CN107265847A - 一种无铅环保水晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铅环保水晶玻璃及其制备方法，涉及玻璃制品领域，该水晶玻璃包括以下原料：SiO2、Na2O、Al2O3、MgO、MnO2、SnO、TiO2、La2O3、明矾、硅钙粉和改性鱼眼石粉。其制备方法是通过对上述原料的熔炼、澄清、浇注成型、退火处理、切割、造型以及抛光制得的。本发明的水晶玻璃制备简单，绿色环保，具有高白、高透明、高光泽、富有折射率和色散率的特性，应用领域广泛，适宜推广应用。

Description

一种无铅环保水晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃制品领域，具体涉及一种无铅环保水晶玻璃及其制备方法。
背景技术
现有技术中，水晶玻璃在生产技术中大多使用传统的含铅玻璃料，而经过国内外长期的生产实践，证明含铅量24％的水晶玻璃透明度和折射率较高。而氧化铅(PbO)和氧化钡(BaO)作为传统水晶玻璃的主要原料，不仅可以提高玻璃的折射率，还可以提高玻璃的色散率。现有的玻璃配方中，为了提高折射率和色散率，往往增加玻璃成分中PbO和BaO含量。铅水晶玻璃制品使用时，特别是作水具、酒具、餐具使用中溶出的铅，毒性很大，危害人体健康。现在广泛研制的钡水晶中引入的氧化钡也属于高毒类氧化物。
对此，欧洲及发达国家对有害元素即Pb、Ba、As、Be、Cd、Hg、Sb、Se、Cr作出了限制，研制无铅无钡环保型水晶玻璃配方是势在必行。国内也有类似的研究报告，但在不加铅和钡的情况下，难以达到高铅水晶的折射率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无铅环保水晶玻璃及其制备方法，该种水晶玻璃制备简单，绿色环保，具有高白、高透明、高光泽、富有折射率和色散率的特性，应用领域广泛，适宜推广应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种无铅环保水晶玻璃，包括以下按重量份计的原料：SiO2 40-60份、Na2O 3-5份、Al2O3 10-20份、MgO 4-8份、MnO2 3-5份、SnO 1-5份、TiO2 6-10份、La2O3 4-6份、明矾5-15份、硅钙粉4-8份和改性鱼眼石粉15-25份；
所述改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：将鱼眼石在温度为420-460℃的条件下煅烧40-50min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡1-3h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量2-4％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量1-3％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量3-5％的碳化铌于400-600r/min转速条件下搅拌15-25min后研磨，过150-250目筛即得。
进一步地，所述水晶玻璃包括以下按重量份计的原料：SiO2 50份、Na2O 4份、Al2O315份、MgO 6份、MnO2 4份、SnO 3份、TiO28份、La2O3 5份、明矾10份、硅钙粉6份和改性鱼眼石粉20份。
进一步地，所述改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：将鱼眼石在温度为440℃的条件下煅烧45min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡2h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量3％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量2％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量4％的碳化铌于500r/min转速条件下搅拌20min后研磨，过200目筛即得。
上述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将原料置于熔炉中进行高温熔化，得熔液；
(3)对熔液进行搅拌澄清处理，搅拌时间设定为20-30min，搅拌转速控制在60-70r/min，澄清时间为2-3h，之后随炉冷却至880-920℃后进行浇注成型；
(4)对成型后的水晶玻璃进行退火处理、切割、造型、抛光即可。
进一步地，在步骤(2)中，所述熔炉的熔炼温度为1180-1320℃，熔炼时间为2-3h。
进一步地，在步骤(2)中，所述熔炉的升温速率为40-60℃/min。
进一步地，在步骤(4)中，所述退火处理是将水晶玻璃置于马弗炉中，先降温至580-620℃，保温40-50min；再将水晶玻璃降温至420-480℃，保温30-40min；之后将水晶玻璃降温至260-300℃，保温20-30min；最后随炉空冷至室温。
进一步地，上述马弗炉的降温速率为10-20℃/min。
本发明具有如下的有益效果：本发明的水晶玻璃通过对生产原料及工艺的改进优化，使制得的成品水晶玻璃具有高白、高透明、高光泽、富有折射率和色散率的特性，经研发技术人员对本发明的水晶玻璃样块进行检测，得出其折射率能达到1.57nD以上，其色散系数能达到62vd以上，其透过率能达到85％以上，以上参数均已达到甚至超出铅钡类水晶玻璃制品的性能指标，应用领域广泛；
(1)本发明的水晶玻璃制备简单，取材方便，原料中不含铅、钡、铬等有害成分，绿色环保无污染，适宜大规模量产及推广应用；
(2)鱼眼石是钾、钙的氟化物硅酸盐矿物，是一种具有玻璃光泽的白至灰色的晶体，其质轻，具有强度高、耐腐蚀、耐高温等优良的理化特性，通过对其进行特定的改进后，利用在水晶玻璃制品领域中，可显著提高水晶玻璃制品的折射率、色散率、力学强度、耐腐蚀及耐高温性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种无铅环保水晶玻璃，称取以下原料待用：SiO2 40kg、Na2O 3kg、Al2O3 10kg、MgO 4kg、MnO2 3kg、SnO 1kg、TiO2 6kg、La2O3 4kg、明矾5kg、硅钙粉4kg和改性鱼眼石粉15kg；
上述的改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：取15kg的鱼眼石输送至煅烧炉中，在温度为420℃的条件下煅烧40min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡1h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量2％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量1％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量3％的碳化铌于400r/min转速条件下搅拌15min后研磨，过150目筛即制得本发明原料所需的改性鱼眼石粉。
上述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将称取好的原料置于熔炉中，将炉温以40℃/min的速率升温至1180℃，保温熔化处理2h，得熔液；
(2)再对上述熔液进行搅拌澄清处理，搅拌时间设定为20min，搅拌转速控制在60r/min，澄清时间为2h，之后随炉冷却至880℃后进行浇注成型；
(3)最后对成型后的水晶玻璃进行退火处理、切割、造型、抛光即制得本发明的无铅环保水晶玻璃；
上述的退火处理是将水晶玻璃置于马弗炉中，先以10℃/min的速率将水晶玻璃温度降至580℃，保温40min；再以10℃/min的速率将水晶玻璃温度降至420℃，保温30min；之后以10℃/min的速率将水晶玻璃温度降至260℃，保温20min；最后随炉空冷至室温即可。
实施例2
一种无铅环保水晶玻璃，称取以下原料待用：SiO2 50kg、Na2O 4kg、Al2O3 15kg、MgO 6kg、MnO2 4kg、SnO 3kg、TiO2 8kg、La2O3 5kg、明矾10kg、硅钙粉6kg和改性鱼眼石粉20kg；
上述的改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：取20kg的鱼眼石输送至煅烧炉中，在温度为440℃的条件下煅烧45min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡2h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量3％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量2％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量4％的碳化铌于500r/min转速条件下搅拌20min后研磨，过200目筛即制得本发明原料所需的改性鱼眼石粉。
上述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将称取好的原料置于熔炉中，将炉温以50℃/min的速率升温至1250℃，保温熔化处理2.5h，得熔液；
(2)再对上述熔液进行搅拌澄清处理，搅拌时间设定为25min，搅拌转速控制在65r/min，澄清时间为2.5h，之后随炉冷却至900℃后进行浇注成型；
(3)最后对成型后的水晶玻璃进行退火处理、切割、造型、抛光即制得本发明的无铅环保水晶玻璃；
上述的退火处理是将水晶玻璃置于马弗炉中，先以15℃/min的速率将水晶玻璃温度降至600℃，保温45min；再以15℃/min的速率将水晶玻璃温度降至450℃，保温35min；之后以15℃/min的速率将水晶玻璃温度降至280℃，保温25min；最后随炉空冷至室温即可。
实施例3
一种无铅环保水晶玻璃，称取以下原料待用：SiO2 60kg、Na2O 5kg、Al2O3 20kg、MgO 8kg、MnO2 5kg、SnO 5kg、TiO2 10kg、La2O3 6kg、明矾15kg、硅钙粉8kg和改性鱼眼石粉25kg；
上述的改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：取25kg的鱼眼石输送至煅烧炉中，在温度为460℃的条件下煅烧50min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡3h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量4％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量3％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量5％的碳化铌于600r/min转速条件下搅拌25min后研磨，过250目筛即制得本发明原料所需的改性鱼眼石粉。
上述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将称取好的原料置于熔炉中，将炉温以60℃/min的速率升温至1320℃，保温熔化处理3h，得熔液；
(2)再对上述熔液进行搅拌澄清处理，搅拌时间设定为30min，搅拌转速控制在70r/min，澄清时间为3h，之后随炉冷却至920℃后进行浇注成型；
(3)最后对成型后的水晶玻璃进行退火处理、切割、造型、抛光即制得本发明的无铅环保水晶玻璃；
上述的退火处理是将水晶玻璃置于马弗炉中，先以20℃/min的速率将水晶玻璃温度降至620℃，保温50min；再以20℃/min的速率将水晶玻璃温度降至480℃，保温40min；之后以20℃/min的速率将水晶玻璃温度降至300℃，保温30min；最后随炉空冷至室温即可。
实施例4
一种无铅环保水晶玻璃，称取以下原料待用：SiO2 50kg、Na2O 4kg、Al2O3 15kg、MgO 6kg、MnO2 4kg、SnO 3kg、TiO2 8kg、La2O3 5kg、明矾10kg、硅钙粉6kg和改性鱼眼石粉20kg；
上述的改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：取20kg的鱼眼石输送至煅烧炉中，在温度为420℃的条件下煅烧50min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡1h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量4％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量1％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量5％的碳化铌于400r/min转速条件下搅拌25min后研磨，过250目筛即制得本发明原料所需的改性鱼眼石粉。
上述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将称取好的原料置于熔炉中，将炉温以60℃/min的速率升温至1180℃，保温熔化处理3h，得熔液；
(2)再对上述熔液进行搅拌澄清处理，搅拌时间设定为20min，搅拌转速控制在70r/min，澄清时间为2h，之后随炉冷却至920℃后进行浇注成型；
(3)最后对成型后的水晶玻璃进行退火处理、切割、造型、抛光即制得本发明的无铅环保水晶玻璃；
上述的退火处理是将水晶玻璃置于马弗炉中，先以10℃/min的速率将水晶玻璃温度降至620℃，保温40min；再以20℃/min的速率将水晶玻璃温度降至420℃，保温30min；之后以10℃/min的速率将水晶玻璃温度降至300℃，保温30min；最后随炉空冷至室温即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无铅环保水晶玻璃，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：SiO2 40-60份、Na2O 3-5份、Al2O3 10-20份、MgO 4-8份、MnO2 3-5份、SnO 1-5份、TiO2 6-10份、La2O3 4-6份、明矾5-15份、硅钙粉4-8份和改性鱼眼石粉15-25份；
所述改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：将鱼眼石在温度为420-460℃的条件下煅烧40-50min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡1-3h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量2-4％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量1-3％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量3-5％的碳化铌于400-600r/min转速条件下搅拌15-25min后研磨，过150-250目筛即得。
2.根据权利要求1所述的一种无铅环保水晶玻璃，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：SiO2 50份、Na2O 4份、Al2O3 15份、MgO 6份、MnO24份、SnO 3份、TiO2 8份、La2O3 5份、明矾10份、硅钙粉6份和改性鱼眼石粉20份。
3.根据权利要求1所述的一种无铅环保水晶玻璃，其特征在于，所述改性鱼眼石粉通过以下步骤制得的：将鱼眼石在温度为440℃的条件下煅烧45min，然后粉碎至粒径≤1mm，得鱼眼石粉，再将鱼眼石粉放入碳酸钠与高锰酸钾混合溶液中浸泡2h后，取出干燥，加入相当于鱼眼石粉重量3％的叠氮基硅烷偶联剂S-3046、相当于鱼眼石粉重量2％的三乙醇胺和相当于鱼眼石粉重量4％的碳化铌于500r/min转速条件下搅拌20min后研磨，过200目筛即得。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的无铅环保水晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将原料置于熔炉中进行高温熔化，得熔液；
(3)对熔液进行搅拌澄清处理，搅拌时间设定为20-30min，搅拌转速控制在60-70r/min，澄清时间为2-3h，之后随炉冷却至880-920℃后进行浇注成型；
(4)对成型后的水晶玻璃进行退火处理、切割、造型、抛光即可。
5.根据权利要求4所述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述熔炉的熔炼温度为1180-1320℃，熔炼时间为2-3h。
6.根据权利要求4所述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述熔炉的升温速率为40-60℃/min。
7.根据权利要求4所述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述退火处理是将水晶玻璃置于马弗炉中，先降温至580-620℃，保温40-50min；再将水晶玻璃降温至420-480℃，保温30-40min；之后将水晶玻璃降温至260-300℃，保温20-30min；最后随炉空冷至室温。
8.根据权利要求7所述的一种无铅环保水晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述马弗炉的降温速率为10-20℃/min。
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