专利名称：玻璃微珠粉末飘浮电热成珠方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于玻璃微珠成珠技术领域。
有关玻璃微珠粉末成珠法的现有技术有，由格拉沃贝尔公司向中国专利局申请，申请号为86104731，发明名称为玻璃球的生产方法和设备的专利申请，以及由该公司向中国专利局申请，申请号为88104237.4，发明名称为制造玻璃细珠的球化炉和工艺的专利申请。所记载的玻璃微珠成珠方法是，由助燃气体如氧气做为载体，将玻璃粉末吹入燃烧室，由可燃气体如一氧化碳燃烧产生的高温将玻璃粉末融化为液滴，在表面张力的作用下，成为球形，收集冷却后即为玻璃微珠。它所采用的设备由加料部分、燃烧室、取珠部分组成。整套设备有4层楼高，仅燃烧室最高可达5m。可用来制造40～800μm的玻璃微珠。这项技术存在某些缺点，如火焰的气氛直接影响制品的质量，当为还原性气氛时，容易使玻璃中的金属离子还原为金属原子，使玻璃微珠表面产生污染。当为氧化性气氛时，火焰气流短而急，液态微珠在高速气流拉力作用下，容易变成椭球形。由助燃气体直接将玻璃粉末简单地吹入燃烧室内，粉末的分散度不高。当制造直径小于20μm的微珠时，由于粉末粒度也很小，分散度低，发生粘连，成珠率、合格率都较低。所采用的设备较为庞大，适于单一产品大批量生产。不能适应多品种小批量玻璃微珠的制造。另一种现有技术记载在由福州市玻璃厂向中国专利局申请的，申请号为88107701.1，发明名称为玻璃微珠的制造工艺的专利申请文件中。它所公开的成珠方法其特征在于，将玻璃粉末掺入炭粉中，炭粉充当隔离物，将每一粉末隔开，以免高温粘连。将混合后的粉末装入由耐火材料制作的耐火盒罐中，置入马弗炉加热至粉末玻璃的融熔温度，形成微珠。这种方法也存在着一些缺点，比如，由于玻璃粉末在融熔温度如800～1000℃下要持续一段时间，如1.5～2小时，对于某些种类的玻璃来说，将可能发生析晶。另外，在高温下，炭粉在玻璃液滴表面发生化学反应，使微珠表面着色，既使进行酸洗，也很难消除。这种工艺还存在着一个炭粉与微珠的分离工序，较为繁锁。由于混合粉末在高温下呈堆积状态，所制成的玻璃其椭球率较高。另外，它只适用于珠径为1～10μm的玻璃微珠的制造。
为了小批量多品种制造玻璃微珠，提高成珠率，降低椭球率，使用同一套设备，能够制各种珠径的玻璃微珠，保证微珠表面洁净，无析晶，我们发明了本发明之玻璃微珠粉末飘浮电热成珠方法和设备。
本发明之方法是这样实现的，携尘气流自扬尘室入口1吹入，玻璃粉末落入扬尘室3后，在携尘气流作用下反复翻滚至高度分散，携尘气流可为室温，也可为预热致某一温度。携尘气流夹带玻璃粉末自通道4进入加热管6，管内温度达到玻璃粉末的融熔温度，至热方式为电热，玻璃粉末在飘经加热管后被熔化成玻璃液滴，并在表面张力的作用下呈圆球状。在加热管出口7处，相切吹过一常温气流，称为负压气流，负压气流一是将玻璃液珠自加热管出口7吸出，二是使玻璃液珠固化为玻璃微珠。在此方法中，应当先开启负压气流，后开启携尘气流，先关闭携尘气流，后关闭负压气流。两气流压力的大小决定玻璃粉末在制珠设备中经过的时间，从而间接控制成珠率、椭球率等指标。本发明之设备为，参见附
图1，它由三部分组成，即扬尘部分、加热部分、收集部分。进一步说，扬尘部分的核心为扬尘室3，它呈圆筒状，两端面为球面，横置，一端开有气流吹入口1，另一端装有加料漏斗2，漏斗口5伸入扬尘室3内，吹入的携尘气流与漏斗口5相切。扬尘室3由通道4与加热部分相连。加热部分的核心为加热管6，管外布有电热件，加热管6为管状，竖置，一端与通道4相连，另一端为出口7，出口7呈圆锥状。在出口处设有收集部分8，其核心是吹风装置，另外还有微珠的收集装置，吹风装置提供负压气流，自加热管出口处7相切而过。
采用本发明之方法和设备，可取得一系列积极效果，由于本发明在玻璃粉末被加热前，被充分扬尘，使得玻璃粉末的分散度较高，从而避免了在高温下玻璃粉末的相互粘连，使得所制得的玻璃微珠粒度趋于一致，成珠率得到提高。由于采取的是电热，不存在上述前一种现有技术所存在的炉膛气氛所引起的问题，消除因还原而使微珠表面污染问题，椭球率也大为降低。由于玻璃液滴是在加热管6中飘浮而过，没有受到强气流冲击，也没有因堆积而发生的挤压，从而进一步降低了制品的椭球率。玻璃粉末乃至玻璃液滴自加热管中浮飘而过，时间仅有2～3分钟，因此，析晶现象不会发生。由于在加热管出口7吹过一气流，它可使玻璃液滴迅速固形，从而进一步确保微珠的圆度。当携尘气流被预热后，可充分消除玻璃粉末的结团现象，提高分散度，提高成珠率及珠径的合格率。由于本发明之设备简单、小巧、制珠时间短，原料散落、流失少，从而成珠率高，且可根据需要，随时可用同一套设备制造不同粒度的玻璃微珠。更适合小投资、小批量、多品种制造玻璃微珠的需要。根据本发明，可制造粒径在1～500μm的玻璃微珠，对于30～50μm粒径的常用微珠，成珠率≥80％，椭球率≤3％。
附图是本发明之设备示意图，其中，图1是气流下降的成珠设备，图2是气流上升的成珠设备。
下面举例说明本发明。例1，首先介绍方法部分，制造的是高反射率玻璃微珠，所采用的玻璃其重量组成为SiO2TiO2BaO B2O3Al2O3ZnO As2O35 34 47 4 55 少许该玻璃Nd＝1.9246，制成粉末过240目和300目筛，取其之间的玻璃粉末做为制珠原料。
先开启负压气流，压力为2Mpa。然后开启携尘气流，压力为1Mpa，紧接着将1kg玻璃粉末装入加料漏斗2，进料量为1.5kg/h。按着上述工艺参数，玻璃粉末在制珠过程中行走时间为3分钟。加热管温度控制在1050℃，等加料漏斗2中的玻璃粉末全部进料完毕后，先关闭携尘气流，3分钟后关闭负压气流。所制得的玻璃微珠其粒径范围在30～50μm之间，成珠率≥80％，椭球率≤3％，利用该微珠制做的反射屏回归反射率为20％。在此例中，所用设备为，见图1，扬尘部分在加热部分上部，收集部分在加热部分下部。扬尘部分的核心是扬尘室3，它呈现圆筒状，横置，直径40mm。两端呈球面，曲率半径为20mm。扬尘室长为120mm。加料漏斗2置于扬尘室3携尘气流吹入端1的上部，其出口5直径为3.5mm。携尘气流自加料漏斗出口5处相切而过。加热管6竖置，陶瓷质，内径13cm，长190cm，加热管出口7直径1cm。由通道4将扬尘室3和加热管6二者相连。负压气流自加热管出口7处相切而过。例2，无碱玻璃微珠的制造，所采用的玻璃其重量组成为SiO2Al2O3B2O3BaO As2O349 10 15 25 1制成粉末后过420目和500目筛，取其间的玻璃粉末为制珠原料。所采用的制珠设备与例1不同的是扬尘室3置于加热管6下部，见图2，收集装置8置于加热管6上部。因此，工艺条件做相应调整，其结果是，先开启负压气流，压力为0.1Mpa，再开启携尘气流，压力为0.5Mpa。如果负压气流为0.5Mpa，则携尘气流压力为1.0Mpa。也就是说，不管哪一气流，其压力都要比例1中的压力为小，并且负压气流压力小于携尘气流压力。由于玻璃粉末粒度较小，将携尘气流预热至300℃，将使扬尘效果提高。加热管6温度控制在1200℃即可。在此例中，玻璃粉末在制珠设备中行程时间仍为3分钟。那么，可在关闭携尘气流3分钟后关闭负压气流。在此例成珠率≥20％，珠径为6～7μm。例3，超细钠硼硅玻璃微珠的制造。所选用的玻璃重量组成为SiO2B2O3Na2O Al2O3Sb2O362.727.268.3 1.44 0.3制成粉末后过300目筛，再经气流粉碎机粉碎至粒径为1μm左右。所采用设备和主要工艺参数与例1相同，不同的是加料漏斗出口5直径为1.5mm，加热管6内径16cm。负压气流、携尘气流压力相同，在1～2Mpa之间，携尘气流预热至300℃，加热管6温度为1080℃。成珠率≥10％，珠径1μm。例4，钾铅硅玻璃微珠制备，其玻璃重量组成为PbO SiO2K2O As2O362 26 12 0.3制做普通反射屏所需玻璃微珠可由此例获得，加热管6温度为900℃，其余参数与例1相同。
权利要求
1.一种玻璃微珠粉末飘浮电热成珠方法，玻璃粉末在融熔温度下成为玻璃液滴，冷却后即为玻璃微珠，其特征在于，玻璃粉末在被加热融熔前，由携尘气流在扬尘室3内将其充分扬尘，然后飘经加热管6被熔为玻璃液滴，加热管致热方式为电势，由负压气流将玻璃液滴自加热管出口7处吸出，并固形。
2.根据权利要求1所述的成珠方法，其特征在于，携尘气流可为室温，亦可预热。
3.根据权利要求1所述的成珠方法，其特征在于，携尘气流与加料漏斗口5相切吹过，负压气流与加热管出口7相切吹过。
4.根据权利要求3所述的成珠方法，其特征在于，先开启负压气流，后开启携尘气流，先关闭携尘气流，后关闭负压气流。
5.根据权利要求1所述的成珠方法，其特征在于，当携尘气流按上升方式在加热管6中流动时，携尘气流的压力在0.5～1.0Mpa范围内确定，负压气流在0.1～0.5Mpa范围内确定，当携尘气流按下降的方式在加热管3中流动时，携尘气流的压力在1～2Mpa范围内确定，负压气流压力在1～3Mpa范围内确定。
6.根据权利要求1所述的成珠方法，其特征在于，玻璃粉末乃至玻璃液珠在成珠设备中经过的时间为1～3分钟。
7.根据权利要求1所述的成珠方法，其特征在于，根据制珠玻璃的融熔温度，确定加热管温度在900～1200℃范围内。
8.根据权利要求1所述的成珠方法，其特征在于，所制备的玻璃微球珠径在1～500μm范围内确定。
9.一种玻璃微珠粉末飘浮电热成珠设备，由加料部分、加热部分和收集部分组成，其特征在于，加料部分又是扬尘部分，其核心是扬尘室3，加热部分的核心是加热管6(1)扬尘室3筒状，横置，两端面为球面，一端开有气流吹入口1，另一端开有气流吹出口，在靠近气流吹入口1一侧上部装有加料漏斗2，漏斗口5伸入扬尘室3。(2)加热管6为管状，竖置，在其周围布有电热件，其一端为圆锥状出口7。
10.根据权利要求9所述的成珠设备，其特征在于，即可以扬尘部分在加热部分上部，收集部分加热部分下部，也可以将两者位置互换。
11.根据权利要求9所述的成珠设备，其特征在于，扬尘室3的直径与长度比为1比3，端面球面的曲率半径等于扬尘室3内半径，加料漏斗口5直径为1.5～3.5mm。
12.根据权利要求9所述的成珠设备，其特征在于，加热管6内径13～16cm，长190cm，加热出口7直径为1cm。
全文摘要
玻璃微珠粉末飘浮电热成珠方法和设备属于玻璃微珠成珠技术领域。现有技术存在微珠表面污染、析晶、椭球率高等缺点,在不同的现有技术中还存在设备复杂庞大、工序繁琐等缺点。本发明采用精干的设备,多品种、小批量制造具有极低椭球率、均匀珠径、清洁透明的玻璃微珠。可适用于珠径在1～500μm范围的玻璃微珠的制造。
文档编号C03B19/00GK1263871SQ00102868
公开日2000年8月23日 申请日期2000年3月7日 优先权日2000年3月7日
发明者曹志峰, 张希艳, 赵志强, 李莉, 赵振明 申请人:长春光学精密机械学院