專利名稱：玻璃微珠的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有特殊用途的珠徑為1～10μm玻璃珠的化學組成配方與相應的制造方法。
玻璃微珠是一種微小的珠體，不同的用途可選用不同珠徑及具有不同化學組成的玻璃微珠。例如在液晶顯示器中就可以采用特殊的玻璃微珠作隔離墊襯材料，但現(xiàn)有技術多采用玻璃粉，在高倍顯微鏡觀察下可發(fā)現(xiàn)玻璃粉實際上是纖維狀的;在使用時往往會由于部分玻璃纖維的交叉重疊，造成高度增加，空隙增大，以至液晶顯示器的晶盒厚度增加，在作為墊襯材料使用時還可導致鈉離子析出量較高，在不利的外界條件下(如高溫、高濕、密封差、濕氣侵入晶盒內(nèi)部)，都可造成液晶顯示器的質(zhì)量降低，使用壽命縮短，但是如果采用珠徑為1～10μm的特殊玻璃微珠就可以較好的解決這些問題，制造玻璃微珠的現(xiàn)有技術基本上可歸納成以下四種類型第一，把玻璃粉同氮化硼或其他隔離材料混合。然后用輸送機將其送入熱窰中，在窰中加熱玻璃粉，使其在表面張力作用下形成珠體，然后立卽冷卻，避免小珠體相互粘結(jié)。第二，使玻璃粉在運動中通過加熱區(qū)而形成玻璃微珠。第三，使用的原料是熔融的玻璃液，玻璃液從容器中流出在高壓火焰氣體的作用下分散成珠。第四，采用熔融的玻璃液，玻璃液從熔池中流至由電動機驅(qū)動的分散裝置，落到分散裝置上的玻璃液濺射后形成一個射流，通過一個園筒加熱器，加熱器中的加熱帶具有較高的溫度，使玻璃液滴充分軟化，在表面張力作用下，形成玻璃微珠，然而這些方法需求的設備復雜、投資大，而且不能制出珠徑小于10μm的微珠，而更多的是制造珠徑為100μm以上較大的玻璃微珠。
本發(fā)明目的就在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，研制出珠徑為1～10μ的玻璃微球以適應特殊用途的需要。為此，本發(fā)明的任務是其一，在選原料玻璃化學組成時，除了要保證鈉離子析出量應很小以適應作液晶顯示墊襯材料使用之外，還應考慮以下因素，①、玻璃性質(zhì)必須具有良好的表張力以利成珠工藝。②、玻璃在成珠溫度區(qū)域內(nèi)應不出現(xiàn)析晶失透現(xiàn)象。③玻璃應具有良好的抗腐蝕性能。其二，在制造工藝上立足于我國現(xiàn)有客觀件，力求工藝簡單、設備少、投資小。
為達到本發(fā)明目的，本發(fā)明的技術解決方案由玻璃微珠所用的玻璃料的化學組成配方的選擇與制造工藝方法的選擇這兩部份組成，分述如下一、玻璃的化學組成配方為(單位wt%)二氧化硅61.00～74.30氧化鈉12.50～13.50三氧化二鋁2.00～6.00三氧化二硼0～12.20氧化鎂0～2.80氧化鉀0～1.50二氧化鋯0～3.50氧化鋅0～1.00三氧化二鐵0.05～0.10二、玻璃微珠的制造工藝方法，該方法是由備料、熔制、玻璃碎制取測定、成珠預處理、成珠工藝、精制篩選、復檢等七道工序組成，下面分敘述1、備料首先依據(jù)玻璃料的化學組成配方中各種成份的含量以及特殊用途的需要從石英砂(粉)、硼酸、純堿、硝酸鈉、氫氧化鋁、碳酸鎂、 酸鈣、白砒、二氧化鋯、氧化鋅等原料中各取出相應量的原料，經(jīng)混合攪拌均勻，并通過取樣測定使攪拌均勻度達95%以上才可送往熔制。
2、熔制將上述充分拌勻的料裝入粘土坩堝內(nèi)，隨后將坩堝一同送制光學玻璃用的燃油熔窰內(nèi)進行熔制。加料入坩堝時采取多次加料法。每次都必須加滿料，待熔融后再次加滿料，加料次數(shù)可菥嚀邇榭齠?，?#160;的粘土坩堝需經(jīng)過預處理，就是將坩堝預熱后再移入窰爐在1520℃高溫下進行不少于5小時燒結(jié)處理之后方可用于熔制使用。整個熔制工序由熔制與澄清組成，熔制溫度為1350～1550℃，澄清溫度為1400～1600℃。當熔制完畢后卽可升到澄清溫度進行澄清。
3、玻璃碎制取與測定待上述熔融的玻璃液料澄清良好時，卽可將溫度降至900～950℃，隨后將坩堝取出將玻璃液料傾倒入一個經(jīng)預先清潔處理過并盛有清潔水的水槽中，待冷卻后取出玻璃碎瀝干，從這些玻璃碎中取樣進行玻璃性能測定。
4、成珠預處理將上述所得的玻璃碎在保持清潔的情況下用4～5目(Mesh)篩具過篩，將通過4～5目篩具的玻璃碎送入球磨機進行研磨，研磨至玻璃粉中粒度為12μm以下的顆粒量達到50%以上，就可將玻璃粉取出與隔離材料相混合均勻成混合料。隔離材料選用碳黑，其用量為玻璃粉重量的10%。隨后，再將這些混合料裝入耐火盒罐中，并將盒罐密封。
5、成珠工藝將以上裝有混合料并密封好的盒罐送入熔窰進行成珠處理，并控制成珠溫度在800～1000℃內(nèi)，在成珠溫度下處理1.5～2小時后，將盒罐取出于室溫下自然冷卻，隨后取出混合料經(jīng)過篩分離將隔離材料分離出來，分離的玻璃微珠用普通洗滌劑(例如肥皂粉)洗滌至干凈度達95%以上。
6、精制篩選(1)精制經(jīng)上述處理后的玻璃微珠用由重鉻酸鉀和硫酸配成的洗液洗滌，隨后再用洗滌劑及清水漂洗直至玻璃微珠顯出白色及洗滌水接近中性為止。
(2)篩選精制后的玻璃微珠置于SKC～2000型粒度分布分析儀中分離出不同檔次球徑的微珠。在分離的同時，用高倍顯微鏡中的測標尺檢查它的球徑是否準確。并使該球徑的微珠分布率達到90%以上。
7、復檢在500倍的放大鏡下檢查微珠表面應光滑、園整、透明，無雜質(zhì)等存在。
從以上可知，本發(fā)明達到了預期的目的，其工藝簡單合理，設備少，投資少。由本發(fā)明制出的玻璃微珠的化學穩(wěn)定性(抗水性)已達到了水解等級Ⅲ-1、Ⅱ-2級，屬于穩(wěn)定性玻璃，并且游離鈉測定結(jié)果遠低于日本、美國、西德進口的玻璃粉，完全可代替進口玻璃粉用作液晶顯示器的墊襯材料。這一點在北京電子管三廠、中國電子器件工業(yè)總公司曙光電子管廠、中國科學院713所等單位的使用過程中也得到證實。
本發(fā)明實施例如下實例1玻璃料的化學組成采用如下配方名稱 SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO Na2O K2Owt%742.90.15.22.813.51.5依據(jù)以上配方選用各種工業(yè)純級的原料量為(單位kg)石英粉100.00氫氧化鋁5.97碳酸鈣12.52碳酸鎂8.94純堿29.80硝酸鈉3.70碳酸鉀3.10白砒0.35將這些原料混合拌均勻后得混合原料164.38kg，按本發(fā)明工藝對這164.38kg的混合原料進行熔制澄清，制取玻璃碎等處理最后得玻璃碎料134.8kg，以上熔制溫度控制在1450～1500℃，澄清溫度控制在1550℃，玻璃液料澄清良好后降溫至950℃，將所得的玻璃碎取樣測定玻璃性能結(jié)果見“附表1”。
實例2玻璃料的化學組成采用如下配方名稱SiO2Na2O Al2O3B2O3CaO ZnO2Fe2O3wt%74.2512.795.985.061.010.820.1據(jù)此配方選用各種工業(yè)純級的原料量為(單位kg)石英粉100氫氧化鋁12.3硼酸12.45
碳酸鈣2.42純堿27.95硝酸鈉3.70氧化鋅1.10這些原料混合拌勻后得混合原料159.68kg。采用與“實例1”相同的工序，但熔制溫度控制在1500～1550℃。澄清溫度控制在1600℃，澄清良好時，降溫至900℃，最后得到玻璃碎料131kg，取玻璃碎料測定玻璃性能結(jié)果見“附表1”。
實例3玻璃料的化學組成采用如下配方名稱 SiO2B2O3Na2O Al2O3MgO CaO ZrO2wt%61.3012.2012.502.301.207.003.50據(jù)此配方選用工業(yè)純級的各種原料量如下(單位kg)石英粉61.92硼酸22.28純堿20.30硝酸鈉2.80氫氧化鋁3.66碳酸鎂2.77碳酸鈣12.61二氧化鋯3.58白砒0.26以上料經(jīng)混合拌勻后得混合原料130.18kg，將這些混合原料送往制玻璃碎料，采用熔制溫度為1350～1400℃，澄清溫度為1400℃待澄清時降溫至900℃。其余處理過程與以上“實例1”相同。最后得到玻璃碎料100kg。取玻璃碎樣測定性能，其測定結(jié)果見“附表1”。
“附表1”說明表中的化學穩(wěn)定性(抗水性)測定是采用德國DIN12111簡易粉未法來測定Na2O析出量，以表示玻璃的化學穩(wěn)定性。
實例4取“實例1”制得的玻璃碎20kg，將玻璃碎用4～5目篩具過篩，將過篩后的玻璃碎置于瑪瑙小球磨機中經(jīng)四小時以上的研磨后再過800目篩得粒度為12μm以下的玻璃細粉約4500g，將這些玻璃細粉與450g的碳黑混合拌勻后的混合料分別放入10個耐火盒罐內(nèi)(每個盒罐約裝500g左右的混合料)，盒罐經(jīng)密封后，置入電爐內(nèi)在900～950℃的溫度下進行成珠焙燒約2小時，隨后從爐中取出混合料，冷卻后，經(jīng)洗滌處理、瀝干后得到珠徑為10μm以下的玻璃微珠約455g，再經(jīng)SKC-2000型粒度分布分析儀進一步分離后又得到珠徑3μm以下的玻璃微珠約22.75克。
實例5取“實例2”制得的玻璃碎20kg，經(jīng)研磨，過篩得到約3800g粒度為12μm以下的玻璃細粉，這些玻璃細粉與380g的碳黑混合拌勻后，再經(jīng)過在930～980℃下進行成珠處理約1.5小時后，再經(jīng)精制篩選得到珠徑為10μm以下的玻璃微珠約410g，其中珠徑為3μm以下的約為16.40g。
實例6取“實例3”制得的玻璃碎20kg，經(jīng)研磨，過篩得到約4200g粒度為12μm以下牟Ａ阜郟孟阜塾 20g的碳黑相混合拌勻后，經(jīng)過在850～950℃的溫度下成珠處理約1.5小時后，再經(jīng)精制篩選得到珠徑為10μm以下的玻璃微珠約425g，其中珠徑為3μm以下的約15.50g。
以上“實例5”與“實例6”中未指明部份均按“實例4”實施。
權利要求
1.一種由備料、熔制、玻璃碎制取與測定、成珠預處理、成珠、精制篩選、復檢等工序組成，可制造珠徑為1～10μm玻璃珠的方法，其特征是1·1、所述的備料工序是按玻璃料的化學組成配方中各種成份的含量從石英砂、硼酸、純堿、硝酸鈉、氫氧化鋁、碳酸鎂、碳酸鈣、白砒、二氧化鋯、氧化鋅等原料中各取出相應的量混合拌勻，并取樣測定均勻度應達95%以上。1·2、所述的熔制工序是將拌勻后的混合原料裝入經(jīng)過預熱及在1520℃高溫下燒結(jié)處理5小時以上的粘土坩堝內(nèi)，隨后將裝滿混合原料的坩堝送入燃油
內(nèi)在1350～1550℃高溫下進行熔制處理，熔制處理后控制溫度于1400～1600℃進行澄清處理，以上向坩堝內(nèi)加料是采取多次加料法。1·3、所述的玻璃碎制取與測定工序是當上述玻璃液料澄清良好時，即將溫度降至900～950℃，隨后取出坩堝再將堝內(nèi)的玻璃液料傾倒入已經(jīng)清潔處理過，并盛有清潔水的水槽中，待冷卻后取出瀝干就得到所需的玻璃碎，隨后再取玻璃碎試樣測定其性能。1·4、所述的成珠預處理工序是將以上所得玻璃碎過4～5目的篩，將通過篩的玻璃碎送入球磨機研磨，當研磨至玻璃粉中粒度為12μm以下的顆粒達50%以上，即可將玻璃粉取出，將這玻璃細粉和隔離材料碳黑混合拌勻，隔離材料的用量為玻璃細粉量的10%，將上述混合料裝入耐火盒罐，并密封盒罐。1·5、所述的成珠工藝是將上述裝有混合料的盒罐送入熔
在成珠溫度800～1000℃內(nèi)進行成珠處理1.5～2小時，隨后取出冷卻，再將玻璃微珠從混合料中分離出來并用洗滌劑洗滌。1·6、所述的精制篩選工序是將上述所得的玻璃微珠經(jīng)硫酸與重鉻酸鉀配制的洗液洗滌，再經(jīng)洗滌劑、水漂洗至微珠顯出白色及水溶液近中性止，隨后再采用SKC-2000型粒度分布分析儀對這些微珠進行分離篩選出不同珠徑等級檔次的玻璃微珠。1·7、所述的復檢工序是采用500倍的放大鏡檢查微珠是否圓整、光滑、透明，有無雜質(zhì)的工序。
2.一種含硅、鋁、鈉等成份可用于制珠徑為1～10μm玻璃微珠的玻璃料配方，其特征是該玻璃料的化學組成配方是(單位wt%)二氧化硅 61.00～74.30 氧化鈉 12.50～13.50三氧化二鋁 2.00～6.00 三氧化二硼 0～12.20氧化鎂 0～2.80 氧化鉀 0～1.50二氧化鋯 0～3.50 氧化鋅 0～1.00三氧化二鐵 0.05～0.10
3.根據(jù)權利要求2所述的玻璃料的化學組成，其特征是可采用如下配方(單位wt%)二氧化硅 74 三氧化二鋁 2.9 三氧化二鐵 0.1氧化鈣 5.2 氧化鎂 2.8 氧化鈉 13.5氧化鉀 1.5
4.根據(jù)權利要求2所述的玻璃料的化學組成，其特征是可采用如下配方(單位wt%)二氧化硅 74.25 氧化鈉 12.79三氧化二鋁 5.98 三氧化二硼 5.06氧化鈣 1.01 二氧化鋅 0.82 三氧化二鐵 0.1
5.根據(jù)權利要求2所述的玻璃料的化學組成，其特征是可采用如下配方(單位wt%)二氧化硅 61.30 三氧化二硼 12.20 氧化鈉 12.50三氧化二鋁 2.30 氧化鎂 1.20 氧化鈣 7.00三氧化鋯 3.50
6.根據(jù)權利要求1所述的熔制工序，其特征是可分別采用如下的熔制溫度與對應的澄清溫度熔制溫度1450～1500℃與澄清度1550℃，熔制溫度1500～1550℃與澄清溫度1600℃，熔制溫度1350～1400℃與澄清溫度1400℃。
全文摘要
本發(fā)明是關于珠徑為1～10μm的玻璃微珠的制法及相應玻璃料的化學組成配方。其工藝流程主要有備料、熔制、成珠和精制篩選等工序。玻璃料主要含有硅、鈉、鋁等成分，本發(fā)明生產(chǎn)出的玻璃微珠可用于特殊場合，特別適用于做液晶顯示器的墊襯材料之用，其效果優(yōu)于美國、日本及西德進口的玻璃粉。
文檔編號C03B19/10GK1036378SQ8810770
公開日1989年10月18日 申請日期1988年11月5日 優(yōu)先權日1988年11月5日
發(fā)明者劉登平, 陳以實, 陳文定, 林元霖 申請人:福州市玻璃廠