CN106746616A - 单片防火玻璃及其制备方法 - Google Patents

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丁奇亮
刘清
柏勉
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Abstract

本发明提供一种单片防火玻璃及其制备方法，所述单片防火玻璃至少包括以下重量份的组分：SiO2 77~80份，Al2O32~4.5份，B2O3 10~12.5份，Na2O 4.5~6份，K2O 0.5~1 份CaO 0.5~1.5 份，NaCl 1~1.5份。所述制备方法工艺简单、周期较短、节能高效。

Description

单片防火玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种单片防火玻璃及其制备方法。
背景技术
目前市场上防火玻璃种类较多，产品质量参差不齐，按照我国国家标准《建筑用安全玻璃防火玻璃》(GB16763.1-2001)的定义和分类，防火玻璃分为单片防火玻璃和复合防火玻璃。单片防火玻璃由单层玻璃构成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。复合防火玻璃由2层或2层以上玻璃复合而成或由1层玻璃和有机材料复合而成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。近年来，国内大部分厂家开始侧重于单片防火玻璃的生产(其中主要以铯钾类防火玻璃为主)，复合防火玻璃的生产方面没有大的突破，市场仍以灌浆型防火玻璃和部分复合型防火玻璃为主。复合防火玻璃较单片防火玻璃制造工艺更加复杂，使用中也更易产生缺陷，单片防火玻璃中的铯钾防火玻璃是通过高温熔融金属盐对玻璃进行离子交换后进行物理钢化处理得到，其制造周期也较长且由于其采用的是普通硅酸盐玻璃，在后续使用的过程中存在一定的自爆。单片硼硅防火玻璃是一种通过改变玻璃成分、有效降低玻璃自身的膨胀系数、有效提高玻璃自身软化点温度、有效提高玻璃自身的导热能力，从而达到防火目的的全新防火玻璃，是未来防火玻璃的发展趋势。
传统的玻璃配合料都是将各种原料经筛选、称量、混合在一起，以散状粉料的形式入窑，这种方式存在很多缺点：粉状散料易分散、堵塞蓄热室、侵蚀窑体；堆积密度低，投料过程中夹杂一定量的空气，导热系数低，火焰对配合料的加热效率低，玻璃熔化、澄清时间较长，尤其对于含硼原料，其在受热时易产生硼的挥发，文献报道在玻璃熔制过程中硼挥发主要发生在1000℃以前，最终将使玻璃产生分相、起皮等结构不均匀缺陷，故应迅速使其进入玻璃结构网络而被固定起来。将配合料制成密实料是一种有效降低硼挥发的方法，且可加速玻璃的熔制。
由于复合防火玻璃的制备工艺较复杂，制备周期较长，且在后期的使用过程中存在一定的缺陷，而单片防火玻璃中的铯钾类防火玻璃是普通硅酸盐玻璃通过化学离子交换后再进行物理钢化制得，制备过程比较繁琐，后期的使用过程中存在一定的自爆，硼硅酸盐防火玻璃粉状配合料在熔化的过程中硼的挥发严重，尤其是在1200℃以前，这将造成原料成本加大，玻璃性能下降。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单片防火玻璃及其制备方法，用于解决现有技术中的不足。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单片防火玻璃，所述单片防火玻璃至少包括以下重量份的组分：
优选地，所述单片防火玻璃至少包括以下重量份的组分：
本发明的另一方面提供了一种单片防火玻璃的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
(1)称取防火玻璃各粉状原料并混合制备防火玻璃粉状配合料；
(2)密实成型：将防火玻璃粉状配合料制成密实料；
(3)将密实料高温熔化、成型；
(4)退火、冷却；
(5)物理钢化。
优选地，所述防火玻璃粉状配合料至少包括以下重量份的组分：
优选地，步骤(1)中所述的优选地，所述单片防火玻璃至少包括以下重量份的组分：
优选地，步骤(2)中所述密实料密度为2.0～2.3g/cm3。
优选地，步骤(2)中所述的密实料的长度为30-35mm，宽度为20-25mm，厚度为10-20mm。
优选地，步骤(2)中的防火玻璃粉状配合料使用水作为粘结剂，在压力和水的粘结作用下制成密实料。
优选地，步骤(2)中所述密实料的制备采用压球设备，所述压球设备的线压比为3t～5t/cm。
所述压料设备主要是指用来给粉状料压实的压球机，例如可以采用洛阳中原矿山机械制造有限公司生产的ZY500-120型号。
优选地，步骤(3)中所述熔化所需温度为1580～1650℃，熔化所需的时间为2～4h。
优选地，步骤(4)中所述的退火所需温度为560～580℃，时间为20-60分钟。
优选地，步骤(5)中所述的物理钢化温度为680～750℃。
如上所述，本发明的单片防火玻璃及其制备方法，具有以下有益效果：
相对于传统粉状玻璃配合料，本发明采用密实料制备防火玻璃，可以使配合料的熔化速度加快5％～10％，单位时间熔化量增加最大可达20％，配合料中的硼挥发由原来的10％～20％降低到5％～10％，制造工艺简单，制得的防火玻璃性能优良，线膨胀系数达38～43×10-7/℃(20～300℃)，自重软化点为820℃～845℃，有效的解决了现有技术中的缺点。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以***其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以***其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
下述实施例除氯化钠外所有原料均为市购工业级氧化物或碳酸盐，无法以氧化物的形式加入的原料以碳酸盐的形式加入，氯化钠使用工业级氯化钠，采用外加的方式。
实施例1
(1)以50kg为基准按以下重量百分比计称取防火玻璃各粉状原料：SiO2 77％、B2O310.90％、Al2O3 4.5％、Na2O 4.78％、K2O 0.98％、CaO 1.50％和NaCl 1％；并将称量好的防火玻璃各原料投入混料机进行混合制得防火玻璃粉状配合料。
(2)将所述防火玻璃粉状配合料通过给料装置输送至密实成型设备中(洛阳中原矿山机械制造有限公司ZY500-120)，在密实成型设备3t/cm线压比和水的粘结作用下制成高密度密实料。
(3)然后将所述密实料用铂金坩埚在高温炉1650℃下熔化2h后在铁板上成型。
(4)在退火炉560℃下退火20分钟随炉冷却。
(5)将玻璃送至钢化设备中在680℃下物理钢化制得安全防火玻璃。
实施例2
(1)以50kg为基准按以下重量百分比计称取防火玻璃各粉状原料：SiO2 78.05％、B2O310.38％、Al2O3 4.36％、Na2O 4.84％、K2O 0.5％、CaO0.87％和NaCl 1％；并将称量好的防火玻璃各原料投入混料机进行混合制得防火玻璃粉状配合料。
(2)将所述防火玻璃粉状配合料通过给料装置输送至密实成型设备中(洛阳中原矿山机械制造有限公司ZY500-160)，在密实成型设备4t/cm线压比和水的粘结作用下制成高密度密实料。
(3)然后将所述密实料用铂金坩埚在高温炉1650℃下熔化4h后在铁板上成型。
(4)在退火炉580℃下退火60分钟随炉冷却。
(5)将玻璃送至钢化设备中在750℃下物理钢化制得安全防火玻璃。
实施例3
(1)以50kg为基准按以下重量百分比计称取防火玻璃各粉状原料：SiO2 80％、B2O311.1％、Al2O3 2％、Na2O4.7％、K2O 0.6％、CaO 0.5％和NaCl 1.1％；并将称量好的防火玻璃各原料投入混料机进行混合制得防火玻璃粉状配合料。
(2)将所述防火玻璃粉状配合料通过给料装置输送至密实成型设备中(洛阳中原矿山机械制造有限公司ZY500-200)，在密实成型设备5t/cm线压比和水的粘结作用下制成高密度密实料。
(3)然后将所述密实料用铂金坩埚在高温炉1600℃下熔化3h后在铁板上成型。
(4)在退火炉580℃下退火30分钟随炉冷却。
(5)将玻璃送至钢化设备中在720℃下物理钢化制得安全防火玻璃。
实施例4
(1)以50kg为基准按以下重量百分比计称取防火玻璃各粉状原料：SiO2 78.0％、B2O312.5％、Al2O3 2.2％、Na2O 4.7％、K2O 1％、CaO0.6％和NaCl 1.2％；并将称量好的防火玻璃各原料投入混料机进行混合制得防火玻璃粉状配合料。
(2)将所述防火玻璃粉状配合料通过给料装置输送至密实成型设备中(洛阳中原矿山机械制造有限公司ZY500-120)，在密实成型设备3t/cm线压比和水的粘结作用下制成高密度密实料。
(3)然后将所述密实料用铂金坩埚在高温炉1580℃下熔化2h后在铁板上成型。
(4)在退火炉560℃下退火20分钟随炉冷却。
(5)将玻璃送至钢化设备中在700℃下物理钢化制得安全防火玻璃。
实施例5
(1)以50kg为基准按以下重量百分比计称取防火玻璃各粉状原料：SiO2 77.05％、B2O3 11％、Al2O3 2.9％、Na2O 6％、K2O 0.85％、CaO 0.7％和NaCl 1.5％；并将称量好的防火玻璃各原料投入混料机进行混合制得防火玻璃粉状配合料。
(2)将所述防火玻璃粉状配合料通过给料装置输送至密实成型设备中(洛阳中原矿山机械制造有限公司ZY500-120)，在密实成型设备3t/cm线压比和水的粘结作用下制成高密度密实料。
(3)然后将所述密实料用铂金坩埚在高温炉1580℃下熔化3h后在铁板上成型。
(4)在退火炉570℃下退火30分钟随炉冷却。
(5)将玻璃送至钢化设备中在730℃下物理钢化制得安全防火玻璃。
实施例6
测定实施例1-5中制备步骤(3)中熔化速度，发现配合料的熔化速度加快5％～10％，单位时间熔化量增加最大可达20％。
实施例7
测定实施例1-5中配合料中的硼挥发由原来的10％～20％降低到5％～10％。
实施例8
测定实施例1-5制备的单片防火玻璃的主要性能，结构如下：
表1实施例1-5制备的防火玻璃的性能
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种单片防火玻璃，其特征在于，所述单片防火玻璃至少包括以下重量份的组分：
SiO2 77～80份
Al2O3 2～4.5份
B2O3 10～12.5份
Na2O 4.5～6份
K2O 0.5～1份
CaO 0.5～1.5份
NaCl 1～1.5份。
2.如权利要求1所述的单片防火玻璃的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
(1)称取防火玻璃各粉状原料并混合制备防火玻璃粉状配合料；
(2)密实成型：将防火玻璃粉状配合料制成密实料；
(3)将密实料高温熔化、成型；
(4)退火、冷却；
(5)物理钢化。
3.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：所述防火玻璃粉状配合料至少包括以下重量份的组分：
SiO2 77～80份
Al2O3 2～4.5份
B2O3 10～12.5份
Na2O 4.5～6份
K2O 0.5～1份
CaO 0.5～1.5份
NaCl 1～1.5份。
4.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述密实料密度为2.0～2.3g/cm3。
5.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的密实料的长度为30-35mm，宽度为20-25mm，厚度为10-20mm。
6.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的防火玻璃粉状配合料使用水作为粘结剂，在压力和水的粘结作用下制成密实料。
7.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述密实料的制备采用压球设备，所述压球设备的线压比为3t～5t/cm。
8.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述熔化所需温度为1580～1650℃，熔化所需的时间为2～4h。
9.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的退火所需温度为560～580℃，时间为20-60分钟。
10.根据权利要求2所述的单片防火玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述物理钢化的温度为680～750℃。
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