玻璃制造工藝但主要工藝是相像的〔1〕。簡史 公元前2600年，巴比倫已有綠色玻璃棒。公元前2500年，美索不達米亞地區和埃及已能制造用粘土和砂做成肯定外形的砂芯,在砂芯上逐層蘸去,制得玻璃器物。公元前1200年,埃及人承受開口模型將玻璃壓成碗、盤、杯等制品。中國古代玻璃制造技藝萌芽于西周。戰國時期消滅含鉛和鋇硅酸鹽玻璃。漢代已有模壓、鑄壓的玻璃壁、珠等。公元前200年,巴比倫人首先使用吹玻璃的中空鐵管。用吹管吹制玻璃制品是玻璃制造中的一個突躍性進展。公元1世紀,羅馬人把各種顏色玻璃拉成棒，排把握在玻璃外表刻磨、用顏色釉彩繪和在玻璃中夾金等技藝，并會在暗色玻璃上鑲套一層乳白玻璃，再磨去乳白玻璃，制出具有圖案的套料刻花、雕花玻璃瓶。7世紀，敘利亞人把玻璃吹成球,再用鐵頂桿蘸少量玻璃液粘住球底部，然后切斷吹管處玻璃，用頂桿將開口球在爐中加熱軟化，借快速旋轉的離心力將玻璃11～16世紀，威尼斯成為玻璃制造中心。當時用軟錳礦使玻璃顏色得到中和脫色制得無色透亮的玻璃，并恢復了羅馬人的顏色釉彩繪、玻璃夾金、玻璃磨刻等裝飾方法。1615年，英國用煤取代木柴作熔制玻璃的燃料，使熔化溫度有所提高。1635年又用燧石作原料并引入氧化鉛，制成折射率高、色散大、易于刻磨的鉛晶質玻璃。1688年，法國用澆注法制出平板玻璃，經研磨拋光后用以制造鏡子。17世紀末,北歐用吹筒法代替吹圓球法,將圓筒沿長度剖開重加熱，以自身重量在鐵臺上展平成片,其平坦度大為改善，產量增大。1790年,瑞士人P.L.吉南制造用攪拌玻璃液的方法制出高均勻度的光學玻璃。18211867年，德國人西門子兄弟建立燃煤蓄熱室連續1880年，德國人O.E.阿貝爭辯玻璃組成18821885什利制成半自動制瓶機，并建立制瓶成型的吹－吹法。1904～1905年，美國人M.J.歐文斯成功地制造了全自動制瓶機，實行吸料成型。1910年起開頭進展滴料供料機。此后，承受供料機供料的各種自動成型機相繼消滅并不斷進展，玻璃瓶罐開頭大批量高速度連續生產。1912年，比利時人E.富爾科提出玻璃液通過槽子磚經引上機拉制成平板玻璃工藝，1913年用于工業生產，開頭大批量連續生產平板玻璃和窗片玻璃。科爾伯恩爭辯平板玻璃的水平拉引法問世，1916年由利比－歐文斯(LibbeyOwens)公司成功地投產。1930年,美國匹茲堡玻璃公司(PPG)承受無槽引上法生產平板玻璃。1931年，生產連續玻璃纖維法問世。1959年，英國皮爾金頓(Pilkington)公司制造的平板玻璃浮法成型投入生產，玻璃液漂移在熔融金屬(錫)外表，使成型質量大為提高。原料包括主要原料和關心原料。前者指引入玻璃的形成網絡構造的氧化物、中間體氧化物和網絡外氧化物等原料；后者可以加速玻璃熔制，或使其獲得某種必要的性質。主要原料 依據引入氧化物的性質，分為酸性氧化物原料、堿金屬氧化物原料和堿土金屬氧化物原料。等的原料。SiO2是硅酸鹽玻璃中玻璃構造的骨架。它賜予玻璃高強度、良好的化學穩定性、耐熱性和低膨脹性，但會使玻璃的熔融溫度增高，粘度增大。SiO2的引B2O3，可降低玻璃的熱膨脹性,提高折射率、耐熱急變性和耐化學侵蝕性,在溫度較高時能降低玻璃粘度，溫度較低時提高玻璃粘度。B2O3的引用原料是硼砂或硼酸。玻Al2O3能減小玻璃析晶傾向和增加化學穩定性，提高強度，增大玻璃粘度。其引用原料通常是伴含K2ONa2OSiO2的長石,也可以用工業氧化鋁等。Na2OK2ONa2OK2O,但會使玻璃的化學穩定性變差。其引用原料是純堿(Na2CO3)和鉀堿(K2CO3)。CaO、MgO、BaO、ZnO、PbO的原料。玻璃中加CaO和MgO能減弱鈉硅玻璃析晶傾向，增加化學穩定性，高溫時能降低玻璃粘度，促進玻璃熔化和澄清,但溫度降低時粘度增加很快,成型操作困難。其引用原料是石灰石(CaCO3)和菱苦土(MgCO3)，或用同時含CaOMgO的白云石。玻璃中常加BaO和ZnO以調整玻璃的化學穩定性和折射率等性質，其引用原料常為工業ZnO和BaCO3、熔融溫度降低,與金屬浸潤性好。PbO的引用原料是紅丹和黃丹或工業硝酸鉛。璃也是一種主要原料，常稱為熟料，能夠在較低的溫度下熔融，有助于玻璃協作料的溶化。關心原料 一般包括澄清劑、著色劑、脫色劑、乳濁劑、助熔劑等。芒硝等。CoNiCrFe,CdSCdSeSe、Au、Ag的化合物等。FeO、Fe2O3、Cr2O3、TiO2等雜質呈現的顏色。如氧化Se、Co、Ni、Mn的化合物產生紅紫色，與Fe化合物的青綠色互補成無色，但降低了光透過率。和磷酸鈣等磷酸鹽。生產過程 主要包括協作料制備、熔制、成型、退火和后加工等步驟。協作料制備首先對原料進展預加工，包括對塊狀原料的粉碎、潮濕原料的預枯燥和含鐵原料的除鐵0.25～0.5mm為宜,過粗的顆粒不易充分熔化,在玻璃中會形成殘留料粉結石或富硅過細的顆粒簡潔飛揚或集聚成團。將具有肯定顆粒度的原料按配方準確稱量，再用轉鼓式、槳葉式或盤式混合機進展混合。熔制 料進展高溫熔化、澄清，形成均勻的無氣泡、無結石的玻璃液。玻璃協作料的熔制溫度隨成分不同而異，通常為1300～1600℃。協作料在高溫下發生一系列物理化學反響，逐步熔融完全。隨溫度的上升,粘度顯著減小,其中夾雜的大量空氣和原料分解產生的氣體從熔融液中上升并逸出使熔體變時,玻璃液的化學組成也趨向均勻,必要時，加機械外力攪動。澄清和均化完成后，降溫使玻璃液均勻全都地到達適合成型要求的粘度。在另一端排出。小量生產時在坩堝窯中間歇熔制。成型 加工成固定幾何外形的制品。玻璃降溫時由液態、可塑態至固態，將玻璃的供取料、賦形和定型的制作階段連接起來。人工挑料時，玻璃液粘度通常為102.2Pa·s；機械自動供料時為102～103Pa·s,相當于玻璃液澄清時粘度的10～100倍。玻璃液滴入模的適宜粘度通常為103.5Pa·s,脫模時粘度應為106Pa·s,在這個可塑范圍內對玻璃料進展剪切、粘結、吹擴、壓延等成型操作。假設制作時間較長，須調整玻璃成分使粘度轉變趨緩和析晶傾向小，以免在成型過程硬化太快和發生析晶。常用的玻璃成型方法有吹制法、壓制法、拉引法、澆注法、壓延法等。①吹制法：用以制造空心玻璃制品，如水杯、器皿、瓶、罐、燈泡等。人工吹制時使用長約1.5m中空鐵吹管，一端蘸取玻璃液〔挑料〕，一端為吹嘴。挑料后在滾料板〔碗〕上滾勻、吹氣，形成玻璃料泡，在模中吹成制品；也可無模自由吹制，最終從吹管上敲落。大型制品成型時，需反復挑料滾勻，以集取足夠料量。機械吹制時，玻璃液由玻璃熔窯出口流出，經供料機形成設定重量和外形的料滴，剪入初型模中吹成或壓成初型，再轉入成型模中吹成制品。吹成初型再吹成制品的稱吹－吹法，適宜制成小口器皿和瓶罐。壓成初型再吹成制品的稱壓－吹法，適宜制成大口器皿和薄壁瓶罐。多個吹氣頭在玻璃料帶上同步運行并吹成初型，再合上成型模吹成制品。適宜制造燈泡殼、電子管殼、水杯等。②壓制法:用以制造敞口和實心制品,如碗、盤、缸、鏡片、顯像屏和錐、磚等。人工壓制以鐵桿取料，按設定量剪落入模，模芯〔沖頭〕壓下將玻璃液擠滿模腔壓成制品。機械壓制承受和吹制法一樣的供料方法將玻璃液剪入多模壓制機的模中,自動落下模芯成型。壓制法成型的玻璃液表層因接觸模和模芯，降溫很快，適于制造較厚和較淺的制品。液滾勻后形成料泡，料泡頂端用另一鐵桿取料粘住、吹氣，以肯定速度漸漸拉開。機械拉引分上引、下引和水平拉引。機械拉制玻璃管時，首先，玻璃液流入拉管池，依靠耐熱合金或耐火材料的芯軸和軸中心通入的空氣形成管根,由牽引輥連續拉成管。連續纖維的拉引方法是在拉絲坩堝中把握玻璃液溫度，坩堝底部100多個漏嘴,高速旋轉的拉絲機構拉出連續不斷的纖維，繞在筒上。機械引板的方法是在通道成型室以玻璃液面拉引起玻璃板。玻璃液面設槽子磚的稱有槽引上法，玻璃液從磚槽中涌出；自由液面對上拉引和溫錫液外表開放成玻璃板，同時向槽尾部拉引，在錫液面上玻璃板藉高溫外表張力自身平坦光滑。量反響鍋和玻璃錐等。用于澆注的玻璃液粘度要小，在模子中凝固成型。離心澆注時，玻璃液注入模中，然后高速旋轉，玻璃液受離心力作用緊貼到模子壁上，直到固化。延展成板，也可將玻璃液連續流入兩個滾筒間隙中滾壓成平板。滾筒上刻有花紋即成壓花平板。滾筒間夾入金屬絲便成夾絲玻璃。退火 目的是消退玻璃制品中永久應力和構造不平衡性。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，內層連續降溫收縮,受到表層阻礙產生張應力,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全都,因此,會影響玻璃制品強度甚至會因應力集中而自行裂開。退火可消退玻璃內部的有害張力和防止應力產生。退火時將玻璃制品加熱或在熱成型后保持到內外層溫度差只產生臨時應力。由于某些性能和功能的玻璃〔如光學玻璃、溫度計玻璃〕在轉變溫度范圍內，巨大粘滯性使構造質點移動緩慢，致使其性能來不及到達與溫度全都的平衡狀態，使用中會因緩慢平衡產生性能變動，因此，須在退火溫度保持足夠時間。與退火消退永久熱應力相反，玻璃的淬火，是通過熱處理在玻璃外表造成壓應力以提高玻璃的強度。玻璃制品加熱到接近軟化溫度后馬上用空氣或油等冷卻介質驟冷，可以有把握地使玻璃制品的表層產生具有均勻的永久壓應力，這一壓應力可以抵消外力作用于玻璃制品引起破壞的張應力，使制品強度提高4～5倍，成為鋼化玻璃制品。后加工 玻璃經成型和退火后，還需進展各種加工，制成制品。玻璃的后加工分為冷加工、熱加工和大類。冷加工包括研磨拋光、切割、噴砂、鉆孔。熱加工包括燒口、火拋光、火切割、火鉆孔、真空成型和玻璃燈工,此外還包括燒釉等裝飾，以及通過熱處理,使玻璃微晶化、燒結，產生構造的轉變。化學處理包括化學蝕刻、化學拋光、玻璃外表涂膜、離子交換等。①研磨拋光：研磨是將制品粗糙不平或成型時余留局部的玻璃磨去，使制品具有平坦的外表或需要的外形和尺寸。一般開頭用研磨效率高的粗磨料研磨，然后逐級使用細磨料，直至玻璃外表較細致，再用拋光材料進展拋光，使玻璃外表變得光滑、透亮、有光澤。磨料的硬度必需大于玻璃的硬度。光學玻璃和日用制品一般加工余量大,用剛玉或自然金剛砂作磨料;平板玻璃的加工余量小，但面積大,用量多,一般承受廉價的石英砂。常用的拋光材料有紅粉〔氧化鐵〕、氧化鈰、氧化鉻、氧化鋯等。火拋光是承受最少輻射熱的燃燒器，使制品外表熔化而不變形借外表張力作用使之光滑，以消退制品外表的微裂紋、折紋及波浪。化學拋光是利用氫氟酸破壞玻璃外表原有的硅氧膜，生成一層的硅氧膜，使玻璃得到很高的光滑度和透光度。可單純用化學侵蝕進展拋光，也可將化學侵蝕與機械研磨相結合，后者又稱化學研磨法，多用于平板玻璃。②切割:冷切割是利用玻璃的脆性和剩余應力,管、板可用金剛石、合金刀等堅韌的工具在外表刻痕，直接折斷，或刻痕后用火焰加熱進展切割。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，進展切割。火切割是對制品進展局部集中加熱，使玻璃局部到達熔化流淌狀態，用高速氣流將制品切開。由于激光能使物體局部產生10000℃以上高溫，用于切割制品，準確、衛生、效率高、斷口整齊。③噴砂：利用高壓空氣通過噴嘴的細孔時所形成的高速氣流，將石英砂或金剛砂等噴吹到玻璃外表，形成孔洞。張力的作用使玻璃軟化時變得圓滑。緩慢加熱,同時抽真空,直至玻璃管與金屬芯棒嚴密貼附。由于金屬收縮大，冷卻后易取出。等裝飾制品。⑧構造轉變熱處理：將玻璃磨碎成肯定顆粒度，參加結合劑壓成需要的外形和大小，加熱至玻璃軟化對某些設定成分的玻璃，還可通過熱處理使其發