各种玻璃配知识 字体大小：大 | 中 | 小 2007-08-02 14:02 - 阅读：734 - 评论：0 第一节 概述 1．物质的玻璃态
自然界中，物质存在着三种聚集状态，即气态，液态和固态。固态物质又有两种不同的形式存在，即晶体和非晶体（无定形态）。
玻璃态属于无定形态，其机械性质类似于固体，是具有一定透明度的脆性材料，破碎时往往有贝壳状断面。但从微观结构看，玻璃态物质中的质点呈近程有序，远程无序，因而又有些象液体。从状态的角度理解，玻璃是一种介于固体和液体之间的聚集状态。
对于“玻璃”的定义，二十世纪四十年代以来曾有过几种不同的表述。1945年，美国材料试验学会将玻璃定义为“熔化后，冷却到固化状态而没有析晶的无机 产物”。也有将玻璃定义扩展为“物质（包括有机物，无机物）经过熔融，在降温冷却过程中因粘度增加而形成的具有固体机械性质的无定形物体”。我国的技术词 典中把“玻璃态”定义为；从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。其实，在上世纪八十年代，有人提出上述定义‘是多余的限制’。因为，无机物 可以形成玻璃，有机物也可以形成玻璃，显然早期的表述并不合适。另外，经过熔融可以形成玻璃，不经过熔融也可以形成玻璃，例如，经过气相沉积，溅射可得到 非晶态材料，采用溶胶-凝胶法也可以得到非晶态材料，可见后期的表述也并不妥当。现代科学技术的发展已使玻璃的含义有了很大的扩展。因此，有人把具有下述 四个通性的物质不论其化学性质如，均称为玻璃。这四个通性
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是；
（1）各相同性。玻璃的物理性质，如热膨胀系数，导热系数，导电性，折射率等在各个向都是一致的。表明物质部质点的随机分布和宏观的均匀状态。 （2）介稳性。熔体冷却成玻璃体时并没有处于能量最低的状态，仍然有自发转变为晶体的倾向，因而，从热力学的观点看，处于介稳状态。但常温下玻璃的粘度非常大，自发转变为晶体的速度非常慢，所以，从动力学的观点看，它又是非常稳定的。
（3）固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性。 玻璃态物质由熔体转变为固体是在一定温度区间（转化温度围）进行的，性质变化过程是连续的和可逆的，它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。
（4）性质随成分变化的连续性和渐变性。在玻璃形成围，玻璃的性质随成分发生连续的逐渐的变化。例如，在R2O-SiO2系统中，玻璃的弹性模量随 Na2O或 K2O 含量的上升而下降，随Li2O含量的上升而上升。 2．玻璃的分类
玻璃的分类式很多，常见的有按组成分，按应用分及按性能分等。 2.1按组成分类
这是一种较密的分类法，其特点是从名称上直接反映了玻璃的主要和大概的结构，性质围。按组成可将玻璃分为元素玻璃，氧化物玻璃和非氧化物玻璃三大类；
元素玻璃 指由单一元素构成的玻璃，如硫玻璃，硒玻璃等。
氧化物玻璃 指借助氧桥形成聚合结构的玻璃，如硅酸盐玻璃，硼酸盐玻璃，磷酸盐玻璃等。它包含了当前已了解的大部分玻璃品种，这类玻璃在实际应用和理
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论研究上最为重要。
非 氧化物玻璃 当前这类玻璃主要有两类。一类是卤化物玻璃，玻璃结构中连接桥是卤族元素。研究较多的是氟化物玻璃（如BeF2玻璃,NaF-BeF2玻璃）和氯化物玻璃 （如ZnCl2玻璃,ThCl4-NaCl-KCl玻璃）;另一类是硫族化合物玻璃，玻璃结构中的连接桥是第六族元素中除氧以外的其它各元素。例如，硫化 物玻璃，硒化物玻璃等。
对于氧化物玻璃中的硅酸盐玻璃，可按化学组成再进一步细分； （1）钠玻璃（又名钠钙玻璃或普通玻璃）
钠钙硅酸盐玻璃是生产历史最悠久的玻璃系统，也是当今产量最高，用途最广的一类玻璃。我们日常生活中所见到的玻璃制品。如建筑装饰用的窗玻璃，板玻璃， 玻璃纤维制品乃至食品药物包装用的瓶罐和日用器皿，绝大部分都是钠钙硅酸盐玻璃。它的产量估计占玻璃总产量的90%以上。这类玻璃是人类在长期的生产活动 中认识，创造，发展出来的。早在其基本理论开始发展之前，在制造技术上已取得了辉煌的成就。
生产钠钙硅酸盐玻璃的主要原料是硅砂，灰，纯 碱。由于古代化学知识不足而且只有天然原料，单凭经验选取原料和配料，难免带入各种天然杂质，如Al2O3,Fe2O3,MgO,K2O等。欧洲工业革命 以后，由于化学知识的积累，曾一度追求使用高纯原料，进一步研究发现，一定量的杂质，特别是
Al2O3,MgO,K2O,B2O3等不但对生产无害，反而 能改善玻璃的多生产工艺性质和实用性质。在钠钙硅酸盐玻璃成分的变化上经历了由复杂到简单，又从简单到复杂的发展过程。
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典型的钠钙硅玻璃的化学成分见下表；
A. 名 称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 Ca O Mg O (KNa)2O B. 平板玻
璃 72.0-72.2 1.3-1.5 0.17 8.2-8.9 2.9-4.0 13.4-14.6 C. 器皿玻
璃 72.0 1.9 9.6 1.5 14.6 D. 瓶罐玻
璃 70.0-74.0 1.5-2.5 1.0-1.3 10.0-13.0 13.0-16.0 （2）钾玻璃（又名硬玻璃）
以K2O代替钠玻璃中的部分Na2O，适当提高SiO2含量，玻璃质硬且有光泽，其他性能也比钠玻璃好。多用于制造化学仪器，用具和一些高级玻璃制品。 （3）钙镁铝硅玻璃
以MgO代替钠玻璃中的部分碱金属和碱土金属氧化物,以Al2O3代替部分SiO2而制成，组成为SiO2 60.5( wt %),Al2O3 21.4,CaO 8.7,MgO
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5.8,F 1.5和Na2O 0.6的耐热玻璃，热膨胀系数为4×10ˉ 7/℃，由于其优良的热稳定性，在工业上可用以制造耐热与耐侵蚀的管子，玻璃纤维，以及电气上用的制品。
（4）铅玻璃（又名铅钾玻璃，重玻璃，或晶质玻璃）
由PbO,K2O和少量SiO2组成，由于PbO的特殊性质，通过合理的组分调节，可以使玻璃具有折射率高，色散高，比重大，透明度好，光泽好，硬度低等特性，可大量应用于光学玻璃，电真空玻璃及铅晶质玻璃等面。
燧光学玻璃 PbO2含量达40—79wt%，是光学玻璃的重要分支之一，具有高折射率（nD为1。6—1。9），高色散（ 为22—36）的特性。 铅玻璃 PbO含量为5—30%，料性长，不易析晶，适合于各种成型法，电绝缘性好，化学稳定性高，是一类优良的电真空玻璃。
铅晶质玻璃 比一般器皿玻璃含有较多的PbO，透明度高，光泽好，硬度低，易于磨，刻，适宜于制造高级艺术品和餐具等。按含量不同，分为低铅晶质玻璃，中铅晶质玻璃和高铅晶质玻璃，其成分如下；
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（5）硼硅玻璃（又名耐热玻璃）
由B2O3,SiO2及少量MgO组成，具有较好的光泽和透明度，较高的耐热性，绝缘性，化学稳定性和力学性能，可用于制造高级化学仪器和绝缘材料。 （6）英玻璃
由纯SiO2制成，具有优良的热学性能，光学性能 和化学稳定性，具有极高的力学性能，并能透过紫外线，可用于制造耐高温仪器及杀菌灯等特殊用途的仪器和设备。 2.2按应用分类
按玻璃用途分类是日常生活中普遍采用的一种法，通常可分为如下几类； 建筑玻璃： 包括平板玻璃，磨光玻璃，夹层玻璃，中空玻璃等； 日用玻璃：包括瓶罐玻璃，器皿玻璃，药用玻璃，工艺美术玻璃等。
仪器玻璃：包括高铝玻璃（Al2O3的质量分数为20%-35%，用于燃烧管，高压水银灯，锅炉水表等），高硅氧玻璃（SiO2质量分数大于96%，用以代替英玻璃制作玻璃仪器），高硼硅玻璃（用于耐热玻璃仪器，化工反应器，管道，泵等距离等）。
光学玻璃：包括无色光学玻璃，用于显微镜，望远镜，照相机，电视机及各种光学仪器；有色光学玻璃，用于各种滤光片，信号灯，彩色摄影机及各种仪器显示器。也还包括眼镜玻璃，变色玻璃等。
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电真空玻璃：包括英玻璃，钨组玻璃，钼组玻璃，铂组玻璃，中间玻璃，焊接玻璃等，主要用于电子工业，制造玻壳，芯柱，排气管，或作为玻璃封接材料。 对于建筑玻璃，按其用途可细分为以下五类； （1） 平板玻璃
主要利用其透光性和透视性，用作建筑物的门窗，橱窗及屏风等。这一类玻璃包括普通平板玻璃，磨砂玻璃，磨光玻璃，浮法平板玻璃和花纹平板玻璃。 （2） 饰面玻璃
主要利用其表面色彩图案花纹及光学效果等特性，用于建筑物的立面装饰和地坪装饰。这一类玻璃有；辐射玻璃，釉面玻璃，镜面玻璃，拼花玻璃，水晶玻璃，彩色玻璃和矿渣微晶玻璃等。 （3） 安全玻璃
主要利用其高强度，抗冲击及破碎后无伤人危险等特性，用于装饰建筑物安全门窗，阳台走廓，采光天棚，玻璃幕墙等。主要种类为；钢化玻璃，夹丝玻璃，夹层玻璃等。
（4） 功能玻璃
具有吸热或反射热，吸收或反射紫外线，光控或电控变色等特性，多用于高级建筑物的门窗，橱窗等，也用于玻璃幕墙。主要品种有；吸热玻璃，热反射玻璃，低辐射玻璃，选择吸收玻璃，防紫外线玻璃，光致变色玻璃，中空玻璃，电致变色玻璃，等。 （5） 玻璃砖
主要用于屋面和墙面装饰，该类产品包括；特厚玻璃，玻璃空心砖，玻璃锦砖，泡沫砖等。
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2.3按性能分类
这种法一般用于一些专门用途的玻璃，其名称反映了玻璃所具有的特性。例如；
按光学特性：光敏玻璃，声光玻璃，光色玻璃，高折射率玻璃，低色散玻璃，反射玻璃，半透过玻璃。
按热学特性：热敏玻璃，隔热玻璃，耐高温玻璃，低膨胀玻璃。
按电学特性：高绝缘玻璃，导电玻璃，半导体玻璃，高介电性玻璃，超导玻璃。
力学性能：高强度玻璃，耐磨玻璃。 化学稳定性：耐酸玻璃，耐碱玻璃。 3．玻璃的形成法
为了把物质转变为玻璃态，无论起始状态是气体，液体还是固体，最关键的一点是原子在低温时难以运动，从而使它没有足够的时间完成规则排列。从不同聚集状态的物质向玻璃转变的角度来分类，玻璃的形成法有； 3.1熔体冷却法
用熔体冷却法制作玻璃态物质其远程无序结构是用加热熔化的法获得的。至于能否保持其远程无序结构，取决于熔体达到过冷状态的倾向大小，即取决于熔点以下熔体过冷而不致引起成核和结晶的能力。显然，只有那些过冷程度很大而不析晶的液体才可能成为玻璃。
传统熔体冷却法是将玻璃原料加热，熔融，澄清，均化，透明均质的熔体，然后在常规条件下冷却面成固态玻璃物质，由于不需要复杂的制冷设备。世界上极大部分玻璃产品都是通过这种法生产的。
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某些金属，合金及一些离子化合物，虽在高温下能形成熔体，但用常规法冷却时，很容易析晶而不能制成玻璃。但随着熔体冷却技术的进步，已有可能使它们在 快速冷却过程中因来不及析晶而成为玻璃体。例如，利用离心力将熔融金属液喷射到冷却的金属板面上，其冷却速度为传统熔体冷却速度的20-30倍；如将金属 液滴放入快速运动的活塞与铜垫之间，被压制成几十微米厚的薄片因铜的快速传热而成为玻璃体，其冷却速度为传统熔体冷却速度的2到3个数量级倍；如将金属液 滴甩到两个转鼓之间，冷却速度可达105-107℃/秒，可轧制成厚度为20-1微米的非晶态金属带，这种法称之为非晶态合金薄膜离心急冷法。玻璃态金 属具有很高的强度，硬度，电阻，磁性和比热。其性能指标比现有的优质牌号钢要高得多。这些材料在仪器仪表制造，无线电工程及其他领域得到了应用。 3.2气相沉积法
无机玻璃和金属玻璃主要是通过熔冷却来制取的，但无机玻璃也可以通过气相来制造。例如，可以应用部气相沉积法制造光通讯用的英玻璃纤维，将 SiCl4和GeCl4的混合气体通入英玻璃管，使它们在气相状态下氧化并分解，形成非晶态SiO2.GeO2后凝聚在玻璃管的壁。又例如，制造反 射望远镜镜头时所使用的TiO2-SiO2系低膨胀玻璃，也是通过气相反应的法制造的，用火焰将TiCl4-SiCl4的混合气体加热到1800℃左 右，使之氧化并分解，形成的TiO2-SiO2微细粒子粘附到接收台架上，经收集并加热烧结成玻璃。 通过气相制作玻璃态的法有：
真空蒸发法 少量样品在真空条件下通过加热或电子束轰击，蒸发成气相，然后使之在冷却的衬底上冷凝成无定形玻璃态膜。这种法的优点是无污染，可用以制
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取As2S3膜,Si3N4膜等。
阴极溅射法 金属或氧化物靶受阴极电子或惰性气体原子或离子束的轰击后，溅射到衬底上，经冷却而成无定形材料。近年来，在此基础上又发展了一种反应溅射法，即使溅射到基板上的材料与氧化进行反应形成氧化物无定形薄膜（如PbO-TeO2膜，PbO-SiO2膜等）。
溅射法粒子的能量（10eV）比真空蒸发法的能量（0。1eV）高，故膜层附着力强，致密度高，适用于不易蒸发的材料，其缺点效率不够高。
化 学气相沉积法 (CVD)气态物质在固体表面发生反应后，仍然以远程无序的状态凝结在固体材料的表面，当然，反应必须发生在固体表面或表面附近。应用这种法的条件是； 反应剂在室温下或不太高的温度下呈气态或蒸汽压较高，且纯度较高，能形成所需要的沉积层而其他反应产物易于挥发。在工艺上，要求重现性好，成本低。
用CVD法制备的涂层粘附性好，应力小，均匀性好。已用于制备多种玻璃态材料，如；半导体工业用的Si3N4绝缘材料，Si3N4-C, Si3N4-AlN复合导电材料，用于硼扩散源的BN以及具有导电性，化学稳定性，且质地坚硬的玻璃态硼化物(如Ti-B,Al-B,Zr-B等)。 3.3晶体能量泵入法
辐照法 是利用高速中子束或α粒子束轰击晶体材料表面而使其无定形化的一种法。其过程为SiO2（晶体）→中子轰击→SiO2（玻璃）.
由于中子或α粒子把很大的能量传递给晶体中的原子，使原子离开它在晶格中的平衡位置进入空隙，或因发生碰撞而形成缺陷，导致晶格中原子间距和化学键角均发生变化，造成向结构远程无序的转化而形成玻璃态。
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冲击波法 用爆炸法或夹板对晶体物质施以冲击波，在极大的压力和随之而来的高温作用下，转变成玻璃态。例如，英晶体在压强大于3。6×1010Pa的冲击波作用成了玻璃态；又如晶态白磷在250℃下，压力大于7×108Pa时形成玻璃态磷.
离 子注入法 用高能量的离子束（几十电子伏到几十万电子伏）轰击晶体表面，当注入离子达到一定剂量时（一般不小于10%），可使基体表面非晶体化。这是由于离子注入时 产生的热峰作用和轰击时产生的极高压力密度和位错密度，使基体表面呈远程无序状态。用这种法可制备多种玻璃态合金系统，如Fe ,Co ,Ni 系统，B,P系统等。 3.4固相热分解法
用固相热分解也可制得非晶态材料，但在实际应用中有重要意义的材料只有玻璃碳，它是由酚醛树脂和糠醇经加热碳化而成的。加热至400-800℃时，气表面积增大，质量，体积减小，在800-1200℃时，气相继消失，变成有玻璃状外观的无气玻璃碳。 3.5溶胶-凝胶法（S-G）
溶胶-凝胶法也称溶液低温合成法，用于制备玻璃只有几十年的历史。其原理是将有适当组成的液态金属有机化合物（金属醇盐）通过化学反应和缩聚作用生成凝胶，经加热脱水后烧结形成玻璃材料。目前已能用溶胶-凝胶法成功地制备块状，薄膜状，纤维状以及中空球状玻璃材料。 与熔体冷却法相比，溶胶-凝胶法的优点是：
（1） 作为原料的醇盐易于提纯，产品纯度高。 （2） 原料可在分子级水平上加以混合，均匀性高。
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（3） 热处理温度低，节省能源，减少了挥发损失和污染。 （4） 能制取高粘度，易分相，易析晶的玻璃材料。 溶胶-凝胶法的缺点是原料成本高，干燥和烧结时易开裂。
综上所述，虽然玻璃形成的法很多，新的法不断产生，但熔体冷却中的传统熔体冷却工艺仍然是大量生产玻璃的主要工艺。 附：平板玻璃发展简史
大型平板玻璃的生产始于明清之际，生产技术是由西欧传入的，最早在，以后在，北京生产。1922年，比利时在建设耀华玻璃厂，于1924年建成投产，日产约400-500标箱。同年，日本在建设玻璃厂，于第二年投产。之后，日本又扩建玻璃厂。
1945年，联红军进入后，玻璃厂于1947年恢复了生产。耀华玻璃厂和玻璃厂于1949年3月相继恢复了生产。1949年，我国 平板玻璃产量不足100万重（？）箱，远远满足不了需要。经过10年的努力，1960年我国平板玻璃的产量达500多万重箱。改革开放以后，平板玻璃产量 更快地得到了增长，见下表；
平板玻璃产量增长表
A. 年
代 1949 1960 1977 1978 1980 1990 1994
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B. 产量（万重
箱） 100 500 1480 1784 2466 8066 11500
1990年我国平板玻璃产量8066万重箱（约400万吨），已跃居世界首位。在产量快速增长的同时，我国平板玻璃的装备水平不断提高，玻璃品种不断增加，一大批玻璃专业技术人员迅速成长. 第二节 玻璃原料
组成玻璃的各种氧化物，在配料时所使用的不是纯氧化物，而多半使用含有这些氧化物成分的天然矿物原料。根据各种原料在玻璃中的作用，将它们分成主要原料和辅助原料两大类。
一 主要原料
根据引入氧化物性质的不同，将主要原料分为酸性氧化物原料，碱金属氧化物原料和碱土金属氧化物原料三类。 1酸性氧化物原料 1．1引入SiO2的原料
SiO2在玻璃中的含量很高，一般为50-80%，在普通瓶罐，器皿玻璃，平板玻璃中，含量在70-75%;在英玻璃中高达98%以上。SiO2在玻璃 中构成骨架，赋予玻璃良好的化学稳定性，热稳定性，透明性，较高的软化温度，硬度和机械强度。但含量增大时，熔融温度升高,玻璃液粘度增大。
含SiO2的原料在自然界分布极广，但适用于玻璃工业生产的并不多。常
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用的有优质硅砂，砂岩，英岩等。
硅砂,又称英砂，主要由英颗粒组成，质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁的氧化物和有机质，多呈淡黄色，浅灰色或红褐色。
硅砂的主要成分是SiO2，并含少量Al2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO,以及Fe2O3,Cr2O3,TiO2等着色氧化物。Fe2O3是有害成分，使玻璃着色而影响透明度。熔制瓶罐，器皿玻璃时，硅砂中Fe2O3含 量不允超过0.12—0.15%；熔制光学玻璃时，不允超过0.012-0.016%。Cr2O3的着色能力比Fe2O3强30—50倍，使玻璃呈绿 色。TiO2使玻璃着成黄色，与Fe2O3同时存在时，玻璃呈黄褐色。在生产无色玻璃制品时，要格控制着色氧化物的含量。
硅砂的颗粒组成对原料制备，玻璃熔制，蓄热室的正常工作有重要影响，是评价硅砂质量的重要指标。硅砂粒径应在0.15—0.8毫米之间，其中0.25— 0.50毫米的颗粒应不少于90%，0.1毫米以下的不超过5%。颗粒太大，会使熔化困难，甚至产生末熔的结；颗粒太小，会在配合料投入熔窑时被烟气带 进蓄热室，堵塞格子砖通道，而且由于细小砂粒的损失（其铁铝含量相对较高），造成配合料组成不匀，导致玻璃缺陷的产生。
硅砂的矿物组成：硅砂 中伴生矿物的种类及含量对确定矿源和选择原料的精选式有直接关系。常见伴生矿物如长，高岭土，白云，解等对玻璃无害。但赤铁矿(Fe2O3)， 磁铁矿(Fe2O3FeO)，钛铁矿(Fe2O3TiO2)等使玻璃着色。有些重矿物如铬铁矿(Fe2O3Cr2O30)，铬锌尖晶 (FeOCr2O3MgO)，锆英(ZrO2SiO2)，角闪，电气等，由于它们的熔点高，常在玻璃中形成黑点和疙瘩。
砂岩 是由英颗粒和粘性物质在高压下胶结而成的坚实致密的岩。可分为粘土质砂岩（含Al2O3较多），长质砂岩（含K2O较多）和钙质砂岩（含Ca O
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较多）。砂岩多呈淡黄色，淡红色，铁染重时呈红色。
英岩 又称硅质砂岩。它所含的铁，铝氧化物比砂岩少，硬度大，不易粉碎。只有生产高级玻璃制品时才采用英岩。 水晶 在制造英玻璃时才使用。 硅质原料的成分围见下表：
硅质原料成分围表
A. 名 称 SiO2 Al2O3 Fe2O3 Ca O Mg O R2O
B. 硅 砂 90-98 1-5 0.1-0.2 0.1-1 0-0.2 1-3
C. 砂 岩 95-99 0.3-0.5 0.1-0.3 0.05-0.1 0.1-0.15 0.2-1.5 D. 英 98-99 0.18-1.0? 0.03-0.1 0.24-0.5 0-0.05
E. 水 晶 >99.9 0.025 0.002 0.003 痕量 0.013
1．2引入B2O3的原料
氧化硼在玻璃中也起 玻璃骨架的作用，能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性。B2O3在玻璃中的含量，一般不大于14%。当玻璃成分中引入0.6%-1.5%的氧化硼 时，即能加速玻璃的熔化和澄清，降低玻璃的熔化温度。氧
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化硼还能改善玻璃的成型性能。引入氧化硼的原料有硼酸，硼砂和含硼矿物。 硼酸 （H3BO3）是比重为1.435的白色鳞片状晶体，微有光泽，触之有脂肪感，易溶于水，加热时易随水分的蒸发面挥发。温度高于70℃时部分失水而转为偏 硼酸（HBO2）。对硼酸的质量要求(wt %)是；H3BO3>99, Fe2O3<0.01, SO-24<0.2。
硼砂 可分为含水硼砂（Na2O.2B2O3.10H2O）和无水硼砂两种.前者加热到200℃时只剩下一个结晶水，加热到400-450℃时，得无水硼砂。无 水硼砂的比重为1.69-1.72，硬度2-2.5。氧化硼熔制时易挥发，因此在计算料时应计入挥发率。对硼砂的质量要（%）；B2O3> 35, Fe2O3<0.01, SO-24<0.2。
含硼矿物 这些矿物主要有；硬硼酸钙（2CaO.3B2O3.5H2O）细晶硼酸钙（2CaO.3B2O3.3H2O），硼酸钠解 (NaO.3CaO.5B2O3.16H2O)，硼镁(2MgO.B2O3.H2O)，硅钙硼(2CaO.B2O3.2SiO2.H2O)等。 1．3引入Al2O3的原料
在瓶罐玻璃，器皿玻璃，平板玻璃中，Al2O3 含量为2—3%，最高为8—10%。在含有碱金属和碱土金属氧化物的硅酸盐玻璃中，加入少量Al2O3能降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的化学稳定，热稳定 性和机械强度，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，扩大玻璃成形操作围。引入Al2O3的原料有长，高岭土，叶蜡和工业氧化铝等。
长 是往玻璃中引入Al2O3的主要原料之一，长可分为呈淡红色的钾长（K2O Al2O36SiO2），呈白色的钠长(Na2O Al2O36SiO2)和钙长(CaOAl2O36SiO2).在自然界，它们常以不同比例形成类质同象的混合物。因此，长的化学组成波动较大。长 中的杂质通常有粘土，云母，氧化铁等，对玻璃质量均有一定影响，在使用
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前应经过挑选与洗涤。
长的组成围为wt % ； S iO2 55―65，Al2O3 18―22，Fe2O3 0.15―0.4 ，Ca O 0.15―0.8 ， R2O，13―16。
由于长中含有较多的R2O，因而只能在含R2O的玻璃中引用，并可替代部分纯碱，其缺点是成分波动大，不易控制。对长的质量要(wt %)；Al2O3 >16, Fe2O3 <0.3, R2O >12.
高岭土 又称粘土（Al2O3 2SiO2 2H2O）,其组成围为（%）； SiO2 40- 60 , Al2O3 30-40, Fe2O3 0.15-0.45 ,Ca O 0.15-0.8 ,Mg O 0.05-0.5 ,R2O 0.1-1.35
高岭土中所含的SiO2和Al2O3均为难熔氧化物，使用前应进行细磨，高岭土往往含铁较高，制造无碱玻璃和仪器玻璃时，必须选用较纯的高岭土。对高岭土的质量要（%）；Al2O3 >30，Fe2O3 <0.4。
叶蜡（Al2O3 4SiO2 H2O）是生产无碱无硼玻璃的常用矿物原料。其成分围为（%）；SiO2 54- 71, Al2O3 21- 32, Fe2O3 0.15-0.35, Ca O 0.25-1.0, R2O 0.05-0.4 。 当玻璃中需要引入较多的Al2O3而又不允引入其他氧化物时，常用焙烧过的氧化铝，或选用氢氧化铝.。氢氧化铝比焙烧氧化铝质纯，也易于熔化和澄清，但价格昂贵，容易吸水造成成分波动，熔制时易产生大量的泡沫。为减少泡沫，可在配合料中加入适量的萤或冰晶。 2．引入碱金属氧化物的原料 2．1引入Na2O的原料
Na2O是一种良好的助熔剂，能在较低的温度下与SiO2反应生成硅酸盐，能降低玻璃液的粘度，加快玻璃的熔制速度。但Na2O将减弱玻璃的结构强度，
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增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性，化学稳定性和机械强度。因此，玻璃组成中，Na2O，K2O的总量不能高于16%。引入Na2O的原料有纯碱 和芒硝Na2SO4。
纯碱（Na2CO3）是一种微细白色粉末，易熔于水。所含杂质有氯化钠，硫酸钠，氧化铁等。纯碱易潮解，结块，不利于配合料 的混合，。因此，必须贮存在通风干燥的库房。熔制时可能在玻璃表面形成称为‘浮渣’的泡沫。对纯碱的质量要（%）；Na2CO3 >98,NaCl<1, Na2SO4< 0.1,Fe2O3 <0.1。
纯碱有轻碱和重碱之分。在国现用轻碱， 轻碱容重小（0。61），颗粒细。已混合好的配合料在运输过程中容易出现分层现象，入窑后，易被窑气流带入蓄热室，造成格子砖的堵塞与熔融。而重碱容重 大（0。94），颗粒粗。因而使用重碱是提高配合料质量和减少碱尘的措施之一。
为了节约纯碱，降低成本，可用天然碱代替纯碱。天然碱是干涸的 咸湖沉积盐。我国蒙，均有出产。它是碳酸钠的水化物，分子式为；Na2CO3.10H2O. Na2CO3含量60%左右，尚含有较多的NaCl,Na2SO4,CaSO4等杂质。脱水的天然碱可直接使用。含结晶水的一般用热水熔化后，使杂质沉 淀，将溶液加入到配合料中。
芒硝（Na2SO4）是比重为2。7的白色粉未。分无水芒硝和含水芒硝
（Na2SO4.10H2O）两种。含水芒硝在 35℃以上就开始析出结晶水而成糊状物，不便于使用。为此，要预先进行熬制或烘烤处理。芒硝的熔点为884℃，沸点为1430℃，它的分解温度较高，在熔 制时，若有还原剂存在，则可大大降低芒硝的分解温度。为此，在使用芒硝时必须加入煤粉。煤分的理论用量为芒硝量的4%。
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芒硝不仅可以代碱，而且是一种常用的澄清剂。使用芒硝也有如下缺点；与纯碱相比，它的热耗大，这是因为英砂和芒硝要在较高的温度下才进行反应，而且速度 较慢；已熔化但未反应的芒硝浮在玻璃液表面，易产生芒硝泡；对耐火材料的侵蚀也大,尤其是当有芒水存在时；芒硝配合料的熔制必须在还原气氛下进行，但煤粉 用量过多时，会使Fe2O3还原成Fe S而呈棕色。因此，芒硝的用量有一定的限制。对芒硝的质量要（%）；Na2SO4 > 85,NaCl<2, CaSO4<4, Fe2O3<0.3,H2O<5. 2．2引入K2O的原料
K2O的作 用与Na2O类似，它能延长玻璃料性，增强玻璃的光泽及透明性。熔制有色玻璃时，使呈色更鲜艳。玻璃中的K2O通常由比重为2.29的钾碱（K2CO3） 引入，其中常含少量的Na2CO3，K2SO4，K Cl等杂质。钾碱极易吸收水分而潮解，必须放在干燥通风的库房中。因钾碱的价格比纯碱高，故只在光学玻璃和铅钾玻璃中才使用，器皿玻璃中用量很少，一般在 3%以下。 2 .3引入Li2O的原料
Li2O呈白色，熔点1700℃以下，是一种强助熔剂，只有在生产乳白玻璃，感光玻璃，微晶玻璃等时才使用。引入Li2O的原料有锂辉，锂云母，碳酸锂等。 锂辉(Li2O.Al2O3.4SiO2)是白色或淡绿色棱形晶体，比重为3.1，硬度为6-7，成分围为（%）；SiO2 61-66,Al2O3 23-30,FeO 0.2-2.7, Na2O 0.1-3.0 ,Li2O 5-8. 锂 云母(LiF.KF.Al2O3.3SiO2)由淡紫色，灰色，白色的宽片和小鳞片晶体所组成，比重为2.8-3.3，硬度为2-4。锂云母易于熔化，含 铁量较低，是引入Li2O的较好原料。其成分围为（%）；SiO2 48-52, Al2O3 21-29, ,Fe2O3 0-1, MnO 0-5.5, K2O 0-2,Li2O 3.5-6., F 4-9,H2O 0.6-2.5。
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碳酸锂(Li2CO3)是比重为2.8-3.3的无色单钭晶型晶体，熔点618℃，略溶于水。碳酸锂比较纯净，但价格较高。 3．引入碱土金属氧化物的原料 3．1 引入Ca O的原料
Ca O在玻璃中的主要作用是增加玻璃的化学稳定性和机械强度。但含量过高时，玻璃易于析晶，因此，玻璃中Ca O含量一般不超过12.5%。在高温时，Ca O能降低玻璃液粘度，加速玻璃的熔化和澄清，但在低温时，会使粘度快速增大，给成形操作带来困难。引入Ca O的原料有灰，解和白垩等。
灰，多呈灰色，淡黄色，淡红色，很少为白色，其颜色与氧化铁含量高低有关。 解 它比灰纯度高，当玻璃成分要求格控制时可选用解。 白垩 含有水分，使用前须经干燥处理。
工业碳酸钙 它的粒度细，容重小，不易混合均匀，价格贵，应少用或不用。 上述原料的化学成分均为CaCO3，但它们的晶体结构不同，因而物理性质也不同。其成分围为（%）；SiO2 1—6，Al2O3 0—1，Fe2O3 0.1—0.2 ，Ca O 48—57，R2O 1—2。
对含钙原料的质量要（%）；Ca O>50 ，Fe2O3<0.15。 3．2引入Mg O的原料
Mg O在玻璃中的作用与Ca O相似，用Mg O替代部分Ca O ，能加速玻璃的熔化和澄清，改善玻璃的成形性能，降低玻璃的析晶倾向，并提高玻璃的热稳定性。玻璃中的Mg O含量一般控制在3%-5%。引入Mg O的原料有白云，白云质灰，菱镁矿等。
白云(MgCO3.CaCO3)呈蓝白色，浅灰色，黑灰色，常见的伴生矿物有英，解，
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黄铁矿等。
白云质灰 它是白云的变种。其成分介于白云和灰之间。这类矿物的成分变化大，并与其颗粒大小密切相关。
白云的成分为（%）；SiO2 1-2,Al2O3 0.15-0.2,Fe2O3 0.1-0.2,CaO 31-32,MgO 20-21.对白云的质量要;Mg O>20, Ca O<32 Fe2O3<0.15。
菱镁矿（MgCO3）又称菱苦土，外观为白色，淡红色，肉红色。虽Fe2O3含量较高，但用量少，对玻璃着色影响不大。其成分为（%）；SiO2 1，Al2O3 0.3，Fe2O3 0.3，Ca O 1.5，Mg O 46.5。 3．3引入BaO的原料
BaO在玻璃中的作用与CaO,MgO相似，能增大玻璃的强度，光泽及化学稳定性。一般用量在8%-9%。含量过高，会使玻璃的熔制非常困难。在瓶罐玻 璃与平板玻璃中，常以BaSO4引入0.5%-1%的BaO，作为助熔剂和澄清剂。BaO对耐火材料的侵蚀较为重。引入BaO的原料有碳酸钡，硫酸钡， 硝酸钡等。 碳酸钡（BaCO3），又称毒晶，是黄色或绿色的矿物，比重为4.2-4.3。天然矿物含杂质较多,所以常采用工业碳酸钡作原料 （外观呈白色）。高温下BaCO3分解激烈，放出CO2，使玻璃液迅速澄清。对碳酸钡的质量要(%)；BaCO3≥97,Fe2O3<0.1, 酸不溶物<3。
硫酸钡(BaSO4)又称重晶，是比重为4.5的白色晶体，其分解温度较高（1580℃），应加入煤粉以加速其分解，所以 用量不宜超过5%。不足部分BaO可由BaCO3引入。天然重晶常含英，粘土，铁的氧化物等杂质，不能用作优质玻璃制品的原料。对重晶的质量要 （%）；BaSO4≥95,SiO2<1.5,Fe2O3<0.5。 在制造光学玻璃时，有时使用白色结晶的硝酸钡[Ba(NO3)2)]或氢氧化钡
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[Ba(OH)2]，前者对耐火材料的侵蚀较大，不宜多用，但可用作氧化剂。含钡原料都有毒性，使用时应当注意。 3.4引入ZnO的原料
ZnO能降低高温时玻璃液的粘度，能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的化学稳定性和折射率，增强乳浊玻璃的乳浊程度。在一般玻璃中，ZnO含量应低于7%，含量过高，会因生成硅锌矿而失透。引入ZnO的原料有锌白和菱锌矿等。
锌白（ZnO）又称锌氧粉或亚铅华，是一种白色粉未状的工业产品。颗粒较细，易于结成块状，不易混合均匀。锌白一般纯度较高。对其质量要（%）；ZnO>96，不含铅，铜，铁的氧化物，水溶性盐<1.5，水分<0.1，酸不溶物<0.25。 菱锌矿 是比重为4.4，硬度为5的矿物原料，价格便宜，选矿后即可使用。 3.5引入PbO的原料
PbO能降低玻璃液粘度，利于玻璃熔化，并使玻璃料性增长。熔制时，易受还原气氛影响，对耐火材料侵蚀较大。PbO使玻璃质软而易于冷加工，并使玻璃折射率增大，光泽度提高。主要用以生产光学玻璃，晶质玻璃和人造宝。引入PbO的原料有铅丹和密陀僧。
铅丹（Pb3O4）,是明亮的黄色到红色的粉末状料，故又称之为红丹。加热时，颜色变深，当温度高于600℃时，红丹释出氧气，在还原气氛下易被还原成金属铅。
密陀僧（PbO），是黄色粉末，又称黄丹，由于它的含氧量少，易被还原，故一般不用。
红丹与黄丹是有毒原料，使用时要注意安全。
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二 辅助原料
在玻璃生产中，起加速玻璃熔制，改善玻璃某种性能的原料，称为玻璃的辅助原料，根据它们在玻璃中的作用，可以分为助熔剂，澄清剂，氧化剂和还原剂，着色剂，脱色剂和乳浊剂。 1．助熔剂
凡在玻璃配中加入量不多，而能大大加快熔制速度的原料，称为助熔剂，如硝酸钠，硝酸钾，萤等。 1.1硝酸钠，硝酸钾
硝酸钠(NaNO3)又称智利硝，硝酸钾(KNO3)又称硝，它们的融化温度为310-336℃，加热到400℃就分解，在较低的温度下与SiO2发 生作用，从而加快了玻璃的熔制过程。在高温下，硝酸钠，硝酸钾对耐火材料的侵蚀比较重，所以用量不能太多，一般引入相当于玻璃中的Na2O(K2O)含 量的10%-15%。NaNO3,KNO3同时又是一种澄清剂，在熔制过程中受热分解放出氧气，并能降低玻璃液的粘度，促进了玻璃的澄清和均化。
这两种原料都是强氧化剂，受热能放出氧气，所以最好用密闭容器装，存放在干燥，阴凉之处，不要和易燃物放在一起。 1.2萤
这是一种天然矿物，比重2.9-3.2，具有白，绿，蓝紫多色透明的特征，主要成分为CaF2，能显著地加速玻璃熔制。加入1%萤，能使玻璃的熔化温 度下降50-60℃，而在保持熔制温度不变的情况下，可使熔化率提高10%-15%。但萤又是一种乳浊剂，并会重侵蚀耐火材料，因而加入量应控制在 0.5%-1%。
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2．澄清剂
在玻璃熔制过程中受热分解放出气体，促进玻璃液的澄清和均化的原料，叫做澄清剂。
2.1氧化砷 ，氧化锑
氧化砷(As2O3)又称白砒，比重3.7-4，一般为白色结晶粉末或无定形的玻璃状物质，是最常用的澄清剂。单独使用时将升华挥发，仅起鼓泡作用。它常与硝酸盐配合使用，其原因是；
2NaNO3=2NaNO2+O2↑ As2O3+O2=As2O5
当熔制温度不高时，白砒与硝酸盐分解放出的氧气反应生成As2O5，当温度高于1200时，As2O5分解放出氧气，产生澄清作用。氧化砷的用量一般为 配合料量的0。2%-0。6%，硝酸盐的用量为氧化砷量的4-8倍。氧化砷作澄清剂时，将会有部分转入玻璃液，在灯工加工时的还原气氛中它易被还原成砷 而使玻璃变黑。粉状或蒸汽状的氧化砷都是有毒物质，因此，在保存和使用中要防中毒。 氧化锑（Sb2O3）是比重为5。1的白色结晶粉末，其澄清机理与氧化砷相同，也必须与硝酸盐配合使用，但其挥发较小.由于其比重大，对铅玻璃的澄清尤为有效。 2.2硫酸盐
钾，钠，钙，镁，钡，铅的硫酸盐都可作为澄清剂，其中以硫酸钠应用最广泛。硫酸钠（Na2SO4）高温时分解，放出大量的二氧化硫气体，起高温澄清的作用，其用量为配合料的0.7%-1.2%为宜。 2.3氟化物
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主要有萤（CaF2）和氟硅酸钠（Na3SiF6）。氟硅酸钠是化工产品，系黄色有毒粉末。萤与SiO2反应生成SiF4气体,产生澄清作用，引入 量一般为CaO的2%-4%。在熔制过程中，部分氟将成为HF，SiF4，NaF，它们的毒性比SO2大，氟化物能在人体中富集，使用时必须注意对大气的 污染。 3．氧化剂和还原剂
在玻璃熔制时，能释放出氧气的物质称为氧化剂。反之，称为还原剂。属于氧化剂的原料主要有硝酸盐（硝酸钾， 硝酸钠，硝酸钡），氧化铈，五氧化二砷，五氧化二锑。属于还原剂的有碳（煤粉，焦炭粉，木屑），酒酸钾(KHC4H4O6)，氧化锡(SnO2)，二氯 化锡(SnCl2.2H2O)，金属锑粉，酒酸(C4H6O6)等。 4．着色剂
加入配合料中经过熔制后能使玻璃呈现一定颜色的物 质，称为着色剂。玻璃中的着色剂能对投射到玻璃上的白光进行选择性的吸收，从而改变了透过玻璃光线的光谱组成，使玻璃显示出各种颜色。显色的强弱，与着色 剂的种类及数量有关，也与工艺制度有关。根据着色剂在玻璃中的状态，可把着色剂分为离子着色剂和胶体着色剂两类。 4.1离子着色剂
铁化合 物 常用原料有红粉(Fe2O3)以及硫酸工业的副产品Fe2(SO4)3，还有赤铁矿，褐铁矿，菱铁矿等天然矿物。铁在玻璃中可以不同价态存在，一般认为， Fe+2使玻璃呈兰绿色，Fe+3使玻璃呈黄绿色，当Fe+2 ,Fe+3同时存在时，因Fe+2 /Fe+3比例不同而使玻璃呈兰绿到黄绿的不同颜色。
钴 化合物 是着色能力最强，性能最稳定的化合物，其着色不受熔制条件的影响，氧化钴的引入量为玻璃量的0.001%-0.01%。当玻璃中含有万分之二的钴化合物
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时，就使玻璃呈深兰色。常用的钴化合物有绿色的氧化亚钴，黑色的氧化钴和灰色的四氧化三钴，以及碳酸钴，硝酸钴等。用氧化钴着色时，在配合料中同时引入适 量的氧化硼，氧化钾，氧化铅时，玻璃呈色更纯正。
镍化合物 常用的化合物有比重为7。5的灰绿色氧化亚镍(NiO)，比重为4。8的黑色三氧化二镍(Ni2O3)，绿色粉末状的氢氧化镍[Ni(OH)2]。NiO的引入量为玻璃量的0.003%-0.03%。镍化合物使玻璃呈棕色至紫色，因玻璃组成变化而不同。 铜化合物 常用原料有红色结晶粉末氧化亚铜(Cu2O)，黑色粉末氧化铜(Cu O)和蓝绿色晶体的硫酸铜(CuSO4)。铜在玻璃中因含量和价态不同而使玻璃呈现从蓝到绿的不同颜色。Cu O的引入量为玻璃量的1%-2%。
锰 化合物 常用的原料有氧化锰(Mn2O3),软锰矿(MnO2)和高锰酸钾(KMnO4)。Mn+4使玻璃着成紫色，用量过多时呈黑色，以Mn+2存在时，玻璃呈 淡灰色。MnO2常用量为配合料量的3%-5%。用高锰酸钾作着色剂的优点是；质纯，能溶于水，可采用水溶液配料，易于混合均匀，KMnO4在高温下能放 出氧气，能保证呈色稳定。用二氧化锰和氧化铁可使玻璃着成深红褐色。
铬化合物 常用的化合物有钾或钠的重铬酸盐或铬酸盐，而很少用氧化铬。重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种比重为2。7的黄绿色结晶体，铬酸钾(k2CuO4)是比重为2。5的橙红色晶体。Cr+3着色能力极强，含量为玻璃的千分之一时，即能使玻璃呈嫩绿色.
铀化合物 常用的化合物有氧化亚铀(UO2,比重为10.5-10.9），三氧化铀(UO3,比重5-5.9）和铀酸钠(Na2U2O5.3H2O)，均为棕黄色粉末。UO3引入量为配合料的0.5%-2%，U+6使玻璃呈萤光黄绿色。 4.2胶体着色剂
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主要的胶体着色剂有金，银，铜，镉，硒，碲等的化合物。胶体着色对熔制条件要求较，玻璃一般都须经过热处理才能呈色。
金的化合物 常用的原料为三氯化金（AuCl3）和硝酸金[Au(NO3)3]。金的引入量一般为玻璃量的0.001%-0.1%。胶体金使玻璃着成强紫红色，为使呈色稳定，应在配合料中引入0.5%-1.5%的二氧化锡。
银的化合物 常用的原料有AgNO3,Ag2CO3,AgCl,Ag2O。银的加入量为玻璃量的0.05%-0.25%，胶体银使玻璃呈金黄色，以AgNO3着色时色泽最为均匀。银化合物在高温时分解，放出氧气，析出细分散的金属银，配料时加入二氧化锡，能使色调更纯正。
铜的化合物 常用的原料有氧化亚铜和硫酸铜，氧化亚铜的引入量为玻璃量的0.15%-5%。胶体铜使玻璃着成红色，配合料中加二氧化锡能改善呈色效果。 硒 的化合物 常用的原料有金属硒粉（比重为4.26的高温型红色粉末或比重为4.8的低温型黑色粉末）和白色的硒酸钠(Na2SeO3)粉。硒使玻璃着成玫瑰色至黄红 色。熔制时，温度不能太高，氧化气氛不能太强，否则会造成硒的挥发与氧化。硒酸钠易溶于水，易潮解，有毒性，触及皮肤能引起灼伤，保存时应注意干燥，使用 时应注意安全。
镉的化合物 常用的原料有硫化镉(CdS)和氧化镉(CdO)，硫化镉使玻璃呈黄色(金丝雀色)。在熔制时，会发生下述反应； 2 CdS +3O2→2 CdO +2SO2↑
为防止CdS全部被氧化成CdO，配料时应加入一些硫。
当硒和硫化镉同时引入时，会因CdSe/CdS比例的不同而使玻璃呈色从红至黄产生一系列变化。
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锑的化合物 在制取锑红玻璃时，常在配合料中同时引入Sb2O3(0.1%-3%),S(0.15%-1.5%),C(0.5%-1.5%)三种原料。 5脱色剂
玻璃的脱色主要是指减弱铁化合物对玻璃着色的影响，以提高玻璃的透明度。在玻璃中，Fe+2使玻璃着成蓝绿色，Fe+3使玻璃着成黄绿色。从可见光谱 围（400-700毫微米）单位吸收指数看，Fe+2为0.，Fe+3为0.007，氧化亚铁的着色能力要比氧化铁高10倍左右。实际上，在玻璃 中同时存在上述两种氧化物，其着色强度与Fe+2 /Fe+3比值有关。根据脱色机理，铁化合物的脱色可分为化学脱色和物理脱色两类。
化学脱色剂 指在玻璃熔制时，能在低温或高温下放出氧气，使低价铁氧化成高价铁的物质。常用的化学脱色剂有硝酸盐，软锰矿，氧化铈等。最常用的是硝酸钠，但其分解温度 低（380），大部分在玻璃形成前已逸出，影响了脱色效果。较合理的法是同时引入硝酸盐与As2O3或Sb2O3，这样低温时硝酸盐放出的氧可将它们氧 化成As2O5或Sb2O5，高温时As2O5或Sb2O5将放出氧气使FeO氧化成Fe2O3.
物理脱色剂 化学脱色的作用是使有色离子的着 色强度减弱，但不能使之消除。物理脱色则是基于引入适当的着色剂，来中和原来的色调。如铁离子使玻璃呈黄绿色，当引入能产生蓝，紫色的氧化亚钴，氧化亚 镍，氧化锰和氧化钕时，由于蓝，紫色与黄绿色互为补色，因此能起到明显的脱色效果。物理脱色的缺点是光吸收增大，光的总透过率下降。因而，当玻璃中氧化铁 含量较低时（通常在0.06% -0.07%以下），物理脱色的效果较好。
其实，化学和物理脱色都有一定的效果，但也都有不足之处，难以完全解
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决脱色问题。所以生产中首先应注意控制原料的含铁量。 6．乳浊剂
入射玻璃中的光线因受基质玻璃中的微小粒子散射而使玻璃呈乳浊状。能而使玻璃呈乳浊状的物质称为乳浊剂。影响玻璃乳浊度的主要因素是；基质玻璃的成分， 乳浊剂的种类，玻璃与乳浊粒子的折射率差，单位体积中乳浊粒子的数量及乳浊粒子的尺寸。根据乳浊相生成的式及性质，可把玻璃的乳浊分为三类；晶体引起的 乳浊，液滴相引起的乳浊和气泡引起的乳浊。常用的乳浊剂有冰晶，萤，氟硅酸钠等氟化物，磷酸盐，氧化锆等。
冰晶 (Na3AlF6)是比重为2.88的白色粉末，天然冰晶含有大量SiO2,Fe2O3，工业产品冰晶纯度较高，Fe2O3<0.03%，较常用。
氟化物的作用机理是F-1使玻璃的键合强度降低，使碱金属或碱土金属的氟化物（主要是CaF2）易于从玻璃中析晶而出。在采用氟硅酸钠和萤作乳浊剂时，须同时引入适量长或高岭土，以增加氧化铝的含量。
磷酸盐 有磷酸钙[Ca3(PO4)2]，骨灰，天然磷灰[Ca4(CaF)(PO4)3]等。磷酸盐的作用是玻璃液在降温过程中产生液-液分相，因磷酸钙的富集析晶而产生乳浊作用。 三 碎玻璃
碎玻璃是一种宝贵的资源，世界各国对它的回收利用都十分重视。碎玻璃的回收，可以减少固体垃圾的数量，碎玻璃的利用，可节省资源，开发出多新的产品，市场前景十分广阔。 1．碎玻璃的利用 1.1 熔制玻璃制品
将碎玻璃掺入配合料中，是碎玻璃利用的传统法，可以节省原料，燃料，减
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少废气排放量，减小对熔窑的侵蚀，延长熔窑使用寿命。 1.2生产实心玻璃微珠
以 碎玻璃为主要原料制造的实心玻璃微珠已得到广泛的应用。在化工行业，用作油漆，油墨，涂料，制药等生产时的研磨介质；在机械行业，用作燃机，涡轮叶片， 金属模具等结构部件表面清洁，抛光，增强之用的喷丸；在工程塑料和橡胶制品中，用作增强用的填充料，由于其圆整度好，流淌性好，光滑均匀，作填充料时填充 均匀，无死角，无虚边；在交通面，利用其定向反射反光的特点，用以制作交通标志牌，公路反光线道。作为海上救助反光材料，已被国际海上救助机构正式采 用，用于救生衣，救生圈，救生艇的制作。
用碎玻璃制玻璃微珠的法有；一次成形法；将碎玻璃熔融后，采用喷，吹，抛等法直接成球；二次成形法，即烧结成球法。博山，天台，江油每年吞吃上千吨回收的碎玻璃，生产出上千吨玻璃微珠，获得了很好的环境效益与经济效益。 1.3生产玻璃瓷装饰板
将回收的有色或无色碎玻璃及瓷碎片经破碎，筛分，制作成多彩多姿的建筑装饰板，可广泛应用于墙面，柱面，楼梯，阳台，风景壁画，人物雕塑等装饰。 1.4生产玻璃花岗岩板
玻璃花岗岩板全部由碎玻璃制成，其表面硬度，抗折强度及耐久性与天然花岗岩类似，而且具有体积密度小，粘结强度高的优点，可用作墙面或地面装饰材料。
1.5生产彩色玻璃马赛克
用回收的碎玻璃添加少量着色剂，用烧结法生产彩色玻璃马赛克，具有原料来源广，工艺简单，成本低的优点。在，上海，等省市，得到了广泛的推广应用。
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1.6生产彩色玻璃球（玻璃弹子）
以回收的碎玻璃在马蹄焰池窑中熔制的玻璃液为透明料，以坩埚窑中熔制的玻璃液为彩色料，制成彩色玻璃弹子，用作智力玩具，装饰材料及艺术礼品，市场需求量正逐年增大。 1.7生产泡沫玻璃
泡沫玻璃容重小，吸水率低，保温性好，化学稳定性高，防火性好，隔音效果佳，已获得了广泛的应用。
由 碎玻璃粉掺加5-10%发泡剂，经500-950℃烧结软化并发泡，制成泡沫玻璃，切割加工成制品，可用作墙体，天棚等的保温隔热，隔音材料，市场前景十 分广阔。以墙体材料的50%采用泡沫玻璃计，我国年用量即可达几十万立米。我国现有泡沫玻璃生产线几十条，年产量约一万立米。 1.8用作道路面层材料
碎玻璃加入适量晶核剂重熔，水淬，在晶化炉晶化后，即可作为骨料掺入混凝土中，用于道路路面修筑。汽车在这种路面行驶，不易打滑，制动性好，外胎磨损并不增大。 1.9用于其它面
碎玻璃粉可用作橡胶，塑料，涂料的填充料，能提高橡胶制品的硬度和耐磨性，能提高涂料的复盖能力，并使涂层有特殊的艺术效果。 2．碎玻璃对玻璃熔制的影响
当碎玻璃用于生产玻璃制品时，在配合料中的加入量以18%-26%为宜，碎玻璃的引入对玻璃的熔制及产品质量会产生一定影响。
2.1二次挥发 在碎玻璃重熔后，易挥发组分将进行第二次挥发，因而该组分的含
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量将减少，例如重熔后的Na2O比重熔前平均低0.15%。对那些更易挥发的组分，其差别就更大。因此必须补充某些原料以调整玻璃组成。
2.2二次积累 由于玻璃液对耐火材料的侵蚀，使玻璃中的Fe2O3和Al2O3含量增加，所以二次熔化就产生二次积累。
2.3对某些化学稳定性较差的玻璃，由于表面水解造成表面层成分与层成分之间的差别，若熔制温度较低或玻璃液的对流不大时，在熔制后的玻璃液往往会留下明显的线痕。
2.4碎玻璃重熔时，某些组分会发生热分解并释出氧气，将对变价元素的呈色产生影响。
2.5碎玻璃中含有少量化学结合气体，重熔时产生相当于二次气泡那样的微小气泡。因此 ，加入原单位玻璃多时，就难于澄清。
2.6 碎玻璃的粒度及在配合料中的比例对玻璃熔化时间有明显影响。试验表明，碎玻璃的粒度小于0.25毫米或界于2-20毫之间时，熔化时间均较短；随碎玻璃加 入量的增多，配合料的熔化时间缩短，但加入量过多时，将延长澄清时间。在实际生产中，碎玻璃的块度要均匀，等块度的碎玻璃应占90%，因为大小不一的玻璃 块，会导致条纹缺陷的产生。另外，颗粒度过小，会增加粉碎耗用的动力。
第三节 配合料制备
一 玻璃成分的设计 玻璃成分的设计要考虑的主要有如下面；
1．制品质量要求，指制品对玻璃性能的要求，如玻璃的力学性能，光学性能，
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电学性能，热稳定性，化学稳定性等。 2．工艺要求
2.1 熔制面 应便于熔制，澄清，不易产生缺陷。例如，为使玻璃有较低的熔化温度和较小的析晶倾向，在成分上应趋向于取多组分，大部分工业玻璃中氧化物组分均在五六个以 上；在选定组成点时，要尽量接近相图中的相界线或低共熔点，利用两种或两种以上不同组成的晶体间析晶时的相互干扰作用以降低析晶能力。
2.2成型 面 要求玻璃的粘度-温度曲线能适应成型操作的要求，在保证产品质量的前提下，有最大的成型速度，并在成型时不能析晶。 如在坩埚窑熔制，用吹制法成型复杂形状的制品时，要求玻璃的成型温度围宽，玻璃料性长。因此，玻璃中CaO含量要低，SiO2,K2O含量要高。对于 用成型机械生产制品时，要求玻璃在成型过程中有足够快的硬化速度和足够高的热稳定性。玻璃成分中应用1%-2%Al2O3代替SiO2,用3%MgO代替 CaO.
2.3加工面 如热处理时不易析晶，玻璃中的氧化物不易被还原，能满足在以后的研磨，熔接等加工时的操作要求。
二 原料的选择
在玻璃成分确定之后，根据生产工艺的需要和原料的价格，对天然矿物原料加以选择，确定玻璃成分中的氧化物应由哪些原料引入。原料选择的基本要； 1．符合玻璃既定设计的成分要求，又要为成分调整留有余地。
选择原料，既要满足既定成分的要求，又要满足能够通过调整原料用量能改变设计成分的要求。例如，为了引入SiO2，就要选用硅砂和砂岩，或选用硅砂和长；为了引入CaO,MgO，就要选用灰和白云，或灰和菱镁。
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2．原料质量符合技术要求
原料品位高，杂质和伴生矿物含量少，铁含量越低越好，尽量不含铬铁矿，铬尖晶等难熔重矿物。
原料的化学成分稳定，含水量稳定，颗粒度均匀，由于矿脉，坑口不同，原料的成分必定会有波动，从而影响玻璃成分的稳定性。 3．适于熔化和澄清
选用的原料有较低的熔化温度和较快的熔化速度。如由工业氧化铝，高岭土或钒土引入Al2O3时，如配合料均匀性稍差或熔制不当，玻璃液的均匀性就会受到极大的影响；如由硅砂和长引入Al2O3时，就能减少或避免这种影响。 尽量不用或少用氧化物，而选用能分解出这种氧化物的盐类。如玻璃中的CaO不是由生灰引入，而由灰引入。这不仅因为生灰价格高，而且还与灰分解时放出气体，起到搅拌和澄清作用有关。 4．容易加工破碎
要 求选用的原料加工工艺简单，所用设备少，生产费用低。例如引入SiO2的原料有硅砂，砂岩和英岩。硅砂一般不必精选和干燥，经过筛分去除杂质就可直接使 用；砂岩则要经过煅烧，粗碎，细碎，工艺比较复杂；而英岩的加工，就更为困难。因而，在其他条件允的情况下，尽量选用硅砂而不用英岩。 5．对耐火材料的侵蚀要小
要求原料本身尽量不侵蚀耐火材料，并尽量减少配合料中对耐火材料侵蚀重的物料用量，如纯碱，氟硅酸钠等。例如由长引入部分Na2O和K2O，就可减少纯碱的用量。由冰晶引入F而不用氟硅酸钠，不仅能减少F的挥发，而且能减少对耐火材料的侵蚀。
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三 配合料的计算
根 据玻璃成分和所用原料的化学组成就可以进行配合料的计算。计算时，可认为原料中的气体物质在加热过程中全部分解逸出，而分解后的氧化物全部转入玻璃成分 中。随着对制品质量要求的不断提高，还必须考虑各种因素对玻璃成分的影响。例如，氧化物的挥发，耐火材料的溶解，原料的飞损，碎玻璃的成分等。从而在计算 时对某些组分作适当的增减，以保证设计成分。 1．配合料计算中的几个工艺参数 纯碱挥散率
系指纯碱中因挥发，飞散而未参与反应的量与纯碱总用量之比值。即 纯碱挥散率=纯碱挥散量/纯碱用量×100%
它是一个经验值，与加料式，炉窑结构，熔制制度，纯碱种类（重碱或轻碱）等有关。在池窑中的飞散率一般在0。2%—3。5%之间。 芒硝含率
系芒硝引入的Na2O与由芒硝和纯碱引入的Na2O总量的重量比。即 芒硝含率=芒硝引入的Na2O/芒硝引入的Na2O+纯碱引入的Na2O×100% 芒硝含率随原料供应？和熔化情况而改变，一般掌握在5%—8%之间。 碳粉含率
系指由碳粉引入的固定碳与由芒硝引入的Na2SO4之比。即 碳粉含率=碳粉用量×C含量/芒硝用量×Na2SO4含量×100%
碳粉的理论含量为4。2%。？根据火焰性质，熔化法来调节碳粉含率，生产上一般控制在3%—5%。 萤含率
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系由萤引入的CaF2量与（生）配合料总量之比。即 萤含率=萤×CaF2含量/（生）配合料总量×100% 萤含率的选取与熔化条件有关，一般在1%以下。 碎玻璃掺入率
系配合料中碎玻璃用量与配合料总量之比。即
碎玻璃掺入率=碎玻璃量/（生）配合料总量+碎玻璃量×100% 碎玻璃掺入率随熔化条件和碎玻璃储存量而增减，一般控制在18%—26%。 2．计算步骤
第一步先粗算。即假定玻璃中全部SiO2和Al2O3均由硅砂和砂岩引入；Ca O和Mg O均由白云和菱镁矿引入。在粗算时，可选择含氧化物种类最少，或用量最多的原料开始计算。
第二步进行校正。例如，在粗算硅砂和砂岩用量时，没有考虑其他原料所带入的SiO2和Al2O3，所以应加以校正。 第三步把计算结果换算成配料单。 3．配料计算实例
高强度低膨胀微晶玻璃（Li2O-Al2O3-SiO2系统）配料计算 3.1性能要求
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A. 性能 抗折强度 MPa 抗冲击强度 cm t=3.8mm 膨胀系数×10-7/℃30-380℃ 耐热冲击温度 ℃100×100×3mm 最高使用温度 ℃ B. 微晶玻
璃 150 75 8-10 600 1100 C. 耐热玻
璃 40-70 40-50 31 510
3.2主晶相的确定
高温锂霞线膨胀系数呈各向异性，垂直于C轴为8×10-7/℃，平行于轴C为-16×10-7/℃，粉末试样的平均线膨胀系数为-7×10-7/℃ 3.3化学组成围（wt %）的确定；
SiO2 65-75 <65易失透 >75难熔融，粘度高 Al2O3 15-25 <15易失透 >25难熔融，粘度高 Li2O 2.5-4.5 <2.5难熔融，粘度高 >4.5易失透 ZrO2 1.0-2.0 <1.0析出大粒晶体 >2 TiO2 1.0-2.0 <1.0析出大粒晶体 >棕色加深 Na2O <0.5
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K2O <2.0
3.4电磁炉顶板化学组成
A. SiO2 ZrO2 TiO2 Al2O3 As2O3 P2O5 MgO K2O Na2O Li2O F
B. 65.4 2.17 2.07 22.8 0.13 1.31 0.44 0.31 0.46 4.15 0.11
3.5原料选用
硅砂（含SiO2>99%） 磷酸铝AlPO4(CP) 氢氧化铝Al(OH)3(CP) 氧化钛TiO2 (CP) 氧化锆ZrO2 (工业级) 碳酸镁 MgCO3（CP）
硝酸钾KNO3(CP) 氟化钠NaF(CP) 碳酸锂
Li2CO3(CP) 氧化砷 As2O3 (CP) 硝酸铵NH4NO3（AR） 3.6挥散量设定（%）；P2O5 50 ZrO2 25 TiO2 10 Li2O 6 3.7配合料计算
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硅砂 SiO2 65.40÷0.99=66.06 磷酸铝 P2O5 1.31 ÷0.50=2.62
AlPO4 2.62÷0.58=4.52 Al2O3 4.52 ×0.42=1.90 氢氧化铝 Al2O3 22.80-1.90=20.90 Al(OH)3 20.90÷0.654=31.96 氧化锆 ZrO2 2.17÷0.75=2.89 氧化钛 TiO2 2.07÷0.90=2.30 碳酸镁 MgCO3 0.44÷0.478=0.92 氟化钠 NaF 0.46÷0.74=0.62 硝酸钾 KNO3 0.31÷0.446=0.67 碳酸锂 Li2O 4.15÷0.94=4.41 Li2CO3 4.41÷0.405=10.90
四 配合料的要求
配合料的质量对玻璃制品的质量有较大的影响，对配合料的基本要； 1．颗粒组成
构成配合料的各种原料的颗粒组成，直接影响配合料的均匀度，熔制速度和玻璃液的质量。配合料的颗粒组成不仅要求同一原料有适宜的颗粒度，而且要求各原料间有一定的粒度比，其目的在于提高混合质量与防止配合料在运输过程中的分层。对一些主要原料的粒度要求为； 硅砂，长：81/厘米2（24目）
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白云，灰，菱镁，萤：64/厘米2（20目） 纯碱，芒硝，煤粉：36-49/厘米2（16目）
硅砂：由于水分含量高，如不烘干，只能过25-36/厘米2筛（14目），以除去泥团，杂，草根等。硅砂的颗粒组成符合一定的技术要求。 2．水分
在配合料中加水对于减少粉尘，防止分层，提高混合均匀性，加快熔制速度，有其重要的作用。
（1） 使砂粒表面润湿，形成水膜，利于助熔剂的溶解与粘附（水膜约能溶解5%的纯碱和芒硝），能加速玻璃的熔制过程。 （2） 加水使配合料粘性增加，减少分层现象。 （3） 减少粉尘飞扬，利于改善作业环境。
（4） 水分能增强配合料的热传导，加速配合料的熔化。 （5） 水分受热变成蒸汽，能翻动玻璃液带出小气泡，加速玻璃液的澄清与均化。
加水量控制在3%-5%为宜，使用芒硝时，水量略为增大，不宜大于7%。如加水过多，料容易粘附于混料设备上，料也不容易混合均匀，而且过多的水分入窑，会增加熔制耗热量。 3．气体含量
在玻璃熔制过程中，某些物料受热分解放出一定量的气体，如CO2,SO2,O2,H2O等，它们能搅动玻璃液，有助于玻璃液的澄清与均化。配合料中的气体含量，对于钠钙硅玻璃，以15%-20%为宜；对铅玻璃，以9%-12%为宜。 4．配合料的均匀性
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配合料的均匀性包括颗粒组成均一，水分均一，化学成分均一等。对配合料均匀度的要求为；
水不溶物：允误差小于0。1% 酸不溶物：允误差小于0。1% 含碱量： 允误差小于0。6% 水 分：允误差小于0。6% 为防止配合料层影响均匀性，应注意；
放配合料时落差要尽量小；尽量缩短从混料机到入窑口的距离，运输过程中要防止振动；混合好的配合料要尽快使用。 第四节 玻璃的熔制
配合料经高温加热熔融成合乎成型要求的玻璃液的过程称为玻璃的熔制过程。玻璃熔制是玻璃生产的重要环节之一，在生产中影响产量，质量的缺陷如气泡，结，条纹等往往是因熔制不当造成的。
玻璃的熔制是一个十分复杂的过程，它包括一系列的物理变化，如配合料的脱水，晶型的转化，组分的挥发；包括一系列的化学变化，如结合水的排除，碳酸盐的分解，硅酸盐的形成；还包括一系列的物理化学变化，如共熔体的生成，固态料的溶解，玻璃液与耐火材料间的作用等。
从加热配合料到熔制成玻璃，常分为如下五个阶段：
（1）硅酸盐形成阶段 配合料中的各组分在加热过程中经过了一系列的物理和化学变化,结束了主要的反应过程，大部分气态产物逸散，配合料变成了由硅酸盐和英砂组成的烧结物，对普通钠钙硅玻璃而言，这一阶段在800—900℃结束。 （2）玻璃形成阶段 继续加热时，烧结物开始熔融，原已形成的硅酸盐与英砂相互扩散并溶解，直到再没有末起反应的配合料颗粒，烧结物变成了透明体。但玻璃液带有大量气泡，条纹，在化学成分上是不均匀的。对普通的钠钙硅玻璃而言，
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此阶段结束于1200℃。
（3）玻璃液澄清阶段 继续加热时，玻璃液的粘度降低，玻璃液中的气泡逸出，直至气泡全部排除。普通钠钙硅玻璃在1400—1500℃结束这一阶段。
（4）玻璃液均化阶段 当玻璃液长期处于高温下时，其化学组成逐渐趋向均匀，玻璃液中的条纹由于扩散，溶解而消除。普通钠钙硅玻璃的均化温度低于澄清温度。
（5）玻璃液冷却阶段 将已澄清并均化的玻璃液降温，使具有成型所需要的粘度。 1．硅酸盐的形成
以普通瓶罐玻璃为例，加热过程中的反应大致如下； 吸附水与结晶水的排除
吸附水的排
除 100—120℃ Na2SO4.10H2O→Na2SO4+10H2O↑
复盐的形成 MgCO3+NaCO3→Mg N a (CO3)2 300℃ CaCO3+NaCO3→Ca N a (CO3)2 400℃ 多晶转变 斜晶型→单斜晶
型 235-239℃ 英→
英 575℃ 碳酸盐分
解 MgCO3 MgO+CO2 300℃
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CaCO3→
CaO+CO2 420-915℃ 固相反应 Na2SO3+C→Na2S+CO2↑ 400-500℃
硅酸盐形成 Mg N a (CO3)2+SiO2→MgSiO3+Na2SiO3+2CO2↑
340-620℃
Ca N a (CO3)2+SiO2→CaSiO3+Na2SiO3+2CO2↑ 585-900℃
MgCO3+ SiO2→MgSiO3 +CO2↑ 450-700℃
CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑ 600-920℃
NaCO3+SiO2→NaSiO3+CO2 ↑ 700-900℃ Mg O+ SiO2→
MgSiO3 980-1150℃ C a O+ S iO2→C
aSiO3 1010-1150℃
C aSiO3+ M g S iO3→C aSiO3.MgSiO3 600-1280℃ 低共熔物形成
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Na2SO3-Na2S 740℃ Na2SO3-N a 2
CO3 795℃
Na2SO3-Na2SiO3 865℃
NaCO3-NaS 756℃
NaCO3-Ca N a
(CO3)2 780℃ 末起反应的NaCO3→熔融 855℃
末起反应的NaSO3→熔融 885℃
英颗粒，低共熔物，硅酸盐熔融 1200-1300℃ 试验表明，配合料组成越复杂，熔融的速度就越快。如
NaCO3-CaCO3-MgCO3-SiO2四组分的配合料比NaCO3-CaCO3- SiO2三组分的配合料熔融速度快，所需温度也低。
在用池窑熔制玻璃时，配合料直接加在高温区，反应在约1350℃的高温下在3-5分钟完成，反应非常迅速，基本上是在固体状态下进行的。 2．玻璃的形成
在硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠，硅酸钙及反应剩余的大量硅砂在继续提高温度时它们相互溶解和扩散，由不透明的半熔烧结物转为透明的玻璃液。由于英砂粒
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的溶解和扩散速度比之各种硅酸盐的溶扩速度慢得多，所以玻璃形成阶段的速度实际上取决于英砂粒的溶扩速度。
英砂粒的溶扩过程分为两步，首先是砂粒表面发生溶解，而后溶解的SiO2向外扩散，两者的速度是不同的，其中扩散速度最慢。所以英砂粒的溶解速度决定于扩散速度。
随着英砂粒的逐渐溶解，溶融物中的SiO2含量越来越高，玻璃液的粘度也随着增加。此时，扩散就越难进行，这导致英砂的溶解速度减慢。由上可知，英砂粒的溶解速度不仅与粘度和温度有关，而且与砂粒表层SiO2和熔体中SiO2的浓度差有关
除SiO2与各种硅酸盐之间的扩散外，各硅酸盐之间也相互进行扩散，这些扩散过程有利于SiO2更好地溶解，也有利于不同区域的硅酸盐形成相对均匀的玻璃液。
与 硅酸盐形成过程相比，玻璃形成过程要慢得多。以平板玻璃熔制为例，从硅酸盐形成开始到玻璃形成阶段结束共需要32分钟，其中硅酸盐形成仅需3-4分钟，面 玻璃形成却需要28-32分钟。当然，硅酸盐形成和玻璃形成的两个阶段没有明显的界限，在硅酸盐形成阶段结束之前，玻璃形成阶段即已开始。 为了加 速英砂粒的溶解速度，除选用颗粒小，有棱角状的英砂外，可适量引入助溶剂，也可适当提高熔制温度。在1150-1450℃的温度区间，溶化温度提高 50℃，英砂的溶解速度就提高50%。这是因为温度提高，玻璃液粘度降低，SiO2的扩散速度加快，从而加速了玻璃的形成。 3．玻璃液的澄清
玻璃液中的气泡长大后上升到液面而排除的过程即澄清过程，是玻璃熔制过程中
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极为重要的一环，它与制品的产量和质量有着密切的关系。对普通硅酸盐玻璃而言，澄清阶段的温度为1400-1500℃。
在 硅酸盐形成与玻璃形成阶段，由于配合料中部分物料的分解，部分组分的挥发，氧化物的氧化还原反应，玻璃液与炉气及耐火材料的相互作用等原因，析出了大量气 体，其部分气体逸散而出，剩余气体中的大部分溶解于玻璃液中，少部分以气泡的形式存在于玻璃液，也有部分气体与玻璃液中的某组分形成化合物。因此，存 在于玻璃液中的气体主要有三种形式；即可见气泡，物理溶解的气体和化学结合的气体。
因原料种类，玻璃成分，炉气性质，压力制度和熔制温度的不同，玻璃液中的气体种类和数量也不同。常见的气体有；CO2,O2.N2,H2O,SO3,CO等，此外，还有H2,NO2,NO及惰性气体等。
玻璃液的澄清指排除可见气泡的过程。从形式上看，这是一个简单的流体力学问题，实际上还包含一个复杂的物理化学变化。需要指出的是，玻璃液的‘去气’与‘无泡’是两个概念。‘去气’应理解为全部排除上述三种气体，这在一般生产条件下是不可能的。
排除玻璃液中的气泡有两种式同时进行。大于临界泡径的气泡由玻璃液上升到玻璃液面，而后破裂进入大窑空间；小于临界泡径的气泡在玻璃液表面力的作用下溶解于玻璃液中面消失。
气泡在玻璃液中的上升速度V与玻璃液的粘度η存在下述关系； V=2/9 gr2 d-d/η g—重力加速度 r—气泡半径
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dd—玻璃液的密度和气泡中气体的密度
由上式可知，气泡上升的速度与玻璃液的粘度成反比，表明玻璃液的澄清与玻璃的组成及熔制温度有关。 与澄清有关的几个主要问题： 澄清过程中气体间的转化与平衡
在澄清过程中，玻璃液所溶解的气体，气泡中的气体与炉气三者间的平衡关系，是由某种气体在各相中的分压所决定的。气体总是由分压高的相进入分压低的相。其间关系可用下图表示；
气体间的转化与平衡除与上述分压有关外，还与气泡中所含气体的种类有关。依据道尔顿分压定律，当A气体进入含有B气体的气泡中时，气泡的总压将增高，气泡中B气体的分压将减小。因而气泡将从四玻璃液中吸收B气体，直到两相中B气体的分压相等。
气体在玻璃液中的溶解度与温度有关，玻璃液温度升高，气体在玻璃液中的溶解度减小。
澄清过程中气体与玻璃液的相互作用
澄清过程中气体与玻璃液的相互作用有两种不同的状态；一类是纯物理吸附，如N2气，不与玻璃成分发生任反应；另一类气体如SO2，与玻璃成分间发生反应，形成化合物，随后在一定的条件下又析出气体。
O2与玻璃液的相互作用 氧在玻璃液中的溶解度首先取决于变价离子的含量，吸收的氧使低价离子转为高价离子。例如； FeO+1/2O2→Fe2O3
当玻璃液中完全没有变价氧化物时，氧在玻璃液中的溶解度是微不足道的。
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SO2与玻璃液的相互作用 无论种燃料，都含有硫化合物，因而炉气中均含有SO2，它能与配合料及玻璃液相互作用形成硫酸盐，例如； XNa2O.ySiO2+ SO2→Na2SO3+(X-1) Na2O.y SiO2
对于含Na2O 15%，CaO12%，SiO2 73%的玻璃液，在900—1200℃的温度围，玻璃液吸收SO2，形成硫酸盐，高于1200℃时，硫酸盐开始分解，到1300℃时，硫酸盐的热分解结束。 澄清过程中澄清剂的作用机理
为加速澄清过程，在配合料中加入少量澄清剂，根据作用机理不同，可将澄清剂分为三类；
（1） 变价氧化物类澄清剂
这类澄清剂有As2O3, Sb2O3 ,CeO2,Mn2O3等，其特点是在低温时吸收氧气，在高温时放出氧气，其作用如下；
As2O3+O2→→→As2O5 400-1300℃ 1300℃
As2O3在玻璃熔制中作用很大，无论是高温熔制还是低温熔制，都能非常明显地加速玻璃液中气泡的排除过程。当玻璃液中As2O3浓度在1%以下时，澄清作用随浓度增大而加快。但浓度继续增大，对澄清无益，反而使玻璃产生乳光现象。 Sb2O3的作用类似于Sn2O3，也是一种常用的澄清剂。但在不同组成的玻璃液中，澄清效果不一样。例如，在重钡冕玻璃中，Sb2O3的效果大大超过Sn2O3。而在钠钙硅酸盐玻璃与硼硅酸盐玻璃中，两者的效果没有明显的差别。 (2)硫酸盐，硒酸盐，碲酸盐类澄清剂
硫酸盐分解后产生SO2，对气泡的长大与溶解起着重要作用. Na2SO3是广泛用于制造瓶罐玻璃，窗玻璃和其他钠钙玻璃制品的有效澄清剂。
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K2SO3,Ba2SO3,Sr2SO3, Ca2SO3, ZnSO3 ,PbSO3,Al2(SO3)3
(NH4)2SO3等所有硫酸盐与Na2SO3一样，在钠钙玻璃中均有很好的澄清作用。 引 入配合料中的硫酸盐，其阳离子本身对澄清过程不起作用。不论引入种硫酸盐，离子交换的结果总是形成硫酸钠而产生澄清效果。与变价氧化物澄清剂As2O3 ，Sb2O3不同的是，硫酸盐的澄清作用与熔化温度密切相关。低温熔制时，对澄清几乎没有影响。只有在1400-1500℃时，硫酸盐的作用才能充分显示 出来。
（3） 卤化物类澄清剂
属于这类澄清剂的有氟化物，氯化物，溴化物和碘化物。工业上常用的是氟化物和氯化物。溴化物和碘化物的澄清作用虽然更强烈，但价格昂贵而不采用。 在玻璃熔体中，氟化物与SiO2反应生成SiF4而挥发，造成硅氧结构网络的断裂，使玻璃液粘度下降，从而加速了澄清过程。 4．玻璃液的均化
玻 璃液的均化包括化学组分均化和热均化两大部分。在玻璃形成阶段结束后，由于各种原因在玻璃液中仍存在着一些与主体玻璃液化学成分不一样的局部区域。例如， 化学组成不同的透明的条状物（条纹），化学组成不同的层状玻璃液，局部熔融的粒状烧结物（疙瘩）。这种不均质体的存在，对玻璃质量的影响极大。例如，主体 玻璃与不均质体两者膨胀系数不同，在界面必将产生结构应力，这往往是导致制品炸裂的重要原因；如两者光学常数不同，必然使光学玻璃产生光畸变；如两者粘度 不同，必然使窗玻璃产生波筋，条纹等；如两者化学组成不同，必然使其界面的析晶倾向增大。
为消除这种不均体，使整个玻璃液在化学成分上达到 一定的均匀性，这就是玻
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璃液的均化过程。不同制品对玻璃化学组分的均化程度要求不同，普通钠钙硅玻璃的均化温度可低于澄清温度。
玻璃液的均化过程常按如下三种式进行； （1） 不均质体的溶解与扩散
玻璃液的均化过程是一个不均质体的溶解与扩散过程。在高粘度的玻璃液中，扩散速度远远低于溶解速度，因而，玻璃液的均化过程实际上取决于扩散速度dc/d。而扩散速度取决于物质的扩散系数D，两相的接触面积S与两相的浓度差(C-C)，
dc/d =DS(C-C)
由上式可知，要增加玻璃液的均化速度就必须增大扩散系数D和两相接触面积S。其中扩散系数是温度和粘度的函数，其关系式为； D=KT/6πrη=RT/A6πrη 式中K玻尔兹曼常数 T绝对温度 r分子半径 η介质粘度， R阿佛加德罗常数
所以要提高扩散系数就必须提高熔体温度,以降低粘度，但这受制于熔窑耐火材料的制约。
上述扩散公式是指在静止液相中的扩散。显然，不均质体在静止的高粘性玻璃液中的扩散是极其缓慢的，熔融玻璃液的扩散系数仅为10-6-10-7厘米/秒。例如，要消除一毫米宽的线道所需的时间为227个小时。
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(2)玻璃液的对流
大窑和坩埚各处玻璃液的温度是不同的，这导致玻璃液产生对流。液流断面上的速度梯度会将玻璃液的线道拉长，不仅增加了扩散面积，而且增大了浓度梯度，从 而增强了扩散作用。可见，玻璃液的热对流有益于玻璃液的均化，但这种流动属层流而不是湍流，因而对玻璃液的均化作用有限。
热对流所产生的均化作用还有其不利的一面。这是因为热对流也增强了对耐火材料的侵蚀，这会在玻璃液中产生新的不均质体。尤其是在某些对耐火材料侵蚀大的光学玻璃中，这种影响尤为显著。 （2） 因气泡上升而引起的均化
当气泡由玻璃液深处向表面上浮时，气泡上浮带动附近的玻璃液流动，形成一定程度的翻滚，在断面上产生的速度梯度导致不均质体的拉长；同时，不均质体受上浮气泡上升力的作用拉长而成线状。这将加快玻璃液的均化过程。
在玻璃液的均化过程中，除粘度外，玻璃液的表面力对均化也有一定的影响。当玻璃液的表面力小于不均质体的表面力时，不均质体的表面积趋于减小，不利于均化。
为加速玻璃的均化，常采用如下法； （1）适当提高玻璃液温度，以降低玻璃液的粘度。
（2）机械搅拌 用坩埚窑熔制光学玻璃或特种玻璃时，常用搅拌器加速玻璃均化。 （3）沸腾法 在高温时，将湿木块，萝卜或土豆等到压入玻璃液底层，使产生大量气泡，引起剧烈搅动，从而加速玻璃均化。
（3） 鼓泡法 对池窑底部的玻璃液进行鼓泡，以加快均化过程。 5．玻璃液的冷却
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均 化好的玻璃液不能马上用以成型，这是因为不同成型法要求不同的玻璃粘度。成型法确定后，它所需要的粘度对不同组成的玻璃来说所对应的温度也不一样。均 化好的玻璃液的粘度比成形需要的粘度小。为了达到成型所需要的粘度，就必须降温。这就是熔制玻璃过程中冷却阶段的目的。对一般的钠钙硅玻璃，通常要降温到 1000℃左右才能进行成型。
在冷却阶段，影响产品产量和质量的两个因素是玻璃液的热均匀程度和是否产生二次气泡。
在冷却过程中，不同部位的玻璃液间多少会有一定的温差。当这种热不均匀性超过某一围时，对生产会带来不利影响。生产上采用的强制冷却往往不利于玻璃液的热均化过程。
在冷却阶段，玻璃液的温度，窑的气氛及压力制度都发生了很大的变化。因而破坏了原有的气液相之间的平衡。由于玻璃液是高粘滞的熔体，要建立新的平衡比较缓慢。因此，在冷却过程中平衡条件虽然改变了，也不一定出现二次气泡。但必须重视有产生二次气泡的在因素。
二次气泡又称再生泡或灰泡，其特点是直径小（一般小于0。1毫米），数量多（每立厘米可达几千个），分布匀。对产生二次气泡的机理已作了不少研究，认为不同玻璃产生二次气泡的原因不尽相同。
硫酸盐的热分解 在已澄清的玻璃液中往往残留有硫酸盐，它们可能来自配合料中的芒硝，也可能性是炉气中的SO2,O2与碱金属氧化物反应的产物(Na2O+SO2+ 1/2O2 →NaSO3).当某种原因使已经冷却的玻璃重新加热时，将导致硫酸盐的分解而析出二次气泡。二次气泡的生成量不仅与温度高低有关，还与升温速率有关。升 温快，二次气泡多；当窑存在还原气氛时，也能使硫酸盐分
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解而产生二次气泡。
溶解气体的析出 气体的溶解度一般随温度的降低而升高。因而冷却后玻璃液再次升高温度时将放出气体而形成气泡。
6．影响玻璃熔制过程的因素 6．1原料及配合料的影响
（1） 配合料的化学组成
配合料的化学组成对玻璃熔制速度有决定性的影响。配合料助熔剂越多，熔制就越快。两者的关系可用熔化速度常数τ表示；
τ=SiO2+Al2O3/Na2O+K2O+0.5 B2O3+0.125PbO
这个公式只适于玻璃液的形成直至砂粒消失为止的阶段。熔化速度常数越小，玻璃熔化温度越低；
A. 熔化速度常数
τ 6．0 5．5 4．8 4．2 B. 熔化温
度℃ 1450-1460 1420 1380-1400 1320-1340
熔化速度常数是一个经验值，只能用以粗略估计。对于含B2O3高的玻璃，
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就不适用。
（2） 原料的性质
原 料的粒度对熔化影响很大，颗粒有不规则的外形，粒度小而均匀，熔化就快；配合料的气体率应符合要求。气体的含量及种类对玻璃液的澄清及均化都有影响；另 外，应从多面考虑选用原料的合理性。对同一氧化物组分，由不同的原料引入时，会不同程度地影响配合料的分层（如重碱与轻碱），挥发量（如硬硼与硼 酸），熔化温度（如Al2O3由氧化铝粉引入时熔点为2050℃，由钾长引入时熔点为1170℃），必然对熔制产生不同的影响；配合料中的碎玻璃，可以 加速玻璃熔化，但其成分必须与所生产的玻璃相同，掺入量必须稳定。 （3） 配合料的加工
应根据不同原料的化学性质和比 重，确定其颗粒大小，以避免配合料分层；配合料中加水，可以减少粉料的飞扬，英砂表面为水润湿后，可以溶解纯碱和芒硝，促进英砂的溶化。均匀分布的水 分，有利于热传导，水分汽化时对玻璃液起强烈的搅拌作用，增大配合料的受热面积。如水分过大，会增大热耗，影响熔化；配合料应混合均匀，保证任一点的配合 料组成均一致，在搬运，保存过程中不分层。
6．2助熔剂及澄清剂的使用
助熔剂对加速玻璃熔制作用十分显著。如B2O3能降低玻璃液粘度，引入1。5%的B2O3，可使熔窑产率提高15%-20%；如As2O3和KNO3的混合物，能使Fe O氧化成Fe2O3，提高玻璃液的透明度，使玻璃液的热透过性增强，从而加速熔制过程；
氟化物是一种强助熔剂，在澄清阶段，氟化物蒸汽和SiF4的放出，加速了澄清
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过程。氟化物与氧化铁反应，既能生成易挥发的FeF3，大大降低玻璃液中的铁含量，又能生成无色络合物Na3FeF6，提高玻璃液的透热性。 6．3加料式
加入熔窑中配合料的厚度，对玻璃的熔化速度及熔窑的生产率有重要影响。 对 于池窑，以往采用间歇式加料，有多缺点。加料时形成料堆，料堆表面温度高，部温度低。表面易熔原料首先熔化，沿料堆往下淌，造成已熔玻璃料液的成分不 均，料堆上层低碱部分难于熔化。粘度较大而结成薄膜，气体很难通过；料堆在自重作用下大部分沉入玻璃液中给熔化和澄清造成困难；间歇加料时玻璃溢液面经常 波动，加剧了对池壁砖的侵蚀，耐火材料颗粒混入量增大，影响了玻璃质量；此外，加料时打开投料口，吸入冷空气使窑温波动，影响了正常的温度制度。间歇加料 时，重的飞料极易堵塞格子砖通道。
玻璃池窑现多采用连续薄层加料，其优点是；配合料以薄的长垅状沿熔窑均匀分布，物料既能得到由对流和辐射式 从上传来的热量，也能得到由玻璃液通过热传导从下传来的热量，由于受热快，促进了配合料的熔化；因为料层薄，避免了配合料沉入玻璃液中，又由于玻璃表 面层温度高，有利于气泡的排除，缩短了澄清时间。
6．4熔制温度，气氛和压力制度
熔化温度是决定玻璃熔化速度和玻璃熔制质量的主要因素。提高熔化温度有利于料粒的熔化，玻璃液的澄清和均化，对于平板玻璃的熔制，熔制温度在1450-1550℃围时，温度每升高10℃，熔化能力就提高5%-10%。熔化温度与玻璃形成时间及熔化率的关系如下表所示； 熔化温度与玻璃形成时间关系表
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A. 玻璃熔化温
度℃ 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 B. 玻璃形成时间
min 53．7 36．4 20．9 10．0 4．0 2．4 1．6
熔化温度与熔化率关系表
A. 玻璃熔化温
度℃ 1370 1420 1470 1500 1530 1600
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B. 熔化率
kg/m2d 350 700 1050 1500 1800 3000
在熔窑耐火材料允的条件下，应尽量提高熔制温度。
玻璃液对窑气氛的变化反应极为灵敏。在无特殊要求的情况下，一般以中 性焰为佳，但实际上多数采用弱还原焰。在使用芒硝做澄清剂时，要加入一定数量的煤粉，用以进行还原反应，为防止煤粉在投料口过早燃烧，应将熔化部产前半部 调整为还原性火焰。在澄清部，煤粉必须烧尽，所以澄清部应保持中性或弱氧化性气氛。澄清部采用氧化气氛利于氧化亚铁的氧化与玻璃液的澄清。对铅玻璃的熔 制，必须采用氧化气氛，否则，铅玻璃及其原料会被还原出金属铅。 窑压力应保持在微正压或零压，以防止冷空气进入。窑正压又不能太大，否则会影响玻璃液的澄清，并造成烟气喷出，致使窑温下降。 6．5高压和真空熔制
在熔制英玻璃时，常采用高压和真空熔制技术来消除玻璃液中的气泡，高压可使小气泡溶解于玻璃液中，抽真空可以使可见气泡迅速膨胀而排除。 6．6辅助电熔
在用燃料加热的熔窑中，将电流通入玻璃液中作为辅助热源，可在不增加熔窑容量的前提下增加产量，这种新的熔制式称为辅助电熔。加热部设在加料口，熔化部及作业部下，可使料层下的玻璃液温度提高40-70℃，可大大提高熔化率。
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6．7机械搅拌与鼓泡
在窑池进行机械搅拌或鼓泡是提高玻璃液澄清速度和均化速度的有效措施。
第五节 玻璃成型
玻 璃成型，是熔融的玻璃液转变为具有固定几形状制品的过程。玻璃在较高温度时属于热塑性材料，因此一般采用热塑成型，常用的法有；吹制法（如瓶罐等空心 玻璃），拉制法（如纤维，管子等），压制法（如烟缸，盘子等器皿玻璃），压延法（如压花玻璃等），浇注法（如光学玻璃），离心法（如显象管玻壳，玻璃棉 等），喷吹法（如玻璃珠，玻璃棉等），烧结法（如泡沫玻璃，微晶玻璃等），漂浮法（如平板玻璃等），以及焊接法（如艺术玻璃，仪器玻璃等）。 玻璃制品的成型可分为成形和定形两阶段。第一阶段赋予制品一定的几形状；第二阶段是把制品的形状固定下来。玻璃的定形通过降低温度来进行。
在 成型过程中，玻璃料除了作机械运动外，不断向围介质进行连续的热传递。由于冷却和硬化，玻璃由粘性液态变为可塑态，然后再转变为脆性固态。可见，玻璃的 成型是一个极为复杂的多种作用的综合过程。其中热传递作用具有极为重要的意义。成形时，玻璃液的热量要传递到围冷却介质中去。对于无模成型制品（如平板 玻璃，玻璃管，玻璃纤维等），冷却介质是空气，热传递式比较简单；对于模型成形制品（如瓶罐，器皿等），冷却是通过模型再向空气二次传递的，情况要复杂 得多。在有模成形过程中，当玻璃液与模具相接触时，由于玻璃的比热比模具小，因而玻璃液表面的温降大，模具表面温升小。另外，因为玻璃导热系数小，玻璃液 的降温仅限于极薄的表面层，玻璃表层的强烈冷却使其
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收缩并短时间脱离模具表面。但玻璃液部温度尚高，由于外温差，玻璃液部的热量将重新加热玻璃表层 使之膨胀而再次与模具相接触。如此反复进行而达到玻璃液的冷却与硬化的目的。在生产中，将玻璃液表面暂时脱离模具而因外温差又被加热的现象称为“重 热”。 1．吹制成型
吹制成型是充分利用玻璃的表面力，粘度和温度的关系，用具有弹性的空气对处于塑性状态的玻璃液进行成形的过程。吹制 法用于空心玻璃制品的生产。多少世纪以来，空心玻璃的成型法主要是手工成型。到十九世纪未，随着工业技术的发展出现了半机械化成型。进入二十世纪以后， 尤其是近几十年来又由机械化成型进展为自动化成型，使空心玻璃的产量和质量有了大幅度的提高。但直到目前为止，手工成型仍不失为一种重要的成型法，它大 多用于生产高级器皿，艺术玻璃以及形状复杂需要量不大的产品。 1.1手工吹制
用人工法吹制玻璃制品时，主要工具是一根长约1—1。5米 的空心金属管。挑料前，为便于玻璃液粘附到吹管上，吹管头部应加热到能与玻璃液相粘合的温度。温度太高，对吹管的氧化腐蚀加剧，而且金属氧化物可能沾污玻 璃料；温度太低，玻璃液不易与管关头粘合。吹管头部的温度常凭经验掌握。挑料时，将吹管的热端放到玻璃液面上，转动吹管，侍管头粘接了足够的玻璃料后，在 不断转动的情况下取出玻璃料，接着吹成小泡。小泡硬化后，再如前法挑取大料，大料的重量应与制品重量相同，并将挑出的大料在铁碗中滚压，使大料符合一定的 形状要求。取料后，吹制的主要动作有；
（1） 吹气 使料泡长大并近于球形，泡壁变薄。
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（2） 转动吹管 使料泡保持对称形状，不因重力作用而歪扭。 （3） 吹管挑料端向上，保持吹管呈垂直状态片刻，使料泡呈扁平状，并使泡底变薄，泡壁变厚。
（4） 吹管挑料端向下，让吹管呈垂直状态保持片刻，使料泡在重力作用下拉长。
（5） 摆动 左右摆动吹管，使料泡在离心力作用下拉长。 上述动作，由熟练技工灵活掌握运用，侍料泡吹制成适当的形状后，再放入模子中定形，并通过展边，打边，展口，装口，装脚，装柄等整形工序，最终制成产品。
手工吹制的缺点是；工作环境差，劳动强度大，生产效率低，制品的尺寸和形状难以符合标准，对操作工技术要求高。 1.2机械吹制
机械吹制有两种法；压—吹法和吹—吹法。前者用以制造广口瓶（如罐头瓶，牛奶瓶），后者用以制造细颈小口瓶（如啤酒瓶，汽水瓶）. （1） 压—吹法
压— 吹法的特点是先将料滴压制成口颈和锥形料泡，然后再吹制成产品。料滴落入由口模和初型模构成的模腔后，冲头下压，同时在口模中形成制品的边口和在初型模中 形成锥形料泡。由于口模的腔完全符合制品的边口外形，因此制品的边口此时已初步定型。当冲模上提后，将口模连同锥形料泡一起送到成型模中，通过置于口模 上的‘吹气帽’，使压缩空气经瓶口进模腔，锥形料泡便被吹成制品。打开口模后，即可将制品取出。这类压—吹机得到了广泛的应用，玻璃制瓶厂中使用的正口 机，就是利用这种原理。
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（2） 吹—吹法
吹—吹法成型的特点是将初型模倒立，使料滴落入有细长颈部的模腔。成型过程大致 分为五个阶段；1装料 料滴落入模腔；2扑气 压缩空气从上向下将玻璃料滴压实做成口部；3倒吹气 压缩空气从下向上将经压实的料滴吹制成料泡；4 初型翻转 将料泡翻转后移入成型模中；5 正吹气 压缩空气自上向下将雏形料泡吹制成型。 2．拉制成型
拉制是由吹制法演变而来的，可用来拉制玻璃管，玻璃棒，玻璃纤维等。 2.1 人工拉管 手工拉制法与吹制相似。用一般法挑料，滚料及吹制。由于拉管用料量大，挑料可分几次进行。最后把大料滚好后吹成大泡再放入坩埚烘‘软’。与此同时，另 一工人用玻璃液在实心铁杆的端部做一个园形顶盖。再将烘‘软’的大泡尾部与铁杆端部的顶盖粘合，然后开始拉制。拉制时，需向管吹气并不停地同步转动两根 铁管子，以免拉制的玻璃管弯曲变形。
拉制玻璃棒时要把玻璃料团做成不带空腔的整体，拉制时不吹气。
2.2机械拉管 水平引制法拉制的玻 璃管直径都在50毫米以下，其引制过程如下图所示；备有加热装置的加热室1通过槽道2与熔窑相连，拉管机前端的旋转吹管4倾斜放置，并伸入加热室中。来自 熔窑的玻璃液流经槽道从槽口3呈带状往下流，缠绕在吹管上，并在拉引机拉力的作用下离开吹管。与此同时，压缩空气不断从吹管中吹入，以形成玻璃管。已吹成 的玻璃管在平滑的滚道上向前拉动，滚道上设有调节玻璃管冷却速度并起退火作用的装置，滚道未端与牵引机5相连，牵引机除起拉引作用外，还能自动切割并传送 玻璃管。 3．压制成型
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压制成型适合于制造形状简单的厚壁玻璃制品或厚壁空心制品。其优点是操作简单，生产效率高，制品规格一致，且不需要 太高的操作技能。但其应用围受到多限制，如壁不能太簿，空腔不能太深，侧壁不能有凹凸不平。而且，制品表面往往有一些不光滑的斑点，并带有模缝线，其 棱角不分明，因表面力的作用而是园的，影响外观效果。为消除上述缺点，有时采用研磨，抛光的法对表面进行修正。
成型时，将从熔窑取出的玻璃液1放入模型2中，再将模环3放在模型上，然后模芯4开始下压，将玻璃液压向四，直至填满整个腔。制品5压成后，将底板6往上推，制品即可脱模而出。
由模型，模环和模芯构成的空间，要精确符合制品的形状。除有时要将制品在加热成可塑状态下做进一步的修正以改变外形之外，模型的部轮廓应与制品的外部轮廓相一致。
模型分闭式模和开式模两种。闭式模是整体结构，只能用以压制外形轮廓和部空腔都是由下而上逐渐放大的制品，如玻璃杯，碟子，烟灰缸等；开式模则是一种分体模，可用以压制形状稍复杂些的制品，开模时，将模型从绞链处打开，以免损坏制品的外形。 4．压延成型
用 压延法成型的玻璃品种有；压花玻璃（2-12 mm厚的单面花纹玻璃），夹丝玻璃（厚度为6-8 mm）,波纹玻璃（有大波和小波之分，厚度为7 mm左右），槽形玻璃（分无丝和有丝两种，厚度为7 mm），熔融法生产的玻璃马赛克和微晶花岗岩板材（厚度为10-15 mm）目前，压延法已不用来生产光面的窗用玻璃或制镜用的平板玻璃。压延成型分单辊压延和双辊压延两种。
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4.1单辊压延法 是一种古老的成型法。将玻璃液倒在工作平台的金属板上，用金属辊将其压延成平板，再送入退火炉退火。为避免金属工作台和辊轴不致被烧坏，须装设冷却装置。
由于玻璃液和金属板不可能同时接触，因此玻璃板表面极不平整，常有很多裂纹，有某种程度的弯曲与明显的波纹，而且仅仅是透光而并不透明。
这种法无论在产量，质量和成本上都没有优势，是一种属于淘汰的法。 4.2 双辊压延法 玻璃液由池窑工作池沿流槽流出，进入成对的用水冷却的中空压辊，经滚压而成平板，再送入退火炉退火，这是一种连续压延成型的法，其产量， 质量，成本都优于单辊压延法。采用对辊压制的玻璃板两面的冷却强度大致相近。由于玻璃液与压辊成型面的接触时间短，即成型时间短，故采用温度较低的玻璃 液。
对压延玻璃的成分有如下要求；在压延前玻璃渡液应有较低的粘度以保持良好的可塑性，在压延后，玻璃的粘度应迅速增加，以保证固型，保持花纹的稳定与花纹清晰度，制品应有一定的强度 并易于退火。
用两台双辊压延机组合在一起，就可压制夹丝玻璃。对夹丝玻璃的丝网有以下要求；
丝网的热膨胀系数与玻璃匹配。
丝网与玻璃不起化学反应，防止钢中的碳与玻璃中的氧生成CO2. 丝网应有一定的强度和熔点，防止夹入时拉断与熔断。 丝网应有磁性，以便在处理碎玻璃时容易除去。 在掰断夹丝玻璃时，丝网应比较容易掰断。 丝网价格便宜，易于采购。
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通常采用的丝网材质为含18Cr的低碳钢，网丝直径为0.46-0.53mm. 5．浇铸成型
这 是一种古老的成型法，主要用于制造光学玻片，艺术雕刻品等。盛玻璃液的坩埚由熔炉移出后稍待片刻，待玻璃液的粘度约在103-106泊时，可进行浇注。 在浇注前须将坩埚玻璃液的表层刮去，以除去表面条纹。在浇注时，应在坩埚中留存适量的玻璃液，以免因受坩埚沾污而组成不均的玻璃液进入注模。 在浇铸时，如使模型高速旋转，由于离心力使玻璃熔体贴附到模子壁上，一直旋转到玻璃熔体硬化为止。采用这种法能够制做大直径的玻璃器皿及大容量的化工设备。 6．离心法
离 心法是由池窑底部流液口流出的玻璃液流入离心盘，在离心盘的侧壁上开有4000-6000个眼，离心盘高速旋转时，玻璃液因离心力的作用由眼甩出而成 细丝，它经高温高速的燃气吹制成纤维棉，之后若喷以合成树脂或沥青则成为硬质热绝缘材料。用这种法制得的纤维直径2-15微米，制品容重10-15公斤 /米3，单机产量可达60吨/天，与喷吹法相比，它的纤维较长，且无玻璃细珠杂质。 7．喷吹法
喷吹法是用高速气流将玻璃液吹散成纤维状细 丝，因而可用于吹制玻璃纤维。如使玻璃纤维在表面力作用下收缩成细珠，则可制成玻璃珠。将玻璃液用高速气流吹散成玻璃液流，再用电磁力的振动使液流分散 成液滴，液滴在表面力作用下形成细珠，这是又一种制造玻璃细珠的法。用这种法的优点是成本低，产量高，缺点是球径不易控制，有纤维或棉状杂质，或有 带尾巴状的细珠。
另一种制造玻璃珠的法是粉未法，其原理是将玻璃粉碎成要求的颗粒，经过筛分，
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在一定温度下通过均匀加热区，使玻璃颗粒熔融，在表面力的作用下形成细珠。用这种法能制造硬质玻璃珠，珠径易控制，得珠率较高。其缺点是；生产期长，产量低，成本高，热耗大。 8．烧结法
它是把玻璃磨成粉，加入一定量的粘结剂或发泡剂，经成形后再烧结成玻璃制品。其成形法有；
干压法 在玻璃粉中加入少量液态结合剂，如水玻璃，用压机压制成所需形状，而后置于炉中加热到稍高于软化点的温度进行烧结。这种制品往往含有1%左右的微细，因而透明度有所降低。此法主要用于制造尺寸和形状要求较高的产品，如无线电元件和过滤漏斗等。
注浆法 把玻璃粉和水调制成“泥浆”，注入膏模，经脱模，干燥，烧结而成玻璃制品。此法用于制造高硅氧玻璃制品及大型玻璃制品。
泡沫玻璃是另一类烧结制品，把能在高温下分解放出气体的物料作为发泡剂加入玻璃粉中，烧结时，发泡剂和玻璃粉相互作用的结果制成带很多闭口气的不透水的泡沫玻璃。 9．浮法成型
浮 法是指玻璃液流入锡槽后在熔融金属锡的表面上成型为平板玻璃的法。熔窑已冷却至1150-1100℃的玻璃液，通过连接熔窑与锡槽的流槽，流到熔融的 锡液表面上，在自身重力，表面力以及拉引力的作用下，摊开成玻璃带，并在锡槽中被抛光与拉薄，在锡槽末端玻璃带已冷却到600℃左右，将即将硬化的玻璃 板引出锡槽，通过过渡辊台进入退火窑。 9．1浮法玻璃的成型机理
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浮法成型分玻璃液流到锡液表面，玻璃液展薄，玻璃抛光和拉薄四个阶段。 （1） 玻璃液的自由厚度
玻 璃液与锡液互不浸润，互无化学反应，锡液的密度大于玻璃液，因而玻璃液浮于锡液表面，浮在锡液面上的玻璃液在不受任外力作用时所显示的厚度称为自由厚 度。自由厚度（H）决定于下列各力之间的平衡；玻璃液的表面力σg，锡液的表面力σt，玻璃液与锡液界面的表面力σgt，以及玻璃液与锡液的密度 dg, dt,其关系式为；
H2 =2 dt (σg +σgt―σt)/g dg (dt―dg) 式中g为重力加速度
当玻璃液温度为1000℃时，把有关各值代入上式，得H =7mm,与实测值接近。 （2） 玻璃液的浮起高度
浮在锡液表面的玻璃液，必然有部分沉入锡液，其浮起高度h1和沉入深度h2可用下式计算；
h1=(1―dg / dt) ×H (3)玻璃的抛光时间
由 流槽流入的玻璃液，由于流槽面和锡液面存在的落差以及流入时的速度不均，将形成成正弦状波纹，在玻璃液纵向漂移和横向扩展时，波纹将逐渐减弱。玻璃液由于 表面力的作用而使表面平整，达到玻璃抛光的目的。该过程所需的时间即为抛光时间。经理论计算及实际测定，成型温度为1000℃时，玻璃抛时间约为 1min. (4)玻璃的拉薄
玻璃的拉薄分低温拉薄（850℃）和高温拉薄（1050℃）两种法，拉制效果并不
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相同。低温法可以拉制更薄 的玻璃。离开抛光区的玻璃进入强制冷却区，降温至700℃，粘度为107Pa s,而后进入重新加热区，温度回升到850℃，粘度为105Pa s，在使用拉边器的情况下进行拉薄，其收缩率达30%左右；离开抛光区的玻璃也可冷至850℃，再配合拉边器进行高速拉制，收缩率可降到28%以下。 9．2锡液的物理性质
作为浮抛液的锡液，在成型过程中的作用是托浮和抛光玻璃。锡液的物理性质示于下表； 锡液物理性质表
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由上表可知，锡液的密度大大高于玻璃的密度（2.7 g/cm3），有利于对玻璃的托浮；锡的熔点（231.96℃）远低于玻璃出锡槽口的温度（650-700℃），有利于保持玻璃的抛光面；锡的导热率为玻 璃的60-70倍，有利于玻璃板面温度的均匀；锡液的表面力（462-502）×10-3N/m高于玻璃液的表面力（220-380）×10-3 N/m，有利于玻璃的拉薄。另外，在玻璃成型的温度围，锡箔蒸气压变化在1.94×10-4—0.133Pa之间，所以锡液的挥发量极小。
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使用锡液作为浮抛介质的主要缺点是Sn极易氧化成SnO,SnO2，不利于玻璃的抛光，同时又是产生虹彩，沾锡，光畸变等玻璃缺陷的主要原因，为此必须采用保护气体。 9．3保护气体
为防止锡液氧化，减少玻璃缺陷，在锡槽中引入由N2和H2组成的气体，其中N2所占的比例为91-96%。
附；玻璃液粘度与玻璃工艺操作的关系
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第六节 建筑微晶玻璃
建筑微晶玻璃分两类，一为压延成型的微晶玻璃，二为烧结成型的微晶玻璃。成型式不同，晶化式不同，材料结构和性能也不同。 一 压延成形微晶玻璃
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压延成型微晶玻璃以高炉渣为主要原料，掺加硅砂，纯碱和适量晶核剂，经熔化，压延成形，晶化处理而制成。
前 联于1958年开始研制，1966年在乌克兰康斯坦丁汽车玻璃厂建成了两条用压延法生产矿渣微晶玻璃板的生产线,年产量为100-150万㎡。产品分 黑，白，灰三种，白色微晶玻璃板施釉后呈枣红，杏黄，墨绿，湖兰及天然纹等多种色彩和纹样。其后，又在十月革命玻璃厂建成了用压制法生产暗灰色微晶 玻璃砖（250×250×20，300×300×20）的生产线，年产量为30万㎡。至1980年，前联建筑微晶玻璃年产量为10800万㎡。
美， 英，法，德，日等多也都进行了大量的研究工作，唯前联实现了工业化生产。我国于1973年将建筑微晶玻璃研究列为全国重点科研项目，先在建立 了一个试验车间，后在建立了一条生产性试验线，虽经小试，中试，历时十年，但末能取得成功。1986年和1988年，，先后与多 次洽谈技术引进，至今末能谈妥。据报道，晶牛集团于已于2001年10月试验成功用压延法生产红色微晶玻璃板，板厚12mm，尾矿用量55- 60%，成品率为90%。与烧结微晶玻璃相比，能耗低20%，成本低20%。
1．康斯坦丁汽车玻璃厂微晶玻璃生产概况 工艺流程；
配料→熔化→压延→晶化→掰板→切裁→包装 ← ←碎玻璃仓←←破碎←
主要原料；康斯坦丁高炉矿渣，其化学组成围为(wt%)；
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screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=’点击在新窗口查看全图\\nCTRL+鼠标滚轮放大或缩小’;}\" border=0> 料（㎏/吨玻璃液）
高炉渣500-600，硅砂300-400，添加料120- 主要设备及工艺参数
池窑 横火焰池窑，池深约0。5米，池底由电辅助加热并鼓泡。以天然气为燃料，在还原气氛下熔制，熔化部面积145㎡，熔化部表面温度1480℃，成形部面积115㎡，温度为1260±20℃，熔化能力为55吨/日 压延成形机
下辊与上辊直径比为4：1，下辊浸入水槽，上辊通冷却水
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板宽1600-1850㎜，板厚7-12㎜，成形速度20-120 m/h 板厚10㎜时，成形速度约为50 m/h
每条生产线配置两台压延成形机，其中一台备用。 晶化炉和退火炉
晶化炉长120-130米，最高温度930℃ 切割机和掰板机
2．建筑微晶玻璃的特性及应用 （1） 材料性能好
建筑微晶玻璃装饰面板与天然，花岗岩的性能如表所示； 建筑微晶玻璃板与天然，花岗岩的性能表
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化学稳定性好，抗酸，碱，海水的腐蚀性强。
色彩丰富，可以通过在板面施加不同的色釉制成色调不同，纹样各异的板材。配套性好，不像天然材难以配套。
自洁性好，微晶玻璃吸水率为零，铁锈，油污等难以渗入，不容易沾附灰尘，易于清冼。
安全性好，不像某些天然材有放射性。
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易于粘贴 （2）应用围广
建筑微晶玻璃表面光洁，色彩丰富，耐水耐油耐磨损，自洁性好，抗冻性好，除用作公用，民用建筑的外墙装修材料，也可以在超净化车间使用。 建 筑微晶玻璃，作为一种结构材料，耐磨性好，在采矿场，可代替钢材用做导料槽，溜槽，料斗的衬里;在选矿厂，可代替碳钢或灰口铸铁，制造水力旋流器锥体；在 焦化厂，可用作溜焦槽的衬；在水泥厂可用于气压输送菅道的衬；在发电厂，可用于煤，煤灰的输送；设备使用寿命提高5-10倍；
建筑微晶玻璃，作为一种种耐酸硷，耐高温，耐磨耗的材料，可用作有腐蚀性介质厂房的地板，墙壁或容器。例如，用于有金属熔体溢出的地面，液态金属的冷却沟渠，用以制作浇铸金属的模具，制作催化裂化器的衬等。
另外，建筑微晶玻璃既可用金属纤维增强，也可与金属件组合，制成增强复合构件，建筑微晶玻璃纤维也可用以增强其他材料。
总上所述，建筑微晶玻璃可代替钢材，铸铁，有色金属，玻璃，瓷，混凝土，以及其他贵重天然材，用途极为广泛。 3）生产成本低，环保效益好
原料价格低（以工业尾矿，冶金矿渣，煤矸，粉煤灰等作为主要原料）；纯碱用量少（约为普通玻璃的一半）；能耗低（熔制温度较低，特别是液态渣直接利用时，能耗更低）。
既大量地利用了固体废渣（配合料中高炉渣占60-70%，用灰渣时高达85%），又减少了天然矿物原料用量，减轻了环境负荷。而且用作建筑物外墙饰面材料时，美化了城市（如前联的国际机场，国民经济展览馆冶金厅，国立玻研究院及康斯
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坦丁民居） 3．工艺技术难点
（1） 熔化控制难，难以避免析晶
玻 璃液中氧化铁，氧化锰等着色组分含量高，玻璃液颜色深，导热性差（普通玻璃液深度向温度降小于1.0℃/㎜，而建筑微晶玻璃约为1.4℃/㎜），因此， 池窑中玻璃液的温度梯度大；建筑微晶玻璃的析晶上限温度高，为1180-1220℃（平板玻璃为900℃，瓶罐玻璃为1010℃），致使池窑的某些部位 玻璃液容易析晶。 （2） 成形控制难，既容易析晶折断，又容易变形塌陷
对于一般玻璃，成形温度比析晶上限温度高150-℃，建筑微晶玻璃的成形温度比析晶上限温度高50-70℃，有时只高出30℃；
玻 璃碱金属氧化物含量低，碱土金属氧化物含量高，料性短；着色氧化物含量高，透热性差。因此，成形时，一面，玻璃板表面层冷却比透明玻璃快得多，易于析 晶，晶体的生长引起粘度的急速变化，大晶体的出现导致微裂纹的产生或折断；另一面，玻璃板层降温速度比透明玻璃慢，，玻璃液粘度小而导致变形或塌陷。
（3） 晶化控制难，既易于开裂，又易于变形
建 筑微晶玻璃的核化温度为650-750℃，晶化温度（晶体生长温度）为800-950℃，有的高达1000℃，而软化温度却较低，因此，晶化处理时容易软 化下垂甚至粘辊现象；又由于晶化过程中，残留玻璃相的组成在不断地变化，特别是在微晶玻璃的结晶能力强，晶相数量多的情况下，晶相与玻璃相间因热膨胀系数 之差而产生较大的热应力，如晶化处理升温速度控制不当，则易于开裂，也易于变形；当板材上下温差较大时，可能引起板材上下层晶化程度的差异，使板
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材上拱变 形。 4．原因分析
建筑微晶玻璃在生产过程中存在上述技术难点的主要原因与微晶玻璃析晶时的成核式有关。
成核剂种类多，如Fe2O3,Cr2O3,TiO2,ZrO2, MnO ,ZnO,氟化物，硫化物，硫酸盐，磷酸盐等。
成核剂含量变化大，某些成核剂是作为矿渣本身的杂质组分而引入的，某些成核剂易于挥发，某些成核剂受熔制条件影响很大。
成核式多，既有均相成核，也有非均相成核，既有体积成核，又有表面成核。 成核过程复杂，成核过程中可能伴有液-液分相现象，而晶体析出时母体相成分的变化将导致各氧化物相对比例的改变，有可能析出新的晶相。 耐火材料受融蚀时，某些组分进入玻璃液，也可能成为成核剂。 成核密度大。
成核机制的复杂性对建筑微晶玻璃的熔制，成形与晶化热处理都造成了极大的影响。
5．建筑微晶玻璃工艺，结构与性能的关系
建 筑微晶玻璃的结构特性是在基体相（残留玻璃相）中，均匀地分布着尺寸约为1微米的结晶体，结晶度在60%-70%。建筑微晶玻璃的性能取决于其结构特性， 只有当微晶玻璃中晶体数量多，晶体尺寸小，晶体分布均匀时，微晶玻璃才能具有优良的性能。而建筑微晶玻璃的结构特性和生产工艺密切相关，一旦微晶玻璃的结 构均匀性受到影响，就必然影响到其性能。
建筑微晶玻璃的生产是一个矿渣，尾矿，硅砂等晶态或非晶态原料自其起始态向
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非晶态转变，又由非晶态向晶态 转变的过程。凡是影响晶态转变过程的因素都不可避免地对微晶玻璃结构的均匀性产生影响，从而影响微晶玻璃的性能。对微晶玻璃的结构与性能产生影响的主要工 艺因素及宜采取的措施有； （1）原料成分的稳定性和配合料成分的均匀性 （2）窑炉熔区温度的均匀性
为提高温度均匀性，采取的主要 措施有；采用薄层化料式，以缩小玻璃液部温差。适当提高熔制温度，实施强化熔制，以防止熔化与澄清时析晶，但最高温度不宜超过1600℃；采取鼓泡或 机械搅拌，提高玻璃液的温度均匀性；增设电辅助加热，防止玻璃液温度局部偏低；热态渣直接入窑。 （3）玻璃熔制温度，气氛，压力制度的稳定性 （4） 成形设备对玻璃料性的适应性
采用其他成形式，如垂直流延成形，浮法成形，烧结法成形等 （5） 晶化处理工艺制度的稳定性
玻璃板底面形成沟槽，以加快冷却，避免沾辊；一次降温直接晶化，核化过程在玻璃板温度降至晶化温度以前完成；在锡槽中进行晶化处理。 二 烧结微晶玻璃
1966 年，日本电气硝子的微晶玻璃研究从已开发的Li2O-Al2O3-SiO2系统低膨胀微晶玻璃转向新的探索目标，开始研究CaO-Al2O3-SiO2系 统的白色微晶玻璃建筑材料。为实现白色的外观，结晶的尺寸必须大，晶核数量必须少，而在压延成形时，也遇到了因析晶而破裂的困难。试制过程中发现， β-硅灰析晶时，玻璃已经很软，因而提出了使玻璃块融接成板状，再提高温度使之析晶的设想。试验表明，这是一条可行的技术途径。并于1974年取得烧结 法生产微晶玻璃的
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工业化试验的成功。产品标准尺寸为900×900×15mm和900×1200×15mm. 据报道，我国目前已有三家公司 批量生产微晶玻璃，年生产能力约为50万平米，（其中有茂名中辰建材工业有限公司，嘉善新辰建材有限公司）。新辰公司年产微晶8万平 米，色调为白，灰，米黄，浅棕，抗压强度为285MPa，抗折强度大于30MPa，冲击韧性264KJ/m2，吸水率0。04%。由于产品规格，花色品 种，销售价格等原因，国仅人民大会堂厅，北京新机场候机厅，国际中心，环球广场等少数工程使用。我国仍每年从国外进口大量高档材。 1．生产工艺
原料 硅砂，灰，长等天然矿物原料及少量纯碱等工业原料
化学组成(某厂白色玻璃料)
A. SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O B2O3 BaO ZnO
B. 54.28 4.76 0.19 0.09
15.39 0.13 1.13 11.24 1.78 4.88 5.68
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工艺流程
配料→池窑熔化（1450-1500℃）→水淬（直径1-7mm粒状玻璃料，也可压延成板再水淬）→干燥→装车 （料粒装在台车上的耐火材料底板上）→在隧道窑中烧结并晶化（以250℃/小时的速度从室温升到700℃，再以120℃/小时的速度升到1100℃，保温 2小时）→研磨→背面粘贴玻璃纤维-环氧树脂层→切裁，钻。
烧结，晶化过程
约850℃，玻璃开始软化，颗粒相互融接，成为无空隙的一块板。 约950℃，针状β-硅灰开始从融接的界面向玻璃颗粒部生长。
约1100℃，保温1-2小时，结晶生长完成，形成由直径为2-3微米，长几十微米的针状，柱状β-硅灰聚集而成的球状或扫帚状结晶体，结晶体约占40%，基质玻璃约占60%。板面凹凸不平几乎全部除去。
微晶玻璃板表面一经研磨，便呈现出具有从颗粒边界生长的结晶花纹以及由玻璃基质赋予的半透明外观。 2．工艺技术及材料性能的特点；
原料中着色氧化物含量低，回避了熔制时因玻璃液颜色深，透热性差而玻璃熔体温差大的问题。
原料中不含成核剂，配料时不加成核剂，回避了熔制时易于析晶的问题 成形式的改变，回避了压延成型时因易于析晶而造成的困难。
先烧结，再晶化，整个过程都在耐火垫板上进行，回避了晶化热处理时因晶化温度高于软化温度而易于变形的问题。
晶 化仅依赖于表面成核，而晶核仅形成于颗粒界面，晶核数量少，晶体有足够
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的生长空间，故晶体尺寸大，斑状晶花分布在透明度较高的玻璃相中，射入微晶玻璃的光 线因部各相的漫反射而显得柔和及有深度，产生类似钻般晶莹剔透，璀璨发亮的光学效果。而压延成型的微晶玻璃则没有光泽。
玻璃虽已烧结，但料粒 界面仍能吸收部分应力，而且大结晶的相互交错，也有利于吸收受冲击时的应力。因而有效地提高了板材的抗冲击强度。虽然烧结微晶玻璃的抗折强度约 50MPa，不到压延成形微晶玻璃的一半，但已为和花岗岩的3-4倍。由于抗冲击强度明显提高，达2.5kgcm/cm2，略高于，为普通玻 璃的3-4倍，才使以玻璃作为饰面材料成为可能。其实，用有色玻璃替代和花岗岩作为外墙饰面材料，在欧美早在古代就已开始，但过去皆以失败告终，原 因是料为粗晶的集合体，晶粒界面能够吸收热和机械的冲击应力，而原先的玻璃没有这种吸收应力的界面。
可加工性好，微晶玻璃可经软化（加热至760-800℃）而加工成弧面或曲面，不像天然材那样需经雕刻而成。由于化学稳定性好，光泽度的耐久性也好，抗冻性好，可用于外墙装饰。 技术难点；
晶化温度制度及温度场对气泡的大小及数量影响极大，板面气泡不易完全消除。
晶化时容易炸裂，直接影响产品的合格率。
玻璃本身的粘度-温度特性，晶化温度制度，垫板质量等对板面的平整度影响极大，如果板面不平，将给后续的研磨与抛光带来极大的困难。
第七节 玻璃加工
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玻 璃作为透明材料，因其良好的透光性和高的抗压强度而广泛地应用于建筑及其他多领域。但是，普通单片玻璃抗折强度低，抗冲击强度低，在节能，安全，防， 隔音，隔热等面远远不能满足建筑技术发展的需要，使其应用受到了限制。为了既能保持普通玻璃的长处，又能弥补普通玻璃的不足，需要对玻璃进行深加工。
以 玻璃原片为基础，经过物理，化学或其他物理化学相组合的现代技术，使玻璃具有新的结构和形态的过程，称之为玻璃加工。它赋予了玻璃新的功能，提高了玻璃的 技术含量和附加值，拓宽了玻璃的应用领域。它不仅与建筑业和交通运输业（公路，铁路，航运，海运）密切相关，也早已成为电子信息，国防军工等高新技术不可 缺少的材料。
改革开放以来，我国加工玻璃的工艺技术，生产品种，生产规模都取得了长足的进步。目前，加工玻璃的主要品种有；钢化玻璃，涂膜玻璃，夹层玻璃，中空玻璃等。
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screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt=’点击在新窗口查看全图\\nCTRL+鼠标滚轮放大或缩小’;}\" border=0> 我国加工玻璃虽取得了很大的发展，但还存在下述问题;
(1)国只有少数浮法生产线（上海的SYP,由英国皮尔金顿公司投资；如的GFG和的DFG，皆由美国PPG公司投资，于97年将股分转让给日 本）生产的平板玻璃能符合玻璃加工对玻璃原片的质量要求，而90%以上的浮法玻璃存在平整度差，渗锡量高,透光率低的质量差距，因此，部分原片仍依赖进 口。尽快提高我国浮法玻璃生产技术水平是当务之急。
(2)企业生产规模小，技术装备水平不高，大部分企业原为工厂的附属车间，规模小，品种单一；引进线50%以上的装备系国外80年代水平；由于产品质量，配套能力，设备故障，市场销售等原因，生产线平均开工率不足30%。 (3)产品开发应用力度不够，材料生产部门，建筑设计部门，建筑施工单
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位之间脱节。
(4)加工玻璃基础研究投入少，科技开发能力低，企业陷于低价恶性竞争，为生存而挣扎，中国建材院，玻璃院资金投入减少。 1．钢化玻璃
玻璃实际强度大大低于理论强度的原因是玻璃表面存在大量微裂纹，据测定，在1㎜2表面有300个左右的微裂纹，它们是在生产，加工和使用过程中产生的。提高玻璃强度的法有；
在玻璃表面复盖一层微晶材料或胶质材料，以避免表面损伤，减少微裂纹的产生。例如喷涂SnCl4，以形成SnO2层。
采用火抛光使微裂纹愈合或用氢氟酸腐蚀，使裂纹尖端曲率半径增大，以去除表面已经存在的微裂纹。
采用热钢化或化学钢化的法使玻璃表面产生压应力，以抑制表面微裂纹的扩展。 1.1玻璃的热钢化
把玻璃加热到一定温度后，在冷却介质中急剧均匀冷却，使玻璃的层和表层产生很大的温度梯度，在玻璃尚处于粘滞状态时，虽有温度梯度而无应力，玻璃固化后，原松驰应力逐步转化为永久应力，在玻璃表面形成均匀分布的压应力层。
1.2玻璃的化学钢化
把加热的含碱玻璃浸于熔融的盐浴中，通过玻璃与熔盐的离子交换改变玻璃表面的化学组成，使玻璃表面形成压应力层达到提高玻璃强度的目的。
低温型处理工艺以熔盐中半径大的离子（K+）置换玻璃中半径小的离子（Na+），使玻璃表面因挤压而产生压应力层，其应力大小取决于交换离子的体积效应。
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高温型处理工艺 在玻璃转变温度以上，以熔盐中半径小的离子置换玻璃中半径大的离子，在玻璃表面形成热膨胀系数比主体玻璃小的薄层，冷却时在玻璃表面形成压应力，其大小取决于两者的热膨胀系数之差。 2．镀膜玻璃
采用镀膜法对窗用玻璃进行深加工是玻璃增添新的性能，拓宽新的用途的重要途径之一。镀膜的法有溶液中沉积，化学气相沉积，物理气相沉积和电化学沉积四种类型。 2.1气溶胶法
把 金属盐类溶于乙醇或蒸馏水中制成高度均匀的气溶胶液，再将其喷涂于灼热的玻璃表面，在玻璃表面生成一层牢固的金属氧化物薄膜。例如，将硝酸铜溶解于由水， 乙醇，醋酸和丙酮配制成的混合液中，将硝酸铜溶液喷雾到已加热到600-700℃的玻璃表面上，经热分解而得的氧化铜CuO或氧化亚铜Cu2O与玻璃中的 SiO2作用生成CuSiO3，固结在玻璃表面，制成能吸收紫外线的涂层玻璃。 2.2溶胶凝胶法
将金属醇化物的有机溶液经水解，缩聚而成溶胶，把具有一定粘度的溶胶涂覆（喷涂，浸涂，旋转涂膜）于玻璃表面，在低温中加热分解制成涂膜玻璃。用于制造彩色玻璃，光致变色玻璃等。 2.3蒸发镀膜（真空镀膜）
材料在真空下蒸发并凝结于玻璃表面，再经高温热处理后，形成附着力很强的膜层。蒸发镀膜在真空中进行，为避免残余气体对膜的成分和性能产生影响，要求残余气体的压力在1-0。1Pa。
在 选用蒸发材料时，对于化学元素，既不能用难以蒸发的难熔金属，也不能用
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虽易蒸发但在凝结期间易与残余气体反应造成膜成分波动的Zn,Cd,Ga,Sn, Sb等；对于化合物，只宜选用简单组成的化合物，因其蒸发时常以原化学计量比成膜，具有复杂负离子的化合物几乎都要离解，不宜选用。一些简单的卤化物可以 无任离解的蒸发，生产上常用CaF2,MgF2,AlF3,LaF3等。硫化物如ZnS 在蒸发时易分解为Zn和S，但凝结时仍能复合成ZnS膜；对于合金材料，蒸气成分和膜成分取决于组分的蒸气压及活性系数是否相同或相近，如相差过大，易挥 发成分先行气化而出现成分分馏现象。
材料蒸发的式有；直接电阻加热蒸发和间接电阻加热蒸发，间歇蒸发和连续蒸发。直接电阻加热是把蒸发材料制成 线材或棒材，通电加热使之蒸发，这种法目前很少使用。简接电阻加热的法有；容器加热蒸发源，辐射加热蒸发源和电子束加热等。目前生产高纯膜普遍采用电 子束加热。蒸发材料放在水冷坩埚中，高能电子束在蒸发材料表面产生高温而使材料蒸发。在制造厚膜时或连续生产时，采用连续蒸发加热。
当蒸汽原子在玻璃表面滞留时，原子的不断扩散形成不均匀的晶核，由于蒸汽原子不断地冲击表面，使相邻的晶核长大而聚结，直到形成连续的膜。 2.4阴极溅射法镀膜
在 阴极溅射镀膜装置中，两个电极安装在真空室，以镀膜材料制成阴极靶，以衬底支架为阳极，其上放置待镀玻璃。由辉光放电产生的正离子轰击阴极靶，从靶中溅 出的中性粒子穿过工作气体而凝结在玻璃表面上。与蒸发镀膜相比，原子的动能高，荷电粒子数量多，入射粒子和高能中性粒子对衬底表面有强烈影响（变粗糙，穿 透等），膜质渗杂多。 2.5离子镀法镀膜
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这是一种把真空镀膜的蒸发工艺和溅射法的溅射工艺相结合的新工艺。即蒸发后的气体在辉光放电中因撞击反应而形成离子，离子在电场中被加速，而后在玻璃表面凝结成膜。其优点是；膜的附着力强，膜的密度高，镀膜效率高，对于复杂形状的待镀材料，也能有相对均匀的镀层。 2.6贴膜玻璃
用 特种胶将多层聚酯膜（玻璃膜）贴在普通平板玻璃表面，即制成贴膜玻璃。玻璃膜分建筑用，汽车用和安全用（又称铁甲玻璃）三种；美国于20世纪30年代研制 成功安全膜，最早应用于宇航。我国从1993年开始使用进口的安全膜，最初应用于银行，运钞车，近年已应用于公用建筑。建筑贴膜玻璃分二种。 热反射玻璃，能透过大部分可见光和近红外线，能阻挡大部分远红外线，能有效降低室温度。据上海市测定，在室外温度为38-39℃时，采用热反射玻璃的房间比采用普通玻璃的房间低3。5℃。
低幅射玻璃（Low-E玻璃）能透过太阳的短波辐射热使之进入室，能反射90%以上的室物体辐射的红外线使之保留在室，有良好的保温节能效果。 3．夹层玻璃
夹层玻璃是由两片或两片以上的玻璃用合成树脂胶片（聚乙烯醇缩丁醛薄膜）粘结在一起的安全玻璃。 3.1生产工艺
（1）洗涤与干燥，以去除玻璃原片的油污及杂物，去除中间膜片的NaHCO3粉. （2）洒粉 玻璃进行配对合片时，为防止板面擦伤或防止玻璃热弯时粘片，先在下玻璃表面上喷洒滑粉，再把上玻璃合上。制造弯夹层玻璃时，送入热弯炉用槽沉法进行玻璃热弯。
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（3）人工铺膜 先扫除玻璃表面的滑粉，再将经洗涤，干燥的中间膜切裁后铺在玻璃片之间。
（4）预热预压 以驱除玻璃板与膜片之间的残余空气，以及使中间膜能初步粘住两片玻璃，预热是在100-150℃的预热炉中进行。
（5）热压胶合 主要生产法有真空蒸压釜法和辊子法两种。
采 用真空蒸压釜法时，把夹膜合片后的玻璃板放入蒸压釜中，先抽真空脱气，后加热预粘合，再继续加压胶粘而成。以油作介质时，用蒸汽将油加热到约130℃，用 泵把油压升到1.5MPa，热压时间为95min。以空气为介质时，用蒸汽将空气加热到135-150℃，通入压力为1.1-1.4MPa的压缩空气，热 压90min 采用辊子法时，把夹膜合片后的玻璃板放在辊子上用夹棍排气，而后再加温加压。这种法的优点是能自动化连续生产，但不能生产复杂形状的制品。 3.2品种
普通夹层玻璃(SR) 由两片3mm玻璃和一片0.38mmPVB胶片压制而成。耐冲击性的抗贯穿高度为1m。
抗贯穿性夹层玻璃(HPR) 采用0.76 mm的高抗贯穿能力的胶片（称HPR）。耐冲击性的抗贯穿高度为3.66m。
加天线的弯夹层玻璃 在中间膜中焊入0。10-1。10 mm的铜线。
电热线夹层玻璃 把夹层玻璃中的电热线通电加热，使玻璃保持一定的温度，防止玻璃表面在冬季结雾，结霜。电热线常选用丝径较细的钨丝。
导电膜夹层玻璃 在玻璃板上喷涂四氯化锡溶液，形成一层氯化锡导电膜，由于不加电热线，故不影响视线。 3.3夹层玻璃的性能
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（1）安全性
碎玻璃不脱落。在受到外力撞击或发生台风，地震等自然灾害时，普通玻璃会碎裂而脱落，容易伤人。夹层玻璃破碎时，只产生“蜘蛛网“状的微裂纹，碎玻璃仍牢固地粘附在PVB胶片上而不致脱落伤人。
抗穿透性强。受冲击时，PVB胶片可吸收冲击能量，作为汽车玻璃时，既能阻止外来冲击物进入窗，也能阻止人员穿透玻璃冲出窗外；作为防弹玻璃，适用于银行，邮局的柜台和运钞车的防护
能防止二次事故发生。用夹层玻璃作汽车前风挡玻璃，遇到交通事故时，碎玻璃不脱落，仍能保持透光性，不会影响视线，不会引发二次事故。钢化玻璃破碎时，会产生视觉障碍，容易导致二次事故的发生。
防盗性好，门窗是建筑物防盗的薄弱部位，安装夹层玻璃后，即使玻璃破碎，碎玻璃也仍然牢固地粘附在薄膜上，使门窗的防盗性大为增强。用于汽车门窗时，也能有效地提高安全防性。
（2） 隔音性 夹层玻璃中PVB的粘弹性对声音传播具有高阻尼作用，能大幅度降低玻璃谐振频率引起的重合效应，增强了玻璃的隔音效果。厚度为6。76mm的夹层玻璃（两 块3。0 mm的单片玻璃+0。76 mm厚的薄膜）与厚度为6。0mm的单片玻璃相比，其隔声量对比如图所示。
（3）隔热性 通过选用不同的PVB薄膜和一定功能的玻璃，可以提高夹层玻璃的隔热性。
彩色PVB胶片 由彩色PVB胶片制成的有色夹层玻璃可以阻止的热量进入室，减少空调器负荷。
热反射涂膜玻璃 由热反射涂膜玻璃制成的夹热玻璃能反射太的大部分热
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量，适合于装有空调的建筑。
低反射涂膜玻璃 由低反射涂膜玻璃制成的夹热玻璃能将大部分红外线和远红外线反射回室，阻止室热量散失，适合于需要供暖的建筑。
（4）抗紫外线 当PVB胶片含有吸收抗紫外线的添加剂时，夹层玻璃能吸收99%的紫外线，不仅能有效防止皮肤受紫外线伤害，也能有效地防止室家具，文件资料的褪色与受损。 4．中空玻璃 4.1中空玻璃的结构 中空玻璃的结构如图所示；
中空玻璃由玻璃，间隔框，密封胶和干燥剂组成。
玻璃 玻璃是组成中空玻璃最主要的材料，可以是普通浮法玻璃，镀模玻璃（热反射玻璃，低辐射玻璃），吸热玻璃（着色玻璃），安全玻璃（钢化玻璃，夹层玻璃）等。
间隔框 间隔框为铝框，它决定空气层厚度，而空气层厚度对中空玻璃的隔热性至关重要。
密封胶 密封胶分第一道密封胶和第二道密封胶两种。第一道胶选用聚硫胶，硅酮胶和聚氨脂胶，最常用的是聚硫胶，主要起粘结玻璃与框架的作用；第二道密封胶选用热融性丁基胶，它对水汽的扩散率很低，，对延长中空玻璃的使用寿命作用很大。
单道密封时只使用第一道胶，由聚硫胶将玻璃与铝框粘结牢固，但抗水性差，水汽容易进入夹层造成结露而使中空玻璃失效。双道密封则在第一道密封的基础上最增加一道丁基胶密封，有效地延长了中空玻璃的使用寿命。
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干燥剂 常用的干燥剂为分子筛，它能吸收空气层的水汽，使空气保持干燥而不结露。空气层中的湿气部分来源于制造中空玻璃时空气原来含有的湿气，另一部分则是中空玻璃在使用过程过玻璃渗透而入的湿气。 4.2中空玻璃的性能
中空玻璃的性能取决定于中空玻璃的结构，其隔热性，隔音性，透光性可通过选用不同性质的玻璃和不同厚度的空气层来控制。 （1） 隔热性
中空玻璃的热阻R总= RI +∑RG +∑RA + RO
式中RI，RO为中空玻璃，外表面的热阻，对于一定的使用埸所，为定值。 ∑RG为单片玻璃的热阻之和 ∑RA为各空气层的热阻之和 玻璃的热阻
普通玻璃的导热系数为0。77 W/m2K,是空气的27倍。要增大玻璃的热阻，不能单纯依靠增大玻璃的厚度，而需要选用特殊性能的一些玻璃。例如：低辐射玻璃，对可见光的透过率与普通 玻璃相同，但能将室的红外线和远红外线全部反射回去，避免室热量散失，适用于在寒冷地区使用；热反射玻璃，能将大部分太阳能反射回去，阻止太阳能进入 室，适用于需要安装空调的地区使用；吸热玻璃，对热的吸收率很高，吸收太的热量后能向两侧释放，如果在吸热玻璃的一侧再增加一层反射膜，则阻止太阳 热能进入室的效果更好。
空气层热阻 空气的导热系数很小，为0。 W/m2K，而且夹层的空气没有对流，因而增加空气层厚度，能明显增大热阻。空气层厚度D与中空玻璃导热系数K的关系示于下图，当D小于10mm时，空 气层中没有对流，随着D增
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大，K减小；当D大于10mm时，对流传热增大，随着D的增大，K值减小的幅度下降；当D大于20mm时，K值几乎不再变化。从 隔热效果与经济性两面考虑，空气层厚度以12 mm为最佳。用导热系数低的气体如氩气代替夹层中的空气也能增强中空玻璃的隔热效果。 （2）隔音效果
单片玻璃能使噪音降低20-22dB,双层中空玻璃能使噪音降低29-30 dB，为提高隔音效果，可采用下述措施； 选用厚度不对称的玻璃板。
在空气夹层中充填特种气体，如SF6。
利用PVB对声波的阻尼作用，采用夹层玻璃制造中空玻璃。
采用上述法后，中空玻璃可使噪音降低45dB，能使80dB的交通噪音降低到35dB，适于临街建筑使用。 （3）中空玻璃的透光性
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