第11讲 玻璃及加工工艺

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4 电学性能

常温下玻璃是电的不良导体。温度 升高时，玻璃的导电性迅速提高， 熔融状态时则变为良导体。
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5 热性质
玻璃的导热性很差，一般经受不了 温度的急剧变化。 玻璃制品越厚，承受温度急剧变化 的能力越差。

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1 强度



玻璃的强度取决于其化学组成、杂质含 量及分布、制品的形状、表面状态和性 质、加工方法等。 脆性材料，强度用抗压、抗张强度来表 示。 抗张强度较低，抗压强度约为抗张强度 的14～15倍。
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2 硬度


硬度仅次于金刚石、碳化硅等材料，比 一般金属硬，不能用普通刀和锯迚行切 割。 硬度值在摩氏硬度5～7之间。可根据玻 璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法， 如雕刻、抛光、研磨和切割等。
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表面着色是在玻璃表面覆敷一层金属 的、金属氧化物或有机物的颜色涂层， 使玻璃呈色。 彩色玻璃分为透明和不透明两种，其 色泽有多种，可拼成各种花纹图案， 产生独特的装饰效果。

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⑧釉面玻璃

在玻璃表面涂覆一层彩色易溶性色釉， 然后加热到彩釉的熔融温度，使釉层 与 玻璃牢固结合在一起，经退火或钢化等 不同热处理方式而制成。
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11.3 常用玻璃材料
1、玻璃材料的分类
（1）按玻璃的用途和使用环境分类：


日用玻璃——瓶罐玻璃、器皿玻璃、装饰玻璃 等。 技术玻璃——光学玻璃、仪器玻璃、管道玻璃、 电器用玻璃、医药用玻璃、特种玻璃等
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建筑玻璃——窗用平板玻璃、镜用平板玻 璃、装饰用平板玻璃、安全玻璃。 玻璃纤维——无碱纤维、低碱纤维、中碱 纤维、高碱纤维等。
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②玻璃蚀刻


利用氢氟酸的腐蚀作用，使玻璃获得不透 明毛面的方法。 先在玻璃表面涂覆石蜡、松节油等作为保 护层并在其上刻绘图案，再用氢氟酸溶液 腐蚀刻绘所露出的部分。蚀刻程度可以通 过调节酸液浓度和腐蚀时间来控制，蚀刻 完毕除去保护层。多用于玻璃仪器的刻度 和标字，玻璃器皿和平板玻璃的装饰等。
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5、玻璃制品的二次加工

玻璃制品的二次加工分为冷加工、 热加工和表面处理三大类。
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（1）玻璃制品的冷加工


冷加工是指在常温下通过机械方法来改 变玻璃制品的外形和表面状态所迚行的 工艺过程。 冷加工的基本方法包括研磨、抛光、切 割、喷砂、钻孔和车刻等。
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6 化学稳定性


玻璃的化学性质比较稳定。大多数工业用 的玻璃都能抵抗除了氢氟酸以外酸的侵蚀。 玻璃的耐蚀性较差。玻璃长期在大气和雨 水的侵蚀下，表面光泽会失去，变得晦暗。 尤其是一些化学玻璃仪器容易受周围介质 （如潮湿空气）的作用，表面形成白色斑 点或雾膜，破坏玻璃的透光性，所以在使 用和保存时应注意。
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钠-钙-硅玻璃的熔制过程
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3、玻璃的成型
玻璃的成型是将熔融的玻璃液加工 成具有一定形状和尺寸的玻璃制品 的工艺过程。 常见的玻璃成型方法有：压制成型、 吹制成型和拉制成型。

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（1）压制成型

压制成型是在模具中加入玻璃熔料 加压成形，多用于玻璃盘碟、玻璃 砖。
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（2）按玻璃的特性分类
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（3）按玻璃化学成份分类


钠钙硅酸盐玻璃 铅玻璃 石英玻璃 特殊成分玻璃 另外，按制造方法可以分为吹制玻璃、拉 制玻璃、压制玻璃和铸造玻璃。
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2、常用玻璃品种
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玻璃的熔制是一个非常复杂的工艺过程

它包括一系列物 理的、化学的、 物理化学的现象 和反应，其结果 是使各种原料混 合物变成复杂的 熔融物，即玻璃 液。
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各种配料在加热至高 温并形成玻璃的过程 中所収生的变化，从 工艺角度而论，大致 可以分为硅酸盐的形 成、玻璃的形成、澄 清、均化和冷却五个 阶段，如图表：
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吹制成型示意图：
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人工吹杯示意图：
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（3）拉制成型
拉制成型是利用机械拉引力将玻璃 熔体制成制品， 分为垂直拉制和水平拉制，主要用 来生产平板玻璃、玻璃管、玻璃纤 维等。

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表面处理包括玻璃制品的光滑面与散光面 的形成（如器皿玻璃的化学刻蚀、灯泡的 毛蚀、玻璃化学抛光等） 表面着色 表面涂层（如镜子镀银、表面导电）
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①玻璃彩饰：



玻璃彩饰是利用釉料对玻璃制品迚行装饰 的过程。 常见的彩饰方法有：描绘、喷花、贴花和 印花等。 彩饰方法可以单独采用，也可以组合采用。
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夹层玻璃示意图和典型防弹玻璃示意图：
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⑤钢化玻璃



又叫强化玻璃，经强化处理而具有良好机械性 能和耐热震性能的玻璃。 强化处理方式有：物理方式——如风淬火、油 淬火和熔盐淬火；化学方式——如表面离子交 换、表面晶化、酸处理等。 通常钢化玻璃多是指经过风淬火处理的玻璃。 钢化玻璃不能迚行机械切割、钻孔等加工，多 用于交通运输车辆的车窗和建筑门窗、隔墙等。
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3 光学性质


玻璃是一种高度透明的物质，具有一定的光学 常数、光谱特性，具有吸收或透过紫外线和红 外线、感光、光变色、光储存和显示等重要光 学性能。 光线透过越多，玻璃质量越好。 各种玻璃的性能有很大的差别。一般通过改变 玻璃的成分及工艺条件，可使玻璃的性能有很 大的变化。
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玻璃——“古老而又新颖、
奇特而又美丼的”材料
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11.1 玻璃的基本性能
玻璃是将原料加热熔融，冷却凝
固所得的非晶态无机材料。 由于玻璃的非晶态结构，其物理 性质和力学性质等都是各向同性 的。
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（1）平板玻璃



是板状玻璃的统称。上下表面平行，成份多属 于钠-钙-硅酸盐。 主要采用浮法、垂直引上法、平拉法和压延法 生产。 平板玻璃具有透光、透视、隔热、隔声、耐磨、 耐候等特性，并且通过着色、表面处理、强化、 复合等方法制成彩色玻璃、镀膜玻璃、钢化玻 璃、夹层玻璃等特殊制品。
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⑥夹丝玻璃


又叫防碎玻璃和钢丝玻璃。 它是将普通平板玻璃加热到红热软化状态，将 预热处理的金属丝或金属网压入玻璃中间而制 成的。如图为玻璃的夹丝形式：
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⑦彩色玻璃


彩色玻璃是对通过的可见光具有一定的 选择性吸收的玻璃。根据着色工艺，可 以分为本体着色和表面着色两种。 本体着色是在玻璃原料中加入金属氧化 物，熔融后能产生的颜色有茶色、蓝色、 灰色、绿色等。
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11.2 玻璃的工艺特性


玻璃的成型工艺视制品的种类而异，但其过程 基本上可以分为配料、融化和成型三个阶段， 一般采用连续性的工艺. 如图所示：
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1、玻璃原料


用于制备玻璃配合料 的各种物料统称为玻 璃原料。 根据用量和作用的不 同，玻璃原料分为主 要原料和辅助原料两 类。
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（2）玻璃的辅助原料
澄清剂 着色剂 脱色剂 乳浊剂 助熔剂

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2、玻璃的熔制

玻璃的熔制是指将配合料经过高温 熔融，形成均匀无气泡并符合成形 要求的玻璃液的过程，它是玻璃生 产中很重要的环节，是获得优质玻 璃制品的重要保证。


主要原料是指向玻璃 中引入各种主要成分 而配入的原料，它们 决定了玻璃制品的物 理化学性质。 辅助原料是为了赋予 玻璃制品具有某些特 殊性能和加速熔制过 程所加的原料。
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（1）玻璃的主要原料：


石英砂 硼酸、硼砂及含硼矿物 长石、瓷土、蜡石 纯碱、芒硝 方解石、石灰石、白垩 硫酸钡、碳酸钡 铅化合物
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⑨花纹玻璃

将玻璃按设计图案加以雕刻、印刻等无彩 色处理，使表面呈现透明与不透明的花纹 图案，具有良好的艺术装饰效果。根据加 工方法分为：压花玻璃、喷花玻璃和刻画 玻璃。
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压花玻璃又称滚花玻璃，是熔融玻璃经刻 有花纹图案的压延锟而制成，分为单面压 花和双面压花玻璃。。 喷花玻璃又称胶花玻璃，是在玻璃表面贴 以刻有花纹图案的纸型作为保护层，通过 喷砂处理而成。 刻花玻璃是由平板玻璃经涂覆、雕刻、围 腊、酸蚀、研磨而成。
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描绘是按照图案设计要求用笔将釉料涂绘在制 品表面。 喷花是将图案花样制成镂空型版紧贴在制品表 面，用喷枪将釉料喷在制品上。 贴花是先用彩色釉料将图案印刷在特殊纸上或 薄膜上制成花纸，然后将花纸贴到制品表面。 印花是采用丝网印刷方式用釉料将花纹图案印 在制品表面。 所有玻璃制品彩饰后都需要迚行彩烧，才能使 釉料牢固的熔附在玻璃表面，并使色釉平滑、 光亮、鲜艳，且经久耐用。
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①浮法玻璃

采用浮法制造技术生 产的平板玻璃称为浮 法玻璃。
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②磨砂玻璃

又称毛玻璃或暗玻璃，采用喷砂或研磨等 机械方法，或者用氢氟酸溶液磨蚀等化学 方法将玻璃表面处理成均匀毛面。其表面 呈微细凹凸，可使光线产生漫射，只有透 光性而不能透视，具有均匀柔和的效果。 常用于建筑物中要求透光而不透像的门窗， 以及玻璃黑板、照相屏板等。
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4、玻璃的热处理



玻璃的热处理，一般包括退火和淬火两种工艺。 退火就是消除或减小玻璃制品中的热应力的热 处理过程。对光学玻璃和某种特种玻璃制品， 通过退火可使内部结构均匀，以达到要求的光 学性能。 淬火就是使玻璃表面形成一个有觃律、均匀分 布的压力层，以提高玻璃制品的机械强度和热 稳定性。
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垂直引上拉管示意图：
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玻璃板水平拉制示意图：

1-玻璃板；2-转动辊；3-成型辊 4-水冷挡板；5-燃烧器；6-熔融玻璃
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（4）压延成型

压延成型是用金 属锟将玻璃熔体 压成板状制品， 主要用来生产压 花玻璃、夹丝玻 璃等，该成型分 为平面压延和锟 间压延成型。
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玻璃压制成型示意图：
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（2）吹制成型


吹制成型是先将玻璃粘料压制成雏形型 块，再将压缩气体吹入处于热融状态的 玻璃型块中，使之膨胀成为中空制品。 吹制成型可以分为机械吹制成型和人工 吹制成型，用来制造瓶、罐、器皿、灯 泡等。如图所示：
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③磨光玻璃



又称镜面玻璃，采用平板玻璃抛光而得。 分为单面磨光和双面磨光两种。磨光玻璃 表面平整光滑，有光泽、透光率达84%， 物像透过玻璃不变形。 磨光玻璃主要用于安装大型门窗，制作镜 子等。
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④夹层玻璃


是利用透明、粘接力强的塑料膜片将两块 或两块以上的平板玻璃在高温高压下粘接 起来的玻璃。 主要用在汽车、飞机的风挡玻璃、防弹玻 璃，也用于有特殊安全要求的建筑物门窗、 幕墙及展示陈列方面。
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（2）玻璃制品的热加工


有很多形状复杂和要求特殊的玻璃制品， 需要通过热加工迚行最后成型。此外， 热加工还用来改善制品的性能和外观质 量。 热加工的方法主要有火焰切割、火抛光、 钻孔、锋利边缘的烧口等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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