一種具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板的製造方法
2023-05-25 11:40:26 6
一種具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板的製造方法
【專利摘要】本發明涉及無機非金屬材料【技術領域】，具體涉及一種具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板的製造方法，其包括如下步驟：步驟1）製造防靜電玻璃熔塊：選用質量份數為24%～50%無機導電粉體和質量份數為50%～76%玻璃粉作為原料經熔融、水淬、破碎工序後製成粒徑≤4目的防靜電玻璃熔塊；步驟2）布施熔塊：在陶瓷磚坯體上布施步驟1）製造的防靜電玻璃熔塊和普通玻璃熔塊的混合熔塊，其中普通玻璃熔塊的質量為防靜電玻璃熔塊質量的0～3倍，然後噴灑粘接劑將混合熔塊固定，並用輥子將布施的混合熔塊壓平；步驟3）入窯燒成；步驟4）拋磨加工；得到具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板。
【專利說明】一種具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無機非金屬材料【技術領域】，尤其涉及玻璃與陶瓷的複合材料，更具體地涉及一種具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板的製造方法。
【背景技術】
[0002]靜電是一種客觀的自然現象，產生的方式多種，如接觸、摩擦等。靜電對一些敏感儀器和場所，可能會導致致命的危害。如靜電在放電時產生的電磁效應(電磁幹擾或電磁兼容性)會干擾精密儀器的正常工作，造成自動化設備的誤動作；電荷的聚集可能產生尖端放電現象，可能燒毀精密儀器，產生的電火花可能引燃粉塵，造成爆炸事故。因此靜電防護技術在如電子工業、石油工業、兵器工業、紡織工業、橡膠工業以及航天與軍事領域都收到極大重視，力求尋求減少靜電造成的損失。
[0003]普通玻璃材料具有很高的電阻率，容易積聚電荷，這些電荷的積聚可能會帶來如上述的多種危害。每年都有相關靜電危害造成損失的報導，因此急需一種能解決以上問題的建築材料。
[0004]研究表明，當材料的體積電阻率超過IX 101° Ω.m時，材料耗散電荷的能力明顯減弱；從消除靜電的角度考慮，材料的體積電阻率不應該高於IXIOkiQ.πι。當材料表面電阻為IO4~109Ω時，積累的電荷會儘快地釋放，從而達到防靜電的效果。
[0005]我們常見的普通玻璃在常態下是一種絕緣體，因而表面容易積聚電荷，積累靜電。為此人們研發了很多生產防靜電玻璃的工藝，例如在玻璃中加入導電離子，在玻璃表面附加導電膜等。在玻璃中加入導電離子主要用於製造固體電解質玻璃、導電漿料用防靜電玻璃粉，以上主要應用是鋰離子電池等；在玻璃表面附加導電膜主要用於製造防靜電玻璃纖維以及具有表面導電能力的玻璃製品，其主要應用在平板顯示領域，例如在平板顯示中被廣泛使用的ITO (錫氧化銦)玻璃。以上兩種方式所製造的防靜電玻璃成本高，而且使用範圍基本固定，特別是ITO玻璃製造設備昂貴，需要等離子體濺射設備，並且製造的防靜電玻璃僅在表面具有一層濺射形成的導電膜。以上兩種方式製得的防靜電玻璃均不適合用於作為建築裝飾材料。
[0006]在建築裝飾材料中，玻璃製品佔有很大的比例。隨著生產技術和材料的進步，除了傳統的建築玻璃外，玻璃馬賽克、微晶玻璃磚、微晶玻璃陶瓷複合板、拋晶磚、拋釉磚等新產品不斷湧現，在建築物內外裝飾中發揮著越來越重要的作用。如果將防靜電玻璃材料用於以上產品，則可以獲得具有電磁屏蔽功能、防靜電功能的建築裝飾產品，避免靜電危害。為此人們不斷研發具有適合批量生產，成本低廉的建築用防靜電玻璃及其製品。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於提出一種廉價的防靜電玻璃，其具有成本低廉，製造工藝簡單等特點，而且可以將其或將其作為一種基礎原料製造建築裝飾材料，能給人們提供舒適、健康的生活空間。而且以此種防靜電玻璃作為材料，還能生產例如防靜電平板玻璃、防靜電玻璃器皿、防靜電玻璃馬賽克、防靜電玻璃熔塊，防靜電的玻璃微晶陶瓷複合板等防靜電製品O
[0008]為達此目的，本發明採用以下技術方案:一種防靜電玻璃，其至少是由質量份數為24%~50%的無機導電粉體和50%~76%的玻璃粉作為原料混勻後熔融冷卻製得，所述無機導電粉體為無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物。
[0009]進一步地，在上述防靜電玻璃中，無機導電氧化物為包括但不限於導電氧化錫、導電氧化鋅、導電氧化鈦、導電氧化鐵中的一種或多種混合。
[0010]進一步地，在上述防靜電玻璃中，導電的鈦酸鹽為包括但不限於導電鈦酸鋇、導電鈦酸鉛中的一種或多種混合。
[0011]進一步地，在上述防靜電玻璃中，玻璃粉可以是低溫玻璃粉、普通建築玻璃粉、器皿玻璃粉、微晶玻璃粉、玻璃熔塊粉中的一種或多種組合。
[0012]低溫玻璃粉是指熔融溫度較低的玻璃粉，例如鉛玻璃粉；普通建築玻璃粉是指門窗所用的平板玻璃廢棄後破碎製成的粉料；器皿玻璃粉是指玻璃瓶、罐、杯、碟廢棄後破碎製成的粉料；微晶玻璃粉是指微晶玻璃破碎後製成的粉料，玻璃熔塊粉是指將熔融態的玻璃直接水淬冷卻製得的塊狀物破碎成粉製成的粉料。另外，玻璃熔塊也通常作為陶瓷生產的釉用原料，主要起作助熔劑和提高釉面質量作用，另外玻璃熔塊也可以作為生產微晶玻璃陶瓷複合板的原料。
[0013]當然，以上玻璃粉組 分也可以採用礦物原料的形式加入，但熔融溫度要高於1400。。。
[0014]上述防靜電玻璃可以製成防靜電平板玻璃、防靜電玻璃器皿、防靜電玻璃馬賽克、防靜電玻璃熔塊。
[0015]本發明還提供一種製造防靜電玻璃的方法，其包括如下步驟:
[0016]步驟I)混料:將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%,玻璃粉的質量份數為50%~76% ；
[0017]步驟2)熔制:將步驟I)製得的混合料在窯爐中熔制，熔制溫度為1200 °C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；
[0018]步驟3)成型冷卻:將步驟2)得到的玻璃漿料成型冷卻得到防靜電玻璃製品。
[0019]進一步地，在上述方法中，步驟I)中所使用的導電氧化物包括但不限於導電氧化錫、導電氧化鋅、導電氧化鈦、導電氧化鐵中的一種或多種混合。
[0020]進一步地，在上述方法中，步驟I)中所使用的導電的鈦酸鹽包括但不限於導電鈦酸鋇、導電鈦酸鉛中的一種或多種混合。
[0021]進一步地，在上述方法中，步驟I)中將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻是採用幹法混合的方式進行的。當然溼法混的方式也可以，不過需要增加一步將溼法混合後的混合料乾燥的工序，這樣會增大能耗。
[0022]進一步地，在上述方法中，幹法混合的設備為振磨機或幹混球磨機，混和時間為^ 30分鐘。
[0023]在上述方法中，步驟2)熔制前，可以先將步驟I)混合均勻的混合料布撒於承載體上，再進行熔制。如此，製成的防靜電玻璃會隨承載體表面形貌而呈現不同形態，例如承載體表面形貌為平面，則可以製成防靜電平板玻璃；承載體表面具有網格狀的方格，則可以製成防靜電玻璃馬賽克。
[0024]進一步地，在上述方法中，承載體的材質可以是耐火材料、陶瓷生坯體、陶瓷素燒還體、高溫金屬中的一種。
[0025]進一步地，在上述方法中，承載體和混合料之間設有防粘層，這樣燒結後，防靜電玻璃就能很容易從承載體上取下。防粘層的材料可以是氧化鋁、莫來石、鋁釩土、堇青石、碳化矽、氮化矽等耐火材料；具體地，可以將上述耐火材料球磨成漿料，塗覆在承載體上，然後再布撒混合料。
[0026]進一步地，本發明還提供一種製造防靜電平板玻璃的方法，其包括如下步驟；
[0027]步驟I)混料:將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%,玻璃粉的質量份數為50%~76% ；
[0028]步驟2)熔制:將步驟I)製得的混合料均勻布撒在耐火模具中，所述模具上具有凹陷的模腔，模腔表面光滑並且模腔底面為平面，在窯爐中熔制，熔制溫度為1200°C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；
[0029]步驟3)冷卻成型:待步驟2)製得的玻璃漿料在模具中冷卻凝固後，繼續冷卻至常溫即可將得到的防靜電平板玻璃從模具中取出。
[0030]進一步地，在步驟3)冷卻成型過程中還包括退火工序，將步驟3)得到的平板玻璃在480°C~540°C下退火I~2小時。退火可以消除玻璃種的應力，防止因應力集中造成的破碎損耗。
[0031]以上製成的防靜電平板玻璃可以進行後期的機械加工，包括切割、磨削、拋光等。
[0032]當然除了以上方法外，還可以採用浮法、垂直引上法、平拉法、壓延法等公知的製造平板玻璃工藝製備上述平板防靜電玻璃。
[0033]進一步地，本發明還提供一種製造防靜電玻璃器皿的方法，其包括如下步驟:
[0034]步驟I)混料:將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%,玻璃粉的質量份數為50%~76% ；
[0035]步驟2)熔制:將步驟I)製得的混合料在窯爐中熔制，熔制溫度為1200 °C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；
[0036]步驟3)成型冷卻:將步驟2)得到的玻璃漿料倒入成型模具中吹製成型，然後在500°C左右退火I~2小時，最後冷卻，得到導電的玻璃器皿。
[0037]進一步地，本發明還提供一種防靜電玻璃熔塊的製造方法，其包括如下步驟:
[0038]步驟I)混料:將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉料混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%，玻璃顆粒的質量份數為50%~76% ；
[0039]步驟2)熔制:將步驟I)製得的混合料布撒裝入耐火匣缽中，再在窯中熔制，或直接將混合料輸送入玻璃熔窯中熔制；熔制溫度為1200°C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；[0040]步驟3)成型冷卻:將步驟2)得到玻璃漿料水淬冷卻，並破碎成顆粒狀即可得到防靜電玻璃熔塊。
[0041]以上防靜電玻璃熔塊可以作為釉用原料，或直接布施於陶瓷坯體表面，形成具有防靜電釉面層或玻璃層的陶瓷磚製品。
[0042]在以上介紹的防靜電玻璃、防靜電平板玻璃、防靜電平板玻璃的製造方法需要採用大量的無機導電粉作為原料，無機導電粉成本較高，因此所對應的產品成本也較高，不利於推廣應用，為此這裡介紹另外一種降低成本的方法，在新的方法中，將上述製備的防靜電玻璃熔塊作為原料來製造防靜電玻璃。
[0043]一種防靜電玻璃的製備方法，其包括如下步驟:
[0044]步驟I)製造防靜電玻璃熔塊:首先將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%，玻璃粉的質量份數為50%~76% ;然後將製得的混合料布撒裝入耐火匣缽中，再在梭式窯中熔制，或直接將製得的混合料直接輸送入玻璃熔窯中熔制；熔制溫度為1200°C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；最後將得到玻璃漿料水淬冷卻，並破碎成顆粒，即可得到防靜 電玻璃熔塊；
[0045]步驟2)熔制:將步驟I)得到的防靜電玻璃熔塊與普通玻璃熔塊混合均勻，布撒在承載體上，然後入窯燒成，燒成溫度為1150°C~1300°C，燒成帶保溫時間為60~120分鐘；
[0046]步驟3)冷卻成型:冷卻後，將承載體從窯中取出，然後將附著在承載體表面的防靜電玻璃取下。
[0047]通過導電的防靜電玻璃熔塊與普通玻璃熔塊混合均勻，在窯爐中以燒成溫度為1150°C~1300°C，燒成帶保溫時間為60~120分鐘的燒成制度下燒成，所製得的防靜電玻璃的結構是防靜電玻璃熔塊與普通玻璃熔塊相互混熔，防靜電玻璃熔塊在製成的防靜電玻璃中相當於一個個導電橋，使得電荷可以通過其導通，從而達到放靜電的目的。為了保證防靜電效果，在上述方法中，普通玻璃熔塊的質量<防靜電玻璃熔塊質量的3倍。超過3倍，因防靜電玻璃熔塊在防靜電玻璃中形成的導電橋較少，體電阻會超過IO9 Ω.ι?，防靜電效果較差或不具備防靜電效果。
[0048]進一步地，本發明還提供一種製造防靜電玻璃馬賽克的方法，其包括如下步驟:
[0049]步驟I)混料:將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%,玻璃粉的質量份數為50%~76% ；
[0050]步驟2)熔制:將步驟I)製得的混合料布撒入具有網格狀方格模腔的由耐火材料或高溫金屬製成的模具中，再在窯爐中熔制，熔制溫度為1200°C~1600°C，保溫時間為I~2小時，得到熔融態的玻璃漿料；
[0051]步驟3)成型冷卻:待玻璃漿料在網格狀的模具中成型冷卻後取出，得到防靜電玻璃馬賽克成品。
[0052]進一步地，為了降低上述方法製備防靜電玻璃馬賽克的成本，並增加玻璃馬賽克的裝飾效果，可以採用如下方法製備防靜電玻璃馬賽克:
[0053]步驟I)製造防靜電玻璃熔塊:首先將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%，玻璃粉的質量份數為50%~76% ;然後將製得的混合料布撒裝入耐火匣缽中，再在梭式窯中熔制，或直接將製得的混合料直接輸送入玻璃熔窯中熔制；熔制溫度為1200°C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；最後將得到玻璃漿料水淬冷卻，並破碎成粒徑< 4目的顆粒，即可得到防靜電玻璃熔塊；
[0054]步驟2)熔制:將步驟I)製得的防靜電玻璃熔塊和普通玻璃熔塊混合後布撒入具有網格狀方格模腔的由耐火材料或高溫金屬製成的模具中，再在窯爐中燒成，1150°C~1300°C，燒成帶保溫時間為60~120分鐘；
[0055]步驟3)冷卻成型:冷卻後，將模具體從窯中取出，然後將形成的防靜電玻璃馬賽克從模具中取出。
[0056]通過導電的防靜電玻璃熔塊與普通玻璃熔塊混合均勻，在窯爐中以燒成溫度為1150°C~1300°C，燒成帶保溫時間為60~120分鐘的燒成制度下燒成，所製得的防靜電玻璃馬賽克的結構是防靜電玻璃熔塊與普通玻璃熔塊相互混熔，防靜電玻璃熔塊在製成的防靜電玻璃馬賽克中相當於一個個導電橋，使得電荷可以通過其導通，從而達到防靜電的目的。為了 保證防靜電效果，在上述方法中，普通玻璃熔塊的質量<防靜電玻璃熔塊質量的3倍。超過3倍，因防靜電玻璃熔塊在防靜電玻璃馬賽克中形成的導電橋較少，體電阻會超過IO9 Ω.πι，防靜電效果較差甚至不具備防靜電效果。
[0057]進一步地，本發明還提供一種製造具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板的方法，其包括如下步驟:
[0058]步驟I)製造防靜電玻璃熔塊:首先將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%，玻璃粉的質量份數為50%~76% ;然後將製得的混合料布撒裝入耐火匣缽中，再在梭式窯中熔制，或直接將製得的混合料直接輸送入玻璃熔窯中熔制；熔制溫度為1200°C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；最後將得到玻璃漿料水淬冷卻，並破碎成粒徑為< 4目的顆粒，即可得到防靜電玻璃熔塊；
[0059]步驟2)布施熔塊:在陶瓷磚坯體上布施步驟I)製造的防靜電玻璃熔塊和普通玻璃熔塊的混合熔塊，其中普通玻璃熔塊的質量為防靜電玻璃熔塊質量的O~3倍，然後噴灑粘接劑將混合熔塊固定，並用輥子將布施的混合熔塊壓平；
[0060]步驟3)入窯燒成:在輥道窯氧化氣氛燒成，燒成溫度1200~1250°C，燒成周期為60~120分鐘；
[0061]步驟4)拋磨加工:將出窯爐冷卻的製品進行磨邊和拋光加工，得到具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板。
[0062]這裡所說的普通玻璃熔塊是指不導電沒有防靜電效果的玻璃熔塊。
[0063]和現有技術相比，本發明製造的防靜電玻璃廉價、工藝簡單、易於實現，而且可以用其作為原料製造豐富的建築材料，例如防靜電平板玻璃、防靜電玻璃馬賽克、防靜電玻璃熔塊、有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板等。
【具體實施方式】
[0064]下面通過具體的優選實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
[0065]下表1為實施例的配方表。[0066]表1
[0067]
【權利要求】
1.一種具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板的製造方法，其包括如下步驟: 步驟I)製造防靜電玻璃熔塊:首先將由無機導電氧化物、導電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無機導電粉體與玻璃粉混合均勻，製成混合料，其中無機導電粉體的質量份數為24%~50%，玻璃粉的質量份數為50%~76% ;然後將製得的混合料布撒裝入耐火匣缽中，再在梭式窯中熔制，或直接將製得的混合料直接輸送入玻璃熔窯中熔制；熔制溫度為1200°C~1600°C，得到熔融態的玻璃漿料；最後將得到玻璃漿料水淬冷卻，並破碎成粒徑為< 4目的顆粒，即可得到防靜電玻璃熔塊； 步驟2)布施熔塊:在陶瓷磚坯體上布施步驟I)製造的防靜電玻璃熔塊和普通玻璃熔塊的混合熔塊,其中普通玻璃熔塊的質量為防靜電玻璃熔塊質量的O~3倍,然後噴灑粘接劑將混合熔塊固定，並用輥子將布施的混合熔塊壓平； 步驟3)入窯燒成:在輥道窯氧化氣氛燒成，燒成溫度1200~1250°C，燒成周期為60~120分鐘； 步驟4)拋磨加工:將出窯爐冷卻的製品進行磨邊和拋光加工，得到具有防靜電玻璃層的微晶玻璃陶瓷複合板。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述無機導電氧化物為導電氧化錫、導電氧化鋅、導電氧化鈦、導電氧化鐵中的一種或多種混合。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述導電的鈦酸鹽為導電鈦酸鋇、導電鈦酸鉛中的一種或多種混合。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟2)中所使用粘接劑為質量份數為5%的羧甲基纖維素水溶液。
【文檔編號】C03C17/04GK103739207SQ201310699074
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】蔡曉峰, 於偉東 申請人:佛山市粵嶠陶瓷技術創新服務中心, 蔡曉峰