CN110316975A - 一种高折射率玻璃微珠表面处理装置及基于其的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高折射率玻璃微珠表面处理装置及基于其的处理工艺，其装置包括清洗罐，清洗罐的上端设有加料口，清洗罐内设有搅拌组件；清洗罐底端通过第一出料管连接有烘干筒，烘干筒上设有加热烘干装置和引风口；烘干筒通过第二出料管连接有煅烧炉；煅烧炉上设有通过温度调节装置控制加热温度的煅烧加热装置；其工艺为通过玻璃微珠清洗剂对玻璃微珠进行清洗；清洗后玻璃微珠置入烘干筒烘干：烘干的玻璃微珠置入煅烧炉煅烧，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。其采用连续化生产，制备时间短，提高了玻璃微珠的产率；同时也避免了在煅烧过程中有机物的挥发对空气的污染。
Description
技术领域
本发明属于玻璃微珠的表面处理技术领域，涉及一种高折射率玻璃微珠表面处理装置及基于其的处理工艺。
背景技术
玻璃微珠是一种尺寸微小的玻璃球体，属于无机非金属材料。具有轻质、高强度，流动性好，导热系数低，无毒，化学稳定性好等一些普通材料不具备的优良性能。
目前，用于高折射率玻璃微珠的制备方法主要有玻璃粉末法、喷射造粒法、液滴法和溶胶-凝胶法等。玻璃粉末法制备的玻璃微珠虽然产品质量高，但产率低，成本高；喷射造粒法虽然工艺简单，但得到的产品化学稳定性较差；液滴法的生产效率低，不适合工业化生产；溶胶-凝胶法成本高，不适合工业化生产。
另外在专利CN109535432A公开了一种玻璃微珠表面改性方法，描述了采用成分为甲基丙烯酸烷基酯和4-甲基丙烯酰氧基二苯甲酮的引发剂对玻璃微珠表面进行改性。虽然操作工艺简单，但甲基丙烯酸烷基酯，4-甲基丙烯酰氧基二苯甲酮价格贵且具有毒性，对操作人员和环境的污染较大，原料液不易于回收处理；在专利CN104130597A公开了一种玻璃微珠表面改性方法，描述了利用丙酮、氢氧化钠、二氯苯乙二醇和光气等对玻璃微珠表面进行改性，通过这种方法得到的玻璃微珠虽然成本较低，但生产需要的周期长(5～6天)，而且光气毒性大，遇水后有强烈的腐蚀性，操作过程比较危险，不适于工业化生产。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种高折射率玻璃微珠表面处理装置及基于其的处理工艺，其制备过程产率高且避免了制备过程中对人体和环境的危害。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，包括清洗罐，清洗罐的上端设有加料口，清洗罐内设有搅拌组件；清洗罐底端通过第一出料管连接有烘干筒，烘干筒上设有加热烘干装置和引风口；烘干筒通过第二出料管连接有煅烧炉；煅烧炉上设有通过温度调节装置控制加热温度的煅烧加热装置。
进一步的，搅拌组件包括通过设置在清洗罐顶端的搅拌电机驱动的搅拌棒，搅拌棒上设有若干搅拌桨。
进一步的，烘干筒为横式烘干筒，第一出料管和加热烘干装置设置在烘干筒一端，第二出料管和引风口设置在烘干筒另一端；加热烘干装置为与烘干筒连通的热风炉；引风口处设置引风机，引风机的出口设有除尘器。
进一步的，烘干筒内设有用于分散玻璃微珠的打散组件，打散组件包括通过传动装置驱动且设置在烘干筒轴线方向的转轴，转轴周向上设有若干打散棒。
进一步的，煅烧炉外壳采用保温材料，煅烧加热装置为设在煅烧炉外壳内侧的电热丝，温度调节装置为与电源相连接的温度控制器。
基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠置于清洗罐中，启动搅拌组件进行搅拌和清洗；
步骤2：将清洗的玻璃微珠通过第一出料管置入烘干筒烘干：
步骤3：将烘干的玻璃微珠通过第一出料管置入煅烧炉并在630～680℃下煅烧，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。
进一步的，步骤1中玻璃微珠清洗剂为体积比10:1:1的丙乙酸溶液、乙醇溶液和丙三醇溶液的混合溶液；搅拌组件的转速为750～950rps，搅拌时间为2～5min。
进一步的，丙乙酸溶液中丙乙酸与水的体积比为1:(300～600)，乙醇溶液中乙醇与水的体积比为1:(1000～1500)，丙三醇溶液中丙三醇与水的体积比为1:(1000～1500)，其中水为去离子水。
进一步的，步骤2中烘干温度为150～185℃。
进一步的，步骤3中煅烧时间为1～3h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种高折射率玻璃微珠表面处理装置及基于其的处理工艺，玻璃微珠在清洗罐内经过搅拌组件的搅拌并清洗，彻底清除玻璃微珠因为静电吸引造成在其表面的粘连物，从而形成对玻璃微珠表面的处理；清洗完成的玻璃微珠通过第一出料管置入到烘干炉内进行烘干，然后烘干后的玻璃微珠通过第二出料管置入到煅烧炉内进行煅烧，对玻璃微珠表面进行剖光处理，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理；玻璃微珠的搅拌清洗、烘干和煅烧采用连续化处理，且清洗罐、烘干筒和煅烧炉能够同时进行工作，因而单位时间内的产率高；另外，本发明在对玻璃微珠进行煅烧之前进行了湿法清洗并烘干，同时其采用无毒的丙乙酸溶液、乙醇溶液和丙三醇溶液，在清洗和烘干过程中不会产生对环境及人体有害的物质，同时也避免了在后续煅烧过程中有机物挥发对环境及人体的危害。
进一步的，在本发明的处理工艺中，采用了成本较低的丙乙酸溶液，乙醇溶液和丙三醇溶液，同时在玻璃微珠的煅烧处理的过程中与目前采用的煅烧温度达到近千度的煅烧温度相比，本发明的煅烧温度较低并且煅烧的时间也较短，因而所需要消耗的煅烧能源更少；另外，本发明的处理过程中对玻璃微珠的处理过程不超过6h，耗时短，其与目前采用的处理工艺相比，其成本低。
进一步的，本发明所制备的玻璃微珠白度高，反光效果比处理前得到了明显提高，能够广泛应用于航空、航天机械的除锈，城市交通道路的斑马线、禁停线、双黄线的夜间反光和交通标志牌的夜间反光装置中。
进一步的，与喷射造粒法相比，喷射造粒法使将含硼酸、尿素、五硼酸铵的硅酸钠水溶液，喷射到喷雾干燥器中得到玻璃微珠，其没有经过煅烧处理，玻璃微珠的成球过程是迅速冷却，没有经过保温煅烧，而本发明中经过煅烧处理的玻璃微珠，其表面分子结构逐渐趋于稳定并成型，玻璃微珠在后期的使用过程中不会再有颜色和性能等方面的变换了，玻璃微珠的热稳定性得到进一步提高。
附图说明
图1为本装置的整体结构图；
图2为图1的俯视图；
图3为本装置烘干筒的A-A剖视图。
其中，1-清洗罐，2-顶盖，3-第一出料管，4-加料口，5-测量筒，6-搅拌棒，7-搅拌桨，8-搅拌电机，9-烘干筒，10-热风炉，11-打散装置，12-第二出料管，13-传动装置，14-引风机，15-除尘器，16-电热丝，17-煅烧炉，18-灰化抽风烟管安装口，19-温度调节装置，20-支撑平台。
具体实施方式
下面给出具体的实施例。
实施例1
如图1、图2和图3所示，一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，包括长方体状的清洗罐1，在清洗罐1罐顶端设置顶盖2，清洗罐1的上端设置两个加料口4，每个加料口4处设置进料管，进料管上设置测量筒5，以便于从两个加料口4分别定量加入玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠；在清洗罐1内设有搅拌组件，具体的搅拌组件包括通过设置在清洗罐1顶盖2上的搅拌电机8，搅拌电机8的下端输出轴固定连接伸入清洗罐1内的搅拌棒6，搅拌棒6上设有若干搅拌桨7，其位于最低端的搅拌桨7的下端距清洗罐1底端的距离为清洗罐1高度的八分之一，可以使搅拌更充分又不至于碰到清洗罐1底端；启动搅拌电机8带动搅拌桨7形成搅拌作用，使玻璃微珠清洗剂充分的对玻璃微珠进行清洗；另外在清洗罐1设有支撑平台20，形成对清洗罐1的支撑和固定作用。
如图1、图2和图3所示，清洗罐1底端通过第一出料管3连接有烘干筒9，清洗完成的玻璃微珠通过第一出料管3置入到烘干筒9内进行烘干；其中，烘干筒9为横式烘干筒9，第一出料管3和热风炉10均设置在烘干筒9一端，热风炉10与烘干筒9相连通，热风炉10为烘干筒9内输入热量形成对清洗完的玻璃微珠的烘干；另外在第二出料管12和引风口设置在烘干筒9另一端，烘干过程中产生的蒸气能够从引风口排出，其优化的，在引风口处设置引风机14，引风机14的出口设有除尘器15。引风机14的设置加速蒸汽的排出，避免蒸汽无法及时排出烘干筒9影响对玻璃微珠的烘干效果，除尘器15的设置使蒸汽中所携带的固体颗粒得到滤除，避免排出的蒸汽对外界空气的污染。引风机14和热风炉10分置烘干筒9两端，其有益于对烘干筒9内所有的玻璃微珠形成干燥作用，并伴随热风方向将蒸汽排出，其助于干燥筒体9内的蒸汽的排出。
另外，如图1、图2和图3所示，为了防止在烘干过程中玻璃微珠自身的粘接而使热风炉10无法对玻璃微珠的充分烘干，因此，在烘干筒9内设有用于分散玻璃微珠的打散组件，其具体的，打散组件包括通过传动装置13驱动且设置在烘干筒9轴线方向的转轴，转轴周向上设有若干垂直于转轴的打散棒。传动装置13分别与转轴和烘干筒9固定连接，烘干筒9转动驱动传动装置13转动，进而带动转轴旋转进而带动打散棒将结块的玻璃微珠打散，使玻璃微珠之间能够分散，进而能够对玻璃微珠进行充分的烘干，提高烘干效率。
进一步的，如图1、图2和图3所示，烘干后的玻璃微珠通过第二出料管12置入到煅烧炉17中进行煅烧，煅烧炉17上设有通过温度调节装置19控制加热温度的煅烧加热装置，通过温度调节装置19调节煅烧炉17的炉内煅烧温度；其具体的，煅烧炉17外壳采用陶瓷纤维保温材料，煅烧加热装置为设在煅烧炉17外壳内侧的电热丝16，温度调节装置19为与电源相连接的温度控制器。温度控制器控制电热丝16的发热温度，电热丝16发热对玻璃微珠进行煅烧，煅烧炉17外壳采用的保温材料避免了煅烧炉17内的热量散失，其节约了电能的消耗。另外在煅烧炉17的顶端设置有灰化抽风烟管安装口18，在灰化抽风烟管安装口18处安装灰化抽风烟管，煅烧过程中产生的烟气以一定的速率通过灰化抽风烟管后在经过除尘器15等设备进行净化干净后排出。
基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠置于清洗罐1中，启动搅拌组件，搅拌组件在转速为900rps下搅拌5min；其中玻璃微珠清洗剂为体积分数1:500的丙乙酸溶液、1:1500的乙醇溶液和1:1000的丙三醇溶液的混合溶液，丙乙酸、乙醇、丙三醇由分析纯的原料引入，溶液内的水为去离子水；
步骤2：将清洗的玻璃微珠通过第一出料管3置入烘干筒9在180℃下烘干2.5h；
步骤3：将烘干的玻璃微珠通过第一出料管3置入煅烧炉17并在650℃下煅烧2h，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。
通过对所制备的玻璃微珠寿命的测试，玻璃微珠的使用寿命由30天变为41天，延长了35％，通过逆反射系数仪测得玻璃微珠的逆反射系数由248增长到446，增长了79.8％，通过白度仪测得玻璃微珠的白度由45.5增长到89.6，提高了89.4％，玻璃微珠的流动性也有了明显提高。
实施例2
一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其与实施例1所采用的处理装置一致。
基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠置于清洗罐1中，启动搅拌组件，搅拌组件在转速为900rps下搅拌5min；其中玻璃微珠清洗剂为体积分数1:600的丙乙酸溶液、1:1200的乙醇溶液和1:1200的丙三醇溶液的混合溶液，丙乙酸、乙醇、丙三醇由分析纯的原料引入，溶液内的水为去离子水；
步骤2：将清洗的玻璃微珠通过第一出料管3置入烘干筒9在180℃下烘干2.5h；
步骤3：将烘干的玻璃微珠通过第一出料管3置入煅烧炉17并在637℃下煅烧1.5h，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。
通过对玻璃微珠寿命的测试，玻璃微珠的使用寿命由29天变为38天，延长了31％，通过逆反射系数仪测得玻璃微珠的逆反射系数由250增长到430，增长了72％，通过白度仪测得玻璃微珠的白度由48.5增长到86.2，提高了87.4％，玻璃微珠的流动性也有了明显提高。
实施例3
一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其与实施例1所采用的处理装置一致。
基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠置于清洗罐1中，启动搅拌组件，搅拌组件在转速为900rps下搅拌5min；其中玻璃微珠清洗剂为体积分数1:550的丙乙酸溶液、1:1300的乙醇溶液和1:1400的丙三醇溶液的混合溶液，丙乙酸、乙醇、丙三醇由分析纯的原料引入，溶液内的水为去离子水；
步骤2：将清洗的玻璃微珠通过第一出料管3置入烘干筒9在170℃下烘干2.5h；
步骤3：将烘干的玻璃微珠通过第一出料管3置入煅烧炉17并在660℃下煅烧1.5h，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。
通过对玻璃微珠寿命的测试，玻璃微珠的使用寿命由29天变为38天，延长了31％，通过逆反射系数仪测得玻璃微珠的逆反射系数由250增长到430，增长了72％，通过白度仪测得玻璃微珠的白度由48.5增长到86.2，提高了87.4％，玻璃微珠的流动性也有了明显提高。
实施例4
一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其与实施例1所采用的处理装置一致。
基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠置于清洗罐1中，启动搅拌组件，搅拌组件在转速为950rps下搅拌2min；其中玻璃微珠清洗剂为体积分数1:300的丙乙酸溶液、1:1000的乙醇溶液和1:1500的丙三醇溶液的混合溶液，丙乙酸、乙醇、丙三醇由分析纯的原料引入，溶液内的水为去离子水；
步骤2：将清洗的玻璃微珠通过第一出料管3置入烘干筒9在185℃下烘干1h；
步骤3：将烘干的玻璃微珠通过第一出料管3置入煅烧炉17并在680℃下煅烧1h，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。
通过对玻璃微珠寿命的测试，玻璃微珠的使用寿命由29天变为40天，延长了38％，通过逆反射系数仪测得玻璃微珠的逆反射系数由250增长到435，增长了74％，通过白度仪测得玻璃微珠的白度由46.5增长到88.2，提高了89.2％，玻璃微珠的流动性也有了明显提高。
实施例5
一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其与实施例1所采用的处理装置一致。
基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：将玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠置于清洗罐1中，启动搅拌组件，搅拌组件在转速为750rps下搅拌4min；其中玻璃微珠清洗剂为体积分数1:450的丙乙酸溶液、1:1300的乙醇溶液和1:1300的丙三醇溶液的混合溶液，丙乙酸、乙醇、丙三醇由分析纯的原料引入，溶液内的水为去离子水；
步骤2：将清洗的玻璃微珠通过第一出料管3置入烘干筒9在150℃下烘干3h；
步骤3：将烘干的玻璃微珠通过第一出料管3置入煅烧炉17并在630℃下煅烧3h，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。
通过对玻璃微珠寿命的测试，玻璃微珠的使用寿命由29天变为39天，延长了34％，通过逆反射系数仪测得玻璃微珠的逆反射系数由249增长到428，增长了73％，通过白度仪测得玻璃微珠的白度由47.5增长到85.2，提高了86.9％，玻璃微珠的流动性也有了明显提高。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其特征在于，包括清洗罐(1)，清洗罐(1)的上端设有加料口(4)，清洗罐(1)内设有搅拌组件；清洗罐(1)底端通过第一出料管(3)连接有烘干筒(9)，烘干筒(9)上设有加热烘干装置和引风口；烘干筒(9)通过第二出料管(12)连接有煅烧炉(17)；煅烧炉(17)上设有通过温度调节装置(19)控制加热温度的煅烧加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其特征在于，所述搅拌组件包括通过设置在清洗罐(1)顶端的搅拌电机(8)驱动的搅拌棒(6)，搅拌棒(6)上设有若干搅拌桨(7)。
3.根据权利要求1所述的一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其特征在于，所述烘干筒(9)为横式烘干筒(9)，第一出料管(3)和加热烘干装置设置在烘干筒(9)一端，第二出料管(12)和引风口设置在烘干筒(9)另一端；加热烘干装置为与烘干筒(9)连通的热风炉(10)；引风口处设置引风机(14)，引风机(14)的出口设有除尘器(15)。
4.根据权利要求1所述的一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其特征在于，所述烘干筒(9)内设有用于分散玻璃微珠的打散组件，打散组件包括通过传动装置(13)驱动且设置在烘干筒(9)轴线方向的转轴，转轴周向上设有若干打散棒。
5.根据权利要求1所述的一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其特征在于，所述煅烧炉(17)外壳采用保温材料，煅烧加热装置为设在煅烧炉(17)外壳内侧的电热丝(16)，温度调节装置(19)为与电源相连接的温度控制器。
6.基于权利要求1所述的一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将玻璃微珠清洗剂与玻璃微珠置于清洗罐(1)中，启动搅拌组件进行搅拌和清洗；
步骤2：将清洗的玻璃微珠通过第一出料管(3)置入烘干筒(9)烘干：
步骤3：将烘干的玻璃微珠通过第二出料管(12)置入煅烧炉(17)并在630～680℃下煅烧，冷却至室温，完成对高折射率玻璃微珠表面的处理。
7.根据权利要求6所述的基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，其特征在于，所述步骤1中玻璃微珠清洗剂为体积比10:1:1的丙乙酸溶液、乙醇溶液和丙三醇溶液的混合溶液；搅拌组件的转速为750～950rps，搅拌时间为2～5min。
8.根据权利要求7所述的一种高折射率玻璃微珠表面处理装置，其特征在于，所述丙乙酸溶液中丙乙酸与水的体积比为1:(300～600)，乙醇溶液中乙醇与水的体积比为1:(1000～1500)，丙三醇溶液中丙三醇与水的体积比为1:(1000～1500)，其中水为去离子水。
9.根据权利要求6所述的基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，其特征在于，所述步骤2中烘干温度为150～185℃。
10.根据权利要求6所述的基于一种高折射率玻璃微珠表面处理装置的处理工艺，其特征在于，所述步骤3中煅烧时间为1～3h。
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