玻璃制造工艺介绍

玻璃制造工艺介绍

玻璃主要成份是石英砂，其制造过程是石英砂配合其他化学原料在高温（摄氏1300度）烧制后冷却而成的结晶体，具有质硬、抗磨损，高透光率及抗腐特性，其广泛用途已有悠久历史。现时制造玻璃之技术一日千里，其用途日益增加，由钟表、器皿、门窗、灯饰以及高科技如电子部件及太空科技等，都不可缺少玻璃。我们日常接触最多的莫如「平板玻璃」，厚的用于门窗，薄的用于钟表及医学化验用途上，其制造方法是将溶炉中的玻璃溶浆用水平或牵引方法（又称浮法）及用垂直式牵引方法制成。溶浆经牵引出溶炉后亦同时作有系统的冷却，冷却完成后便成「平板玻璃」，平板玻璃的厚度主要决定于牵引时的速度，牵引速度越快，可制造出的厚度越薄。普通的平板玻璃虽然从正面看似光亮通透，但从侧面近边缘之处看是略带青色，因玻璃颜色深浅取决于制造玻璃之主要原料-石英砂的纯净度及含铁量之多寡。通常钟表业所选用的薄玻璃较优质，但价值较贵，其主要分别在于所用石英砂原料较优，含铁量甚低（一般在万分之三以下）

经常采用的办法：1，夹层法；2，熔融金属法:例如铟玻璃和钛化玻璃；3，钢化法;4,夹丝法.

1，在两层玻璃中间夹入聚碳酸酯等树脂粘住它们，韧性就提高了。这也是防弹玻璃原理。防弹窗玻璃为一夹层结构，此结构有一层玻璃(1)，玻璃的背面上贴上一层有高弹性模量的弹性体层(2)，一层聚碳酸酯层(3)和一层聚甲基丙烯酸甲酯层(4)。该弹性层最好是一种有机硅聚合物，其厚度近似为5mm，在现场浇注，加上垫片和适当厚度的周边片。弹性层中装有电子元件。用途与优点：这种防弹玻璃提供了相当高的强度与重量比，可用做银行兑款窗等的防护装置。当用做双层玻璃窗时，这种防弹玻璃可背对背地安装。弹性层起到分散来自射击物的能量和调节玻璃(1)和聚碳酸酯层(3)之间不同热膨胀的作用。而聚甲基丙烯酸甲酯层(4)提供了可更新的耐划伤的光学上极佳的表面，因而可避免由于聚碳酸酯层(3)的一个外表面的研磨和抛光的困难。

现在汽车夹层玻璃，中间膜的材料通常采用性能较好的聚乙烯醇丁醛PVB。夹层玻璃具有很高的强度、韧性，而且抗碰撞能力、安全性好、透明度高。一旦破碎，内外两层玻璃的碎片仍能粘结在PVB膜片。

2，中空玻璃，在双层玻璃中间夹有干燥空气层，或抽真空加入惰性气体（氮气），厚度大约为8mm。这种玻璃具有阻挡风力及抗击外冲力特性。由于中空玻璃的湿气渗透率很低，在内外温差较大的环境下使用也不会出现结霜现象。

3，钢化玻璃可耐高温达300℃。钢化玻璃的韧性，可以使其在被硬物击碎时如小米粒般洒落而不会伤及行人。制造工艺：将玻璃加热到接近软化的温度(600-650度),随即在高速空气中急冷,使表面先冷却后变形,当内部冷却产生变形时,给表面施加预压力,这样可以使玻璃的韧性提高五倍以上。

4，使用有机玻璃，就是聚甲基丙烯酸甲酯，也可以使用透明度最高的聚碳酸酯，透光率不亚于玻璃。另外就是不要使用普通的有机玻璃，要使用双轴拉伸定向有机玻璃。

5，材料不变，但是改进玻璃的结构：光学玻璃的抗冲击力取决于其表面和边缘的质量。

6，加入金属铟或者增强玻璃纤维：铟金属是一种拌生在锌和金属银矿床中的稀有金属，在液晶显示器和高等级玻璃的制作过程中，通过添加金属铟可以使产品具有导电性，同时减少显示器的辐射和提高玻璃的韧性。如果对透光度要求不是很高，也可以加入纵横交错的玻璃纤维，韧性将大大提高。

[参考资料]

玻璃是以石英砂、纯碱、长石和石灰石等为主要原料，经熔融、成型、冷却固化而成的非结晶无机材料。它具有一般材料难于具备的透明性，具有优良的机械力学性能和热工性质。

一、平板玻璃

平板玻璃是指未经其他加工的平板状玻璃制品，也称白片玻璃或净片玻璃。按生产方法不同，可分为普通平板玻璃和浮法玻璃。

平板玻璃按其用途可分为窗玻璃和装饰玻璃。

平板玻的用途有两个方面：3～5mm的平板玻璃一般是直接用于门窗的采光，8～12mm的平板玻璃可用于隔断。另外的一个重要用途是作为钢化、夹层、镀膜、中空等玻璃的原片。

二、安全玻璃

安全玻璃是指与普通玻璃相比，具有力学强度高、抗冲击能力强的玻璃。其主要品种有钢化玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃和钛化玻璃。安全玻璃被击碎时，其碎片不会伤人，并兼具有防盗、防火的功能。根据生产时所用的玻璃原片不，安全玻璃具有一定的装饰效果。

（一）钢化玻璃

钢化玻璃又称强化玻璃。它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵销，避免玻璃的碎裂，虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无缺陷存在，不会造在成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。

钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。

物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。它时将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部应力，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。这种玻璃处于内部受拉，外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。

化学钢化玻璃是通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度，一般是应用离子交换法进行钢化。其方法是将含有碱金属离子的硅酸盐玻璃，浸入到熔融状态的锂（Li＋）盐中，使玻璃表层的Na＋或K＋离子与Li＋离子发生交换，表面形成Li＋离子交换层，由于Li＋的膨胀系数小于Na＋、K＋离子，从而在冷却过程中造成外层收缩较小而内层收缩较大，当冷却到常温后，玻璃便同样处于内层受拉，外层受压的状态，其效果类似于物理钢化玻璃。

钢化玻璃强度高，其抗压强度可达125MPa以上，比普通玻璃大4～5倍；抗冲击强度也很高，用钢球法测定时，0.8kg的钢球从1.2m高度落下，玻璃可保持完好。

钢化玻璃的弹性比普通玻璃大得多，一块1200mm×350mm×6mm的钢化玻璃，受力后可发生达100mm的弯曲挠度，当外力撤除后，仍能恢复原状，而普通玻璃弯曲变形只能有几毫米。

热稳定性好，在受急冷急热时，不易发生炸裂是钢化玻璃的又一特点。这是因为钢化玻璃的压应力可抵销一部分因急冷急热产生的拉应力之故。钢化玻璃耐热冲击，最大安全工作温度为288℃，能承受204℃的温差变化。

由于钢化玻璃具有较好的机械性能和热稳定性，所以在建筑工程、交通工具及其他领域内得到广泛的应用。平钢化玻璃常用作建筑物的门窗、隔墙、幕墙及橱窗、家具等，曲面玻璃常用于汽车、火车及飞机等方面。

使用时应注意的是钢化玻璃不能切割、磨削，边角不能碰击挤压，需按现成的尺寸规格选用或提出具体设计图纸进加工定制。用于大面积的玻璃幕墙的玻璃在钢化上要予以控制，选择半钢化玻璃，即其应力不能过大，以避免受风荷载引起震动而自爆。

根据所用的玻璃原片不同，可制成普通钢化玻璃、吸热钢化玻璃、彩然钢化玻璃、钢化中空玻璃等。

（二）、夹丝玻璃

夹丝玻璃也称防碎玻璃或钢丝玻璃。它是由压延法生产的，即在玻璃熔融状态下将经预热处理的钢丝或钢丝网压入玻璃中间，经退火、切割而成。夹丝玻璃表面可以是压花的或磨光的，颜色可以制成无色透明或彩色的。