一种玻璃微珠二次成珠的制备方法
阅读说明：本技术 一种玻璃微珠二次成珠的制备方法 (Preparation method of glass beads through secondary beading ) 是由 应展杰 金俊嵩 胡源发 胡新艳 胡敏敏 潘向阳 原露能 原小向 于 2021-03-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种玻璃微珠二次成珠的制备方法,涉及玻璃微珠制造的技术领域。所述的制备方法包括以下步骤：(1)将原料预处理后获得砂料,砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料,粉料进行第一次成珠球化,获得第一批微珠；(2)第一批微珠进行第二次筛选,筛选出不同粒径的微珠进行第二次成珠球化,获得第二批微珠。制备方法,降低失透率和提高逆反射系数,粒径分布均一,提升了制备的玻璃微珠的产品质量；产品出现品质问题可以随时把控,不用经常进行设备清洗和维修,产能提升较快。(The invention provides a preparation method of secondary beading of glass beads, and relates to the technical field of glass bead manufacturing. The preparation method comprises the following steps: (1) pretreating the raw materials to obtain a sand material, crushing and screening the sand material for the first time to obtain powder, and performing first beading and spheroidizing on the powder to obtain a first batch of microbeads; (2) and screening the microbeads of the first batch for the second time, screening the microbeads with different grain sizes for the second balling and spheroidizing to obtain microbeads of the second batch. The preparation method reduces the devitrification rate and improves the retroreflection coefficient, the particle size distribution is uniform, and the product quality of the prepared glass beads is improved; the quality problem of the product can be controlled at any time, equipment is not required to be cleaned and maintained frequently, and the yield is improved quickly.)
技术领域
本发明涉及玻璃微珠制造的技术领域，具体涉及一种玻璃微珠二次成珠的制备方法。
背景技术
玻璃微珠是指直径几微米到几毫米的实心或空心玻璃珠，通常直径0.8mm以上的称为细珠，直径0.8mm以下的称为微珠。玻璃微珠具有透明，折射率可调，定向回归反射，化学性能稳定，耐热及机械强度高等特点，主要用于道路逆反射用玻璃微珠，常用于道路标识牌、车牌、广告膜等道路、航空航天等领域，市场需求量大。
目前制备玻璃微珠常采用粉末法，粉末法的基本原理是将玻璃粉碎成要求的颗粒，经过筛分，在一定的温度下通过均匀加热区，使玻璃颗粒熔融，在表面张力作用下形成微珠。但目前市场上玻璃微珠产品采用水浴成珠（粉末法），产能低下，失透率高，品质不稳定。
所以亟需开发一种能够提高和稳定产品质量，提升产能的玻璃微珠制备方法。
发明内容
本发明第一方面提供了一种玻璃微珠二次成珠的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料预处理后获得砂料，砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料，粉料进行第一次成珠球化，获得第一批微珠；
（2）第一批微珠进行第二次筛选，筛选出不同粒径的微珠进行第二次成珠球化，获得第二批微珠。
本发明中使用制备玻璃微珠的原料经过预处理和粉碎后，进行两次成珠球化。上述二次成珠的制备方法是在原始的水浴成珠的基础上进行创新改进。原始的水浴成珠流程包括：原料配比、熔化、水冷却、烘干、气流粉碎、粗筛分（分级）、粉料进行成珠（球化）用水冷却球化后的玻璃珠、收集后的带水玻璃珠运到后处理用火烘干、进行精细筛分（分级）、（检验不合格重新成珠）、混合后配比、异物处理、包装、入库。如此一来，水浴成珠存在以下缺点：烘干耗费人力，产品质量不好把控（失透率高，品质不稳定），频繁清洗成珠冷却喷头（至少每周清洗一次），产能提升不快。
本发明的二次成珠工艺流程包括：原料配比、熔化、水冷却、烘干、气流粉碎、粗筛分（第一次筛选，分级）、粉料进行第一次成珠（球化）、筛分（第二次筛选，分级）、相同大小的第一批微珠进行第二次成珠（冷却用风冷和喷雾水冷却，出来成品正好收干水份）、进行精细筛分（分级）、检验不合格重新成珠、混合后配比、异物处理、包装、入库。如此一来，本发明的二次成珠工艺具有以下优点：第二次成珠获得的第二批微珠产品为干燥料可以直接进行精细筛分（分级），产品出现品质问题可以随时把控，不用经常进行设备清洗和维修，产能提升较快。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述原料包括钛白粉、碳酸钙、碳酸钡、氧化锌、石英砂、锆英砂、纯碱中的至少两种。
进一步，所述原料的预处理包括熔化、冷却、干燥。其中，所述熔化的过程可以根据熔炉各自的计量配料系统配料后，经过1300-1350℃高温熔化处理。所述的冷却可优选用风冷和喷雾水冷却，例如用水枪将水雾化达到降温的效果，可以降低玻璃微珠的失透率；烘干可优选升高温度干燥，如火烘干。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述砂料的粒径为1-4mm；和/或所述粉料的粒径为38-75μm。
砂料的粒径典型但非限制性可以为1mm、2mm、3mm、4mm。
粉料的粒径典型但非限制性可以为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、32μm、38μm、40μm、43μm、45μm、48μm、50μm、53μm、55μm、58μm、60μm、62μm、66μm、68μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm。
对于砂料的粉碎方式不做具体限定，可以优选气流粉碎。优选砂料和粉料的粒径，便于粉料成珠球化，可以提升制备的玻璃微珠的产品质量，更易制备获得粒径合适的产品，
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述第一次成珠的温度为850-870℃，优选870℃。
优选第一成珠球化的温度为870度左右，不同形状的粉末（粉料）进行瞬间球化，形状为圆形微珠。第一次成珠主要目的是让粉末成圆球形，让玻璃微珠初步成型。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，第二次筛选筛分出粒径5-32μm、32-38μm、38-45μm、45-53μm、53-63μm、63-75μm、75-90μm的微珠，相同的粒径范围的微珠进行第二次成珠。
获得第一批微珠后先筛选不同粒径，再以相同粒径范围的微珠在一个成珠炉内进行第二次成珠，如次一来可以划分不同粒径的玻璃微珠，减小成品玻璃微珠的粒径差异，方便二次成珠，控制成珠产品质量。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述第二次成珠的温度为850-950℃，优选900℃。
进一步，所述第二次成珠的流量控制在10-20克/6秒钟。
控制第二次成珠球化的温度和流量，可以使获得的第二批微珠为干燥料能够直接进行精细筛分（分级），提升制备的玻璃微珠的产品质量。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述第二次成珠中增加氧气助燃，燃气流量17-25m3/h、空气流量70-80m3/h、氧气流量7-14m3/h。
根据产品质来调节燃气、空气、氧气的大小，第二次成珠增加氧气助燃，燃气达到完全燃烧的效果，使二次成珠过程更顺利进行。
进一步，在本发明提供的技术方案的基础上，所述玻璃微珠二次成珠制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料经熔化、冷却、干燥预处理后获得砂料；
（2）砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料，粉料进行第一次成珠球化，获得第一批微珠；
（3）第一次成珠球化后进行第二次筛选，筛选出不同粒径的微珠；
（4）相同的粒径范围的微珠进行第二次成珠，获得第二批微珠。
在本发明一种优选实施方式中，所述玻璃微珠二次成珠制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料经熔化、冷却、干燥预处理后获得砂料，砂料的粒径为1-4mm；
（2）砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料（粉料的粒径为38-75μm），粉料在成珠炉内进行第一次成珠球化，温度为850-870℃，获得第一批微珠；
（3）第一次成珠球化后进行第二次筛选，筛选出不同粒径5-32μm、32-38μm、38-45μm、45-53μm、53-63μm、63-75μm、75-90μm的微珠；
（4）相同的粒径范围的微珠在一个成珠炉内进行第二次成珠，温度为900-1000℃，流量控制在10-20克/6秒钟，燃气流量20-22m3/h、空气流量70-74m3/h、氧气流量10-14m3/h，获得第二批微珠。
本发明第二方面提供了所述玻璃微珠二次成珠制备方法获得的玻璃微珠。
采用上述制备方法获得的玻璃微珠，具有失透率低和逆反射系数高等优点。
本发明采用上述技术方案具有以下有益效果：
（1）本发明提供的玻璃微珠二次成珠的制备方法，降低失透率和提高逆反射系数，粒径分布均一，提升了制备的玻璃微珠的产品质量
（2）本发明提供的玻璃微珠二次成珠的制备方法，产品出现品质问题可以随时把控，不用经常进行设备清洗和维修，产能提升较快。
具体实施方式
除非另有定义，本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合具体实施例详细描述本发明，这些实施例用于理解而不是限制本发明。
实施例1
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料经熔化、冷却、干燥预处理后获得砂料，砂料的粒径范围为1-4mm；
（2）砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料（粉料的粒径范围为38-75μm），粉料在成珠炉内进行第一次成珠球化，温度为850℃，获得第一批微珠；
（3）第一次成珠球化后进行第二次筛选，筛选出不同粒径5-32μm、32-38μm、38-45μm、45-53μm、53-63μm、63-75μm、75-90μm的微珠；
（4）相同的粒径范围的微珠在一个成珠炉内进行第二次成珠，温度为900℃，流量控制在10-20克/6秒钟，燃气流量21m3/h、空气流量72m3/h、氧气流量11m3/h，获得第二批微珠。
实施例2
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料经熔化、冷却、干燥预处理后获得砂料，砂料的粒径范围为1-4mm；
（2）砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料（粉料的粒径范围为38-75μm），粉料在成珠炉内进行第一次成珠球化，温度为870℃，获得第一批微珠；
（3）第一次成珠球化后进行第二次筛选，筛选出不同粒径5-32μm、32-38μm、38-45μm、45-53μm、53-63μm、63-75μm、75-90μm的微珠；
（4）相同的粒径范围的微珠在一个成珠炉内进行第二次成珠，温度为850℃，流量控制在10-20克/6秒钟，燃气流量17m3/h、空气流量70m3/h、氧气流量7m3/h，获得第二批微珠。
实施例3
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料经熔化、冷却、干燥预处理后获得砂料，砂料的粒径范围为1-4mm；
（2）砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料（粉料的粒径范围为38-75μm），粉料在成珠炉内进行第一次成珠球化，温度为870℃，获得第一批微珠；
（3）第一次成珠球化后进行第二次筛选，筛选出不同粒径5-32μm、32-38μm、38-45μm、45-53μm、53-63μm、63-75μm、75-90μm的微珠；
（4）相同的粒径范围的微珠在一个成珠炉内进行第二次成珠，温度为950℃，流量控制在10-20克/6秒钟，燃气流量25m3/h、空气流量80m3/h、氧气流量14m3/h，获得第二批微珠。
实施例4
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，与实施例1的区别在于，砂料的粒径范围为5-6mm。
实施例5
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，与实施例1的区别在于，粉料的粒径范围为90-100μm。
实施例6
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，与实施例1的区别在于，流量控制在22-25克/6秒钟。
对比例1
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料经熔化、冷却、干燥预处理后获得砂料，砂料的粒径范围为1-4mm；
（2）砂料经粉碎和第一次筛选后得到粉料（粉料的粒径范围为38-75μm），粉料在成珠炉内进行成珠球化，温度为870℃，流量控制在10-20克/6秒钟，燃气流量21m3/h、空气流量72m3/h、氧气流量11m3/h，获得微珠；
（3）用水冷却球化后的玻璃珠、收集后的带水玻璃珠运到后处理用火烘干。
对比例2
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，与实施例1的区别在于，步骤（3）中筛选出不同粒径38-53μm、53-75μm的微珠。
对比例3
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，与实施例1的区别在于，步骤（4）中不增加氧气助燃。
对比例4
一种玻璃微珠二次成珠制备方法，与实施例1的区别在于，步骤（4）中氧气流量5m3/h。
上述实施例和对比例中所使用的原料为钛白粉、碳酸钙、碳酸钡、氧化锌、石英砂、锆英砂、纯碱材料混合获得。
玻璃微珠性能测试
将实施例1-6和对比例1-4获得的玻璃微珠进行精细筛分，分别精细筛分出粒径范围在32-45μm范围内的玻璃微珠备用。
参考:《中华人民共和国交通部运输行业标准》JT/T1035.1-2016中的检验标注测试玻璃微珠的外观，折射率，失透率和逆反射系数，具体的测试结果见表1。
表1
通过表1的结果可以看出，本发明的玻璃微珠二次成珠制备方法中，选用的砂料和粉料的粒径范围和在成珠炉内的流量，以及二次成珠过程中的增加氧气助燃和分粒径再次成珠等因素都会影响最终获得的玻璃微珠中的部分性能，如失透率和逆反射系数。
此外，通过对比例1的实验数据可以看出，本发明的二次成珠工艺，相较于普通的水浴成珠，明显地提升了玻璃微珠的性能，如降低失透率和提高逆反射系数。
总而言之，本发明的玻璃微珠二次成珠制备方法，既需要原料的粒径，反应条件等因素符合要求，又需要各反应步骤之间连续的配合使用，才能提升玻璃微珠的性能，玻璃微珠的品质更加稳定，提高产能，更好低满足市场需求。
实施例1获得的粒径为32-38μm、38-45μm、45-53μm、53-63μm、63-75μm的玻璃微珠分别测试其亮度，测试结果见表2。
表2 玻璃微珠亮度（未镀铝前亮度）
玻璃微珠粒径（μm）
亮度
32-38
1.7-2.1
38-45
2.4-3.1
45-53
3.2-3.9
53-63
3.4-4.1
63-75
3.9-4.6
由表2的结果可知，采用本发明实施例1制备的玻璃微珠在各个粒径范围内都具有亮度较好的优良外观。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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