專利名稱：一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法
技術領域：
一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法，其屬于玻璃材料制造領域。
背景技術：
玻璃屬于一種典型的脆性材料，雖然它的抗壓強度和硬度較高，但是它的抗折和抗張強度并不高，并且呈現(xiàn)極大脆性特征，致使其應用受到了一定限制。為了改善玻璃抗折和抗張強度方面的不足，在玻璃制造業(yè)中經(jīng)常采用物理鋼化和化學鋼化進行玻璃強化處理，使其達到機械強度方面的改善和提高。物理鋼化是將玻璃在軟化點溫度以下，其最佳的玻璃黏度范圍在108dpa · S 109dpa · S，通過瞬間對玻璃表面施加冷風方式，使玻璃表面產(chǎn)生快速收縮，形成壓應力，起到玻璃強度增強效果，這種方法是平板玻璃常用機械強度增強方法之一，比如安全玻璃、建筑幕墻玻璃、建筑門窗玻璃、玻璃家俱產(chǎn)品，比較適合厚度2mm以上的簡單形狀的玻璃制品，一般是將平板玻璃原片在鋼化爐內(nèi)進行鋼化處理，物理鋼化絕大多數(shù)采用離線生產(chǎn)工藝，即不是在平板玻璃生產(chǎn)線上直接進行的；化學鋼化是將平板玻璃或其它復雜形狀的玻璃制品，以及超薄玻璃制品，浸入化學鋼化處理液，化學鋼化處理液一般是硝酸鉀為主的熔鹽，將熔鹽加熱至玻璃應變點附近溫度，此時玻璃黏度在 1014 5dPa · s 1013 5dPa · s，玻璃表面的離子具有一定遷移能力，通過熔鹽中的大直徑的鉀離子置換玻璃表面中小直徑的鈉離子，于是玻璃表面產(chǎn)生擠壓效應，形成壓應力，實現(xiàn)了玻璃機械強度提高，適合厚度小于2mm的玻璃制品和形狀復雜的玻璃產(chǎn)品，化學鋼化也屬于離線生產(chǎn)工藝。綜上所述物理鋼化和化學鋼化工藝基本屬于離線生產(chǎn)工藝，基本處于玻璃冷卻之后的再加工生產(chǎn)工藝，不利于節(jié)能，增加了工藝環(huán)節(jié)，增加人力成本和能源消耗，不利于節(jié)能減排和增效要求。玻璃管制品屬于玻璃家族中的一類重要的產(chǎn)品形式，以用途分類，包括大直徑光熱發(fā)電集熱玻璃管、大直徑化工管道玻璃管、太陽能真空集熱玻璃管、生物醫(yī)藥玻璃管、電光源玻璃管、電真空玻璃管，等等。對于上述各類玻璃管同樣需要機械強度方面的安全性要求，在使用過程中滿足耐壓、抗折、抗張、抗沖擊強度要求，對于玻璃管類產(chǎn)品的機械強度提升，幾乎沒有使用物理鋼化方法和化學鋼化方法的，絕大多數(shù)玻璃制造企業(yè)普遍采用增加管壁厚度的方法來實現(xiàn)的，這樣極大地消耗了玻璃原料，增加了器件或裝置的質(zhì)量，不符合當今工業(yè)制造基本理念，不利于節(jié)能減排，因此，本發(fā)明創(chuàng)造一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法，改善和提高玻璃管的機械強度，提高其應用的安全性，同時該強化處理工藝屬于在線工藝，最大限度地節(jié)約能源，減少人力成本、簡化生產(chǎn)工藝、減少占地。本發(fā)明提供的一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法，其特征在于在玻璃管溫度處于退火溫度點以下溫度，并且玻璃管表面溫度為200°C 600°C時玻璃，在玻璃管外側(cè)通過環(huán)形超微霧化器，噴涂液體強化介質(zhì)，強化介質(zhì)為純凈水以上純度的水、乙烯基三乙氧基硅烷的水溶液、二乙基二氯硅烷的水溶液或者異丁基三乙氧基硅烷水溶液，上述水溶液固含量在15wt% 35襯％且溶劑均為純凈水以上純度的水。純凈水以上純度的水對應的是國家標準分析級度的水。 玻璃管生產(chǎn)包括但是不限于丹納法、維洛法或者垂直引下法所生產(chǎn)的玻璃管。玻璃管包括但是不限于光熱發(fā)電集熱玻璃管、化工管道玻璃管、太陽能真空集熱玻璃管、生物醫(yī)藥玻璃管、電光源玻璃管或者電真空玻璃管。玻璃管為玻璃管表面溫度為200°C 600°C所對應黏度范圍為1013_°dPa· s 102CldPa · s。每條玻璃管生產(chǎn)線上噴涂液體強化介質(zhì)用量為15L/小時 30L/小時，霧化的液體粒度小于5微米。每條玻璃管生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為3 15噸/小時，所以每條玻璃管生產(chǎn)線上噴涂液體強化介質(zhì)用量為15L/小時 30L/小時。本發(fā)明玻璃管在線強化處理方法，可以滿足水平拉制丹納法、維絡法、垂直向上拉管、垂直引下拉管四種生產(chǎn)工藝。目前，常用的玻璃管生產(chǎn)方法主要是維絡法、丹納法、垂直引下法。丹納法適合生產(chǎn)外徑2mm 70mm的薄壁玻璃管，包括醫(yī)藥玻璃管、日光燈管、霓虹燈管等。維絡法適合生產(chǎn)外徑8mm 70mm的厚壁玻璃管，適合生產(chǎn)太陽能真空集熱玻璃管。垂直引下法適合生產(chǎn)50 600mm厚壁玻璃管，用于化工管道及大直徑光熱發(fā)電集熱玻璃管。本發(fā)明利用玻璃管在拉制生產(chǎn)的徐冷降溫階段，在玻璃管溫度處于退火溫度點以下溫度時，此時玻璃管黏度范圍為1013_°dPa · s 102°dPa · s，在玻璃管外側(cè)安裝環(huán)形超微霧化器，噴涂液體強化介質(zhì)，通過環(huán)形噴霧構造解決玻璃管圓周方向均勻接受強化介質(zhì)，超微霧化器目的是使液體強化介質(zhì)更加均勻，采用退火溫度點以下溫度的目的是抑制玻璃管因接受強化介質(zhì)不均而出現(xiàn)玻璃管彎曲變形現(xiàn)象發(fā)生，甚至影響玻璃管尺寸精度的情況發(fā)生，強化介質(zhì)主要以純凈水或純凈水混配的水溶性有機硅類化合物，霧化的強化介質(zhì)在玻璃管表面溫度(200°C 600°C )作用下，強化介質(zhì)在玻璃管表面上發(fā)生快速反應，形成與玻璃中的SiO2相似納米級硅膜，也能形成硅氧四面體。借助于玻璃管內(nèi)的公共硅氧健，將強化介質(zhì)所形成的納米級硅膜與玻璃中的硅氧四面體聯(lián)結起來，首先可以有效彌補玻璃表面的微小裂紋，抑制微小裂紋在使用過程中延展對強度降低的影響；其次也阻絕了因空氣環(huán)境中的烴基在玻璃管表面定向吸附效應對強度降低的影響；再者強化介質(zhì)在玻璃管表面所形成的納米級硅膜具有一定硬度，也可以抑制玻璃管在碼放和運輸導致的表面劃傷；另外， 因為玻璃管在黏度1013_°dPa 102°dPa 時溫度，溫度處于200°C 600°C范圍，強化介質(zhì)是常溫液體物質(zhì)，當噴涂在玻璃管表面，也會產(chǎn)生瞬間熱量交換，致使玻璃表面產(chǎn)生快速冷卻，由于其屬于均勻冷卻，玻璃管表面產(chǎn)生均勻壓應力，玻璃管外側(cè)的壓應力層厚度控制在壁厚度的15% 35%為宜，表面壓應力光程差值為60nm 265nm。對于同質(zhì)和同種規(guī)格的玻璃管而言，經(jīng)過在線生產(chǎn)過程中的強化處理后，抗沖擊強度提高50% 180%，具有顯著的效果，解決了玻璃管應用中的安全性提高。
具體實施例方式實施例1
以丹納法生產(chǎn)醫(yī)藥玻璃管為例，玻璃材質(zhì)為低硼硅玻璃，尺寸規(guī)格為外經(jīng)15. 8mm, 壁厚1. 0mm，分別在玻璃管表面溫度200°C、300°C、400°C、500°C、600°C時，進行在線生產(chǎn)過程中玻璃管強化處理工作，采用超微霧化器，霧化顆粒小于5微米，強化處理介質(zhì)為乙烯基三乙氧基硅烷水溶液，固體含量15wt%，噴涂用量15L/小時，強化處理后玻璃管表面應力值及抗沖擊破損能量，比較例是未強化處理的玻璃管。玻璃管壓應力區(qū)域?qū)挾群蛪簯χ荡笮y量，采用正交偏光顯微鏡，在顯微鏡的光路中插入全波片(565nm光程差)，在玻璃管截取長度IOmm玻璃環(huán)，其切線方向與全波片方向平行放置，依據(jù)視場中的顏色寬度判定壓應力區(qū)域?qū)挾龋罁?jù)視場中的玻璃管外側(cè)顏色判定壓應力值的大小，暗紅代表15nm，火紅30nm，橙紅60nm，橙黃135nm，亮黃230nm，色 265nm，測量值見表1。玻璃管抗沖擊強度測量采用鉗形擺錘沖擊實驗機，采用玻璃管長度1200mm，玻璃管兩端經(jīng)過火焰圓口加工處理，避免端部微裂紋影響，支點間距1000mm，實驗機最大沖擊動能為10J/50J(兩檔可調(diào))，測量玻璃管沖擊破損能量。每組測量10支，求平均值，見表1。表1低硼硅醫(yī)藥玻璃管在線強化處理對比表
權利要求
1.一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法，其特征在于在玻璃管溫度處于退火溫度點以下溫度，并且玻璃管表面溫度為200°C 600°C時，在玻璃管外側(cè)通過環(huán)形超微霧化器，噴涂液體強化介質(zhì)，強化介質(zhì)為純凈水、純凈水與乙烯基三乙氧基硅烷的水溶液、二乙基二氯硅烷的水溶液或者異丁基三乙氧基硅烷水溶液，上述水溶液固含量在15wt% 35wt%且溶劑均為純凈水。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于玻璃管為丹納法、維洛法或者垂直引下法所生產(chǎn)的玻璃管。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于玻璃管為光熱發(fā)電集熱玻璃管、化工管道玻璃管、太陽能真空集熱玻璃管、生物醫(yī)藥玻璃管、電光源玻璃管或者電真空玻璃管。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于玻璃管為玻璃管表面溫度為20(TC 600°C所對應黏度范圍為1013 0dPa · s 1020dPa · s。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于每條玻璃管生產(chǎn)線上噴涂液體強化介質(zhì)用量為15L/小時 30L/小時，霧化的液體粒度小于5微米。
全文摘要
一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法屬于玻璃材料制造領域。本發(fā)明在玻璃管溫度處于退火溫度點以下溫度，并且玻璃管表面溫度為200℃～600℃時，在玻璃管外側(cè)通過環(huán)形超微霧化器，噴涂液體強化介質(zhì)，強化介質(zhì)為純凈水、純凈水與乙烯基三乙氧基硅烷的水溶液、二乙基二氯硅烷的水溶液或者異丁基三乙氧基硅烷水溶液，上述水溶液固含量在15wt％～35wt％且溶劑均為純凈水。本發(fā)明目的在于提供一種玻璃管在線生產(chǎn)過程中的強化處理方法，改善和提高玻璃管的機械強度，提高其應用的安全性，同時該強化處理工藝屬于在線工藝，最大限度地節(jié)約能源，減少人力成本、簡化生產(chǎn)工藝、減少占地。
文檔編號C03C17/30GK102219392SQ20111011529
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權日2011年5月5日
發(fā)明者孫詩兵, 朱滿康, 梁新輝, 田英良, 郭現(xiàn)龍 申請人:北京工業(yè)大學