一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝的製作方法

2023-06-23 10:35:31 2

一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，屬於建築材料【技術領域】。所述加工工藝包括如下步驟：玻璃前處理：玻璃進行表面酸處理，然後清洗、烘乾，預熱至380-400℃，保溫25-30min；離子交換處理：將上述玻璃在銫鉀鹽溶液中進行離子交換處理，銫鉀鹽溶液溫度為550-650℃，處理時間為18-22小時；熱處理：將離子交換處理後的玻璃進行熱處理，熱處理溫度為690-710℃，加熱時間為每毫米厚度40-50s；風冷成型：取出玻璃並以300-500mm/s的速度送入風柵進行風冷成型，最後冷卻得單片銫鉀防火玻璃。本發明加工工藝簡單易行，製得的玻璃不但具有極好的防火功能，還具有較高的強度、耐候性、可加工性。
【專利說明】一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種玻璃的加工工藝，尤其涉及一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝。

【背景技術】
[0002] 最早，國內外市場上常見的防火玻璃大多為夾層複合防火玻璃和夾絲防火玻璃， 前者中加入的防火膠粘劑在紫外線照射下很快就變成乳白色並產生氣泡，嚴重影響玻璃的 透光性，使用壽命較短，且採用手工操作與控制，生產效率地下，產品質量難以保證，無法進 行大規模工業化生產，而夾絲防火玻璃不僅透光度欠佳且不能阻止熱量輻射，還存在著安 裝笨重等問題，限制了作為建築物外牆玻璃的使用。此外，還有一種單片防火玻璃，採用噴 塗法對普通浮法玻璃進行鋼化。
[0003] 而現有單片防火玻璃的製作，一般只是以普通平板玻璃或鋼化玻璃等材料作為原 片，在這些半成品製品的基礎上，進行拋光、清洗以及防火處理等工藝流程和方法處理，滿 足防火玻璃的性能要求。其防火玻璃的質量達到國家標準的性能指標，主要表現在尺寸偏 差、外觀質量、耐火性能、彎曲度、透光度等方面。現有防火玻璃的製作方法主要是將玻璃在 高溫環境下加熱，然後在高壓風氣流的作用下進行冷卻，該製作方法存在許多弊端，主要是 熱源不均勻，冷卻不均勻，防火處理的溫度控制範圍不理想，影響了防火玻璃的各項性能指 標。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是針對現有技術中存在的不足，提供一種具有抗菌、熱穩定性能高、 強度高、耐候性高、使用壽命長的單片銫鉀防火玻璃的加工工藝。
[0005] 本發明的上述目的通過如下技術方案實現：一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝， 所述加工工藝包括如下步驟：
[0006] 玻璃前處理：用酸溶液對玻璃進行表面酸處理，然後將玻璃清洗、烘乾，預熱至 380-400 °C，保溫 25-30min ;
[0007] 離子交換處理：將預熱後的玻璃浸泡在銫鉀鹽溶液中進行離子交換處理，其中，所 述銫鉀鹽溶液的溫度為550-650°C，離子交換處理的時間為18-22小時；
[0008] 熱處理：將離子交換處理後的玻璃送入鋼化爐中進行熱處理，熱處理溫度為 690-7KTC，加熱時間為每毫米厚度40-50s ;
[0009] 風冷成型：將熱處理後的玻璃取出並以300-500mm/s的速度送入風柵進行風冷成 型，最後冷卻製得單片銫鉀防火玻璃。
[0010] 本發明防火玻璃的加工工藝先對玻璃進行表面酸處理，一方面清除玻璃表面微 缺陷，另一方面有利於加快隨後進行的離子交換速度；然後將玻璃浸入550-650°C的銫鉀 鹽溶液中進行離子交換處理，玻璃表面的Na+(鈉離子）同銫鉀鹽溶液中的K+(鉀離子）、 Cs+(銫離子）快速交換，由於K+、Cs+的離子半徑比Na+的離子半徑大得多，由於大離子的擠 壓而在玻璃表面產生壓應力，使玻璃表面結構更加緻密，由於銫、鉀離子的混合效應，玻璃 表面形成的壓應力要比單一離子交換的壓應力大的多，待反應達到預定的平衡程度後再將 玻璃進行物理鋼化處理，先在690-7KTC下加熱，最後經風冷成型，使玻璃表面產生強大的 壓應力，從而大幅提高玻璃的強度。此外由於玻璃兩面都進行了離子交換處理和鋼化處理， 因而最終防火玻璃在使用時沒有安裝方向上的限制，同時克服了傳統防火玻璃不能直接用 於建築外牆的不足。
[0011] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優選，前處理中的酸溶液為濃度為 10-20%的HF溶液與濃度為15-20%的HN03溶液按0. 8-1. 5 :1的體積比混合而成的酸溶 液。
[0012] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優選，酸處理的溫度為15-20°c，酸 處理的時間為16-20min。
[0013] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優選，離子交換處理中所述銫鉀 鹽溶液的組成成分及其重量百分比為：AgN0 3 :2-8%，KN03 : 85-90%，CsN03 :2-8%，K0H : 0? 2-0. 5 %，KC1 :0? 2-0. 4 %，K2C03 :0? 5-3 %，A1203 :0? 2-1 %，Ce02 :0? 2-0. 5 % 硅藻土 ： 0. 8-2. 5%。將玻璃放入含有Ag+、K+、Cs+的混合鹽溶液中進行離子交換處理，玻璃表面的 鈉離子同銫鉀鹽溶液中的銫、鉀離子快速交換，改變了玻璃表面的結構。Ag+離子部分取代 玻璃表面中的Na+而使玻璃具有抗菌功能，而銫、鉀離子均系鈉離子半徑大的陽離子，當K+、 Cs+部分取代玻璃表面中的Na+使玻璃表面產生壓應力，使玻璃表面結構更加緻密，大大提 高了玻璃的強度。使本發明的玻璃在正常使用情況下，具有抗菌、高強度的功能，一旦遇到 火災，則可在一定時間內保持耐火完整性，起到防火作用。
[0014] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優選，離子交換處理中所述銫鉀鹽 溶液的溫度為580-620°C，離子交換處理的時間為18-20小時。
[0015] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優選，熱處理時玻璃邊緣部位的加 熱溫度高於中心部位10-20°C。風冷成型中玻璃邊緣部位的風壓為680-700KPa，中心部位 的風壓為620-640KPa，風冷80-120S至玻璃表面為240-260°C，然後冷卻至室溫。在鋼化處 理時,邊緣鋼化溫度高於中心部位10-20°C,邊緣鋼化風壓大於中心部位400-800Pa，不僅 進一步增強了玻璃的力學性能和抗熱衝擊性能，還使玻璃邊部的鋼化強度高於玻璃中心部 位，由於產品最終使用時安裝在金屬框架或合金框架中，當火焰蔓延時，玻璃的邊度導熱最 快，因此，經過本發明的物理鋼化處理不僅提高了玻璃的熱穩定性，解決了玻璃在高溫下先 從邊度炸裂的問題；同時還避免了化學鋼化中存在的應力鬆弛及普通鋼化玻璃自爆問題， 提高了玻璃的防火性能和使用價值。
[0016] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優選，風冷成型中風柵與玻璃表面 的距離為8-20mm。通過調節風柵與玻璃表面的距離可以達到提高玻璃質量的目的。當風壓 一定時，風柵與玻璃的間距變小，施加在玻璃表面的風壓相對增加，玻璃表面獲得的表面應 力增加，其碎片數量、機械強度和安全性能都得到提高。反之，風柵與玻璃的間距變大，施加 在玻璃表面的風壓相對減小，玻璃表面獲得的表面應力減小，其碎片數量、機械強度相對較 差，嚴重影響玻璃的質量。但是一味追求節能和鋼化效果，而將風柵與玻璃之間的距離控制 得較低，反而會加大應力斑的出現。因此，本發明鋼化處理中將風柵與玻璃表面的距離控制 在 8_20mm。
[0017] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優選，所述單片銫鉀防火玻璃的應 力值為 600-700Mpa。
[0018] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0019] 1、通過本發明加工工藝製得的玻璃不但具有極好的防火功能，在同樣厚度的情況 下，該玻璃的強度是浮法玻璃的6-12倍，是鋼化玻璃的3-4倍，同時還具有較好的抗菌效 果。
[0020] 2、與現有技術中採用普通溼法灌漿防火玻璃相比，通過本發明加工工藝製得的玻 璃具有極高的耐候性，在KKKTC高溫下保持180min不炸裂，避免了化學灌漿在高溫和紫外 線照射下逐漸變成乳白色氣泡，失去通透性。
[0021] 3、通過本發明加工工藝製得的玻璃可加工性好，可以加工成防火中空玻璃、夾層 防火玻璃、鍍膜防火玻璃、弧形防火玻璃等，應用領域廣，可作為室內防火隔斷和消防通道 等。

【具體實施方式】
[0022] 以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並 不限於這些實施例。
[0023] 實施例1
[0024] 玻璃前處理：用濃度為15%的HF溶液與濃度為20 %的HN03溶液按1. 2 :1的體 積比混合而成的酸溶液對玻璃進行表面酸處理，酸處理的溫度為18°C，酸處理的時間為 18min然後將玻璃清洗、烘乾,預熱至390°C,保溫28min ;
[0025] 離子交換處理：將預熱後的玻璃浸泡在溫度為600°C的銫鉀鹽溶液中進行離子 交換處理20小時，其中，離子交換處理中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為： AgN0 3 ：5%,KN〇3 ：88%,CsN03 ：4%,K0H ：0. 4%,KC1 ：0. 3%,K2C0s ：0. 8%,A1203 ：0. 2%,Ce02 ： 0? 3%,娃藻土 ：1. 0% ;
[0026] 熱處理：將離子交換處理後的玻璃送入鋼化爐中進行加熱處理，熱處理溫度 為700°C，加熱時間為每毫米厚度45s ;熱處理時玻璃邊緣部位的加熱溫度高於中心部位 15。。；
[0027] 風冷成型：將熱處理後的玻璃取出並以400mm/s的速度送入風柵進行風冷成型， 風冷成型中玻璃邊緣部位的風壓為690KPa，中心部位的風壓為640KPa，風冷100s至玻璃表 面為250°C，風冷成型中風柵與玻璃表面的距離為15mm，然後冷卻至室溫，製得單片銫鉀防 火玻璃。
[0028] 實施例2
[0029] 玻璃前處理：用濃度為10%的HF溶液與濃度為25 %的HN03溶液按1. 5 :1的體 積比混合而成的酸溶液對玻璃進行表面酸處理，酸處理的溫度為15°C，酸處理的時間為 20min然後將玻璃清洗、烘乾,預熱至400°C,保溫25min ;
[0030] 離子交換處理：將預熱後的玻璃浸泡在溫度為650°C的銫鉀鹽溶液中進行離子 交換處理18小時，其中，離子交換處理中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為： AgN0 3 ：3%,KN〇3 ：90%,CsN03 ：3%,K0H ：0. 2%,KC1 ：0. 4%,K2C03 ：1. 5%,A1203 ：0. 2%,Ce02 ： 0? 2 %，娃藻土 ： L 5 % ;
[0031] 熱處理：將離子交換處理後的玻璃送入鋼化爐中進行加熱處理，熱處理溫度 為690°C，加熱時間為每毫米厚度40s ;熱處理時玻璃邊緣部位的加熱溫度高於中心部位 10 °C ；
[0032] 風冷成型：將熱處理後的玻璃取出並以300mm/s的速度送入風柵進行風冷成型， 風冷成型中玻璃邊緣部位的風壓為700KPa，中心部位的風壓為640KPa，風冷80s至玻璃表 面為260°C，風冷成型中風柵與玻璃表面的距離為10_，然後冷卻至室溫，製得單片銫鉀防 火玻璃。
[0033] 實施例3
[0034] 玻璃前處理：用濃度為20%的HF溶液與濃度為15 %的HN03溶液按0.8 :1的體 積比混合而成的酸溶液對玻璃進行表面酸處理，酸處理的溫度為20°C，酸處理的時間為 16min然後將玻璃清洗、烘乾,預熱至380°C,保溫30min ;
[0035] 離子交換處理：將預熱後的玻璃浸泡在溫度為550°C的銫鉀鹽溶液中進行離子 交換處理22小時，其中，離子交換處理中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為： AgN0 3 ：8%, KN03 ：85%, CsN03 ：2%, K0H ：0. 5%, KC1 ：0. 4%, K2C03 ：0. 6%, A1203 ：1%, Ce02 ： 〇? 5%，硅藻土 ：2. 0% ;
[0036] 熱處理：將離子交換處理後的玻璃送入鋼化爐中進行加熱處理，熱處理溫度 為710°C，加熱時間為每毫米厚度50s ;熱處理時玻璃邊緣部位的加熱溫度高於中心部位 20 °C ；
[0037] 風冷成型：將熱處理後的玻璃取出並以500mm/s的速度送入風柵進行風冷成型， 風冷成型中玻璃邊緣部位的風壓為680KPa，中心部位的風壓為620KPa，風冷120s至玻璃表 面為240°C，風冷成型中風柵與玻璃表面的距離為20mm，然後冷卻至室溫，製得單片銫鉀防 火玻璃。
[0038] 對比例1為普通鋼化玻璃。
[0039] 對比例2為普通浮法玻璃。
[0040] 將實施例1-3中製得的防火玻璃進行性能測試並與對比例1-2中的玻璃進行性能 比較，結果如表1所示。
[0041] 表1 :實施例1-3及對比例1-2中玻璃的性能比較結果
[0042]

【權利要求】
1. 一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，所述加工工藝包括如下步驟： 玻璃前處理：用酸溶液對玻璃進行表面酸處理，然後將玻璃清洗、烘乾，預熱至 380-400 ?，保溫 25-30min ; 離子交換處理：將預熱後的玻璃浸泡在銫鉀鹽溶液中進行離子交換處理，其中，所述銫 鉀鹽溶液的溫度為550-650°C，離子交換處理的時間為18-22小時； 熱處理：將離子交換處理後的玻璃送入鋼化爐中進行熱處理，熱處理溫度為 690-7KTC，加熱時間為每毫米厚度40-50s ; 風冷成型：將熱處理後的玻璃取出並以300-500mm/s的速度送入風柵進行風冷成型， 最後冷卻製得單片銫鉀防火玻璃。
2. 根據權利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，前處理中的酸溶 液為濃度為10-20 %的HF溶液與濃度為15-20 %的ΗΝ03溶液按0. 8-1. 5 :1的體積比混合 而成的酸溶液。
3. 根據權利要求2所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，酸處理的溫度為 15-20°C，酸處理的時間為16-20min。
4. 根據權利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，離子交換處理 中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為：AgN0 3 :2-8%，KN03 : 85-90 %，CsN03 : 2-8%, KOH ：0. 2-0. 5%, KC1 ：0. 2-0. 4%, K2C03 ：0. 5-3%, A1203 ：0. 2-1%, Ce02 ：0. 2-0. 5%, 硅藻土 ：〇· 8-2. 5%。
5. 根據權利要求4所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，離子交換處理中 所述銫鉀鹽溶液的溫度為580-620°C，離子交換處理的時間為18-20小時。
6. 根據權利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，熱處理時玻璃邊 緣部位的加熱溫度高於中心部位10-20°C。
7. 根據權利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，風冷成型中玻璃 邊緣部位的風壓為680-700KPa，中心部位的風壓為620-640KPa，風冷80-120S至玻璃表面 為240-260°C，然後冷卻至室溫。
8. 根據權利要求7所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特徵在於，風冷成型中風柵 與玻璃表面的距離為8-20mm。
【文檔編號】C03B27/04GK104291688SQ201410444498
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】舒貴定 申請人:寧波市合鑫玻璃科技有限公司