玻璃知识 简单介绍

1、玻璃相关知识简单介绍刘宝信2目录1、玻璃的历史与定义2、玻璃分类3、玻璃结构与化学稳定性4、玻璃原料、原料处理及玻璃熔制5、浮法玻璃的生产6、压花玻璃的生产7、钢化玻璃的安全性与自爆8、镀膜玻璃1、玻璃的历史与定义3 从出土的文物可知我国在战国时期已有了玻璃耳珰、玻璃珠等装饰品。我国古籍上称玻璃为琉琳、琉璃、玻黎等，唐代称为硝子，以后此名词传到日本，至今日本仍沿用“硝子”这一名词。由于宋代以后把陶器上釉以后的器皿称琉璃，主要制品为琉璃瓦，清朝康熙初年下诏建立玻璃厂，以和制造琉璃瓦的“琉璃厂”分开。 狭义的玻璃定义：在熔融时能形成连续网络结构的氧化物，如氧化硅、氧化硼、氧化磷等，其熔融体在冷却过

2、程中黏度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐无机非金属材料。（中国大百科全书（化工卷） 广义的玻璃定义：玻璃是一种非晶态材料。（ 材料科学技术百科全书 ） 玻璃具有一系列非常可贵的特性：透明，坚硬，良好的耐蚀，耐热和电学、光学性质；能够用多种成形和加工方法制成各种形状和大小的制品；可以通过调整化学组成改变其性质，以适应不同的使用要求。特别是制造玻璃的原料丰富，价格低廉，有极其广泛的应用。4平板玻璃 浮法玻璃、压延玻璃、薄玻璃和超薄玻璃等安全玻璃 钢化玻璃、夹层玻璃、夹丝玻璃、防火玻璃等镀膜和贴膜玻璃 阳光控制玻璃、低辐射玻璃、抗反射玻璃、镜玻璃等建筑和建筑构件玻璃 中空玻璃、真空玻璃、空心玻璃砖、玻

3、璃门等光学玻璃 无色光学玻璃、有色光学玻璃、紫外和红外光学玻璃、特种光学玻璃等石英玻璃 不透明石英玻璃、透明石英玻璃、特种石英玻璃等另外还有仪器玻璃、医用玻璃、多孔玻璃、微晶玻璃、玻璃纤维等等。2、玻璃的分类（1）传统玻璃 以天然矿物和岩石为主要原料，熔体过冷法大批量生产的玻璃材料和制品（2）新玻璃（特种玻璃） 在组成原料、制备、加工、功能和用途方面均与传统玻璃有明显区别信息用玻璃 信息处理玻璃、传递玻璃、储存玻璃、显示器玻璃、传感器玻璃等生物玻璃 生物载体玻璃、疾病治疗玻璃、硬组织修复与骨组织工程玻璃等能源和能源用玻璃 固体燃料电池玻璃、太阳能电池玻璃、太阳能集热器玻璃等航天航空用玻璃 防热

4、玻璃、透波玻璃、吸波玻璃、舷窗玻璃等核技术用玻璃 核燃料玻璃、核探测玻璃、防辐射玻璃、核废料固化处理玻璃等海洋科学和工程用玻璃 海水淡化玻璃，如反渗透膜用微孔玻璃；海洋防污染玻璃，如吸附油污用玻璃微珠等563、玻璃结构与化学稳定性钠钙硅玻璃结构典型的玻璃结构玻璃的化学稳定性玻璃的化学稳定性决定于侵蚀介质（水、酸、碱、气体等）的种类和特性以及玻璃本身的抗蚀能力。此外，侵蚀时的温度、压力等条件也有一定的影响。玻璃的侵蚀侵蚀介质（水、酸、碱、气体等）对玻璃的侵蚀作用，首先通过水对玻璃表面的作用，即玻璃表面的金属离子R+离子与水溶液中的H+或H3O+进行离子交换的结果。通过对玻璃侵蚀机理的研究分析可以

5、把玻璃起作用的侵蚀介质分为两类：第一类侵蚀介质只能改变、破坏或溶解玻璃结构组成中的R2O、RO等网络调整体物质，如水、大气、酸、中性盐和酸性盐的溶液；第二类侵蚀介质不仅对玻璃结构组成中的R2O、RO起作用，而且也能破坏玻璃结构中的硅氧骨架物质，如氢氧化钠溶液、碳酸盐溶液、磷酸和磷酸盐溶液、氢氟酸和氟化物溶液，以及特殊的侵蚀剂高温金属蒸汽、熔体和熔盐等。74、玻璃的原料、原料处理及玻璃熔制主要原料：指引入玻璃的形成网络结构的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物等原料1. SiO2 可由石英砂、砂岩、石英岩、脉石英、粉石英等引入2. Al2O3 可由长石、高岭土、叶腊石、等引入3. Na2O 可由纯

6、碱、芒硝、氢氧化钠等引入4. CaO 可由方解石、石灰石、工业碳酸钙等引入5. MgO 可由白云石、菱镁矿、硼镁石等引入辅助原料：可以加速玻璃熔制，或使其获得某种必要的性质的原料1. 澄清剂 白砒As2O3 、 三氧化二锑Sb2O3、硝酸盐、硫酸盐等、硝酸盐、硫酸盐等2. 助熔剂 氟化合物（冰晶石、萤石）、含锂化合物等3. 脱色剂 化学脱色剂（如硝酸钠、白砒 、 三氧化二锑和卤素化合物，通 过化学反应起作用 ） 物理脱色剂（如氧化钴、一氧化镍、氧化钕等，通过产生互补 色来起作用）8原料处理：原料的破碎和粉碎原料的脱水和干燥原料的除铁原料过筛原料的混料成为配合料原料入炉配合料的配制：由于有些矿物

7、中会含有许多种氧化物，故要根据玻璃组成的要求来计算每份配合料中各种原料的含量。9配合料混料仪器：TEKA混合机配合料配制的实例：10配合料配制称量系统图：11配合料的基本要求1颗粒组成 构成配合料的各种原料的颗粒组成，直接影响配合料的均匀度，熔制速度和玻璃液的质量。配合料的颗粒组成不仅要求同一原料有适宜的颗粒度，而且要求各原料间有一定的粒度比，其目的在于提高混合质量与防止配合料在运输过程中的分层。2水分 在配合料中加水对于减少粉尘，防止分层，提高混合均匀性，加快熔制速度，有其重要的作用。（1）使砂粒表面润湿，形成水膜，利于助熔剂的溶解与粘附（水膜约能溶解5%的纯碱和芒硝），能加速玻璃的熔制过程

8、。（2）加水使配合料粘性增加，减少分层现象。（3）减少粉尘飞扬，利于改善作业环境。（4）水分能增强配合料的热传导，加速配合料的熔化。（5）水分受热变成蒸汽，能翻动玻璃液带出小气泡，加速玻璃液的澄清与均化。123气体含量 在玻璃熔制过程中，某些物料受热分解放出一定量的气体，如SO2 , SO2, O2, H2O 等，它们能搅动玻璃液，有助于玻璃液的澄清与均化。配合料中的气体含量，对于钠钙硅玻璃，以15%-20%为宜。4配合料的均匀性 配合料的均匀性包括颗粒组成均一，水分均一，化学成分均一等。对配合料均匀度的要求为:水不溶物：允许误差小于0.1% 酸不溶物：允许误差小于0.1%含 碱 量：允许误差

9、小于0.6% 水 分：允许误差小于0.6%13主要原料加热时的反应配合料的加热配合料的脱水、分解各个组分的熔融晶型转变配合料的加热过程：14玻璃熔制过程：硅酸盐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却、退火处理15从原料到玻璃制品流程图165、浮法玻璃的生产浮法是指玻璃液流入锡槽后在熔融金属锡的表面上成型为平板玻璃的方法。熔窑内已冷却至1150-1100的玻璃液，通过连接熔窑与锡槽的流槽，流到熔融的 锡液表面上，在自身重力，表面张力以及拉引力的作用下，摊开成玻璃带，并在锡槽中被抛光与拉薄。 在锡槽末端玻璃带已冷却到600左右，将即将硬化的玻璃板引出锡槽，通过过渡辊台进入退火窑。浮法

10、玻璃成型1 浮法玻璃的成型机理 浮法成型分玻璃液流到锡液表面，玻璃液展薄，玻璃抛光和拉薄四个阶段。（1）玻璃液的自由厚度（2）玻璃液的浮起高度（3）玻璃的抛光时间 （4）玻璃的拉薄2 保护气体17玻璃的退火 退火 目的是消除玻璃制品中永久应力和结构不平衡性。退火时将玻璃制品加热或在热成型后保持到退火温度，使原有应力得到松弛和消除，然后缓慢地冷却到应变温度以下，玻璃完全进入刚性体状态以后，内外层温度差只产生暂时应力。 玻璃是不良导热体，制品成型后，表层与内层在降温过程中产生温差,当表层凝固状、内层粘滞状时,温差存在而应力松弛不存在，这一温差于表层冷却至室温时，内层继续降温收缩,受到表层阻碍产生张

11、应力,同时使表层产生压应力，永久存在。制品各部位由于热过程引起的永久应力的大小和分布都不会均匀一致,因此,会影响玻璃制品强度，甚至会因应力集中而自行破裂。退火可消除玻璃内部的有害张力和防止新应力产生。18玻璃的退火炉19玻璃的切割 冷切割是利用玻璃的脆性和残余应力,在切割点加一刻痕造成应力集中，使之易于折断。一般的管、板可用金刚石、合金刀等坚韧的工具在表面刻痕，直接折断，或刻痕后用火焰加热进行切割。厚玻璃可用电热丝在切割的部位加热，用水或冷空气使受热处急冷，产生局部应力，进行切割。 火切割是对制品进行局部集中加热，使玻璃局部达到熔化流动状态，用高速气流将制品切开。由于激光能使物体局部产生 10

12、000以上高温，用于切割制品，准确、卫生、效率高、断口整齐。20玻璃的切割仪器21226、压花玻璃的生产压花玻璃的生产示意图 压花玻璃与浮法玻璃的生产流程不同在于，压花玻璃是通过压延机使玻璃液成型，而浮法玻璃是通过使用熔化后的金属锡液与玻璃液的表面张力的不同，使玻璃液可以均匀的平铺在锡液上形成的。形成玻璃后的后道工序基本相同，如退火处理、切割处理。237、钢化玻璃的安全性与自爆淬火处理 钢化玻璃又称强化玻璃。它是普通平板玻璃经过再加工处理而成的一种预应力玻璃。它是利用加热到一定温度后迅速冷却的方法，或是化学方法进行特殊处理的玻璃。钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说，具有两大特征： 1) 前者强度是

13、后者的数倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击是后者5 倍以上。 2) 钢化玻璃安全性能好，强度高不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂，破碎后呈网状裂纹，对人 体伤害大大降低。 淬火处理是将制品加热至接近其软化温度，使玻璃完全退火，然后进行迅速冷却(淬火处理)。因此产生均匀的内应力，从而使玻璃表面产生预加压应力，增加了抗弯、抗冲击的抗扭曲变形的能力。 钢化玻璃24钢化玻璃自爆机理 钢化玻璃内部的硫化镍膨胀是导致钢化玻璃自爆的主要原因。玻璃经钢化处理后，表面层形成压应力。内部板芯层呈张应力，压应力和张应力共同构成一个平衡体。玻璃本身是一种脆性材料，耐压但不耐拉，所以玻璃的大部分破碎是张应力

14、引发的。 钢化玻璃中硫化镍晶体发生相变时，其体积膨胀，处于玻璃板芯张应力层的硫化镍膨胀使钢化玻璃内部产生更大的张应力，当张应力超过玻璃自身所能承受的极限时，就会导致钢化玻璃自爆。 自爆及其分类 自爆按起因不同可分为两种：一是由玻璃中可见缺陷引起的自爆，例如结石、气泡、夹杂物、缺口、划伤、爆边等；二是由玻璃中硫化镍（NiS）杂质膨胀引起的自爆。 这是两种不同类型的自爆，应明确分类，区别对待，采用不同方法来应对和处理。前者一般目视可见，检测相对容易，故生产中可控。后者则主要由玻璃中微小的硫化镍颗粒体积膨胀引发，无法目测检验，故不可控。在实际运作和处理上，前者一般可以在安装前剔除，后者因无法检验而继

15、续存在，成为使用中的钢化玻璃自爆的主要因素。硫化镍类自爆后更换难度大，处理费用高，同时会伴随较大的质量投诉及经济损失，造成业主的不满甚至更为严重的其他后果。258、镀膜玻璃26常规的镀膜的方法：（一）、化学方法，包括溶胶凝胶法、化学气相沉积等方法。根据膜的性质配制一定成分的溶液，然后：1、浸镀。把洁净的玻璃加热到一定温度，然后放入配置好的化学溶液里，拿出，烘干。这种膜显然是双面膜。2、喷镀。把配置好的膜溶液装在喷枪上，喷到洁净的、热的玻璃表面。烘干。玻璃体可以是移动或旋转，以增加膜的均匀性。可镀双面或单面。（以前镜头镀膜有采用所谓的甩胶法，但由于不经济，现代工艺镀无机膜时已将其淘汰，但它仍然是镀有机膜的一种常用、成本低廉的方法）。（二）、物理镀膜法，有真空蒸镀、离子镀膜、溅射镀膜（均可归结为物理气相沉积）等多种不同的形式。多用于镀金属膜、反射膜等。如镜子。通常，化学方法的镀膜强度一般低于物理方法，但随着镀膜技术尤其是近一、二十年的飞速发展，用化学或物理的方法达到的效果已经没有什么分别。只是有成本的区别罢了。以前，化学的方