CN104118996B - 防眩玻璃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种防眩玻璃的制备方法,包括以下步骤:对铝硅酸盐玻璃进行预热;使用喷枪在铝硅酸盐玻璃表面喷涂晶化处理剂,晶化处理剂含有熔盐,熔盐按照质量百分含量计包括70%~100%的锂盐及0%~30%的钠盐,锂盐为硝酸锂及硫酸锂中的至少一种与氯化锂的混合物或氯化锂,钠盐选自氯化钠、硝酸钠及硫酸钠中的至少一种;使晶化处理剂与铝硅酸盐玻璃进行离子交换3分钟~15分钟以在铝硅酸盐玻璃表面形成厚度不均匀的晶化层。上述防眩玻璃的制备方法对环境污染较小且工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种防眩玻璃的制备方法。
背景技术
近年来,世界各地都兴建大量高楼大厦,其外部越来越多地采用玻璃幕墙作为装饰,其造成的光污染问题也日益凸显,其带来的严重后果越来越被人们所重视。同时,液晶显示屏、液晶触摸屏和展柜橱窗的玻璃经常发生反光而让人看不清内容。由于光污染很难像其它污染一样通过分解、转化和稀释等方式消除或减轻,所以应该以预防为主。在这样的背景下,人们开始了防眩玻璃的研制。
目前,防眩玻璃的制备工艺主要分为机械法和化学法。机械方式加工的方法主要分为喷砂法、磨砂法和喷吹法三种,而化学加工的方法主要有化学蚀刻和表面镀膜。
由于化学蚀刻技术制备防眩玻璃的方法简单、容易控制、适合大面积制备,而且处理后的玻璃具有耐磨、长效等优点,因此对于室外用防眩玻璃或者大面积防眩玻璃的制备。现在商业化生产主要采用的还是化学蚀刻技术,它是现在的主流制备工艺。
玻璃表面含有SiO2网状结构和金属碱性氧化物,利用酸性配位物来溶解玻璃表面的金属元素,破坏表面的硅氧网状结构和表面的平整度、光滑度、使玻璃表面产生散光效应,改变原有的透光性。所采用的化学侵蚀材料分为以下几种:(1)侵蚀液;由氢氟酸及添加剂配制而成的液体。(2)侵蚀粉;由氟化物及其添加剂配制成的粉状物,使用时加入硫酸或盐酸,产生氢氟酸,实质上应属于侵蚀液范畴。(3)侵蚀膏;由氟化物加酸调制成膏状物或氢氟酸和添加剂调制而成的膏状物。
传统的防眩玻璃制备工艺以酸蚀法为主,所采用的蚀刻液主要成分为酸性的氟化物,一方面氟化物易挥发到空气中,易使工作环境受到污染,存在安全隐患。另一方面,废弃的蚀刻液需要进过处理并达标后才能排放,但是,废弃蚀刻液的处理难度大、而且费用高,大幅增加了生产成本,影响经济效益。
应用于电子领域的防眩玻璃通常还有更高的要求,比如在不影响触摸屏手感、图像显示的同时,还需要提高防划伤、抗冲击能力,因此,业内常用的做法是先对玻璃进行钢化得到强化玻璃,再对强化玻璃进行化学蚀刻以获得高强度的防眩玻璃。要想得到具有防眩功能的强化玻璃就必须分别进行强化、蚀刻两次处理,工艺较为复杂。
发明内容
基于此,有必要提供一种对环境污染较小且工艺简单的防眩玻璃的制备方法。
一种防眩玻璃的制备方法,包括以下步骤:
对铝硅酸盐玻璃进行预热,使所述铝硅酸盐玻璃的温度为600℃~850℃;
使用喷枪在所述铝硅酸盐玻璃表面喷涂晶化处理剂,所述晶化处理剂含有熔盐,所述熔盐按照质量百分含量计包括70%~100%的锂盐及0%~30%的钠盐,所述锂盐为硝酸锂及硫酸锂中的至少一种与氯化锂的混合物或氯化锂,钠盐选自氯化钠、硝酸钠及硫酸钠中的至少一种;及
使所述晶化处理剂与所述铝硅酸盐玻璃进行离子交换3分钟~15分钟以在所述铝硅酸盐玻璃表面形成厚度不均匀的晶化层。
在优选的实施例中,所述铝硅酸盐玻璃的温度为600℃~680℃。
在优选的实施例中,所述喷枪的喷嘴上规则分布多个喷孔,所述喷枪的腔体的温度为T0-ΔT,所述喷嘴的所述多个喷孔的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内均匀分布。
在优选的实施例中,620℃≤T0≤870℃,0.5℃≤ΔT≤10℃。
在优选的实施例中,620℃≤T0≤700℃,1℃≤ΔT≤5℃。
在优选的实施例中,多个所述喷孔的孔径相同。
在优选的实施例中,所述喷孔的孔径为10μm~50μm。
在优选的实施例中,所述喷枪的腔体采用温控电加热方式加热,每个所述喷孔具有独立的加热电路。
在优选的实施例中,每个所述喷孔的加热电路由自控***控制,所述自控***随机给出一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度,并随机分配给多个所述喷孔。
在优选的实施例中,所述自控***每隔一秒钟随机给出一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度,并随机分配给多个所述喷孔。
在优选的实施例中,所述熔盐中,以质量百分含量计,所述氯化钠及所述氯化锂的总含量为90%~100%,所述硝酸钠及所述硝酸锂的总含量为0%~5%,所述硫酸钠及所述硫酸锂的总含量为0%~5%。
在优选的实施例中,所述晶化处理剂的粘度为0.5Pa·s~3Pa·s。
在优选的实施例中,所述晶化处理剂的表面张力为200×10-3N/m~300×10-3N/m。
在优选的实施例中,所述铝硅酸盐玻璃按照摩尔百分比含量包括如下组分:
60%~75%的二氧化硅,5%~10%三氧化二铝,5%~8%的氧化钠,0%~3%的氧化钾,1%~5%的氧化钙,1%~5%的氧化镁,2%~5%的三氧化二硼及0%~4%的二氧化锆,所述铝硅酸盐玻璃的游离氧系数为α,0.9≤α≤1.3,其中α=(Na2O+K2O+0.7CaO+0.3MgO-Al2O3)/B2O3,式中每种组分均代表该组分的摩尔百分含量。
在优选的实施例中,所述铝硅酸盐玻璃中所述氧化钾的摩尔百分含量与所述氧化钠的摩尔百分含量的比值小于等于0.5。
在优选的实施例中,所述铝硅酸盐玻璃中不含锂。
上述防眩玻璃的制备方法,晶化处理剂的熔盐中的小半径的Li+与铝硅酸盐玻璃表面的大半径的碱金属(Na+及K+中的至少一种)发生交换,小半径的碱金属离子进入铝硅酸盐玻璃后在高温下与其他组分作用形成β-锂霞石的晶化层,β-锂霞石是一种负膨胀的晶体,热膨胀系数比铝硅酸盐玻璃低,导致铝硅酸盐玻璃表面与玻璃内部存在热膨胀系数的差异,当温度降低时,这种差异会导致铝硅酸盐玻璃表面与内部形变不同,在铝硅酸盐玻璃表面产生压应力,从而提高铝硅酸盐玻璃的强度,同时,由于晶化层的存在,铝硅酸盐玻璃的耐磨性及抗划刻能力得到增强;使用喷枪在铝硅酸盐玻璃表面喷涂晶化处理剂,形成厚度不均匀的晶化层,使玻璃表面具有一定的粗糙度,晶化层厚度不均匀从而对光线的折射及反射也不均匀,从而达到防眩效果;采用锂盐为晶化处理剂,环境污染小;上述防眩玻璃的制备方法,防眩处理形成的晶化层可以提高铝硅酸盐玻璃的强度,无需再次钢化,防眩与化学强化一次性完成,工艺较为简单。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
一种防眩玻璃的制备方法,包括以下步骤:
步骤S110、除去铝硅酸盐玻璃表面的污垢。
铝硅酸盐玻璃中含有二氧化硅、三氧化二铝及碱金属氧化物,碱金属氧化物选自氧化钠及氧化钾中的至少一种。
进一步的,铝硅酸盐玻璃,按照摩尔百分含量计包括如下组分:
60%~75%的二氧化硅,5%~10%三氧化二铝,5%~8%的氧化钠,0%~3%的氧化钾,1%~5%的氧化钙,1%~5%的氧化镁,2%~5%的三氧化二硼及0%~4%的二氧化锆。
二氧化硅(SiO2)是形成铝硅酸盐玻璃所必须的成分,且能提高铝硅酸盐玻璃的强度、化学稳定性等,但其含量过高时,铝硅酸盐玻璃难熔,故其含量选为60%~75%。
三氧化二铝(Al2O3)能提高铝硅酸盐玻璃的化学稳定性、软化点以及离子交换性能,且是铝硅酸盐玻璃在化学强化处理时表面析晶所必需的成分,但其含量太高时,铝硅酸盐玻璃难以熔化和澄清,且耐失透性变差,故其含量为5%~10%。
氧化钠(Na2O)是铝硅酸盐玻璃在进行化学强化处理时进行离子交换所必需的成分,且能使铝硅酸盐玻璃变得易于熔化,但其含量过高时,铝硅酸盐玻璃的耐候性变差,且热膨胀系数变大,其含量为5%~8%。
氧化钾(K2O)虽然不是铝硅酸盐玻璃在进行化学强化处理时进行离子交换所必需的成分,但是以少量K2O取代Na2O能发挥“混合碱效应”,使玻璃的一系列性能变好,同时K2O能助熔,但含量过高会降低玻璃的耐候性,增加热膨胀系数,其含量为0%~3%。
氧化钙(CaO)高温时能降低铝硅酸盐玻璃的粘度,能调整铝硅酸盐玻璃的料性,但含量过多会影响铝硅酸盐玻璃的耐候性,且阻碍离子交换的进行,故其含量为1%~5%。
氧化镁(MgO)能提高铝硅酸盐玻璃的熔制性和抗划伤能力,但含量过高时会导致玻璃析晶,其含量为1%~5%。
三氧化二硼(B2O3)能降低铝硅酸盐玻璃的粘度,提高离子交换能力,特别是能提高压应力值,但是其含量过高时导致应力层深度的减小,其含量为2%~5%。
二氧化锆(ZrO2)能显著增加铝硅酸盐玻璃的离子交换性能和提高应变点,但过多时致使耐失透性显著下降,其含量为0%~4%。
从铝硅酸盐玻璃的耐候性和熔制性考虑,优选的,铝硅酸盐玻璃中二氧化硅与三氧化二铝的总摩尔百分含量大于等于65%且小于等于85%。
从铝硅酸盐玻璃离子交换性能以及耐候性出发,优选的,铝硅酸盐玻璃中氧化钠与氧化钾的总摩尔百分含量大于等于6%且小于等于10%。
为了在不对其它性能产生较大影响的情况下降低铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数,充分利用“混合碱效应”,可以在组成中含有一定量的的K2O。但是,考虑到Li+也可能与K+发生交换,故K2O的引入量相对于Na2O而言不能太多,优选的,铝硅酸盐玻璃中氧化钾与氧化钠的摩尔百分含量的比值小于等于0.5。
本发明玻璃组成中含有Al2O3以及B2O3,这二者都有夺取游离氧的能力。当玻璃中有足够游离氧时,Al3+以铝氧四面体[AlO4]形式存在。当游离氧存在一定量时,硼氧三角体[BO3]转变为硼氧四面体[BO4],玻璃的结构变得致密,强度提高;而当游离氧过量时,[BO4]又转变为[BO3],玻璃的一系列性能变差,转折点在B2O3和游离氧的比例为1:1处附近。当Al2O3与B2O3同时存在时,[AlO4]会优先于[BO4]进入玻璃网络,所以必须首先考虑使游离氧的数量足够从而能够使Al3+全部以[AlO4]形式存在。游离氧系数α通过下式确定。
α=(Na2O+K2O+0.7CaO+0.3MgO-Al2O3)/B2O3
其中,每种组分均代表该组分的摩尔百分含量。
要使Al3+全部以[AlO4]形式存在,游离氧必须足够,所以游离氧系数Δ必须大于等于0。之后,剩余的游离氧与[BO3]结合形成[BO4]。要使硼尽可能以[BO4]形式存在,游离氧系数α应尽可能接近1,本发明中游离氧系数α优选为0.9~1.3。
优选的,铝硅酸盐玻璃中不含锂。
上述铝硅酸盐玻璃中,碱金属氧化物的含量较低,二氧化硅及三氧化二铝的含量较高,能够显著的提高铝硅酸盐玻璃的应变点,增强铝硅酸盐玻璃在高温下的抗软化能力,提高了玻璃的化学稳定性、抗热振性,降低了玻璃的热膨胀系数,适用于高温化学钢化,同时碱金属氧化物含量可以满足化学强化时离子交换的需求,在使用锂盐进行化学晶化处理时,Li+与铝硅酸盐玻璃的Na+发生离子交换,在铝硅酸盐玻璃表面生成β-锂霞石作为晶化层,β-锂霞石是一种负膨胀的晶体,与铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数相差较大,在铝硅酸盐玻璃表面形成较大的压应力,能提高防眩玻璃的强度。
具体在本实施方式中,铝硅酸盐玻璃为板状,厚度为0.5mm~2mm。
除去铝硅酸盐玻璃表面的污垢时,使用洗涤剂配合盘刷进行。洗涤剂为去离子水。当然,洗涤不限于使用盘刷,也可使用滚刷等清洗工具,也可以将铝硅酸盐玻璃置于盛有去离子水的超声波清洗器中清洗1小时,之后取出置于空气中风干。
需要说明的是,如果铝硅酸盐玻璃表面较为干净,则无需清洗,步骤S110可以省略。
步骤S120、对铝硅酸盐玻璃进行抛光处理。
优选的,抛光后的铝硅酸盐玻璃的表面平整度至少达到0.01mm。
本实施方式中,使用盘刷配合氧化铈抛光粉对铝硅酸盐玻璃表面进行抛光处理。当然,抛光不限于使用盘刷,也可使用其他业内常用的抛光工具,抛光粉也不限于为氧化铈,还可为业内常用的其他抛光粉。
需要说明的是,如果铝硅酸盐玻璃表面平整光洁,表面平整度达到0.01mm,比如铝硅酸盐玻璃为浮法玻璃,则表面无需抛光,步骤S120可以省略。
步骤S130、清洗铝硅酸盐玻璃。
本实施方式中,清洗铝硅酸盐玻璃时,使用去离子水配合滚刷进行清洗。当然,在其他实施方式中,还可以采用其他清洗剂如乙醇、丙酮进行清洗,也不限于使用滚刷进行清洗,还可使用其他工具进行清洗。清洗后将铝硅酸盐玻璃烘干即可。
需要说明的是,如果铝硅酸盐玻璃表面较为干净,则无需清洗,步骤S130可以省略。
步骤S140、对铝硅酸盐玻璃进行预热,使铝硅酸盐玻璃的温度为600℃~850℃。
优选的,预热在马弗炉中进行。
优选的,铝硅酸盐玻璃的温度为600℃~680℃。
对铝硅酸盐玻璃进行预热,可以防止在后续处理过程中,铝硅酸盐玻璃发生爆裂。同时也可防止后续喷涂晶化处理剂时晶化处理剂的温度降低过快。
步骤S150、使用喷枪在铝硅酸盐玻璃表面涂敷晶化处理剂。
晶化处理剂的主要成分为熔盐,另外,可以根据需要包含粘度调整剂和表面活性剂。其中,熔盐按照质量百分含量计包括70%~100%的锂盐及0%~30%的钠盐。其中,锂盐选自硝酸锂(LiNO3)及硫酸锂(Li2SO4)中的至少一种与氯化锂(LiCl)的混合物或氯化锂,钠盐选自氯化钠(NaCl)、硝酸钠(NaNO3)及硫酸钠(Na2SO4)中的至少一种。优选的,晶化处理剂中,以质量百分含量计,氯化钠及氯化锂的总含量为90%~100%,硝酸钠及硝酸锂的总含量为0%~5%,硫酸钠及硫酸锂的总含量为0%~5%。
晶化处理剂中含有钠盐,可以有效避免纯的LiCl与铝硅酸盐玻璃进行离子交换时速度过快,过早消耗Li+且此时没有达到理想的应力层深度,但是又会继续进行离子交换从而导致防眩玻璃应力松弛造成防眩玻璃强度不够。
喷涂晶化处理剂时,使用的喷枪的喷嘴上规则分布多个喷孔,喷枪的腔体的温度为T0-ΔT,喷嘴的所述多个喷孔的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内均匀分布。
优选的,620℃≤T0≤870℃,0.5℃≤ΔT≤10℃。更优选的,620℃≤T0≤700℃,1℃≤ΔT≤5℃。各个喷孔的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内波动,这样各个喷孔喷涂到铝硅酸盐玻璃表面的晶化处理剂的温度也不同。由于温度对晶化处理剂及铝硅酸盐玻璃作用的离子交换过程会有影响,从而每个喷孔喷涂的晶化处理剂与铝硅酸盐玻璃形成的晶化层的厚度也不同。显然,ΔT越小,则玻璃表面的晶化层越均匀;反之,则越不均匀。
由于喷涂晶化处理剂时喷嘴的喷孔的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内均匀分布,导致分布在铝硅酸盐玻璃表面的晶化处理剂的温度存在不均匀性,从而晶化处理剂与铝硅酸盐玻璃作用生成的晶化层的厚度存在不均匀性,进而铝硅酸盐玻璃表面各处晶化程度不一样,使玻璃表面具有一定的粗糙度,从而达到防眩效果。
优选的,喷嘴的喷孔的孔径相同,喷孔的孔径为10μm~50μm。为了使实际喷涂部分的面积尽可能地大,应尽量减少相邻喷孔之间的距离,本发明中,相邻喷孔中心之间的距离为0.1mm。
喷孔的孔径决定了对玻璃表面的细分程度。若孔径太大,则喷涂到玻璃表面的晶化处理剂为很多截面积较大的流束,最终导致玻璃表面不同区域具有不同的晶化程度,但是每个区域的面积过大,容易在玻璃表面形成坑洼,不仅影响外观质量,同时透光率和反射率也得不到保证。若孔径太小,则流束过细,到达玻璃表面时形成非常小的点,由于面积太小,这种小点与周围的点之间的热交换会很快完成,从而达到均一温度,显然不利于达到防眩效果。而且,考虑到每个喷孔都有独立的加热***,孔径太小会使得喷孔的数量增加,从而使喷嘴的制造成本大幅度升高,从经济的角度出发也不应予以考虑。综合上述两点,本发明中所用喷嘴孔径为10μm~50μm。
喷孔的直径越小,晶化层越均匀,喷孔的直径越大,晶化层越不均匀。因此,通过调整喷嘴的喷孔的孔径及ΔT可以改变玻璃表面晶化层的均匀度,进而对铝硅酸盐玻璃的防眩性能进行调整。
波动幅度ΔT则直接影响玻璃表面晶化处理剂的温度分布。若ΔT太大,会使玻璃表面晶化处理剂的温度过于不均匀,最终导致玻璃表面各处晶化程度差异较大,玻璃表面过于粗糙,透光率下降幅度较大,影响使用价值。若ΔT太小,则玻璃表面晶化层厚度过于均匀,玻璃过于光滑,从而失去防眩效果。而且,ΔT太小,其产生的影响可能会被热惯性所掩盖。除了这些之外,还需考虑ΔT相对于T0的大小以及ΔT与喷嘴孔径D之间的搭配。一般,若ΔT/T0(此处T0应采用热力学温度)应保持在一个恰当的范围内,当T0较大时,ΔT可以大一些;反之,则T0应小一些。对于较小的喷嘴孔径,本身等温区域面积较小,相互间易进行热交换,故此时应选用较大的ΔT以保证温差;而当喷嘴孔径较大时,较大的ΔT会使相邻区域的温差较大,温度过渡不平滑,容易使透光率下降,此时应选用较小的ΔT。
需要说明的是,T0为620℃~870℃能保证晶化处理剂中锂盐及钠盐处于熔融状态但不会发生分解,同时该温度高于铝硅酸盐玻璃的玻璃化转变温度且低于铝硅酸盐玻璃的软化点温度。ΔT为0.5℃~10℃,能保证制备的晶化层厚度具有一定的不均匀性,能具有一定的表面粗糙度从而达到防眩效果。当然T0不限于为620℃~870℃,ΔT也不限于为0.5℃~10℃,T0只要能保证晶化处理剂中锂盐及钠盐处于熔融状态但不会发生分解,同时该温度高于铝硅酸盐玻璃的玻璃化转变温度且低于铝硅酸盐玻璃的软化点温度即可,ΔT能保证制备的晶化层厚度具有一定的不均匀性即可。
优选的,喷枪的腔体采用温控加热方式加热,每个喷孔具有独立的加热电路。温控加热方式加热采用热电偶检测腔体温度,根据该温度值与目标温度值的大小来调整加热功率,采用高质量的继电器可以做到最终温度保持恒定。
进一步的,喷孔的加热电路由自控***控制,自控***随机给出一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度,并随机分配给多个喷孔。
优选的,自控***每隔一秒钟随机给出一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度,并随机分配给多个喷孔。
优选的,自控***随机给出的一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度的平均值为T0。
优选的,自控***随机给出的一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间均匀分布。
本实施方式中,喷枪装有可更换的喷嘴,喷嘴上有规则分布的大小相同的细孔,需要时可以更换孔径不同的喷嘴。喷枪的腔体与喷嘴分别采用相互独立的加热***,其中腔体采用传统的温控电加热方式,加热时只需设置目标温度这一个参数。而喷嘴的每个喷孔都有一个独立的加热电路,各喷孔的温度由自控***统一管理。在对喷嘴进行加热时,需输入两个参数,一个是目标温度T0,另一个是波动幅度ΔT,之后由自控***随机给出一系列处于T0-ΔT与T0+ΔT之间的温度,并随机分配给各个喷孔,作为其目标温度。由于温度的随机生成以及随机分配,各个喷孔的温度都在时刻发生变化,此时热惯性的影响是不可避免的,为了最大限度地降低这种影响,各个喷孔的目标温度应该在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内随机分布,本发明中优选的方式是均匀分布。由于其随机性,各喷孔的温度均不一样,晶化处理剂在通过喷孔后的温度也不一样,从而导致玻璃表面各处晶化程度不同,使玻璃表面具有一定的粗糙度,达到防眩效果。
优选的,晶化处理剂中还含有增粘剂以调节晶化处理剂的粘度。增粘剂为明胶、骨胶或甲基纤维素中的至少一种。优选的,晶化处理剂中增粘剂的质量百分含量为5%~10%,其余为熔盐。进一步的,为了使晶化处理剂具有较好的涂覆性,晶化处理剂的粘度为0.5Pa·s~3Pa·s。
进一步的,为了使晶化处理剂与铝硅酸盐玻璃表面良好的接触,晶化处理剂的表面张力为200×10-3N/m~300×10-3N/m。优选的,在喷涂液中加入表面活性剂以调整晶化处理剂的表面张力,表面活性剂为(RN+(CH3)3Cl,其中R为烷基,优选的,晶化处理剂中表面活性剂的质量百分含量为0.5%~1%,其余为熔盐或熔盐与增粘剂的混合物。
优选的,在铝硅酸盐玻璃表面涂敷的晶化处理剂的厚度为0.1mm~0.2mm。
步骤S160、使晶化处理剂与铝硅酸盐玻璃进行离子交换3分钟~15分钟在铝硅酸盐玻璃的表面形成晶化层。
由于晶化处理剂的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内,当晶化处理剂被热喷涂到铝硅酸盐玻璃表面时,由于铝硅酸盐玻璃进行预热后的温度与晶化处理剂的温度较为接近,一方面,可以避免铝硅酸盐玻璃由于温差较大而爆裂,另一方面,利用晶化处理剂的余热即可保证离子交换所需要的温度,不需要额外的热源。
该步骤中,晶化处理剂中的Li+与玻璃表面的Na+发生离子交换,Li+进入铝硅酸盐玻璃内部后高温下与其它组分作用,形成β-锂霞石(β-eucryptite),其分子式为LiAl(SiO3)2,β-锂霞石是一种负膨胀的晶体,与铝硅酸盐玻璃的热膨胀系数相差较大,所以在铝硅酸盐玻璃表面形成较大的压应力,铝硅酸盐玻璃的强度大幅提高。
步骤S170、除去晶化处理剂得到防眩玻璃。
具体的,待铝硅酸盐玻璃冷却至室温后,用去离子水洗去表面残留的处理剂。
步骤S180、对防眩玻璃表面的晶化层进行清洗。
当然,如果除去晶化处理剂得到的防眩玻璃较为干净无需清洗防眩玻璃,则步骤S180可以省略。
上述防眩玻璃的制备方法,晶化处理剂的熔盐中的小半径的Li+与铝硅酸盐玻璃表面的大半径的碱金属(Na+及K+中的至少一种)发生交换,小半径的碱金属离子进入铝硅酸盐玻璃后在高温下与其他组分作用形成β-锂霞石的晶化层,β-锂霞石是一种负膨胀的晶体,热膨胀系数比铝硅酸盐玻璃低,导致铝硅酸盐玻璃表面与玻璃内部存在热膨胀系数的差异,当温度降低时,这种差异会导致铝硅酸盐玻璃表面与内部形变不同,在铝硅酸盐玻璃表面产生压应力,从而提高铝硅酸盐玻璃的强度,同时,由于晶化层的存在,铝硅酸盐玻璃的耐磨性及抗划刻能力得到增强;由于喷涂晶化处理剂时喷嘴的喷孔的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内均匀分布,导致分布在铝硅酸盐玻璃表面的晶化处理剂的温度存在不均匀性,从而晶化处理剂与铝硅酸盐作用生成的晶化层的厚度存在不均匀性,从而导致铝硅酸盐玻璃表面各处晶化程度不一样,使玻璃表面具有一定的粗糙度,从而达到防眩效果;采用锂盐为晶化处理剂,环境污染小;防眩处理形成的晶化层可以提高铝硅酸盐玻璃的强度,无需再次钢化,工艺较为简单。
以下结合具体实施例对上述防眩玻璃的制备方法进行详细说明。
实施例1~5
实施例1~5的防眩玻璃的制备方法如下:
提供铝硅酸盐玻璃,先使用盘刷配合洗涤剂清洗铝硅酸盐玻璃以除去铝硅酸盐玻璃表面的污垢,再使用盘刷配合氧化铈抛光粉进行抛光,抛光后的铝硅酸盐玻璃的表面平整度至少达到0.01mm,抛光后使用滚刷配合去离子水清洗铝硅酸盐玻璃并烘干;对铝硅酸盐玻璃进行预热;之后采用喷枪将晶化处理剂喷涂到铝硅酸盐玻璃的表面,进行离子交换后得到防眩玻璃,除去玻璃表面的晶化处理剂并对防眩玻璃进行表面清洗。
所使用的喷枪为上述防眩玻璃的制备方法中步骤S150中描述的喷枪。
其中,实施例1~5中铝硅酸盐玻璃的组成、铝硅酸盐玻璃的预热温度、使用的晶化处理剂的组成、使用的喷枪的喷孔的直径D、喷枪参数T0、ΔT、离子交换的时间见表1。
将得到的防眩光玻璃制成所需的样片并进行相应的性能测试。结果见表1。
其中透过率与反射率是采用秦皇岛先河科技发展有限公司生产的BTR-l型可见光透/反射率测定,测试根据“CNS12381-2011”标准进行。
表1
从表1中可以看出,,上述经过处理的玻璃的反射率均在1.5%以下,透光率均在85%以上,能满足使用要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (15)
1.一种防眩玻璃的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
对铝硅酸盐玻璃进行预热,使所述铝硅酸盐玻璃的温度为600℃~850℃;
使用喷枪在所述铝硅酸盐玻璃表面喷涂晶化处理剂,所述晶化处理剂含有熔盐,所述熔盐按照质量百分含量计包括70%~100%的锂盐及0%~30%的钠盐,所述锂盐为硝酸锂及硫酸锂中的至少一种与氯化锂的混合物或氯化锂,钠盐选自氯化钠、硝酸钠及硫酸钠中的至少一种,所述喷枪的喷嘴上规则分布多个喷孔,所述喷枪的腔体的温度为T0-ΔT,所述喷嘴的所述多个喷孔的温度在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间内均匀分布;及
使所述晶化处理剂与所述铝硅酸盐玻璃进行离子交换3分钟~15分钟以在所述铝硅酸盐玻璃表面形成厚度不均匀的晶化层。
2.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述铝硅酸盐玻璃的温度为600℃~680℃。
3.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,620℃≤T0≤870℃,0.5℃≤ΔT≤10℃。
4.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,620℃≤T0≤700℃,1℃≤ΔT≤5℃。
5.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,多个所述喷孔的孔径相同。
6.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述喷孔的孔径为10μm~50μm。
7.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述喷枪的腔体采用温控电加热方式加热,每个所述喷孔具有独立的加热电路。
8.根据权利要求7所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,每个所述喷孔的加热电路由自控***控制,所述自控***随机给出一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度,并随机分配给多个所述喷孔。
9.根据权利要求8所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述自控***每隔一秒钟随机给出一系列在[T0-ΔT,T0+ΔT]这一区间的温度,并随机分配给多个所述喷孔。
10.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述熔盐中,以质量百分含量计,所述氯化钠及所述氯化锂的总含量为90%~100%,所述硝酸钠及所述硝酸锂的总含量为0%~5%,所述硫酸钠及所述硫酸锂的总含量为0%~5%。
11.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述晶化处理剂的粘度为0.5Pa·s~3Pa·s。
12.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述晶化处理剂的表面张力为200×10-3N/m~300×10-3N/m。
13.根据权利要求1所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述铝硅酸盐玻璃按照摩尔百分比含量包括如下组分:
60%~75%的二氧化硅,5%~10%三氧化二铝,5%~8%的氧化钠,0%~3%的氧化钾,1%~5%的氧化钙,1%~5%的氧化镁,2%~5%的三氧化二硼及0%~4%的二氧化锆,所述铝硅酸盐玻璃的游离氧系数为α,0.9≤α≤1.3,其中α=(Na2O+K2O+0.7CaO+0.3MgO-Al2O3)/B2O3,式中每种组分均代表该组分的摩尔百分含量。
14.根据权利要求13所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述铝硅酸盐玻璃中所述氧化钾的摩尔百分含量与所述氧化钠的摩尔百分含量的比值小于等于0.5。
15.根据权利要求13所述的防眩玻璃的制备方法,其特征在于,所述铝硅酸盐玻璃中不含锂。
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