CN111517645B

CN111517645B - 一种玉玻璃、用于玉玻璃的低熔点浓缩着色剂及染色方法

Info

Publication number: CN111517645B
Application number: CN202010278372.6A
Authority: CN
Inventors: 何飞; 张楚鑫; 蔡键烯; 蔡彦英; 张存浩; 詹奕纯; 詹建怀; 陈荣光; 章培彬; 彭诚
Original assignee: Guangdong Jiancheng High Tech Glass Products Co ltd
Current assignee: Guangdong Jiancheng High Tech Glass Products Co ltd
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: CN111517645A

Abstract

本发明属于玉玻璃生产技术领域，具体公开了一种玉玻璃、用于玉玻璃的低熔点浓缩着色剂及染色方法。所述玉玻璃的原料包括以下摩尔百分比的组分：二氧化硅60～70％，氧化钠5～10％，氧化铝2～5％，氟12～15％，氧化硼3～6％，氧化钡0～0.5％，氧化钙3～7％，氧化锌0.5～1％。配合本发明提供的低熔点浓缩着色剂使用，可以生产得到具有合适的乳浊度和透光性的彩玉玻璃。其次，本发明设计的着色道，可以更好地促进着色剂和基础玻璃液的混合、均化和澄清，可进行高效率的工业化生产。

Description

一种玉玻璃、用于玉玻璃的低熔点浓缩着色剂及染色方法

技术领域

本发明属于玉玻璃生产技术领域，特别涉及一种玉玻璃、用于玉玻璃的低熔点浓缩着色剂及染色方法。

背景技术

利用特定的配方组成，在玻璃内部形成不同的纳米级微晶，利用微晶粒子对光的折射，可以制得具备特定乳浊程度和透光性的玉玻璃。作为一种高档玻璃器皿，玉玻璃有着羊脂玉般温润通透的质感，简洁雅致，带给使用者更别致的体验。在玉玻璃的基础上，通过添加不同的着色剂，可以衍生出各种彩色玉玻璃产品，极大丰富消费者的视觉享受。

由于彩色玉玻璃餐具属于小市场的特殊产品，如果用大池窑本体着色的方式来生产小批量特殊颜色的玉玻璃将造成成本剧增，因此，为提高生产效率和灵活性，方便不同彩色玉玻璃生产之间的切换，降低库存，可以采用料道着色工艺来进行生产，将原本在池窑窑体中进行的着色过程转移到后段的料道中进行，即当熔化好的基础玉玻璃液由熔化池流入料道时候，在料道前端添加与基础玻璃液相适应的各种浓缩着色剂，并利用特殊构造的料道完成最后的混合、均化和澄清，直至通过料盆到达成型机成型。

玉玻璃及彩色玉玻璃的生产，由于存在析晶过程，其产品品质受配方组成的影响较大，不同的添加氧化物会影响析晶过程，进而影响晶体的形成和分布；同时，玉玻璃本身具备了一定的乳浊度和较低的透光率，因此，对浓缩着色剂的配方组成和着色能力具有较高的要求。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的首要目的在于提供一种玉玻璃；

本发明再一目的在于提供一种制备用于上述玉玻璃的低熔点浓缩着色剂的方法；

本发明再一目的在于提供一种彩色玉玻璃。

本发明再一目的在于提供一种用着色料道对玉玻璃进行染色的方法。

本发明通过下述方法实现：

一种玉玻璃，其原料包括以下摩尔百分比的组分：

二氧化硅60～70％，氧化钠5～10％，氧化铝2～5％，氟12～15％，氧化硼3～6％，氧化钡0～0.5％，氧化钙3～7％，氧化锌0.5～1％。

氟在玉玻璃中充当成核剂的作用，其中，为了降低熔制过程中氟的挥发损失，优先选择氟化铝。为保证足量的晶体析出，氟的摩尔百分比应不低于12％，氟含量过低，则产品乳浊度不够，透光率高；并且氟含量不应高于15％，氟含量过高，则会导致产品白度提高，增加着色的难度，同时也会降低产品的强度和抗热震性能。所述氟以氟硅酸钠、氟铝酸钠和氟化铝中的至少一种形式引入；优选为氟化铝。

氧化钠和氧化钙有助于形成氟化钙和氟化钠纳米级晶粒，从而引起对可见光的散射，是玉玻璃最终效果呈现的关键。由于形成的氟化钠和氟化钙晶体析晶温度较高，所以可以直接在玻璃成型过程中析出，无须后续特意增加晶化工序。氧化钙比例优选3～7％，氧化钙过低，会使得氟化钙的析出少而氟化钠的析出多，则产品的边沿部分会因为氟化钠晶体在火抛光过程中的重新溶解而变透，氧化钙过高，则产品表面润泽度降低，同时料性变短增加成型难度，产品变脆导致容易破碎。

氧化硼的添加一方面降低了玻璃的膨胀系数，提高了产品的抗热震性能，另一方面，氧化硼有抑制氟化物晶体析出、控制晶体尺寸大小的作用，从而得到所需的乳浊效果和透光率。氧化硼添加比例优选为3～6％，过低，则产品容易由于膨胀系数高发生炸裂，过高，则会严重抑制氟化物晶体的析出，产品变透，同样的，也会缩短玻璃液的料性。

适当的氧化铝可以增加产品的强度，降低膨胀系数，但若氧化铝含量过高高，会增加玻璃液的融化和澄清难度，料纹和气泡变多，同时会增加火抛光的时间；优选的，氧化铝的添加量在2％～5％。

氧化钡和氧化锌起到助熔剂的作用，同时降低了玻璃的膨胀系数，但是，随着二者比例的增加，对成本的增加也较大。

二氧化硅作为玻璃网络形成氧化物，提供了玻璃基本的强度、化学稳定性和热稳定性。随着二氧化硅比例的增加，玻璃液的熔制温度提高，粘度变大，澄清和均化效果变差。

一种制备用于上述玉玻璃的低熔点浓缩着色剂的方法，包括以下步骤：

(1)按摩尔百分比：二氧化硅40～55％，氧化钠25～30％，氧化钙5.5～10％，氧化硼2～6％，氟0.5～3％，氧化铝1～5％，色剂2～15％；配制上述组分后混合均匀得到粉料；

(2)将步骤(1)所得粉料于熔块炉中1100℃～1300℃高温下熔炼3～5小时形成均匀玻璃液，然后将所得玻璃液从熔块炉下端出料口排出，并用双辊轧机将玻璃液淬冷轧压，得到玻璃薄片；

(3)将步骤(2)所得玻璃薄片粉碎后筛分得到粒径为1～2mm的浓缩着色剂。

所述色剂可以为氧化铬、氧化铁、氧化钒、氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化铈、氧化铷、氧化镨和氧化钛中的至少一种。

一种彩色玉玻璃，通过上述玉玻璃和低熔点浓缩着色剂制备得到，具体包括以下摩尔百分比的组分：

二氧化硅58～68％，氧化钠7～12％，氧化铝2～5％，氟10～14％，氧化硼3～6％，氧化钡0～0.6％，氧化钙3～8％，氧化锌0.5～0.9％，色剂0.5～1.5％。

所述的色剂与低熔点浓缩着色剂中的种类相同。

一种用着色料道进行染色得到上述彩色玉玻璃的方法，具体步骤如下所示：

所述着色料道包括混色区和匀色区；所述混色区包含投料口、下沉道、混料池、多层螺纹搅拌棒、硅碳加热棒；其中所述投料口位于下沉道上方，所述下沉道连接混料池，所述混料池上方设有多层螺纹搅拌棒和硅碳加热棒；所述匀色区包含n个闸板、n个窑坎、n个硅钼电极组、n个燃气火枪、排渣孔、单层搅拌棒和料盆；其中所述闸板和窑坎依次排列，并且闸板离料道底部的距离等同于窑坎的高度，所述窑坎位于燃气火枪下方，所述第n-1个硅钼电极组位于第n个闸板两侧，第n个硅钼电极组位于单层搅拌棒和料盆之间，所述排渣孔位于第n个窑坎与第n-1个硅钼电极组之间，所述单层搅拌棒位于第n个窑坎与第n个硅钼电极组之间；其中n为大于0的整数；

配制好的玉玻璃原料被熔化后形成玉玻璃液经主料道流入着色料道中，再经混色区的下沉道流入混料池；配制好的浓缩着色剂由投料口投入，在下沉道中被玉玻璃液带入混料池，并在多层螺纹搅拌棒的搅拌下熔化、混合得到着色玻璃液；然后所述着色玻璃液进入匀色区，经过第1闸板时，未混合均匀的顶层玻璃液被去除；剩余的着色玻璃液再依次经过第1个窑坎至第n个窑坎，期间所述燃气火枪喷射火焰对着色玻璃液表面进行加热并排出上层气泡加快澄清，所述排渣孔排净着色玻璃液的底层残渣；所述着色玻璃液到达匀色区的单层螺纹搅拌棒后，经所述单层螺纹搅拌棒搅拌，进一步提高着色玻璃液的均匀度，混合均匀后的着色玻璃液排入料盆。

优选地，所述n个闸板、n个窑坎、n个硅钼电极组、n个燃气火枪中的n均为3；所述窑坎的高度与闸板离料道底部的距离均为10cm；所述着色料道的长度为6～7.5m。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

1、本发明提供的用于玉玻璃生产的基础配方，具备合适的乳浊度和透光性、以及满足生产所需要的加工性能；

2、本发明提供的用于在玉玻璃基础上进行料道着色用的低熔点浓缩着色剂具有快速熔融性能，与基础玉玻璃配方匹配，不影响产品质量的特点；

3、本发明设计的着色道，可以更好地促进着色剂和基础玻璃液的混合、均化和澄清。

附图说明

图1为实施例中用的着色料图；其中

1-熔化池，2-上升道，3-下沉道，4-投料口，5-硅碳加热棒，6-多层螺纹搅拌棒，7-混料池，8-第1闸板，9-第1燃气火枪，10-第1窑坎，11-第1硅钼电极组，12-第2闸板，13-第2燃气火枪，14-第2窑坎，15-第3闸板，16-第2硅钼电极组，17-排渣孔，18-第3窑坎，19-第3燃气火枪，20-单层螺纹搅拌棒，21-第3硅钼电极组，22-料盆。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。实施例中所用氟以氟化铝的形式引入。

图1为实施例使用的着色料道图，如图所示，所述着色料道包括混色区和匀色区；所述混色区包含投料口4、下沉道3、混料池7、多层螺纹搅拌棒6、硅碳加热棒5；其中所述投料口4位于下沉道3上方，所述下沉道3连接混料池7，所述混料池7上方设有多层螺纹搅拌棒6和硅碳加热棒5；所述匀色区包含3个闸板、3个窑坎、3个硅钼电极组、3个燃气火枪、排渣孔17和单层螺纹搅拌棒20；其中所述闸板和窑坎依次排列，并且闸板离料道底部的距离等同于窑坎的高度，均为10cm；所述窑坎位于燃气火枪下方，第1硅钼电极组11安装于第2闸板12两侧，第2硅钼电极组16安装于第3闸板15两侧，所述第3硅钼电极组21位于单层螺纹搅拌棒20和料盆22之间，所述排渣孔17位于第3窑坎18与第2硅钼电极组16之间，所述单层螺纹搅拌棒20位于第3窑坎18与第3硅钼电极组21之间；

将基础玉玻璃配方所需的各种原物料按设计比例称量并混合均匀后，投入冷顶电熔炉中进行熔制，电熔炉顶插电极电流为2750A～2800A，熔化温度控制在1450±10℃，经熔化澄清均化后的基础玉玻璃液经过流液洞和上升道，流入着色料道的混色区。

将浓缩着色剂配方所需的各种原物料按设计比例称量并混合均匀后，投入熔块炉中进行熔制，熔制温度为1200℃，经过3～5小时的高温熔制后，将所得浓缩着色玻璃液从熔块炉的排料口排出，并利用双辊轧机进行淬冷轧压，最后粉碎筛分得到粒径在1～2mm的浓缩着色剂。

将制备好的浓缩着色剂通过着色料道上的投料口按比例投入料道中与基础玉玻璃液混合，根据所需彩玉玻璃颜色的深浅调整浓缩着色剂的投入量，为了达到较好的效果，浓缩着色剂的添加量一般应控制在料道出料量的10％以内。浓缩着色剂由基础玉玻璃液带入混料池，再依次经过着色料道的混色区和匀色区，经搅拌混合、澄清均化，得到均匀着色玻璃液，最后经料盆流至成型机成型；混料池温度应维持在1200～1250℃，以使得浓缩着色剂能得到充分熔化，匀色区的第1硅钼电极组的电流为175A，随后在其他电极组间以5～10A的幅度递减，控制着色玻璃液流至料盆区域的温度为1050～1100℃。

实施例1

按摩尔百分比：氧化硅65％，氧化钠7.5％，氧化铝3.5％，F 13.5％，氧化硼4.5％，氧化钡0.25％，氧化钙5％，氧化锌0.75％准确称量各种原料后在冷顶电熔炉中1400℃进行熔制，得基础玉玻璃液；

按摩尔百分比：氧化硅47.5％，氧化钠27.5％，氧化铝3％，F 1.75％，氧化硼4％，氧化钙7.75％，氧化铬8.5％，准确称量各种原料后在熔块炉中1200℃熔化4小时，经双辊轧机淬冷，研磨筛分后得颗粒尺寸1～2mm的浓缩着色剂。

将浓缩着色剂按料道出料量的10％的比例投入着色料道，熔化后与玉玻璃基础液充分混合、澄清、均化，利用压制或离心的方式成型为所需产品形状，随后经过480℃～530℃退火1小时、在605℃～610℃峰值温度下钢化得到彩玉玻璃器皿。

对所得产品性能进行测试，包括25～200℃温度范围内的热膨胀系数，380～780nm波长范围内可见光的透光率，以QB/T 4064-2010标准测试耐热温差性能，产品表面维氏硬度，表征结果见表1。

实施例2

按摩尔百分比：氧化硅66％，氧化钠7.5％，氧化铝3％，F 13.5％，氧化硼3.5％，氧化钡0.5％，氧化钙5％，氧化锌1％准确称量各种原料后在冷顶电熔炉中1400℃进行熔制，得基础玉玻璃液；

将浓缩着色剂按料道出料量的10％的比例投入着色料道，熔化后与玉玻璃基础液充分混合、澄清、均化，最后成型、退火、钢化得到彩玉玻璃器皿。

实施例3

按摩尔百分比：氧化硅43.5％，氧化钠28.5％，氧化铝3％，F 2.25％，氧化硼3.5％，氧化钙6.25％，氧化铈4％，氧化钛9％，准确称量各种原料后在熔块炉中1200℃熔化4小时，经双辊轧机淬冷，研磨筛分后得颗粒尺寸1～2mm的浓缩着色剂。

实施例4

按摩尔百分比：氧化硅47.5％，氧化钠27.5％，氧化铝2％，F 1.75％，氧化硼4％，氧化钙6.75％，氧化铜10.5％，准确称量各种原料后在熔块炉中1200℃熔化4小时，经双辊轧机淬冷，研磨筛分后得颗粒尺寸1～2mm的浓缩着色剂。

实施例5

按摩尔百分比：氧化硅65％，氧化钠7.5％，氧化铝3.5％，F 13.5％，氧化硼4.5％，氧化钡0.25％，氧化钙5％，氧化锌0.75％准确称量各种原料后在冷顶电熔炉中1400℃进行熔制，得基础玉玻璃液；基础玉玻璃液经过澄清、均化，利用压制或离心的方式成型为所需产品形状，随后经过480℃～530℃退火1小时、在605℃～610℃峰值温度下钢化得到未着色玉玻璃器皿。

表1实施例1～5所得玉玻璃的性能

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种彩色玉玻璃，通过玉玻璃和低熔点浓缩着色剂制备得到，其特征在于包括以下摩尔百分比的组分：

二氧化硅58～68％，氧化钠7～12％，氧化铝2～5％，氟10～14％，氧化硼3～6％，氧化钡0～0.6％，氧化钙3～8％，氧化锌0.5～0.9％，色剂0.5～1.5％；

所述玉玻璃的原料包括以下摩尔百分比的组分：

二氧化硅60～70％，氧化钠5～10％，氧化铝2～5％，氟12～15％，氧化硼3～6％，氧化钡0～0.5％，氧化钙3～7％，氧化锌0.5～1％；

所述低熔点浓缩着色剂的制备方法，包括以下步骤：

(2)将步骤(1)所得粉料于熔块炉中1100℃～1300℃高温下熔炼3～5小时成均匀玻璃液，然后将所得玻璃液从熔块炉下端出料口排出，并用双辊轧机将玻璃液淬冷轧压，得到玻璃薄片；

2.根据权利要求1所述的彩色玉玻璃，其特征在于：

所述氟以氟硅酸钠、氟铝酸钠和氟化铝中的至少一种形式引入。

3.根据权利要求1所述彩色玉玻璃，其特征在于：

所述色剂为氧化铬、氧化铁、氧化钒、氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化铈、氧化铷、氧化镨和氧化钛中的至少一种。

4.一种用着色料道进行染色得到权利要求1所述彩色玉玻璃的方法，其特征在于具体步骤如下所示：

配制好的玉玻璃原料被熔化后形成玉玻璃液经主料道流入着色料道中，再经混色区的下沉道流入混料池；配制好的浓缩着色剂由投料口投入，在下沉道中被玉玻璃液带入混料池，并在多层螺纹搅拌棒组的搅拌下熔化、混合得到着色玻璃液；然后所述着色玻璃液进入匀色区，经过第1闸板时，未混合均匀的顶层玻璃液被去除；剩余的着色玻璃液再依次经过第1个窑坎至第n个窑坎，期间所述燃气火枪喷射火焰对着色玻璃液表面进行加热并排出上层气泡加快澄清，所述排渣孔排净着色玻璃液的底层残渣；所述着色玻璃液到达匀色区的单层螺纹搅拌棒后，经所述单层螺纹搅拌棒搅拌，进一步提高着色玻璃液的均匀度，混合均匀后的着色玻璃液排入料盆。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

所述n个闸板、n个窑坎、n个硅钼电极组、n个燃气火枪中的n均为3；所述窑坎的高度与闸板离料道底部的距离均为10cm；所述着色料道的长度为6～7.5m。