单片浮法防火玻璃的研制-中国窑炉信息网

引言：
   单片浮法防火玻璃由于具有浮法玻璃的一些优良性能，诸如玻璃平整度高、透过率高、大规格、成品率高等优点而广泛应用于高档建筑物的玻璃门、屏风、隔断墙、窗户等。国外一些大的玻璃公司都有专门的浮法线用于生产平板防火玻璃。随着我国加入WTO及经济的快速发展，国家的一些重点建筑物，如奥运场馆、大剧院、高档宾馆、歌舞厅等公共场所，必然需要这些高档的防火玻璃，因而该产品具有广阔的市场前景和可观的经济效益。
   一、研制机理
   1、根据浮法玻璃成份所要求Na-Ca-Si系列玻璃组合物的成份范围，即高钙、中镁、低铝、微铁的浮法成份范围，并且玻璃在104~108p粘度范围内的温度区段窄，这种料性短的玻璃成份适合于浮法工艺高速拉制情况。我们根据浮法玻璃成份的这一基本原理，选择了与这一成份要求相吻合的Na-Ca-Si系列玻璃成份进行研究。并且满足玻璃的粘度时Sη=2时，熔化温度1500℃左右，并且满足玻璃的粘度Sη=3.5时温度与玻璃的析晶温度之差大于50℃，根据这一原理，就可以按浮法工艺生产玻璃板，而玻璃析晶的危险性很小。
   2、锆化物在玻璃中的作用：
   玻璃中引入锆化物，主要是为了替代一部分Al2O3，因为玻璃中过多的Al2O3可能引起高温下玻璃的粘度过大，玻璃难于熔化和澄清，Zr4+在玻璃中属于网络形成体，与O结合形成立方体[ZrO3]配位，Zr的最大特点能显著提高玻璃的耐碱性和应变点温度，降低玻璃的膨胀系数。
   3、锶化物在玻璃中的作用：
   碳酸锶属于二价碱土金属氧化物，在配方中引入碳酸锶主要是弥补配方中钾钠含量较小而造成玻璃的粘度过大，这种氧化物具有降低玻璃的粘度，而不降低其应变点的特性，但这两种氧化物具有降低玻璃的粘度，而不降低其应变点的特性。Sr2+在元素周期表里排在Ca2+、Mg2+的后面，因而Sr2+的助熔性比Ca2+、Mg2+要强。
   二、研制试验过程
   1、主要试验设备：
   ⑴高温熔化炉：
   型号：ＧＭＥ-16-16
   功率：21KW
   ⑵退火炉：
   型号：Ｓ×2 -10-12 Ｓ×2-8-10
   最高使用温度：200℃ 1000℃
   ⑶称量设备：
   万分之一精密天平一台，型号：ＴＧ328Ａ
   托盘天平两台：感量0.1克
   ⑷测试系统：
   型号：DT-30
   升温速率：＋5℃/min
   ⑸试样加工设备：
   ＳＰＴ-300型金刚石切割机一台
   ＳＭＳ-250型台式磨片机一台
   Ｍ4032型自动抛光机一台
   2、试验方法：
   ⑴称量及混合：
   基础料用托盘天平称量300克，用分析天平称量澄清剂用量，称好后将二者放入瓷盘混合，搅拌均匀。
   ⑵熔制样品：
   熔制使用ＧＭＥ-16-16高温电炉，先将坩埚置于电炉中，待温度升至1380~1420℃时分两次加料，加料间隔时间50分钟，将温度升至1485~1560℃，保温2.5小时，出炉浇铸。
   ⑶成型及退火：
   将熔制好的玻璃浇铸成70×70×8mm的熔块，待定型后迅速置于600℃～800℃的退火炉中退火，退火采用Ｓ×2-10×12，Ｓ×8-10箱式电阻炉，温度曲线由可控硅调压器控制。
   ⑷试样制备：
   退火后的玻璃熔块，用切片机切成50×50mm左右的小块，磨薄至5.2mm，抛光，即可用于观察和测试。
   ⑸样品测试：
   制好的试样用型号：DT-30测试系统以＋5℃/min的升温速率测100℃~400℃的膨胀系数，样品的转变温度、软化点等。
   三、玻璃成分及澄清剂的研究
   1、防火玻璃配方的确定：
   ⑴首先采用各氧化物的分析纯作引入的原料，熔化好玻璃，测其性能，基本确定各氧化物的引入量。
   ⑵采用单因素实验法，确定不同氧化物的引入量对玻璃性能的影响，优选配方里各氧化物的含量。
   ⑶澄清剂的确定：通过分别采用不同的澄清剂及用量带入到最佳的配方里，观察其气泡情况。确定最佳的澄清剂及用量。
   ⑷采用我公司现有生产线所用的大料，带入配方，进行熔化、浇筑、退火、磨片、抛光，制成玻璃样品，做膨胀系数、转变点、软化点等性能的测定，确定最终的防火玻璃配方。
   2、防火玻璃配方：
   四、试验结果与讨论
   1、配方调整试验：
   在我们所研制的防火玻璃配方中，为了达到玻璃具有较高的软化点和较长的耐火时间，配方中的助熔剂K、Na含量较少，大约在12%左右，对浮法玻璃的熔化、澄清、成型及退火等工艺有较大影响，我们经过多次的配方调整试验，使配方的主要性能指标与国外的同类产品非常接近。
   2、粘度分析：
   由图可见：防火玻璃与常规浮法玻璃的粘度相差较大，防火玻璃具有较高的粘度，而这正是保证了防火玻璃具有较高的软化点和较长耐火时间。
   3、析晶性能的测定：
   ⑴防火玻璃与白玻析晶温度比较：
   白玻玻璃的析晶起始温度：1015℃
   防火玻璃的析晶起始温度：1040℃
   ⑵防火玻璃的析晶起始温度与它进入锡槽时的温度（即logη=3.5对应的温度）比较：
   logη=3.5对应的温度为1150℃
   防火玻璃的析晶起始温度1040℃
   防火玻璃的析晶温度与白玻的析晶温度比较接近，而且防火玻璃的析晶起始温度小于进入锡槽时的温度（即logη=3.5对应的温度），因此生产过程中玻璃不会析晶。
   4、防火玻璃与白玻膨胀系数及软化点比较
   由上表可见防火玻璃的膨胀系数比白玻小的多，这保证防火玻璃具有较好的热稳定性和耐急冷急热性，而较高的转变温度、软化温度保证了防火玻璃具有较长的耐火时间。
   五、结论
   1、通过实验室的研制，样品玻璃的膨胀系数达到了α≤80×10-7/℃，软化点≥800℃的指标要求。
   2、此种玻璃在国内属首家研制出的产品，具有较大的经济和社会效益。