玻璃发展史及性能介绍

2014-02-05

网印工业 2014年12期

玻璃发展史及性能介绍

玻璃的发展史

玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前3700年前，古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有色玻璃，约公元前1000年前，中国制造出无色玻璃。公元12世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。18世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃。1873年，比利时首先制出平板玻璃。1906年，美国制出平板玻璃引上机。此后，随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。

3000多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物“天然苏打”，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮，商船搁浅了。于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅，搬来木柴，并用几块“天然苏打”作为大锅的支架，在沙滩上做起饭来。船员们吃完饭，潮水开始上涨了。他们正准备收拾一下登船继续航行时，突然有人高喊：“大家快来看啊，锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！”船员们把这些闪烁光芒的东西，带到船上仔细研究起来。他们发现，这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来，这些闪光的东西，是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打，在火焰的作用下，与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体，这就是最早的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起，然后用一种特制的炉子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人发了一笔大财。

大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。“我国的玻璃制造技术决不能泄漏出去，把所有的制造玻璃的工匠都集中在一起生产玻璃！”就这样，意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃，他们在一生当中不准离开这座孤岛。1688年，一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，从此，玻璃成了普通的物品。

我们现在使用的玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高温制成的，熔体在冷却过程中黏度逐渐增大而得的不结晶的固体材料，性脆而透明。有石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃等。通常指硅酸盐玻璃，以石英砂、纯碱、长石及石灰石等为原料，经混和、高温熔融、匀化后，加工成形，再经退火而得。广泛用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。

玻璃的分类

简单分类

玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃。平板玻璃主要分为三种：即引上法平板玻璃（分有槽/无槽两种）、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。浮法玻璃由于厚度均匀、上下表面平整平行，再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响，浮法玻璃正成为主流的玻璃制造方式。而特种玻璃则品种众多，下面按装修中常见的品种一一说明：

★普通平板玻璃

1．3mm-4mm玻璃，mm在日常中也称为厘，我们所说的3厘玻璃，就是指厚度3mm的玻璃。这种规格的玻璃主要用于画框表面。

2．5mm-6mm玻璃，主要用于外墙窗户、门扇等小面积透光造型等等。

3．7mm-9mm玻璃，主要用于室内屏风等较大面积但又有框架保护的造型之中。

4．9mm-10mm玻璃，可用于室内大面积隔断、栏杆等装修项目。

5．11mm-12mm玻璃，可用于地弹簧玻璃门和一些活动人流较大的隔断之中。

6．15mm以上玻璃，一般市面上销售较少，往往需要订货，主要用于较大面积的地弹簧玻璃门外墙整块玻璃墙面。

★其他玻璃

其他玻璃一说，只是笔者在分类时相对于平板玻璃而言，并非业内正式分类。主要有：

1．钢化玻璃。它是普通平板玻璃经过再加工处理而成的一种预应力玻璃。钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说，具有两大特征：

（1）前者强度是后者的数倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击是后者5倍以上。

（2）钢化玻璃不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂，对人体伤害大大降低。

2．磨砂玻璃。它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成。一般厚度多在9mm以下，以5mm、6mm厚度具多。

3．喷砂玻璃。性能上基本上与磨砂玻璃相似，不同的是改磨砂为喷砂。由于两者视觉上类同，很多业主，甚至装修专业人员都把它们混为一谈。

4．压花玻璃。是采用压延方法制造的一种平板玻璃。其最大的特点是透光不透明，多使用于洗手间等装修区域。

5．夹丝玻璃。是采用压延方法，将金属丝或金属网嵌于玻璃板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃，受撞击时只会形成辐射状裂纹而不致于堕下伤人。故多采用于高层楼宇和震荡性强的厂房。

6．中空玻璃。多采用胶接法将两块玻璃保持一定间隔，间隔中是干燥的空气，周边再用密封材料密封而成，主要用于有隔音要求的装修工程之中。

7．夹层玻璃。夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃（也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃）和玻璃之间的有机胶合层构成。当受到破坏时，碎片仍粘附在胶层上，避免了碎片飞溅对人体的伤害。多用于有安全要求的装修项目。

8．防弹玻璃。实际上就是夹层玻璃的一种，只是构成的玻璃多采用强度较高的钢化玻璃，而且夹层的数量也相对较多。多采用于银行或者豪宅等对安全要求非常高的装修工程之中。

9．热弯玻璃。由平板玻璃加热软化在模具中成型，再经退火制成的曲面玻璃。在一些高级装修中出现的频率越来越高，需要预定，没有现货。

10．玻璃砖。玻璃砖的制作工艺基本和平板玻璃一样，不同的是成型方法。其中间为干燥的空气。多用于装饰性项目或者有保温要求的透光造型之中。

11．玻璃纸。也称玻璃膜，具有多种颜色和花色。根据纸膜的性能不同，具有不同的性能。绝大部分起隔热、防红外线、防紫外线、防爆等作用。

成分分类

玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少，主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等，可截止短波长光线而通过黄、红光，以及近、远红外光，其电阻低，具有开关与记忆特性。卤化物玻璃的折射率低，色散低，多用作光学玻璃。

氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃，其品种多，用途广。通常按玻璃中SiO2以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量，又分为：

1．石英玻璃。SiO2含量大于99.5%，热膨胀系数低，耐高温，化学稳定性好，透紫外光和红外光，熔制温度高、粘度大，成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。

2．高硅氧玻璃。SiO2含量约96%，其性质与石英玻璃相似。

3．钠钙玻璃。以SiO2含量为主，还含有15%的Na2O和16%的CaO，其成本低廉，易成型，适宜大规模生产，其产量占实用玻璃的90%。可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。

4．铅硅酸盐玻璃。主要成分有SiO2和PbO，具有独特的高折射率和高体积电阻，与金属有良好的浸润性，可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。

5．铝硅酸盐玻璃。以SiO2和Al2O3为主要成分，软化变形温度高，用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等。

6．硼硅酸盐玻璃。以SiO2和B2O3为主要成分，具有良好的耐热性和化学稳定性，用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃以B2O3为主要成分，熔融温度低，可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低，是一种新型光学玻璃。磷酸盐玻璃以P2O5为主要成分，折射率低、色散低，用于光学仪器中。

◆普通玻璃（Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2）。

◆石英玻璃（以纯净的石英为主要原料制成的玻璃，成分仅为SiO2）。

◆钢化玻璃（与普通玻璃成分相同）。

◆钾玻璃（K2O、CaO、SiO2）。

◆硼酸盐玻璃（SiO2、B2O3）。

◆有色玻璃（在普通玻璃制造过程中加入一些金属氧化物。Cu2O——红色；CuO——蓝绿色；CdO——浅黄色；CO2O3——蓝色；Ni2O3——墨绿色；MnO2——紫色；胶体Au——红色；胶体Ag——黄色）。

◆变色玻璃（用稀土元素的氧化物作为着色剂的高级有色玻璃）。

◆光学玻璃（在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质，如AgCl、AgBr等，再加入极少量的敏化剂，如CuO等，使玻璃对光线变得更加敏感）。

◆彩虹玻璃（在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化剂和溴化物制成）。

◆防护玻璃（在普通玻璃制造过程加入适当辅助料，使其具有防止强光、强热或辐射线透过而保护人身安全的功能。如灰色——重铬酸盐、氧化铁吸收紫外线和部分可见光；蓝绿色——氧化镍、氧化亚铁吸收红外线和部分可见光；铅玻璃——氧化铅吸收X射线和γ射线；暗蓝色——重铬酸盐、氧化亚铁、氧化铁吸收紫外线、红外线和大部分可见光；加入氧化镉和氧化硼吸收中子流。）

◆微晶玻璃（又叫结晶玻璃或玻璃陶瓷，是在普通玻璃中加入金、银、铜等晶核制成，代替不锈钢和宝石，作雷达罩和导弹头等）。

◆玻璃纤维（由熔融玻璃拉成或吹成的直径为几微米至几千微米的纤维，成分与玻璃相同）。

◆玻璃丝（即长玻璃纤维）。

◆玻璃钢（由环氧树脂与玻璃纤维复合而得到的强度类似钢材的增强塑料）。

◆玻璃纸（用粘胶溶液制成的透明的纤维素薄膜）。

◆水玻璃（Na2SiO3）的水溶液，因与普通玻璃中部分成分相同而得名）。

◆金属玻璃（玻璃态金属，一般由熔融的金属迅速冷却而制得）。

◆萤石（氟石）（无色透明的CaF2，用作光学仪器中的棱镜和透光镜）。

◆有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）。

性能分类

此外，玻璃按性能特点又分为：钢化玻璃、多孔玻璃（即泡沫玻璃，孔径约40，用于海水淡化、病毒过滤等方面）、导电玻璃（用作电极和飞机风挡玻璃）、微晶玻璃、乳浊玻璃（用于照明器件和装饰物品等）和中空玻璃（用作门窗玻璃）等。

玻璃的使用

1．在运输过程中，一定要注意固定和加软护垫。一般建议采用竖立的方法运输。车辆的行驾也应该注意保持稳定和中慢速。

2．玻璃安装的另一面是封闭的话，要注意在安装前清洁好表面。最好使用专用的玻璃清洁剂，并且要待其干透后证实没有污痕后方可安装，安装时最好使用干净的建筑手套。

3．玻璃的安装，要使用硅酮密封胶进行固定，在窗户等安装中，还需要与橡胶密封条等配合使用。

4．在施工完毕后，要注意加贴防撞警告标志，一般可以用不干贴、彩色电工胶布等予以提示。

玻璃生产工艺

玻璃生产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调整物和玻璃中间体，其余为辅助原料。主要原料指引入玻璃形成网络的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物；辅助原料包括澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。

玻璃生产工艺主要包括：①原料预加工。将块状原料粉碎，使潮湿原料干燥，将含铁原料进行除铁处理，以保证玻璃质量。②配合料制备。③熔制。玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温加热，使之形成均匀、无气泡，并符合成型要求的液态玻璃。④成型。将液态玻璃加工成所要求形状的制品，如平板、各种器皿等。⑤热处理。通过退火、淬火等工艺，消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化，以及改变玻璃的结构状态。