CN117361871A - 一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，该方法包括以下步骤：步骤S1：配制复合玻璃澄清剂；步骤S2：将上述复合玻璃澄清剂与玻璃原料混合均匀制成玻璃配合料，将该玻璃配合料高温烧制，并澄清、均化，得到中性硼硅玻璃液；步骤S3：将上述中性硼硅玻璃液缓慢流入加压处理装置中，通过该加压处理装置对玻璃液施加一定压力而使得玻璃液中残余气泡破碎；步骤S4：对上述加压处理装置中流出的玻璃液进行退火成型处理。本发明的复合玻璃澄清剂可以有效降低玻璃中气泡的影响，加压处理装置可以使玻璃液中残余气泡破碎，有效减少中硼硅玻璃中气泡的数量、降低气泡的尺寸，有利于玻璃中气泡的排出和玻璃液对气泡的吸收，明显改善玻璃的澄清效果。
Description
技术领域
本发明属于玻璃澄清技术领域，特别涉及一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法。
背景技术
近年来，随着我国制药行业的高速发展，医药玻璃由于具有诸多优良性能，例如透明性、光洁性、阻隔性、化学稳定性、耐温性、遮光性、相容性、再生性等，成为众多医药产品和生物制剂不可替代的包装材料，被广泛应用于疫苗、高端输液剂、抗生素、普粉、冻干、血液、生物制剂等药品包装。
医药玻璃按成分可分为钠钙玻璃和硼硅玻璃。其中含8～12％B2O3的中性硼硅玻璃，也是国际上常说的中性医药玻璃，被公认为安全包装材料。
气泡是玻璃熔制过程中比较常见的一种缺陷。气泡的存在会极大影响其均一性、热稳定性、机械性能及透光性，澄清过程即排出可见气泡的过程。中性医药玻璃气泡熔占比高，且气泡个数多，气泡上升速率慢，澄清相对困难，极大地影响了其使用效果。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，具体技术方案如下：
本发明提供一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：配制复合玻璃澄清剂；
步骤S2：将上述复合玻璃澄清剂与玻璃原料混合均匀制成玻璃配合料，将该玻璃配合料高温烧制，并澄清、均化，得到中性硼硅玻璃液；
步骤S3：将上述中性硼硅玻璃液缓慢流入加压处理装置中，通过该加压处理装置对玻璃液施加一定压力而使得玻璃液中残余气泡破碎；
步骤S4：对上述加压处理装置中流出的玻璃液进行退火成型处理。
作为本发明一种优选技术方案，在步骤S1中，所述复合玻璃澄清剂由如下重量份的原料组成：NaCl 60-70份、CaSO4 10-20份、NaNO3 10-20份。
作为本发明一种优选技术方案，所述复合玻璃澄清剂中的NaCl、CaSO4、NaNO3均为固体粉末，所述复合玻璃澄清剂由这三种成分按照配比均匀混合制成。
作为本发明一种优选技术方案，以所述中性硼硅玻璃的总质量为基准，该中性硼硅玻璃中含有70-75％SiO2、5-10％Al2O3、8-12％B2O3、6-8％Na2O、0.5-2％ZnO、0.02-0.2％ZrO2、0.1-2.0％TiO2以及0.2-0.5％复合玻璃澄清剂。
作为本发明一种优选技术方案，在步骤S2中，将所述玻璃配合料在1550～1600℃高温炉中高温烧制，保温2～3h，流入澄清区和均化区。
作为本发明一种优选技术方案，在步骤S4中，玻璃液的退火成型处理温度为500～600℃。
作为本发明一种优选技术方案，在步骤S3中，所述加压处理装置包括容液桶，所述容液桶的中上部开设有进液管，所述容液桶的底部开设有连通管，且所述连通管上设置有第一阀门；所述容液桶内轴向间隙插接配合有加压板，且所述加压板与所述容液桶内壁均嵌设有电加热层；所述加压板通过设置于所述容液桶顶面上的伸缩机构驱动而实现升降位移；所述容液桶的顶面开设有出气管，且所述出气管上设置有第二阀门。
作为本发明一种优选技术方案，所述伸缩机构包括压杆，所述压杆垂直间隙穿过所述容液桶的顶面中部，且所述压杆的底端与所述加压板垂直固定连接；所述容液桶的顶面上围绕所述压杆分别竖直对称设置有导撑槽；所述压杆的顶端垂直连接有导向板，且所述导向板的端部分别与对应的所述导撑槽纵向滑动配合连接；两个所述导撑槽的顶部之间横向转动架设有传动丝杆，所述传动丝杆的中部轴向套接有分隔环，位于所述分隔环两侧的所述传动丝杆上分别轴向设置有互为相反的螺纹，且所述传动丝杆上沿着所述分隔环两侧分别轴向螺接配合有滑块；所述导向板的顶面中部沿其长边方向分别垂直对称连接有长方块，所述长方块的端部分别与其同侧对应的所述滑块端部之间通过连杆枢轴连接；所述传动丝杆一端部轴向连接有第一齿轮，所述第一齿轮正下方通过垂直连接于对应所述导撑槽上的悬撑板横向设置有伺服电机，所述伺服电机的动力输出端轴向连接有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合连接。
作为本发明一种优选技术方案，所述第二齿轮的外径小于所述第一齿轮的外径。
作为本发明一种优选技术方案，所述加压板对所述容液桶内的玻璃液施加压力时，所述连通管的第一阀门处于关闭状态；在加压完成后，打开所述第一阀门，所述容液桶内的玻璃液顺着所述连通管流入退火成型区。
本发明的有益效果是：
本发明采用复合玻璃澄清剂与加压处理装置结合制备中性硼硅玻璃，复合玻璃澄清剂可以有效降低玻璃中气泡的影响，加压处理装置可以使玻璃液中残余气泡破碎，从而破坏玻璃中的气泡，有效减少中硼硅玻璃中气泡的数量、降低气泡的尺寸，有利于玻璃中气泡的排出和玻璃液对气泡的吸收，明显改善玻璃的澄清效果。
附图说明
图1示出了本发明的中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法的流程图；
图2示出了玻璃液在1600℃的高温观测图像；
图3示出了本发明中加压处理装置的立体结构示意图；
图4示出了本发明中加压处理装置的伸缩机构的结构示意图；
图5示出了本发明中加压处理装置的结构剖视图。
图中所示：1、容液桶；2、进液管；3、连通管；31、第一阀门；4、加压板；5、伸缩机构；51、压杆；52、导撑槽；53、导向板；531、长方块；54、传动丝杆；541、分隔环；55、滑块；56、连杆；57、第一齿轮；58、伺服电机；581、悬撑板；59、第二齿轮；6、出气管；61、第二阀门；7、电加热层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为解决背景技术中的技术问题，给出如下的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法的具体实施方式：
结合图1和图2所示，一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：配制复合玻璃澄清剂；
步骤S2：将上述复合玻璃澄清剂与玻璃原料混合均匀制成玻璃配合料，将该玻璃配合料高温烧制，并澄清、均化，得到中性硼硅玻璃液；
步骤S3：将上述中性硼硅玻璃液缓慢流入加压处理装置中，通过该加压处理装置对玻璃液施加一定压力而使得玻璃液中残余气泡破碎；
步骤S4：对上述加压处理装置中流出的玻璃液进行退火成型处理。
优选地，在步骤S1中，所述复合玻璃澄清剂由如下重量份的原料组成：NaCl 60-70份、CaSO4 10-20份、NaNO3 10-20份。
优选地，所述复合玻璃澄清剂中的NaCl、CaSO4、NaNO3均为固体粉末，所述复合玻璃澄清剂由这三种成分按照配比均匀混合制成。
优选地，以所述中性硼硅玻璃的总质量为基准，该中性硼硅玻璃中含有70-75％SiO2、5-10％Al2O3、8-12％B2O3、6-8％Na2O、0.5-2％ZnO、0.02-0.2％ZrO2、0.1-2.0％TiO2以及0.2-0.5％复合玻璃澄清剂。
优选地，在步骤S2中，将所述玻璃配合料在1550～1600℃高温炉中高温烧制，保温2～3h，流入澄清区和均化区。
优选地，在步骤S4中，玻璃液的退火成型处理温度为500～600℃。
通过采用上述技术方案，本发明采用复合玻璃澄清剂与加压处理装置结合制备中性硼硅玻璃，复合玻璃澄清剂可以有效降低玻璃中气泡的影响，加压处理装置可以使玻璃液中残余气泡破碎，从而破坏玻璃中的气泡，有效减少中硼硅玻璃中气泡的数量、降低气泡的尺寸，有利于玻璃中气泡的排出和玻璃液对气泡的吸收，明显改善玻璃的澄清效果。
其中，由于中性硼硅玻璃熔点高，玻璃液粘度大，相较于其他澄清剂来说，NaCl-CaSO4-NaNO3复合玻璃澄清剂的澄清效果更好；NaNO3在700℃以上时分解形成Na2O、O2、N2等，其中Na+可以有效地降低玻璃液黏度，O2、N2等气体可增加玻璃液中气泡体积，从而使气泡更容易排出；NaCl是高温挥发型澄清剂，在1400℃时会挥发，从玻璃液中扩散到周围气泡里，使气泡体积增大，进而上升逸出；CaSO4在1350～1400℃会分解完全，释放出的O2和SO2气体起澄清作用；与其他澄清剂相比，NaCl-CaSO4-NaNO3复合玻璃澄清剂三者协同作用，可除去玻璃液中绝大部分气泡，加压处理装置可通过高压使剩余较小的气泡溶解，两种方式相结合，在提高气泡排出效率的同时，大大延长了中性硼硅玻璃熔融过程中的澄清温度和澄清时间，使得澄清效果更佳。
结合图3和图5所示，在步骤S3中，所述加压处理装置包括容液桶1，所述容液桶1的中上部开设有进液管2，所述容液桶1的底部开设有连通管3，且所述连通管3上设置有第一阀门31；所述容液桶1内轴向间隙插接配合有加压板4，且所述加压板4与所述容液桶1内壁均嵌设有电加热层7；所述加压板4通过设置于所述容液桶1顶面上的伸缩机构5驱动而实现升降位移；所述容液桶1的顶面开设有出气管6，且所述出气管6上设置有第二阀门61。
通过采用上述技术方案，设置的加压处理装置中玻璃液经进液管2缓慢流入至容液桶1中，加压板4通过伸缩机构5驱动对容液桶1内的玻璃液施加临界压力，使得玻璃液中残余气泡破碎；设置的出气管6可以用于加压时排出容液桶1内的气体；带第一阀门31的连通管3可以控制容液桶1内的玻璃液流出；加压板4与容液桶1内壁均嵌设有电加热层7，这样可以使得玻璃液中的温度均匀。该加压处理装置设计合理，可以有效地促使玻璃液中残余气泡破碎，更好地提高中性硼硅玻璃的澄清效果。
结合图3～5所示，所述伸缩机构5包括压杆51，所述压杆51垂直间隙穿过所述容液桶1的顶面中部，且所述压杆51的底端与所述加压板4垂直固定连接；所述容液桶1的顶面上围绕所述压杆51分别竖直对称设置有导撑槽52；所述压杆51的顶端垂直连接有导向板53，且所述导向板53的端部分别与对应的所述导撑槽52纵向滑动配合连接；两个所述导撑槽52的顶部之间横向转动架设有传动丝杆54，所述传动丝杆54的中部轴向套接有分隔环541，位于所述分隔环541两侧的所述传动丝杆54上分别轴向设置有互为相反的螺纹(图中未示出)，且所述传动丝杆54上沿着所述分隔环541两侧分别轴向螺接配合有滑块55；所述导向板53的顶面中部沿其长边方向分别垂直对称连接有长方块531，所述长方块531的端部分别与其同侧对应的所述滑块55端部之间通过连杆56枢轴连接；所述传动丝杆54一端部轴向连接有第一齿轮57，所述第一齿轮57正下方通过垂直连接于对应所述导撑槽52上的悬撑板581横向设置有伺服电机58，所述伺服电机58的动力输出端轴向连接有第二齿轮59，所述第二齿轮59与所述第一齿轮57啮合连接。
通过采用上述技术方案，设置的伸缩机构5中伺服电机58带动第二齿轮59转动，第二齿轮59则同步带动第一齿轮57转动，第一齿轮57则带动传动丝杆54转动，分隔环541两侧的滑块55则在传动丝杆54的带动下相向或相反移动；其中，在相向移动时，滑块55通过连杆56下压导向板53，导向板53则沿着两侧的导撑槽52向下移动，并通过压杆51对加压板4施加向下的推力，从而对容液桶1内的玻璃液施加一定压力，促使玻璃液中残余气泡破碎。该伸缩机构5相较于气缸或油缸驱动操控性较好，不易使得容液桶1内的玻璃液溢溅到加压板4上；该伸缩机构5采用伺服电机58、传动丝杆54以及双连杆56相互配合，可以对加压板4施加匀速推拉力，可以较好地完成容液桶1内的持续加压作业。
结合图4所示，所述第二齿轮59的外径小于所述第一齿轮57的外径。
通过采用上述技术方案，可以起到减速效果，更好地推动加压板4。
结合图5所示，所述加压板4对所述容液桶1内的玻璃液施加压力时，所述连通管3的第一阀门31处于关闭状态；在加压完成后，打开所述第一阀门31，所述容液桶1内的玻璃液顺着所述连通管3流入退火成型区。
通过采用上述技术方案，容液桶1内玻璃液的加压或流出较为便捷。
实施例一
如图1和2所示，在上述具体实施方式的基础上，本实施例进一步给出如下内容：
一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，所述中性硼硅玻璃中含有75％SiO2、5％的Al2O3、10％B2O3、6％Na2O、1.6％ZnO、0.18％ZrO2、2.02％TiO2、0.2％复合玻璃澄清剂；将混合均匀的玻璃配合料放置在1600℃高温炉中，高温熔制成玻璃液，流入澄清区，均化区；再将玻璃液经进液管2缓慢流入加压处理装置的容液桶1中，通过伸缩机构5和加压板4配合对玻璃液施加一定压力使气泡破碎，打开第一阀门31，使玻璃液顺着连通管3流入退火成型区，最后在550℃下退火成型。
其中，复合玻璃澄清剂包括质量百分比为60％NaCl、20％CaSO4、20％NaNO3。
实施例二
如图1和2所示，在上述具体实施方式的基础上，本实施例进一步给出如下内容：
一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，所述中性硼硅玻璃中含有70％SiO2、8％Al2O3、10％B2O3、8％Na2O、1.5％ZnO、0.15％ZrO2、2.05％TiO2、0.3％复合玻璃澄清剂；将混合均匀的玻璃配合料放置在1600℃高温炉中，高温熔制成玻璃液，流入澄清区，均化区；再将玻璃液经进液管2缓慢流入加压处理装置的容液桶1中，通过伸缩机构5和加压板4配合对玻璃液施加一定压力使气泡破碎，打开第一阀门31，使玻璃液顺着连通管3流入退火成型区，最后在550℃下退火成型。
其中，复合玻璃澄清剂包括质量百分比为65％NaCl、16％CaSO4、14％NaNO3。
实施例三
如图1和2所示，在上述具体实施方式的基础上，本实施例进一步给出如下内容：
一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，所述中性硼硅玻璃中含有70％SiO2、10％的Al2O3、9％B2O3、7％Na2O、1.5％ZnO、0.16％ZrO2、2.04％TiO2、0.3％复合玻璃澄清剂；将混合均匀的玻璃配合料放置在1600℃高温炉中，高温熔制成玻璃液，流入澄清区，均化区；再将玻璃液经进液管2缓慢流入加压处理装置的容液桶1中，通过伸缩机构5和加压板4配合对玻璃液施加一定压力使气泡破碎，打开第一阀门31，使玻璃液顺着连通管3流入退火成型区，最后在550℃下退火成型。
其中，复合玻璃澄清剂包括质量百分比为60％NaCl、20％CaSO4、20％NaNO3。
按照上述实施例1～3的方法，分别得到中性硼硅玻璃，并对其和普通中性硼硅玻璃分别进行气泡数量和气泡平均直径进行测试，测试结果如下表一所示：
表一：
| 类别 | 气泡数量(个) | 平均气泡直径(μm) |
| 普通中性硼硅玻璃 | 120 | 0.6242 |
| 实施例1 | 12 | 0.2355 |
| 实施例2 | 6 | 0.3244 |
| 实施例3 | 4 | 0.3356 |
从上表1和图2可以看出：采用本发明高效澄清处理方法得到的中性硼硅玻璃相比普通中性硼硅玻璃的气泡数量明显减少，气泡平均直径也明显减小，有效提高了中性硼硅玻璃的澄清效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1：配制复合玻璃澄清剂；
步骤S2：将上述复合玻璃澄清剂与玻璃原料混合均匀制成玻璃配合料，将该玻璃配合料高温烧制，并澄清、均化，得到中性硼硅玻璃液；
步骤S3：将上述中性硼硅玻璃液缓慢流入加压处理装置中，通过该加压处理装置对玻璃液施加一定压力而使得玻璃液中残余气泡破碎；
步骤S4：对上述加压处理装置中流出的玻璃液进行退火成型处理。
2.根据权利要求1所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：在步骤S1中，所述复合玻璃澄清剂由如下重量份的原料组成：NaCl 60-70份、CaSO410-20份、NaNO310-20份。
3.根据权利要求2所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：所述复合玻璃澄清剂中的NaCl、CaSO4、NaNO3均为固体粉末，所述复合玻璃澄清剂由这三种成分按照配比均匀混合制成。
4.根据权利要求2所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：以所述中性硼硅玻璃的总质量为基准，该中性硼硅玻璃中含有70-75％SiO2、5-10％Al2O3、8-12％B2O3、6-8％Na2O、0.5-2％ZnO、0.02-0.2％ZrO2、0.1-2.0％TiO2以及0.2-0.5％复合玻璃澄清剂。
5.根据权利要求1所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：在步骤S2中，将所述玻璃配合料在1550～1600℃高温炉中高温烧制，保温2～3h，流入澄清区和均化区。
6.根据权利要求1所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：在步骤S4中，玻璃液的退火成型处理温度为500～600℃。
7.根据权利要求1所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：在步骤S3中，所述加压处理装置包括容液桶(1)，所述容液桶(1)的中上部开设有进液管(2)，所述容液桶(1)的底部开设有连通管(3)，且所述连通管(3)上设置有第一阀门(31)；所述容液桶(1)内轴向间隙插接配合有加压板(4)，且所述加压板(4)与所述容液桶(1)内壁均嵌设有电加热层(7)；所述加压板(4)通过设置于所述容液桶(1)顶面上的伸缩机构(5)驱动而实现升降位移；所述容液桶(1)的顶面开设有出气管(6)，且所述出气管(6)上设置有第二阀门(61)。
8.根据权利要求7所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：所述伸缩机构(5)包括压杆(51)，所述压杆(51)垂直间隙穿过所述容液桶(1)的顶面中部，且所述压杆(51)的底端与所述加压板(4)垂直固定连接；所述容液桶(1)的顶面上围绕所述压杆(51)分别竖直对称设置有导撑槽(52)；所述压杆(51)的顶端垂直连接有导向板(53)，且所述导向板(53)的端部分别与对应的所述导撑槽(52)纵向滑动配合连接；两个所述导撑槽(52)的顶部之间横向转动架设有传动丝杆(54)，所述传动丝杆(54)的中部轴向套接有分隔环(541)，位于所述分隔环(541)两侧的所述传动丝杆(54)上分别轴向设置有互为相反的螺纹，且所述传动丝杆(54)上沿着所述分隔环(541)两侧分别轴向螺接配合有滑块(55)；所述导向板(53)的顶面中部沿其长边方向分别垂直对称连接有长方块(531)，所述长方块(531)的端部分别与其同侧对应的所述滑块(55)端部之间通过连杆(56)枢轴连接；所述传动丝杆(54)一端部轴向连接有第一齿轮(57)，所述第一齿轮(57)正下方通过垂直连接于对应所述导撑槽(52)上的悬撑板(581)横向设置有伺服电机(58)，所述伺服电机(58)的动力输出端轴向连接有第二齿轮(59)，所述第二齿轮(59)与所述第一齿轮(57)啮合连接。
9.根据权利要求8所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：所述第二齿轮(59)的外径小于所述第一齿轮(57)的外径。
10.根据权利要求7所述的一种中性硼硅玻璃的高效澄清处理方法，其特征在于：所述加压板(4)对所述容液桶(1)内的玻璃液施加压力时，所述连通管(3)的第一阀门(31)处于关闭状态；在加压完成后，打开所述第一阀门(31)，所述容液桶(1)内的玻璃液顺着所述连通管(3)流入退火成型区。
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