第五章玻璃及其加工技術(shù)講稿(一)

1、 該款椅子是由水晶玻璃制成的，設(shè)計(jì)師對(duì)玻璃的成型可能性進(jìn)行了研究，在一塊玻璃板上用每秒鐘1000米的混合磨料的高壓水柱制造了一道縫隙，然后用玻璃彎曲技術(shù)加以彎曲，使它獲得了連續(xù)、透明、優(yōu)雅的造型。它是復(fù)雜現(xiàn)代技術(shù)和簡(jiǎn)單造型方法的完美結(jié)合。玻璃酒杯玻璃酒杯 玻璃冷水瓶玻璃冷水瓶 玻璃花瓶玻璃花瓶 玻璃糖缸玻璃糖缸 微晶玻璃鍋微晶玻璃鍋 不同材質(zhì)的玻璃制品不同材質(zhì)的玻璃制品玻璃藝術(shù)品玻璃藝術(shù)品 玻璃家具玻璃家具 玻璃隔離墻玻璃隔離墻玻璃螺旋樓梯玻璃螺旋樓梯第一節(jié) 玻璃的基本知識(shí)第二節(jié) 玻璃的成型工藝第三節(jié) 玻璃的后期加工第四節(jié) 玻璃制品及其設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 玻璃的基本知識(shí)玻璃的基本知識(shí)一、玻璃的概

2、念二、玻璃的性質(zhì)三、玻璃的原料組成四、玻璃的分類一、玻璃的概念一、玻璃的概念 玻璃是一種透明的半固體、半液體物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過(guò)程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學(xué)氧化物的組成(Na2OCaO6SiO2)，主要成分是二氧化硅。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來(lái)隔風(fēng)透光，屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃，和通過(guò)特殊方法制得的鋼化玻璃等。有時(shí)把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也稱作有機(jī)玻璃。 玻璃其實(shí)是液體。當(dāng)液體冷卻之后，原先動(dòng)蕩而紛亂的分子最終會(huì)形成有序、固定的晶體結(jié)構(gòu)。然而，玻璃分子在凝固過(guò)程中依然保留了液體的特征完全

3、無(wú)序的結(jié)構(gòu)，在玻璃隨溫度下降變成固態(tài)甚至硬如磐石之后，同樣也是如此。此外，玻璃會(huì)隨著光陰流轉(zhuǎn)而失去最初的形狀，就像奶酪一樣“流淌”！只不過(guò)由于整個(gè)過(guò)程需要100億年的時(shí)間（也就是說(shuō)相當(dāng)與宇宙的年齡），因此這一現(xiàn)象根本無(wú)法察覺(jué)。 玻璃的歷史： 玻璃最初是由火山噴出的酸性巖凝固而得到得。 約公元前3700年前， 古埃及人已制出玻璃裝飾品和簡(jiǎn)單玻璃器皿，當(dāng)時(shí)只有有色玻璃； 約公元前1000 年前，中國(guó)制造出無(wú)色玻璃； 公元12世紀(jì)，出現(xiàn)了商品玻璃，并開始成為工業(yè)材料； 18世紀(jì)，為適應(yīng)研制望遠(yuǎn)鏡的需要，制出光學(xué)玻璃； 1873年，比利時(shí)首先制出平板玻璃； 1906年，美國(guó)制出平板玻璃引上機(jī)。 此后，

4、隨著玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī)模化，各種用途和各種性能的玻璃相繼問(wèn)世?，F(xiàn)代，玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。二、玻璃的性質(zhì)二、玻璃的性質(zhì) 1.玻璃的密度玻璃的密度 玻璃內(nèi)幾乎無(wú)孔隙，屬于致密性材料。普通玻璃的密度為2.52.6g/cm3。 2.玻璃的光學(xué)性質(zhì)玻璃的光學(xué)性質(zhì) 有反射、吸收和透射三種性質(zhì)。玻璃的反射率、吸收率、透光率之和等于入射光的強(qiáng)度，為100%。 用于采光、照明時(shí)，要求透光率高；普通2mm窗戶玻璃透光率為90%。 用于遮光和隔熱時(shí)，要求反射率高； 用于隔熱、防眩時(shí)，要求既能吸收大量紅外線輻射能，同時(shí)又保持良好的透射性。 折射率高，可使制品產(chǎn)生璀璨的視覺(jué)效果； 不同的

5、玻璃還具有感光、變色、防輻射、吸收或透射紫、紅外線的性能。 3.玻璃的熱工性質(zhì)玻璃的熱工性質(zhì) 玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.41.2W/mK，傳熱慢，是熱的不良導(dǎo)體。 當(dāng)玻璃溫度急變時(shí)，沿玻璃的厚度從表面到內(nèi)部，有著不同的膨脹量，由此而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過(guò)玻璃極限強(qiáng)度時(shí)，就造成碎裂破壞。 受熱易碎，但添加增強(qiáng)導(dǎo)熱性的材料，可提高其熱穩(wěn)定性。 4.玻璃的力學(xué)性質(zhì)玻璃的力學(xué)性質(zhì) 玻璃的抗壓強(qiáng)度高，一般為6001200MPa，而抗張強(qiáng)度很小，為39118MPa。故玻璃在沖擊力作用下易破碎，是典型的脆性材料。 硬度較大，用普通刀和鋸不能切割。莫氏硬度一般在47（大約是洛氏硬度的十倍）之間。加工方法有：雕

6、刻、拋光、研磨、切割等。 5.電學(xué)性質(zhì)：電學(xué)性質(zhì)： 玻璃在常溫下是不導(dǎo)電體，可做絕緣材料（燈泡、電子管等）； 熔融狀態(tài)下的玻璃則變?yōu)榱紝?dǎo)體，隨溫度下降導(dǎo)電率下降。 6. 玻璃的化學(xué)性質(zhì)玻璃的化學(xué)性質(zhì) 玻璃的化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。 大多數(shù)工業(yè)用玻璃都能抵抗除氫氟酸以外的酸的侵蝕。耐堿腐蝕能力差。 高溫下水也能侵蝕玻璃； 長(zhǎng)期在大氣和雨水中也會(huì)受到侵蝕。 玻璃發(fā)霉：如光學(xué)玻璃儀器長(zhǎng)期受周圍潮濕空氣等作用，會(huì)形成白色斑點(diǎn)或霧膜，破壞透光性。三、玻璃的原料組成三、玻璃的原料組成 根據(jù)原料的作用和用量，可以將玻璃的原料分為主料和輔料兩大類。主料決定著玻璃的物理和化學(xué)性質(zhì)，輔料則是為了改善玻璃某一方面的性能或?yàn)?/p>

7、了加快熔化過(guò)程而加入的物質(zhì)。 1. 主料主料 玻璃的主要原料有：硅砂（石英砂）、長(zhǎng)石、純堿、石灰石、硼砂、碳酸鋇、硫酸鋇、含鉛化合物及碎玻璃等。 硅砂（石英砂）：是玻璃生產(chǎn)中的主要原料，約占70%以上。 長(zhǎng)石：提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。 純堿：降低玻璃熔體的黏度，有助于玻璃的熔化。 石灰石：提供的氧化鈣能在玻璃中起到穩(wěn)定劑的作用。 硼砂：提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的折光率，使之具有良好的光澤。 碳酸鋇、硫酸鋇：能吸收射線，常用于防輻射玻璃的制造。 含鉛化合物：降低玻璃熔體的黏度，降低玻璃的熔制溫度，提高玻璃的折光率，使玻璃具有特殊的光澤。 碎玻璃：降低能源的消耗量，大約可加

8、入30%左右。 1. 輔料輔料 作為玻璃輔料的有：澄清劑、助溶劑、脫色劑、著色劑、乳濁劑等。 澄清劑：能氣化或分解放出氣體，促進(jìn)玻璃液中氣泡的排除。 助溶劑：可加快玻璃溶制溫度。 脫色劑：去除玻璃原料中的雜質(zhì)，以提高無(wú)色玻璃的透明度。 著色劑：是使玻璃對(duì)可見光產(chǎn)生選擇性吸收的物質(zhì)。 乳濁劑：能夠使玻璃制品產(chǎn)生對(duì)光線不透明乳濁效果的物質(zhì)。四、玻璃的分類四、玻璃的分類 按化學(xué)成份分，玻璃有以下的種類：鈉鈣硅酸鹽玻璃（SiO270%、CaO10%、NaO15%等）用作：平板玻璃、瓶罐玻璃、燈泡玻璃；鉛玻璃（含大量氧化鉛PbO）用作：光學(xué)玻璃、電真空玻璃（各種燈泡殼）、藝術(shù)器皿玻璃；石英玻璃（SiO2

9、95%以上）用作：玻璃半導(dǎo)體、金屬玻璃等。其他：硼硅酸鹽玻璃、高硅氧玻璃等 從應(yīng)用方面，可以將玻璃分成很多種類： 1.平板玻璃平板玻璃（鈉鈣硅酸鹽玻璃NaO-CaO-SiO2一類） 普通平板玻璃是產(chǎn)量最大、用量最多的一種，也是進(jìn)一步加工成具有多種性能玻璃的基礎(chǔ)材料。（1）磨光玻璃又稱鏡面玻璃或白片玻璃，平板玻璃經(jīng)過(guò)機(jī)械磨光、拋光而成的透明玻璃，分單面磨光和雙面磨光。磨光可以消除某些外觀缺陷，使其變得平整光滑，物像透過(guò)后不變形。（2）磨砂玻璃 磨砂玻璃又稱毛玻璃、暗玻璃，把普通玻璃經(jīng)研磨、噴砂或用氫氟酸溶液腐蝕等方法加工后使其表面（單面或雙面）成為均勻粗糙透光不透視的平板玻璃。它能使室內(nèi)光線柔和

10、不刺眼。（3）彩色玻璃又稱有色玻璃或飾面玻璃，分透明和不透明兩種。透明彩色玻璃是在原料中加入一定量的金屬氧化物使玻璃帶色。不透明彩色玻璃是在一定形狀的平板玻璃的一面加以色釉，經(jīng)烘烤、退火而成。彩色玻璃的彩面也可采用有機(jī)高分子樹脂涂料制得。可拼成各種圖案、花紋，并具有耐腐蝕、抗沖刷、易清洗等特點(diǎn)，主要用于建筑物的內(nèi)外、門窗裝飾及對(duì)光線有特殊采光要求的部位。（4）壓花玻璃 將融熔的玻璃液在冷卻過(guò)程中通過(guò)帶圖案的花紋輥軸連續(xù)對(duì)輥壓延而成 。在有花紋的一面用氣溶膠進(jìn)行噴涂處理，可呈淺黃色、淺藍(lán)色、橄欖色等。經(jīng)過(guò)噴涂處理的壓花玻璃，立體感強(qiáng)，強(qiáng)度可以提高50%70%。2. 瓶罐玻璃瓶罐玻璃主要制品有：各

11、種飲料瓶、食品瓶、用品瓶等，（鈉鈣硅酸鹽玻璃SiO2-CaO-NaO一類）；藥品瓶（鹽水、酸、試劑、藥、茶色等）、化妝品瓶（硼酸鹽玻璃一類）；3. 光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃主要制品有：科學(xué)儀器和各種曲率的球面或非球面透鏡。性能特點(diǎn)：特定的光學(xué)常數(shù)、高透明性、高物化均勻性等。包括：無(wú)色光學(xué)玻璃和有色光學(xué)玻璃（色顯示材料，彩色攝影機(jī)等）4. 器皿玻璃器皿玻璃主要制品有：日用器皿、藝術(shù)品、裝飾品。要求：透明度高（材質(zhì)、透射）、反射率高、色彩鮮艷等，較好的熱抗震性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、不污染物品等有一般器皿玻璃、晶質(zhì)器皿玻璃（高檔玻璃品）；主要用于茶具、餐具、炊具、藝術(shù)制品等5. 鋼化玻璃（安全玻璃）鋼化玻

12、璃（安全玻璃）將普通玻璃制品加熱至接近其軟化溫度，經(jīng)完全退火后迅速冷卻處理制成，玻璃內(nèi)產(chǎn)生均勻的拉應(yīng)力，使玻璃表面產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，提高了其抗彎、抗沖擊和抗扭曲變形能力 鋼化玻璃的特點(diǎn)： （1）機(jī)械強(qiáng)度高： 鋼化玻璃的機(jī)械強(qiáng)度比普通平板玻璃高35倍，其抗彎強(qiáng)度不低于200MPa； 抗沖擊性能好，用0.8kg鋼球從1.2m高處落下，鋼化玻璃可保持完整而不破碎。 （2）彈性好：一塊1200mm350mm6mm的鋼化玻璃受力后，可產(chǎn)生100mm的彎曲撓度。 （3）熱穩(wěn)定性高：鋼化玻璃在經(jīng)受急冷急熱時(shí)不易發(fā)生炸裂。最大安全工作溫度288，能承受204的溫差變化。 （4）當(dāng)被外力破壞時(shí)，成為豆粒大小的顆粒，

13、 減少對(duì)人體的傷害 適用于制作耐震、耐溫度急變的采光工程、設(shè)備和汽車等擋風(fēng)玻璃、防盜玻璃等。采用鋼化玻璃的茶幾：機(jī)械強(qiáng)度高 ，抗沖擊性能好，熱穩(wěn)定性高 ，彈性好。成型簡(jiǎn)單容易，造型多樣，簡(jiǎn)潔時(shí)尚有設(shè)計(jì)感，造價(jià)低。6. 夾層玻璃（安全玻璃）夾層玻璃（安全玻璃）兩片或多片玻璃之間嵌夾透明塑料薄片，經(jīng)加熱、加壓粘合而成。生產(chǎn)夾層玻璃的原片，可采用一等品的平板玻璃，也可為鋼化玻璃、夾絲拋光玻璃、吸熱玻璃、熱反射玻璃或彩色玻璃等，玻璃厚度可為2mm、3mm、5mm、6mm、8mm。 夾層玻璃的層數(shù)有3層、5層、7層，最多可達(dá)9層，達(dá)9層時(shí)，則一般子彈不易穿透，成為防彈玻璃。防彈玻璃防彈玻璃 按夾層玻璃的

14、特性，可分有多個(gè)品種，如減薄型、遮陽(yáng)型、電熱型、防彈型、玻璃纖維增強(qiáng)型、報(bào)警型、防紫外線型以及隔聲夾層玻璃等。夾層玻璃的抗沖擊性能比平板玻璃高幾倍，破碎時(shí)只產(chǎn)生裂紋而不分離成碎片，不致傷人。 它還具有耐久、耐熱、耐濕、耐寒和隔音等性能，適用于有特殊安全要求的建筑物的門窗、隔墻、工業(yè)廠房的天窗和某些水下工程等。天門山玻璃棧道天門山玻璃棧道 7. 特種玻璃特種玻璃吸熱玻璃熱反射玻璃中空玻璃玻璃馬賽克玻璃磚鐳射玻璃減反射玻璃單向透視玻璃異型玻璃釉面玻璃微精玻璃裝飾板可釘玻璃天線玻璃滅菌玻璃導(dǎo)電玻璃折光玻璃發(fā)電玻璃自凈玻璃調(diào)光玻璃防盜玻璃薄紙玻璃變色玻璃泡沫玻璃（1）吸熱玻璃 吸熱玻璃是能吸收大量紅外

15、線輻射能，并保持較高可見光透射率的平板玻璃，特點(diǎn)： 1）吸收太陽(yáng)輻射熱。 如6mm厚浮法平板玻璃，在有陽(yáng)光照射下，總透過(guò)熱量為84%，而同樣厚度的藍(lán)色吸熱玻璃的總透過(guò)熱量為68.9%。 2）吸收太陽(yáng)中的可見光，減弱太陽(yáng)光的強(qiáng)度，使刺眼的陽(yáng)光變得柔和、舒適，起到良好的防眩作用。 3）具有一定的透明度，并能吸收一定的紫外線，減輕紫外線對(duì)室內(nèi)塑料等有機(jī)材料的損害。 廣泛應(yīng)用于建筑物的門窗、外墻等，起到隔熱、防眩、采光及裝飾等作用。（2）熱反射玻璃 既具有較高的熱反射能力，又能保持平板玻璃良好透光性能的一類玻璃，又稱鍍膜玻璃。通過(guò)熱解、蒸汽、化學(xué)鍍膜等方法在表面噴涂金、銀、銅、鋁、鉻、鎳、鐵等金屬氧化

16、物，或粘貼有機(jī)或非金屬氧化物薄膜，還可用離子交換法置換出玻璃表面層原有的離子。 1）對(duì)太陽(yáng)輻射熱有較高的反射能力 。 普通平板玻璃的輻射反射率為78，熱反射玻璃則可高達(dá)30%左右，能產(chǎn)生冷房效應(yīng)。 2）鍍金屬膜的熱反射玻璃具有單向透像的特性 因表面有一層薄的金屬氧化物鍍膜，所以在迎光面具有鏡子的特性，而在背光面由又像玻璃那樣透明。 （3）泡沫玻璃又稱多孔玻璃，一種氣孔率在80%以上， 由均勻氣孔組成的玻璃。將玻璃粉與發(fā)泡劑混合并置于模具中加熱，發(fā)泡劑受熱產(chǎn)生大量氣體使軟化的玻璃膨脹成型，冷卻后脫模再退火而得。氣孔封閉的泡沫玻璃機(jī)械強(qiáng)度高、不透氣、燃點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)小，不易變形，經(jīng)久耐用，可進(jìn)行鋸

17、、鉆、釘?shù)燃庸?，是一種良好的保溫隔熱材料。氣孔相連或部分相連的泡沫玻璃具有較大的吸聲系數(shù)，多作吸聲材料。采用特殊工藝處理，使玻璃表面構(gòu)成金屬光柵或幾何光柵，在光源的照耀下，產(chǎn)生物理衍射光，并且對(duì)同一感光點(diǎn)或感光面隨著光源入射角度或觀察角度的變化會(huì)感受到光譜分光的顏色變化。反射率可在10%90%的范圍內(nèi)按用戶需求進(jìn)行調(diào)整。其基本花型在光源照耀下具有彩虹、鉆石般的質(zhì)感。輻射玻璃品種繁多，有反射型、透明型、二次反射型，有單層的、夾層的，有普通型、鋼化型等，可廣泛用于會(huì)議廳、歌舞廳等內(nèi)外墻貼面、屏風(fēng)與裝飾畫基材等方面。（4）鐳射玻璃（5）減反射玻璃 又稱無(wú)反射玻璃，是對(duì)可見光具有極低反射比的玻璃。普通玻璃的可見光反射比為4%7%，做櫥窗玻璃時(shí)會(huì)反射出周圍的景物而影響櫥窗內(nèi)陳設(shè)物品的展覽效果。減反射玻璃的可見光反射比小于0.5%，它可以消除玻璃表面反射的影響，并能提高玻璃的可見光透射比，明顯提高櫥窗內(nèi)陳設(shè)物品的展示效果。 主要用于櫥窗、畫框以及其它要求低反射比的部位。（6）可釘玻璃 日本研制成功一種可釘玻璃，它是把硼酸玻璃粉與碳化纖維混合后加熱制成的。這種玻璃的最大斷裂力為一般玻璃的2倍以上，在上面釘釘子不須擔(dān)心破碎。（7）天線玻璃 日本研制成功一種電視天線窗戶玻璃，這種玻璃內(nèi)層嵌有很細(xì)的天線，安裝后室