一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃及其制备方法转让专利
申请号 : CN201610135163.X
文献号 : CN105800940A
文献日 : 2016-07-27
发明人 : 陈明形 , 章锦明
申请人 : 温州市康尔微晶器皿有限公司
摘要 :
本发明涉及玻璃制造领域，尤其涉及一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃及其制备方法。本发明中，V2O5、Fe2O3、CoO、MnO2、TiO2和SiO2含量可以满足透过光谱的要求，如标准光源透过、远红外透过，而且，而着色剂的成分种类使本微晶玻璃对标准红色LED或其它不同颜色的LED如黄、蓝、绿、白等都有很好的显示能力，可以丰富相应产品，比如灶具的色彩。
权利要求 :
1.一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃，其特征在于，组成成分按重量百分比为：Li2O 3.2-4.2%、 Al2O3 19-23%、 SiO2 60-68%、 Na2O 0.1-1%、 K2O 0.1-1%且 ΣNa2O+K2O 0.2-1.2%、 MgO 0-1.5%、 ΣCaO+SrO+BaO 0.1-4%、 ZnO 0-2%、 P2O5 0-1.5%、TiO2 2.8-
4%、 ZrO2 0.8-1.8%、SnO2 0.1-0.5 %且ΣTiO2+ZrO2+SnO2 4.4-6 %、CoO 0-0.02 %、MnO2 0-
0.2 %、V2O5 0.01-0.08%、 Fe2O3 0.05-0.2%且1
2.如权利要求1所述的一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将所述所有材料按比例混合，形成混合料；
b)将所述混合料加入窑炉中煅烧熔化，形成玻璃液；
c)将所述玻璃制成玻璃板；
d)将所述玻璃板制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片进行晶化处理；
f)在所述晶体处理结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
3.如权利要求2所述的一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述窑炉使用全氧燃烧的方式进行加热，窑炉的温度在
1650℃-1680℃之间。
4.如权利要求2所述的一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，其特征在于，在所述步骤c中, 所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-15mm的玻璃板。
5.如权利要求2所述的一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，其特征在于，在所述步骤d中，所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成所述玻璃原片。
6.如权利要求2所述的一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，其特征在于，在所述步骤e中，所述晶化处理包括：将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中，升温到700-760℃；保温30-60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长。
说明书 :
一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及玻璃制造领域，尤其涉及一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
[0002] 黑色微晶玻璃广泛应用于电磁炉或灶具面板，这种微晶玻璃一般可制成平板或其它形状。
[0003] 这些微晶玻璃的生产分为几个阶段：各种原材料按照一定的比例混合并加入一定碎玻璃，在1600-1680℃熔化，在熔化过程中一般用氧化砷或氧化锑作澄清剂，这些澄清剂保证了玻璃的熔化质量以及微晶玻璃的性能。
[0004] 专利（CN 104609733A）描述了“一种无钒无砷低膨胀微晶玻璃及制备方法”，使用SnO2和CeO2作澄清剂，Fe2O3，CoO，NiO作着色剂，能透过红、蓝LED灯光线。
[0005] 红外波的加热效率最高，由于不含钒的微晶玻璃经过测定在红外区域的透过率会降低，所以导致微晶玻璃应用到灶具上时降低热效率，能耗提高；且所述微晶玻璃仅能透过蓝色和红色LED，且用Fe2+、Co2+、Ni2+为着色剂，导致其在可见光区域的透过无法满足整个区域，显得单调，缺乏应用的组合，有一定的局限性。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种具有独特光学性能的黑色微晶玻璃，能保证在红外波段的高透过率，且能改进玻璃对颜色的显示能力，能透过多种LED光线。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃，其组成成分按重量百分比为：
Li2O 3.2-4.2%、 Al2O3 19-23%、 SiO2 60-68%、 Na2O 0.1-1%、 K2O 0.1-1%且ΣNa2O+K2O 0.2-1.2%、 MgO 0-1.5%、 ΣCaO+SrO+BaO 0.1-4%、 ZnO 0-2%、 P2O5 0-1.5%、TiO2 2.8-
4%、 ZrO2 0.8-1.8%、SnO2 0.1-0.5 %q且ΣTiO2+ZrO2+SnO2 4.4-6 %、CoO 0-0.02 %、MnO2 0-
0.2 %、V2O5 0.01-0.08%、 Fe2O3 0.05-0.2%且1
Li2O 3.2-4.2%、 Al2O3 19-23%、 SiO2 60-68%、 Na2O 0.1-1%、 K2O 0.1-1%且ΣNa2O+K2O 0.2-1.2%、 MgO 0-1.5%、 ΣCaO+SrO+BaO 0.1-4%、 ZnO 0-2%、 P2O5 0-1.5%、TiO2 2.8-
4%、 ZrO2 0.8-1.8%、SnO2 0.1-0.5 %q且ΣTiO2+ZrO2+SnO2 4.4-6 %、CoO 0-0.02 %、MnO2 0-
0.2 %、V2O5 0.01-0.08%、 Fe2O3 0.05-0.2%且1
[0008] 作为优选，所述具有独特性能的黑色微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：a)将所述所有材料按比例混合，形成混合料；
b)将所述混合料加入窑炉中煅烧熔化，形成玻璃液；
c)将所述玻璃制成玻璃板；
d)将所述玻璃板制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片进行晶化处理；
f)在所述晶体处理结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
b)将所述混合料加入窑炉中煅烧熔化，形成玻璃液；
c)将所述玻璃制成玻璃板；
d)将所述玻璃板制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片进行晶化处理；
f)在所述晶体处理结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
[0009] 作为优选，在所述步骤b中，所述窑炉使用全氧燃烧的方式进行加热，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间。
[0010] 作为优选，在所述步骤c中, 所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-15mm的玻璃板。
[0011] 作为优选，在所述步骤d中，所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成所述玻璃原片。
[0012] 作为优选，所述晶化处理包括：将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中，升温到700-760℃；保温30-60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长。
[0013] 本发明中，V2O5 、Fe2O3 、CoO 和MnO2共同作为微晶玻璃的着色剂，Fe2O3特别是Fe2+降低红外透过率，V2O5 、Fe2O3 、CoO 、MnO2 与TiO2相结合影响微晶玻璃的透过光谱，控制Fe2O3的含量最高为0.18wt%，一般在0.08-0.15wt%之间。Fe2O3和V2O5或者V2O5+CoO+MnO2相结合，在450nm开始的短波长还是可见光，满足透过需求，而且，在红外波长区透过率较高。和目前现有的黑色微晶玻璃相比，在可见光范围内透过率更好。Fe2O3和V2O5满足条件1
[0014] 本发明中，V2O5 、Fe2O3 、CoO 、MnO2 与TiO2和SiO2含量可以满足透过光谱的要求，如标准光源透过、远红外透过，而且，而着色剂的成分种类使本微晶玻璃对标准红色LED或其它不同颜色的LED如黄、蓝、绿、白等都有很好的显示能力，可以丰富相应产品，比如灶具的色彩。
[0015] SiO2、Al2O3、Li2O在以β-石英固溶体为主晶相的微晶玻璃内有一定的成分范围。Li2O所需的最低含量为3%，但其含量如果超过4.2%，在制造过程特别是成型时会产生多余的析晶，因此Li2O较为合适的范围在3.0-4.2%之间。
[0016] 为了避免成型的高粘度和莫来石析晶的出现，Al2O3的含量最高为23%，最好在22%；SiO2含量最大限制在69%，优选最大值为67%或68%，但SiO2含量最低值为60%，优选62t%以保证它的耐温和化学稳定性。
[0017] 其他组成如ZnO、MgO、P2O5，其成分比例，是为防止晶化时出现锌尖晶石，ZnO含量最大值限制在2.0%，优选1.8%。MgO最大值限制1.5%，优选1.2%以防止提高微晶玻璃的膨胀系数，一般的，MgO的最小含量为0.1%。
[0018] 碱金属Na2O，K2O和碱土金属CaO，SrO，BaO添加物的作用是助熔以及减少成型时的析晶。但由于这些成分不会进入晶相而是留在微晶玻璃的残余的玻璃相中，过高的含量会导致微晶玻璃的热膨胀系数提高，并且阻碍初始玻璃向微晶玻璃的转变。碱金属 Na2O+K2O的总含量至少为0.2%，优选最小值为0.4%。最大值1.5%，优选最大值为1.2%。
[0019] 碱土金属CaO、SrO和BaO的总含量最大值为4%，优选最小值为0.2%。 P2O5含量可达2%，优选1.5%，P2O5的添加可以减低成型析晶。
[0020] TiO2，ZrO2，SnO2是晶核剂，作为微晶玻璃在晶化时形成晶体的种子。SnO2含量太高易引起成型析晶，因此含量最大值在0.6%；ZrO2的含量在2%以内，优选1.8%，过高的ZrO2含量玻璃熔化困难，为保证较高的晶化速度，ZrO2的最低含量为0.5%，优选0.8%；TiO2的含量为2.5-4.0%之间，优选最低2.8%以保证较快的晶化速度下快速核化，高于4.0%则会引起成型时析晶。
附图说明
[0021] 图1是本发明五个实施例中不同成分配比生产的微晶玻璃的性能数据图。
具体实施方式
[0022] 下面结合图1，对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于本说明。
[0023] 实施例1：一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃，其组成成分按重量百分比为：
Li2O 4.2%、Al2O3 23%、SiO2 62.2%、Na2O 0.6%、K2O 0.6%、MgO 1.4%、ZnO 2%、P2O5
1.47%、TiO2 3.25%、ZrO2 0.8%、SnO2 0.25 %、MnO2 0.05 %、V2O5 0.06%、Fe2O3 0.12%。
Li2O 4.2%、Al2O3 23%、SiO2 62.2%、Na2O 0.6%、K2O 0.6%、MgO 1.4%、ZnO 2%、P2O5
1.47%、TiO2 3.25%、ZrO2 0.8%、SnO2 0.25 %、MnO2 0.05 %、V2O5 0.06%、Fe2O3 0.12%。
[0024] 所述的一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：a)将所述所有材料按比例混合，形成混合料；
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；通过全氧燃烧的窑炉进行煅烧，能使材料受热更均匀，升温快，形成的玻璃液均匀稳定。
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；通过全氧燃烧的窑炉进行煅烧，能使材料受热更均匀，升温快，形成的玻璃液均匀稳定。
[0025] c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-15mm的玻璃板；1400℃-1450℃是最适应玻璃板成型的温度。
[0026] d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；玻璃原片需经冷却后裁切，其大小规格根据产品要求而定。
[0027] e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；电加热的辊道窑加热更均匀，保温效果好，温度的设置完全和玻璃的成分相适配。
[0028] f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
[0029] 按照本配比所制得的黑色微晶玻璃的密度为2.5567 g/cm3 ，波长为450nm的红外线的透过率为0.16，波长为500nm的红外线的透过率为0.31，波长为550nm的红外线的透过率为0.78。
[0030] 实施例2：一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃，其组成成分按重量百分比为：
Li2O 3.95%、Al2O3 21.4%、SiO2 65.04%、Na2O 0.1%、K2O 0.1%、MgO 0.43%、CaO 0.5%、SrO 0.4%、BaO 1.05%、P2O5 0.8%、TiO2 4%、ZrO2 1.5%、SnO2 0.5 %、V2O5 0.08%、Fe2O30.15%。
Li2O 3.95%、Al2O3 21.4%、SiO2 65.04%、Na2O 0.1%、K2O 0.1%、MgO 0.43%、CaO 0.5%、SrO 0.4%、BaO 1.05%、P2O5 0.8%、TiO2 4%、ZrO2 1.5%、SnO2 0.5 %、V2O5 0.08%、Fe2O30.15%。
[0031] 所述的一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：a)将所述所有材料按比例混合，形成混合料；
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
[0032] 按照本配比所制得的黑色微晶玻璃的密度为2.5437 g/cm3 ，波长为450nm的红外线的透过率为0.20，波长为500nm的红外线的透过率为0.17，波长为550nm的红外线的透过率为0.33。
[0033] 实施例3：一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃，其组成成分按重量百分比为：
Li2O 3.2%、Al2O3 19%、SiO2 68%、Na2O 0.6%、K2O 0.25%、MgO 0.3%、CaO 0.35%、BaO
1.35%、ZnO 1 %、P2O5 1.5%、TiO2 2.8%、ZrO2 1.45%、SnO2 0.1 %、CoO 0.02 %、V2O5 0.01%、Fe2O3 0.07%。
Li2O 3.2%、Al2O3 19%、SiO2 68%、Na2O 0.6%、K2O 0.25%、MgO 0.3%、CaO 0.35%、BaO
1.35%、ZnO 1 %、P2O5 1.5%、TiO2 2.8%、ZrO2 1.45%、SnO2 0.1 %、CoO 0.02 %、V2O5 0.01%、Fe2O3 0.07%。
[0034] 所述的一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：a)将所述所有材料按比例混合，形成混合料；
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
[0035] 按照本配比所制得的黑色微晶玻璃的密度为2.5389 g/cm3 ，波长为450nm的红外线的透过率为0.30，波长为500nm的红外线的透过率为0.13，波长为550nm的红外线的透过率为0.24。
[0036] 实施例4：一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃，其组成成分按重量百分比为：
Li2O 3.8%、Al2O3 22.41%、SiO2 60%、Na2O 0.1%、K2O 1%、CaO 1.92%、SrO 0.5%、BaO
1.58%、ZnO 1.6%、P2O5 0.9%、TiO2 3.84%、ZrO2 1.7%、SnO2 0.35 %、CoO 0.01 %、MnO2 0.2%、V2O5 0.04%、Fe2O30.05%。
Li2O 3.8%、Al2O3 22.41%、SiO2 60%、Na2O 0.1%、K2O 1%、CaO 1.92%、SrO 0.5%、BaO
1.58%、ZnO 1.6%、P2O5 0.9%、TiO2 3.84%、ZrO2 1.7%、SnO2 0.35 %、CoO 0.01 %、MnO2 0.2%、V2O5 0.04%、Fe2O30.05%。
[0037] 所述的一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：a)将所述所有材料按比例混合，形成混合料；
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
[0038] 按照本配比所制得的黑色微晶玻璃的密度为2.5419 g/cm3 ，波长为450nm的红外线的透过率为0.35，波长为500nm的红外线的透过率为0.13，波长为550nm的红外线的透过率为0.22。
[0039] 实施例5：一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃，其组成成分按重量百分比为：
Li2O 3.85%、Al2O3 21 %、SiO2 64.77%、Na2O 0.47%、K2O 0.18%、MgO 1.5%、CaO 0.25%、BaO 1.2%、ZnO 1.4%、TiO2 3%、ZrO2 1.8%、SnO2 0.28 %、CoO 0.02 %、V2O5 0.08%、Fe2O30.2%。
Li2O 3.85%、Al2O3 21 %、SiO2 64.77%、Na2O 0.47%、K2O 0.18%、MgO 1.5%、CaO 0.25%、BaO 1.2%、ZnO 1.4%、TiO2 3%、ZrO2 1.8%、SnO2 0.28 %、CoO 0.02 %、V2O5 0.08%、Fe2O30.2%。
[0040] 所述的一种有独特光学性能的黑色微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：a)将所述所有材料按比例混合，形成混合料；
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
b)将所述混合料加入全氧燃烧的窑炉中煅烧熔化，窑炉的温度在1650℃-1680℃之间，形成玻璃液；
c)将所述玻璃液经工作池冷却均化，在1400℃-1450℃用压延机压制成厚度为2mm-
15mm的玻璃板；
d)将所述玻璃板经过退火、冷却、切裁程序，制成玻璃原片；
e)将所述玻璃原片放入电加热的辊道窑中进行晶化处理，升温到700-760℃；保温30-
60分钟，使玻璃成核；然后继续加热升温到880-920℃，保温30-60分钟使晶体生长；
f)在所述晶体生长结束后，快速降温到600℃，然后继续降温到室温。
[0041] 按照本配比所制得的黑色微晶玻璃的密度为2.5394 g/cm3 ，波长为450nm的红外线的透过率为0.27，波长为500nm的红外线的透过率为0.61，波长为550nm的红外线的透过率为1.4。