玻璃的制造是一个将原料高温熔融后冷却形成非晶态固体的过程。以下是其基本制造方法和流程:
### **一、主要原料**
1. **硅砂(SiO?)**:主要成分,占原料的60%-70%,提供玻璃的骨架。
2. **纯碱(Na?CO?)**:助熔剂,降低熔融温度(约1500℃→1200℃)。
3. **石灰石(CaCO?)**:稳定剂,增强化学稳定性和机械强度。
4. **其他辅料**:
- **着色剂**:铁、钴、铜等金属氧化物(如铁使玻璃呈绿色,钴呈蓝色)。
- **澄清剂**:氧化砷或硫酸钠,去除熔融时产生的气泡。
- **助熔剂**:氧化镁、氧化铝等,调整玻璃性能。
### **二、基本制造流程**
#### **1. 原料混合与预处理**
- 将原料按比例混合(如硅砂70%、纯碱15%、石灰石10%,其余为辅料),粉碎后加水制成湿料,或直接干混。
- 去除杂质(如铁)以避免玻璃变色。
#### **2. 熔融(Melting)**
- **熔炉类型**:
- **池炉**:连续生产,适用于大规模制造(如平板玻璃)。
- **坩埚炉**:间歇生产,用于特种玻璃(如实验室器皿)。
- **过程**:原料在1500℃左右高温下熔融,形成均匀、无气泡的玻璃液(类似黏稠液体)。
#### **3. 成型(Forming)**
根据产品形状选择不同成型方法:
- **平板玻璃**:
- **浮法**(主流):玻璃液漂浮在熔融锡槽上,自然摊平冷却,形成平整表面。
- **拉制法**:垂直或水平拉伸玻璃液成薄板。
- **瓶罐玻璃**:吹制法(机械或人工吹制)。
- **特种玻璃**:压制法(如光学镜片)、拉管法(玻璃管)、铸造法(异形件)。
#### **4. 退火(Annealing)**
- **目的**:消除玻璃内部应力,防止碎裂。
- **过程**:将成型后的玻璃缓慢加热至500-600℃,恒温后逐渐冷却至室温(需数小时至数天)。
#### **5. 后加工**
- **切割**:用金刚石或激光切割成所需尺寸。
- **打磨/抛光**:提升表面光洁度(如镜子、显示屏玻璃)。
- **强化处理**:
- **物理钢化**:快速冷却表面,形成压应力(抗冲击,破碎后成钝角颗粒)。
- **化学钢化**:离子交换(如用K?替换Na?),增强强度。
- **镀膜**:镀金属膜(导电、反射)或氧化物膜(防蓝光、耐磨)。
- **彩绘/雕刻**:用于装饰或标识。
### **三、常见玻璃类型及特殊工艺**
1. **普通玻璃**:钠钙玻璃(门窗、瓶罐)。
2. **耐高温玻璃**:添加硼砂(硼硅酸盐玻璃,如烧杯、 Pyrex 厨具)。
3. **防弹玻璃**:多层玻璃夹PVB胶片,抗冲击。
4. **光学玻璃**:高纯度原料,精确控制折射率(镜片、棱镜)。
5. **生物玻璃**:可降解,用于医疗植入体。
### **四、环保与趋势**
- **回收利用**:废玻璃( cullet )可掺入原料,降低能耗和排放。
- **节能技术**:电熔炉替代传统燃料炉,减少污染。
- **功能化**:自清洁玻璃、智能调光玻璃、柔性玻璃等研发。
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