TWI413624B - A method of producing bubbles in glass - Google Patents

Description

於玻璃中產生氣泡之方法

本發明是有關於一種於玻璃中產生氣泡之方法，特別是利用微波對碳粒加熱於玻璃近表面處產生氣泡之方法。

目前，習知在玻璃製作過程中，皆希望在製作過程中，能使氣泡盡可能不要出現在玻璃成品中，以免因而降低玻璃之強度或造成破裂，亦有許多方法提及到如何防止使玻璃成品起泡之方法，如在其製程中加入澄清劑，此法所製之玻璃成品大部分是應用於高科技產業或光電產業中，為求美觀或實用性能，如玻璃表面需光滑以作為面板或作為光纖需較高透光性之玻璃製品。

但亦有使廢玻璃資源化，而做成泡沫玻璃以增加防火性能，將玻璃加熱至軟化溫度，並添加入發泡劑、鋁粉或大理石，使其內部產生氣泡而具有防火、防水、耐腐蝕及耐燃性等特殊性質，以應用於各種容器或建材上。表面的氣孔有助於絕熱、降低密度和提供組織工程用生物材料，特別是多孔的生醫材料可誘導骨細胞成長，已經得到醫工研究確定，緻密主體有較高強度，表面孔洞與骨細胞結合，讓植入體與人體結合更完整，因此表面多孔玻璃有更廣的應用空間。

此外，在藝術玻璃上的應用越來越廣泛，例如表面具有裂痕或氣泡之玻璃，先在一強化玻璃上形成所希望 之形狀如氣泡或裂紋等，再在其表面貼合上一層平板玻璃、膠膜或樹酯層，或是兩強化玻璃中嵌入一預定形狀之樹酯層或薄膜，以使其外觀達到所要求之結果。然而傳統於玻璃表面產生氣泡之製程過於繁複，而增加藝術玻璃之成本及製作時間。

有鑑於習知技藝之各項問題，為了能夠兼顧解決之，本發明人基於多年研究開發與諸多實務經驗，提出一種於玻璃近表面處產生氣泡之方法，以作為改善上述缺點之實現方式與依據。

有鑑於此，本發明之目的就是在提供一種於玻璃中產生氣泡之方法，以解決傳統於玻璃表面產生氣泡之製程過於繁複之問題。

根據本發明之目的，提出一種於玻璃中產生氣泡之方法，其步驟包含如下：提供複數個碳粒；將一玻璃置於一微波環境中，並將此些碳粒分布於此玻璃上；以微波加熱，透過此碳粒吸收微波使玻璃加熱軟化，使周圍之玻璃軟化而讓碳粒陷入玻璃中；以及持續以微波加熱，碳粒與氧作用產生氣體，同時撐開周圍流體玻璃，形成孔洞，因此在玻璃近表面處產生氣泡。

茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到 之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。

以下將參照相關圖示，說明依本發明較佳實施例之於玻璃中產生氣泡之方法，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之於玻璃中產生氣泡之方法之步驟流程圖。圖中，此方法將以下列步驟來說明：

步驟10：提供複數個碳粒；步驟11：將一玻璃置於一微波環境中，並將此些碳粒置於此玻璃上；其中，此碳粒係為一多孔性含碳物質，其可為椰殼活性碳粉、煤質活性碳粉、木質活性碳粉、竹碳粉等。而所使用之玻璃係以矽酸鹽、鍺酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽玻璃等為主要成分。其中該玻璃基材更可為包括含鋰、鈉、鉀、鈣、鎂、鍶、鋇、鋁、鐵、矽、鍺、錫、鋅、硼、鉛和磷離子所組合的固態非晶質含氧化合物。

步驟12：以微波加熱，透過此碳粒傳遞微波熱能使玻璃加熱軟化，致使此些受熱之碳粒陷入玻璃中；以及由於玻璃在室溫下為固體型態，利用碳粒為微波吸收介質吸收微波能量而產生加熱，此能量集中之現象，使碳粒本身溫度快速提升，熱能傳給與高熱碳粒接觸之 玻璃，達到加熱碳粒周圍玻璃之目的。而所提供之微波波長範圍係介於10^-3m~10m。

吸收微波能量之高溫碳粒，當其溫度達到使玻璃軟化之溫度時，碳粒周圍之玻璃會開始呈現流動狀，碳粒因重力陷入玻璃內。

步驟13：持續以微波加熱，直至碳粒與氧作用產生氣體，並於此玻璃近表面處產生氣泡；由於陷入玻璃流體中之碳粒，周遭為玻璃所部分封閉，而碳粒持續受微波加熱，氧化後產生二氧化碳氣體，碳粒周圍之玻璃因其為熔融狀態，因此藉由氣體產生之壓力而撐開玻璃形成氣泡。而在加熱過程中，更可加入一助熔劑，其至少包含鹼金和鹼土族元素的氧化物，其可為碳酸鈉、硫酸鈉、硼酸鈉、碳酸鉀、磷酸鹽或硝酸鹽類等，以降低軟化玻璃所需時間和溫度。

請參閱第2圖，係繪示為本發明之於玻璃中產生氣泡之方法之示意圖。圖中，包含四個圖示來解釋本發明之步驟。在步驟21中，係在一玻璃基材211上放置一碳粒來簡單說明本發明之方法。

在步驟22中，此碳粒經由吸收微波能量達到使碳粒周圍玻璃軟化之溫度後，碳粒陷入玻璃基材中，便形成如步驟23中，此碳粒被周圍熔融狀玻璃包覆。接著持續提供微波能量，碳粒吸收微波之能量後，氧化釋放出二氧化碳氣體於密閉之流體玻璃中，而產生如步驟24中之氣泡241。

請參閱第3圖，係繪示為本發明之於玻璃中產生氣泡後之電子顯微圖。在經由本發明之方法後玻璃表面所產生之氣泡後如圖所示，由於不同粒徑所產生不同之氣孔大小，因此可視需要控制碳粒大小以使氣孔能有較平均之孔徑，如需較大孔徑之氣泡則選擇粒徑較大之碳粒，反之亦然。

請續參閱第4圖，係繪示為本發明之於玻璃中產生氣泡後之實體示意圖。在經過本發明之方法製備出的玻璃成品，如圖所示在玻璃表面具有均勻孔徑之氣泡，而利用本發明之方法不僅簡化了氣泡玻璃之製作過程，也大幅縮短了製程時間，更減少了損耗之能源。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10~13‧‧‧步驟流程

21~24‧‧‧步驟流程

211‧‧‧玻璃基材

212‧‧‧碳粒

241‧‧‧氣泡

第1圖 係為本發明之於玻璃中產生氣泡之方法之步驟流程圖；第2圖 係為本發明之於玻璃中產生氣泡之方法之示意圖；第3圖 係為本發明之於玻璃中產生氣泡後之電子顯微圖；以及第4圖 係為本發明之於玻璃中產生氣泡後之實體示意圖。

10~13‧‧‧步驟流程

Claims (5)

1. 一種於玻璃中產生氣泡之方法，其包含下列步驟：提供複數個碳粒，其中該碳粒係為椰殼活性碳粉、煤質活性碳粉、木質活性碳粉或竹碳粉等；將一玻璃置於一微波環境中，並將該些碳粒置於該玻璃上，其中該微波波長範圍係介於10^-3m~10m；以微波加熱，透過該些碳粒傳遞微波熱能使玻璃加熱軟化，致使該些受熱之碳粒陷入該玻璃中；以及持續以微波加熱，直至該些碳粒與氧作用產生氣體，並於該玻璃近表面處產生氣泡。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該玻璃係以矽酸鹽、鍺酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽玻璃等為主要成分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該玻璃基材更可包含鋰、鈉、鉀、鈣、鎂、鍶、鋇、鋁、鐵、矽、鍺、錫、鋅、硼、鉛和磷離子等所組合的固態非晶質含氧化合物。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中更可加入一助熔劑。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該助熔劑至少包含鹼金和鹼土族元素的氧化物，其可為碳酸鈉、硫酸鈉、硼酸鈉、碳酸鉀、磷酸鹽或硝酸鹽類等。