专利名称：一种铝硅酸盐玻璃液的澄清方法
技术领域：
本发明属于玻璃制造领域，确切的说是一种铝硅酸盐玻璃的澄清方法，提高玻璃液熔化过程中气泡的长大和溢出速率，从而改善玻璃液的澄清质量，提升玻璃原片的性能指标。
背景技术：
近十年来，电子信息产业得到了飞跃式的发展，便携式电子设备手机、笔记本电脑乃至平板电脑，越来越多的走进了人们的生活，给人类的生产生活带来了便利。无论这些电子设备的功能有多少不同，其都不可避免的使用玻璃作为显示系统的主要组成部分，传统 使用的纳钙硅玻璃的机械强度和耐磨性不佳，不能适应长时间的使用以及在特殊环境下的使用。尤其是当这些电子设备采用触摸控制或者手写输入时，其表面将被手指或手写笔等尖锐物体划伤，从而影响电子设备的使用寿命。因此，需要增加设计一种保护屏玻璃，用以保护电子设备不被划伤或者意外冲击损坏，延长其使用寿命。本发明涉及的铝硅酸盐玻璃能够适合于上述保护屏玻璃的制备。但是，此种铝硅酸盐玻璃粘度大，制备过程中气泡难以排出，从而影响了原片制备的成品率和基本性能，因此需要采用特殊的方式对玻璃液进行澄清，提高玻璃熔化过程中气泡的长大速率和溢出速率，促进该种玻璃的工业化生产，创造良好的经济和社会价值。现行的浮法玻璃工业中常用Na2SO4或者Nacl作为澄清剂，这两种都属于高温澄清齐U，在1400°c以上才能发挥作用，可以满足低黏度特征的普通浮法玻璃生产要求，但是对于具有较大黏度的特种玻璃则不能达到良好效果。现行的无碱硼硅酸盐玻璃液晶玻璃基板的生产工艺中常使用氧化砷做为澄清剂，可以达到较好的澄清效果，但其具有毒性，随着环保政策的日益严苛，其正在逐渐被取代。现行的浮法玻璃工业中基本都使用常压澄清，可以满足普通玻璃的澄清技术要求，但是对于特种玻璃制备过程中微小气泡难以溢出的现实情况，常压澄清则难以完全满足生产制备要求。
发明内容
本发明提供一种铝硅酸盐玻璃液的梯度复合澄清方法，提高玻璃液熔化过程中气泡的长大和溢出速率，从而改善玻璃液的澄清质量，减少铝硅酸盐玻璃制备过程中存在的气泡缺陷，提高制备生产过程中的成品率，提升玻璃原片的质量指标。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种铝硅酸盐玻璃液的澄清方法，其特征在于包括对铝硅酸盐玻璃液的物理处理和化学处理，所述物理处理是指铝硅酸盐玻璃液澄清部气压控制在IOOPa 9 X IO4Pa ;所述化学处理是指向铝硅酸盐玻璃配合料中加入复合澄清剂，所述复合澄清剂是K、Na、Li的硫酸盐或/和硝酸盐中的两种或两种以上与Sn、Sb、Ce氧化物中的两种或两种以上混合的组合物。本发明进一步技术方案还包括以下特征所述复合澄清剂的用量为玻璃配合料总质量的2. 5 6%。所述铝硅酸盐玻璃液澄清部气压控制于I X IO2 9 X IO4Pa0按占玻璃配合料总质量的百分比计算，所述复合澄清剂中硫酸盐或/和硝酸盐的总量为玻璃配合料总质量的2 4. 5%，所述复合澄清剂中氧化物的总量为玻璃配合料总质量的O. 5 I. 5%ο本 发明中使用添加复合澄清剂的化学澄清方法和减压澄清的物理澄清方法相结合的方式对熔化过程中的玻璃液进行澄清，促进玻璃液中气泡泡径的迅速长大和快速溢出，从而提高单位时间内的澄清效率，减少玻璃成品中的气泡缺陷，提升玻璃原片制备成品率和原片性能指标。使用的化学方法为添加复合澄清剂，使用复合澄清剂其主要目的是避免单一澄清剂使用过程中由于玻璃液的澄清过程过于集中，气泡生长及排出时间受限造成的澄清质量不高等缺陷，在玻璃液的熔化过程中根据不同的温度段分别产生及排出气泡，在玻璃液中产生梯度排泡效果，提高玻璃液的澄清质量。复合澄清剂产生以下作用(1)能在玻璃液的熔制过程中通过化合物的分解带动气泡的溢出，产生澄清效果；(2)降低玻璃液的高温粘度，促进气泡的溢出。复合澄清剂选择K2S04、Na2SO4, Li2SO4, KNO3> NaNO3> LiNO3中两种或两种以上与Sn02、Sb2O3、CeO2中两种或两种以上混合的组合物；采用以上盐类物质的两种或两种以上引入，其目的是为了在玻璃中产生逐级澄清的效果，具体的说是使不同的化合物在低、中、高温等不同的温度段分解，不断带动玻璃熔制过程中产生的气体排出，从而延长玻璃液的澄清时间，产生复合澄清效果，提高玻璃液的澄清质量。其中Sb2O3的分解温度段为1000 1300°C，硫酸盐的分解温度段为1200 1500°C，SnO2的作为一种有效的高温澄清剂，需要在1500°C以上发挥澄清效果。CeO2的分解温度段为1300 1400°C，随着玻璃熔制温度的不断升高，加入的复合澄清剂将依次分解，对玻璃液产生澄清效果，并且单一澄清剂的加入量较少，可以控制气体的溢出速度，放置玻璃液在熔制过程中由于气体的集中大量溢出而导致的剧烈沸腾；
组合物的含量为配合料总质量的2. 5 6%，是使玻璃熔制过程中气泡的长大速度和溢出速率得到提高，从而加速铝硅酸盐玻璃的澄清速率和增强澄清效果，但其作为少量成分加入，不能影响玻璃本体的结构和既有的物理化学性能。因此，将添加的化合物组成确定为配合料总质量的2. 5% 6% ；
使用的物理方法为减压澄清方法，采用减压澄清的方法是指降低玻璃液在澄清过程中所处的压力范围，使其低于大气压力水平,从而加快气泡在玻璃液中的长大速率和溢出速率，提高单位时间内的澄清效果。澄清部气压控制为IOOPa I X IO5Pa,在玻璃液澄清过程中，澄清部的气压控制在IOOPa IX IO5Pa之间，在此压力范围内能保证气泡以较快的速度生长溢出，并且不需要对现有设备进行较大规模的改进和更新，使本方法能够在现行的玻璃熔窑上较为容易的实施，最大化经济效益。铝硅酸盐玻璃熔制过程中的粘度较大，气泡长大和溢出困难，难以在实际生产中取得较高质量的产品。需要使用物理及化学复合方式对玻璃液进行澄清，从而产生叠加效应，促进玻璃液澄清质量的提高。
本发明的有益效果主要体现在两个方面，(I)使用复合澄清剂实现不同温度下的梯度化学澄清，使玻璃液中的澄清剂在熔化过程中分温度段熔解，从而使得玻璃熔体中不断有气体产生，延长了玻璃熔体的澄清时间，并且多种澄清剂的叠加使用也提高了传统单一澄清剂的澄清效果；(2)在使用化学澄清方式的同时，使用了减压澄清的物理澄清方法，使气泡能够更快的生成和溢出，从而提高了化学澄清方法的效果。由此，以物理化学复合澄清模式的叠加使用，优化了高黏度铝硅酸盐玻璃的澄清效果，提升玻璃原片的质量指标，使得工业化生产成为可能。
具体实施例方式实施例一
分为发明组I和对照组I两组，两组除了采用的澄清剂和澄清部压强不同外，其它生产条件完全相同，发明组I采用的复合澄清剂中各组分占玻璃配合料质量百分比为=K2SO4O. 5%，Na2SO4 3. 6%，SnO2 O. 3%，CeO2 O. 2%，澄清部压强为9X IO4Pa,生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为22个/立方厘米，对照组I采用现有澄清剂和澄清方法生产铝硅酸盐玻璃，其他条件与发明组I完全相同，生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为36个/立方厘米，发明组I和对照组I所生产出铝硅酸盐玻璃的弹性模量和莫氏硬度基本相同。实施例二
分为发明组2和对照组2两组，两组除了采用的澄清剂和澄清部压强不同外，其它生产条件完全相同，发明组2采用的复合澄清剂中各组分占玻璃配合料质量百分比为K2SO4 O. 4%, Na2SO4 1%, Li2SO4 O. 3%, NaNO3 1%，SnO2 O. 3%，Sb2O3 O. 2%，澄清部压强为IXlO4Pa,生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为18个/立方厘米，对照组2采用现有澄清剂和澄清方法生产铝硅酸盐玻璃，其他条件与发明组2完全相同，生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为42个/立方厘米，发明组2和对照组2所生产出铝硅酸盐玻璃的弹性模量和莫氏硬度基本相同。实施例三
分为发明组3和对照组3两组，两组除了采用的澄清剂和澄清部压强不同外，其它生产条件完全相同，发明组3采用的复合澄清剂中各组分占玻璃配合料质量百分比为=K2SO4
0.9%, Na2SO4 2%, KNO3 1%, SnO2 O. 3%, CeO2 O. 3%,澄清部压强为 I X IO3Pa,生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为9个/立方厘米，对照组3采用现有澄清剂和澄清方法生产铝硅酸盐玻璃，其他条件与发明组3完全相同，生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为51个/立方厘米，发明组3和对照组3所生产出铝硅酸盐玻璃的弹性模量和莫氏硬度基本相同。实施例四
分为发明组4和对照组4两组，两组除了采用的澄清剂和澄清部压强不同外，其它生产条件完全相同，发明组4采用的复合澄清剂中各组分占玻璃配合料质量百分比为=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%，澄清部压强为I X IO4Pa,生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为12个/立方厘米，对照组4采用现有澄清剂和澄清方法生产铝硅酸盐玻璃，其他条件与发明组4完全相同，生产出铝硅酸盐玻璃单位体积气泡数为72个/立方厘米，发明组4和对照组4所生产出铝硅酸盐玻璃的弹性模量和莫氏硬度基本相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。权利要求
1.一种铝硅酸盐玻璃液的澄清方法，其特征在于包括对铝硅酸盐玻璃液的物理处理和化学处理，所述物理处理是指铝硅酸盐玻璃液澄清部气压控制在IOOPa 9 X IO4Pa ;所述化学处理是指向铝硅酸盐玻璃配合料中加入复合澄清剂，所述复合澄清剂是K、Na、Li的硫酸盐或/和硝酸盐中的两种或两种以上与Sn、Sb、Ce氧化物中的两种或两种以上混合的组合物。
2.根据权利要求I所述的一种铝硅酸盐玻璃液的澄清方法，其特征在于所述复合澄清剂的用量为玻璃配合料总质量的2. 5 6%。
3.根据权利要求I所述的一种铝硅酸盐玻璃液的澄清方法，其特征在于所述铝硅酸盐玻璃液澄清部气压控制于I X IO2 9 X IO4Pa0
4.根据权利要求I或2所述的一种铝硅酸盐玻璃液的澄清方法，其特征在于按占玻璃配合料总质量的百分比计算，所述复合澄清剂中硫酸盐或/和硝酸盐的总量为玻璃配合料总质量的2 4. 5%，所述复合澄清剂中氧化物的总量为玻璃配合料总质量的O. 5 I.5%。
全文摘要
本发明公开一种铝硅酸盐玻璃液的澄清方法，包括对铝硅酸盐玻璃液的物理处理和化学处理，所述物理处理是指铝硅酸盐玻璃液澄清部气压控制在100Pa～9×104Pa；所述化学处理是指向铝硅酸盐玻璃配合料中加入复合澄清剂，所述复合澄清剂是K、Na、Li的硫酸盐或/和硝酸盐中的两种或两种以上与Sn、Sb、Ce氧化物中的两种或两种以上混合的组合物；本发明使用复合澄清剂实现不同温度下的梯度化学澄清，使玻璃液中的澄清剂在熔化过程中分温度段熔解，使得玻璃熔体中不断有气体产生，延长玻璃熔体的澄清时间，在使用化学澄清方式的同时，使用减压澄清的物理澄清方法，使气泡能够更快的生成和溢出，优化高黏度铝硅酸盐玻璃的澄清效果。
文档编号C03B5/225GK102976587SQ20121056178
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月22日 优先权日2012年12月22日
发明者彭寿, 曹欣, 马立云, 王芸, 吴飞, 宋在芝, 石丽芬, 崔介东, 钱学君 申请人:蚌埠玻璃工业设计研究院, 中国建材国际工程集团有限公司