一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法
2023-06-28 13:26:46 1
專利名稱：一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法
技術領域：
本發明屬於玻璃製造領域，確切的說是一種鋁矽酸鹽玻璃的澄清方法，提高玻璃液熔化過程中氣泡的長大和溢出速率，從而改善玻璃液的澄清質量，提升玻璃原片的性能指標。
背景技術：
近十年來，電子信息產業得到了飛躍式的發展，可攜式電子設備手機、筆記本電腦乃至平板電腦，越來越多的走進了人們的生活，給人類的生產生活帶來了便利。無論這些電子設備的功能有多少不同，其都不可避免的使用玻璃作為顯示系統的主要組成部分，傳統 使用的納鈣矽玻璃的機械強度和耐磨性不佳，不能適應長時間的使用以及在特殊環境下的使用。尤其是當這些電子設備採用觸摸控制或者手寫輸入時，其表面將被手指或手寫筆等尖銳物體劃傷，從而影響電子設備的使用壽命。因此，需要增加設計一種保護屏玻璃，用以保護電子設備不被劃傷或者意外衝擊損壞，延長其使用壽命。本發明涉及的鋁矽酸鹽玻璃能夠適合於上述保護屏玻璃的製備。但是，此種鋁矽酸鹽玻璃粘度大，製備過程中氣泡難以排出，從而影響了原片製備的成品率和基本性能，因此需要採用特殊的方式對玻璃液進行澄清，提高玻璃熔化過程中氣泡的長大速率和溢出速率，促進該種玻璃的工業化生產，創造良好的經濟和社會價值。現行的浮法玻璃工業中常用Na2SO4或者Nacl作為澄清劑，這兩種都屬於高溫澄清齊U，在1400°c以上才能發揮作用，可以滿足低黏度特徵的普通浮法玻璃生產要求，但是對於具有較大黏度的特種玻璃則不能達到良好效果。現行的無鹼硼矽酸鹽玻璃液晶玻璃基板的生產工藝中常使用氧化砷做為澄清劑，可以達到較好的澄清效果，但其具有毒性，隨著環保政策的日益嚴苛，其正在逐漸被取代。現行的浮法玻璃工業中基本都使用常壓澄清，可以滿足普通玻璃的澄清技術要求，但是對於特種玻璃製備過程中微小氣泡難以溢出的現實情況，常壓澄清則難以完全滿足生產製備要求。
發明內容
本發明提供一種鋁矽酸鹽玻璃液的梯度複合澄清方法，提高玻璃液熔化過程中氣泡的長大和溢出速率，從而改善玻璃液的澄清質量，減少鋁矽酸鹽玻璃製備過程中存在的氣泡缺陷，提高製備生產過程中的成品率，提升玻璃原片的質量指標。本發明的目的是通過以下技術方案予以實現的，一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法，其特徵在於包括對鋁矽酸鹽玻璃液的物理處理和化學處理，所述物理處理是指鋁矽酸鹽玻璃液澄清部氣壓控制在IOOPa 9 X IO4Pa ;所述化學處理是指向鋁矽酸鹽玻璃配合料中加入複合澄清劑，所述複合澄清劑是K、Na、Li的硫酸鹽或/和硝酸鹽中的兩種或兩種以上與Sn、Sb、Ce氧化物中的兩種或兩種以上混合的組合物。本發明進一步技術方案還包括以下特徵所述複合澄清劑的用量為玻璃配合料總質量的2. 5 6%。所述鋁矽酸鹽玻璃液澄清部氣壓控制於I X IO2 9 X IO4Pa0按佔玻璃配合料總質量的百分比計算，所述複合澄清劑中硫酸鹽或/和硝酸鹽的總量為玻璃配合料總質量的2 4. 5%，所述複合澄清劑中氧化物的總量為玻璃配合料總質量的O. 5 I. 5%ο本 發明中使用添加複合澄清劑的化學澄清方法和減壓澄清的物理澄清方法相結合的方式對熔化過程中的玻璃液進行澄清，促進玻璃液中氣泡泡徑的迅速長大和快速溢出，從而提高單位時間內的澄清效率，減少玻璃成品中的氣泡缺陷，提升玻璃原片製備成品率和原片性能指標。使用的化學方法為添加複合澄清劑，使用複合澄清劑其主要目的是避免單一澄清劑使用過程中由於玻璃液的澄清過程過於集中，氣泡生長及排出時間受限造成的澄清質量不高等缺陷，在玻璃液的熔化過程中根據不同的溫度段分別產生及排出氣泡，在玻璃液中產生梯度排泡效果，提高玻璃液的澄清質量。複合澄清劑產生以下作用(1)能在玻璃液的熔制過程中通過化合物的分解帶動氣泡的溢出，產生澄清效果；(2)降低玻璃液的高溫粘度，促進氣泡的溢出。複合澄清劑選擇K2S04、Na2SO4, Li2SO4, KNO3> NaNO3> LiNO3中兩種或兩種以上與Sn02、Sb2O3、CeO2中兩種或兩種以上混合的組合物；採用以上鹽類物質的兩種或兩種以上引入，其目的是為了在玻璃中產生逐級澄清的效果，具體的說是使不同的化合物在低、中、高溫等不同的溫度段分解，不斷帶動玻璃熔制過程中產生的氣體排出，從而延長玻璃液的澄清時間，產生複合澄清效果，提高玻璃液的澄清質量。其中Sb2O3的分解溫度段為1000 1300°C，硫酸鹽的分解溫度段為1200 1500°C，SnO2的作為一種有效的高溫澄清劑，需要在1500°C以上發揮澄清效果。CeO2的分解溫度段為1300 1400°C，隨著玻璃熔制溫度的不斷升高，加入的複合澄清劑將依次分解，對玻璃液產生澄清效果，並且單一澄清劑的加入量較少，可以控制氣體的溢出速度，放置玻璃液在熔制過程中由於氣體的集中大量溢出而導致的劇烈沸騰；
組合物的含量為配合料總質量的2. 5 6%，是使玻璃熔制過程中氣泡的長大速度和溢出速率得到提高，從而加速鋁矽酸鹽玻璃的澄清速率和增強澄清效果，但其作為少量成分加入，不能影響玻璃本體的結構和既有的物理化學性能。因此，將添加的化合物組成確定為配合料總質量的2. 5% 6% ；
使用的物理方法為減壓澄清方法，採用減壓澄清的方法是指降低玻璃液在澄清過程中所處的壓力範圍，使其低於大氣壓力水平,從而加快氣泡在玻璃液中的長大速率和溢出速率，提高單位時間內的澄清效果。澄清部氣壓控制為IOOPa I X IO5Pa,在玻璃液澄清過程中，澄清部的氣壓控制在IOOPa IX IO5Pa之間，在此壓力範圍內能保證氣泡以較快的速度生長溢出，並且不需要對現有設備進行較大規模的改進和更新，使本方法能夠在現行的玻璃熔窯上較為容易的實施，最大化經濟效益。鋁矽酸鹽玻璃熔制過程中的粘度較大，氣泡長大和溢出困難，難以在實際生產中取得較高質量的產品。需要使用物理及化學複合方式對玻璃液進行澄清，從而產生疊加效應，促進玻璃液澄清質量的提高。
本發明的有益效果主要體現在兩個方面，(I)使用複合澄清劑實現不同溫度下的梯度化學澄清，使玻璃液中的澄清劑在熔化過程中分溫度段熔解，從而使得玻璃熔體中不斷有氣體產生，延長了玻璃熔體的澄清時間，並且多種澄清劑的疊加使用也提高了傳統單一澄清劑的澄清效果；(2)在使用化學澄清方式的同時，使用了減壓澄清的物理澄清方法，使氣泡能夠更快的生成和溢出，從而提高了化學澄清方法的效果。由此，以物理化學複合澄清模式的疊加使用，優化了高黏度鋁矽酸鹽玻璃的澄清效果，提升玻璃原片的質量指標，使得工業化生產成為可能。
具體實施例方式實施例一
分為發明組I和對照組I兩組，兩組除了採用的澄清劑和澄清部壓強不同外，其它生產條件完全相同，發明組I採用的複合澄清劑中各組分佔玻璃配合料質量百分比為=K2SO4O. 5%，Na2SO4 3. 6%，SnO2 O. 3%，CeO2 O. 2%，澄清部壓強為9X IO4Pa,生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為22個/立方釐米，對照組I採用現有澄清劑和澄清方法生產鋁矽酸鹽玻璃，其他條件與發明組I完全相同，生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為36個/立方釐米，發明組I和對照組I所生產出鋁矽酸鹽玻璃的彈性模量和莫氏硬度基本相同。實施例二
分為發明組2和對照組2兩組，兩組除了採用的澄清劑和澄清部壓強不同外，其它生產條件完全相同，發明組2採用的複合澄清劑中各組分佔玻璃配合料質量百分比為K2SO4 O. 4%, Na2SO4 1%, Li2SO4 O. 3%, NaNO3 1%，SnO2 O. 3%，Sb2O3 O. 2%，澄清部壓強為IXlO4Pa,生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為18個/立方釐米，對照組2採用現有澄清劑和澄清方法生產鋁矽酸鹽玻璃，其他條件與發明組2完全相同，生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為42個/立方釐米，發明組2和對照組2所生產出鋁矽酸鹽玻璃的彈性模量和莫氏硬度基本相同。實施例三
分為發明組3和對照組3兩組，兩組除了採用的澄清劑和澄清部壓強不同外，其它生產條件完全相同，發明組3採用的複合澄清劑中各組分佔玻璃配合料質量百分比為=K2SO4
0.9%, Na2SO4 2%, KNO3 1%, SnO2 O. 3%, CeO2 O. 3%,澄清部壓強為 I X IO3Pa,生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為9個/立方釐米，對照組3採用現有澄清劑和澄清方法生產鋁矽酸鹽玻璃，其他條件與發明組3完全相同，生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為51個/立方釐米，發明組3和對照組3所生產出鋁矽酸鹽玻璃的彈性模量和莫氏硬度基本相同。實施例四
分為發明組4和對照組4兩組，兩組除了採用的澄清劑和澄清部壓強不同外，其它生產條件完全相同，發明組4採用的複合澄清劑中各組分佔玻璃配合料質量百分比為=K2SO4
1.8%, Na2SO4 O. 4%, Li2SO4 O. 5%, KNO3 2%, NaNO3 O. 4%, LiNO3 O. 6%, SnO2 O. 2%, Sb2O3O. 2%，CeO2 O. 2%，澄清部壓強為I X IO4Pa,生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為12個/立方釐米，對照組4採用現有澄清劑和澄清方法生產鋁矽酸鹽玻璃，其他條件與發明組4完全相同，生產出鋁矽酸鹽玻璃單位體積氣泡數為72個/立方釐米，發明組4和對照組4所生產出鋁矽酸鹽玻璃的彈性模量和莫氏硬度基本相同。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。權利要求
1.一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法，其特徵在於包括對鋁矽酸鹽玻璃液的物理處理和化學處理，所述物理處理是指鋁矽酸鹽玻璃液澄清部氣壓控制在IOOPa 9 X IO4Pa ;所述化學處理是指向鋁矽酸鹽玻璃配合料中加入複合澄清劑，所述複合澄清劑是K、Na、Li的硫酸鹽或/和硝酸鹽中的兩種或兩種以上與Sn、Sb、Ce氧化物中的兩種或兩種以上混合的組合物。
2.根據權利要求I所述的一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法，其特徵在於所述複合澄清劑的用量為玻璃配合料總質量的2. 5 6%。
3.根據權利要求I所述的一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法，其特徵在於所述鋁矽酸鹽玻璃液澄清部氣壓控制於I X IO2 9 X IO4Pa0
4.根據權利要求I或2所述的一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法，其特徵在於按佔玻璃配合料總質量的百分比計算，所述複合澄清劑中硫酸鹽或/和硝酸鹽的總量為玻璃配合料總質量的2 4. 5%，所述複合澄清劑中氧化物的總量為玻璃配合料總質量的O. 5 I.5%。
全文摘要
本發明公開一種鋁矽酸鹽玻璃液的澄清方法，包括對鋁矽酸鹽玻璃液的物理處理和化學處理，所述物理處理是指鋁矽酸鹽玻璃液澄清部氣壓控制在100Pa～9×104Pa；所述化學處理是指向鋁矽酸鹽玻璃配合料中加入複合澄清劑，所述複合澄清劑是K、Na、Li的硫酸鹽或/和硝酸鹽中的兩種或兩種以上與Sn、Sb、Ce氧化物中的兩種或兩種以上混合的組合物；本發明使用複合澄清劑實現不同溫度下的梯度化學澄清，使玻璃液中的澄清劑在熔化過程中分溫度段熔解，使得玻璃熔體中不斷有氣體產生，延長玻璃熔體的澄清時間，在使用化學澄清方式的同時，使用減壓澄清的物理澄清方法，使氣泡能夠更快的生成和溢出，優化高黏度鋁矽酸鹽玻璃的澄清效果。
文檔編號C03B5/225GK102976587SQ20121056178
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月22日 優先權日2012年12月22日
發明者彭壽, 曹欣, 馬立雲, 王芸, 吳飛, 宋在芝, 石麗芬, 崔介東, 錢學君 申請人:蚌埠玻璃工業設計研究院, 中國建材國際工程集團有限公司