CN105837039B - 一种高强度浮法玻璃制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度浮法玻璃制作方法，通过将石英砂、氧化铝、纯碱、碳酸钙、高纯氧化镁混合均匀送入浮法玻璃熔窑，在浮法玻璃熔窑内进行高温熔化成熔液，熔液经过澄清均化后流入工作池，熔液从工作池内的流槽进入成型锡槽内，形成带状连续玻璃板，带状连续玻璃板经过退火处理后送入保温箱内进行表面预处理，再送入硬化池中进行硬化处理；经过硬化处理的带状连续玻璃板被烘干后在自动切割装置上被裁切成指定尺寸的成品玻璃。本发明所述高强度浮法玻璃的强度高，抗弯曲强度能达到82.7MPa，是普通浮法玻璃抗弯曲强度的1.5倍，平整度好；并且所述高强度浮法玻璃经过钢化处理后，其抗弯曲强度能达到335MPa，应用价值高。

Description

一种高强度浮法玻璃制作方法
技术领域
本发明涉及一种高强度浮法玻璃制作方法，属于玻璃制造技术领域。
背景技术
目前，玻璃的主要生产方法为浮法，浮法玻璃及其制品广泛应用于建筑、交通运输以及各经济部门，其产量和用途在各种玻璃制品中占有突出的地位。随着电子、化工、轻工、机械等行业的迅速发展和市场竞争的日趋激烈，对玻璃产品质量要求越来越高，同时工业能源和资源也日趋紧张，因此，缩短开发周期，优化工艺过程，提高产品质量，降低生产成本，已成为企业能在市场竞争中不败的客观要求。
现有的浮法玻璃因其成分、熔化、成形、退火、输送传动等因素影响到浮法玻璃的微观结构，造成浮法玻璃表面存在大量的微细裂纹，这些微裂纹肉眼很难发现，其在一定的外在条件下会扩展成裂口，造成浮法玻璃板破裂，影响浮法玻璃的强度。而常用SO2对上述缺陷进行修整，即在大于550℃时，SO2与玻璃表面的Na2O、CaO发生相互反应生成硫酸钠、硫酸钙，此反应虽然使浮法玻璃体中部分组分的活泼离子发生扩散和离子交换，但是硫酸钠、硫酸钙不能完全将裂纹填补，浮法玻璃板表面仍存在一些细微凹沟或凸起，对浮法玻璃的强度改善效果有限。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种高强度浮法玻璃制作方法，具体技术方案如下：
一种高强度浮法玻璃制作方法，包括以下步骤：
步骤一、混料
将石英砂、氧化铝、纯碱、碳酸钙、高纯氧化镁按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得配合料；
步骤二、熔炼成型
将混合均匀的配合料送入浮法玻璃熔窑，在浮法玻璃熔窑内进行高温熔化成熔液，所述浮法玻璃熔窑内熔化温度在1530～1555℃，熔液经过澄清均化后流入工作池，澄清均化温度为1600～1620℃，熔液从工作池内的流槽进入成型锡槽内，形成带状连续玻璃板，带状连续玻璃板在锡槽内成型温度为930～940℃；
步骤三、后续处理
带状连续玻璃板从锡槽内中被送入退火窑中进行退火处理，退火温度为480～495℃；经退火后的带状连续玻璃板进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部还持续通入处理气；经过表面预处理的带状连续玻璃板进入硬化池中进行硬化处理，硬化池中还注满硬化处理液，硬化处理液将带状连续玻璃板完全覆盖；经过硬化处理的带状连续玻璃板在120~125℃下被烘干后在自动切割装置上被裁切成指定尺寸的成品玻璃。
作为上述技术方案的改进，所述步骤一中的石英砂、氧化铝、纯碱、碳酸钙、高纯氧化镁的配比为，石英砂的质量:氧化铝的质量:纯碱的质量:碳酸钙的质量:高纯氧化镁的质量=(74.7~75.8):(2.86~3.3):(23.4~24.7):(16.8~
17.3):(7.8~9.3)。
作为上述技术方案的改进，所述步骤三中保温箱内部的温度为365~370℃，所述处理气由三氧化硫、二氧化硫和二氧化碳组成，处理气的流速为1.6~1.8m3/h；所述硬化池中硬化处理液的温度为260~270℃，硬化处理液由液态聚丙烯酸钠、氟化钠、聚乙二醇、丙二醇组成。
作为上述技术方案的改进，所述处理气中三氧化硫、二氧化硫、二氧化碳之间的体积比为(8~9):2:1；所述硬化处理液中液态聚丙烯酸钠、氟化钠、聚乙二醇、丙二醇的配比为，液态聚丙烯酸钠的质量:氟化钠的质量:聚乙二醇的质量:丙二醇的质量=(83.5~85.6):(1.16~1.27):(22.3~25.7):(36.5~39.3)。
作为上述技术方案的改进，所述液态聚丙烯酸钠为无色或淡黄色粘稠液体，固体含量为44～46%，25℃下的粘度为400～1400 mPa.s。
作为上述技术方案的改进，所述步骤三中的成品玻璃中MgO的重量与成品玻璃的总质量比值为0.078~0.091。
本发明采用的高纯氧化镁具有优良的耐碱性、热膨胀系数小、导热率高、良好的光透过性等优良的性能，并且成品玻璃中MgO的含量（7.8~9.1%）是普通浮法玻璃中MgO的含量（3.5~4.5%）的一倍以上，加上高纯氧化镁的热膨胀系数小、导热率高使得带状连续玻璃板在较低的退火温度（480～495℃）下，受到外层产生的压应力和内部产生的张应力影响降低，带状连续玻璃板产生的微裂纹密度降低。
本发明中的处理气是由三氧化硫、二氧化硫和二氧化碳组成，并且在365~370℃较低的温度下对带状连续玻璃板进行修整，三氧化硫的氧化性大于二氧化硫的氧化性，三氧化硫与带状连续玻璃板中活动的金属离子的结合能力大于二氧化硫，因此作业温度降低，便于后续冷却带状连续玻璃板；并且三氧化硫与带状连续玻璃板表面的Na2O、CaO、MgO都能发生相互反应，生成的硫酸盐对带状连续玻璃板上的微裂纹进行初步粘合、修复。其中，由于三氧化硫的氧化性能力非常强，易对带状连续玻璃板的表面产生侵蚀，使得带状连续玻璃板的表面变得粗糙，因此使用二氧化硫缓冲、替代，二氧化碳作为载气具有稀释作用，便于控制处理气与带状连续玻璃板的反应进程。带状连续玻璃板经过处理气的修整后，表面形成一层极薄的硫酸盐薄膜。
本发明中的硬化处理液对带状连续玻璃板进一步修复，其与浮法玻璃体中各种组分的活泼离子发生扩散和离子交换，使浮法玻璃的表层形成了一层致密的保护膜，提高了浮法玻璃表面的化学稳定性，减少了浮法玻璃表面大多数的微裂纹，阻止裂纹的扩展，避免了浮法玻璃板来自外界因素的进一步破坏，使得该成品玻璃的强度显著提高。其中，在260~270℃下，氟化钠溶解在丙二醇中且发生电离，聚乙二醇作为分散剂和载体，使得氟化钠在液态聚丙烯酸钠中进一步电离，形成氟离子；聚丙烯酸根离子、硫酸根离子在带状连续玻璃板的表面发生扩散和离子交换，形成了固态的聚丙烯酸盐，替代了部分硫酸盐；氟离子则与带状连续玻璃板表面细微凸起中的SiO2反应生成气态的SiF4，细微凸起被聚丙烯酸盐替代填充，在硫酸盐薄膜的阻挡下，氟离子难以进入带状连续玻璃板的次表层，使得硫酸盐薄膜在聚丙烯酸盐的填充、粘合下，与带状连续玻璃板之间的结合力增强；因此带状连续玻璃板表面形成了以硫酸盐薄膜和聚丙烯酸盐为主体的致密保护膜，聚丙烯酸盐对温度变化稳定，具有固定金属离子的作用，不但进一步修复了带状连续玻璃板表面的微裂纹，且该致密保护膜化学稳定性好，与带状连续玻璃板表面结合力强，使得该成品玻璃的强度显著提高。
本发明的有益效果：本发明所述高强度浮法玻璃的强度高，抗弯曲强度能达到82.7MPa，是普通浮法玻璃抗弯曲强度的1.5倍，平整度好；并且所述高强度浮法玻璃经过钢化处理后，其抗弯曲强度能达到335MPa，应用价值高。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将74.7Kg石英砂、2.86Kg氧化铝、23.4Kg纯碱、16.8Kg碳酸钙、7.8Kg高纯氧化镁按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得配合料；
将混合均匀的配合料送入浮法玻璃熔窑，在浮法玻璃熔窑内进行高温熔化成熔液，所述浮法玻璃熔窑内熔化温度在1530℃，熔液经过澄清均化后流入工作池，澄清均化温度为1600℃，熔液从工作池内的流槽进入成型锡槽内，形成带状连续玻璃板，带状连续玻璃板在锡槽内成型温度为930℃；带状连续玻璃板从锡槽内中被送入退火窑中进行退火处理，退火温度为480℃；
经退火后的带状连续玻璃板进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部的温度为365℃，保温箱内部还持续通入处理气，处理气由三氧化硫、二氧化硫和二氧化碳组成，处理气中三氧化硫、二氧化硫、二氧化碳之间的体积比为8:2:1，处理气的流速为1.6m3/h；经过表面预处理的带状连续玻璃板进入硬化池中进行硬化处理，硬化池中还注满硬化处理液，硬化池中硬化处理液的温度为260℃，硬化处理液将带状连续玻璃板完全覆盖；其中，硬化处理液的制作方法为，将83.5Kg由液态聚丙烯酸钠、1.16Kg氟化钠、22.3Kg聚乙二醇、36.5Kg丙二醇搅拌均匀即得硬化处理液，液态聚丙烯酸钠为无色或淡黄色粘稠液体，固体含量为44%，25℃下的粘度为400 mPa.s；
经过硬化处理的带状连续玻璃板在120℃下被烘干后在自动切割装置上被裁切成指定尺寸的成品玻璃，该成品玻璃即为所述高强度浮法玻璃，成品玻璃中MgO的重量与成品玻璃的总质量比值为0.078；用四点弯曲法测定成品玻璃的抗弯曲强度，当成品玻璃的厚度为6mm时，其抗弯曲强度为79.6MPa，是普通浮法玻璃抗弯曲强度（52~54MPa）的1.5倍，弹性模量为0.81×105 MPa，平整度好；该成品玻璃经过钢化处理后，其抗弯曲强度能达到301MPa。
实施例2
将75.2Kg石英砂、3.1Kg氧化铝、24.1Kg纯碱、17.1Kg碳酸钙、8.9Kg高纯氧化镁按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得配合料；
将混合均匀的配合料送入浮法玻璃熔窑，在浮法玻璃熔窑内进行高温熔化成熔液，所述浮法玻璃熔窑内熔化温度在1540℃，熔液经过澄清均化后流入工作池，澄清均化温度为1610℃，熔液从工作池内的流槽进入成型锡槽内，形成带状连续玻璃板，带状连续玻璃板在锡槽内成型温度为935℃；带状连续玻璃板从锡槽内中被送入退火窑中进行退火处理，退火温度为485℃；
经退火后的带状连续玻璃板进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部的温度为368℃，保温箱内部还持续通入处理气，处理气由三氧化硫、二氧化硫和二氧化碳组成，处理气中三氧化硫、二氧化硫、二氧化碳之间的体积比为8.6:2:1，处理气的流速为1.7m3/h；经过表面预处理的带状连续玻璃板进入硬化池中进行硬化处理，硬化池中还注满硬化处理液，硬化池中硬化处理液的温度为265℃，硬化处理液将带状连续玻璃板完全覆盖；其中，硬化处理液的制作方法为，将84.7Kg由液态聚丙烯酸钠、1.21Kg氟化钠、24.1Kg聚乙二醇、38.5Kg丙二醇搅拌均匀即得硬化处理液，液态聚丙烯酸钠为无色或淡黄色粘稠液体，固体含量为45%，25℃下的粘度为800 mPa.s；
经过硬化处理的带状连续玻璃板在122℃下被烘干后在自动切割装置上被裁切成指定尺寸的成品玻璃，成品玻璃中MgO的重量与成品玻璃的总质量比值为0.086；用四点弯曲法测定成品玻璃的抗弯曲强度，当成品玻璃的厚度为6mm时，其抗弯曲强度为82.7MPa，是普通浮法玻璃抗弯曲强度（52~54MPa）的1.5倍，弹性模量为0.8×105 MPa，平整度好；该成品玻璃经过钢化处理后，其抗弯曲强度能达到313MPa。
实施例3
将75.8Kg石英砂、3.3Kg氧化铝、24.7Kg纯碱、17.3Kg碳酸钙、9.3Kg高纯氧化镁按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得配合料；
将混合均匀的配合料送入浮法玻璃熔窑，在浮法玻璃熔窑内进行高温熔化成熔液，所述浮法玻璃熔窑内熔化温度在1555℃，熔液经过澄清均化后流入工作池，澄清均化温度为1620℃，熔液从工作池内的流槽进入成型锡槽内，形成带状连续玻璃板，带状连续玻璃板在锡槽内成型温度为940℃；带状连续玻璃板从锡槽内中被送入退火窑中进行退火处理，退火温度为495℃；
经退火后的带状连续玻璃板进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部的温度为370℃，保温箱内部还持续通入处理气，处理气由三氧化硫、二氧化硫和二氧化碳组成，处理气中三氧化硫、二氧化硫、二氧化碳之间的体积比为9:2:1，处理气的流速为1.8m3/h；经过表面预处理的带状连续玻璃板进入硬化池中进行硬化处理，硬化池中还注满硬化处理液，硬化池中硬化处理液的温度为270℃，硬化处理液将带状连续玻璃板完全覆盖；其中，硬化处理液的制作方法为，将85.6Kg由液态聚丙烯酸钠、1.27Kg氟化钠、25.7Kg聚乙二醇、39.3Kg丙二醇搅拌均匀即得硬化处理液，液态聚丙烯酸钠为无色或淡黄色粘稠液体，固体含量为46%，25℃下的粘度为1400 mPa.s；
经过硬化处理的带状连续玻璃板在125℃下被烘干后在自动切割装置上被裁切成指定尺寸的成品玻璃，成品玻璃中MgO的重量与成品玻璃的总质量比值为0.091；用四点弯曲法测定成品玻璃的抗弯曲强度，当成品玻璃的厚度为6mm时，其抗弯曲强度为81.1MPa，是普通浮法玻璃抗弯曲强度（52~54MPa）的1.5倍，弹性模量为0.79×105 MPa，平整度好；该成品玻璃经过钢化处理后，其抗弯曲强度能达到335MPa。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高强度浮法玻璃制作方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、混料
将石英砂、氧化铝、纯碱、碳酸钙、高纯氧化镁按照配方比例称取各组分，将各组分充分混合，得配合料；其中，所述石英砂、氧化铝、纯碱、碳酸钙、高纯氧化镁的配比为，石英砂的质量:氧化铝的质量:纯碱的质量:碳酸钙的质量:高纯氧化镁的质量＝(74.7～75.8):(2.86～3.3):(23.4～24.7):(16.8～17.3):(7.8～9.3)；
步骤二、熔炼成型
将混合均匀的配合料送入浮法玻璃熔窑，在浮法玻璃熔窑内进行高温熔化成熔液，所述浮法玻璃熔窑内熔化温度在1530～1555℃，熔液经过澄清均化后流入工作池，澄清均化温度为1600～1620℃，熔液从工作池内的流槽进入成型锡槽内，形成带状连续玻璃板，带状连续玻璃板在锡槽内成型温度为930～940℃；
步骤三、后续处理
带状连续玻璃板从锡槽内中被送入退火窑中进行退火处理，退火温度为480～495℃；经退火后的带状连续玻璃板进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部还持续通入处理气；经过表面预处理的带状连续玻璃板进入硬化池中进行硬化处理，硬化池中还注满硬化处理液，硬化处理液将带状连续玻璃板完全覆盖；经过硬化处理的带状连续玻璃板在120～125℃下被烘干后在自动切割装置上被裁切成指定尺寸的成品玻璃；其中，所述保温箱内部的温度为365～370℃，所述处理气由三氧化硫、二氧化硫和二氧化碳组成，处理气的流速为1.6～1.8m3/h；所述硬化池中硬化处理液的温度为260～270℃，硬化处理液由液态聚丙烯酸钠、氟化钠、聚乙二醇、丙二醇组成。
2.根据权利要求1所述的一种高强度浮法玻璃制作方法，其特征在于：所述处理气中三氧化硫、二氧化硫、二氧化碳之间的体积比为(8～9):2:1；所述硬化处理液中液态聚丙烯酸钠、氟化钠、聚乙二醇、丙二醇的配比为，液态聚丙烯酸钠的质量:氟化钠的质量:聚乙二醇的质量:丙二醇的质量＝(83.5～85.6):(1.16～1.27):(22.3～25.7):(36.5～39.3)。
3.根据权利要求2所述的一种高强度浮法玻璃制作方法，其特征在于：所述液态聚丙烯酸钠为无色或淡黄色粘稠液体，固体含量为44～46％，25℃下的粘度为400～1400mPa.s。
4.根据权利要求1所述的一种高强度浮法玻璃制作方法，其特征在于：所述步骤三中的成品玻璃中MgO的重量与成品玻璃的总质量比值为0.078～0.091。
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