CN111423114B - 高透光性节能浮法玻璃的制造方法 - Google Patents

高透光性节能浮法玻璃的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高透光性节能浮法玻璃的制造方法，包括以下步骤：(1)按配方称取各组分玻璃原料，将各组分充分混合后得到混合料；(2)将步骤(1)得到的混合料加入窑炉内，加热至1400～1700℃熔化澄清得到玻璃液；(3)将步骤(2)得到的玻璃液冷却至1100～1400℃后通过锡槽成型，然后通过退火窑退火，切割后得到高透光隔热节能浮法玻璃组合物；其中，所述玻璃原料中包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Na2O、Fe3O4及镁铝铁三元类水滑石，所述镁铝铁三元类水滑石的层间负离子为硫酸根，镁铝铁三元类水滑石的铁元素为Fe2+。本发明的方法制得的浮法玻璃亚铁含量可达40％，具有较强的抗红外性能，而且可见光透过率较高，可达80％。

Description

高透光性节能浮法玻璃的制造方法
技术领域
本发明属于浮法玻璃技术领域，特别涉及高透光性节能浮法玻璃的制造方法。
背景技术
夏季，汽车及建筑物等受到太阳光紫外线和近红外线的影响，内部温度升高，极大地增加了空调的负荷，能源消耗较大。目前，在汽车、建筑等行业所用的玻璃方面，节能浮法玻璃是研究热点之一。
Fe是节能浮法玻璃中最常见的一种着色剂，通常以氧化铁(Fe2O3)的形式加入，与浮法玻璃其它原料熔化成玻璃后，在玻璃中通常以Fe2O3和FeO的形态存在，FeO(Fe2+)在近红外区有强吸收峰，而Fe2O3(Fe3+)在紫外三个不同的波长(380nn；420nm；435nm)处有三个弱吸收峰，因此，Fe2O3和FeO之间的平衡对玻璃节能性能有直接和重要的影响。但在浮法玻璃制备过程中，玻璃中的Fe2+被氧化成Fe3+，使得玻璃成品的Fe基本以Fe3+存在，进而降低玻璃对红外线的吸收，使玻璃的节能性能大大减弱。
申请号为CN201410141284.6的申请文件中通过单质硅、碳粉和硫酸盐等与Fe2O3发生反应来提高Fe2+的含量，从而提高玻璃的红外吸收特性；申请号为CN201710474943.1的申请文件中通过同时添加Fe3O4、单质铁、CuO和铈锆复合氧化物来增加配合料的还原性，避免Fe3O4中Fe2+被过渡氧化来提高Fe2+的含量，从而提高玻璃的红外吸收特性。总结来说，其总体思路都是尽量提高浮法玻璃中Fe2+的含量。本发明也降提供一种高透光性节能浮法玻璃的制造方法。
发明内容
本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供高透光性节能浮法玻璃的制造方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
高透光性节能浮法玻璃的制造方法，包括以下步骤：
(1)按配方称取各组分玻璃原料，将各组分充分混合后得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入窑炉内，加热至1400～1700℃熔化澄清得到玻璃液；
(3)将步骤(2)得到的玻璃液冷却至1100～1400℃后通过锡槽成型，然后通过退火窑退火，切割后得到高透光隔热节能浮法玻璃组合物；
其中，所述玻璃原料中包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Na2O、Fe3O4及镁铝铁三元类水滑石，所述镁铝铁三元类水滑石的层间负离子为硫酸根，镁铝铁三元类水滑石的铁元素为Fe2+。
进一步的，所述玻璃原料中还包括碳粉。
进一步的，所述Fe3O4与镁铝铁三元类水滑石的总量在玻璃原料的质量占比不超过2％。
进一步的，所述镁铝铁三元类水滑石的化学结构式为
Figure BDA0002433375190000021
其中，M(III)为Al3+，M(II)为Fe2+和Mg2+，x不超过0.25。
进一步的，所述镁铝铁三元类水滑石中Fe2+和Mg2+的摩尔量之比超过5。
进一步的，所述玻璃原料中各组分所占质量百分比为：65～80％SiO2、0.5～2％Al2O3、0～8％MgO、5～10％CaO、10～15％Na2O、0.01～2％Fe3O4及镁铝铁三元类水滑石，余量为碳粉，其中MgO与CaO总量不超过15％。
本发明的有益效果为：本发明的方法制得的浮法玻璃亚铁含量可达40％，具有较强的抗红外性能，而且可见光透过率较高，可达80％。
附图说明
图1是实施例1～6的原料配比；
图2是实施例1～6的测定结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种高透光性节能浮法玻璃的制造方法，包括以下步骤：
(1)按配方称取各组分玻璃原料，将各组分充分混合后得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入窑炉内，加热至1400～1700℃熔化澄清得到玻璃液；
(3)将步骤(2)得到的玻璃液冷却至1100～1400℃后通过锡槽成型，然后通过退火窑退火，切割后得到高透光隔热节能浮法玻璃组合物；
其中，所述玻璃原料中包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Na2O、Fe3O4及镁铝铁三元类水滑石，所述镁铝铁三元类水滑石的层间负离子为硫酸根，镁铝铁三元类水滑石的铁元素为Fe2+。
上述制造方法为现有技术的制造浮法玻璃的常规方法，是相当成熟的方法，本发明在原来的原料基础上进行改进，除了添加Fe3O4还添加了镁铝铁三元类水滑石，其中Fe3O4可以同时为浮法玻璃提供Fe2+和Fe3+，用于分别吸收红外线和紫外线，但是由于浮法玻璃在超高温条件下进行，Fe2+会被氧化成Fe3+导致Fe2+含量降低，这是根本性问题。添加了镁铝铁三元类水滑石后，可以为浮法玻璃提供含量较为稳定的Fe2+，该镁铝铁三元类水滑石采用共沉淀法制得，Fe2+在镁铝铁三元类水滑石中可以保持更高的稳定性；随着玻璃原料升温融化，镁铝铁三元类水滑石会失去内层水，玻璃原料进一步升温，镁铝铁三元类水滑石会发生脱羟基及脱硫酸根，而对应的镁铝铁元素会形成对应的氧化物或含氧酸盐；需要说明的是，镁铝铁三元类水滑石发生脱硫酸根的温度很高，至少要达到800℃甚至900℃，在此之前镁铝铁三元类水滑石都能保持较为稳定的层状结构，因此可以避免在玻璃原料初步升温融化过程中Fe2+被氧化；随着发生脱硫酸根的变化，镁铝铁三元类水滑石结构也会发生改变，其镁铝铁元素所产生的金属氧化物也会对应形成玻璃原料，而脱硫酸根后硫酸根会以SO2形式释放，具有还原性的SO2具有将Fe3+还原成Fe2+的能力，进一步保证Fe2+的含量。
进一步的，当向玻璃原料中添加碳粉后，会发生如下反应：SO42-+Fe2O3+C->FexOy+SO2+CO/CO2，其原因是脱硫酸根后硫酸根会以SO2形式释放，SO2会与玻璃原料中足够量的CaO反应生成CaSO3，CaSO3在高温的融化条件下可以与O2反应形成CaSO4，碳粉和硫酸盐在玻璃的熔化过程中可以发挥重要的作用，他们相互配合用以调节玻璃的熔化和澄清。
进一步的，所述Fe3O4与镁铝铁三元类水滑石的总量在玻璃原料的质量占比不超过2％。Fe3O4与镁铝铁三元类水滑石的主要功能是提供Fe3+及Fe2+，符合标准即可，过量会导致玻璃着色严重，影响透光性。
进一步的，所述镁铝铁三元类水滑石的化学结构式为
Figure BDA0002433375190000051
其中，M(III)为Al3+，M(II)为Fe2+和Mg2+，x不超过0.25。此处，x取值为0.25，对应的镁铝铁三元类水滑石的化学结构式为M(II)6M(III)2(OH)16SO4·4H2O，镁铝铁三元类水滑石主要是为了利用Fe2+取代Mg2+从而为浮法玻璃提供含量足够的Fe2+，因此应尽量降低Al3+含量，同时该结构特性的镁铝铁三元类水滑石趋近于天然水滑石，具有更强的稳定性，可以对Fe2+起到更强的保护效果。
进一步的，所述镁铝铁三元类水滑石中Fe2+和Mg2+的摩尔量之比超过5。同上述描述，这样也是尽可能提高Fe2+含量。
进一步的，所述玻璃原料中各组分所占质量百分比为：65～80％SiO2、0.5～2％Al2O3、0～8％MgO、5～10％CaO、10～15％Na2O、0.01～2％Fe3O4及镁铝铁三元类水滑石，余量为碳粉，其中MgO与CaO总量不超过15％。此处仅提供一个满足要求的原料组分比，下面将结合具体的实施例及对应的检测结果进行说明。
实施例1～实施例6
按照附图1中的比例进行配料。
所有实施例按如下方法进行制备浮法玻璃：
(1)按配方称取各组分玻璃原料，将各组分充分混合后得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料加入窑炉内，加热至1400～1700℃熔化澄清得到玻璃液；
(3)将步骤(2)得到的玻璃液冷却至1100～1400℃后通过锡槽成型，然后通过退火窑退火，切割后得到高透光隔热节能浮法玻璃组合物；
实施例1～实施例6均形成4mm的玻璃板，并对各实施例的玻璃板进行铁含量的测定，测定方法如下：
(1)取浮法玻璃片，利用超声波清洗器对其进行清洗，将清洗干净的玻璃片烘干；
(2)利用紫外可见分光光度计测出玻璃片在350～1100nm波段范围内的吸收光谱，将吸收光谱的数据保存为Excel电子表格文件；
(3)利用数据处理软件如MS Excel、Origin等打开第二步中的电子表格文件，将波长放入X列，吸光度数据放入Y列；选定吸光度列数据，利用set column values函数对吸光度数据除以玻璃片的厚度得到单位厚度玻璃片吸光度，利用Plot-line命令绘图，得到波长与单位厚度玻璃片吸光度关系的光谱曲线，然后利用smoothing命令对光谱曲线进行平滑处理，平滑参数为25，最后对平滑后的光谱曲线进行基线校正；
(4)利用integrate命令分别对基线校正后的光谱曲线在370～400nm波段范围内和520～1100nm波段范围内进行面积积分，得到铁离子(Fe3+)的积分面积(吸收峰面积)为S370～400nm，得到亚铁离子(Fe2+)的积分面积(吸收峰面积)为S520～1100nm；
(5)将第四步所得数据分别代入公式Fe3+(wt％)＝1.104×S370-400nm+2.906×10-2和Fe2+(wt％)＝7.670×10-3×S520-1100nm+2.011×10-2，即可求得Fe2+含量。
实施例1～实施例6对应的测定结果见附图2，表中的Fe2+是指亚铁占总铁的比例，同时，表中还有透光率的测定结果，参考ISO 9050：2003测定可见光透过率。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.高透光性节能浮法玻璃的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配方称取各组分玻璃原料，将各组分充分混合后得到混合料；
（2）将步骤（1）得到的混合料加入窑炉内，加热至1400～1700℃熔化澄清得到玻璃液；
（3）将步骤（2）得到的玻璃液冷却至1100～1400℃后通过锡槽成型，然后通过退火窑退火，切割后得到高透光隔热节能浮法玻璃组合物；
其中，所述玻璃原料中包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Na2O、Fe3O4及镁铝铁三元类水滑石，所述镁铝铁三元类水滑石的层间负离子为硫酸根，镁铝铁三元类水滑石的铁元素为Fe2+；
所述玻璃原料中还包括碳粉；
所述玻璃原料中各组分所占质量百分比为：65～80％SiO2、0.5～2％Al2O3、0～8％MgO、5～10％CaO、10～15％Na2O、0.01～2％Fe3O4及镁铝铁三元类水滑石，余量为碳粉，其中MgO与CaO总量不超过15%。
2.根据权利要求1所述的高透光性节能浮法玻璃的制造方法，其特征在于，所述镁铝铁三元类水滑石的化学结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为Al3+，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为Fe2+和Mg2+，x不超过0.25。
3.根据权利要求2所述的高透光性节能浮法玻璃的制造方法，其特征在于，所述Fe2+和Mg2+的摩尔量之比超过5。
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