專利名稱：一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，尤其適合應(yīng)用于鈉鈣硅系統(tǒng)的浮法平板玻璃在線處理。
背景技術(shù)：
玻璃制品在使用過(guò)程中要受到水、酸、堿、鹽類、氣體及其它化學(xué)試劑溶液的侵蝕，玻璃對(duì)這些侵蝕的抵抗能力叫做化學(xué)穩(wěn)定性。玻璃雖然具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，應(yīng)用比較廣泛，但是，由于玻璃在使用過(guò)程中經(jīng)常受到水、酸、堿、鹽類、氣體及其它化學(xué)試劑溶液的侵蝕，其化學(xué)穩(wěn)定性還不能滿足實(shí)際要求，如玻璃在儲(chǔ)運(yùn)及實(shí)際應(yīng)用中，表面接觸到大氣中的水分等物質(zhì)而受到侵蝕并出現(xiàn)彩虹、白斑或霧狀物等風(fēng)化現(xiàn)象。玻璃風(fēng)化，會(huì)影響許多使用性能降低玻璃的透明度及機(jī)械強(qiáng)度，影響光學(xué)性能，外觀惡化。嚴(yán)重的風(fēng)化甚至在包裝箱中會(huì)出現(xiàn)沾片、整箱玻璃報(bào)廢等問(wèn)題，同時(shí)也不能再用于鍍膜、制鏡等深加工工序。平板玻璃風(fēng)化是一個(gè)普遍性的問(wèn)題，許多玻璃企業(yè)由于玻璃風(fēng)化問(wèn)題影響到其玻璃市場(chǎng)份額，進(jìn)而影響到企業(yè)的發(fā)展。
玻璃表面的化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的理化過(guò)程。對(duì)玻璃表面化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者發(fā)表了許多論文，最具代表性的有PPG公司研究員保羅德弗教授1986年11月發(fā)表在《Glass》上題為《如何防止玻璃發(fā)霉》和1994年5月在《Glass》73屆年會(huì)上發(fā)表的題為《玻璃如何與水作用產(chǎn)生表面發(fā)霉》兩篇論文。保羅德弗教授提出，所謂玻璃“發(fā)霉”是指玻璃在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，表面接觸到水和空氣，發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化，使玻璃表面受到腐蝕。這種現(xiàn)象也叫作玻璃“風(fēng)化”。
平板玻璃在成型過(guò)程中，堿金屬和堿土金屬離了富集在平板玻璃上表面，這些金屬離子是玻璃的網(wǎng)絡(luò)外體，化學(xué)性質(zhì)活潑。平板玻璃表面遇水后，平板玻璃中的堿金屬離子Na+就會(huì)和水中的H+進(jìn)行離子交換，Na+被H+取代，生成NaOH，使平板玻璃表面的水溶液呈堿性。
≡SiO-Na+H+→≡Si-OH+Na+當(dāng)少量水長(zhǎng)期作用于平板玻璃時(shí)，水溶液堿性逐漸增大，腐蝕力增強(qiáng)，平板玻璃網(wǎng)絡(luò)受到強(qiáng)堿侵蝕，平板玻璃網(wǎng)絡(luò)中的氧橋骨架斷裂，從而使平板玻璃表面侵蝕。出現(xiàn)彩虹、白斑或霧狀物，甚至發(fā)生粘連，從而在平板玻璃表面出現(xiàn)風(fēng)化現(xiàn)象。
為了解決平板玻璃的風(fēng)化問(wèn)題，玻璃工作者研究出了許多方法，主要有1.通過(guò)加入或改變玻璃的某些組分，即提高Al2O3含量?？商岣卟ＡУ幕瘜W(xué)穩(wěn)定性能，但成分變化有限，而且含量提高到2.0％以上，會(huì)使玻璃筋加重品質(zhì)變壞。利用這種方法可以很好的解決玻璃被各種介質(zhì)侵蝕問(wèn)題，但始終沒(méi)太大的突破。
2.玻璃的表面改性，采用離子交換可以提高某些化學(xué)穩(wěn)定性差的玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。離子注入影響玻璃性能改變?nèi)Q玻璃成分、注入離子的種類、注入?yún)?shù)(能量和劑量)以及熱處理制度。離子注入已應(yīng)用于改善玻璃的顯微硬度、風(fēng)化能力、耐水性和晶體形貌。在不影響玻璃其他性能條件下，用離子注入可提高磷酸鹽光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。離子交換和離子注入適于玻璃的二次加工，且生產(chǎn)成本較高，不適合平板玻璃的在線處理。
3.表面涂鍍保護(hù)膜，該方法利用一種可剝性塑料作為保護(hù)涂層，但效果不顯著，至于用增水劑作拋光用保護(hù)涂層，也因工藝煩瑣而美中不足。
由于玻璃風(fēng)化危害性大，在平板玻璃的生產(chǎn)工藝中一般采用防霉紙法、防霉粉法、防霉液法、二氧化硫氣熏法等方法。
4.防霉紙法在平板玻璃裝箱時(shí)，在玻璃墊紙中含有機(jī)酸和二價(jià)金屬離子的鹽，有機(jī)酸可以中和水蒸氣侵蝕玻璃表面產(chǎn)生的堿，二價(jià)金屬離子可以“壓制”堿金屬離子的遷移，從而減緩玻璃風(fēng)化速度。
中國(guó)專利CN2144137A中公開(kāi)了一種平板玻璃防發(fā)霉防擦傷包裝墊紙。它的目的是實(shí)現(xiàn)玻璃防發(fā)霉與防擦傷，構(gòu)成是將防霉劑加入到普通包裝紙中。防霉劑是由酸性物質(zhì)、乙醇、硫酸銨、香料和顏料加入水中溶解而成。其防霉劑中的酸性物質(zhì)是衣糖酸、乙二酸、乙酸、丙酸、丙二酸、丙稀酸、正丁酸、2-羥基異丁酸、氨基苯甲酸、苯磺酸和磷酸中的一種或二種以上的混合型酸性物。其不足之處是玻璃夾包裝紙后時(shí)間稍長(zhǎng)就產(chǎn)生用正常工藝方法清洗不掉的紙紋，不利于對(duì)玻璃進(jìn)行鍍膜等深加工；其次，該發(fā)明中的酸性物無(wú)緩沖作用，能被堿迅速中和，溶液的PH值急劇增大，侵蝕進(jìn)一步加深，因此防霉時(shí)間短；另外，工藝復(fù)雜，成本高，需在平板玻璃普通包裝紙中加入防霉藥劑，成本由包裝紙與防霉藥劑組成，每平方米約0.22元。
5.防霉粉法施加防霉粉法分為靜電噴粉、氣體霧化噴粉、輥式撒粉機(jī)等多種方法。防霉粉的主要成分是有機(jī)酸(己二酸、硬脂酸、苯甲酸、硼酸、水楊酸、酒石酸等)及其載體(聚甲基丙烯酸甲脂、聚氯乙烯、木粉、聚乙烯粉等)。有機(jī)酸中和水蒸氣侵蝕玻璃產(chǎn)生的堿，載體則提高玻璃透氣性防止沾片。中國(guó)專利CN1044027中公開(kāi)的玻璃防霉劑及其配制方法是對(duì)玻璃板直接進(jìn)行噴粉處理的防霉劑，其構(gòu)成是己二酸和聚甲基丙烯酸甲酯組成的粉狀混合物，是以上兩種組份分別磨細(xì)、過(guò)篩、稱量混合而成，其不足之處是防風(fēng)化時(shí)間短，玻璃噴粉出現(xiàn)不易擦去的“噴痕”，并且該防霉粉只起到一定的防止風(fēng)化作用而不能防止玻璃劃傷，工藝過(guò)程復(fù)雜。
6.防霉液法將配備的含二價(jià)金屬離子和有機(jī)酸的防霉液以霧狀形式噴到玻璃的表面。防霉液主要成分是表面活性劑、硫酸鋅、憎水基(乙醇胺等)、乳酸鈉、檸檬酸鈉、消泡劑、水。噴霧法利用了二價(jià)離子的壓制效應(yīng)，同時(shí)既使水蒸氣在玻璃表面不容易凝結(jié)，又在玻璃表面形成牢固的防水層且不存在紙痕問(wèn)題。
中國(guó)專利96109753.1中的防霉液，其特征是由乙酸、乙酸銨、乙酸鋅(或乙酸鎘)配成的酸性緩沖溶液和能在玻璃表面形成薄膜的物質(zhì)(如羧甲基纖維素或聚乙烯醇或吡咯烷酮或羥乙基纖維素等)組成。既可噴涂在玻璃表面又可加入玻璃襯墊紙中。
7.二氧化硫氣熏法玻璃進(jìn)入退火窯之前，溫度為570℃左右，通入SO2氣體，玻璃與之接觸后，產(chǎn)生硫酸鹽，隨后玻璃在生產(chǎn)線中運(yùn)動(dòng)時(shí)，硫酸鹽被擦去，從而減小了表面Na+含量。該方法有一定延緩風(fēng)化作用，但環(huán)境污染嚴(yán)重。
生產(chǎn)中，雖然上述這些方法都有一定的防止風(fēng)化效果，但效果都比較有限。企業(yè)中大量采用的平板玻璃防止風(fēng)化方法，主要是二氧化硫氣熏法、防霉紙法、防霉粉法或它們的結(jié)合使用，但是，玻璃制品一旦在年平均氣溫、濕度比較高的環(huán)境下使用，兩個(gè)月之內(nèi)就會(huì)明顯風(fēng)化，有的甚至在包裝箱中沾片，從而嚴(yán)重影響其玻璃市場(chǎng)。
防霉紙法、防霉粉法、防霉液法、二氧化硫氣熏法都具有一定的防止風(fēng)化效果，但是，玻璃在使用中，所有起作用的物質(zhì)都會(huì)被去掉，因此，都不能解決玻璃在使用中的風(fēng)化問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，該方法能提高平板玻璃表面的化學(xué)穩(wěn)定性，改善平板玻璃的抗風(fēng)化能力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于按現(xiàn)有浮法工藝生產(chǎn)出平板玻璃后，在平板玻璃出錫槽，進(jìn)入退火窯A0區(qū)時(shí)，平板玻璃溫度為450～650℃，在平板玻璃上下表面施加2000V以上的高壓電場(chǎng)，高壓電場(chǎng)的施加方式為非接觸式。
所述的平板玻璃為鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃。
所述的非接觸式高壓電場(chǎng)的施加為高壓電場(chǎng)的正電極置于平板玻璃上方，正電極與平板玻璃的間距為3～10mm，高壓電場(chǎng)的負(fù)電極置于平板玻璃下方，負(fù)電極與平板玻璃的間距為3～10mm。
所述的高壓電場(chǎng)為直流高壓靜電場(chǎng)，電壓為2000V～20000V。
所述的高壓電場(chǎng)為直流高壓脈沖電場(chǎng)，電壓為2000V～20000V。
所述的平板玻璃拉引速度為300～800米/小時(shí)，正電極、負(fù)電極的總寬度分別為2～8米，平板玻璃的高壓電場(chǎng)加載時(shí)間為10～30秒。
所述的高壓電場(chǎng)的正電極、負(fù)電極分別為不銹鋼平板式串聯(lián)電極。
如圖1所示，高壓電場(chǎng)使玻璃上表面的堿金屬離子Na+向玻璃內(nèi)部遷移，減小表面的低價(jià)堿金屬氧化物Na2O含量，在平板玻璃的表面、近表面形成堿金屬耗盡層，即形成低堿富硅區(qū)，從而提高平板玻璃上表面的化學(xué)穩(wěn)定性，增強(qiáng)玻璃的抗風(fēng)化能力。
非接觸式高壓電場(chǎng)施加方式中高壓電場(chǎng)和平板玻璃是非接觸的，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線影響較小，平板玻璃上表面可明顯提高其化學(xué)穩(wěn)定性，獲得很好的防止風(fēng)化效果，下表面由于與錫液的接觸，從IRRS，EPMA，SEM，XPS以及表面折射率的測(cè)定表明，浮法玻璃上、下兩表面的結(jié)構(gòu)存在著差異，錫從玻璃下表面向表面內(nèi)擴(kuò)散，導(dǎo)致下表面≡ Si-O-斷鍵形成≡Si-O-Sn鍵，以[SnO4]四面體進(jìn)入[SiO4]四面體網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊密，所以該表面的化學(xué)穩(wěn)定性提高，風(fēng)化程度降低。由于玻璃下表面有一定的滲錫，類似二價(jià)堿土金屬離子的“壓制”效應(yīng)，導(dǎo)致電場(chǎng)中玻璃中的Na+不容易向下表面遷移，使得平板玻璃的下表面具有較好的防止風(fēng)化能力。
本發(fā)明的有益效果是采用的非接觸式高壓電場(chǎng)法對(duì)浮法玻璃在線處理，是一種采用物理方式實(shí)現(xiàn)的方法，該方法不存在化學(xué)污染，不僅能提高平板玻璃表面的化學(xué)穩(wěn)定性，改善平板玻璃的抗風(fēng)化能力，提高玻璃使用壽命，延長(zhǎng)存放時(shí)間，且生產(chǎn)操作方便，成本較低。處理后的平板玻璃主要技術(shù)指標(biāo)在溫度為65±2℃，相對(duì)濕度RH≥95％條件下風(fēng)化時(shí)間≥550小時(shí)。
本發(fā)明尤其適用于鈉鈣硅系統(tǒng)的浮法玻璃在線處理。


圖1為非接觸式電場(chǎng)加載方式示意圖。
圖中1-電極，2-Na+，3-平板玻璃，4-玻璃滲錫面。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例1一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，按現(xiàn)有浮法工藝生產(chǎn)出平板玻璃后[平板玻璃為現(xiàn)有的鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃，各組分所占質(zhì)量百分比為SiO271.50～72.50％，Al2O31.00～1.80％，CaO28.00～9.00％，MgO 3.50～4.00％，Na2O+K2O 13.50～14.00％(Na2O與K2O為任意配比)，F(xiàn)e2O30～0.15％，SO30～0.30％]，在平板玻璃出錫槽，進(jìn)入退火窯A0區(qū)時(shí)，平板玻璃溫度為600℃時(shí)，在平板玻璃上下表面施加非接觸式直流高壓靜電場(chǎng)，電壓為2000V；所述的非接觸式為直流高壓靜電場(chǎng)的正電極置于平板玻璃上方，正電極與平板玻璃的間距為3mm，直流高壓靜電場(chǎng)的負(fù)電極置于平板玻璃下方，負(fù)電極與平板玻璃的間距為3mm(如圖1所示，使平板玻璃位于正負(fù)電極形成的電場(chǎng)之間)；正電極、負(fù)電極分別為不銹鋼平板式串聯(lián)電極；由于浮法工藝生產(chǎn)的連續(xù)性，正電極、負(fù)電極的總寬度應(yīng)保證平板玻璃在電場(chǎng)中有足夠的作用時(shí)間，平板玻璃拉引速度為360米/小時(shí)，正電極、負(fù)電極的總寬度分別為3米，高壓電場(chǎng)作用時(shí)間30秒。
實(shí)施例2一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，按現(xiàn)有浮法工藝生產(chǎn)出平板玻璃后[平板玻璃為現(xiàn)有的鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃，各組分所占質(zhì)量百分比為SiO271.50～72.50％，Al2O31.00～1.80％，CaO28.00～9.00％，MgO 3.50～4.00％，Na2O+K2O 13.50～14.00％(Na2O與K2O為任意配比)，F(xiàn)e2O30～0.15％，SO30～0.30％]，在平板玻璃出錫槽，進(jìn)入退火窯A0區(qū)時(shí)，平板玻璃溫度為550℃時(shí)，在平板玻璃上下表面施加非接觸式直流高壓靜電場(chǎng)，電壓為8000V；所述的非接觸式為直流高壓靜電場(chǎng)的正電極置于平板玻璃上方，正電極與平板玻璃的間距為6mm，直流高壓靜電場(chǎng)的負(fù)電極置于平板玻璃下方，負(fù)電極與平板玻璃的間距為6mm(如圖1所示，使平板玻璃位于正負(fù)電極形成的電場(chǎng)之間)；正電極、負(fù)電極分別為不銹鋼平板式串聯(lián)電極；由于浮法工藝生產(chǎn)的連續(xù)性，正電極、負(fù)電極的總寬度應(yīng)保證平板玻璃在電場(chǎng)中有足夠的作用時(shí)間，平板玻璃拉引速度為500米/小時(shí)，正電極、負(fù)電極的總寬度分別為2.8米，高壓電場(chǎng)作用時(shí)間20秒。
實(shí)施例3一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，按現(xiàn)有浮法工藝生產(chǎn)出平板玻璃后[平板玻璃為現(xiàn)有的鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃，各組分所占質(zhì)量百分比為SiO271.50～72.50％，Al2O31.00～1.80％，CaO28.00～9.00％，MgO 3.50～4.00％，Na2O+K2O 13.50～14.00％(Na2O與K2O為任意配比)，F(xiàn)e2O30～0.15％，SO30～0.30％]，在平板玻璃出錫槽，進(jìn)入退火窯A0區(qū)時(shí)，平板玻璃溫度為450℃時(shí)，在平板玻璃上下表面施加非接觸式直流高壓靜電場(chǎng)，電壓為20000V；所述的非接觸式為直流高壓靜電場(chǎng)的正電極置于平板玻璃上方，正電極與平板玻璃的間距為10mm，直流高壓靜電場(chǎng)的負(fù)電極置于平板玻璃下方，負(fù)電極與平板玻璃的間距為10mm(如圖1所示，使平板玻璃位于正負(fù)電極形成的電場(chǎng)之間)；正電極、負(fù)電極分別為不銹鋼平板式串聯(lián)電極；由于浮法工藝生產(chǎn)的連續(xù)性，正電極、負(fù)電極的總寬度應(yīng)保證平板玻璃在電場(chǎng)中有足夠的作用時(shí)間，平板玻璃拉引速度為800米/小時(shí)，正電極、負(fù)電極的總寬度分別為2.3米，高壓電場(chǎng)作用時(shí)間10秒。
實(shí)施例4一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，按現(xiàn)有浮法工藝生產(chǎn)出平板玻璃后[平板玻璃為現(xiàn)有的鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃，各組分所占質(zhì)量百分比為SiO271.50～72.50％，Al2O31.00～1.80％，CaO28.00～9.00％，MgO 3.50～4.00％，Na2O+K2O 13.50～14.00％(Na2O與K2O為任意配比)，F(xiàn)e2O30～0.15％，SO30～0.30％]，在平板玻璃出錫槽，進(jìn)入退火窯A0區(qū)時(shí)，平板玻璃溫度為500℃時(shí)，在平板玻璃上下表面施加非接觸式直流高壓脈沖電場(chǎng)，電壓為10000V；所述的非接觸式為直流高壓脈沖電場(chǎng)的正電極置于平板玻璃上方，正電極與平板玻璃的間距為8mm，直流高壓脈沖電場(chǎng)的負(fù)電極置于平板玻璃下方，負(fù)電極與平板玻璃的間距為8mm(如圖1所示，使平板玻璃位于正負(fù)電極形成的電場(chǎng)之間)；正電極、負(fù)電極分別為不銹鋼平板式串聯(lián)電極；由于浮法工藝生產(chǎn)的連續(xù)性，正電極、負(fù)電極的總寬度應(yīng)保證平板玻璃在電場(chǎng)中有足夠的作用時(shí)間，平板玻璃拉引速度為500米/小時(shí)，正電極、負(fù)電極的總寬度分別為8米，高壓脈沖電場(chǎng)作用時(shí)間10秒。
本發(fā)明工藝參數(shù)的上下限取值以及區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于按現(xiàn)有浮法工藝生產(chǎn)出平板玻璃后，在平板玻璃出錫槽，進(jìn)入退火窯A0區(qū)時(shí)，平板玻璃溫度為450～650℃，在平板玻璃上下表面施加2000V以上的高壓電場(chǎng)，高壓電場(chǎng)的施加方式為非接觸式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述的平板玻璃為鈉鈣硅系統(tǒng)玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述的非接觸式高壓電場(chǎng)的施加為高壓電場(chǎng)的正電極置于平板玻璃上方，正電極與平板玻璃的間距為3～10mm，高壓電場(chǎng)的負(fù)電極置于平板玻璃下方，負(fù)電極與平板玻璃的間距為3～10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述的高壓電場(chǎng)為直流高壓靜電場(chǎng)，電壓為2000V～20000V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述的高壓電場(chǎng)為直流高壓脈沖電場(chǎng)，電壓為2000V～20000V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述的平板玻璃拉引速度為300～800米/小時(shí)，正電極、負(fù)電極的總寬度分別為2～8米，平板玻璃的高壓電場(chǎng)加載時(shí)間為10～30秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述的高壓電場(chǎng)的正電極、負(fù)電極分別為不銹鋼平板式串聯(lián)電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法。一種提高平板玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法，其特征在于按現(xiàn)有浮法工藝生產(chǎn)出平板玻璃后，在平板玻璃出錫槽，進(jìn)入退火窯A
文檔編號(hào)C03B18/00GK1962514SQ20061012501
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者程金樹(shù), 王洪成, 劉啟明 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)