰玻璃熔窑的工作部与水淬料池相连的供料道，7-流动的料柱，8-水淬料池，9-冷却水。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本发明所使用的马蹄焰玻璃熔窑结构如图1所示，带一长宽比为1.8-2.2∶1的工作部，在玻璃熔窑熔化部1熔化好的玻璃熔体，通过熔窑底部的玻璃液分隔设备(流液洞)2进入到马蹄焰玻璃熔窑的工作部3，在工作部3的前端上部空间安置了着色剂或无机高温颜料的加入装置4，将着色剂或无机高温颜料均匀地加入到工作部前端的玻璃液中，其量按玻璃基本组成配合料总质量份数与着色剂或无机高温颜料的质量份数的比为100份：0.01～20份；在着色剂加料点之后的工作部3中部设置有二台搅拌装置5，搅拌装置5的转动速率为3～8转/分钟，搅拌装置的搅拌头放入玻璃熔体的深度范围在60～200mm可调，在温度、密度、化学组分、玻璃液流与搅拌装置的共同作用下，玻璃熔体与着色剂或无机高温颜料相互熔融、扩散；形成均匀的颜色玻璃熔体，其颜色玻璃熔体，通过与马蹄焰玻璃熔窑的工作部相连的供料道6形成向下流动的料柱7，流向其下部的水淬料池8，水淬料池8中盛有冷却水9，经过水淬就得到颜色均匀的玻璃颗粒料，颗粒的粒度在1-6mm。
实施例1：
一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，它包括如下步骤：
1)配料：本实施例所使用的微晶玻璃的基本组成范围见表1：
表1(质量份数)
以表1中的组分含量进行配料计算，得到配料单，分别用矿物原料与化工原料引入各种氧化物，并进行称量、混合，得到玻璃配合料。玻璃原料配料单见表2。
表2 玻璃原料配料单
| 原料 | 纯度(％) | 用量(kg) |
| SiO2 | 98.5 | 57.87 |
| Al2O3 | 99.5 | 8.54 |
| CaCO3 | 98.5 | 29.16 |
| Na2CO3 | 98.5 | 11.45 |
| H3BO3 | 98.5 | 2.75 |
| ZnO | 98.5 | 4.57 |
| BaCO3 | 98.5 | 7.08 |
| Sb2O3 | 99.5 | 0.503 |
2)、将步骤1)中的玻璃配合料投入到马蹄焰玻璃熔窑中进行熔化，熔化温度范围为1520～1570℃，升温速率为10℃/分钟，保温时间为6小时，在此温度下，熔化玻璃液进行澄清和均化；熔化合格的玻璃液通过熔窑中的玻璃液分隔设备——流液洞后，进入到工作部，工作部的温度控制在1360～1420℃，着色剂为钴蓝；
3)、按步骤1)中玻璃配合料总质量份数与着色剂钴蓝的质量份数的比为100份∶0.1份加着色剂，加料点之后的工作部的二台搅拌装置的转动速率为8转/分钟，搅拌头放入玻璃熔体的深度范围为200mm，在温度、密度、化学组分、玻璃液流与搅拌装置的共同作用下，玻璃熔体与着色剂钴蓝颜料相互熔融、扩散；形成均匀的蓝色玻璃熔体；
4)、步骤3)所得的颜色玻璃熔体，通过与马蹄焰玻璃熔窑的工作部相连的供料道流向其下部的水淬料池，水淬料池中盛有冷却水，经过水淬就得到颜色均匀的玻璃颗粒料，颗粒的粒度在1-6mm；
5)、按照烧结法制备微晶玻璃工艺要求进行后续的加工，其过程为：烘干、筛分→装模、铺料→烧结、晶化、退火→表面研磨、抛光、切裁→检验得产品。
对成品进行性能检测，其表面花纹清晰，色泽均匀，具有美丽的解理花纹，抗折强度高于120MPa。
实施例2：
一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，它包括如下步骤：
1)配料：本实施例所使用的微晶玻璃玻璃的基本组成范围见表3：
表3(质量份数)
以表3中的组分含量进行配料计算，得到配料单，分别用矿物原料与化工原料引入各种氧化物，并进行称量、混合，得到玻璃配合料。玻璃原料配料单见表4。
表4 玻璃原料配料单
| 原料 | 纯度(％) | 用量(kg) |
| SiO2 | 98.5 | 60.91 |
| Al2O3 | 99.5 | 6.53 |
| CaCO3 | 98.5 | 29.16 |
| Na2CO3 | 98.5 | 11.45 |
| H3BO3 | 98.5 | 2.75 |
| ZnO | 98.5 | 3.55 |
| BaCO3 | 98.5 | 7.08 |
| Sb2O3 | 99.5 | 0.503 |
2)、将步骤1)中的玻璃配合料投入到马蹄焰玻璃熔窑中进行熔化，熔化温度范围为1520～1570℃，升温速率为15℃/分钟，保温时间为8小时，在此温度下，熔化玻璃液进行澄清和均化；熔化合格的玻璃液通过熔窑中的流液洞后，进入到工作部，工作部的温度控制在1360～1420℃，着色剂为锆镨黄；
3)、按步骤1)中玻璃配合料总质量份数与着色剂锆镨黄的质量份数的比为100份∶15份加着色剂；在着色剂加料点之后的工作部的二台搅拌装置的转动速率为5转/分钟，搅拌头放入玻璃熔体的深度范围为120mm，在温度、密度、化学组分、玻璃液流与搅拌装置的共同作用下，玻璃熔体与着色剂锆镨黄颜料相互熔融、扩散，形成均匀的黄色玻璃熔体；
4)、步骤3)所得的颜色玻璃熔体，通过与马蹄焰玻璃熔窑的工作部相连的供料道形成向下流动的料柱，流向其下部的水淬料池，水淬料池中盛有冷却水，经过水淬就得到颜色均匀的玻璃颗粒料，颗粒的粒度在1-6mm；
5)、按照烧结法制备微晶玻璃工艺要求进行后续的加工，其过程为：烘干、筛分→装模、铺料→烧结、晶化、退火→表面研磨、抛光、切裁→检验得产品。
对成品进行性能检测，其表面花纹清晰，色泽均匀，具有美丽的解理花纹，抗折强度高于125MPa。
实施例3：
一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，它包括如下步骤：
1)配料：本实施例所使用的微晶玻璃的基本组成范围见表5：
表5(质量份数)
以表5中的组分含量进行配料计算，得到配料单，分别用矿物原料与化工原料引入各种氧化物，并进行称量、混合，得到玻璃配合料。玻璃原料配料单见表6。
表6 玻璃原料配料单
| 原料 | 纯度(％) | 用量(kg) |
| SiO2 | 98.5 | 61.93 |
| Al2O3 | 99.5 | 5.53 |
| CaCO3 | 98.5 | 32.81 |
| Na2CO3 | 98.5 | 9.69 |
| H3BO3 | 98.5 | 1.32 |
| ZnO | 98.5 | 3.55 |
| BaCO3 | 98.5 | 6.44 |
| Sb2O3 | 99.5 | 0.503 |
2)、将步骤1)中的玻璃配合料投入到马蹄焰玻璃熔窑中进行熔化，熔化温度范围为1520～1570℃，升温速率为15℃/分钟，保温时间为10小时，在此温度下，玻璃液进行澄清和均化；熔化合格的玻璃液通过熔窑中的流液洞后，进入到工作部，工作部的温度控制在1360～1420℃，为着色剂由氧化镍与氧化铁共同组合而成；
3)、按步骤1)中玻璃配合料总质量份数与着色剂氧化镍与氧化铁的质量份数的比为100份∶0.8∶1.8份加着色剂；在着色剂加料点之后的工作部的中部二台搅拌装置的转动速率为8转/分钟，搅拌头放入玻璃熔体的深度范围为60mm。在温度、密度、化学组分、玻璃液流与搅拌装置的共同作用下，玻璃熔体与着色剂氧化镍与氧化铁相互熔融、扩散；形成均匀的米黄色玻璃熔体；
4)、步骤3)所得的颜色玻璃熔体，通过与马蹄焰玻璃熔窑的工作部相连的供料道形成向下流动的料柱，流向其下部的水淬料池，水淬料池中盛有冷却水，经过水淬就得到颜色均匀的玻璃颗粒料，颗粒的粒度在1-6mm；
5)、按照烧结法制备微晶玻璃工艺要求进行后续的加工，其过程为：烘干、筛分→装模、铺料→烧结、晶化、退火→表面研磨、抛光、切裁→检验得产品。
对成品进行性能检测，其表面花纹清晰，色泽均匀，具有美丽的解理花纹，抗折强度高于125MPa。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明，本发明的工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值以及区间值都能实现本发明，另外，现有微晶玻璃所使用的着色剂或无机高温颜料都可以在本专利中使用，在此不一一列举实施例。
Claims (2)
1.一种烧结法建筑装饰微晶玻璃的着色方法，其特征在于，它包括如下步骤：
1)、配料：配基本组成，按质量份数称量50.0～65.0份的二氧化硅、5.0～10.0份的氧化铝、15.0～25.0份的氧化钙、3.0～8.0份的氧化钠、0.5～3.0份的氧化硼、2.0～7.0份的氧化锌和2.0～8.0份的氧化钡，混合，得到玻璃基本组成配合料：
2)、将步骤1)中的玻璃配合料投入到马蹄焰玻璃熔窑中进行熔化，熔化温度范围为1520～1570℃，升温速率为10-20℃/分钟，保温时间为6-10小时，在此温度下，熔化玻璃液进行澄清和均化，熔化合格的玻璃液通过熔窑中的玻璃液分隔设备——流液洞后，进入到工作部，工作部的温度控制在1360～1420℃；
3)、通过马蹄焰玻璃熔窑的工作部的前端的加料口，将着色剂或无机高温颜料均匀地加入到工作部前端的玻璃液中，其加入量按步骤1)中玻璃基本组成配合料总质量份数与着色剂或无机高温颜料的质量份数的比为100份∶0.01～20份；在马蹄焰玻璃熔窑的加料口之后的工作部中部设有搅拌装置，在温度、玻璃液流与搅拌装置的共同作用下，玻璃熔体与着色剂或无机高温颜料相互熔融、扩散，形成均匀的颜色玻璃熔体；
4)、步骤3)所得的颜色玻璃熔体，通过与马蹄焰玻璃熔窑的工作部相连的供料道流向其下部的水淬料池，得到颜色均匀的玻璃颗粒料，颗粒的粒度在1-6mm；
5)、按照烧结法制备微晶玻璃工艺要求进行后续的加工，其过程为：烘干、筛分→装模、铺料→烧结、晶化、退火→表面研磨、抛光、切裁→检验得产品。
2.一种烧结法建筑装饰微晶玻璃着色方法用的马蹄焰玻璃熔窑，其特征是，该马蹄焰玻璃熔窑带一长宽比为1.8-2.2∶1的工作部，工作部的前端设计有加料口，在加料口之后的工作部中部设置二台搅拌装置，搅拌装置的转动速率为3～8转/分钟，搅拌装置的搅拌头放入玻璃熔体的深度范围在60～200mm可调，马蹄焰玻璃熔窑的工作部后部有与下部的水淬料池相连的供料道。
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