一种玻璃的显色增强方法

文档序号:1962542阅读:464来源:国知局

专利名称::一种玻璃的显色增强方法
技术领域
:本发明属于玻璃加工
技术领域
,特别涉及用于信号玻璃或滤光玻璃的显色增强技术,以提高玻璃着色均匀性、玻璃强度和热稳定性。
背景技术
:硒硫化镉着色的玻璃具有特殊的光谱特性,首先是颜色纯粹、鲜艳、透过率高,光吸收曲线陡峭(吸收和透过界限分明)。能在很狭窄的波段内使透射率几乎由零达到最大值,在颜色玻璃的光吸收曲线中非常少见。另一个特点是这类玻璃的颜色变化具有连续性。玻璃颜色由黄转变为橙、红和深红,光吸收曲线向长波移动,可制得从520760nm波长的一系列颜色。最后,在透可见光范围内最大透过率能大于90%(试样厚度以2mm计),而且直到近红外区都能保持最大的透过率,低于吸收限波长的光可以全部吸收。由于使用硒硫化镉着色的玻璃具有上述特点,故与用其它着色剂所获得的类似颜色玻璃相比,在实际应用上有着明显的优越性。是制造信号玻璃和滤光玻璃的良好材料。信号玻璃和滤光玻璃等一些要求较高的产品,必须在特殊的显色炉中进行二次显色处理,在规定的显色温度(如红色玻璃在700°C)和时间下获得所需要的光谱曲线。但是,这种显色技术中,显色处理后,玻璃制品降温过程中很难保持玻璃各部分(如制品的不同区域)降温速率的一致,由此导致产品的着色均匀性较差;另一方面,生产效率不高,不适于工业化规模生产。
发明内容鉴于二次显色处理中存在的问题,本发明的首要目的在于提供一种使玻璃着色均匀性好并能提高玻璃强度和热稳定性、经济效益高、生产效率高的玻璃显色增强方法。该玻璃的显色增强方法,是将已加工的信号玻璃或滤光玻璃在显色处理后,迅速放入液体冷却介质中冷却,然后再取出自然冷却。其中,所述液体介质为相对粘度30100Pa.s、闪点22031(TC的油类,包括矿物油、熔融硝酸钾、熔融硝酸钠和硅酮油。本发明中,所述玻璃为硼硅酸盐红色信号玻璃,显色处理在660-72(TC电炉中持续10-20分钟,液体冷却介质为纯KN03熔盐或NaN03熔盐,熔盐温度为330_420°C,冷却时间为5-10分钟。硼硅酸盐红色信号玻璃组成为按重量百分比Si02:68%;A1203:3%;B203:10%;Na20:5%;K20:4%;ZnO:10%;CdS:1.2%;Se:0.5%。红色信号玻璃制成为重量为100克、尺寸①80X50mm,壁厚为3mm的玻璃灯具,将玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在660-72(TC电炉中持续10-20分钟进行显色处理,然后迅速放入330-420°CKN03熔盐中冷却5_10分钟,从熔盐中取出玻璃灯具自然冷却,对玻璃灯具进行清洗、干燥。本发明中,所述玻璃还可为黄色滤光玻璃,组成为按重量百分比Si(^:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:11%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%;所述黄色滤光玻璃制成玻璃灯具,将玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在53(TC电炉中持续20分钟进行显色处理,然后迅速放入28(TC硅酮油中冷却5分钟,再取出玻璃灯具自然冷却,对玻璃灯具进行清洗、干燥。本发明另一目的,在于提供用上述方法制备得到的彩色耐热玻璃。这种彩色耐热玻璃,透过率达到28.5%;着色均匀性好,色度偏差小于0.01;抗弯强度由60-70MPa提高到140180Mpa;热稳定性提高4060°C。该彩色耐热玻璃,为红色或黄色耐热玻璃,不同颜色的玻璃组成及处理方法参考上述相关内容。本发明还已目的,是提供由上述彩色耐热玻璃制成的彩色耐热玻璃制品,这些制品可以为用于飞机、舰船、器皿、防爆等各种高端领域的耐热信号灯或耐热视窗玻璃。采用以上设计,本发明提供的玻璃显色增强方法具有操作简单、成本低廉和生产效率高的特点,将有利于拓展信号玻璃和滤光玻璃的应用范围。其显著的技术效果还包括(1)以硼硅酸盐玻璃作为红色信号玻璃的基础组分,采用硫硒化镉进行着色,得到光学和理化性能优良的红色信号玻璃。通过显色增强处理,在保证信号玻璃着色均匀的同时,提高了玻璃强度和热稳定性,可以作为耐热玻璃使用,用作飞机、舰船、器皿、防爆等各种高端领域的信号玻璃和滤光玻璃(制成例如红色信号灯、红色视窗玻璃等),从而扩大了信号和滤光玻璃的应用范围。本发明得到的黄色耐热滤光玻璃,可以用做飞机、舰船、器皿、防爆等各种高端领域的信号玻璃和滤光玻璃(制成例如黄色信号灯、黄色视窗玻璃等),扩大了原有信号和滤光玻璃的应用范围。(2)显色温度和时间对信号玻璃光谱特性有一定的影响,而以温度的影响最显著。本发明依据硫硒化镉着色机理,通过研究显色温度、时间对信号玻璃光谱特性的影响,采取调整显色工艺参数的方法,可以得到所需要的光谱曲线。(3)本发明在玻璃显色处理后,通过放入液体冷却介质中迅速冷却,使得在整个工艺过程中,玻璃各部分(如内层和外层)的降温速率完全一致,保证了着色均匀性;冷却的同时还对玻璃进行了液体增强处理,使玻璃强度提高到原来的2倍以上;热稳定性提高了30-60°C。(4)采用本发明显色增强技术的耐热玻璃着色均匀,光谱曲线重复性好,成品率高。该技术操作简单,生产效率高,适宜工业化规模生产。图1是表示本发明彩色玻璃显色增强方法的工艺过程。图2是表示显色温度与玻璃光谱曲线的关系图(显色时间20分钟)。图3是表示本发明实施例1红色耐热信号玻璃的光谱曲线图(显色温度66(TC,显色时间20分钟)。图4是表示本发明实施例6黄色耐热滤光玻璃的光谱曲线图(显色温度53(TC,显色时间20分钟)。具体实施例方式本发明从解决现有信号玻璃和滤光玻璃着色均匀性较差入手,提供一种玻璃显色增强技术,从而获得着色均匀性好、玻璃强度高和热稳定性好的彩色耐热信号玻璃。本发明可以对已有的红色信号玻璃制品进行处理,以硼硅酸盐玻璃作为红色信号玻璃的基础组分,采用硫硒化镉进行着色,以常规方式制成玻璃制品。本发明采用的红色信号玻璃原料组成可以为(按wt^计)Si02:6872%;A1203:25%;B203:812%;Na20:510%;K20:26%;ZnO:812%;CdS:13%;Se:0.31%。本发明还可以对已有的黄色滤光玻璃制品进行处理,使用黄色滤光玻璃组分,例如以组成配比(Wt%)为Si02:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:ll%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%制成的玻璃制品。之后,本发明以常规方式对玻璃制品进行二次显色处理;玻璃制品显色处理后,先放入液体冷却介质中迅速冷却,然后再取出自然冷却。对红色信号玻璃,冷却温度为330-420°C,对黄色滤光玻璃,冷却温度为280°C,时间为5_10分钟。从冷却介质中取出玻璃灯具后,对玻璃灯具进行清洗、干燥,从而获得光谱特性和理化性能优良的彩色耐热玻璃灯具。彩色玻璃显色增强方法的工艺过程参见图l所示。在本发明中,采用液体冷却介质例如KN03熔盐、矿物油、熔融硝酸钠、和硅酮油等对显色处理玻璃制品进行冷却,在均匀冷却玻璃的同时,还对玻璃起到了增强作用玻璃是一种脆性材料,由于表面微裂纹等缺陷的存在使玻璃的实际强度比理论强度低得多,因此它的应用范围受到一定的限制。为了改善它的机械性能和热稳定性,提高玻璃的理化性能,采用物理增强处理来实现。物理增强处理是通过把玻璃加热到适宜温度后迅速冷却,使玻璃表面急剧收縮,产生压应力,而玻璃中层冷却较慢,还来不及收縮,故形成张应力,使玻璃获得较高的强度。物理增强方法很多,按冷却介质来分,可分为微粒增强法,液体介质增强法和气体介质增强法。本发明针对特定的彩色玻璃进行研究,发现由于液体的热导率比空气高几倍甚至几十倍,所以采用液体作为冷却介质有助于提高玻璃的增强效果,且通过实验获知液体介质最好使用相对粘度30lOOPas、闪点22031(TC的油类,如矿物油、熔融硝酸钾、熔融硝酸钠和硅酮油等。具体的,对于红色信号玻璃或黄色滤光玻璃灯具来说,可以利用显色处理温度与液体增强加热温度相近的特点(如红色信号玻璃约700°C),首先对彩色玻璃灯具进行显色处理,然后放入一定温度的冷却介质中迅速冷却。在该冷却过程中,玻璃灯具各部分的降温速率完全一致,保证了着色均匀性;并且在冷却的同时,对玻璃灯具完成了液体增强处理,从而提高玻璃灯具强度和热稳定性,得到耐热玻璃灯具。以下将以实施例详述本发明,实施例的工艺过程参见图l所示。这些实施例是对本发明的进一步说明而非限制。实施例11)将组成配比(Wt%)为Si02:68%;A1203:3%;B203:10%;Na20:5%;K20:4%;ZnO:10%;CdS:1.2%;Se:0.5%。混合均匀,置于刚玉坩埚中,在1400155(TC熔制后,在130(TC压制成型重量为IOO克的数个玻璃灯具,尺寸为①80X50mm,壁厚为3mm。对退火后的玻璃灯具卡口研磨,以备显色增强处理。2)采用100wt%KN03作为熔盐,在电炉中熔化,并澄清24h以上备用。3)将步骤1)制成的玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在温度66(TC电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。然后,从电炉中取出工装迅速放入100^%的1(冊3熔盐中,熔盐温度为380°C,时间为5分钟。4)从熔盐中取出玻璃灯具,自然冷却,对玻璃灯具进行清洗、干燥得到产品红色耐热玻璃灯具。对照品的制备将步骤1)制成的玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在温度66(TC电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。然后,关闭电炉自然冷却得到对照品红色玻璃灯具。参照HB6441《飞机照明颜色和信号灯颜色通用要求》、GB/T5137.2《汽车安全玻璃试验方法第二部分光学性能试验》、GJB150.5《温度冲击试验》和三点弯曲强度测试方法对产品和对照品进行检测。结果参见表l:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注看色均匀性的考核,通过对比制品不同区域的色度偏差来考核;灯罩形状的特殊性,在抗弯强度测试中仅对玻璃材质本身强度进行试验。实施例1得到的红色耐热信号玻璃的光谱曲线参见图3。检测表明本发明实施例产品截止波长440nm,透过率达到28.5%;着色均匀性好,色度偏差小于0.01;抗弯强度由对照品的60-70MPa提高到140Mpa;热稳定性提高了40°C。没有发生变形,成品率高。该产品可以作为耐热玻璃灯具使用在飞机、舰船和防爆等特殊领域,而对照品只能作为普通照明灯具的滤光玻璃使用。实施例2采用与实施例1相同的步骤。其中不同处为步骤3)中将玻璃灯具放入耐温工装中在温度670°C电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。按照实施例的检测方法对实施例2的产品进行检测,数据列于表2。实施例3采用与实施例1相同的步骤。其中不同处为步骤3)中将玻璃灯具放入耐温工装中在温度680°C电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。按照实施例的检测方法对实施例3的产品进行检测,数据列于表2。实施例4采用与实施例1相同的步骤。其中不同处为步骤3)中将玻璃灯具放入耐温工装中在温度700°C电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。按照实施例的检测方法对实施例4的产品进行检测,数据列于表2。实施例5采用与实施例1相同的步骤。其中不同处为步骤3)中将玻璃灯具放入耐温工装中在温度720°C电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。按照实施例的检测方法对实施例25的产品进行检测,数据列于表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注看色均匀性的考核,通过对比制品不同区域的色度偏差来考核;灯罩形状的特殊性,在抗弯强度测试中仅对玻璃材质本身强度进行试验。实施例15以制备壁厚为3mm红色耐热玻璃灯具为例对本发明的显色增强方法进行了描述。数据显示,所有实施例产品的透过率均符合标准,着色均匀性好,色度偏差均小于0.01,抗弯强度、热稳定性均显著提高,成为适用于飞机、舰船和防爆等特殊领域中的耐热玻璃灯具。另一方面,用实施例1至5的数据绘制显色温度与玻璃光谱曲线的关系图,参见图2,表明玻璃显色处理的显色温度和时间对玻璃光谱特性有影响。通过此类光谱曲线,可以通过调整显色温度来得到所需要的光谱特性和强度的玻璃制品。实施例6:黄色耐热滤光玻璃灯具1)将组成配比(wt%)为Si02:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:11%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%。混合均匀,置于刚玉坩埚中,在1350145(TC熔制后,在1240°C压制成型重量为IOO克的数个玻璃灯具,尺寸为①80X50mm,壁厚为3mm。对退火后的玻璃灯具卡口研磨。2)采用有机硅油-硅酮油作为冷却介质,在电炉中升温至28(TC保温。3)将步骤1)制成的玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在温度530°C电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。然后,从电炉中取出工装迅速放入有机硅油熔盐中,温度为28(TC,时间为5分钟。4)从熔盐中取出玻璃灯具,自然冷却,对玻璃灯具进行清洗、干燥得到产品黄色耐热滤光玻璃灯具。对照品的制备将步骤1)制成的玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在温度53(TC电炉中进行显色处理,显色时间20分钟。然后,关闭电炉自然冷却得到对照品黄色滤光玻璃灯具。按照实施例1的检测方法对实施例6的产品和对照品进行检测,数据列于表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注着色均匀性的考核,通过对比制品不同区域的色度偏差来考核;灯罩形状的特殊性,在抗弯强度测试中仅对玻璃材质本身强度进行试验。实施例6黄色耐热滤光玻璃的光谱曲线参见图4。检测表明本发明以制备黄色耐热滤光玻璃灯具为实施例对本发明的显色增强方法进行描述。产品截止波长400nm,透过率达到34.8%;着色均匀性好,色度偏差小于0.01;抗弯强度由60-70MPa提高到160Mpa;热稳定性提高6(TC。没有发生变形,成品率高。该黄色耐热滤光玻璃灯具也可用于飞机、舰船和防爆等特殊领域中的耐热玻璃灯具。实施例7采用与实施例1相同的步骤。其中不同处为步骤3)中将玻璃灯具从显色电炉中取出工装迅速放入100wt^的KN03熔盐中,熔盐温度为33(TC,时间为5分钟。按照实施例的检测方法对实施例7的产品进行检测,数据列于表4。实施例8采用与实施例1相同的步骤。其中不同处为步骤3)中将玻璃灯具从显色电炉中取出工装迅速放入100wt^的KN03熔盐中,熔盐温度为42(TC,时间为5分钟。按照实施例的检测方法对实施例8的产品进行检测,数据列于表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注着色均匀性的考核,通过对比制品不同区域的色度偏差来考核;灯罩形状的特殊性,在抗弯强度测试中仅对玻璃材质本身强度进行试验。实施例7、8进一步以得到3mm红色耐热玻璃灯具为例对本发明的方法进行描述。实施例1、7、8的测试数据表明本发明中对红色信号玻璃增强处理的熔盐温度在330420°C范围内,均能实现对该玻璃的显色增强;另一方面也提示,熔盐温度对玻璃光谱特性、抗弯强度和热稳定性会有影响,因此,本发明可以在一定范围内通过调整熔盐温度来获取需要的光谱特性和强度的玻璃制品。权利要求一种玻璃的显色增强方法,其特征在于,将已加工的信号玻璃或滤光玻璃在显色处理后,迅速放入液体冷却介质中冷却,然后再取出自然冷却。2.根据权利要求1所述玻璃的显色增强方法,其特征在于,所述液体介质为相对粘度30100Pas、闪点22031(TC的油类,包括矿物油、熔融硝酸钾、熔融硝酸钠和硅酮油。3.根据权利要求1或2所述玻璃的显色增强方法,其特征在于,所述玻璃为硼硅酸盐红色信号玻璃,显色处理在660-720°C电炉中持续10-20分钟,液体冷却介质为纯KN03熔盐或NaN03熔盐,熔盐温度为330-42(TC,冷却时间为5-10分钟。4.根据权利要求3所述玻璃的显色增强方法,其特征在于,所述硼硅酸盐红色信号玻璃组成为按重量百分比Si02:68%;A1203:3%;B203:10%;Na20:5%;K20:4%;ZnO:10%;CdS:1.2%;Se:0.5%。5.根据权利要求4所述玻璃的显色增强方法,其特征在于,所述红色信号玻璃制成为重量为100克、尺寸①80X50mm,壁厚为3mm的玻璃灯具,将玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在660-720°C电炉中持续10-20分钟进行显色处理,然后迅速放入330_420°CKN03熔盐中冷却5-10分钟,从熔盐中取出玻璃灯具自然冷却,对玻璃灯具进行清洗、干燥。6.根据权利要求1或2所述玻璃的显色增强方法,其特征在于,所述玻璃为黄色滤光玻璃,组成为按重量百分比Si02:66.8%;B203:3%;Na20:9%;K20:11%;ZnO:13%;CdS:1.3%;Se:0.001%;所述黄色滤光玻璃制成玻璃灯具,将玻璃灯具放入耐温工装中,将工装吊挂在530°C电炉中持续20分钟进行显色处理,然后迅速放入28(TC硅酮油中冷却5分钟,再取出玻璃灯具自然冷却,对玻璃灯具进行清洗、干燥。7.—种彩色耐热玻璃,用权利要求1至6任一所述方法制备得到。8.根据权利要求7所述彩色耐热玻璃,其特征在于,所述彩色耐热玻璃透过率达到28.5%;着色均匀性好,色度偏差小于0.01;抗弯强度由60-70MPa提高到140180Mpa;热稳定性提高4060°C。9.根据权利要求7所述彩色耐热玻璃,其特征在于,为红色或黄色耐热玻璃。10.—种彩色耐热玻璃制品,其特征在于,由权利要求7或8所述彩色耐热玻璃制成,为耐热信号灯或耐热视窗玻璃。全文摘要本发明涉及一种玻璃的显色增强方法,属于玻璃加工
技术领域
,主要用于信号玻璃或滤光玻璃。本发明按玻璃组成制成玻璃制品后,进行显色处理,然后迅速放入液体冷却介质中冷却,再取出自然冷却,对玻璃灯具进行清洗、干燥。所述液体介质为相对粘度30~100Pa·s、闪点220~310℃的油类,包括矿物油、熔融硝酸钾、熔融硝酸钠和硅酮油。采用本发明显色增强处理后的彩色玻璃成为了耐热玻璃,不仅提高了着色均匀性,玻璃强度和热稳定性,还扩大了信号玻璃和滤光玻璃的应用范围。本发明具有操作简单,成本低廉,成品率高和可重复性好的特点,适宜工业化规模生产。文档编号C03C4/02GK101717185SQ200910236860公开日2010年6月2日申请日期2009年11月4日优先权日2009年11月4日发明者刘永华,祖成奎,赵慧峰,陈江,韩滨申请人:中国建筑材料科学研究总院
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