摘 要：通過(guò)對(duì)微晶玻璃裝飾板材工業(yè)化生產(chǎn)中，氣孔產(chǎn)生過(guò)程和原因的研究，分析了燒結(jié)過(guò)程晶化過(guò)程、熔制過(guò)程以及雜質(zhì)、氣氛等對(duì)氣孔產(chǎn)生過(guò)程的影響，并提出相應(yīng)的消除辦法。
關(guān)鍵詞：氣孔 微晶玻璃 燒結(jié)法
1引言
作為一種新型高檔建筑裝飾材料，燒結(jié)法微晶玻璃裝飾板材已經(jīng)越來(lái)越受到廣大玻璃工作者以及建筑設(shè)計(jì)師的青睞[1]~[3]。“氣泡”作為燒結(jié)法微晶玻璃裝飾板材的主要缺陷，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。利用燒結(jié)法生產(chǎn)微晶玻璃裝飾板材的工藝過(guò)程較為復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)中，可能產(chǎn)生氣泡的原因比較多，作者對(duì)其產(chǎn)生的原因以及可采取的相應(yīng)的措施進(jìn)行了研究。
2燒結(jié)法微晶玻璃裝飾板材的生產(chǎn)工藝過(guò)程及氣泡存在的位置
燒結(jié)法微晶玻璃裝飾板材是利用CaO一A12O3—SiO2系統(tǒng)玻璃所具有的表面析晶特性[4]，經(jīng)燒結(jié)晶化處理而得到的一種表面具有天然花崗巖花紋的新型建筑裝飾材料。其生產(chǎn)工藝過(guò)程主要包括:原料稱量混合、熔制、玻璃水淬、烘干、玻璃顆粒裝模、燒結(jié)、晶化、退火、正表面研磨拋光。溫度制度為:1580℃熔制，800~1000℃燒結(jié)，1050~1150℃晶化處理。
在實(shí)際生產(chǎn)中，正表面經(jīng)研磨、拋光的微晶玻璃板材上，往往會(huì)帶有一些孤立的氣孔，在研磨之前這些氣孔是以封閉的小氣泡存在。對(duì)“氣孔”所處位置進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)它們主要位于花紋顆粒的交界處和顆�；y的中心部位，如圖1所示。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這兩種“氣孔”產(chǎn)生的原因及出現(xiàn)的階段各不相同。
3氣孔的產(chǎn)生過(guò)程研究
3.1燒結(jié)過(guò)程對(duì)氣孔產(chǎn)生的影響對(duì)于燒結(jié)法生產(chǎn)微晶玻璃，玻璃顆粒的燒結(jié)過(guò)程非常關(guān)鍵。起初玻璃顆粒接觸處物質(zhì)遷移，形成頸部，直至頸部互相沖突，隨著頸部的生長(zhǎng)，顆粒會(huì)發(fā)生重新排列，此時(shí)氣孔位于顆粒與顆粒之間所包圍的頂點(diǎn)，氣孔之間相互連通，氣孔形狀十分復(fù)雜。進(jìn)一步的物質(zhì)遷移，使連通氣孔收縮，同時(shí)氣孔內(nèi)部表面物質(zhì)，由曲率半徑小的地方向曲率半徑大的地方遷移，氣孔的形狀發(fā)生變化。由于氣孔快速收縮，連通氣孔被切斷，成為孤立氣孔。通過(guò)對(duì)已完成燒結(jié)過(guò)程的樣品觀察，發(fā)現(xiàn)除因玻璃未熔化好而使顆粒中帶有氣泡外，大多數(shù)的氣孔均在玻璃顆粒交界處存在。
實(shí)踐表明，燒結(jié)過(guò)程是消除和減輕燒結(jié)法微晶玻璃中氣泡的重要階段。對(duì)有液相參與的燒結(jié)過(guò)程，燒結(jié)溫度是對(duì)物質(zhì)遷移起著決定性作用的因素。從玻璃燒結(jié)動(dòng)力學(xué)角度看[5]，為產(chǎn)生較多液相，燒結(jié)溫度應(yīng)盡可能提高，以使物質(zhì)的遷移更充分，而最大限度地在燒結(jié)過(guò)程中減輕或消除氣孔。實(shí)踐研究結(jié)果還表明，玻璃顆粒的堆積狀態(tài)直接關(guān)系到氣孔的狀況，圖2為不同填充狀態(tài)與燒結(jié)體收縮率的關(guān)系曲線。顯然，當(dāng)采用粒子緊密堆積時(shí)，燒結(jié)體收縮情況明顯優(yōu)于松堆積的情況。所以為減少氣泡，實(shí)際生產(chǎn)中，鋪粒時(shí)亦應(yīng)采取不同顆粒混鋪的密堆積方式。
3.2晶化過(guò)程對(duì)氣孔產(chǎn)生的影響
當(dāng)玻璃顆粒的燒結(jié)過(guò)程結(jié)束便進(jìn)入晶化階段，由CaO一A12O3—SiO2系統(tǒng)玻璃所具有的表面易析晶特性決定了晶體首先從顆粒邊界面開(kāi)始生長(zhǎng)。隨著晶體的析出，顆粒花紋邊界處玻璃液粘度迅速增大，質(zhì)點(diǎn)遷移受到限制，因此使燒結(jié)階段帶入到晶化階段的氣孔更加難以消除。所以在微晶玻璃基礎(chǔ)成分要進(jìn)行適當(dāng)選擇的同時(shí)，要對(duì)晶化時(shí)間、晶化溫度進(jìn)行準(zhǔn)確制定和嚴(yán)格控制。
晶化溫度對(duì)氣孔的出現(xiàn)和其體積的擴(kuò)大有很大影響。當(dāng)基礎(chǔ)玻璃成分一定時(shí)，玻璃顆粒經(jīng)過(guò)比較充分的燒結(jié)后，帶到晶化階段的氣孔一般以微細(xì)的針孔形式存在，這并不影響產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于每一組分的玻璃都有其最佳的晶化溫度范圍，在此溫度范圍，析出的晶體得以長(zhǎng)大，同時(shí)針孔的變化不大。但當(dāng)溫度偏離較佳溫度范圍后，過(guò)高溫度會(huì)使針孔中氣體出現(xiàn)體積擴(kuò)大和上浮現(xiàn)象;而溫度過(guò)低又將因液相產(chǎn)生量不足而使表面凹凸不平，結(jié)果均在微晶玻璃板材表面形成氣孔或孔洞。同時(shí)過(guò)低的晶化溫度還會(huì)使玻璃析晶不充分而影響產(chǎn)品的花紋及強(qiáng)度。因此為減少氣孔或孔洞的出現(xiàn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，晶化溫度要適當(dāng)，必須根據(jù)不同的物料，確定最佳的晶化溫度范圍。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，晶化溫度偏離最佳溫度后，產(chǎn)品表面必將出現(xiàn)大量氣孔或孔洞。與此同時(shí)，為保證晶體充分析出、長(zhǎng)大，晶化時(shí)間也一定要適當(dāng)，否則都將不利于產(chǎn)品質(zhì)量。
3.3熔制過(guò)程對(duì)氣孔產(chǎn)生的影響
在熔制過(guò)程中，若澄清時(shí)間不夠，在基礎(chǔ)玻璃顆粒中會(huì)帶有一定量氣泡，這些氣泡在玻璃顆粒燒結(jié)與晶化過(guò)程中不可能被排除，而永久地存在于晶化顆�；y的中心部位，在研磨拋光后成為氣孔，出現(xiàn)在微晶玻璃板材表面，因此要得到高質(zhì)量的裝飾材板，必須保證玻璃的熔制質(zhì)量。
3.4外來(lái)雜質(zhì)和氣氛對(duì)氣孔產(chǎn)生的影響
外來(lái)雜質(zhì)也能產(chǎn)生氣孔。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能引入外來(lái)雜質(zhì)的途徑很多。從產(chǎn)品的外觀看，幾乎是有外來(lái)雜質(zhì)的地方必有氣孔或孔洞出現(xiàn)。生產(chǎn)過(guò)程中，可能引入的主要雜質(zhì)有:耐火材料的小顆粒;顆粒玻璃料在運(yùn)輸過(guò)程中摻入的泥土、機(jī)械鐵及鐵銹等;燒結(jié)過(guò)程中，從風(fēng)管中吹入的鐵銹皮及其它雜質(zhì)等。當(dāng)雜質(zhì)引入后，在燒結(jié)過(guò)程中，雜質(zhì)顆粒有的不能參與玻璃顆粒燒結(jié)，有的從表面上看已與玻璃顆粒發(fā)生燒結(jié)，但由于它們和玻璃體的密度以及燒結(jié)牢固程度不一致，在切磨過(guò)程中會(huì)從微晶板材上脫落下來(lái)，形成大的孔洞。如果雜質(zhì)是難揮發(fā)或著火點(diǎn)很高的有機(jī)物時(shí)，也會(huì)在有機(jī)物處出現(xiàn)非常大的氣孔。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)保持整個(gè)生產(chǎn)線的潔凈。
在有雜質(zhì)存在于玻璃顆粒中時(shí)，晶化窯內(nèi)的氣氛也會(huì)對(duì)微晶玻璃板材上氣泡產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在我們生產(chǎn)中，曾一度在板材表面出現(xiàn)了直徑為5~20mm的大氣泡，這些氣泡周邊大多伴有褐色物質(zhì)，通過(guò)對(duì)氣氛的調(diào)整，大氣泡得以消除。分析原因可能是:在實(shí)際生產(chǎn)中，含鐵含碳等雜質(zhì)通過(guò)運(yùn)輸或操作設(shè)備等引入到玻璃顆粒間，在氣氛不當(dāng)時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng)，并放出大量氣體，在一定溫度下就導(dǎo)致在微晶玻璃表面形成較大氣泡，從而影響板材質(zhì)量。因此在避免雜質(zhì)被引入生產(chǎn)線的同時(shí)，還必須注意晶化窯內(nèi)氣氛的控制。
4結(jié)論
(1)燒結(jié)過(guò)程是消除和減輕氣泡的重要階段，提高燒結(jié)溫度和采用玻璃顆粒密堆積鋪料有利于燒結(jié)過(guò)程中氣泡的排除。
(2)晶化制度對(duì)氣孔的消除與產(chǎn)生有重要影響。晶化溫度一定要適當(dāng)，必須根據(jù)不同物料，確定最佳晶化溫度，否則也易產(chǎn)生氣孔
(3)熔制澄清不好的玻璃料所引的氣孔一般存在于晶化顆粒花紋中心，不可能在燒結(jié)、晶化過(guò)程被排除，所以要嚴(yán)格避免。
(4)外來(lái)雜質(zhì)和氣氛亦對(duì)氣孔或孔洞的產(chǎn)生有較大影響。
參考文獻(xiàn)
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