本申請根據(jù)35U.S.C.§119要求2014年07月02日提交的美國臨時(shí)申請系列第62/020,390號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請的內(nèi)容為基礎(chǔ)并通過參考將其完整地結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體涉及玻璃制造和方法，具體來說，涉及包括噴涂干燥混合的批料材料，然后進(jìn)行等離子體熔融的玻璃方法。

背景

已知等離子體熔融細(xì)分玻璃前體作為制備玻璃的一種方法。已知通過噴涂干燥來制備用于等離子體熔融的玻璃前體的聚集體。用于噴涂干燥的漿料的典型制備依靠調(diào)節(jié)顆粒漿料的pH，從而在顆粒之間提供一定程度的靜電互斥。

概述

公開一種制備用于后續(xù)噴涂干燥的穩(wěn)定玻璃前體顆粒漿料的方法。所述方法可且理想地的確包括研磨所有成分顆粒，理想地磨碎到尺寸小于50微米，且更理想地磨碎到尺寸小于25微米或甚至小于20微米。這增加所得懸浮液的穩(wěn)定性。此外，所述方法包括對于至少是吸濕的那些顆粒和/或形成氫氧化物的那些顆粒而言，從顆粒除去水分或減少顆粒的水分含量。然后，將顆粒與液體聚合物粘合劑和分散劑混合，理想地通過首先將這些混合進(jìn)入水中，然后添加顆粒并進(jìn)行混合來形成漿料。分散劑有助于防止顆粒在噴涂干燥之前聚集，同時(shí)粘合劑在噴涂干燥過程中干燥來將聚集體固定在一起。漿料的固體裝載理想地是20-30體積％，更具體的22-27體積％，最理想地24體積％。然后，在噴涂干燥之后，這個(gè)方法能制備總體球形的聚集體，且聚集體顆粒的模式(mode)是小于或等于100微米，理想地是約50±10微米，更理想地約50±5微米。

附圖簡要說明

當(dāng)參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)將更好地理解這些和其它方面，其中：

圖1顯示在形成漿料之前理想的玻璃成分的顆粒分布的示例；

圖2是通過所公開和所述方法制備的聚集體的一種實(shí)施方式的電子顯微圖片；

圖3顯示在噴涂干燥之后且在等離子體熔融來制備玻璃之前的聚集體的理想的顆粒分布的示例；

圖4是SEM背散射圖像，其顯示通過等離子體熔融用根據(jù)本公開的方法制備的噴涂干燥的球制備的組成均勻的等離子體熔融球的拋光的橫截面；

圖5是SEM背散射圖像，其顯示通過替代方法制備的類似制備的組成非均勻的等離子體熔融球。

具體描述

在此將參照附圖更完整地描述示例，附圖中給出了各種示例實(shí)施方式。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或類似的部分。但是，這些方面可以以許多不同的方式實(shí)施，不應(yīng)被解讀成局限于在此提出的實(shí)施方式。

具有制備尺寸小于100微米的單個(gè)聚集體的方法是有用的，所述聚集體包含良好分布、比例正確且可用于制備例如Eagle玻璃的玻璃的原料批料材料的混合物，包括二氧化硅、氧化鋁、SrCO₃、CaCO₃、B₂O₃、MgO和SnO₂。

聚集體通常通過噴涂干燥來制備。為了噴涂干燥批料，應(yīng)該制備含有所有批料材料的均勻分散的懸浮液。通常這通過調(diào)節(jié)pH來進(jìn)行，從而pH值遠(yuǎn)離等電位點(diǎn)。但是，用于Eagle玻璃和一些其它玻璃的配料中所用的批料材料具有較寬的各種等電位點(diǎn)，如從下文的表1中的數(shù)值(從文獻(xiàn)中獲得)可知，從而使用這種方法來制備均勻、良好性能漿料不太可行。本公開描述和披露一種用于制備和穩(wěn)定用于組分(例如這些組分)的混合物的混合的組分漿料以及成功地將它噴涂干燥成所需尺寸范圍的球形聚集體的方法，

表I

本文所述的制備穩(wěn)定漿料的方法涉及將顆粒磨碎到尺寸至少小于50微米，理想地小于25微米或甚至小于20微米。這增加懸浮液中顆粒的穩(wěn)定性。參考圖1，顯示了理想的粒度分布的一種實(shí)施方式的示例，其可用作用于本公開的方法的起始粒度。干燥顆粒，或干燥至少那些形成氫氧化物或以其它方式吸濕的那些顆粒。在本文所述的實(shí)驗(yàn)實(shí)施例中，將它們在90℃下的熱空氣干燥器中干燥5-10小時(shí)。

接下來，理想地混合或攪拌水，且當(dāng)在混合或攪拌水時(shí)，將液體聚合物基粘合劑和分散劑添加到水。然后，將固體緩慢地添加到液體，同時(shí)連續(xù)地混合或攪拌從而用一層聚合物分散劑涂覆顆粒，以提供在噴涂干燥之前抗拒聚集的空間位阻，以及還用粘合劑材料涂覆顆粒，該粘合劑材料在噴涂干燥過程中干燥，從而將噴涂干燥的聚集體固定在一起。漿料的固體裝載理想地是20-30體積％，更具體的22-27體積％，更理想地約24體積％。在本文所述的實(shí)驗(yàn)實(shí)施例中，使用在500RPM下開始的混合機(jī)在燒杯中混合水，然后將5重量％的液體聚合物基粘合劑(苯乙烯丙烯酸共聚物，例如Duramax B1022)和0.045重量％分散劑(丙烯酸聚合物的銨鹽，例如Duramax D3005)添加到水，同時(shí)混合。然后，對于總計(jì)10000克漿料，以24體積％的顆粒負(fù)載，將固體緩慢地添加到液體，全部在連續(xù)攪拌地同時(shí)添加，在顆粒添加之后最高達(dá)1200RPM，從而用一均勻的聚合物分散劑層涂覆顆粒，以提供在噴涂干燥之前抗拒聚集的空間位阻，以及用粘合劑涂覆顆粒，該粘合劑在噴涂干燥過程中干燥，從而將噴涂干燥的聚集體固定在一起。

然后，對漿料進(jìn)行噴涂干燥，理想地在100-120℃的出口溫度下(實(shí)驗(yàn)中在104℃下)，且在250-350℃的進(jìn)口溫度下(實(shí)驗(yàn)中在300℃下)，以及理想地在1巴(bar)±20％、理想地±10％的霧化壓力下(實(shí)驗(yàn)中和標(biāo)稱的1巴)。使用具有雙流體噴泉噴嘴系統(tǒng)的GEA Mobile Minor噴涂干燥器。

圖2是所得球形聚集體的電子顯微圖片。

圖3是聚集體尺寸分布的圖片，且聚集體顆粒的模式為小于或等于100微米、是約50±5微米或約50±10微米。已顯示制備的聚集體的等離子體熔融能形成尺寸從納米變化到微米的Eagle玻璃球。

圖4是SEM背散射圖像，其顯示通過等離子體熔融用根據(jù)本公開的方法制備的噴涂干燥的球制備的組成均勻的等離子體熔融球。這樣制備的均勻的球可用于制備具有所有形狀和形式的本體玻璃物體，例如通過模塑、燒結(jié)、3D打印等。

圖5是SEM背散射圖像，其顯示通過等離子體熔融用替代方法制備的噴涂干燥的球制備的組成不均勻的等離子體熔融球。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以在不偏離所要求保護(hù)主題的范圍和精神的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。