第六节 玻璃的成型
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性 质 密度 熔点 沸点 导热率 (200℃) 波长 单 位 数值 性 质
锡锭
单 位 J/g J/g % N/m 7 81 10 84
数值 60.3 3018 2.7 531×10-3 12 85
g/cm3 7.298 熔化潜热 231.96 ℃ 蒸发潜热 2270 ℃ 固-液相体积变化 W/(m·K) 65.73 表面张力（232℃） μm % 1 54 2 61 4 72
i——各种氧化物的表面张力系数
ai——氧化物的含量
锡液的表面张力 锡液的表面张力＞玻璃液的表面张力 锡槽中的锡液是一种复杂的溶液，其杂质 对表面张力的影响很小，可以用纯锡液的 表面张力来代替。
玻璃与锡液界面上的表面张力
高温下，玻璃液和锡液是两种不相容的液 体，在它们的界面上存在表面张力。 两相界面上表面张力与两相的密度差有关。 气相密度＜液相密度，液-气界面的表面张 力＞液-液界面的表面张力
玻璃表面的微细不平整缺陷。产生的原因：①高温区 温度不均匀；②锡液中的氧被氧化为氧化锡，体积局部膨 胀而产生应力，当玻璃温度低时，应力来不及消失，在玻 璃的继续冷却过程中产生不均匀收缩，从而促进了小波纹 的形成。
8、锡槽的工艺分区
（1）抛光区 功能：使从流槽流入锡槽的玻璃液在这里摊平抛光。 温度：不低于1000℃，η不大于103Pa· S。 停留时间：不得少于1.7min。此区不能采用强制冷却。 （2）预冷区 功能：为了满足成型时的温度和粘度，需有个冷却过程。 温度：1100 ℃ →900 ℃左右， η大于104Pa· S 为了防止玻璃带的摆动，常在此区的两侧安置拉边机。 一般此区的长度为5～6m。此区可以采用强制冷却。 （3）拉薄（或增厚）区 温度：大约为900 ～780 ℃，适宜的展薄粘度为 104.25 ～5.75Pa· S。 此区的长度为锡槽宽度长度的3/5 ～2/3。 （4）冷却区 温度：降至600 ～650 ℃ 目的：增大玻璃粘度，使之足以在保持原状的情况下拉出 锡槽进入退火区。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1-玻璃液
2-流槽
3-闸板
4-碹顶 5-玻璃带 6-锡液 7-槽底 8-保护气体管道 9-过渡辊台
1、浮法成型的特点 • 成型时不需克服玻璃自身的重力 • 可以充分发挥玻璃表面张力的作用 • 玻璃带横向温度均匀 • 可以比较容易地生产特薄和特厚的玻璃 • 成型过程中温度降落慢、拉引速度快 • 避免了玻璃结晶缺陷、作业周期长 • 板宽加大比较容易 • 可以在线生产镀膜玻璃 • 容易实现切装机械化自动化 • 可以比较容易地生产特大片玻璃
2、浮法玻璃的成型机理 （1）玻璃液在锡液面上的浮起高度
h1 (1 dg d )h
式中，h1、h、dg、dτ、分别 为浮起高度、玻璃自然厚度、 玻璃密度、锡液密度。
（2）浮法玻璃自然厚度 概念: 浮在锡液面上的玻璃液不受到任何外力作用 时所显示的厚度。 影响因素:玻璃液的表面张力σg、锡液的表面张力 σt、玻璃液与锡液界面上的表面张力σg、σt 以及 玻璃液与锡液的密度dg、dτ。
第六节 玻璃的成型
成型方法分类
成型
冷成型 物 理 成 型 化 学 成 型 吹 制 成 型 拉 制 成 型 压 制 成 型 压 延 成 型
热塑成型
浇 铸 成 型 离 心 成 型 喷 吹 成 型 浮 法 成 型
一、浮法成型
成型过程 1150℃左右的玻璃液，通过熔窑与锡槽相连接的流道、流 槽，流入熔融的锡液面上，在自身重力、表面张力以及 拉引力的作用下，玻璃液摊开成为玻璃带，在锡槽中完 成抛光与拉薄，在锡槽末端的玻璃带已冷却到600℃左 右，辊道的拉引把即将硬化的玻璃带引出锡槽，通过过 渡辊台进入退火窑。
二、平拉成型
（一）原理 1、板根形成
玻璃液被引砖分流，在引砖上的液面由两块“硬皮”合成 板根。 2、边子形成 依靠拉边辊和边部冷却形成稳定边子。 3、板面拉伸 向上拉力需要克服转向辊摩擦力、玻璃液表面张力、粘滞 力、重力等的作用。 4、转向 玻璃呈粘弹性状态时转向。
(二) 成型过程 与引上法相比：成型速度快，生产周期 长，产品质量高；与浮法相比：便于控制 厚度，易生产1mm以下的薄玻璃。 从成型室浅层 玻璃液的自由 液面引出原板
使用中的拉边器
（6）厚玻璃生产原理
厚玻璃是指大于平衡厚度的玻璃
当玻璃液厚度大于平衡厚度时，重力和侧向 力的合力大于表面张力的合力，合力方向使 玻璃展薄，合力Fc称为展薄力。
玻璃愈厚，展薄力愈大。要获得厚玻璃，必 须有一个阻挡力F0来平衡展薄力Fc，即
F 0 Fc
3、锡的物理性质 向锡槽中所加的锡为锡锭， 易氧化成氧化亚锡、氧化 锡，储存温度不当会发生 晶体转变而粉化。
间歇压延法：将玻璃液倒在浇铸台的金属板上， 然后用沉重的金属辊压延使之变为平板玻璃。
半连续压延法：从池窑或坩埚窑中取出一定量的玻 璃液，倾倒在两根直径相同的压辊之间，两个压辊 相向转动，使玻璃液从辊间辊压成板状。
连续压延法：玻璃液由池窑的溢流槽连续流出，流 入压延机被辊压成一定厚度的玻璃带,经辊道输送进 入连续式退火窑中退火。
• 有槽引上法
主要成型设备：槽子砖、 冷却机、引上机
玻璃液从唇形 的槽口引出， 经过冷却水包 的硬化，在引 上机机膛内退 火后切割成原 片。
• 无槽引上法
生产控制难度较大，不
易生产2mm以下的薄玻璃
用一块沉在 玻璃液中引砖与上
面的冷却水包一起
形成板根。
四、 压延法
用来制造刻花玻璃、夹丝玻璃及少量 特殊用途的平板玻璃。
拉薄的方法
适宜粘度：106Pa· ，常用范围是105.25-106.75 Pa·s s 拉薄的方法： ☆ 重新加热法
☆ 徐冷法
☆ 拉薄的措施
高速拉引
施加横向拉力
（5）拉边器的配置 A、原理：通过调节拉边器安装位置、角度、运转速 度、压入深度等方法调节玻璃带的厚度。 B、数量：与厚度有关。
玻璃厚度(mm) 拉边器配用台数(台) 5 1 4 2-3 3 3-4 2 4-5 1.6 7
，经过转向辊
转向90°由垂
直拉引变为水
平拉引，经过 退火后切割成 原片。
（三）几个部件作用
1、C型砖 分隔空间，阻挡浮渣。 2、引砖 分流、挡热，稳定板根。 3、主水包 稳定气流，冷却板根。 4、唇砖（或L型砖） 稳定气流，平衡板根内外冷却强度，便于 打炉。 5、转向辊 使玻璃带转向
三、垂直成型
（2）主要生产难点 A、玻璃板厚薄差小，对玻璃原片的厚薄差要求小于0.05mm； B、有波纹度的特别要求，一般要求是0. 15Um/20 mm； C、玻璃质量要求极高，几乎要求无气泡、杂物、铅锡等； D、包装要求质量高，不能有任何细小划伤，贮存周期要求 长，对包装纸等都有特殊要求。 （3）生产方法 A、电极法 B、挡墙拉边机法
（4）拉薄原理 在重力和表面张力平衡时，玻璃液在锡液面上 形成约7mm厚的玻璃带。在拉引略小于平衡厚度
的玻璃时，如6-6.5mm，只要适当增大拉引速度，
对玻璃带产生一定的拉力就可以了。 难点 拉引更薄的玻璃 在拉薄过程中，拉力使玻璃变薄，
而表面张力有使玻璃增厚的趋势，
使带宽有收缩的趋势。
拉薄的适宜粘度 解决办法
挡墙拉边 机法法
电极法
6、厚玻璃的生产方法
（1）拉边机法（简 称RADS法，也叫 倒八字拉边机积 厚法） （2）挡墙拉边机法 （简称DT法）
7、浮法成型的几种缺陷
（1）“彩虹”：SnO+1/2O2=SnO2 （2）沾锡 Sn2+对金属锡的粘附力，通常沾锡呈细粒的点状，严重 时则呈片状。 （3）“斑点”（或光畸变点） 玻璃表面的微笑凹陷，其形状呈平滑的圆形。这种斑 点缺陷损害了玻璃的光学质量，使观察到的物象发生畸变。 产生的原因：SnO和SnS蒸汽的聚 ( g gt t ) gd g ( d t d g )
（3）抛光原理
抛光的概念 一般的抛光是指对物件进行机械加 工，使它的表面变得十分光滑。
浮法玻璃的抛光过程主要是依赖于玻璃液表 面张力的作用——一种内力的作用实现的。 玻璃的表面张力 不同成分的玻璃液，其表面张力 不同，一般变化在（2.20—3.80） ×10-1N/m范围内。 对于钠钙硅玻璃，表面 i ai 张力与组成的关系为：
反光能力
4．保护气体 作用：防止锡的氧化以保持玻璃的抛光度， 减少产生虹彩、沾锡、光畸变等缺陷，减少 锡的损失等。 组成：一般，保护气体由N2+H2组成。
部位 H2(％) N2(％) 中部 4～6 96～94 首部 6～7 94～93 尾部 8～9 92～91
5．超薄玻璃的生产 （1）概念：3mm以下的平板玻璃称为薄玻璃，而厚度 在1. 5mm以下的称为超薄玻璃。
锡锭
单 位 J/g J/g % N/m 7 81 10 84
数值 60.3 3018 2.7 531×10-3 12 85
g/cm3 7.298 熔化潜热 231.96 ℃ 蒸发潜热 2270 ℃ 固-液相体积变化 W/(m·K) 65.73 表面张力（232℃） μm % 1 54 2 61 4 72
i——各种氧化物的表面张力系数
ai——氧化物的含量
锡液的表面张力 锡液的表面张力＞玻璃液的表面张力 锡槽中的锡液是一种复杂的溶液，其杂质 对表面张力的影响很小，可以用纯锡液的 表面张力来代替。
玻璃与锡液界面上的表面张力
高温下，玻璃液和锡液是两种不相容的液 体，在它们的界面上存在表面张力。 两相界面上表面张力与两相的密度差有关。 气相密度＜液相密度，液-气界面的表面张 力＞液-液界面的表面张力
玻璃表面的微细不平整缺陷。产生的原因：①高温区 温度不均匀；②锡液中的氧被氧化为氧化锡，体积局部膨 胀而产生应力，当玻璃温度低时，应力来不及消失，在玻 璃的继续冷却过程中产生不均匀收缩，从而促进了小波纹 的形成。
8、锡槽的工艺分区
（1）抛光区 功能：使从流槽流入锡槽的玻璃液在这里摊平抛光。 温度：不低于1000℃，η不大于103Pa· S。 停留时间：不得少于1.7min。此区不能采用强制冷却。 （2）预冷区 功能：为了满足成型时的温度和粘度，需有个冷却过程。 温度：1100 ℃ →900 ℃左右， η大于104Pa· S 为了防止玻璃带的摆动，常在此区的两侧安置拉边机。 一般此区的长度为5～6m。此区可以采用强制冷却。 （3）拉薄（或增厚）区 温度：大约为900 ～780 ℃，适宜的展薄粘度为 104.25 ～5.75Pa· S。 此区的长度为锡槽宽度长度的3/5 ～2/3。 （4）冷却区 温度：降至600 ～650 ℃ 目的：增大玻璃粘度，使之足以在保持原状的情况下拉出 锡槽进入退火区。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1-玻璃液
2-流槽
3-闸板
4-碹顶 5-玻璃带 6-锡液 7-槽底 8-保护气体管道 9-过渡辊台
1、浮法成型的特点 • 成型时不需克服玻璃自身的重力 • 可以充分发挥玻璃表面张力的作用 • 玻璃带横向温度均匀 • 可以比较容易地生产特薄和特厚的玻璃 • 成型过程中温度降落慢、拉引速度快 • 避免了玻璃结晶缺陷、作业周期长 • 板宽加大比较容易 • 可以在线生产镀膜玻璃 • 容易实现切装机械化自动化 • 可以比较容易地生产特大片玻璃
2、浮法玻璃的成型机理 （1）玻璃液在锡液面上的浮起高度
h1 (1 dg d )h
式中，h1、h、dg、dτ、分别 为浮起高度、玻璃自然厚度、 玻璃密度、锡液密度。
（2）浮法玻璃自然厚度 概念: 浮在锡液面上的玻璃液不受到任何外力作用 时所显示的厚度。 影响因素:玻璃液的表面张力σg、锡液的表面张力 σt、玻璃液与锡液界面上的表面张力σg、σt 以及 玻璃液与锡液的密度dg、dτ。
第六节 玻璃的成型
成型方法分类
成型
冷成型 物 理 成 型 化 学 成 型 吹 制 成 型 拉 制 成 型 压 制 成 型 压 延 成 型
热塑成型
浇 铸 成 型 离 心 成 型 喷 吹 成 型 浮 法 成 型
一、浮法成型
成型过程 1150℃左右的玻璃液，通过熔窑与锡槽相连接的流道、流 槽，流入熔融的锡液面上，在自身重力、表面张力以及 拉引力的作用下，玻璃液摊开成为玻璃带，在锡槽中完 成抛光与拉薄，在锡槽末端的玻璃带已冷却到600℃左 右，辊道的拉引把即将硬化的玻璃带引出锡槽，通过过 渡辊台进入退火窑。
二、平拉成型
（一）原理 1、板根形成
玻璃液被引砖分流，在引砖上的液面由两块“硬皮”合成 板根。 2、边子形成 依靠拉边辊和边部冷却形成稳定边子。 3、板面拉伸 向上拉力需要克服转向辊摩擦力、玻璃液表面张力、粘滞 力、重力等的作用。 4、转向 玻璃呈粘弹性状态时转向。
(二) 成型过程 与引上法相比：成型速度快，生产周期 长，产品质量高；与浮法相比：便于控制 厚度，易生产1mm以下的薄玻璃。 从成型室浅层 玻璃液的自由 液面引出原板
使用中的拉边器
（6）厚玻璃生产原理
厚玻璃是指大于平衡厚度的玻璃
当玻璃液厚度大于平衡厚度时，重力和侧向 力的合力大于表面张力的合力，合力方向使 玻璃展薄，合力Fc称为展薄力。
玻璃愈厚，展薄力愈大。要获得厚玻璃，必 须有一个阻挡力F0来平衡展薄力Fc，即
F 0 Fc
3、锡的物理性质 向锡槽中所加的锡为锡锭， 易氧化成氧化亚锡、氧化 锡，储存温度不当会发生 晶体转变而粉化。
间歇压延法：将玻璃液倒在浇铸台的金属板上， 然后用沉重的金属辊压延使之变为平板玻璃。
半连续压延法：从池窑或坩埚窑中取出一定量的玻 璃液，倾倒在两根直径相同的压辊之间，两个压辊 相向转动，使玻璃液从辊间辊压成板状。
连续压延法：玻璃液由池窑的溢流槽连续流出，流 入压延机被辊压成一定厚度的玻璃带,经辊道输送进 入连续式退火窑中退火。
• 有槽引上法
主要成型设备：槽子砖、 冷却机、引上机
玻璃液从唇形 的槽口引出， 经过冷却水包 的硬化，在引 上机机膛内退 火后切割成原 片。
• 无槽引上法
生产控制难度较大，不
易生产2mm以下的薄玻璃
用一块沉在 玻璃液中引砖与上
面的冷却水包一起
形成板根。
四、 压延法
用来制造刻花玻璃、夹丝玻璃及少量 特殊用途的平板玻璃。
拉薄的方法
适宜粘度：106Pa· ，常用范围是105.25-106.75 Pa·s s 拉薄的方法： ☆ 重新加热法
☆ 徐冷法
☆ 拉薄的措施
高速拉引
施加横向拉力
（5）拉边器的配置 A、原理：通过调节拉边器安装位置、角度、运转速 度、压入深度等方法调节玻璃带的厚度。 B、数量：与厚度有关。
玻璃厚度(mm) 拉边器配用台数(台) 5 1 4 2-3 3 3-4 2 4-5 1.6 7
，经过转向辊
转向90°由垂
直拉引变为水
平拉引，经过 退火后切割成 原片。
（三）几个部件作用
1、C型砖 分隔空间，阻挡浮渣。 2、引砖 分流、挡热，稳定板根。 3、主水包 稳定气流，冷却板根。 4、唇砖（或L型砖） 稳定气流，平衡板根内外冷却强度，便于 打炉。 5、转向辊 使玻璃带转向
三、垂直成型
（2）主要生产难点 A、玻璃板厚薄差小，对玻璃原片的厚薄差要求小于0.05mm； B、有波纹度的特别要求，一般要求是0. 15Um/20 mm； C、玻璃质量要求极高，几乎要求无气泡、杂物、铅锡等； D、包装要求质量高，不能有任何细小划伤，贮存周期要求 长，对包装纸等都有特殊要求。 （3）生产方法 A、电极法 B、挡墙拉边机法
（4）拉薄原理 在重力和表面张力平衡时，玻璃液在锡液面上 形成约7mm厚的玻璃带。在拉引略小于平衡厚度
的玻璃时，如6-6.5mm，只要适当增大拉引速度，
对玻璃带产生一定的拉力就可以了。 难点 拉引更薄的玻璃 在拉薄过程中，拉力使玻璃变薄，
而表面张力有使玻璃增厚的趋势，
使带宽有收缩的趋势。
拉薄的适宜粘度 解决办法
挡墙拉边 机法法
电极法
6、厚玻璃的生产方法
（1）拉边机法（简 称RADS法，也叫 倒八字拉边机积 厚法） （2）挡墙拉边机法 （简称DT法）
7、浮法成型的几种缺陷
（1）“彩虹”：SnO+1/2O2=SnO2 （2）沾锡 Sn2+对金属锡的粘附力，通常沾锡呈细粒的点状，严重 时则呈片状。 （3）“斑点”（或光畸变点） 玻璃表面的微笑凹陷，其形状呈平滑的圆形。这种斑 点缺陷损害了玻璃的光学质量，使观察到的物象发生畸变。 产生的原因：SnO和SnS蒸汽的聚 ( g gt t ) gd g ( d t d g )
（3）抛光原理
抛光的概念 一般的抛光是指对物件进行机械加 工，使它的表面变得十分光滑。
浮法玻璃的抛光过程主要是依赖于玻璃液表 面张力的作用——一种内力的作用实现的。 玻璃的表面张力 不同成分的玻璃液，其表面张力 不同，一般变化在（2.20—3.80） ×10-1N/m范围内。 对于钠钙硅玻璃，表面 i ai 张力与组成的关系为：
反光能力
4．保护气体 作用：防止锡的氧化以保持玻璃的抛光度， 减少产生虹彩、沾锡、光畸变等缺陷，减少 锡的损失等。 组成：一般，保护气体由N2+H2组成。
部位 H2(％) N2(％) 中部 4～6 96～94 首部 6～7 94～93 尾部 8～9 92～91
5．超薄玻璃的生产 （1）概念：3mm以下的平板玻璃称为薄玻璃，而厚度 在1. 5mm以下的称为超薄玻璃。