CN110002741A - 一种高强度玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高强度玻璃及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将原料混合物和玻璃澄清剂进行混合得到配合料，将所述配合料熔融，然后升温澄清，得到玻璃液，其中，所述玻璃澄清剂包括方解石、六氟锑酸钠、石蜡、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂，所述方解石、六氟锑酸钠、石蜡、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂的质量比为：(0.9～1.4)：(0.5～1.2)：(0.13～0.27)：(3.5～5.3)：(0.12～0.55)：(0.12～0.26)：(0.02‑0.2)。本发明不含As2O3、Sb2O3等有毒有害物质，无毒无害，采用玻璃澄清剂包括合适配比的方解石、六氟锑酸钠、明矾、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂，清除气泡和微量带色元素，同时还消除了砷对环境和玻璃的污染。

Description

一种高强度玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃技术领域，具体公开了一种高强度玻璃及其制备方法。
背景技术
制备玻璃的熔融阶段中会产生大量的气体。因此，气泡是一种最常见的玻璃缺陷，会影响玻璃制品的外观、透明度、机械强度、光学均匀性等，全世界每年由此导致的损失在数亿美元以上。随着越来越严峻的市场竞争，客户对品质的要求也越来越高，使得所有玻璃生产厂家竭尽所能采取措施降低气泡缺陷，最常见消除气泡的措施就是升高熔化温度和澄清温度。浮法工艺制造的铝硅酸盐玻璃(Al2O3＞12％)时，存在熔化、澄清均化较为困难、玻筋重、气泡缺陷多的缺点，在不添加澄清剂的状态下，一般玻璃正常熔化温度高于1540℃，澄清温度高于1640℃，才能满足熔化和澄清的需要，不仅能耗高，还会降低窑炉耐材的寿命。因此，在玻璃生产过程中，有必要加入澄清剂，以消除玻璃中的可见气泡。
As2O3、Sb2O3、Cl2等是目前常用的优良的澄清剂，对于玻璃具有优良的澄清效果。但是它们是非环境友好型物质，国外已禁止使用。因此研制出一种无毒无害、且澄清效果较好的玻璃澄清剂，已成为必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的缺陷，提供一种高强度玻璃及其制备方法，本发明在制备玻璃制品时效果显著，提高玻璃透明度、强度和耐热性。
为了实现以上目的，本发明通过包括以下技术方案实现的：第一方面，本发明提供一种高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料混合物和玻璃澄清剂按照重量比100：(0.5-2)进行混合得到配合料，将所述配合料于1230℃～1310℃下熔融，然后升温至1450℃～1560℃进行澄清，得到玻璃液，其中，所述玻璃澄清剂包括方解石、六氟锑酸钠、石蜡、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂，所述方解石、六氟锑酸钠、石蜡、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂的质量比为：(0.9～1.4)：(0.5～1.2)：(0.13～0.27)：(3.5～5.3)：(0.12～0.55)：(0.12～0.26)：(0.02～0.2)。
优选地，所述原料混合物包括以下组分及其重量份：纳米二氧化硅50-76份；氧化硼2-10份；三氧化二镧0.5-4份；硼砂5-10份；氧化锌15-22份；纯碱15-30份；硝酸钠3-8份；碳酸钾3-10份；碳酸钡12-22份；碳酸锶0.3-1.2份；纳米碳化钛4-10份；三氯化铟2-8份。
更优选地，所述原料混合物包括以下组分及其重量份：纳米二氧化硅55-65份；氧化硼4-6份；三氧化二镧2-3份；硼砂7-9份；氧化锌17-19份；纯碱24-28份；硝酸钠5-7份；碳酸钾5-8份；碳酸钡15-18份；碳酸锶0.5-0.8份；纳米碳化钛6-8份；三氯化铟5-7份。
优选地，所述添加剂选用氢化蓖麻油、棉籽油、油酸三乙醇胺和三乙醇胺中的一种。
2)将玻璃液送入成型机，制成不同形状的玻璃制品，然后将玻璃制品自然降温至450-570℃。
3)将玻璃制品送入退火箱内中进行退火处理；
优选地，在步骤3)中，所述退火处理的温度为400-450℃，所述退火处理的时间为1-3h。
4)经退火后的玻璃制品进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部持续通入处理气。
优选地，在步骤4)中，所述保温箱内温度控制在400-450℃。
优选地，在步骤4)中，所述处理气由二氧化硫与氮气按照体积比1：(12-14.5)组成。
更优选地，在步骤4)中，所述处理气由二氧化硫与氮气按照体积比1：(12.5-13.5)组成。
优选地，在步骤4)中，所述处理气的流速为0.7-1.2m3/h。
5)先将玻璃制品加热至500-550℃，停止加热，立即从各个方向送入冷风，迅速将玻璃制品降温至常温后，钢化结束，将杯子从钢化箱中取出，得到成品。
第二方面，本发明提供一种上述所述的制备方法获得的高强度玻璃。
综上所述，本发明提供一种高强度玻璃及其制备方法，本发明的有益效果：本发明不含As2O3、Sb2O3等有毒有害物质，无毒无害，采用玻璃澄清剂包括合适配比的方解石、六氟锑酸钠、明矾、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂，清除气泡和微量带色元素，同时还消除了砷对环境和玻璃的污染。在澄清阶段，大部分的氧化铈和氧化锡分解，并释放出氧气气泡，溶解在玻璃液中的气体扩散到这些氧气气泡中，从而带动气泡上升，没有上升的小气泡在澄清阶段结束时再被吸收，在吸收过程中再被氧化成氧化铈和氧化锡，使玻璃的气泡含量极少。六氟锑酸钠在高温下分解出氟气，氟气气体形成气泡融合玻璃液中的其他气体，气泡进一步长大后浮到玻璃液表面释放到环境中，进一步减少玻璃的气泡含量。因此，上述玻璃澄清剂无毒无害、且澄清效果较好，方解石、石蜡、膨润土和添加剂起到进一步的熔合作用，在制备玻璃制品时效果显著，成品透明度好，玻璃机械强度和耐热性被提高。上述玻璃澄清剂无毒无害、且澄清效果较好，达到很好地气泡消除效果。
进一步，本发明获得的玻璃隔热性能较好，能够有效阻挡太阳光，从而保证室内的阴凉，同时制备工艺简单，易于实现，降低澄清温度，降低生产能耗。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1
一种高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照下列重量配比混合成原料混合物：纳米二氧化硅60份；氧化硼5份；三氧化二镧2份；硼砂8份；氧化锌18份；纯碱26份；硝酸钠5份；碳酸钾6份；碳酸钡16份；碳酸锶0.7份；纳米碳化钛7份；三氯化铟6份。
将玻璃澄清剂按照下列重量配比进行配置：方解石1.2份、六氟锑酸钠0.8份、石蜡0.15份、膨润土4.2份、氧化铈0.3份、氧化锡0.2份和氢化蓖麻油0.1份。
将原料混合物和玻璃澄清剂按照重量比100：1.5进行混合得到配合料，将所述配合料于1270℃下熔融，然后升温至1510℃进行澄清2h，得到玻璃液。
2)将玻璃液送入成型机，制成不同形状的玻璃制品，然后将玻璃制品自然降温至470℃。
3)将玻璃制品送入退火箱内中进行退火处理；退火处理的温度为420℃，所述退火处理的时间为2h。
4)经退火后的玻璃制品进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部持续通入处理气；保温箱内温度控制在420℃，处理气由二氧化硫与氮气按照体积比1：14组成，处理气的流速为0.8m3/h。
5)先将玻璃制品加热至520℃，停止加热，立即从各个方向送入冷风，迅速将玻璃制品降温至常温后，钢化结束，将杯子从钢化箱中取出，得到成品1。将成品4气泡缺陷较少，每平米玻璃大于0.02mm气泡数最高仅为1个。钢化性能优良，抗弯曲强度为92MPa。透光率为89％。
实施例2
一种高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照下列重量配比混合成原料混合物：纳米二氧化硅52份；氧化硼3份；三氧化二镧1份；硼砂6份；氧化锌22份；纯碱29份；硝酸钠8份；碳酸钾9份；碳酸钡20份；碳酸锶1.2份；纳米碳化钛5份；三氯化铟4份。
将玻璃澄清剂按照下列重量配比进行配置：方解石1.2份、六氟锑酸钠0.8份、石蜡0.15份、膨润土4.2份、氧化铈0.3份、氧化锡0.2份和棉籽油0.1份。
将原料混合物和玻璃澄清剂按照重量比100：1.5进行混合得到配合料，将所述配合料于1270℃下熔融，然后升温至1490℃进行澄清2h，得到玻璃液。
2)将玻璃液送入成型机，制成不同形状的玻璃制品，然后将玻璃制品自然降温至520℃。
3)将玻璃制品送入退火箱内中进行退火处理；退火处理的温度为420℃，所述退火处理的时间为2h。
4)经退火后的玻璃制品进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部持续通入处理气；保温箱内温度控制在420℃。所述处理气由二氧化硫与氮气按照体积比1：13组成，所述处理气的流速为1.2m3/h。
5)先将玻璃制品加热至550℃，停止加热，立即从各个方向送入冷风，迅速将玻璃制品降温至常温后，钢化结束，将杯子从钢化箱中取出，得到成品2。将成品2气泡缺陷较少，每平米玻璃大于0.02mm气泡数最高仅为2个，钢化性能优良，抗弯曲强度为93MPa。透光率为91％。
实施例3
一种高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照下列重量配比混合成原料混合物：纳米二氧化硅55份；氧化硼7份；三氧化二镧3份；硼砂5份；氧化锌20份；纯碱20份；硝酸钠3份；碳酸钾5份；碳酸钡18份；碳酸锶0.9份；纳米碳化钛6份；三氯化铟7份。
将玻璃澄清剂按照下列重量配比进行配置：方解石1.0份、六氟锑酸钠0.6份、石蜡0.2份、膨润土4.5份、氧化铈0.25份、氧化锡0.15份和油酸三乙醇胺0.15份。
将原料混合物和玻璃澄清剂按照重量比100：1.5进行混合得到配合料，将所述配合料于1270℃下熔融，然后升温至1520℃进行澄清2h，得到玻璃液。
2)将玻璃液送入成型机，制成不同形状的玻璃制品，然后将玻璃制品自然降温至570℃。
3)将玻璃制品送入退火箱内中进行退火处理；退火处理的温度为420℃，所述退火处理的时间为2h。
4)经退火后的玻璃制品进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部持续通入处理气；保温箱内温度控制在430℃。所述处理气由二氧化硫与氮气按照体积比1：12组成，所述处理气的流速为1.2m3/h。
5)先将玻璃制品加热至550℃，停止加热，立即从各个方向送入冷风，迅速将玻璃制品降温至常温后，钢化结束，将杯子从钢化箱中取出，得到成品3。将成品3气泡缺陷较少，每平米玻璃大于0.02mm气泡数最高仅为2个。钢化性能优良，抗弯曲强度为88MPa。透光率为92％。
实施例4
一种高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1)将原料按照下列重量配比混合成原料混合物：纳米二氧化硅68份；氧化硼10份；三氧化二镧4份；硼砂10份；氧化锌16份；纯碱16份；硝酸钠6份；碳酸钾3份；碳酸钡14份；碳酸锶0.4份；纳米碳化钛10份；三氯化铟8份。
将玻璃澄清剂按照下列重量配比进行配置：方解石1.0份、六氟锑酸钠0.6份、石蜡0.2份、膨润土4.5份、氧化铈0.25份、氧化锡0.15份和三乙醇胺0.15份。
将原料混合物和玻璃澄清剂按照重量比100：1.5进行混合得到配合料，将所述配合料于1270℃下熔融，然后升温至1530℃进行澄清2h，得到玻璃液。
2)将玻璃液送入成型机，制成不同形状的玻璃制品，然后将玻璃制品自然降温至550℃。
3)将玻璃制品送入退火箱内中进行退火处理；退火处理的温度为420℃，所述退火处理的时间为2h。
4)经退火后的玻璃制品进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部持续通入处理气；保温箱内温度控制在450℃。所述处理气由二氧化硫与氮气按照体积比1：14组成，所述处理气的流速为1.2m3/h。
5)先将玻璃制品加热至550℃，停止加热，立即从各个方向送入冷风，迅速将玻璃制品降温至常温后，钢化结束，将杯子从钢化箱中取出，得到成品4。将成品4气泡缺陷较少，每平米玻璃大于0.02mm气泡数最高仅为2个。钢化性能优良，抗弯曲强度为90MPa。透光率为88％。
以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种高强度玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原料混合物和玻璃澄清剂按照重量比100：(0.5-2)进行混合得到配合料，将所述配合料于1230℃～1310℃下熔融，然后升温至1450℃～1560℃进行澄清，得到玻璃液，其中，所述玻璃澄清剂包括方解石、六氟锑酸钠、石蜡、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂，所述方解石、六氟锑酸钠、石蜡、膨润土、氧化铈、氧化锡和添加剂的质量比为：(0.9～1.4)：(0.5～1.2)：(0.13～0.27)：(3.5～5.3)：(0.12～0.55)：(0.12～0.26)：(0.02～0.2)；
2)将玻璃液送入成型机，制成不同形状的玻璃制品，然后将玻璃制品自然降温至450-570℃；
3)将玻璃制品送入退火箱内中进行退火处理；
4)经退火后的玻璃制品进入保温箱内进行表面预处理，保温箱内部持续通入处理气；
5)先将玻璃制品加热至500-550℃，停止加热，立即从各个方向送入冷风，迅速将玻璃制品降温至常温后，钢化结束，将杯子从钢化箱中取出，得到成品。
2.如权利要求1所述的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，所述原料混合物包括以下组分及其重量份：纳米二氧化硅50-76份；氧化硼2-10份；三氧化二镧0.5-4份；硼砂5-10份；氧化锌15-22份；纯碱15-30份；硝酸钠3-8份；碳酸钾3-10份；碳酸钡12-22份；碳酸锶0.3-1.2份；纳米碳化钛4-10份；三氯化铟2-8份。
3.如权利要求1所述的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，所述原料混合物包括以下组分及其重量份：纳米二氧化硅55-65份；氧化硼4-6份；三氧化二镧2-3份；硼砂7-9份；氧化锌17-19份；纯碱24-28份；硝酸钠5-7份；碳酸钾5-8份；碳酸钡15-18份；碳酸锶0.5-0.8份；纳米碳化钛6-8份；三氯化铟5-7份。
4.如权利要求1所述的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，所述添加剂选用氢化蓖麻油、棉籽油、油酸三乙醇胺和三乙醇胺中的一种。
5.如权利要求1所述的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，所述退火处理的温度为400-450℃，所述退火处理的时间为1-3h。
6.如权利要求1所述的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述保温箱内温度控制在400-450℃。
7.如权利要求1所述的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述处理气由二氧化硫与氮气按照体积比1：(12-14.5)组成。
8.如权利要求1所述的高强度玻璃的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述处理气的流速为0.7-1.2m3/h。
9.一种由权利要求1至8任一所述的制备方法获得的高强度玻璃。
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