1、,第六章 建筑玻璃及其深加工,建筑材料按其用途可分为两类： 第一类：透视采光用的平面玻璃 第二类：墙体装饰用的建筑玻璃饰面材料。,建筑玻璃深加工、是当前平板玻璃厂在生产线上的第二条主线。一次产品经深加工后，不但增添了新的性能与扩大了用途，而且它的增值远远超过了一次产品，目前，深加工的产品主要有：钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等,玻璃马赛克,玻璃马赛克是玻璃墙体装饰材料，色彩鲜艳、化学稳定性好、力学强度高、价格便宜且施工方便。是建筑材料中用量较大的内外墙饰面材料。 常见的生产方法：熔融法和烧结法。 普遍使用的是熔融法。,熔融法,最常见的生产玻璃马赛克的方法是池窖熔融连续压延法。特点是产量
2、高、质量好、成本低，尤其色泽稳定、色差小。 1工艺流程：原料 配料 窖池融化 连续压延退火折断挑选拼装粘贴纸皮成品入库 2原料及配方： 主要原料：包括硅砂、石灰石、白云石、纯碱、硝酸钠、长石、三氧化砷等。 着色原料：主要有重铬酸钾（黄绿色）氧化钴（兰色）氧化铜（湖蓝色）氧化锰（紫色）硫化镉和碘粉（红色、橙色、黄色)氧化镍（灰色）等，有时为了得到系列色彩，常采用组合着色剂。 乳浊原料：主要有石英砂、氟化物、氧化物、磷化物,在,在玻璃配合料中加入一定量的着色剂就可熔制出适用于玻璃马赛克的玻璃液 3.压延系统：压延机是生产马赛克的成型设备,二、烧结法 工艺流程如下图,1.玻璃粉制备 2.配料与成型（
3、如图）,3 着色剂的添加量 玻璃马赛克颜色 无机颜料添加剂 白 色 氧化钛 浅绿色 蓝色料 O.5+ 黄色剂 0.1 粉红色 粉红色料 0.2+ 氧化钛 O.1 黄 色 黄色料 O.5+ 氧化钛 O.1 黑 色 氧化铁 O.2 绿 色 蓝色料 0.5+ 黄色料 0.3,4 制品的烧成 制品的烧成温度为 700 800 ，烧成时间为 0.5 4h 。,第二节 建筑用微晶玻璃,把加有晶核剂 ( 或不加晶核剂 ) 的特定组成的玻璃在有控条件下进行晶化热处理，使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料，称之为微晶玻璃。,一 、组成的选择,作为建筑用微晶玻璃装饰板材要求具有强度大、硬度高、
4、耐酸碱侵蚀、吸水率低及热膨胀系数低等性能。微晶玻璃的综合性能主要决定于析出晶相的种类、微晶体的尺寸与数量、残余玻璃相的性质与数量。第一项由所选组成决定，后四项主要由热处理制度所决定。 微晶玻璃的原始组成不同，其晶相的种类也不相同。例如，晶相有 - 灰石、 - 石英、氟金云母、霞石、二硅酸锂、铁酸钡、钙黄长石、堇青石等。各种晶相赋予微晶玻璃不同的性能。在上述晶相中， - 硅灰石晶相具有建筑微晶玻璃所需性质。为此，常选用 CaO-A1 2 O 3 -SiO 2 系统为该类微晶玻璃的玻璃系统。,微晶玻璃的生产工艺,1 原料 生产白色或色彩鲜艳的微晶玻璃时，一般都使用矿物原料和化工原料。使用的矿物原料
5、有硅砂、石灰石、白云石、长石、毒重石。使用的化工原料有锌白、纯碱、钾碱、锑粉、硼砂、硼酸以及各种着色剂。生产矿渣微晶玻璃时，原料以矿渣为主，如铁渣、矾矿渣等，它们的用量可达 40 50 ，另加硅砂、粘土、化工原料。所得颜色以黑色为主，若加锌白可得灰白色微晶玻璃。为加速晶核形成，一般都加入晶核剂，当氧化钙含量较高时也可不加晶核剂。常用的晶核剂有硅氟酸钠、氟化钙、硫化锌、硫化镁、铁矿石等。所用着色剂与制造一般颜色玻璃相同。 2 玻璃熔融 红色与黄色的微晶玻璃因使用硒粉其挥发量可达 90 ，所以常使用密封性好的坩埚炉熔化。其他色彩的微晶玻璃都使用池窑熔化，它的生产率、成本与质量一般均优于坩埚炉。建筑
6、微晶玻璃的熔化温度为 1450 1500 ，对玻璃液的质量要求与一般玻璃制品相同。 3 成型 可采用吹制、压制、拉制、压延、离心浇注、重力浇注、烧结、浮法等各种成型方法，但生产板状微晶玻璃，目前以压延法和烧结法为主。采用压延法时，其生产工艺与压延玻璃相同。玻璃液经流槽直接进入两对压延辊压延而成板状光面玻璃板。 烧结法是把玻璃液从细流状进入水槽中淬冷而成颗粒玻璃，或压延成板状后再水淬，采用这一方法可保证水淬后的颗粒具有规定的粒径。颗粒玻璃料经干燥、分级，以一定级配装 模，经热处理烧结与核化晶化而成板状微晶玻璃,压延法的主要优点是玻璃板的表面与内部均无气泡，但成品率低。烧结法的主要优点是成品率高，
7、但玻璃板表面与内部气泡较多，尤其是表面气孔严重影响产品质量。,4 晶化热处理 玻璃经晶化热处理后，才能形成微晶玻璃。热处理制度对下列各项有重要影响，如主晶相种类、大小、数量，制品的炸裂、弯扳、气泡的量与大小，产量、燃料耗量、成本等。,第三节 钢化玻璃,2 钢化加热炉 钢化加热炉有多种不同的形式，按其单项功能有电加热和燃气加热、吊挂式与卧式、间歇式与连续式、接触式和气垫式等。根据制品的种类 ( 平钢化和弯钢化 ) 、质量要求 ( 高中低档 ) 、能源 ( 电、燃气 ) 、投资量等而有多种组合形式。例如，当生产一般平钢化玻璃时，常采用电加热吊挂式间歇炉，而生产高级轿车用钢化玻璃则采用电加热、气垫型
8、的连续式钢化加热炉。图 2 5 8 为吊挂式间歇电加热炉，它是目前生产一般平钢化玻璃的最常用的设备。根据制品的大小，其加热段可分为一段、二段、三段或四段。,1.工艺流程与设备,3 玻璃的热弯 凡弯钢化玻璃都必须在钢化前进行热弯，分为模压式、槽沉式和挠性弯曲成型三类。 (1) 模压式热弯。按曲面玻璃所需形状，做成阳模和阴模，在其外表面用玻璃布包裹，把热塑玻璃对压而成。该种热压机与机械加工的液压式牛头刨床槽类似。 (2) 槽沉式热弯成型。在加热炉内，热塑玻璃在自重下弯曲而落在模具上，如图 2-5-9 所示。,(3) 挠性弯曲成型。按弯钢化玻璃所要求的曲面把挠性辊 1 弯成所需形状，在轴心圆钢 2
9、的外面套以由不锈钢片作成的软管 3 ，在软管内每隔一定距离装一个石墨轮 4 ，以支撑外面的软管 5 。由于齿轮与外软管 5 相联，所以软管在转动时轴心不转，如图 2 5 10 所示。,图 2-5-10 挠性弯曲辊热弯机 1 一挠性辊； 2 一轴心园钢； 3 一不锈钢软管； 4 一石墨支承环； 5 一玻璃纤维软管,4 风栅是热钢化法的急冷设备。它可以分为箱式风栅和气垫式风栅两类。在箱式风栅中又可分为手风琴式风栅、固定式风栅和旋转式风栅等三种。箱式风栅是使用最广泛的风栅。 (1) 手风琴式风栅。这种风栅的特点是在鼓风钢化时，在气压作用下，喷嘴前壁向前移动，在钢化结束停止供气时，在弹簧作用下恢复原位
10、。其优点是玻璃板和喷嘴头部之间的距离可由 60mm 缩短为 25mm ，其结构示于图 2 5 11 。 (2) 固定式风栅。其结构示于图 2 5 12 。为提高钢化玻璃的质量，利用偏心装置使风栅作， 5100mm 的圆周运动，为便于热弯后的玻璃进入风栅，常把风栅做成开启式的，其夹角为 60 。 (3) 旋转式风栅。把上述固定风栅固定在旋转轴上即成旋转风栅。在生产上很少使用此类风栅。 (4) 气垫式风栅。其结构示于图 2 5 13 。是目前最新型的风冷设备。其优点是钢化后应力均匀，无吊痕，因是连续钢化，所以产量大。玻璃板与气垫喷孔之间的距离为 0.025 2.5mm ，玻璃板的移动速度为 2.5
11、m min ，该种方法生产平面钢化玻璃时的最大规格可达 1520 2440mm ，厚度为 3 8mm 。,( 三 ) 热钢化工艺制度的确定,玻璃对不同波长热射线具有不同的吸收能力，为此选择适宜的热源温度是必要的,表 2-5-5 列出了其间的关系。 表 2-5-5 热源温度、波长及玻璃的吸收,平板玻璃的钢化温度一般都在 630 -750 ，因此，炉壁温度选择在750 -850 范围内是合适的，它的热辐射波长对玻璃是部分吸收，有利于玻璃内外层的均匀加热,1 炉壁温度的确定,2 钢化温度的确定 常用以下两种方法来确定玻璃的钢化温度。 (1) 应用经验公式确定： Tc=Tg+80 ( 2-5-1 )
12、式中 :Tc 钢化温度；Tg 玻璃的转变温度，以理论计算来确定。 (2) 以玻璃粘度为 10 7.5 Pa s 时的温度为钢化温度。 在上述两种方法中以经验公式来确定玻璃钢化温度的方法最常用和最简便。 3 炉子温度的确定 常用下式计算确定： log(Tv 一 Tc)=ct+log(Tv 一 Tr) ( 2-5-2 )式中 :Tv 炉子温度；Tr 室温；Tc 玻璃钢化温度；t 加热时间； c 与玻璃组成、厚度有关的常数。 4 电炉的宽度 选择炉膛宽度应考虑玻璃能否均匀加热。其与玻璃和辐射元件之间的距离、玻璃和炉膛砖之间的距离密切相关。此外，为使玻璃均匀受热，炉子上下前后可采用分区调节。,5 风冷
13、时间 玻璃的过度冷却是使玻璃产生翘曲的原因之一。另外，为节约电能，应采用两段冷却法，即先急冷后缓冷，从图 2 5 14 中可以看出在急冷 15s 后，玻璃表面温度已降到 500 以下，此时已不会再增加钢化强度，所以可以缓冷。,(四 ) 影响热钢化的因素 热钢化产生的应力是二维各向同性的平面应力，只是随平板的厚度而变，习惯上把中心面上的张应力 M 称“钢化程度”，简称钢化度，以此作为钢化的量值。 影响玻璃钢化度的因素有：淬火温度、介质的传热速率、玻璃厚度、玻璃组成等,第四节 夹层玻璃,由两片或两片以上的玻璃用合成树酯胶片 ( 主要是聚乙烯醇缩丁醛薄膜 ) 粘结在一起而制成的一种安全玻璃。 一般安
14、全要求的夹层玻璃多用于汽车、船舶、电视屏保护罩等。对安全要求高的夹层玻璃常用于防盗、防弹、飞机前风挡、水下建筑物、银行窗口等。除安全性能外，还可以有其他附加性能，例如具有遮阳、电讯、加热等性能。 其工艺流程如下： 1 原片及中间膜片的洗涤与干燥 原片的洗涤是为了去除板面上的油污及杂物，中间膜片的洗涤是为了去除 NaHCO 3 粉。它们的洗涤与干燥，如图 2 5 21 、图 2-5-22 所示。,2 洒粉 玻璃板洗涤干燥后，进行配对合片，为防止板面磨伤与防止热弯时的粘片，在合片前用硬度小的滑石粉喷洒在下玻璃的表面上，再把上玻璃合上。在铺中间膜前再扫去上下玻璃表面上的滑石粉。 3 热弯 在热弯炉中
15、采用槽沉式进行玻璃热弯。常用的炉型有隧道式热弯炉 ( 连续式 ) 和单室热弯炉 ( 间歇式 ) ，在热弯后仍在炉中进行降温和退火。其结构与钢化玻璃热弯炉相同。 4 预热和预压 为驱除玻璃板与中间膜之间的残余空气以及使中间膜能初步粘住两片玻璃，必须进行预热和预压。预热是在 100 150 的预热炉中进行，电加热时间为 3min 。图 2 5 23 为平夹层玻璃的预热预压线，图 2 5 24 为弯夹层玻璃的预热预压线。 5 热压胶合 目前主要的生产方法有两类：真空蒸压釜法和辊子法。 (1) 真空蒸压釜法。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。这类设备有立
16、式油压釜和卧式气压釜之分。前者采用油作介质，用蒸汽管把油加热到约 130 ，同时用泵把油压升到 1.5MPa ，热压时间为 95min ，而后换水冷却，取出后送入水温为 60 70 的肥皂水池中，放置 60min 后清洗取出。后者用空气作介质，用蒸汽管加热空气到 135 150 ，另外通入压力为 1 1 1 4MPa 的压缩空气，热压 90min 即成。,三、化学钢化 在玻璃网络结构中，高价阳离子的迁移能力小，一阶的碱金属离子的迁移率最大。化学钢化就是基于玻璃表面离子的迁移 ( 扩散 ) 为机理的。其过程是把加热的含碱玻璃浸于熔融盐浴中处理，通过玻璃与熔盐的离子交换改变玻璃表面的化学组成，使得
17、玻璃表面形成压应力层。 按压应力产生的原理可以分为以下几种类型： 1 低温型处理工艺 这种工艺是以熔盐中半径大的离子 (K + ) 置换玻璃中半径小的离子 (Na _ ) ，使玻璃表面挤压产生压应力层，这种压应力的大小取决于交换离子的体积效应,这种离子交换工艺都是在退火温度下进行的，故称为低温型处理工艺。2 高温型处理工艺 它是在转变温度以上，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为小的薄层，当冷却时，因表面层与主体玻璃收缩不一致而在玻璃表面形成压应力 3 电辅助处理 上述两种工艺都是在浓度梯度情况下进行离子交换的，促进离子交换的另一途径是产生电场梯度，
18、即使用电流以增大玻璃中离子迁移率。,二、抗贯穿性夹层玻璃 (HPR),过去汽车的风挡玻璃是采用两片 3mm 玻璃和一片 O .38mm PVB 胶片，目前采用的是O .76mm 的高抗贯穿能力的胶片 ( 称 HPR) ，汽车受到冲击时已无生命危险。SR 夹层玻璃中间膜与玻璃之间的粘着力大，玻璃破碎时不易错位，所以中间膜易为锐利的玻璃边所切断。它的耐冲击性的抗贯穿高度为 1m 。HPR 夹层玻璃中间膜与玻璃之间的粘着力稍低，在受冲击破坏时，膜与碎片玻璃之间产生的位移量大于 SR 。另外，由于其厚度增加一倍，所以因锐边产生的掰断的几率远小于 SR ，它的耐冲击性的抗贯穿高度大于 3.66m 。SR
19、 与 HPR 夹层玻璃除采用膜片不同外，其他生产工艺均相同。 三、加天线的弯夹层玻璃 此种夹层玻璃用于汽车前风挡玻璃。它是在中间膜中焊入 0.10 1.10mm 的铜线，再把此中间膜夹在玻璃板中间经热压而成。 天线的预埋方法是用一支带电热的笔，在笔杆上装有一卷直径为 0.10 O .15mm 的铜质天线，笔尖为一滚子，铜线加热后，被笔尖的滚子压入 PVB 胶片中，而后按弯夹层玻璃的生产方法制造。,四、电热线夹层玻璃 把夹层玻璃中的电热线通电发热后，使玻璃保持一定温度，从而防止玻璃表面在冬季结露、结雾、结霜、结冰等现象。这种夹层玻璃多用于车船前风挡玻璃等。电热线常采用钨丝而不采用康铜丝，因为前者
20、的丝径更细而不影响视线。,导电膜夹层玻璃 它是在玻璃上喷涂四氯化锡溶液形成一层氯化锡导电膜而成为导电玻璃，而后按夹层玻璃生产方法制得导电膜夹层玻璃。由于这种玻璃不加电热线，故不影响任何视线。 导电膜的生产过程如下：玻璃板在工作台上喷涂铜铅电极后，由链式推车机推入炉内加热，加热后的玻璃推入镀膜室，由五支喷嘴向玻璃板喷射四氯化锡溶液。在玻璃板的另一面的对称位置同样设置五支喷嘴，向玻璃板喷射空气，以使玻璃板两面的压力相等。喷涂结束后，把玻璃推出喷涂室取下，洗涤、干燥、待用。,第五节 中空玻璃,中空玻璃是一种节约能源的玻璃制品，它主要用于采暖和空调的建筑中，特别适用于寒冷地区的建筑物中使用，另外也用于
21、建筑物内部湿度很高而又必须防止凝结水的建筑物中。 它是在两片玻璃之间周边镶有垫条，从而构成一个充满干燥空气的整体，这就是中空玻璃。 中空玻璃的生产工艺 ： 目前制造中空玻璃有三种方法，即胶接法、焊接法、熔接法。它们各有特点，见表 2 5 7 。从使用耐久性看，焊接法制造的中空玻璃比胶接法经久耐用，而熔接法具有更高的耐久性。从生产工艺看，胶接法是上述几种方法中最为简便的一种，由于胶接用的密封材料性质大有改进，所以目前主要以胶接法生产工艺为主。由于熔接法工艺复杂，目前已不再使用此种方法生产中空玻璃。,第六节 镀膜玻璃,采用镀膜法对窗用平板玻璃进行深加工是玻璃增添新的性质、拓宽新的用途的重要途径之一
22、。在玻璃表面上进行镀膜可以分为四种类型：从溶液中沉积薄膜、从化学蒸气中沉积薄膜、从物理蒸气中沉积薄膜以及从电化学中沉积薄膜。 从溶液中沉积薄膜可以制成金属膜、氧化物膜及有机膜等。 从化学蒸气中沉积薄膜的工艺又称 CVD 工艺，它已成为制膜方法中很重要的一类。它所产生的蒸气相经化学反应形成固体膜。这种反应或发生在玻璃表面上，或发生在到达玻璃表面之前。为加速这种反应过程应使反应活化，这可用多种方法实现，例如使用加热、高频电场、光辐射、电子轰击、表面催化等。,电化学法是在高温下，通过电流把金属离子扩散入玻璃表面而成薄膜。在平板玻璃深加工中主要用于电浮法中以制造彩色玻璃。 以下将叙述与平板玻璃深加工有
23、关的各种镀膜法。 1.气溶胶法 把金属盐类溶于乙醇或蒸馏水中而成为高度均匀的气溶胶液，然后把此溶液喷涂于灼热玻璃的表面上。由于玻璃已被加热具有足够的活性，在高温下金属盐经一系列转化而在玻璃表面上形成一层牢固的金属氧化物薄膜。 此种镀膜法主要用来生产以下四类玻璃：吸收紫外线的玻璃、颜色玻璃、对阳光有部分吸收和反射的遮阳玻璃、半透明的镜面玻璃 2.蒸发镀膜 常称真空镀膜。本工艺的特点是在真空条件下，材料蒸发并在玻璃表面上凝结成膜，再经高温热处理后，在玻璃表面形成附着力很强的膜层,3.阴极溅射法镀膜 用惰性气体 (He 、 Ne 、 Ar 、 Kr 、 Xe) 的正离子轰击阴极固体材料，所溅出的中性
24、原子或分子淀积在玻璃衬底上而成薄膜，这种镀膜方法称阴极溅射法。 1852 年在气体放电的实验中发现了在辉光放电管中造成阴极腐蚀的溅射现象。 1877 年把金属溅射用于生产镜子反射膜上。 1930 年左右又用于唱机录音蜡主盘上的导电金膜，而后直到 1955 年用于大规模生产镀膜材料， 70 年代后用于生产镀膜玻璃。 4.溶胶凝胶法 这种方法是把金属醇化物的有机溶液在常温或近似常温中加水分解，经缩合反应而成溶胶，再进一步聚合生成凝胶。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，在低温中加热分解而成镀膜玻璃；若进行拉丝则成凝胶纤维。或使之全部凝胶化则成凝胶玻璃，再经低温加热制成玻璃纤维与块状玻璃。 这种方法目前主要广泛应用于镀膜，它可以改善玻璃的耐酸、耐碱与耐水性，保持力学强度，使玻璃具有导电性，制造彩色玻璃与光致变色玻璃等。这种方法可同样应用于金属基板或塑料基板上，以改善其性能。,谢谢！,
