CN107056049A - 一种热弯玻璃及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃技术领域，具体涉及一种热弯玻璃及其制备工艺。该热弯玻璃按重量百分比包括：二氧化硅77‑82%、氟化镓0.1‑0.5%、氟碳铈镧矿2‑5%、碱金属氧化物1.5‑2%，碱土金属氧化物10‑16%，其他金属氧化物，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1‑1.5%，氧化钠0.5‑1%；碱土金属氧化物为氧化镁6‑9%、氧化钡3‑5%、氧化钙1‑2%；其他金属氧化物为三氧化二铝5‑7%、氧化铁0.1‑0.2%。采用本发明的热弯玻璃的配方，制备的热弯玻璃收缩率降低5‑10%，热膨胀系数较低，其韧性提高5‑13%。同时，本发明的配比制备的玻璃其热弯处理温度得到降低，同时，其结晶状态的改变，使得后续的退火处理难度降低。

Description

一种热弯玻璃及其制备工艺

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，具体涉及一种热弯玻璃及其制备工艺。

背景技术

热弯玻璃是为了满足现代建筑的高品质需求，由优质玻璃加热弯软化，在模具中成型，再经退火制成的曲面玻璃。热弯玻璃样式美观，线条流畅，它突破了平板玻璃的单一性，使用上更加灵活多样。

热弯玻璃从形状上分类，可分为单一弯、折弯、复合弯三大类。对于单一弯的建筑玻璃来说，玻璃热弯是相对容易的。折弯热弯玻璃常见的有水族馆玻璃和柜台玻璃，折弯玻璃最大的技术难点是直线边弯曲、折角处易出现模痕等缺陷。复合弯玻璃也很常见，例如球形玻璃、转弯的拱形走廓、玻璃洗手盆等，这种玻璃在热弯操作上要求有很高的技术水平，制作精确的模具，有的需要专业的热弯炉才可完成。

热弯玻璃的生产主要经过以下几道工序：玻璃的热弯、合片、真空预热预压、高温高压等工艺过程。

热弯模具的选用，热弯玻璃所使用的成型模具在热弯玻璃成型过程中起着至关要的作用，大体上热弯模具的种类主要分为三种：实心模、条框模、空心模，在此基础之上很多生产厂家在模具的加工上都有自已的特点。以下笔者主要针对这三种主要模具各自的特点进行简单的阐述，在实际生产过程中，我们可以根据不同的产品类型，选择不同的热弯模具。实心模，顾名思义模具中间为实心，用铁板制成，此种模具的特点是容易保证玻璃的弯曲度和球面的一致，玻璃不会弯曲过头，对操作人员要求不高，缺点是模具的的制作成本高，制作周期长，在热弯烧制过程中，模具吸热多造成升温慢，在烧制过程中容易造成玻璃表面出现麻点；空心模的制作采用角钢和扁钢制成，这种模具的制作相对简单．用材少，在热弯烧制过程中模具吸热少，在烧制过程中玻璃的中间采用弹簧进行支撑，制品表面不会出现麻点，采用此种模具对热弯的操作技术要求较高，由于热弯玻璃过程中有热滞后现象，制品很容易弯过头；条框模是介于实心模和空心模之间的一种模具，它的制作相对于实心模来说较为简单，对热弯操作要求也较低。

热弯的操作过程，目前各个玻璃加工厂家，大多数采用的是电加热式热弯炉，这种热弯炉温度控制方便，易操作，不污染玻璃，产品的质量和产品的一致性较高，且多数已采用计算机集成控制，通过计算机对各种参数设置，实现了对热弯工艺的程序化控制。热弯操作过程可以简单概括为搭配好大小片，且大小片间均匀洒上硅粉的玻璃放在凹模上面，然后对其进行加热，使玻璃达到软化点温度时，玻璃在自身重力或外部压力的作用下达到与凹模曲率一致后，停止加热，缓慢进行退火直至达室温，至此完成热弯过程。玻璃热弯工艺过程中的控制，主要是以下几个方面：玻璃预热时，应采用连续加热或缓慢加热的方式，使炉内温各处一致；要求两片重叠的玻璃弯曲的曲率半径相一致，否则会使夫层玻璃产生光学畸变；玻璃必须达到所要热弯成型时所需的度；模具放置在承载小车上时，必须保证模具放置的水平；炉内度达到玻璃成型时所需的温度640℃-710℃，这时玻璃将开始在自身重力的作用之下开始变形，为了防止玻璃在接近软化度时突然沉降，防止玻璃表面产生热弯波纹。这时操作人员必须时刻观察炉内玻璃的成形情况，控制加热灯管的开关数量、区域和时间；玻璃退火应采用缓慢冷却的方式，炉温必须降到100℃以下时再取出玻璃，玻璃在热弯成型时，原有应力已消除，为防止在降温过程中由于温度梯度而产生新的应力，应严格控制在退火温度范围的冷却速率，特别是在温度较高阶段，退火曲线应该均匀变化，且出炉落架的玻璃不能放在车间风口或风扇直吹处。

目前的热弯玻璃由于自身配方原因，导致热弯过程中容易发生破裂，对热弯玻璃的制备成品率造成了负面的影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前热弯玻璃强度不高的问题，提供一种热弯玻璃及其制备工艺。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种热弯玻璃，按重量百分比包括：二氧化硅77-82%、氟化镓0.1-0.5%、氟碳铈镧矿2-5%、碱金属氧化物1.5-2%，碱土金属氧化物10-16%，其他金属氧化物，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1-1.5%，氧化钠0.5-1%；碱土金属氧化物为氧化镁6-9%、氧化钡3-5%、氧化钙1-2%；其他金属氧化物为三氧化二铝5-7%、氧化铁0.1-0.2%。

作为进一步的优选，按重量百分比包括：二氧化硅80-82%、氟化镓0.1-0.3%、氟碳铈镧矿2-3%、碱金属氧化物1.5-2%、碱土金属氧化物10-13%、其他金属氧化物，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1-1.5%，氧化钠0.5-1%；碱土金属氧化物为氧化镁6-7.5%、氧化钡3-4%、氧化钙1-1.5%；其他金属氧化物为三氧化二铝5-7%、氧化铁0.1-0.2%。

作为进一步的优选，按重量百分比包括：二氧化硅82%、氟化镓0.3%、氟碳铈镧矿3%、碱金属氧化物1.5%、碱土金属氧化物13%、三氧化二铝5%、氧化铁0.2%，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1%，氧化钠0.5%；碱土金属氧化物为氧化镁7.5%、氧化钡4%、氧化钙1.5%。

作为进一步的优选，按重量百分比包括：二氧化硅80%、氟化镓0.1%、氟碳铈镧矿2%、碱金属氧化物2%、碱土金属氧化物10%、三氧化二铝7%、氧化铁0.1%，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1.5%，氧化钠0.5%；碱土金属氧化物为氧化镁6%、氧化钡3%、氧化钙1%。

作为进一步的优选，所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石3-5份、铁锂云母8-10份和重晶石5-6份、硅酸铝1-1.5份、铝酸钠2-2.5份、硅酸铅0.3-0.8份。

作为进一步的优选，所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石5份、铁锂云母8份和重晶石6份、硅酸铝1份、铝酸钠2.5份、硅酸铅0.3份。

作为进一步的优选，所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石3份、铁锂云母10份和重晶石5份、硅酸铝1.5份、铝酸钠2份、硅酸铅0.8份。

作为进一步的优选，所述改性剂还包括氧化锆0.5-1份和钛酸钡0.2-0.5份。

一种上述各权利要求所述的热弯玻璃的制备工艺，包括以下步骤：

（1）根据待加工玻璃形状及热弯后的曲度，采用方管或角铁安装尺寸焊接成模具；

（2）在将待加工玻璃与模具之间放置玻璃纤维与玄武岩纤维的混合物进行填充；

（3）将待加工的玻璃连同模具放入炉中进行热弯，热弯温度具体如下：首先由室温升温至250-300℃，升温速率为10℃/分，然后再以5-8℃/分的速度升温至500-520℃，然后再以3-4℃的速率升温至565-570℃，最后以2-3℃/分速率升温至610-620℃，并在此温度下保持15-25分钟，并在该温度下进行热弯操作；然后以每分1℃/分速率降温至550℃，在此温度下保持3-5分钟，然后以1℃/分速率降温至500℃，保持2-3分钟；然后以3-5℃/分降至350℃，然后以5-8℃/分降至250℃，然后在250℃保持5-10分钟，然后以5-6℃/分降低至室温；

（4）将加工好的热弯玻璃进行夹层后处理。

本发明与现有技术相比，有益效果是：与同厚度的单层弯曲玻璃相比，强度提高20-30%，并且，在热胀冷缩的调节下不易破损，低温零下30度，高温40度，均具有良好的表现。

采用本发明的热弯玻璃的配方，制备的热弯玻璃收缩率降低5-10%，热膨胀系数较低，其韧性提高5-13%。同时，本发明的配比制备的玻璃其热弯处理温度得到降低，同时，其结晶状态的改变，使得后续的退火处理难度降低。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

实施例1：

一种热弯玻璃，按重量百分比的配比如下：二氧化硅77%、氟化镓0.5%、氟碳铈镧矿2%、碱金属氧化物2%，碱土金属氧化物10%，其他金属氧化物，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1.5%，氧化钠0.5%；碱土金属氧化物为氧化镁9%、氧化钡3%、氧化钙2%；其他金属氧化物为三氧化二铝5%、氧化铁0.2%。改性剂按重量份数计包括：锂辉石5份、铁锂云母8份和重晶石6份、硅酸铝1份、铝酸钠2.5份、硅酸铅0.3份。

实施例2：

一种热弯玻璃，按重量百分比的配比如下：二氧化硅82%、氟化镓0.1%、氟碳铈镧矿5%、碱金属氧化物1.5%，碱土金属氧化物16%，其他金属氧化物，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1%，氧化钠1%；碱土金属氧化物为氧化镁6%、氧化钡5%、氧化钙1%；其他金属氧化物为三氧化二铝7%、氧化铁0.1%。改性剂按重量份数计包括：锂辉石5份、铁锂云母8份和重晶石6份、硅酸铝1份、铝酸钠2.5份、硅酸铅0.3份。

实施例3：

一种热弯玻璃，按重量百分比的配比如下：二氧化硅82%、氟化镓0.3%、氟碳铈镧矿3%、碱金属氧化物1.5%、碱土金属氧化物13%、三氧化二铝5%、氧化铁0.2%，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1%，氧化钠0.5%；碱土金属氧化物为氧化镁7.5%、氧化钡4%、氧化钙1.5%。所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石3份、铁锂云母10份和重晶石5份、硅酸铝1.5份、铝酸钠2份、硅酸铅0.8份。

实施例4：

一种热弯玻璃，按重量百分比的配比如下：二氧化硅80%、氟化镓0.1%、氟碳铈镧矿2%、碱金属氧化物2%、碱土金属氧化物10%、三氧化二铝7%、氧化铁0.1%，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1.5%，氧化钠0.5%；碱土金属氧化物为氧化镁6%、氧化钡3%、氧化钙1%。所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石3份、铁锂云母10份和重晶石5份、硅酸铝1.5份、铝酸钠2份、硅酸铅0.8份。

采用实施例1-4的配方制备的平板玻璃，具有硬度高，热弯性能较好的优点，同时该配方降低了玻璃的软化温度，使得在后续的热弯工艺中，能够在610-620℃这个温度范围内进行热弯，相比同硬度的平板玻璃，其热弯处理温度下降了30-40℃，使得热弯过程更加容易控制，一定程度上也节省了能源。

由于玻璃态物质一般是由熔融体快速冷却而得到，从熔融态向玻璃态转变时，冷却过程中黏度急剧增大，质点来不及做有规则排列而形成晶体，没有释出结晶潜热，因此，玻璃态物质比结晶态物质含有较高的内能，其能量介于熔融态和结晶态之间，属于亚稳状态。从力学观点看，玻璃是一种不稳定的高能状态，比如存在低能量状态转化的趋势，即有析晶倾向，所以，玻璃是一种亚稳态固体材料。

为了提高玻璃的性能，本发明的配方对亚稳态进行了改进，使得改进后的玻璃的收缩率得到降低，降低约5-10%；同时热膨胀系数较低，其韧性提高5-13%。最后得到的玻璃在受到热胀冷缩后不易破裂，稳定性较强。

实施例5：

在实施例1-4的基础上，其改性剂中还加入氧化锆0.5份和钛酸钡0.5份。

实施例6：

在实施例1-4的基础上，其改性剂中还加入氧化锆1份和钛酸钡0.2份。

加入氧化锆和钛酸钡的改性剂，能够促使改变玻璃的结晶状态，使得玻璃表面硬度增大，提高玻璃的耐划性，同时，热弯玻璃的记忆功能降低，热弯处理后，不易恢复原状，在一定程度上也降低了退火难度。

实施例7：

一种上述所述的热弯玻璃的制备工艺，包括以下步骤：

（1）根据待加工玻璃形状及热弯后的曲度，采用方管或角铁安装尺寸焊接成模具；

（2）在将待加工玻璃与模具之间放置玻璃纤维与玄武岩纤维的混合物进行填充；

（3）将待加工的玻璃连同模具放入炉中进行热弯，热弯温度具体如下：首先由室温升温至250℃，升温速率为10℃/分，然后再以8℃/分的速度升温至500℃，然后再以4℃的速率升温至565℃，最后以3℃/分速率升温至610℃，并在此温度下保持25分钟，并在该温度下进行热弯操作；然后以每分1℃/分速率降温至550℃，在此温度下保持3分钟，然后以1℃/分速率降温至500℃，保持3分钟；然后以3℃/分降至350℃，然后以8℃/分降至250℃，然后在250℃保持5分钟，然后以6℃/分降低至室温；

（4）将加工好的热弯玻璃进行夹层后处理。

实施例8：

一种上述所述的热弯玻璃的制备工艺，包括以下步骤：

（1）根据待加工玻璃形状及热弯后的曲度，采用方管或角铁安装尺寸焊接成模具；

（2）在将待加工玻璃与模具之间放置玻璃纤维与玄武岩纤维的混合物进行填充；

（3）将待加工的玻璃连同模具放入炉中进行热弯，热弯温度具体如下：首先由室温升温至300℃，升温速率为10℃/分，然后再以5℃/分的速度升温至520℃，然后再以3℃的速率升温至570℃，最后以2℃/分速率升温至620℃，并在此温度下保持15分钟，并在该温度下进行热弯操作；然后以每分1℃/分速率降温至550℃，在此温度下保持5分钟，然后以1℃/分速率降温至500℃，保持2分钟；然后以5℃/分降至350℃，然后以5℃/分降至250℃，然后在250℃保持10分钟，然后以5℃/分降低至室温；

（4）将加工好的热弯玻璃进行夹层后处理。

实施例7和实施例8是一个完整的采用普通平板玻璃进行热弯的工艺过程，该过程配合采用本发明配方的玻璃进行制备热弯玻璃，由于本发明的配方改变了玻璃的软化温度，改变了玻璃的结晶性能，因此，实施例 7和8在这些改变的基础上作出针对性的设计，以上述工艺配合制备出高质量的热弯玻璃。

本发明的配方由于加入了改性剂，因此，在热弯的退火过程要进行配合性的操作，即以多阶段的退火技巧，提高玻璃的中各物质的结晶程度，进而提高热弯玻璃的性能。

Claims (9)

1.一种热弯玻璃，其特征在于，按重量百分比包括：二氧化硅77-82%、氟化镓0.1-0.5%、氟碳铈镧矿2-5%、碱金属氧化物1.5-2%，碱土金属氧化物10-16%，其他金属氧化物，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1-1.5%，氧化钠0.5-1%；碱土金属氧化物为氧化镁6-9%、氧化钡3-5%、氧化钙1-2%；其他金属氧化物为三氧化二铝5-7%、氧化铁0.1-0.2%。

2.根据权利要求1所述的一种热弯玻璃，其特征在于，按重量百分比包括：二氧化硅80-82%、氟化镓0.1-0.3%、氟碳铈镧矿2-3%、碱金属氧化物1.5-2%、碱土金属氧化物10-13%、其他金属氧化物，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1-1.5%，氧化钠0.5-1%；碱土金属氧化物为氧化镁6-7.5%、氧化钡3-4%、氧化钙1-1.5%；其他金属氧化物为三氧化二铝5-7%、氧化铁0.1-0.2%。

3.根据权利要求1所述的一种热弯玻璃，其特征在于，按重量百分比包括：二氧化硅82%、氟化镓0.3%、氟碳铈镧矿3%、碱金属氧化物1.5%、碱土金属氧化物13%、三氧化二铝5%、氧化铁0.2%，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1%，氧化钠0.5%；碱土金属氧化物为氧化镁7.5%、氧化钡4%、氧化钙1.5%。

4.根据权利要求1所述的一种热弯玻璃，其特征在于，按重量百分比包括：二氧化硅80%、氟化镓0.1%、氟碳铈镧矿2%、碱金属氧化物2%、碱土金属氧化物10%、三氧化二铝7%、氧化铁0.1%，改性剂余量；碱金属氧化物为氧化锂1.5%，氧化钠0.5%；碱土金属氧化物为氧化镁6%、氧化钡3%、氧化钙1%。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种热弯玻璃，其特征在于，所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石3-5份、铁锂云母8-10份和重晶石5-6份、硅酸铝1-1.5份、铝酸钠2-2.5份、硅酸铅0.3-0.8份。

6.根据权利要求5所述的一种热弯玻璃，其特征在于，所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石5份、铁锂云母8份和重晶石6份、硅酸铝1份、铝酸钠2.5份、硅酸铅0.3份。

7.根据权利要求5所述的一种热弯玻璃，其特征在于，所述改性剂按重量份数计包括：锂辉石3份、铁锂云母10份和重晶石5份、硅酸铝1.5份、铝酸钠2份、硅酸铅0.8份。

8.根据权利要求5所述的一种热弯玻璃，其特征在于，所述改性剂还包括氧化锆0.5-1份和钛酸钡0.2-0.5份。

9.一种上述各权利要求所述的热弯玻璃的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据待加工玻璃形状及热弯后的曲度，采用方管或角铁安装尺寸焊接成模具；

（2）在将待加工玻璃与模具之间放置玻璃纤维与玄武岩纤维的混合物进行填充；

（3）将待加工的玻璃连同模具放入炉中进行热弯，热弯温度具体如下：首先由室温升温至250-300℃，升温速率为10℃/分，然后再以5-8℃/分的速度升温至500-520℃，然后再以3-4℃的速率升温至565-575℃，最后以2-3℃/分速率升温至610-620℃，并在此温度下保持15-25分钟，并在该温度下进行热弯操作；然后以每分1℃/分速率降温至550℃，在此温度下保持3-5分钟，然后以1℃/分速率降温至500℃，保持2-3分钟；然后以3-5℃/分降至350℃，然后以5-8℃/分降至250℃，然后在250℃保持5-10分钟，然后以5-6℃/分降低至室温；

（4）将加工好的热弯玻璃进行夹层后处理。