CN1919766B - 一种红色花岗岩型微晶玻璃及其制造方法 - Google Patents

一种红色花岗岩型微晶玻璃及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红色花岗岩型微晶玻璃及其制造方法，该微晶玻璃由SiO2、CaO、Al2O3、Na2O+K2O、B2O3、BaO、ZnO、Cu2O+Sn、Fe2O3和MgO组成，将原材料经过熔化、水淬、分级、装模、晶化，最后经过研磨和抛光即成红色花岗岩型微晶玻璃产品。该微晶玻璃表面光滑平整，无烧结气泡，断面结构致密，机械物理强度高，耐磨性、耐腐蚀性、抗风化性好。花纹清晰美观、色彩鲜艳、颜色均匀、着色元素离子价态稳定永不退色，属于高档的建筑装饰材料。

Description

一种红色花岗岩型微晶玻璃及其制造方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种红色花岗岩型微晶玻璃及其制造方法。
背景技术
微晶玻璃装饰板作为一种新型高档的建筑装饰材料，已经越来越受到国内外建筑师和用户的青睐。据报道，在国内微晶玻璃装饰板占高档建筑装饰材料市场的份额日益加大，并陆续用于机场、会堂、展览馆、高级宾馆、地铁、写字楼、家庭居室等场合。另外，作为建筑装饰材料，市场对颜色品种和批量有特殊要求，即要求的颜色种类多，且各种颜色的产品和批量也不尽相同。然而，在实际生产中灰白色调的微晶玻璃品种比较多，红色微晶玻璃比较少。主要原因在于基础玻璃成分、着色剂类型、着色工艺和熔化气氛对微晶玻璃的着色有重要影响，生产工艺复杂，产品色调不容易控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种花纹清晰美观、色彩鲜艳的红色花岗岩型微晶玻璃。
本发明另一目的是提供该红色花岗岩型微晶玻璃的制造方法。
本发明的红色花岗岩型微晶玻璃由下述重量份比例的成分组成：SiO2 57～60份、CaO 13～15份、Al2O3 5～7份、Na2O+K2O 4～6份、B2O3 2～3份、BaO 4～6份、ZnO 4～6份、MgO 1～2份、Fe2O3 0.1～0.13份、Cu2O+Sn 0.5～2份，所述的Cu2O+Sn是着色剂，着色剂组成上Cu2O∶Sn的重量比例为1∶1～4.5。适当调整Cu2O∶Sn比例可以产生不同的红颜色，这里，值得一说的是，在生产中可以根据用户需要作适当的调整。
上述红色花岗岩型微晶玻璃属于CaO-Al2O3-SiO2硅灰石系，析出主晶体相为(β--CaO·SiO2)硅灰石晶体。所用原料主要有硅石粉、长石粉，方解石粉、矾土粉、白云石和一些化工原料等，配置上述组合物要根据原材料的成分按着上述比例范围配制。例如：石英砂里含有Fe2O3、白云石里含有MgO在配置原材料时可以不另外添加Fe2O3和MgO，而且还要考虑石英砂、白云石的用量。
本发明红色花岗岩型微晶玻璃的组成成分主要是基础玻璃体部分，添加化工原料是本发明的关键。其中配方中Na2O+K2O具有助熔增亮作用；B2O3具有较低的熔融温度，可降低微晶熔融态的表面张力，提高微晶板材的机械强度和抗化学腐蚀能力并能降低热膨胀系数；BaO是强助熔剂，它可促进玻璃态的形成并降低微晶板材的热膨胀系数和熔融温度；ZnO可以抑制分相，阻碍整体析晶，可促进微晶内玻璃态的形成，且提高微晶面抗化学腐蚀能力和微晶板材的弹性，并降低微晶玻璃板材热膨胀系数，提高产品抗断裂性能，提高成品率；Cu2O+Sn是着色剂；Fe2O3也具有增加红颜色的作用，但是其含量不能高于0.15％，高于这个比例板材色彩变暗；MgO可形成低共熔化合物，具有改善粘稠度作用。
如果含铜玻璃在氧化条件下熔化，则铜将主要以产生蓝色的二价铜离子Cu2+的形式存在，但一价铜离子Cu+也会出现；不过后者在光谱的可见这并不引起吸收，随着还原条件的增加，平衡将被移动，从而使一价铜离子的比例增大，最后形成铜，因此铜在玻璃中的状态，与熔化条件密切相关，并且也和玻璃组成有关.在这里，我们用锡粉做还原剂，在熔化阶段，起着调节还原气氛的作用，锡粉在熔窑里面先被氧化成氧化亚锡.从下式看来，氧化亚锡SnO似乎是一种特别有效的还原剂：Sn2++Cu+＝Sn4++Cu，氧化亚锡的另一作用能增加金属铜在玻璃中的溶解度，从而就能使铜以原子细分状态存在于熔体中。在这种情况下，铜将不能导致可见吸收。因此，如果说把含有亚铜离子和元素铜的玻璃以中速冷却而将铜的高温状态加以“冻结”，就形成无色或淡兰玻璃。如果把这些玻璃再加热到一定高的温度，就发生“显色”现象，从而就出现一系列铜的颜色，本发明就是利用这个机理，再加上合适的基础配方，合理的生产工艺，我们就如愿的能生产一系列红色花岗岩型微晶板材。
本发明的红色花岗岩型微晶玻璃制造方法是：按上述配方比例配制原材料并充分混匀，然后将混合好的原材料经过熔化、水淬、分级、装模、晶化，最后经过研磨和抛光即成合格产品，其特征在于：
(1)熔化：在弱还原气氛下进行，温度控制在1460℃～1530℃之间熔融
(2)晶化过程：整个过程都是在弱氧化气氛下进行，其过程分为三个阶段，第一阶段为升温阶段，以3～4℃/min的升温速率升至620～680℃，保温30～90min，使玻璃料粒排潮并显色，再以1～3℃/min的升温速率升至750～850℃，保温30～120min，进行核化烧结；第二阶段是晶化阶段，该阶段包括升温和降温过程的一个晶化峰，温度范围是800～1200℃，升降温速率是1～2℃/min，在峰顶保温30～60min；第三阶段是降温阶段，该阶段以0.5～1.1℃/min的降温速率，降温到室温出炉。
所述的晶化过程分为三个阶段，各阶段更优化的工艺参数是：第一阶段为升温阶段，以3.2～3.8℃/min的升温速率升至640～660℃，保温50～70min，使玻璃料粒排潮并显色，再以1.5～2.5℃/min的升温速率升至780～820℃，保温60～90min，进行核化烧结；第二阶段是晶化阶段，该阶段包括升温和降温过程的一个晶化峰，温度范围是800～1100℃，升降温速率是1.2～1.8℃/min，在峰顶保温40～50min；第三阶段是降温阶段，该阶段以0.7～0.9℃/min的降温速率，降温到室温出炉。
本发明的主要优点在于：1、微晶玻璃表面光滑平整，无烧结气泡，断面结构致密，机械物理强度高，耐磨性、耐腐蚀性、抗风化性好。2、花纹清晰美观、色彩鲜艳、颜色均匀、着色元素离子价态稳定永不退色，属于高档的建筑装饰材料。3、制造方法简单、成本低、成品率高。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：该产品的化学成分重量份组成比例如下：SiO2 61.73份、CaO 13.02份、Al2O3 6.96份、Na2O+K2O 5.22份、B2O3 0.5份、BaO 4.56份、ZnO 6.73份、MgO 0.4份、Fe2O3 0.14份、Cu2O+Sn 0.74份.按着这个比例配置原材料混合均匀，投入到熔窑中，使配合料在1500℃弱还原气氛下进行熔融，待澄清、均化后，将玻璃液进行水淬、干燥、分级，得到1～4mm粒径的颗粒.然后称取干燥后的料粒20kg，装入尺寸为600mm×600mm×40mm的备有脱模剂的模具内，进入梭式窑内，在燃气多供风少的弱氧化气氛下进行，第一阶段为升温阶段，以3.5℃/min的升温速率升至650℃，保温30min，再以2℃/min的升温速率升至800℃，保温30min，使玻璃料粒烧结；第二阶段是晶化阶段，该阶段包括升温和降温过程的一个晶化峰，温度范围是800～1100℃，升降温速率是1.5℃/min，在峰顶1100℃保温60min；第三阶段是降温阶段，该阶段以1℃/min的降温速率，降温到室温出炉.产品颜色为血红色，纹理类似天然红色花岗岩，抗压强度为342Mpa，抗折强度为42Mpa，莫氏硬度为6.5以上，镜面光泽度＞100.
实施例2：该产品的化学成分重量份组成比例如下：SiO2 60.71份、CaO 12.24份、Al2O3 6.83份、Na2O+K2O 5.41份、B2O3 0.9份、BaO 6.63份、ZnO 6.26份、MgO 0.2份、Fe2O3 0.09份、Cu2O+Sn 0.73份。按着这个比例配置原材料混合均匀，投入到熔窑中，将配合料在1500℃弱还原气氛下熔融，经过澄清、均化后，将玻璃液进行水淬、干燥、分级，得到1～4mm粒径的颗粒。然后称取干燥后的粒料20kg，装入尺寸为600×600×30mm的备有脱模剂的模具内，进入梭式窑内，在燃气多供风少的气氛下进行，第一阶段为升温阶段，以3.5℃/min的升温速率升至675℃，保温80min，再以1.8℃/min的升温速率升至800℃，保温60min；使玻璃料粒烧结，第二阶段是晶化阶段，该阶段包括升温和降温过程的一个晶化峰，温度范围是800～1100℃，升降温速率是1.5℃/min，在峰顶1100℃保温48min；第三阶段是降温阶段，该阶段以0.8℃/min的降温速率，降温到室温出炉。产品为紫红色，纹理类似天然红色花岗岩，抗压强度为343Mpa，抗折强度为42MPa，莫氏硬度6以上，镜面光泽度＞100。
实施例3：该产品的化学成分重量份组成比例如下：SiO2 61.24份、CaO 13.18份、Al2O3 7.02份、Na2O+K2O 6.01份、B2O3 0.8份、BaO 5.67份、ZnO 3.23份、MgO 0.35份、Fe2O30.11份、Cu2O+Sn 2.39份。按着这个比例配置原材料混合均匀，投入到熔窑中，将配合料在1500℃弱还原气氛下熔融，经过澄清、均化后，将玻璃液进行水淬、干燥、分级。得到1～4mm粒径的颗粒。然后把已干燥好的粒料称取20kg，装入尺寸为600×600×30mm的备有脱模剂的模具内，进入梭式窑内，在燃气多供风少的弱氧化气氛下进行，第一阶段为升温阶段，以3.8℃/min的升温速率升至650℃，保温50min，再以2.5℃/min的升温速率升至840℃，保温70min；使玻璃料粒烧结；第二阶段是晶化阶段，该阶段包括升温和降温过程的一个晶化峰，温度范围是800～1100℃，升降温速率是1.8℃/min，在峰顶1100℃保温50min；第三阶段是降温阶段，该阶段以1℃/min的降温速率，降温到室温出炉。产品为均红色，纹理类似天然红色花岗岩，抗压强度为343Mpa，抗折强度为42Mpa，莫氏硬度6以上。镜面光泽度＞100。

Claims (3)

1.一种红色花岗岩型微晶玻璃，由下述重量份比例的成分组成：SiO2 57～60份、CaO 13～15份、Al2O3 5～7份、Na2O+K2O 4～6份、B2O3 2～3份、BaO 4～6份、ZnO 4～6份、MgO 1～2份、Fe2O3 0.1～0.13份、Cu20+Sn 0.5～2份，所述的Cu2O+Sn是着色剂，着色剂组成上Cu2O∶Sn的重量比例为1∶1～4.5。
2.制造权利要求1的红色花岗岩型微晶玻璃制造方法，按配方比例配制原材料并充分混匀，然后将混合好的原材料经过熔化、水淬、分级、装模、晶化，最后经过研磨和抛光即成合格产品，其特征在于：
(1)熔化：在弱还原气氛下进行，温度控制在1460℃～1530℃之间熔融
(2)晶化过程：整个过程都是在弱氧化气氛下进行，其过程分为三个阶段，第一阶段为升温阶段，以3～4℃/min的升温速率升至620～680℃，保温30～90min，使玻璃料粒排潮并显色，再以1～3℃/min的升温速率升至750～850℃，保温30～120min，进行核化烧结；第二阶段是晶化阶段，该阶段包括升温和降温过程的一个晶化峰，温度范围是800～1200℃，升降温速率是1～2℃/min，在峰顶保温30～60min；第三阶段是降温阶段，该阶段以0.5～1.1℃/min的降温速率，降温到室温出炉。
3.按权利要求2所述的红色花岗岩型微晶玻璃制造方法，其特征在于：晶化过程分为三个阶段，第一阶段为升温阶段，以3.2～3.8℃/min的升温速率升至640～660℃，保温50～70min，使玻璃料粒排潮并显色，再以1.5～2.5℃/min的升温速率升至780～820℃，保温60～90min，进行核化烧结；第二阶段是晶化阶段，该阶段包括升温和降温过程的一个晶化峰，温度范围是800～1100℃，升降温速率是1.2～1.8℃/min，在峰顶保温40～50min；第三阶段是降温阶段，该阶段以0.7～0.9℃/min的降温速率，降温到室温出炉。
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