一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】。所述加工工藝包括如下步驟：玻璃前處理：玻璃進(jìn)行表面酸處理，然后清洗、烘干，預(yù)熱至380-400℃，保溫25-30min；離子交換處理：將上述玻璃在銫鉀鹽溶液中進(jìn)行離子交換處理，銫鉀鹽溶液溫度為550-650℃，處理時間為18-22小時；熱處理：將離子交換處理后的玻璃進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為690-710℃，加熱時間為每毫米厚度40-50s；風(fēng)冷成型：取出玻璃并以300-500mm/s的速度送入風(fēng)柵進(jìn)行風(fēng)冷成型，最后冷卻得單片銫鉀防火玻璃。本發(fā)明加工工藝簡單易行，制得的玻璃不但具有極好的防火功能，還具有較高的強(qiáng)度、耐候性、可加工性。
【專利說明】一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種玻璃的加工工藝，尤其涉及一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 最早，國內(nèi)外市場上常見的防火玻璃大多為夾層復(fù)合防火玻璃和夾絲防火玻璃， 前者中加入的防火膠粘劑在紫外線照射下很快就變成乳白色并產(chǎn)生氣泡，嚴(yán)重影響玻璃的 透光性，使用壽命較短，且采用手工操作與控制，生產(chǎn)效率地下，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，無法進(jìn) 行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，而夾絲防火玻璃不僅透光度欠佳且不能阻止熱量輻射，還存在著安 裝笨重等問題，限制了作為建筑物外墻玻璃的使用。此外，還有一種單片防火玻璃，采用噴 涂法對普通浮法玻璃進(jìn)行鋼化。
[0003] 而現(xiàn)有單片防火玻璃的制作，一般只是以普通平板玻璃或鋼化玻璃等材料作為原 片，在這些半成品制品的基礎(chǔ)上，進(jìn)行拋光、清洗以及防火處理等工藝流程和方法處理，滿 足防火玻璃的性能要求。其防火玻璃的質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)，主要表現(xiàn)在尺寸偏 差、外觀質(zhì)量、耐火性能、彎曲度、透光度等方面。現(xiàn)有防火玻璃的制作方法主要是將玻璃在 高溫環(huán)境下加熱，然后在高壓風(fēng)氣流的作用下進(jìn)行冷卻，該制作方法存在許多弊端，主要是 熱源不均勻，冷卻不均勻，防火處理的溫度控制范圍不理想，影響了防火玻璃的各項性能指 標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有抗菌、熱穩(wěn)定性能高、 強(qiáng)度高、耐候性高、使用壽命長的單片銫鉀防火玻璃的加工工藝。
[0005] 本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝， 所述加工工藝包括如下步驟：
[0006] 玻璃前處理：用酸溶液對玻璃進(jìn)行表面酸處理，然后將玻璃清洗、烘干，預(yù)熱至 380-400 °C，保溫 25-30min ;
[0007] 離子交換處理：將預(yù)熱后的玻璃浸泡在銫鉀鹽溶液中進(jìn)行離子交換處理，其中，所 述銫鉀鹽溶液的溫度為550-650°C，離子交換處理的時間為18-22小時；
[0008] 熱處理：將離子交換處理后的玻璃送入鋼化爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為 690-7KTC，加熱時間為每毫米厚度40-50s ;
[0009] 風(fēng)冷成型：將熱處理后的玻璃取出并以300-500mm/s的速度送入風(fēng)柵進(jìn)行風(fēng)冷成 型，最后冷卻制得單片銫鉀防火玻璃。
[0010] 本發(fā)明防火玻璃的加工工藝先對玻璃進(jìn)行表面酸處理，一方面清除玻璃表面微 缺陷，另一方面有利于加快隨后進(jìn)行的離子交換速度；然后將玻璃浸入550-650°C的銫鉀 鹽溶液中進(jìn)行離子交換處理，玻璃表面的Na+(鈉離子）同銫鉀鹽溶液中的K+(鉀離子）、 Cs+(銫離子）快速交換，由于K+、Cs+的離子半徑比Na+的離子半徑大得多，由于大離子的擠 壓而在玻璃表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，使玻璃表面結(jié)構(gòu)更加致密，由于銫、鉀離子的混合效應(yīng)，玻璃 表面形成的壓應(yīng)力要比單一離子交換的壓應(yīng)力大的多，待反應(yīng)達(dá)到預(yù)定的平衡程度后再將 玻璃進(jìn)行物理鋼化處理，先在690-7KTC下加熱，最后經(jīng)風(fēng)冷成型，使玻璃表面產(chǎn)生強(qiáng)大的 壓應(yīng)力，從而大幅提高玻璃的強(qiáng)度。此外由于玻璃兩面都進(jìn)行了離子交換處理和鋼化處理， 因而最終防火玻璃在使用時沒有安裝方向上的限制，同時克服了傳統(tǒng)防火玻璃不能直接用 于建筑外墻的不足。
[0011] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優(yōu)選，前處理中的酸溶液為濃度為 10-20%的HF溶液與濃度為15-20%的HN03溶液按0. 8-1. 5 :1的體積比混合而成的酸溶 液。
[0012] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優(yōu)選，酸處理的溫度為15-20°c，酸 處理的時間為16-20min。
[0013] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優(yōu)選，離子交換處理中所述銫鉀 鹽溶液的組成成分及其重量百分比為：AgN0 3 :2-8%，KN03 : 85-90%，CsN03 :2-8%，K0H : 0? 2-0. 5 %，KC1 :0? 2-0. 4 %，K2C03 :0? 5-3 %，A1203 :0? 2-1 %，Ce02 :0? 2-0. 5 % 硅藻土 ： 0. 8-2. 5%。將玻璃放入含有Ag+、K+、Cs+的混合鹽溶液中進(jìn)行離子交換處理，玻璃表面的 鈉離子同銫鉀鹽溶液中的銫、鉀離子快速交換，改變了玻璃表面的結(jié)構(gòu)。Ag+離子部分取代 玻璃表面中的Na+而使玻璃具有抗菌功能，而銫、鉀離子均系鈉離子半徑大的陽離子，當(dāng)K+、 Cs+部分取代玻璃表面中的Na+使玻璃表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，使玻璃表面結(jié)構(gòu)更加致密，大大提 高了玻璃的強(qiáng)度。使本發(fā)明的玻璃在正常使用情況下，具有抗菌、高強(qiáng)度的功能，一旦遇到 火災(zāi)，則可在一定時間內(nèi)保持耐火完整性，起到防火作用。
[0014] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優(yōu)選，離子交換處理中所述銫鉀鹽 溶液的溫度為580-620°C，離子交換處理的時間為18-20小時。
[0015] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優(yōu)選，熱處理時玻璃邊緣部位的加 熱溫度高于中心部位10-20°C。風(fēng)冷成型中玻璃邊緣部位的風(fēng)壓為680-700KPa，中心部位 的風(fēng)壓為620-640KPa，風(fēng)冷80-120S至玻璃表面為240-260°C，然后冷卻至室溫。在鋼化處 理時,邊緣鋼化溫度高于中心部位10-20°C,邊緣鋼化風(fēng)壓大于中心部位400-800Pa，不僅 進(jìn)一步增強(qiáng)了玻璃的力學(xué)性能和抗熱沖擊性能，還使玻璃邊部的鋼化強(qiáng)度高于玻璃中心部 位，由于產(chǎn)品最終使用時安裝在金屬框架或合金框架中，當(dāng)火焰蔓延時，玻璃的邊度導(dǎo)熱最 快，因此，經(jīng)過本發(fā)明的物理鋼化處理不僅提高了玻璃的熱穩(wěn)定性，解決了玻璃在高溫下先 從邊度炸裂的問題；同時還避免了化學(xué)鋼化中存在的應(yīng)力松弛及普通鋼化玻璃自爆問題， 提高了玻璃的防火性能和使用價值。
[0016] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優(yōu)選，風(fēng)冷成型中風(fēng)柵與玻璃表面 的距離為8-20mm。通過調(diào)節(jié)風(fēng)柵與玻璃表面的距離可以達(dá)到提高玻璃質(zhì)量的目的。當(dāng)風(fēng)壓 一定時，風(fēng)柵與玻璃的間距變小，施加在玻璃表面的風(fēng)壓相對增加，玻璃表面獲得的表面應(yīng) 力增加，其碎片數(shù)量、機(jī)械強(qiáng)度和安全性能都得到提高。反之，風(fēng)柵與玻璃的間距變大，施加 在玻璃表面的風(fēng)壓相對減小，玻璃表面獲得的表面應(yīng)力減小，其碎片數(shù)量、機(jī)械強(qiáng)度相對較 差，嚴(yán)重影響玻璃的質(zhì)量。但是一味追求節(jié)能和鋼化效果，而將風(fēng)柵與玻璃之間的距離控制 得較低，反而會加大應(yīng)力斑的出現(xiàn)。因此，本發(fā)明鋼化處理中將風(fēng)柵與玻璃表面的距離控制 在 8_20mm。
[0017] 在上述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝中，作為優(yōu)選，所述單片銫鉀防火玻璃的應(yīng) 力值為 600-700Mpa。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0019] 1、通過本發(fā)明加工工藝制得的玻璃不但具有極好的防火功能，在同樣厚度的情況 下，該玻璃的強(qiáng)度是浮法玻璃的6-12倍，是鋼化玻璃的3-4倍，同時還具有較好的抗菌效 果。
[0020] 2、與現(xiàn)有技術(shù)中采用普通濕法灌漿防火玻璃相比，通過本發(fā)明加工工藝制得的玻 璃具有極高的耐候性，在KKKTC高溫下保持180min不炸裂，避免了化學(xué)灌漿在高溫和紫外 線照射下逐漸變成乳白色氣泡，失去通透性。
[0021] 3、通過本發(fā)明加工工藝制得的玻璃可加工性好，可以加工成防火中空玻璃、夾層 防火玻璃、鍍膜防火玻璃、弧形防火玻璃等，應(yīng)用領(lǐng)域廣，可作為室內(nèi)防火隔斷和消防通道 等。

【具體實施方式】
[0022] 以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并 不限于這些實施例。
[0023] 實施例1
[0024] 玻璃前處理：用濃度為15%的HF溶液與濃度為20 %的HN03溶液按1. 2 :1的體 積比混合而成的酸溶液對玻璃進(jìn)行表面酸處理，酸處理的溫度為18°C，酸處理的時間為 18min然后將玻璃清洗、烘干,預(yù)熱至390°C,保溫28min ;
[0025] 離子交換處理：將預(yù)熱后的玻璃浸泡在溫度為600°C的銫鉀鹽溶液中進(jìn)行離子 交換處理20小時，其中，離子交換處理中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為： AgN0 3 ：5%,KN〇3 ：88%,CsN03 ：4%,K0H ：0. 4%,KC1 ：0. 3%,K2C0s ：0. 8%,A1203 ：0. 2%,Ce02 ： 0? 3%,娃藻土 ：1. 0% ;
[0026] 熱處理：將離子交換處理后的玻璃送入鋼化爐中進(jìn)行加熱處理，熱處理溫度 為700°C，加熱時間為每毫米厚度45s ;熱處理時玻璃邊緣部位的加熱溫度高于中心部位 15。。；
[0027] 風(fēng)冷成型：將熱處理后的玻璃取出并以400mm/s的速度送入風(fēng)柵進(jìn)行風(fēng)冷成型， 風(fēng)冷成型中玻璃邊緣部位的風(fēng)壓為690KPa，中心部位的風(fēng)壓為640KPa，風(fēng)冷100s至玻璃表 面為250°C，風(fēng)冷成型中風(fēng)柵與玻璃表面的距離為15mm，然后冷卻至室溫，制得單片銫鉀防 火玻璃。
[0028] 實施例2
[0029] 玻璃前處理：用濃度為10%的HF溶液與濃度為25 %的HN03溶液按1. 5 :1的體 積比混合而成的酸溶液對玻璃進(jìn)行表面酸處理，酸處理的溫度為15°C，酸處理的時間為 20min然后將玻璃清洗、烘干,預(yù)熱至400°C,保溫25min ;
[0030] 離子交換處理：將預(yù)熱后的玻璃浸泡在溫度為650°C的銫鉀鹽溶液中進(jìn)行離子 交換處理18小時，其中，離子交換處理中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為： AgN0 3 ：3%,KN〇3 ：90%,CsN03 ：3%,K0H ：0. 2%,KC1 ：0. 4%,K2C03 ：1. 5%,A1203 ：0. 2%,Ce02 ： 0? 2 %，娃藻土 ： L 5 % ;
[0031] 熱處理：將離子交換處理后的玻璃送入鋼化爐中進(jìn)行加熱處理，熱處理溫度 為690°C，加熱時間為每毫米厚度40s ;熱處理時玻璃邊緣部位的加熱溫度高于中心部位 10 °C ；
[0032] 風(fēng)冷成型：將熱處理后的玻璃取出并以300mm/s的速度送入風(fēng)柵進(jìn)行風(fēng)冷成型， 風(fēng)冷成型中玻璃邊緣部位的風(fēng)壓為700KPa，中心部位的風(fēng)壓為640KPa，風(fēng)冷80s至玻璃表 面為260°C，風(fēng)冷成型中風(fēng)柵與玻璃表面的距離為10_，然后冷卻至室溫，制得單片銫鉀防 火玻璃。
[0033] 實施例3
[0034] 玻璃前處理：用濃度為20%的HF溶液與濃度為15 %的HN03溶液按0.8 :1的體 積比混合而成的酸溶液對玻璃進(jìn)行表面酸處理，酸處理的溫度為20°C，酸處理的時間為 16min然后將玻璃清洗、烘干,預(yù)熱至380°C,保溫30min ;
[0035] 離子交換處理：將預(yù)熱后的玻璃浸泡在溫度為550°C的銫鉀鹽溶液中進(jìn)行離子 交換處理22小時，其中，離子交換處理中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為： AgN0 3 ：8%, KN03 ：85%, CsN03 ：2%, K0H ：0. 5%, KC1 ：0. 4%, K2C03 ：0. 6%, A1203 ：1%, Ce02 ： 〇? 5%，硅藻土 ：2. 0% ;
[0036] 熱處理：將離子交換處理后的玻璃送入鋼化爐中進(jìn)行加熱處理，熱處理溫度 為710°C，加熱時間為每毫米厚度50s ;熱處理時玻璃邊緣部位的加熱溫度高于中心部位 20 °C ；
[0037] 風(fēng)冷成型：將熱處理后的玻璃取出并以500mm/s的速度送入風(fēng)柵進(jìn)行風(fēng)冷成型， 風(fēng)冷成型中玻璃邊緣部位的風(fēng)壓為680KPa，中心部位的風(fēng)壓為620KPa，風(fēng)冷120s至玻璃表 面為240°C，風(fēng)冷成型中風(fēng)柵與玻璃表面的距離為20mm，然后冷卻至室溫，制得單片銫鉀防 火玻璃。
[0038] 對比例1為普通鋼化玻璃。
[0039] 對比例2為普通浮法玻璃。
[0040] 將實施例1-3中制得的防火玻璃進(jìn)行性能測試并與對比例1-2中的玻璃進(jìn)行性能 比較，結(jié)果如表1所示。
[0041] 表1 :實施例1-3及對比例1-2中玻璃的性能比較結(jié)果
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，所述加工工藝包括如下步驟： 玻璃前處理：用酸溶液對玻璃進(jìn)行表面酸處理，然后將玻璃清洗、烘干，預(yù)熱至 380-400 ?，保溫 25-30min ; 離子交換處理：將預(yù)熱后的玻璃浸泡在銫鉀鹽溶液中進(jìn)行離子交換處理，其中，所述銫 鉀鹽溶液的溫度為550-650°C，離子交換處理的時間為18-22小時； 熱處理：將離子交換處理后的玻璃送入鋼化爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為 690-7KTC，加熱時間為每毫米厚度40-50s ; 風(fēng)冷成型：將熱處理后的玻璃取出并以300-500mm/s的速度送入風(fēng)柵進(jìn)行風(fēng)冷成型， 最后冷卻制得單片銫鉀防火玻璃。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，前處理中的酸溶 液為濃度為10-20 %的HF溶液與濃度為15-20 %的ΗΝ03溶液按0. 8-1. 5 :1的體積比混合 而成的酸溶液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，酸處理的溫度為 15-20°C，酸處理的時間為16-20min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，離子交換處理 中所述銫鉀鹽溶液的組成成分及其重量百分比為：AgN0 3 :2-8%，KN03 : 85-90 %，CsN03 : 2-8%, KOH ：0. 2-0. 5%, KC1 ：0. 2-0. 4%, K2C03 ：0. 5-3%, A1203 ：0. 2-1%, Ce02 ：0. 2-0. 5%, 硅藻土 ：〇· 8-2. 5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，離子交換處理中 所述銫鉀鹽溶液的溫度為580-620°C，離子交換處理的時間為18-20小時。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，熱處理時玻璃邊 緣部位的加熱溫度高于中心部位10-20°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，風(fēng)冷成型中玻璃 邊緣部位的風(fēng)壓為680-700KPa，中心部位的風(fēng)壓為620-640KPa，風(fēng)冷80-120S至玻璃表面 為240-260°C，然后冷卻至室溫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述單片銫鉀防火玻璃的加工工藝，其特征在于，風(fēng)冷成型中風(fēng)柵 與玻璃表面的距離為8-20mm。
【文檔編號】C03B27/04GK104291688SQ201410444498
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】舒貴定 申請人:寧波市合鑫玻璃科技有限公司