一種玻質瓷及其製備方法
2023-06-14 14:36:31
專利名稱：：一種玻質瓷及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種玻質瓷及其製備方法。
背景技術：
：鋼化玻質瓷是以天然石英巖及優質化工原料為基礎，經高溫熔融、冷卻、固化後形成非結晶無機物，因其中存在大量微晶的乳濁晶體，使玻璃發生光散射成各種不透明或半透明玻璃，玻璃中含有大量的高分子分散的微粒，這些非晶態微粒因其折射率與主體玻璃不同，光線照射後產生散射而呈乳白色，也就是瓷白。由於具有以上幾大優點，故目前生產產品已得到了前所未有的發展，在生產此類產品，在中國目前還只有一個工廠陸條生產線在生產乳濁玻璃生產線，還沒有玻質瓷的產品，發展的前景很廣，主要產品有碗、匙、湯碗、盤、蝶、咖啡杯、壺、橢圓盤、鍋等各種形狀的餐具及雜件。鋼化玻質瓷產品屬於玻璃類，他可以重複循環再利用，且沒有對人體有害物質，所以具有較高的環保特性，有國家綠色產品稱號。市場的需求量(從家庭、酒店、賓館的需求)市場之大，無法統計。最終可大量替代目前陶瓷市場。
發明內容本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種具有低膨脹耐熱性能，硬度高，不易劃傷碎裂，環保的玻質瓷及其製備方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種玻質瓷，其特徵在於，該玻質瓷以石英砂75100重量份、鋰長石1030重量份、長石3060重量份、碳酸鈉2545重量份、硝酸鈉28重量份、碳酸鋇26重量份、螢石粉515重量份、硼砂510重量份、氟矽酸鈉1030重量份和方解石1020重量份為原料製成。將原料混合後送入玻璃窯爐中，於1400'C160(TC熔化成玻璃液，將該玻璃液通過供料道進入供料機，由供料機送入成型機成型，將成型後的產品送入退火窯退火，然後對退火後的產品進行質檢，不合格產品返回原料處，合格產品進行貼花、烤花和鋼化即得成品。所述的原料包括石英砂75100重量份、鋰長石1030重量份、長石3060重量份、碳酸鈉2545重量份、硝酸鈉28重量份、碳酸鋇26重量份、螢石粉515重量份、硼砂510重量份、氟矽酸鈉1030重量份和方解石1020重量份。所述的供料道分為攪拌區、後區A、後區B、中區、調節區和料盤區六個部分，供料道內設有加熱器，頂部設有冷卻器，根據產品和供料道的溫度可調節供料道的溫度。所述的供料機包括均料部分、衝料部分、剪料部分和料碗部分，均料部分控制玻璃液均重分布，並進入料碗部分，衝料部分的衝頭將料碗部分的料碗內的玻璃液衝壓出來，剪料部分將衝頭從料碗內衝壓出來的玻璃液剪成料塊，落在成型機模內。所述的剪料部分包括剪刀，該剪刀通過剪刀氣缸動作，剪刀氣缸氣壓為2.52.8公斤，剪刀中心的交叉距離可調，為13mm。所述的供料機的耐火材料包括通用矽線石、剛玉或陶瓷料。所述的成型機包括油壓成型機和氣壓成型機。所述的退火窯的退火溫度為500600°C，所述的烤花的溫度為550580°C，所述的鋼化的溫度為580600°C。與現有技術相比，本發明具有以下優點1、具有低膨脹耐熱性能，耐熱衝擊〉12(TC國際標準。2、具有比陶瓷更硬的比面硬度，不易劃傷。3、具有比陶瓷的密度更大，不易粘髒物，表面清洗更方便。4、由於歸屬玻璃類，可返復熔化再利用，所以具有高的環保產品，國家綠色產品稱號。5、通過強化後，其產品的機械強度更高，與陶瓷餐具相比更具有不易碎、不易裂、不易缺口。6、由於產品的表裡是一種材料，表面無需上瓷，故作為家庭、酒家等使用則更衛生(產品無對人體有害的物質，如鎘、鉛等重金屬。)7、生產比陶瓷更方便，易擴大生產。圖1為本發明玻質瓷的製備工藝圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例1一種玻質瓷，該玻質瓷以石英砂85kg、鋰長石20kg、長石44kg、碳酸鈉33kg、碳酸鋇5kg，硝酸鈉5kg、螢石粉10kg、硼砂8.2kg、氟矽酸鈉18kg、方解石14kg和澄清劑0.6kg為原料，各原料標準如下:tableseeoriginaldocumentpage6硝NaN03》98+20目0無潮溼酸Fe2O3《0.06-200目《3結固白《1.5鈉雜物色螢CaF6》80+40目0無潮溼石Fe2O3《0.15-200目《5結固白《0.粉雜物色5硼B203=36+20目3.5無潮溼砂(+0.3，-0.8)+80目》70結固白《5Na20=16雜物色(+0.3，-0.5)氟NaSiF6=98+20目3.5無潮溼娃(+0.5，-0.8)+80目>80結固白《5酸Na20〉32雜物色鈉Si02>31.5方CaO=54.510目《0.5無潮溼白色解(=0.7，-0.5)-150目《7結固或灰《0.石Fe2O3《0.1雜物白色酸不熔物<0.3如圖1所示，將上述原料混合後送入玻璃窯爐中，於150(TC熔化成玻璃液，將該玻璃液通過供料道進入供料機，由供料機送入成型機成型，將成型後的產品送入退火窯退火，退火窯的退火溫度分為四個區一區59(TC，二區595。C，三區560°C，四區55(TC，然後對退火後的產品進行質檢，不合格產品返回原料處，合格產品進行貼花、並於56(TC烤花、59(TC鋼化即得成品。1.供料道供料道是很關鍵的設備，通過供料道的玻璃液必須是溫度均勻澄清好的。供料道應分為六個部分，即攪拌區、後區A、後區B、中區、調節區、料盤區。溫度可分別從高到低逐步進行調節，平均溫度為125(TC。生產玻質瓷應採用燃氣加熱，通道頂部設有冷卻器通過自然風冷卻，溫度控制根據產品和大爐溫度情況制訂。當玻質瓷生產長度為2.6m—3.0m時，供料道寬內空400mm內空高度(電加熱時為380mm，燃氣加熱時為420mm)2.供料機1.)供料機的功能和作用①供料機必須達到下列三方面的作用，才能確保成型要求A控制料滴具有合適的溫度和粘度，滿足成型機的工藝要求B控制料滴重量恆定。7C控制料滴具有合適的型狀如玻質瓷壓機要求下頭大，小口輸液瓶要求下頭小料型和初型模差不多。單滴料供料機分C型和A型兩種，生產壓機應採用C型供料機為佳。2.)供料原理①玻璃液能實現滴料式供料式由於它具有一定的粘度和表面張力。在機械作用下可獲得所需料型和重量的料滴。②供料機料滴成型過程包括四個部分A、均料部分B、衝料部分C、剪料部分D、料碗部分均料部分控制玻璃液均重分布，並進入料碗部分，衝料部分的衝頭將料碗部分的料碗內的玻璃液衝壓出來，剪料部分將衝頭從料碗內衝壓出來的玻璃液剪成料塊，落在成型機模內。如剪刀的操作要求較高，剪刀通過剪刀氣缸動作，剪刀氣缸氣壓為2.5—2.8公斤。剪刀中心的掩閉程度，交叉距離一般在l一3mm內根據產品大小調整。料碗可根據產品來定，如玻質瓷45#碗39mm—40mm3.)供料機用耐火材料分別有三種通用矽線石、剛玉、陶瓷生產玻質瓷應用陶瓷。4.)生產玻質瓷選取用材料數據供料機耐材選用陶瓷料。供料機包括以下構件料盤BG3-18-3.1勻料筒BG2-13-0.2衝頭BG2-18-1料碗BG2-13-29衝料凸輪BG2-01-06機數20-40個剪料凸輪BG2-01-09機數20-25個衝料凸輪根據機數和產品大小選取用不同的凸輪。3.成型機成型機包括油壓成型機和氣壓成型機，成型機是一個固定機器、好用與否，是出於廠家的設計和構造。油壓壓力大，適用做大產品和盤子。氣壓適應做開模和小產品(杯子)。採用上述原料和方法製備的玻質瓷的化學組成如下Si0267重量X，Al2035重量％，K20和Na20混合物10.5重量％，1^020.15重量％，B2031.5重量％，NaSiF6lO重量X，Ba01.5重量X，CaF64重量X，餘量為雜質。玻質瓷中引入各化學成份的理由如下l.引入酸性氧化物的原料(1)引入二氧化矽的原料二氧化矽Si02，相對分子量質量60.06，相對密度2.42.65g/cm3，熔點1713°C，Si02是重要的玻璃形成氧化物，以矽氧四面體[Si04]的結構組元形成不規則的連續網絡，成為玻璃的骨架。在鈉一矽玻璃中Si02能降低玻璃的熱膨脹係數，提高玻璃的熱穩定性、化學穩定性、軟化溫度、耐熱性、硬度、機械強度、粘度和透紫外線，但Si02含量較高時，需要較高的熔融溫度，而且可能導致析晶。(2)引入氧化硼的原料氧化硼B203，相對分子質量69362，相對密度1.84g/cm3。B203也是玻璃形成的氧化物，它以硼氧三角體[B02]和硼氧四面體[B04]為結構組元，在硼矽酸鹽玻璃中與矽氧四面體[Si04]共同組成結構網絡，B203能降低玻璃熱膨脹係數，提高玻璃的熱穩定性、化學穩定性。增加玻璃的折射率，改善玻璃的光澤，提高玻璃的力學性能。B203在高溫時能降低玻璃的粘度，所以B203含量較高時，成形的溫度範圍較窄，因此可以提高機械成形的機速。B203還能起到助熔的作用，加速玻璃的澄清和降低玻璃的結晶能力。B203會常隨水蒸氣揮發，硼矽酸鹽玻璃液面上因B203揮發減少，會產生富含S02的析晶料皮，當8203引入量過高時，由於硼氧三角體[B02]增多，玻璃的熱膨脹係數等反而增大，發生反常現象。(3)引入氧化鋁的原料八1203屬中間體氧化物，當玻璃中Na20與八1203的分子比大於1時，形成鋁氧四面體[A104]並於矽氧四面體[Si04]構成連續結構網絡，當Na20與A1203的分子比小於1時，則形成鋁氧八面體[SiOs]，為網絡外體而處於矽氧結構網絡的空穴中。AL203能降低玻璃的結晶傾向，提高玻璃的化學穩定性、熱穩定性、機械強度、硬度和折射率。減輕玻璃對耐火材料的侵蝕，並有助於氟化物的乳濁。八1203能提高玻璃液的粘度。八1203相對分子質量101.94密度3.99g/cn^熔點205CTC2.引入鹼性氧化物的原料(1)引入氧化鈣的原料氧化鈣CaO，相對分子質量56.08，相對密度3.23.4g/cm3，CaO為二價的網絡外體氧化物，在玻璃中起到穩定劑的作用，即含量較高時，能使玻璃結晶傾向增大，而且易使玻璃發脆。一般玻璃中含量超過12.5%。CaO能降低玻璃的粘度，促進玻璃的熔化和澄清，但當玻璃溫度降低時，粘度增加的很快，使成形困難，CaO含量較高的玻璃成形後退火要快，否則易爆裂。(2)引入氧化鋇的原料氧化鋇BaO，相對分子質量1534，相對密度5.7g/cm3。BaO也是二價的網絡外體氧化物。它能增加玻璃的折射率、密度、光澤和化學穩定性少量的BaO(0.5%)能加速玻璃的熔化，但含量過多時，由於產生2BaO+0^2Ba02反應，使澄清困難。BaO的玻璃吸收輻射的能力較強，但對耐火材料的侵蝕較強。(3)引入氧化鋅的原料氧化鋅ZnO，相對分子質量81.4，相對密度5.6g/cm3。ZnO為中間體氧化物，在一般情況下，以鋅氧八面體[Zn04]而進入玻璃的結構網絡，使玻璃的結構更趨於穩定。ZnO能降低玻璃的熱膨脹係數，提高玻璃的化學穩定性和熱穩定性、折射率，在乳濁玻璃中。ZnO能增加乳濁度和光澤。3.引入鹼金屬氧化物的原料(1)引入氧化鈉的原料氧化鈉Na20，相對分子質量62，相對密度2.27g/cm3。Na20為網絡外體氧化物，鈉離子(Na+)居於玻璃結構網絡的空穴中.NaO能提供游離氧使玻璃結構中的O/Si比值增加發生斷鍵，因而可以降低玻璃的粘度，使玻璃易於熔融，是良好的助熔劑.Na20能增加玻璃的熱膨脹係數，降低玻璃的熱穩定性，化學穩定性和機械強度。(2)引入氧化鋰的原料氧化鋰Li20，相對分子量29.9，網絡外體氧化物.它在玻璃中心的作用比Na20和K20特殊.當0/Si比值較小時，主要為斷鍵作用，助熔作用強烈，為強助熔劑.鋰的離子半徑小於鈉，鉀的離子半徑.當0/Si比值較大時，主要為積聚作用，Li20代替Na20和K20使玻璃的熱膨脹係數降低，結晶傾向變小，過量的Li20又使結晶傾向增加。4.輔助原料(1)澄清劑向玻璃配合料或玻璃熔體中加入一種高溫時自身能汽化或分散放出氣體，以促進排除玻璃中的氣泡的物質。引入螢石的原料作為澄清劑螢石CaF2，為天然礦石，相對分子質量78.08，相對密度2.9-3.2g/cm3，是白，綠，藍，紫等各種顏色的透明狀巖石，螢石作為澄清劑的用量，一般引入配合料中0.5%的氟計算。(2)引入氟矽酸鈉的原料氟矽酸鈉Na2SiF6,相對分子質量188.08，相對密度2.7g/cm3，化工產品，黃白色粉末，有毒.一般用量為NaO含量的0.4n/。0.6。/0。氟矽酸鈉純度達98.5%，含F量59.8。/。左右，Na2032.5。/o左右，Si0231.5%^有毒物質，有腐蝕性，遇酸分解為氟化氫，對耐火材料的侵蝕比螢石都嚴重，揮發性也比螢石大，約為30%40%。實施例2一種玻質瓷，該玻質瓷以石英砂75重量份、鋰長石10重量份、長石30重量份、碳酸鈉25重量份、硝酸鈉2重量份、碳酸鋇2重量份、螢石粉5重量份、硼砂5重量份、氟矽酸鈉10重量份和方解石10重量份為原料，將原料混合後送入玻璃窯爐中，於140(TC熔化成玻璃液，將該玻璃液通過供料道進入供料機，所述的供料道分為攪拌區、後區A、後區B、中區、調節區和料盤區六個部分，供料道內設有加熱器，頂部設有冷卻器，根據產品和供料道的溫度可調節供料道的溫度，所述的供料機包括均料部分、衝料部分、剪料部分和料碗部分，均料部分控制玻璃液均重分布，並進入料碗部分，衝料部分的衝頭將料碗部分的料碗內的玻璃液衝壓出來，剪料部分將衝頭從料碗內衝壓出來的玻璃液剪成料塊，落在成型機模內，所述的剪料部分包括剪刀，該剪刀通過剪刀氣缸動作，剪刀氣缸氣壓為2.5公斤，剪刀中心的交叉距離可調，為lmm。由供料機送入成型機成型，將成型後的產品送入退火窯退火，退火窯的退火溫度為50(TC，然後對退火後的產品進行質檢，不合格產品返回原料處，合格產品進行貼花、烤花和鋼化即得成品玻質瓷，所述的烤花的溫度為550°C，所述的鋼化的溫度為580°C。實施例3一種玻質瓷，該玻質瓷以石英砂100重量份、鋰長石30重量份、長石60重量份、碳酸鈉45重量份、硝酸鈉8重量份、碳酸鋇6重量份、螢石粉15重量份、硼砂10重量份、氟矽酸鈉30重量份和方解石20重量份為原料，將原料混合後送入玻璃窯爐中，於160(TC熔化成玻璃液，將該玻璃液通過供料道進入供料機，所述的供料道分為攪拌區、後區A、後區B、中區、調節區和料盤區六個部分，供料道內設有加熱器，頂部設有冷卻器，根據產品和供料道的溫度可調節供料道的溫度，所述的供料機包括均料部分、衝料部分、剪料部分和料碗部分，均料部分控制玻璃液均重分布，並進入料碗部分，衝料部分的衝頭將料碗部分的料碗內的玻璃液衝壓出來，剪料部分將衝頭從料碗內衝壓出來的玻璃液剪成料塊，落在成型機模內，所述的剪料部分包括剪刀，該剪刀通過剪刀氣缸動作，剪刀氣缸氣壓為2.8公斤，剪刀中心的交叉距離可調，為3mm。由供料機送入成型機成型，將成型後的產品送入退火窯退火，然後對退火後的產品進行質檢，不合格產品返回原料處，合格產品進行貼花、烤花和鋼化即得成品玻質瓷；所述的退火窯的退火溫度為60(TC，所述的烤花的溫度為580。C，所述的鋼化的溫度為60(TC。權利要求1.一種玻質瓷，其特徵在於，該玻質瓷以石英砂75～100重量份、鋰長石10～30重量份、長石30～60重量份、碳酸鈉25～45重量份、硝酸鈉2～8重量份、碳酸鋇2～6重量份、螢石粉5～15重量份、硼砂5～10重量份、氟矽酸鈉10～30重量份和方解石10～20重量份為原料製成。2.—種如權利要求1所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，將原料混合後送入玻璃窯爐中，於140(TC160(TC熔化成玻璃液，將該玻璃液通過供料道進入供料機，由供料機送入成型機成型，將成型後的產品送入退火窯退火，然後對退火後的產品進行質檢，不合格產品返回原料處，合格產品進行貼花、烤花和鋼化即得成品。3.根據權利要求2所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，所述的原料包括石英砂75100重量份、鋰長石1030重量份、長石3060重量份、碳酸鈉2545重量份、硝酸鈉28重量份、碳酸鋇26重量份、螢石粉515重量份、硼砂510重量份、氟矽酸鈉1030重量份和方解石1020重量份。4.根據權利要求2所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，所述的供料道分為攪拌區、後區A、後區B、中區、調節區和料盤區六個部分，供料道內設有加熱器，頂部設有冷卻器，根據產品和供料道的溫度可調節供料道的溫度。5.根據權利要求2所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，所述的供料機包括均料部分、衝料部分、剪料部分和料碗部分，均料部分控制玻璃液均重分布，並進入料碗部分，衝料部分的衝頭將料碗部分的料碗內的玻璃液衝壓出來，剪料部分將衝頭從料碗內衝壓出來的玻璃液剪成料塊，落在成型機模內。6.根據權利要求5所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，所述的剪料部分包括剪刀，該剪刀通過剪刀氣缸動作，剪刀氣缸氣壓為2.52.8公斤，剪刀中心的交叉距離可調，為13mm。7.根據權利要求2所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，所述的供料機的耐火材料包括通用矽線石、剛玉或陶瓷料。8.根據權利要求2所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，所述的成型機包括油壓成型機和氣壓成型機。9.根據權利要求2所述的玻質瓷的製備方法，其特徵在於，所述的退火窯的退火溫度為500600°C，所述的烤花的溫度為550580°C，所述的鋼化的溫度為580600°C。全文摘要本發明涉及一種玻質瓷及其製備方法，該玻質瓷以石英砂75～100重量份、鋰長石10～30重量份、長石30～60重量份、碳酸鈉25～45重量份、硝酸鈉2～8重量份、碳酸鋇2～6重量份、螢石粉5～15重量份、硼砂5～10重量份、氟矽酸鈉10～30重量份和方解石10～20重量份為原料，將原料混合後送入玻璃窯爐中，於1400℃～1600℃熔化成玻璃液，將該玻璃液通過供料道進入供料機，由供料機送入成型機成型，將成型後的產品送入退火窯退火，然後對退火後的產品進行質檢，不合格產品返回原料處，合格產品進行貼花、烤花和鋼化製成成品。與現有技術相比，本發明具有低膨脹耐熱性能，硬度高，不易劃傷碎裂，環保等優點。文檔編號C03C10/00GK101565274SQ200910046939公開日2009年10月28日申請日期2009年3月3日優先權日2009年3月3日發明者朱慶來,歐陽雲霄,牛文華,盛旺喜申請人:景德鎮市焦化工業集團有限責任公司