一种溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备及相关制备方法技术

本发明专利技术保护一种溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，包括反应釜，所述反应釜的壳体的上部设置有进出气口和加料口，所述反应釜的壳体的下部设置有溶胶出口，可通过所述进出气口对所述反应釜的腔体内的气氛、气压进行控制，所述加料口用于注入原料和pH值调节液；所述反应釜的腔体内设置有滤网和搅拌器，所述滤网设置于所述溶胶出口上方的位置，用于对所述反应釜的腔体内的溶液表面进行过滤。本发明专利技术还保护一种溶胶凝胶法制备玻璃的制备方法。该生产设备及制备方法能够改善制得的玻璃光学器件的透光性能。

【技术实现步骤摘要】
一种溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备及相关制备方法
本专利技术涉及玻璃制备
，特别是涉及一种溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备及相关制备方法。
技术介绍
在照明和显示等
，光学元件承担了光束传导、整形的重要作用，光学元件的精密程度(如透光性能、表面结构精度等)对整个光学系统的效率、性能具有重要影响。为了得到结构精度高的光学元件，同时为了降低成本，塑料注塑成型的方法得到了广泛应用；然而，在高亮度照明、显示领域，塑料光学元件容易在高能量光束的照射下变形、劣化，因此在高端领域，通常采用结构更加稳定的玻璃光学元件。同样为了降低成本，溶胶凝胶法制备玻璃光学器件被广泛应用于量产化的生产中。由于溶胶凝胶法制备工艺步骤繁多，尤其在凝胶前的原料配置过程中需要多种原料、辅料添加，可能导致气体混入溶胶中而导致后续的玻璃光学元件中残留有气孔，这对玻璃光学元件的通透性具有重大影响。为了解决溶胶中混入气体的问题，可对溶胶进行低压脱泡，使得气体从溶胶中排出。然而专利技术人发现，在低压脱泡过程中，会导致溶胶表层提前失水凝胶化，在局部形成一层凝胶薄膜，该凝胶薄膜沉降并混入溶胶中，在后续的凝胶化过程中形成内部的不均匀块，并最终导致玻璃光学元件的透光性下降。为此，需要一种更优的溶胶凝胶制备方法及配套的生产设备，以提高制备的玻璃光学元件的光学性能。
技术实现思路
针对上述现有技术的溶胶凝胶法制备玻璃光学器件容易产生内部缺陷的问题，本专利技术提供一种减少内部缺陷、提高玻璃光学元件的透光性的溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，包括反应釜，所述反应釜的壳体的上部设置有进出气口和加料口，所述反应釜的壳体的下部设置有溶胶出口，可通过所述进出气口对所述反应釜的腔体内的气氛、气压进行控制，所述加料口用于注入原料和pH值调节液；所述反应釜的腔体内设置有滤网和搅拌器，所述滤网设置于所述溶胶出口上方的位置，用于对所述反应釜的腔体内的溶液表面进行过滤。在一个实施方式中，所述滤网到所述溶胶出口的最短距离始终大于所述滤网到所述反应釜的腔体内的预设液面的距离。在一个实施方式中，所述滤网为活动滤网，所述预设液面的位置位于所述滤网的活动范围之内。在一个实施方式中，所述滤网包括第一子滤网和第二子滤网，所述第一子滤网位于所述第二子滤网的上方，且所述第一子滤网的孔径大于所述第二子滤网的孔径。在一个实施方式中，还包括电机，所述电机与所述搅拌器通过连杆连接，所述连杆贯穿所述反应釜的壳体。在一个实施方式中，所述滤网设置于所述连杆上，且所述滤网位于所述搅拌器上方。在一个实施方式中，所述连杆可上下移动，以使得所述滤网及所述搅拌器位于预设液面的上下。本专利技术还提供一种溶胶凝胶法制备玻璃的制备方法，采用上述任一项所述的生产设备，包括如下步骤：步骤一：在所述反应釜内制备二氧化硅溶胶；步骤二：对步骤一得到的所述二氧化硅溶胶真空脱泡；步骤三：对步骤二得到的所述二氧化硅溶胶进行表面过滤；步骤四：将步骤三得到的所述二氧化硅溶胶注入模具中凝胶化。在一个实施方式中，在所述步骤一中，所述二氧化硅溶胶的制备在所述反应釜的腔体处于低溶解度的惰性气氛下进行。在一个实施方式中，所述滤网为活动滤网，在所述步骤二之前将所述滤网置于所述二氧化硅溶胶的液面之下，并在所述步骤三中，将所述滤网移动至所述二氧化硅溶胶的液面之上。与现有技术相比，本专利技术包括如下有益效果：通过在反应釜壳体上设置调控反应釜内气氛气压的进出气口，并设置各原料及pH值调节液的加料口，使得溶胶的制备、低压脱泡过程都可以在同一个反应釜内进行，无需转移，从而避免了液体转移过程中混入杂质、气泡的问题；另一方面，通过在反应釜的腔体内设置滤网，用于对腔体内的溶液表面进行过滤，能够消除低压脱泡带来的溶液表面过早凝胶化问题，最终改善了制得的玻璃光学器件的透光性能。附图说明图1为本专利技术的溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备的结构示意图。具体实施方式本专利技术的出发点在于提高溶胶凝胶法制品的透光性能，为此将溶胶的制备、脱泡和除杂过程在同一个生产设备中实现，特别是对因脱泡而产生的表面过早凝胶的除杂在同一个生产设备中实现，一方面避免了转移带来的新的气泡问题，一方面可以利用脱泡的气氛条件解决常规情况下气体溶解进入溶胶的问题。下面结合附图和实施方式对本专利技术实施例进行详细说明。请参见图1，为本专利技术的溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备的结构示意图。生产设备10包括反应釜100，反应釜100包括壳体110和腔体120，反应釜100的壳体110上部设置有进出气口112和加料口111，反应釜100的壳体110的下部设置有溶胶出口114。可通过进出气口112对反应釜100的腔体120内的气氛、气压进行控制，具体地，可以通过壳体110上的气压表113对气压进行监控。可通过加料口111将原料注入到反应釜的腔体内，加料口111可同时用于注入pH值调节液。反应釜100下部的溶胶出口114用于形成均匀溶胶后将溶胶导出反应釜100。此外，反应釜100的底部还设置有下出料口115，用于待溶胶导出后排出剩余废液，可以理解，下出料口115并非必须，在生产完成后，也可以通过打开反应釜顶盖的方式取出剩余废液。反应釜100的腔体120内设置有滤网122和搅拌器133，其中，滤网122设置于溶胶出口114上方的位置，覆盖反应釜的横截面，用于对反应釜的腔体内的溶液表面进行过滤；搅拌器133设置于反应釜预设溶胶/溶液的位置，用于对原料及pH值调节液进行混料。在本专利技术中，滤网122设置于溶胶出口114上方而非设置于反应釜底部，正是由于其作用为滤除溶胶表面过早的凝胶膜层，并非对全体溶胶进行过滤除杂。以上反应釜100的特征使得溶胶凝胶法制备玻璃的加料、混料、出料、气氛控制、气压控制和表面过滤都处于同一容器内，避免了转移过程中的气体混入问题。在本专利技术的一个具体实施方式中，滤网122到溶胶出口114的最短距离始终大于滤网122到反应釜100的腔体内的预设液面1211的距离。即，当反应釜内存在溶胶121时，滤网122距离溶胶表面相对于距离溶胶出口114更近。该技术方案使得，当滤网122在承担滤除溶胶表面的过早凝胶膜层时，能够减少与溶胶表面的相对运动距离，减少滤网对溶胶的影响。在本专利技术中，预设液面1211为反应釜的预设溶胶刻度的液面，可在该刻度上下浮动，例如浮动该刻度体积的±3％。一个反应釜可包括多个预设液面刻度，例如可包括2L、1.5L、1L等多个刻度，滤网122位置的设置与当前生产时设置的预设液面刻度相对应，并非需要满足所有刻度下的位置关系。滤网122可以为活动滤网，可上下移动，并且预设液面1211的位置位于滤网122的活动范围之内，使得在液面不动的情况下，滤网122可以从液面之下移动至液面之上，完成对液面的过早凝胶膜层的过滤。在一个变形实施例中，滤网122包括第一子滤网和第二子滤网，其中，第一子滤网位于第二子滤网的上方，且第一子滤网的孔径大于第二子滤网的孔径。该技术方案可以利用第一子滤网将较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，其特征在于，包括反应釜，所述反应釜的壳体的上部设置有进出气口和加料口，所述反应釜的壳体的下部设置有溶胶出口，可通过所述进出气口对所述反应釜的腔体内的气氛、气压进行控制，所述加料口用于注入原料和pH值调节液；/n所述反应釜的腔体内设置有滤网和搅拌器，所述滤网设置于所述溶胶出口上方的位置，用于对所述反应釜的腔体内的溶液表面进行过滤。/n

【技术特征摘要】
1.一种溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，其特征在于，包括反应釜，所述反应釜的壳体的上部设置有进出气口和加料口，所述反应釜的壳体的下部设置有溶胶出口，可通过所述进出气口对所述反应釜的腔体内的气氛、气压进行控制，所述加料口用于注入原料和pH值调节液；
所述反应釜的腔体内设置有滤网和搅拌器，所述滤网设置于所述溶胶出口上方的位置，用于对所述反应釜的腔体内的溶液表面进行过滤。


2.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，其特征在于，所述滤网到所述溶胶出口的最短距离始终大于所述滤网到所述反应釜的腔体内的预设液面的距离。


3.根据权利要求1或2所述的溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，其特征在于，所述滤网为活动滤网，所述预设液面的位置位于所述滤网的活动范围之内。


4.根据权利要求1或2所述的溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，其特征在于，所述滤网包括第一子滤网和第二子滤网，所述第一子滤网位于所述第二子滤网的上方，且所述第一子滤网的孔径大于所述第二子滤网的孔径。


5.根据权利要求1所述的溶胶凝胶法制备玻璃的生产设备，其特征在于，还包括电机，所述电机与所述搅拌器通过连杆连接，所述连杆贯穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨叁，李乾，刘莹莹，张梦雯，
申请(专利权)人：深圳市绎立锐光科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44