CN107640905B - 一种硼玻璃防滑颗粒坯体及其制备工艺和防滑钢化玻璃及其制备工艺 - Google Patents
一种硼玻璃防滑颗粒坯体及其制备工艺和防滑钢化玻璃及其制备工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种硼玻璃防滑颗粒坯体及其制备工艺和防滑钢化玻璃及其制备工艺。该硼玻璃防滑颗粒坯体,按质量份计,包括150#的硼玻璃粉20~40份、400#的硼玻璃粉20~30份、铝溶胶20~30份、W5的白刚玉5~10份和粘接剂0.2~0.5份,所述铝溶胶的固含量为10wt.%。应用该硼玻璃防滑颗粒坯体的防滑钢化玻璃的制备工艺,包括如下步骤:首先,将所述硼玻璃防滑颗粒坯体按每个坯体间隔2~4cm的规律,呈矩形排列平放于待钢化的平板玻璃表面;然后,将硼玻璃防滑颗粒坯体连同平板玻璃水平送入钢化炉,在700s内由室温升温至700℃,保温300s,出炉,在室温下冷却,获得防滑钢化玻璃。本发明的防滑钢化玻璃防滑性能好、透明度高、稳定性强且耐磨性好,制备过程绿色、环保,对环境无污染。
Description
技术领域
本发明属于硼、硅酸盐领域,具体涉及一种硼玻璃防滑颗粒坯体及其制备工艺和防滑钢化玻璃及其制备工艺。
背景技术
钢化玻璃因具有硬度高、透光率高、化学稳定性好、制备成本低、安全性好等优点,被广泛应用于建筑材料和装饰材料。近年来,由于透光率高的特点,钢化玻璃常被用作公共场所的个性化地面材料、风景区的景观长廊和玻璃桥的地面材料,也有人将钢化玻璃制备成玻璃楼梯应用于室内装饰。但是由于普通钢化玻璃表面粗糙度(Ra)低于0.02,同时表面不存在任何气孔,所以摩擦系数很低,人行走在上面很容易滑倒,影响了钢化玻璃做为地面材料的使用,安全性能较低。
为了解决钢化玻璃防滑的问题,目前市场上推出了几种防滑钢化玻璃产品。其制备工艺主要有如下三种方法:
第一种方法,将钢化后的玻璃浸于玻璃腐蚀液中,利用玻璃腐蚀液将玻璃表面腐蚀出凸凹不平的小坑,从而提高玻璃表面的摩擦系数。但是用该工艺处理过的玻璃表面呈现出磨砂的效果,使玻璃失去了透明性,影响了玻璃的装饰效果;同时玻璃表面的凹坑在使用过程中容易容纳污垢,难以清洁。
第二种方法,采用喷墨或丝网印刷的方式用油墨在钢化玻璃表面印出呈一定规律排布的几何图形,然后再将玻璃浸于专用腐蚀液中,未印有油墨的玻璃基体被腐蚀液腐蚀下一定深度,有油墨保护的部分未被腐蚀,在玻璃表面形成规律的几何凸点,从而起到防滑的效果。该工艺通过采用专用的腐蚀剂能够保证制备出透明的防滑玻璃,但是该工艺生产周期长,需要专用的喷墨打印机或丝印机,同时腐蚀剂中含有大量的有毒物质,如HF等,对环境会产生较大的污染。
第三种方法,借鉴陶瓷生产中的贴花技术,将表面有特殊凸起花纹的涂层贴于普通平板玻璃表面,然后将平板玻璃进行钢化,在钢化过程中,涂层中的花纹烧结于玻璃表面,但目前该工艺还不成熟,防滑涂层的售价非常昂贵,同时钢化后由于膨胀系数的差异,涂层与玻璃的结合力低于10N/cm2,在使用过程中经常出现涂层脱落的现象。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种安全环保、成本低廉的硼玻璃防滑颗粒坯体及制备工艺,本发明的目的之二在于提供一种防滑性能好的防滑钢化玻璃及其制备工艺,提高防滑钢化玻璃的结构稳定性和耐磨性能。
本发明的技术方案为:一种硼玻璃防滑颗粒坯体,按质量份计,包括150#的硼玻璃粉20~40份、400#的硼玻璃粉20~30份、铝溶胶20~30份、W5的白刚玉5~10份和粘接剂0.2~0.5份,所述铝溶胶的固含量为10wt.%。
进一步地,所述粘接剂为甲基纤维素,甲基纤维素作为粘接剂,可以提高成型后的防滑颗粒坯体的强度。
进一步地,所述铝溶胶、白刚玉和甲基纤维素均为工业级。
进一步地,所述硼玻璃防滑颗粒坯体的形状为圆柱形、圆锥形、三棱柱形、三角锥形和四棱柱形中的一种。
上述硼玻璃防滑颗粒坯体的制备工艺,包括如下步骤:
(1)首先,按配方称取各原料并倒入球磨坛中,按球料质量比为1:1的比例向球磨坛中加入刚玉球,其中,直径为40mm的刚玉球占所有刚玉球的30wt.%,直径小于40mm的刚玉球占所有刚玉球的70wt.%;
(2)然后,以60r/min的转速球磨1h后,停止球磨,将混合好的浆料置于100~120℃的烘箱中,干燥12h,获得干燥好的料块;
(3)将干燥好的料块放入球磨坛中,并按球料质量比1:1的比例向球磨坛中加入刚玉球,其中,直径为40mm的刚玉球占所有刚玉球的30wt.%,直径小于40mm的刚玉球占所有刚玉球的70wt.%;
(4)以60r/min的转速球磨2h后,停止球磨,然后用40#的筛网进行筛分,获得防滑颗粒成型料;
(5)根据硼玻璃防滑颗粒坯体的成型密度和模具体积计算出模压制备一个防滑颗粒坯体所需的防滑颗粒成型料的质量,然后按该值称取防滑颗粒成型料,置于模具中,加压成型,保压1~2min, 成型压力50~70MPa,获得硼玻璃防滑颗粒坯体。
进一步地,所述步骤(1)和步骤(3)中球磨坛的直径为400mm。
进一步地,所述步骤(5)中防滑颗粒坯体的成型密度为1.8g/cm3。
本发明还提供了一种应用上述工艺获得的硼玻璃防滑颗粒坯体的防滑钢化玻璃的制备工艺,包括如下步骤:
(1)首先,将所述硼玻璃防滑颗粒坯体按每个坯体间隔2~4cm的规律,排列平放于待钢化的平板玻璃表面;
(2)然后,将硼玻璃防滑颗粒坯体连同平板玻璃水平送入钢化炉,在600~720s内由室温升温至680~700℃,保温240~300s,出炉,在室温下冷却,获得防滑钢化玻璃。
在钢化温度下,硼玻璃防滑颗粒坯体逐渐软化,硼玻璃防滑颗粒坯体在表面张力作用下,逐渐变成致密的半圆形球体,同时硼玻璃与平板玻璃的界面逐渐润湿和扩散,两者的界面牢固地结合在一起,形成硼玻璃防滑凸点。
进一步地,所述步骤(1)中坯体在平板玻璃表面排列而成的形状为圆形、三角形、四边形、五角形和六边形中的一种,构建不同的图案,满足用户的个性化需求。
一种防滑钢化玻璃,是由上述的防滑钢化玻璃的制备工艺制备而成的。
本发明相对于现有技术,具有如下有益效果:
(1)本发明的防滑钢化玻璃防滑性能好、透明度高,通过利用本发明的工艺在平板玻璃表面制备出排列规律且透明的防滑凸点,在提高防滑性的同时保证玻璃的透明性。
(2)硼玻璃防滑凸点与平板玻璃的结合稳定,通过硼玻璃防滑颗粒坯体中氧化铝含量的调节,使得防滑凸点与平板玻璃的热匹配性能良好,提高两者的结合强度。
(3)本发明的防滑钢化玻璃的耐磨性能好,防滑颗粒坯体中添加有适量的W5的白刚玉,钢化后,白刚玉颗粒以硬质颗粒的形式均匀弥散分布于防滑凸点中,使得防滑凸点的莫氏硬度得到提高,从而增强防滑凸点的耐磨性能。
(4)绿色、环保,硼玻璃防滑颗粒坯体的制备和防滑钢化玻璃的制备过程中均不会产生有毒物质,对环境无污染。
(5)制备成本低,所用原料均为常用的工业原料,且无需增设复杂的设备。
附图说明
图1是本发明的防滑钢化玻璃的防滑凸点与平板玻璃的界面结合图。
图2是本发明的防滑钢化玻璃的表面SEM图。
具体实施方式
本实施方式的硼玻璃防滑颗粒坯体,包括150#的硼玻璃粉30份、400#的硼玻璃粉30份、铝溶胶30份、W5的白刚玉9.5份和甲基纤维素0.5份,所述铝溶胶的固含量为10wt.%。
其中,铝溶胶、白刚玉和甲基纤维素均为工业级;硼玻璃防滑颗粒坯体的形状为圆柱形。
上述硼玻璃防滑颗粒坯体的制备工艺,包括如下步骤:
(1)首先,按配方分别称取150#的硼玻璃粉30份、400#的硼玻璃粉30份、铝溶胶30份、W5的白刚玉9.5份和甲基纤维素0.5份,倒入球磨坛中,按球料质量比为1:1的比例向球磨坛中加入刚玉球,其中,直径为40mm的刚玉球占所有刚玉球的30wt.%,直径小于40mm的刚玉球占所有刚玉球的70wt.%;
(2)然后,以60r/min的转速球磨1h后,停止球磨,将混合好的浆料倒入不锈钢容器中,置于100~120℃的烘箱中,干燥12h,获得干燥好的料块;
(3)将干燥好的料块铲起放入球磨坛中,并按球料质量比1:1的比例向球磨坛中加入刚玉球,其中,直径为40mm的刚玉球占所有刚玉球的30wt.%,直径小于40mm的刚玉球占所有刚玉球的70wt.%;
(4)以60r/min的转速球磨2h后,停止球磨,然后用40#的筛网进行筛分,获得防滑颗粒成型料;
(5)选取规格为ø8×10mm的圆柱形模具,按硼玻璃防滑颗粒坯体的成型密度为1.8g/cm3,根据该成型密度和模具体积计算出模压制备一个防滑颗粒坯体所需的防滑颗粒成型料的质量,然后按该值称取防滑颗粒成型料,置于模具中,加压成型,保压1~2min成型压力60MPa,卸压,脱模,获得硼玻璃防滑颗粒坯体。
其中,步骤(1)和步骤(3)中球磨坛的直径为400mm。
应用上述工艺获得的硼玻璃防滑颗粒坯体的防滑钢化玻璃的制备工艺,包括如下步骤:
(1)首先,将所述硼玻璃防滑颗粒坯体按每个坯体间隔2~4cm的规律,呈矩形排列平放于待钢化的平板玻璃表面;
(2)然后,将硼玻璃防滑颗粒坯体连同平板玻璃水平送入钢化炉,在700s内由室温升温至700℃,保温300s,出炉,在室温下冷却,获得防滑钢化玻璃。
一种防滑钢化玻璃,是由上述的防滑钢化玻璃的制备工艺制备而成的。
原料中硼玻璃粉为基础成分,在钢化温度下能与平板玻璃形成良好的界面结合,并且价格低廉。但是硼玻璃软化温度低只有450℃,而玻璃的钢化温度为660~710℃,在该温度下硼玻璃的粘度很低,容易在玻璃表面流淌而无法形成半圆形凸点。另一方面,硼玻璃的膨胀系数为12×10-6/℃,而普通平板玻璃的膨胀系数为8~10×10-6/℃,钢化后硼玻璃与平板玻璃的结合界面热应力大,结合强度低。在防滑颗粒成型料中加入一定量的工业铝溶胶,在成型料烘干后,铝溶胶以无定型的纳米氧化铝颗粒存在于成型料中,这部分纳米颗粒反应活性非常大,在玻璃钢化过程中,纳米氧化铝颗粒逐步熔解于软化的硼玻璃中,提高硼玻璃中的氧化铝含量,从而一方面使硼玻璃的软化点升高,增加硼玻璃在钢化温度下的粘度,能够在玻璃表面形成半圆形防滑凸点;另一方面,升高硼玻璃中氧化铝的含量,可以将硼玻璃的膨胀系数降低到8~10×10-6/℃,从而大幅度减小钢化后硼玻璃与平板玻璃界面处的热应力,提高结合强度,从而解决防滑凸点容易从平板玻璃上脱落的问题。在成型料中加入一定量的W5的白刚玉,钢化后白刚玉颗粒以硬质质点的形式均匀弥散分布于硼玻璃凸点中,将硼玻璃的硬度由莫氏硬度5.0提高到6.0,增强硼玻璃防滑凸点的耐磨性能。
本实施方式先采用液基混料法将硼玻璃粉、工业铝溶胶、白刚玉和甲基纤维素按一定比例混合,烘干后过筛获得硼玻璃防滑颗粒成型料。再采用干压法将混合好的成型料压制成一定尺寸的圆柱形坯体,将坯体按一定规律放置于平板玻璃表面,随平板玻璃进钢化炉钢化,在钢化温度下硼玻璃防滑颗粒坯体逐渐软化,圆柱形坯体在表面张力作用下,逐渐变成致密的半圆形球体,同时硼玻璃与平板玻璃的界面逐渐润湿和扩散,两者的界面牢固地结合在一起(见图1),形成防滑凸点,最终获得表面有规律凸点的防滑钢化玻璃(见图1和图2)。
获得的防滑钢化玻璃在3MPa的压力下,与橡胶板的摩擦系数为0.42,而相同条件下平板玻璃与橡胶板的摩擦系数仅为0.14,本发明的防滑钢化玻璃防滑性能得到明显提升。
钢化工艺后,平板玻璃表面的硼玻璃防滑凸点能与平板玻璃基体形成良好的界面结合(如图2所示),双向拉伸试验显示,硼玻璃防滑凸点与平板玻璃的界面结合强度能达到40N/cm2以上。
玻璃表面的硼玻璃凸点硬度为莫氏硬度为6.0,而平板玻璃的莫氏硬度为5.5,硼玻璃防滑凸点硬度高于平板玻璃基体的硬度,具有更好的耐磨性能。
其中,硼玻璃防滑颗粒坯体的形状也可以为圆锥形、三棱柱形、三角锥形、四棱柱形或其他形状,钢化温度下,坯体逐渐软化,并表面张力作用下,逐渐变成致密的半圆形球体,同时硼玻璃与平板玻璃的界面逐渐润湿和扩散,两者的界面牢固地结合在一起,形成防滑凸点。
Claims (8)
1.一种防滑钢化玻璃的制备工艺,其特征在于,包括如下步骤:
(1)首先,按配方称取各原料并倒入球磨坛中,按球料质量比为1:1的比例向球磨坛中加入刚玉球,其中,直径为40mm的刚玉球占所有刚玉球的30wt.%,直径小于40mm的刚玉球占所有刚玉球的70wt.%;
所述配方按质量份计,包括150#的硼玻璃粉20~40份、400#的硼玻璃粉20~30份、铝溶胶20~30份、W5的白刚玉5~10份和粘接剂0.2~0.5份,所述铝溶胶的固含量为10wt.%;
(2)然后,以60r/min的转速球磨1h后,停止球磨,将混合好的浆料置于100~120℃的烘箱中,干燥12h,获得干燥好的料块;
(3)将干燥好的料块放入球磨坛中,并按球料质量比1:1的比例向球磨坛中加入刚玉球,其中,直径为40mm的刚玉球占所有刚玉球的30wt.%,直径小于40mm的刚玉球占所有刚玉球的70wt.%;
(4)以60r/min的转速球磨2h后,停止球磨,然后用40#的筛网进行筛分,获得防滑颗粒成型料;
(5)根据硼玻璃防滑颗粒坯体的成型密度和模具体积计算出模压制备一个防滑颗粒坯体所需的防滑颗粒成型料的质量,然后按该值称取防滑颗粒成型料,置于模具中,加压成型,保压1~2min,成型压力50~70MPa,获得硼玻璃防滑颗粒坯体;
(6)将所述硼玻璃防滑颗粒坯体按每个坯体间隔2~4cm的规律,排列平放于待钢化的平板玻璃表面;
(7)将硼玻璃防滑颗粒坯体连同平板玻璃水平送入钢化炉,在600~720s内由室温升温至680~700℃,保温240~300s,出炉,在室温下冷却,获得防滑钢化玻璃。
2.根据权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,所述粘接剂为甲基纤维素。
3.根据权利要求2所述的制备工艺,其特征在于,所述铝溶胶、白刚玉和甲基纤维素均为工业级。
4.根据权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,所述硼玻璃防滑颗粒坯体的形状为圆柱形、圆锥形、三棱柱形、三角锥形和四棱柱形中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,所述步骤(1)和步骤(3)中球磨坛的直径为400mm。
6.根据权利要求1所述的制备工艺,其特征在于,所述步骤(5)中防滑颗粒坯体的成型密度为1.8g/cm3。
7.根据权利要求1所述的防滑钢化玻璃的制备工艺,其特征在于,所述步骤(6)中坯体在平板玻璃表面排列而成的形状为圆形、三角形、四边形、五角形和六边形中的一种。
8.一种防滑钢化玻璃,其特征在于,是由权利要求1-7任一项所述的工艺制备而成的。
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