1、玻璃相關知識簡單介紹劉寶信2目錄1、玻璃的歷史與定義2、玻璃分類3、玻璃結構與化學穩定性4、玻璃原料、原料處理及玻璃熔制5、浮法玻璃的生產6、壓花玻璃的生產7、鋼化玻璃的安全性與自爆8、鍍膜玻璃1、玻璃的歷史與定義3 從出土的文物可知我國在戰國時期已有了玻璃耳珰、玻璃珠等裝飾品。我國古籍上稱玻璃為琉琳、琉璃、玻黎等，唐代稱為硝子，以后此名詞傳到日本，至今日本仍沿用“硝子”這一名詞。由于宋代以后把陶器上釉以后的器皿稱琉璃，主要制品為琉璃瓦，清朝康熙初年下詔建立玻璃廠，以和制造琉璃瓦的“琉璃廠”分開。 狹義的玻璃定義：在熔融時能形成連續網絡結構的氧化物，如氧化硅、氧化硼、氧化磷等，其熔融體在冷卻過

2、程中黏度逐漸增大并硬化而不結晶的硅酸鹽無機非金屬材料。（中國大百科全書（化工卷） 廣義的玻璃定義：玻璃是一種非晶態材料。（ 材料科學技術百科全書 ） 玻璃具有一系列非?？少F的特性：透明，堅硬，良好的耐蝕，耐熱和電學、光學性質；能夠用多種成形和加工方法制成各種形狀和大小的制品；可以通過調整化學組成改變其性質，以適應不同的使用要求。特別是制造玻璃的原料豐富，價格低廉，有極其廣泛的應用。4平板玻璃 浮法玻璃、壓延玻璃、薄玻璃和超薄玻璃等安全玻璃 鋼化玻璃、夾層玻璃、夾絲玻璃、防火玻璃等鍍膜和貼膜玻璃 陽光控制玻璃、低輻射玻璃、抗反射玻璃、鏡玻璃等建筑和建筑構件玻璃 中空玻璃、真空玻璃、空心玻璃磚、玻

3、璃門等光學玻璃 無色光學玻璃、有色光學玻璃、紫外和紅外光學玻璃、特種光學玻璃等石英玻璃 不透明石英玻璃、透明石英玻璃、特種石英玻璃等另外還有儀器玻璃、醫用玻璃、多孔玻璃、微晶玻璃、玻璃纖維等等。2、玻璃的分類（1）傳統玻璃 以天然礦物和巖石為主要原料，熔體過冷法大批量生產的玻璃材料和制品（2）新玻璃（特種玻璃） 在組成原料、制備、加工、功能和用途方面均與傳統玻璃有明顯區別信息用玻璃 信息處理玻璃、傳遞玻璃、儲存玻璃、顯示器玻璃、傳感器玻璃等生物玻璃 生物載體玻璃、疾病治療玻璃、硬組織修復與骨組織工程玻璃等能源和能源用玻璃 固體燃料電池玻璃、太陽能電池玻璃、太陽能集熱器玻璃等航天航空用玻璃 防熱

4、玻璃、透波玻璃、吸波玻璃、舷窗玻璃等核技術用玻璃 核燃料玻璃、核探測玻璃、防輻射玻璃、核廢料固化處理玻璃等海洋科學和工程用玻璃 海水淡化玻璃，如反滲透膜用微孔玻璃；海洋防污染玻璃，如吸附油污用玻璃微珠等563、玻璃結構與化學穩定性鈉鈣硅玻璃結構典型的玻璃結構玻璃的化學穩定性玻璃的化學穩定性決定于侵蝕介質（水、酸、堿、氣體等）的種類和特性以及玻璃本身的抗蝕能力。此外，侵蝕時的溫度、壓力等條件也有一定的影響。玻璃的侵蝕侵蝕介質（水、酸、堿、氣體等）對玻璃的侵蝕作用，首先通過水對玻璃表面的作用，即玻璃表面的金屬離子R+離子與水溶液中的H+或H3O+進行離子交換的結果。通過對玻璃侵蝕機理的研究分析可以

5、把玻璃起作用的侵蝕介質分為兩類：第一類侵蝕介質只能改變、破壞或溶解玻璃結構組成中的R2O、RO等網絡調整體物質，如水、大氣、酸、中性鹽和酸性鹽的溶液；第二類侵蝕介質不僅對玻璃結構組成中的R2O、RO起作用，而且也能破壞玻璃結構中的硅氧骨架物質，如氫氧化鈉溶液、碳酸鹽溶液、磷酸和磷酸鹽溶液、氫氟酸和氟化物溶液，以及特殊的侵蝕劑高溫金屬蒸汽、熔體和熔鹽等。74、玻璃的原料、原料處理及玻璃熔制主要原料：指引入玻璃的形成網絡結構的氧化物、中間體氧化物和網絡外氧化物等原料1. SiO2 可由石英砂、砂巖、石英巖、脈石英、粉石英等引入2. Al2O3 可由長石、高嶺土、葉臘石、等引入3. Na2O 可由純

6、堿、芒硝、氫氧化鈉等引入4. CaO 可由方解石、石灰石、工業碳酸鈣等引入5. MgO 可由白云石、菱鎂礦、硼鎂石等引入輔助原料：可以加速玻璃熔制，或使其獲得某種必要的性質的原料1. 澄清劑 白砒As2O3 、 三氧化二銻Sb2O3、硝酸鹽、硫酸鹽等、硝酸鹽、硫酸鹽等2. 助熔劑 氟化合物（冰晶石、螢石）、含鋰化合物等3. 脫色劑 化學脫色劑（如硝酸鈉、白砒 、 三氧化二銻和鹵素化合物，通 過化學反應起作用 ） 物理脫色劑（如氧化鈷、一氧化鎳、氧化釹等，通過產生互補 色來起作用）8原料處理：原料的破碎和粉碎原料的脫水和干燥原料的除鐵原料過篩原料的混料成為配合料原料入爐配合料的配制：由于有些礦物

7、中會含有許多種氧化物，故要根據玻璃組成的要求來計算每份配合料中各種原料的含量。9配合料混料儀器：TEKA混合機配合料配制的實例：10配合料配制稱量系統圖：11配合料的基本要求1顆粒組成 構成配合料的各種原料的顆粒組成，直接影響配合料的均勻度，熔制速度和玻璃液的質量。配合料的顆粒組成不僅要求同一原料有適宜的顆粒度，而且要求各原料間有一定的粒度比，其目的在于提高混合質量與防止配合料在運輸過程中的分層。2水分 在配合料中加水對于減少粉塵，防止分層，提高混合均勻性，加快熔制速度，有其重要的作用。（1）使砂粒表面潤濕，形成水膜，利于助熔劑的溶解與粘附（水膜約能溶解5%的純堿和芒硝），能加速玻璃的熔制過程

8、。（2）加水使配合料粘性增加，減少分層現象。（3）減少粉塵飛揚，利于改善作業環境。（4）水分能增強配合料的熱傳導，加速配合料的熔化。（5）水分受熱變成蒸汽，能翻動玻璃液帶出小氣泡，加速玻璃液的澄清與均化。123氣體含量 在玻璃熔制過程中，某些物料受熱分解放出一定量的氣體，如SO2 , SO2, O2, H2O 等，它們能攪動玻璃液，有助于玻璃液的澄清與均化。配合料中的氣體含量，對于鈉鈣硅玻璃，以15%-20%為宜。4配合料的均勻性 配合料的均勻性包括顆粒組成均一，水分均一，化學成分均一等。對配合料均勻度的要求為:水不溶物：允許誤差小于0.1% 酸不溶物：允許誤差小于0.1%含 堿 量：允許誤差

9、小于0.6% 水 分：允許誤差小于0.6%13主要原料加熱時的反應配合料的加熱配合料的脫水、分解各個組分的熔融晶型轉變配合料的加熱過程：14玻璃熔制過程：硅酸鹽的形成玻璃的形成玻璃液的澄清玻璃液的均化玻璃液的冷卻、退火處理15從原料到玻璃制品流程圖165、浮法玻璃的生產浮法是指玻璃液流入錫槽后在熔融金屬錫的表面上成型為平板玻璃的方法。熔窯內已冷卻至1150-1100的玻璃液，通過連接熔窯與錫槽的流槽，流到熔融的 錫液表面上，在自身重力，表面張力以及拉引力的作用下，攤開成玻璃帶，并在錫槽中被拋光與拉薄。 在錫槽末端玻璃帶已冷卻到600左右，將即將硬化的玻璃板引出錫槽，通過過渡輥臺進入退火窯。浮法

10、玻璃成型1 浮法玻璃的成型機理 浮法成型分玻璃液流到錫液表面，玻璃液展薄，玻璃拋光和拉薄四個階段。（1）玻璃液的自由厚度（2）玻璃液的浮起高度（3）玻璃的拋光時間 （4）玻璃的拉薄2 保護氣體17玻璃的退火 退火 目的是消除玻璃制品中永久應力和結構不平衡性。退火時將玻璃制品加熱或在熱成型后保持到退火溫度，使原有應力得到松弛和消除，然后緩慢地冷卻到應變溫度以下，玻璃完全進入剛性體狀態以后，內外層溫度差只產生暫時應力。 玻璃是不良導熱體，制品成型后，表層與內層在降溫過程中產生溫差,當表層凝固狀、內層粘滯狀時,溫差存在而應力松弛不存在，這一溫差于表層冷卻至室溫時，內層繼續降溫收縮,受到表層阻礙產生張

11、應力,同時使表層產生壓應力，永久存在。制品各部位由于熱過程引起的永久應力的大小和分布都不會均勻一致,因此,會影響玻璃制品強度，甚至會因應力集中而自行破裂。退火可消除玻璃內部的有害張力和防止新應力產生。18玻璃的退火爐19玻璃的切割 冷切割是利用玻璃的脆性和殘余應力,在切割點加一刻痕造成應力集中，使之易于折斷。一般的管、板可用金剛石、合金刀等堅韌的工具在表面刻痕，直接折斷，或刻痕后用火焰加熱進行切割。厚玻璃可用電熱絲在切割的部位加熱，用水或冷空氣使受熱處急冷，產生局部應力，進行切割。 火切割是對制品進行局部集中加熱，使玻璃局部達到熔化流動狀態，用高速氣流將制品切開。由于激光能使物體局部產生 10

12、000以上高溫，用于切割制品，準確、衛生、效率高、斷口整齊。20玻璃的切割儀器21226、壓花玻璃的生產壓花玻璃的生產示意圖 壓花玻璃與浮法玻璃的生產流程不同在于，壓花玻璃是通過壓延機使玻璃液成型，而浮法玻璃是通過使用熔化后的金屬錫液與玻璃液的表面張力的不同，使玻璃液可以均勻的平鋪在錫液上形成的。形成玻璃后的后道工序基本相同，如退火處理、切割處理。237、鋼化玻璃的安全性與自爆淬火處理 鋼化玻璃又稱強化玻璃。它是普通平板玻璃經過再加工處理而成的一種預應力玻璃。它是利用加熱到一定溫度后迅速冷卻的方法，或是化學方法進行特殊處理的玻璃。鋼化玻璃相對于普通平板玻璃來說，具有兩大特征： 1) 前者強度是

13、后者的數倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗沖擊是后者5 倍以上。 2) 鋼化玻璃安全性能好，強度高不容易破碎，即使破碎也會以無銳角的顆粒形式碎裂，破碎后呈網狀裂紋，對人 體傷害大大降低。 淬火處理是將制品加熱至接近其軟化溫度，使玻璃完全退火，然后進行迅速冷卻(淬火處理)。因此產生均勻的內應力，從而使玻璃表面產生預加壓應力，增加了抗彎、抗沖擊的抗扭曲變形的能力。 鋼化玻璃24鋼化玻璃自爆機理 鋼化玻璃內部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經鋼化處理后，表面層形成壓應力。內部板芯層呈張應力，壓應力和張應力共同構成一個平衡體。玻璃本身是一種脆性材料，耐壓但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是張應力

14、引發的。 鋼化玻璃中硫化鎳晶體發生相變時，其體積膨脹，處于玻璃板芯張應力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內部產生更大的張應力，當張應力超過玻璃自身所能承受的極限時，就會導致鋼化玻璃自爆。 自爆及其分類 自爆按起因不同可分為兩種：一是由玻璃中可見缺陷引起的自爆，例如結石、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等；二是由玻璃中硫化鎳（NiS）雜質膨脹引起的自爆。 這是兩種不同類型的自爆，應明確分類，區別對待，采用不同方法來應對和處理。前者一般目視可見，檢測相對容易，故生產中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發，無法目測檢驗，故不可控。在實際運作和處理上，前者一般可以在安裝前剔除，后者因無法檢驗而繼

15、續存在，成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。硫化鎳類自爆后更換難度大，處理費用高，同時會伴隨較大的質量投訴及經濟損失，造成業主的不滿甚至更為嚴重的其他后果。258、鍍膜玻璃26常規的鍍膜的方法：（一）、化學方法，包括溶膠凝膠法、化學氣相沉積等方法。根據膜的性質配制一定成分的溶液，然后：1、浸鍍。把潔凈的玻璃加熱到一定溫度，然后放入配置好的化學溶液里，拿出，烘干。這種膜顯然是雙面膜。2、噴鍍。把配置好的膜溶液裝在噴槍上，噴到潔凈的、熱的玻璃表面。烘干。玻璃體可以是移動或旋轉，以增加膜的均勻性?？慑冸p面或單面。（以前鏡頭鍍膜有采用所謂的甩膠法，但由于不經濟，現代工藝鍍無機膜時已將其淘汰，但它仍然是鍍有機膜的一種常用、成本低廉的方法）。（二）、物理鍍膜法，有真空蒸鍍、離子鍍膜、濺射鍍膜（均可歸結為物理氣相沉積）等多種不同的形式。多用于鍍金屬膜、反射膜等。如鏡子。通常，化學方法的鍍膜強度一般低于物理方法，但隨著鍍膜技術尤其是近一、二十年的飛速發展，用化學或物理的方法達到的效果已經沒有什么分別。只是有成本的區別罷了。以前，化學的方