CN103708729A - 一种易切割微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易切割微晶玻璃及其制备方法。易切割微晶玻璃，按终产品的化学组成计，包含以下组份：SiO258～72wt%，Al2O31～8wt%，CaO10～20wt%，K2O3～12wt%，Na2O4～13wt%，F-1～8wt%和余量杂质。本发明通过优化化学组成及制备工艺，制得易切割易抛光的微晶玻璃，切割边表面光滑。该产品加工过程中切削粉末少，微裂纹、破碎的发生几率低。本发明制备工艺简单，环境友好，不引入重金属离子，生产周期短、成本低。
Description
技术领域
本发明属于装饰材料技术领域，特别涉及一种易切割微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃，国内外又称之为微晶大理石、玻璃陶瓷等，是由基础玻璃经控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的新型无机非金属材料。在成分上与普通玻璃的区别在于它含有微量晶核剂，可以防止失透、控制晶化过程，具有较高的机械强度、显著的耐磨与耐腐蚀性能、抗风化能力、可调的热膨胀系数和良好的抗热震性能等，可广泛用于建筑、生物医学、机械工程、电磁应用等领域。
微晶玻璃不含类似于天然石材中可能出现的对人体的放射伤害，是现代最为安全的绿色环保型建筑装饰材料。微晶玻璃抛光之后的效果是板面光泽晶莹柔，像玻璃一样光洁，不会出现毛孔，方便清洁维护，砖面不会出现严重的吸污、堵塞的现象，依附于表面的污物也很容易清除擦净，特别方便于建筑物的清洁维护；该产品既有特殊的微晶结构，又有特殊的玻璃基质结构，质地细腻，板面晶莹亮丽，对于射入光线能产生扩散漫反射效果，使人感觉柔美和谐。
然而，微晶玻璃在使用过程尤其是在铺贴过程中，其弱点就充分暴露了出来：由于其脆性大，不易切割，加工过程中容易导致切削粉末的飞溅、微裂纹的产生甚至材料的破碎，影响强度和功能，并且切割边表面质量低下。微晶玻璃的这项弱点加大了现场铺贴的难度，产品的切割需要采用水刀等特殊设备，更是增加了施工成本与时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种易切割微晶玻璃及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种易切割微晶玻璃，按终产品的化学组成计，包含以下组份：SiO2 58～72wt%，Al2O3 1～8wt%，CaO 10～20wt%，K2O 3～12wt%，Na2O 4～13wt%，F- 1～8wt%和余量杂质。
优选的，按终产品的化学组成计，包含以下组份：SiO2 65～70wt%，Al2O3 1～4wt%，CaO 13～18wt%，K2O 5～8wt%，Na2O 7～9wt%，F- 3～6wt%和余量杂质。
优选的，其所使用的原料来自石英、长石、方解石、石灰石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠、白云石、硅灰石、滑石。
优选的，其所使用的原料来自石英、长石、方解石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠。
一种易切割微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1) 按照化学组成确定原料配比；
2) 将原料混合，送入池窑熔化；
3) 压延成型，得玻璃板坯料；
4) 将坯料送入窑中，300～650℃核化1～3小时，700～880℃晶化1～3小时；冷却，抛光，切割，得终产品；
所述微晶玻璃终产品的化学组成如上所述。
优选的，步骤2）熔化温度为1450～1580℃，熔化时间为10～20小时。
优选的，900～1300℃下压延成型。
优选的，步骤3）玻璃板坯料的密度为2.4～2.6 g/cm3。
本发明的有益效果是：
本发明通过优化化学组成及制备工艺，制得易切割易抛光的微晶玻璃，切割边表面光滑。该产品加工过程中切削粉末少，微裂纹、破碎的发生几率低。
本发明制备工艺简单，环境友好，不引入重金属离子，生产周期短、成本低。
具体实施方式
微晶玻璃的化学组成对其微观结构及物化性能起到决定性的作用，发明人通过对微晶玻璃的组成进行深入研究，发现终产品的主要化学组成如下：SiO2 58～72wt%，Al2O3 1～8wt%，CaO 10～20wt%，K2O 3～12wt%，Na2O 4～13wt%，F- 1～8wt%和余量杂质，更优的，SiO2 61～66wt%，Al2O3 1～4wt%，CaO 13～18wt%，K2O 5～8wt%，Na2O 7～9wt%，F- 3～6wt%和余量杂质，该微晶玻璃性能指标达到行业标准要求，且易于切割加工。
在选择原料的时候，应选用纯度较高的原料，因为有些类型的杂质，即使是少量，也能影响到玻璃的晶化特性。本发明原料应优选自石英、长石、方解石、石灰石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠、白云石、硅灰石、滑石。更优的，选自石英、方解石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠。
优选的，F-以CaF2和/或MgF2的形式存在。
易切割微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1) 按照化学组成确定原料配比；
2) 将原料混合，送入池窑熔化；
3) 压延成型，得玻璃板坯料；
4) 将坯料送入窑中，300～650℃核化1～3小时，700～880℃晶化1～3小时；冷却，抛光，切割，得终产品。
优选的，步骤2）熔化温度为1450～1580℃，熔化时间为10～20小时。
优选的，900～1300℃下压延成型。
优选的，步骤3）玻璃板坯料的密度为2.4～2.6 g/cm3。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。
实施例1
微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为SiO2 58wt%，Al2O3 8wt%，CaO 13wt%，K2O 4wt%，Na2O 6wt%，F-（CaF2）3wt%和余量杂质。
制备方法：
1) 按照上述化学组成确定原料配比，所用原料为石英、长石、方解石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾；
2) 将原料混合，送入池窑，1500℃熔化20小时；
3) 将熔化好的物料在1000℃下用对辊压延成型，得到密度为2.55g/cm3的玻璃板坯料；直接送入辊道窑中，580℃核化1.5小时，850℃晶化2小时；冷却，抛光，切割，得到规格为800×800×30mm的终产品。
实施例2
微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为SiO2 72wt%，Al2O3 1wt%，CaO 10wt%，K2O 5wt%，Na2O 7wt%，F-（CaF2）1wt%和余量杂质。
制备方法：
1) 按照上述化学组成确定原料配比，所用原料为石英、长石、方解石、萤石、纯碱、氟硅酸钠、碳酸钾；
2) 将原料混合，送入池窑，1450℃熔化20小时；
3) 将熔化好的物料在900℃下用对辊压延成型，得到密度为2.4g/cm3的玻璃板坯料，直接送入辊道窑中，300℃核化3小时，700℃晶化3小时；冷却，抛光，切割，得到规格为1000×1000×20mm的终产品。
实施例3
微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为SiO2 65wt%，Al2O3 2wt%，CaO 20wt%，K2O 3wt%，Na2O 4wt%，F-（CaF2）2wt%和余量杂质。
制备方法：
1) 按照上述化学组成确定原料配比，所用原料为白云石、长石、石灰石、硅灰石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾；
2) 将原料混合，送入池窑，1580℃熔化10小时；
3) 将熔化好的物料在1300℃下用对辊压延成型，得到密度为2.60g/cm3的玻璃板坯料，直接送入辊道窑中，400℃核化2.5小时，800℃晶化2小时；冷却，抛光，切割，得到规格为1200×1200×30mm的终产品。
实施例4
微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为SiO2 66wt%，Al2O3 2wt%，CaO 10wt%，K2O 6wt%，Na2O 13wt%，F-（MgF2）1wt%和余量杂质。
制备方法：
1) 按照上述化学组成确定原料配比，所用原料为石英、长石、方解石、滑石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝；
2) 将原料混合，送入池窑，1550℃熔化15小时；
3) 将熔化好的物料在1100℃下用对辊压延成型，得到密度为2.50g/cm3的玻璃板坯料；
4) 将玻璃板坯料送入辊道窑中，500℃核化1.5小时，800℃晶化2小时；冷却，抛光，切割，得到规格为600×600×20mm的终产品。
实施例5
微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为SiO2 60wt%，Al2O3 4wt%，CaO 10wt%，K2O 5wt%，Na2O 4wt%，F-（MgF2）8wt%和余量杂质。
制备方法：
1) 按照上述化学组成确定原料配比，所用原料为石英、长石、方解石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠；
2) 将原料混合，送入池窑，1550℃熔化15小时；
3) 将熔化好的物料在1100℃下用对辊压延成型，得到密度为2.53g/cm3的玻璃板坯料；
4) 将玻璃板坯料送入辊道窑中，650℃核化1小时，880℃晶化1小时；冷却，抛光，切割，得到规格为800×800×30mm的终产品。
实施例6
微晶玻璃，按终产品的化学组成计，其组成为SiO2 58wt%，Al2O3 2wt%，CaO 13wt%，K2O 12wt%，Na2O 4wt%，F-（MgF2）4wt%和余量杂质。
制备方法：
1) 按照上述化学组成确定原料配比，所用原料为石英、长石、方解石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠；
2) 将原料混合，送入池窑，1550℃熔化15小时；
3) 将熔化好的物料在1100℃下用对辊压延成型，得到密度为2.48g/cm3的玻璃板坯料；
4) 将玻璃板坯料送入辊道窑中，500℃核化1.5小时，800℃晶化2小时；冷却，抛光，切割，得到规格为800×800×30mm的终产品。
各实施例产品性能指标如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 莫氏硬度 | 5～6 | 5～6 | 5～6 | 5～6 | 5～6 | 5～6 |
| 弯曲强度（MPa） | ＞120 | ＞120 | ＞120 | ＞120 | ＞120 | ＞120 |
| 光泽度 | 98～102 | 95～100 | 97～102 | 98～105 | 95～102 | 98～103 |
| 抗热震性能 | 无裂隙 | 无裂隙 | 无裂隙 | 无裂隙 | 无裂隙 | 无裂隙 |
| 耐酸性（质量损失率） | ≤0.14% | ≤0.14% | ≤0.14% | ≤0.15% | ≤0.14% | ≤0.13% |
| 耐碱性（质量损失率） | ≤0.14% | ≤0.15% | ≤0.15% | ≤0.14% | ≤0.15% | ≤0.14% |
本发明微晶玻璃表面平整、表面气孔率低，抗污性好。其莫氏硬度、弯曲强度、光泽度、耐酸碱性、耐急热急冷性均达到行业标准“建筑装饰用微晶玻璃 JC/T872-2000”优等品的要求。
取实施例1～4制备的微晶玻璃各25块，共100块，用直径350mm的金刚石刀进行切割，切割过程中粉末量少，切割边表面光滑，未发生微裂纹、破碎现象。
Claims (8)
1.一种易切割微晶玻璃，按终产品的化学组成计，包含以下组份：SiO2 58～72wt%，Al2O3 1～8wt%，CaO 10～20wt%，K2O 3～12wt%，Na2O 4～13wt%，F- 1～8wt%和余量杂质。
2.根据权利要求1所述的易切割微晶玻璃，其特征在于：按终产品的化学组成计，包含以下组份：SiO2 65～70wt%，Al2O3 1～4wt%，CaO 13～18wt%，K2O 5～8wt%，Na2O 7～9wt%，F- 3～6wt%和余量杂质。
3.根据权利要求1所述的易切割微晶玻璃，其特征在于：其所使用的原料来自石英、长石、方解石、石灰石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠、白云石、硅灰石、滑石。
4.根据权利要求1所述的易切割微晶玻璃，其特征在于：其所使用的原料来自石英、长石、方解石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠。
5.一种易切割微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1）按照化学组成确定原料配比；
2）将原料混合，送入池窑熔化；
3）压延成型，得玻璃板坯料；
4）将坯料送入窑中，300～650℃核化1～3小时，700～880℃晶化1～3小时；冷却，抛光，切割，得终产品；
所述微晶玻璃终产品的化学组成如权利要求1或2所述。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤2）熔化温度为1450～1580℃，熔化时间为10～20小时。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：900～1300℃下压延成型。
8.根据权利要求5或7所述的制备方法，其特征在于：步骤3）玻璃板坯料的密度为2.4～2.6 g/cm3。
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