玻璃工艺简介

by 系统管理员

22/09月2014

玻璃是一种透明，不透气，并具一定硬度的物料。玻璃在日常环境中呈化学惰性。玻璃一般不溶于酸,但轻微溶于强碱。

狭义的玻璃定义为：熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。根据这个定义，用熔融法以外的其他方法，如真空蒸发、放射线照射、凝胶加热等方法制作的非晶态物质不能称为玻璃。还有组成上不同于无机物质的非晶态金属和非晶态高分子材料也不能称为玻璃。然而，广义的玻璃定义根据制成的材料状态及性质等方法对玻璃进行科学的分类，若某种材料显示出典型的经典玻璃所具有的各种特征性质，那么，不管其组成如何，都可以称之为玻璃。

玻璃是一种无定形体。熔解的玻璃迅速冷却，各分子因没有足够时间形成晶体而形成玻璃。

玻璃在中国古代亦称琉璃，日语汉字以硝子代表。

人类自石器时代相信已使用天然的火山玻璃。公元前二千年左右，古埃及已有记载使用玻璃作器皿。西元前200年，巴比伦发明了玻璃吹管制玻璃的方法，接着这个方法传入罗马，欧洲在公元一世纪左右罗马的波特兰瓶即是玻璃浮雕作品。到了十一世纪德国发明制造平面玻璃的技术。先把玻璃吹成球状，然后造成圆筒型。在玻璃仍热时切开，然后摊平。这种技术在十三世纪的威尼斯得到了进一步改良。十四世纪欧洲的玻璃制造中心是威尼斯，很多以玻璃造成的餐具、器皿等都是由威尼斯制作。日后欧洲很多玻璃工匠都是师承威尼斯。1827年发明的玻璃压印机器，开展了大规模生产廉价玻璃器具的道路。

玻璃上有时会以酸或其他腐蚀物料刻上艺术图案。传统的造法是在吹或铸玻璃的时候由工匠刻作。后来在1920年发明了可以在模具上加上雕刻的办法，亦可以使用不同颜色的玻璃，于是在1930年以后，大量生产的廉价玻璃器具逐渐出现。

中国在西周时亦已开始制造玻璃。在西周时期的古墓中曾发现玻璃管、玻璃珠等物品。南北朝以前，中国人多以琉璃称以火烧成，玻璃质透明物。宋朝时则开始称之为玻璃。到明清时，习惯以琉璃称呼低温烧成，不透明的陶瓷。很多当时的“琉璃”严格上来说，并不属于现代所说的“玻璃”。

目前玻璃包装容器主要有三种成分的玻璃.

I类玻璃-硼硅玻璃,主要用于血液及抗癌药物的玻璃包装及婴儿奶瓶

II类玻璃是在III类玻璃的内表面进行硫酸胺处理形成一层内壁,加强玻璃的耐水性,更加稳定而不易与药物发生反应。

III类玻璃-即钠钙玻璃,主要用于食品饮料\香水化妆品品的玻璃包装

玻璃工艺是制作各种玻璃制品的工艺，最早出现在古埃及，后来在亚述、罗马继续发展。

2. 玻璃原材料

（1）石英砂：引入二氧化硅，做为玻璃的主体，575oC开始反应转变，熔点为1713oC，它能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度和透紫外光性。但含量高时，需要较高的熔融温度，并可能导致析晶。

（2）纯碱：

主要成分是碳酸钠，加热700oC分解成CO2和NA2O，在熔制时CO2析出大气中，NA2O转入玻璃中。NA2O能降低玻璃的粘度，使玻璃易熔，减少玻璃的熔制时间，是良好的助熔剂。但它增加玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度。含量过多，若存放时间过长，会使玻璃成品表面产生“析碱”，产生白雾。

（3）方解石：

主要成分是碳酸钙，加温500Oc开始分解成CO2和CaO，1290oC熔化。CaO主要作用是稳定剂，能增加玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度。含量大时，会使玻璃的结晶倾向增大，使玻璃发脆。

（4）钠长石：

玻璃中主要引入的成分是三氧化二铝。能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、硬度、粘度、机械强度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀。含量过大，增加玻璃熔融难度。钠长石富含Na2O，他是强助熔剂，降低纯碱的用量，从而降低生产成本。使用一部分钠长石代替部分锂长石，可降低玻璃中Li2O的含量，避免因Li2O过量而导致析晶等缺陷的产生。

（5）锂长石：

锂长石中含有Li2O，它是强助熔剂，适量，降低玻璃的熔制温度，提高玻璃的产量和质量。过多，反会使结晶倾向增加。

（6）元明粉：

产生SO3气体，使玻璃进行澄清，排除玻璃中的气泡物质。是澄清剂。

（7）煤粉（碳粉）：

还原剂，能使明粉加速并充分分解。含量过多，会使玻璃变棕色；过少，使元明粉不能充分分解，产生“硝水”，侵蚀耐火材料。黑色粉末。

（8）硒粉：

着色剂，使玻璃变没鬼红色，和氧化钴中和玻璃中因含“Fe2O3”而呈现的黄绿色，提高玻璃的透光度，使玻璃的色调消除成白色。

（9）氧化钴：

是玻璃变蓝色，和硒粉中和玻璃中因含“Fe2O3”而呈现的黄绿色，提高玻璃的透光度，使玻璃的色调消除成白色。它是物理脱色剂，降低玻璃的透明度。绿色粉末。

3. 玻璃的熔制过程

玻璃的熔制是一个非常复杂的过程，它包括一系列物理、化学及物理化学的现象和反应。产品中出现的缺陷如气泡、结石、条纹等，都是熔制不佳时产生的。

玻璃熔制过程可分为五个阶段，

硅酸盐形成硅酸盐生产反应在很大程度上是在固体状态下进行的。配合料各组分在加热过程中经过一系列的物理变化和化学变化，大部分气态产物从配合料中溢出，在这一阶段结束时，配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。制造普通钠钙硅酸盐玻璃时，硅酸盐形成在800-900oC结束。
玻璃的形成烧结物连续加热时即开始熔融，易熔的低共熔混合物首先开始熔化，在熔化的同时发生硅酸盐和剩余二氧化硅的互熔，到这一阶段结束时，烧结物变成了玻璃熔融体，此时玻璃液中还有大量气泡、条纹。熔制普通玻璃时，玻璃的形成在1200-1500oC完成。
澄清玻璃液继续加热，其黏度降低，并从中放出气态混杂物，即进行去除可见气泡的过程，熔制普通玻璃时，澄清在1400-1500oC结束。
均化玻璃液长时间处于高温下，由于扩散的作用，其化学组成逐渐趋向均一，使玻璃中条纹和结石消除到允许限度，达到均一体。玻璃液是否均一，可由测定不同部位玻璃的折射率或密度的一致程度来鉴定。熔制普通玻璃时，均化可在低于澄清的温度下完成。
冷却过程经澄清均化后将玻璃液的温度降低1350-1420oC，以便使玻璃液具有成形所必须的黏度。

玻璃熔制的各个阶段是相互联系和影响的。在实际熔制过程中，常常是同时进行或交错进行的，这主意是决定于熔制的工艺制度和玻璃熔窑结构的特点。

4. 简易生产流程图