CN116854365A - 一种超白中铝玻璃及其组合物和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有较强抗冲击性能的超白中铝玻璃及其组合物和制备方法，该超白中铝玻璃组合物以重量百分含量计，包括：68％～72％SiO₂，4％～7％Al₂O₃，10％～15％Na₂O，0.5％～2％K₂O，3％～5％MgO，5％～9％CaO，Fe₂O₃≤0.015。本发明通过对各组分配比的严格限制，使得制得的中铝玻璃具有较高的抗冲击性能，其透过率与白度亮度也都有较好的展现，具有广泛的应用前景。

Description

一种超白中铝玻璃及其组合物和制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃生产技术领域，尤其涉及一种具有较强抗冲击性能的超白中铝玻璃及其组合物和制备方法。

背景技术

随着技术不断发展，科技创新的日新月异，促使高新技术产品尤其是电子产品更新换代的步伐加快，对原有的中铝玻璃的白度和抗冲击性能提出了更高的要求。超白玻璃相对普通玻璃对可见光中的绿色波段吸收较少，确保了玻璃颜色的一致性；可见光透过率高，通透性好，具有晶莹剔透的水晶般品质，让展示品更显清晰，更能突显物品的真实原貌。超白中铝玻璃产品可广泛应用于太阳能、高档显示器、高档汽车、ITO导电膜、触摸屏等众多行业，发展前景十分广阔。

目前，采用常规的原料和配比得到的普通中铝玻璃一般色泽发绿，无论是色度还是亮度都较低，同时抗冲击强度也较低，不能满足现在的人们对于中低端产品上玻璃屏幕白度与亮度，与抗冲击性能的要求。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种具有较强抗冲击性能的超白中铝玻璃及其组合物和制备方法，以解决现有技术的中铝玻璃白度、亮度和抗冲击性能不能满足生产需求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明一些实施例公开了一种超白中铝玻璃组合物，包括：68％～72％SiO₂，4％～7％Al₂O₃，10％～15％Na₂O，0.5％～2％K₂O，3％～5％MgO，5％～9％CaO，Fe₂O₃≤0.015。

一些实施例中，CaO的含量不大于8.5％，Na₂O的含量不小于10.5％；

和/或，Al₂O₃的质量与Na₂O和K₂O的总质量之比需高于0.2的同时，不超过0.45；

和/或，K₂O与CaO的质量之比需高于0.1，且小于0.4；

和/或，CaO和Na₂O的质量之比需要高于0.3的同时，不超过0.9。

一些实施例中，Al₂O₃的质量与Na₂O、K₂O、CaO和MgO的总质量之比不超过0.5不低于0.1。

一些实施例中，以有效组分的质量含量计，组合物中矿物原料的含量与化工原料的含量的比例大于2：1。

一些实施例中，所述矿物原料包括长石、白云石、方解石、锆英粉、天青石中的一种或多种。

一些实施例中，包括：68％SiO₂，6％Al₂O₃，13％Na₂O，1％K₂O，4％MgO，8％CaO，Fe₂O₃≤0.015。

一些实施例中，包括：70.2％SiO₂，3％Al₂O₃，13.6％Na₂O，0.8％K₂O，4.5％MgO，7.8％CaO，Fe₂O₃≤0.015。

一些实施例中，包括：72％SiO₂，4.3％Al₂O₃，11％Na₂O，0.3％K₂O，4.7％MgO，6.8％CaO，Fe₂O₃≤0.015。

本发明实施例还公开了一种超白中铝玻璃的制备方法，其采用上述的超白中铝玻璃组合物制成。

一些实施例中，该制备方法包括：

获取配方量的SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO、CaO原料组分，得到配合料；

将配合料依次在容器中进行熔制处理得到玻璃液；

将玻璃液经浇筑成型、退火，得到玻璃砖；将玻璃砖依次进行切割、打磨、抛光，得到超白中铝玻璃。

一些实施例中，熔制处理的温度为1350℃-1450℃，保温时间60-180分钟。

本发明的一些实施例还公开了具有较强抗冲击性能的超白中铝玻璃，其厚度为1.1mm时，落球130g，破碎高度不低于150cm；

对可见光在550nm处的透过率的不低于91.5％，亮度不低于97，a值小于-0.03，b值小于0.15。

一些实施例中，该超白中铝玻璃原料包括上述的超白中铝玻璃组合物。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的一种具有较强抗冲击性能的超白中铝玻璃，通过对个组分配比的严格限制，结合本发明的制备方法，使得制得的中铝玻璃具有较高的抗冲击性能，其透过率与白度亮度也都有较好的展现，具有广泛的应用前景。

本发明通过CaO加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃的化学稳定性；由于CaO会使玻璃产生结晶的倾向，在高温时，能降低玻璃液的粘度，为高速度拉引玻璃带创造有利条件。但玻璃中CaO的含量也不宜太大，如大于10％，则会增加玻璃的脆性。

本发明通过MgO提高玻璃的化学稳定性和机械强度，并降低玻璃的结晶倾向。如以MgO代替CaO，则能降低晶体消失温度，降低玻璃的失透倾向和结晶速度，而且对提高玻璃的热稳定性也有良好的影响。MgO对玻璃的粘度有复杂的作用，当温度高于1200℃时，会使玻璃液的粘度降低，而在900～1200℃之间，又有使玻璃液的粘度增加的倾向，低于900℃，反而使玻璃的粘度下降。因此，玻璃中的MgO含量也不宜太大。

本发明通过Na₂O大大降低玻璃液的粘度，其是制造玻璃的助熔剂，对玻璃的形成和玻璃液的澄清过程都有很大的影响。但Na₂O含量过多，则会使玻璃的化学稳定性、热稳定性以及机械强度大大降低，而且容易使玻璃发霉和使玻璃生产成本增加。K₂O和Na₂O—样，也能大大降低玻璃的粘度，但其作用稍差些，也是制造玻璃的助熔剂。k₂O能降低玻璃的结晶倾向，改善玻璃的光泽，其与Na₂O协同配合，能够得到较佳的效果。在R₂O含量一定时，适当增加K₂O也会提高玻璃的化学稳定性。

具体实施方式

下面结合实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

本发明一些实施例公开了一种具有较强抗冲击性能的超白中铝玻璃，包括：68％～72％SiO₂，4％～7％Al₂O₃，10％～15％Na₂O，0.5％～2％K₂O，3％～5％MgO，5％～9％CaO，Fe₂O₃≤0.015。

本发明通过加入CaO加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃的化学稳定性；由于CaO会使玻璃产生结晶的倾向，在高温时，能降低玻璃液的粘度，为高速度拉引玻璃带创造有利条件。但玻璃中CaO的含量也不宜太大，如大于10％，则会增加玻璃的脆性。SiO₂是涉及玻璃成形的一种氧化物，可用于稳定玻璃和玻璃陶瓷网络结构。在玻璃中，SiO₂用作于前体玻璃的主要形成玻璃的氧化物，且可用于稳定玻璃和玻璃陶瓷的网络结构。通过适当限制SiO₂的量来控制熔融温度，纯SiO₂或高SiO₂玻璃的熔融温度很高。Al₂O₃对增加玻璃液粘度的影响程度比氧化硅大。因此，玻璃中氧化铝含量增加，不仅会使熔化速度减慢和使澄清时间拖长。同时，对玻璃液在锡槽中摊平抛光也不利。但Al₂O₃能降低玻璃的结晶倾向和速度，降低玻璃的膨胀系数，从而提高玻璃的热稳定性，并提高玻璃的化学稳定性和机械强度。MgO能提高玻璃的化学稳定性和机械强度，并能降低玻璃的结晶倾向。如以MgO代替CaO，则能降低晶体消失温度，降低玻璃的失透倾向和结晶速度，而且对提高玻璃的热稳定性也有良好的影响。MgO对玻璃的粘度有复杂的作用，当温度高于1200℃时，会使玻璃液的粘度降低，而在900～1200℃之间，又有使玻璃液的粘度增加的倾向，低于900℃，反而使玻璃的粘度下降。因此，玻璃中的MgO含量也不宜太大。Na₂O能大大降低玻璃液的粘度，是制造玻璃的助熔剂，对玻璃的形成和玻璃液的澄清过程都有很大的影响。但Na₂O含量过多，则会使玻璃的化学稳定性、热稳定性以及机械强度大大降低，而且容易使玻璃发霉和使玻璃生产成本增加。K₂O和Na₂O—样，也能大大降低玻璃的粘度，但其作用稍差些，也是制造玻璃的助熔剂。K₂O能降低玻璃的结晶倾向，改善玻璃的光泽。在R₂O含量一定时，适当增加K₂O会提高玻璃的化学稳定性。此外，在二元碱硅玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种R₂O逐步取代另一种R₂O时，玻璃性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值，这种现象叫混合碱效应，也叫双碱效应。所以当氧化纳和氧化钙的成分调整后，强度不一定会向预想的方向发展。本发明通过对氧化纳和氧化钙成分的精确控制，使得本发明获得的中铝玻璃的抗冲击性能、透过率、白度和亮度都能够满足需求。

本发明一些实施例中，获取配方量的SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO、CaO原料组分，得到配合料，将配合料依次在容器中进行熔制处理得到玻璃液；将玻璃液经浇筑成型、退火，得到玻璃砖；将玻璃砖依次进行切割、打磨、抛光，得到中铝玻璃，得到的中铝玻璃厚度可为1.1mm，融制温度在1350℃-1450℃保温60-180分钟，再升温到1500℃-1600℃保温60-180分钟，再浇筑成为玻璃砖，得到中铝玻璃。本发明实施例中，中铝玻璃的原料来源最好以矿物原料为主，化工原料为辅，矿物原料的含量与化工原理的比例应大于2：1。采用类似于长石、白云石、方解石、锆英粉、天青石(或碳酸钡)等矿物原料，减少化工原料的使用，可减少石英砂的用量。若原料中化工原料的占比高于上述比例时，可能会存在气泡无法排出，导致熔制的玻璃会产生无法体现出好的强度性能与外观的现象。

本专利中，Al₂O₃的质量与Na₂O和K₂O的总质量之比需要高于0.2的同时，不超过0.45，K₂O与CaO的总质量之比需高于0.1小于0.4，CaO和Na₂O的总质量之比需要高于0.3的同时，不超过0.9，Al₂O₃的质量与Na₂O、K₂O、CaO和MgO的总质量之比不超过0.5不低于0.1。

本专利在提高玻璃的抗冲击性能与抗划伤性能的同时，保证了玻璃的透过率与外观的洁白度，比之现在市面上的中铝与钠钙产品，白度与亮度有很大的提升。

具体地，本发明实施例1-3提供一种较强的抗冲击能力的超白中铝玻璃，各实施例的组分及其质量百分含量如下表1所示，采用浮法工艺，将玻璃原料组分混合后依次进行熔化、澄清、均化、成型和退火工序，最后切割得到厚度为1.1mm的中铝玻璃板，以备后续测试，制备过程的关键工艺参数如表2所示。

表1

表2

对比例1～4分别提供一种玻璃，各对比例的组分及其质量百分含量如下表3所示，采用浮法工艺，将玻璃原料组分混合后依次进行熔化、澄清、均化、成型和退火工序，最后切割得到厚度为1.1mm的玻璃板，以备后续测试。其中，对比例1-3的制备的工艺参数与实施例1-3对应相同，对比例4的制备工艺参数与实施例1相同。

表3

对实施例1-3的超白中铝玻璃和对比例1-4的玻璃，分别测试白度亮度与钢化后落球测试，测试结果如下表4所示：

表4

由上表和测试结果可知，本申请实施例1-3制备的中铝玻璃，具有较高的抗冲击性能，其透过率与白度亮度也都有较好的展现。

然而，对比例1-4制备的玻璃由于配方中CaO与Na₂O等的含量并未在配方要求的数值中，所以以这四种配方融制成的玻璃，其抗冲击性能或亮度与白度都无法达到所要求应达到的数值，证明其抗冲击性能与白度亮度的效果并不十分良好。本发明实施例1-3所得到的玻璃，通过将各个组分的含量和比例关系进行匹配，在各个组分共同作用下，使得制得的玻璃与几个对比例相比，具有更强的抗冲击能力，颜色更白，适用于各种玻璃的工业生产方式。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (10)

1.一种超白中铝玻璃组合物，其特征在于，以重量百分含量计，包括：68％～72％SiO₂，4％～7％Al₂O₃，10％～15％Na₂O，0.5％～2％K₂O，3％～5％MgO，5％～9％CaO，Fe₂O₃≤0.015。

2.根据权利要求1所述的超白中铝玻璃组合物，其特征在于，CaO的含量不大于8.5％，Na₂O的含量不小于10.5％；

和/或，Al₂O₃的质量与Na₂O和K₂O的总质量之比需高于0.2的同时，不超过0.45；

和/或，K₂O与CaO的质量之比需高于0.1，且小于0.4；

和/或，CaO和Na₂O的质量之比需要高于0.3的同时，不超过0.9。

3.根据权利要求1或2所述的超白中铝玻璃组合物，其特征在于，Al₂O₃的质量与Na₂O、K₂O、CaO和MgO的总质量之比不超过0.5不低于0.1。

4.根据权利要求3所述的超白中铝玻璃组合物，其特征在于，以有效组分的质量含量计，组合物中矿物原料的含量与化工原料的含量的比例大于2：1。

5.根据权利要求4所述的超白中铝玻璃组合物，其特征在于，所述矿物原料包括长石、白云石、方解石、锆英粉、天青石中的一种或多种。

6.一种超白中铝玻璃的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述的超白中铝玻璃组合物制成。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

获取配方量的SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO、CaO原料组分，得到配合料；

将配合料依次在容器中进行熔制处理得到玻璃液；

将玻璃液经浇筑成型、退火，得到玻璃砖；将玻璃砖依次进行切割、打磨、抛光，得到超白中铝玻璃。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，熔制处理的温度为1350℃-1450℃，保温时间60-180分钟。

9.一种具有较强抗冲击性能的超白中铝玻璃，其特征在于，厚度为1.1mm时，落球130g，破碎高度不低于150cm；

对可见光在550nm处的透过率的不低于91.5％，亮度不低于97，a值小于-0.03，b值小于0.15。

10.根据权利要求9所述的超白中铝玻璃，其特征在于，原料包括权利要求1-5任意一项所述的超白中铝玻璃组合物。