CN112759266A

CN112759266A - 一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN112759266A
Application number: CN202110003434.7A
Authority: CN
Inventors: 徐海潮; 熊德华; 程金树; 谢永开; 李伟
Original assignee: Anhui Huofenghuang New Material Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Huofenghuang New Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2021-05-07

Abstract

本发明一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法和应用，属于微晶玻璃材料技术领域，所述白色微晶玻璃板材的厚度为5～30mm，且所述白色微晶玻璃板材基础玻璃成分按重量百分比包括：SiO₂：60～65％、CaO：10～15％、Na₂O：8～12％、Al₂O₃：3～5％、F：5～10％、Sb₂O₃：0.5～1％、SnO₂：0.5～1％，还提供了一种上述低熔点白色微晶玻璃板材在建筑装饰材料领域中的应用。相比较现有技术，本发明通过优化设计玻璃基础组分，降低玻璃熔化温度，可以有效延长窑炉使用寿命，做到节能减排降耗；所制备的白色微晶玻璃板材，物化性能优异，可以替代传统天然石材，用于高档建筑装饰板材，通过本发明的实施，可以显著降低微晶玻璃板材生产成本。

Description

一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于微晶玻璃材料技术领域，具体涉及一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法和应用。

背景技术

建筑装饰微晶玻璃材料是由基础玻璃控制晶化而得到的多晶固体材料，该产品结构致密、纹理清晰、具有玉质般的感觉；外观平滑光亮、色泽柔和典雅、无色差、不褪色；具有良好的耐磨性能；具有耐酸、耐碱的优良抗蚀性能；具有不吸水、抗冻、极低的热膨胀系数和独特的耐污染性能；绿色、环保、无放射性污染；并可根据需要设计制造出众多类型、不同色泽花样、规格的平板及异型微晶玻璃板材。

与传统天然装饰石材相比，建筑装饰微晶玻璃板材具有自然光泽和清晰的纹理，质地均匀、柔和、细腻，比天然石材更加洁白。更重要的，这种微晶玻璃色调纯正、颜色稳定、无放射性污染，耐风化、耐磨、抗压等理化性能指标优于天然花岗岩，远高于天然大理石，可用作建筑物的内、外墙及地面、楼梯的饰面材料。目前已应用于机场、车站、办公大楼、地铁、酒店等高档公用建筑和别墅等高档住房场所。

我国是国际公认的石材大国，石材产品的年消费量、生产量均居世界首位，加工技术居世界先进水平。但是随着国家保护资源和生态环境政策的逐步加强，石材企业的发展已受到重大影响。使用建筑装饰微晶玻璃板材替代天然石材和建筑陶瓷，以此解决石材资源枯竭、环境污染严重、高端建筑又严重依赖绿色环保建材等问题。当前，我国石材的年消费量超过2亿m²，建筑陶瓷需求量超过80亿m²，若用微晶玻璃装饰板材取代5％的石材或建筑陶瓷，国内需求量将十分可观。

虽然新型建筑装饰微晶玻璃板材新材料在我国已实现小规模工业化生产，但在生产工艺技术及装备方面仍存在着一些关键问题，影响着这一新产品的规模化生产和使用，主要表现在：

l)受基础玻璃组分的影响，熔窑熔化温度超过1500℃，产品单位能耗偏高，玻璃熔窑的使用寿命较短(约2-3年)，无疑大大增加了产品成本。

2)产品规格、花色仍不能完全满足建筑装饰市场的需求，10mm以下的超薄板的关键生产工艺技术有待进一步突破。

3)微晶板材相关配套深加工企业匮乏，板材后续深加工能力不足，阻碍了微晶玻璃板材应用于更多的工程领域。

基于上述内容，提出一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供了一种低熔点白色微晶玻璃板材，所述白色微晶玻璃板材的厚度为5-30mm，且所述白色微晶玻璃板材基础玻璃成分按重量百分比包括：SiO₂：60～65％、CaO：10～15％、Na₂O：8～12％、Al₂O₃：3～5％、F：5～10％、Sb₂O₃：0.5～1％、SnO₂：0.5～1％。

作为本发明的进一步优化方案，所述白色微晶玻璃板材的主晶相为硅碱钙石或硅碱钙石衍生晶相，晶相晶粒尺寸约50～200nm，结晶度至少为60％。

本发明还提供了一种上述低熔点白色微晶玻璃板材在建筑装饰材料领域中的应用。

本发明还提供了一种上述低熔点白色微晶玻璃板材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基础玻璃各组分原料称重后混合均匀制成配合料；

(2)将所述配合料在熔窑经高温均化、澄清后获得玻璃液；

(3)将所述玻璃液经成形方法成形后，进行晶化、退火热处理，得到白色微晶玻璃板材；

(4)将所述白色微晶玻璃板材经风冷、切割、磨抛加工处理，制备出5～30mm厚的建筑装饰用白色微晶玻璃板材。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤(2)中熔窑的熔化工艺具体为：熔化温度为1100～1200℃，熔化时间2～8小时，有效保证玻璃液充分熔化，减少玻璃液中气泡存在。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤(3)中玻璃液的成形方法为压延法。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤(3)中晶化工艺具体为：晶化温度为900～1100℃，晶化时间8～12小时，保证基础玻璃中晶体材料得以完全生长，有效提高微晶玻璃的物化性能。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤(3)中退火工艺具体为：退火温度为550～600℃，退化时间1～3小时，保证微晶玻璃产品充分退火、消除内应力，提高微晶玻璃板材质量。

本发明的有益效果在于：

本发明通过优化设计玻璃基础组分，降低玻璃熔化温度，可以有效延长窑炉使用寿命，做到节能减排降耗；所制备的白色微晶玻璃板材，物化性能优异，可以替代传统石材或陶瓷作为建筑装饰材料，通过本发明的实施，可以显著降低微晶玻璃板材生产成本，具体为：

(1)该组分的微晶玻璃由于添加了氧化锡，使得玻璃的颜色呈白色，并且使得玻璃的熔化温度较低，约1100～1200℃，可以减少燃料使用和延长窑炉寿命、节能减排降耗，有效降低微晶玻璃板材生产成本。

(2)本发明中的白色微晶玻璃材料，其显微组织结构中主要由微/纳米级晶体材料组成，晶体含量高达60％以上，晶粒尺寸约50～200nm，主晶相为硅碱钙石或硅碱钙石衍生晶相。

(3)白色微晶玻璃板材物理化学性能优异，可以替代建筑装饰用过天然石材和陶瓷产品。其密度为：2.5～2.7g/cm³；莫氏硬度：5～7；压缩强度：500～700MPa；弯曲强度：80～100MPa；线性热膨胀系数为：80～100×10^-6/℃(室温～500℃)；耐酸性(1％H₂SO₄)≤0.01％；耐碱性(1％NaOH)≤0.01％。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的一种低熔点白色微晶玻璃板材制备方法的流程图；

图2为实施例2所制备出的基础玻璃的高温粘度曲线测试结果；

图3为实施例2所制备出的基础玻璃差热分析(DSC)测试结果；

图4为实施例2所制备出的白色微晶玻璃线性热膨胀系数测试结果；

图5为实施例2所制备出的白色微晶玻璃X射线衍射测试结果。

具体实施方式

为进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采取的技术手段和功效，以下结合附图和实施例，对依据本发明提出的一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。本发明实施例中所使用的原料为购买的矿物原料和化工原料，允许有微量的不可避免的杂质；玻璃熔化使用高温熔化炉；晶化、退火在隧道窑或者梭式窑中进行。

本发明公开了一种低熔点白色微晶玻璃板材及其制备方法和应用，具体制备方法工艺流程参见图1，所述微晶玻璃板材的成分主要为：SiO₂：60～65％、CaO：10～15％、Na₂O：8～12％、Al₂O₃：3～5％、F：5～10％、Sb₂O₃：0.5～1％、SnO₂：0.5～1％，上述玻璃组分主要以硅砂(SiO₂)、长石(SiO₂)、萤石(CaF₂)、石灰石或方解石(CaCO₃)、纯碱(Na₂CO₃)等矿物原料或者化工原料引入。微晶玻璃晶体含量高达60％以上，晶粒尺寸约50～200nm，主晶相为硅碱钙石或硅碱钙石衍生晶相。

制备工艺包括以下步骤：(1)将基础玻璃各组分原料称重后混合均匀制成配合料；(2)将配合料在熔窑经高温均化、澄清后获得玻璃液，；(3)将玻璃液经成形方法成形后，进行晶化、退火热处理，得到白色微晶玻璃板材；(4)将白色微晶玻璃板材经风冷、切割、磨抛加工处理，制备出5～30mm厚的建筑装饰用白色微晶玻璃板材。

实施例1

选用玻璃组分为：SiO₂：65％；CaO：15％；Na₂O：12％；Al₂O₃：5％；F：10％；Sb₂O₃：1％；SnO₂：0.5％，准确按照上述比例称量各原料，配制出基础玻璃配合料，配合料在1150℃熔化6小时，经高温均化、澄清后获得玻璃液，玻璃液经压延法成形后，进入晶化炉在900℃保温12小时进行晶化热处理，随后进入退火窑在550℃保温1小时进行退火处理，制备出白色微晶玻璃板材，经风冷后，进行切割、磨抛等加工处理，制备出不同规格的建筑装饰用白色微晶玻璃板材。

本实施例制得的白色微晶玻璃板材，体积密度为：2.55g/cm³；莫氏硬度：6.0；压缩强度：500MPa；弯曲强度：80MPa；线性热膨胀系数为：80×10^-6/℃(室温～500℃)；耐酸性(1％H₂SO₄)≤0.01％；耐碱性(1％NaOH)≤0.01％。

实施例2

选用玻璃组分为：SiO₂：65％；CaO：15％；Na₂O：12％；Al₂O₃：5％；F：10％；Sb₂O₃：1％；SnO₂：0.8％；准确按照上述比例称量各原料，配制出基础玻璃配合料，配合料在1200℃熔化2小时，经高温均化、澄清后获得高质量的玻璃，玻璃液经烧结法成形后，进入晶化炉在1100℃保温8小时进行晶化热处理，随后进入退火窑在550℃保温2小时进行退火处理，制备出白色微晶玻璃板材，经风冷后，进行切割、磨抛等加工处理，制备出不同规格的建筑装饰用白色微晶玻璃板材。

本实施例制得的白色微晶玻璃板材，体积密度为：2.6g/cm³；莫氏硬度：7.0；压缩强度：700MPa；弯曲强度：100MPa；线性热膨胀系数为：94×10^-6/℃(室温～500℃)；耐酸性(1％H₂SO₄)≤0.01％；耐碱性(1％NaOH)≤0.01％。

实施例3

选用玻璃组分为：SiO₂：60％；CaO：13％；Na₂O：12％；Al₂O₃：5％；F：10％；Sb₂O₃：1％；SnO₂：0.7％，准确按照上述比例称量各原料，配制出基础玻璃配合料，配合料在1100℃熔化8小时，经高温均化、澄清后获得玻璃液，玻璃液经烧结法成形后，进入晶化炉在1100℃保温8小时进行晶化热处理，随后进入退火窑在600℃保温1小时进行退火处理，制备出白色微晶玻璃板材，经风冷后，进行切割、磨抛等加工处理，制备出不同规格的建筑装饰用白色微晶玻璃板材。

本实施例制得的白色微晶玻璃板材，体积密度为：2.5g/cm³；莫氏硬度：7.0；压缩强度：600MPa；弯曲强度：90MPa；线性热膨胀系数为：100×10^-6/℃(室温～500℃)；耐酸性(1％H₂SO₄)≤0.01％；耐碱性(1％NaOH)≤0.01％。

对比例1

选用玻璃组分为：SiO₂：65％；CaO：15％；Na₂O：12％；Al₂O₃：5％；F：10％；Sb₂O₃：1％；准确按照上述比例称量各原料，配制出基础玻璃配合料，配合料在1450℃熔化2小时，经高温均化、澄清后获得玻璃液，玻璃液经压延法成形后，进入晶化炉在1000℃保温12小时进行晶化热处理，随后进入退火窑在600℃保温3小时进行退火处理，制备出白色微晶玻璃板材，经风冷后，进行切割、磨抛等加工处理，制备出不同规格的建筑装饰用白色微晶玻璃板材。

本对比例制得的白色微晶玻璃板材，体积密度为：2.7g/cm³；莫氏硬度：5.5；压缩强度：400MPa；弯曲强度：54MPa；线性热膨胀系数为：104×10^-6/℃(室温～500℃)；耐酸性(1％H₂SO₄)≤0.05％；耐碱性(1％NaOH)≤0.04％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种低熔点白色微晶玻璃板材，其特征在于，所述白色微晶玻璃板材的厚度为5～30mm，且所述白色微晶玻璃板材基础玻璃成分按重量百分比包括：SiO₂：60～65％、CaO：10～15％、Na₂O：8～12％、Al₂O₃：3～5％、F：5～10％、Sb₂O₃：0.5～1％、SnO₂：0.5～1％。

2.根据权利要求1所述的一种低熔点白色微晶玻璃板材，其特征在于，所述白色微晶玻璃板材的主晶相为硅碱钙石或硅碱钙石衍生晶相，晶相晶粒尺寸约50～200nm，结晶度至少为60％。

3.一种如权利要求1-2任意一项所述的低熔点白色微晶玻璃板材在建筑装饰材料领域中的应用。

4.一种如权利要求1-2任意一项所述的低熔点白色微晶玻璃板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将基础玻璃各组分原料称重后混合均匀制成配合料；

(2)将所述配合料在熔窑经高温均化、澄清后获得玻璃液；

5.根据权利要求4所述的一种低熔点白色微晶玻璃板材的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中熔窑的熔化工艺具体为：熔化温度为1100～1200℃，熔化时间2～8小时。

6.根据权利要求4所述的一种低熔点白色微晶玻璃板材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中玻璃液的成形方法为压延法。

7.根据权利要求4所述的一种低熔点白色微晶玻璃板材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中晶化工艺具体为：晶化温度为900～1100℃，晶化时间8～12小时。

8.根据权利要求4所述的一种低熔点白色微晶玻璃板材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中退火工艺具体为：退火温度为550～600℃，退化时间1～3小时。