第五章 玻璃的成型

五、浮法玻璃成分
1. 满足快速成型的配合料。料性短，硬化速度快， 所以一般采用高钙低碱成分。 2. 采用还原气氛。为防止还原反应，配合料成分中 不能含有Pb、As、Sb、Cu等易被还原的元素。
3. 为防止 Sn 污染，玻璃中 SO2、SO3 严格控制，芒
硝不能用太多，芒硝引入Na2O＜0.5% 4.成分中Al2O3、Fe2O3含量应较低。 六、浮法生产的优点
玻璃工艺学
控制措施：
①玻璃在摊平抛光后，充分的降低温度。
降低温度使粘度增至 10 5 Pa· s，而 σ 增加较小，巨大
的粘滞力使表面张力难以发挥作用。相对来说，σ的增
厚作用大大减弱，为玻璃拉薄创造条件。
②设置拉边辊。 采用石墨或不与玻璃液粘接的金属材料制成。设置 在降温区 850 ～ 700℃（ η=105.9~107.4Pa· s），成对对称 的布置在玻璃带两侧。
二、成 型 制 度
1. 成型温度范围即工作粘度范围
要求：玻璃液有良好的流动性，在外力作用下易于
成型，有一定的冷却速度，不产生析晶和缺陷。 般玻璃液的成型粘度范围为102～106Pa•s。 成型开始所需粘度于成型方法、玻璃的颜色和配方 、制品的造型和质量有关。成型开始的粘度大致 101.5 一
～104Pa•s， 灯 泡 玻 璃 约 101.5Pa•s， 平 板 玻 璃 102.5～
增大，使玻璃保持原状，拉出锡槽，进入退火窑
四、锡液的污染及其对玻璃质量的影响
1. 锡液的污染 主要是锡液中 O、S 生成 SnO、SnO2 或 SnS、SnS2，导致玻 璃缺陷。 2. 对玻璃质量的影响 SnO、SnO2使玻璃表面产生“雾点”粘锡（玻璃降温时熔 解氧）；SnS、SnS2 固态浮在锡面上划伤玻璃，SnS、SnS2 易挥 发，冷凝时落在尚没硬化的玻璃表面上，形成坑点，引起“光 畸变点”。 3. 防止措施： ①通入保护气体，还原性惰性气体，防止锡的氧化。一般 常用N2加适量H2，比例见书156页。 ②锡液中加入保护物质：活泼元素，优先于O反应生成浮 渣，然后除去，如Na、Li、Mg、Cu、Zn等。 玻璃工艺学
7- 料泡在成形模中
第三节 拉制成形(drawing process)
成形各种板材和管材。 一、平板玻璃的垂直拉制法 有槽法、无槽垂直引上法、对辊法
玻璃平整度较差，波筋、条纹等缺陷难以避免。
二、玻璃管的拉制 分水平拉制和垂直引上（引下） 水平拉制一般采用丹纳法，此法可拉制外径2～70mm的玻管， 主要用于生产按碚瓶、日光灯、霓虹灯等的薄壁玻璃管
定型：将已成型的玻璃外形与以固定。
玻璃成型范围可选择在粘度—温度曲线的弯曲部分， 这时的玻璃液最适宜于成型，由于成型方法不同，初始的 成型粘度也不尽相同，即使成型方法相同，因单位时间产 量不同或相同产品规格不一，成型时对玻璃液的粘度也有
不同的要求。
适用于玻璃成型操作的粘度—温度范围称为成型温度 范围（成型操作范围），包括从粘度为103～106.6Pa•s的软 化温度范围。
玻璃工艺学
三、成 型 方 法
玻璃的成型主要有：吹制法（空心玻璃瓶）、压
制法（烟灰缸）、压延法（压花玻璃）、拉制成型：
如玻璃管的拉制，有水平拉制（如丹纳法用于日光灯
、霓虹灯等薄壁玻璃管的生产）和垂直引上法（用于 生产厚壁管）、离心法、浇铸法、浮法等。
第二节 吹制成型(blow process)
人工吹制和机械吹制
算见书１５３页。
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（三）玻璃厚度的控制 如何控制玻璃厚度是浮法生产平板玻璃的关键。 了解两个：平衡厚度、表面张力的增厚作用
玻璃工艺学
1. 浮法玻璃的平衡厚度 浮法玻璃的自由（平衡）厚度：浮在锡液面上的玻 璃液在不受到任何外力作用时所显示的厚度。（通过 估算与实测Ｈ＝７mm；在有拉边辊的拉引力作用下， 厚度约为5.7～6.3mm ），见书152页图2-3-11。 问题：生产厚度＞6mm的玻璃或生产厚度＜6mm玻璃？
重热区：700～800℃，η=104.65~105.35Pa· s
硬化区： 降温至 600～ 650 ℃，增大粘度，使玻璃保持原状，
拉出锡槽，进入退火窑
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②徐冷拉薄法
摊 平 抛 光 区 ： 1 0 5 0 ～ 9 0 0 ℃ ， η=102.7~103.2Pa· s， 约 2 min
徐冷区：降至850℃，η=104.25Pa· s 拉薄区：降至700℃ ，η=104.25Pa· s ~105.75Pa· s 硬化区：降温至600～650℃， η=105.75Pa· s ~1010Pa· s，粘度
三、浮法成型的工艺制度（玻璃的拉薄方式）
1. 高温拉薄法： 2. 低温拉薄法：可以拉制更薄的玻璃 ①强冷重热拉薄法： 摊平抛光区：1050～900℃，η=103Pa· s，约2min 强冷区：降至900～700℃，若生产＜6mm，强冷至800℃再缓
冷到700℃，设置拉边辊，加大拉引力，η=106~107Pa· s
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（二 ）浮法玻璃的自身抛光 高温玻璃液在σ作用下，使具有光洁平整的表面，在 η=102.7~103.2Pa· s范围内σ的抛光作用能得到充分发挥， 玻璃液与锡不反应，互不侵润，是玻璃自身抛光的先
决条件。为保证抛光质量，抛光区温度应严格分布均
匀，要有足够的时间，一般 1min 左右。抛光时间的计
二、浮法生产对工艺的要求
1. 浮抛介质的选择；
2. 浮法玻璃的自身抛光（玻璃在锡液面上的抛
光时间）；
3. 玻璃厚度的控制（玻璃的拉薄）
玻璃工艺学
（一）浮抛介质的选择：用作玻璃液的浮抛金属液的要
求
① T=1050℃下，密度大于玻璃的密度 ,以保证玻璃
能漂浮在金属液上。
②金属熔点低于 600℃，沸点高于1050℃，1000℃
103Pa•s，压制玻璃为103～104Pa•s。 成型终了粘度105～107Pa•s。
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对于平板玻璃的生产，其熔制速度快、生产率高 ，要求玻璃料的料性短、硬化速度较快，以利于高速
成型。
2. 各阶段持续的时间
根据△η/△T确定，如浮法成型中抛光区长短
的确定。
3. 冷却介质或成型模具的温度
图3 丹纳拉管法示意图
玻璃液从池窑工作部经流槽流出，由闸板控制流量，流出的玻璃液呈带状落 绕在耐火材料制成的旋转管上。旋转管上端直径大，下端直径小，以一定的倾斜 角安装在机头上，由中心钢管连续输入空气。在不停的旋转下，玻璃液从上端流 到下端形成管根，管根被拉成玻璃管，经石棉辊道引入拉管机中，拉管机的上下 两组环链夹持玻璃管，使之连续拉出，并按一定长度截断。
左右蒸汽压应尽可能低（＜13.33Pa），即玻璃带离开
浮抛窑时，金属呈液态，且高温挥发少。
玻璃工艺学
（一）浮抛介质的选择： ③1000℃左右，不于玻璃液发生化学反应。
满足以上要求的金属有镓、铟、锡三种，其中锡最
便宜，无毒。锡的T熔=232℃，T沸=2270℃，ρ常 =7300Kg／m3,蒸汽压小（1027℃，0.00253Pa），纯净 的锡液不污染玻璃，且不润湿玻璃。对锡的纯度要求 ＞99.9%。
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图4
垂直引上法生产平板玻璃示意图
浮法成型：英国皮尔金顿公司研制，1959年投产。
一、生产原理 玻璃液漂浮在比它重的金属液表面上，在表面张 力作用下使玻璃具有光洁平整的表面，冷却硬化过程 中保持从而获得平板玻璃的生产方法。
玻璃工艺学
温度在1100℃时，玻璃液经溢流口→流槽流到锡液表面上，在 重力及表面张力作用下，玻璃液被摊成玻璃带，向锡槽尾部拉 引，经抛光、拉薄、强化、冷却后被引上过渡辊台，辊台辊子 转动，把玻璃带拉出锡槽进入退火窑。
第四节 平板玻璃的成型（重点）
玻璃具有广泛的用途，其中平板玻璃产量最大，
占据了突出的地位。
机制平板玻璃的制造方法基本有两种：窗玻璃法
和压延、磨光玻璃法——传统工艺。其中窗玻璃法：
包括有槽法、无槽法、平拉法和旭法；压延和磨光玻 璃法是指玻璃液经钢辊（上下两个）滚压成型、退火 的玻璃。 浮法成型——PB法
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3. 玻璃拉薄 拉薄玻璃，必须在玻璃带的 850 ～ 700 ℃处设置拉 边器。拉边器的头部有齿条，可压入玻璃带，以一定 的速度自转。 ①拉边辊线速度＜拉引辊的拉引速度，通过调整 速度差，使两辊间玻璃带横断面受到预定拉力，好像
玻璃带固定在拉边辊上，而由拉引辊施加拉力。
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②拉边辊的对数与厚度有关，如板厚为5mm、 3mm、2.5mm，相应的拉边辊对数为1对、4对、5对。 如拉引3mm厚玻璃，第一对拉边辊速度0.085m/s，最 后一对0.17m/s。 ③设置拉边辊后，厚度与拉引速度有一定对应关 系，玻璃越薄，拉引速度越大。
1. 解释浮法成型及锡液在玻璃浮法成型过 程中的作用。 2. 解释平衡厚度、浮法玻璃难以拉薄的原 因及采取的相应措施。
玻璃工艺学
生产厚度＞6mm的玻璃较易，主要是限制玻璃带的 自由变宽，可在锡槽摊平抛光区设置石质挡边器来控 制宽度，同时加大玻璃液供给量，并调整拉引速度， 就可生产6～30mm厚的玻璃；
玻璃工艺学
生产厚度＜6mm玻璃比较困难。原因是：①玻璃横 断面受力不够，玻璃带与锡液间摩擦力小，玻璃带断 面受力小于克服玻璃内摩擦力所需的力； ②表面张力 的增厚作用。
璃液及周围介质的热物理性质（比热、导热率、透热
性、热传递系数等）有关。
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一、玻璃的主要成形性质(补充内容、不做要求）
熔融玻璃在可塑状态下的成型与玻璃液粘度（粘度
—温度）、固化速度（温度—时间）、硬化速度（粘度— 时间）及表面张力等成型要素有关。
1.粘度—温度（Δη/ΔT） 玻璃成型过程分为两个阶段：变型与定型。 成型：使玻璃具有制品所需的外形；
过改变玻璃组成使料性变短。