注册名:

密码:

个人注册

企业注册

商务申请

商务管理平台

企业管理平台

个人管理平台

我的工控博客

中国工控网www.chinakong.com

首页 | 新闻中心 | 工控论坛 | 经验视点 | 工控商务 | 电气手册 | 工控博客 | 招聘求职 | 网上调查 | 企业中心 | 供求信息 | 资料中心 | 工控书店

所在位置:工控论坛 -- 行业技术论坛 -- 玻璃论坛 -- 工艺技术

中国工控网搜索:

 自动化企业招聘

更多..

 登陆:密码:  注册  密码

搜索:

发表人:diguacai 发表时间:2010/12/27 22:02:00  

 

 本栏论题: 玻璃制造工艺  [5391]

    以酸性、碱金属、碱土金属氧化物为主要原料制成玻璃和玻璃制品。不同玻璃制品的制造方法各有其特点,但主要工艺是相似的(图1[玻璃制造工艺流程])。
   
   

玻璃制造工艺


   
     简史 公元前2600年,巴比伦已有绿色玻璃棒。公元前2500年,美索不达米亚地区和埃及已能制造玻璃珠。最早的玻璃器物由玻璃块凿制而成。以后埃及人用粘土和砂做成一定形状的砂芯,在砂芯上逐层蘸集玻璃液,经过拍打塑形和用颜色玻璃条围绕装饰,固化后再将砂芯除去,制得玻璃器物。公元前1200年,埃及人采用开口模型将玻璃压成碗、盘、杯等制品。中国古代玻璃制造技艺萌芽于西周。战国时期出现含铅和钡硅酸盐玻璃。汉代已有模压、铸压的玻璃壁、珠等。公元前200年,巴比伦人首先使用吹玻璃的中空铁管。用吹管吹制玻璃制品是玻璃制造中的一个突跃性进展。公元1世纪,罗马人把各种颜色玻璃拉成棒,排列成捆烧熔,再切出具有一定图案截面的玻璃薄片,在模具上将这些薄片加热熔接,制出千花玻璃器。他们已掌握在玻璃表面刻磨、用颜色釉彩绘和在玻璃中夹金等技艺,并会在暗色玻璃上镶套一层乳白玻璃,再磨去乳白玻璃,制出具有图案的套料刻花、雕花玻璃瓶。7世纪,叙利亚人把玻璃吹成球,再用铁顶杆蘸少量玻璃液粘住球底部,然后切断吹管处玻璃,用顶杆将开口球在炉中加热软化,借快速旋转的离心力将玻璃球展平成平片玻璃,称冠冕法。11~16世纪,威尼斯成为玻璃制造中心。当时用软锰矿使玻璃颜色得到中和脱色制得无色透明的玻璃,并恢复了罗马人的颜色釉彩绘、玻璃夹金、玻璃磨刻等装饰方法。
     1615年,英国用煤取代木柴作熔制玻璃的燃料,使熔化温度有所提高。1635年又用燧石作原料并引入氧化铅,制成折射率高、色散大、易于刻磨的铅晶质玻璃。1688年,法国用浇注法制出平板玻璃,经研磨抛光后用以制造镜子。17世纪末,北欧用吹筒法代替吹圆球法,将圆筒沿长度剖开重新加热,以自身重量在铁台上展平成片,其平整度大为改善,产量增大。1790年,瑞士人P.L.吉南发明用搅拌玻璃液的办法制出高均匀度的光学玻璃。1821年,玻璃成型开始采用对开模具。1867年,德国人西门子兄弟建立燃煤蓄热室连续式池窑,用于熔制玻璃,燃料消耗降低,玻璃生产量剧增。1880年,德国人O.肖特和E.阿贝研究玻璃组成与性质关系,扩大了玻璃成分的范围。1882年,阿博加斯特发明玻璃空心制品成型的压-吹法。1885年,阿什利制成半自动制瓶机,并建立制瓶成型的吹-吹法。1904~1905年,美国人M.J.欧文斯成功地制造了全自动制瓶机,采取吸料成型。1910年起开始发展滴料供料机。此后,采用供料机供料的各种自动成型机相继出现并不断发展,玻璃瓶罐开始大批量高速度连续生产。1912年,比利时人E.富尔科提出玻璃液通过槽子砖经引上机拉制成平板玻璃工艺,1913年用于工业生产,开始大批量连续生产平板玻璃和窗片玻璃。1910年,美国人I.W.科尔伯恩研究平板玻璃的水平拉引法问世,1916年由利比-欧文斯(Libbey Owens)公司成功地投产。1930年,美国匹兹堡玻璃公司(PPG)采用无槽引上法生产平板玻璃。1931年,生产连续玻璃纤维法问世。1959年,英国皮尔金顿(Pilkington)公司发明的平板玻璃浮法成型投入生产,玻璃液漂浮在熔融金属(锡)表面,使成型质量大为提高。
     原料 包括主要原料和辅助原料。前者指引入玻璃的形成网络结构的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物等原料;后者可以加速玻璃熔制,或使其获得某种必要的性质。
     主要原料 根据引入氧化物的性质,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。
     ①酸性氧化物原料:有SiO、BO、AlO等的原料。SiO是硅酸盐玻璃中玻璃结构的骨架。它赋予玻璃高强度、良好的化学稳定性、耐热性和低膨胀性,但会使玻璃的熔融温度增高,粘度增大。SiO的引用原料是硅砂或砂岩、石英岩。玻璃中加BO,可降低玻璃的热膨胀性,提高折射率、耐热急变性和耐化学侵蚀性,在温度较高时能降低玻璃粘度,温度较低时提高玻璃粘度。BO的引用原料是硼砂或硼酸。玻璃中加 AlO能减小玻璃析晶倾向和增强化学稳定性,提高强度,增大玻璃粘度。其引用原料通常是伴含KO或NaO和SiO的长石,也可以用工业氧化铝等。
     ②碱金属氧化物原料:有NaO、KO的原料。玻璃中加NaO和KO成分可降低熔融温度,减小粘度,但会使玻璃的化学稳定性变差。其引用原料是纯碱(NaCO)和钾碱(KCO)。
     ③碱土金属氧化物原料:有CaO、MgO、BaO、ZnO、PbO的原料。玻璃中加 CaO和MgO能减弱钠硅玻璃析晶倾向,增强化学稳定性,高温时能降低玻璃粘度,促进玻璃熔化和澄清,但温度降低时粘度增加很快,成型操作困难。其引用原料是石灰石(CaCO)和菱苦土(MgCO),或用同时含CaO和MgO的白云石。玻璃中常加BaO和ZnO以调节玻璃的化学稳定性和折射率等性质,其引用原料常为工业ZnO和BaCO、BaSO或 BaNO。玻璃中加PbO可显著提高折射率和色散,使玻璃吸收短波长射线,同时,比重增大,熔融温度降低,与金属浸润性好。PbO的引用原料是红丹和黄丹或工业硝酸铅。
     此外,碎玻璃也是一种主要原料,常称为熟料,能够在较低的温度下熔融,有助于玻璃配合料的溶化。
     辅助原料 一般包括澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂、助熔剂等。
     ①澄清剂:在玻璃熔制时分解排放气体,加速玻璃熔体排出气泡。有白砒、氧化锑、硝酸盐、锑酸钠、芒硝等。
     ②着色剂:使玻璃具有各种不同颜色,通常是过渡金属Co、Ni、Mn、Cr、Cu、Fe的化合物,CdS、CdSe及Se、Au、Ag的化合物等。
     ③脱色剂:脱色分化学脱色和物理脱色。化学脱色是加入氧化剂,将带色化合物氧化成无色或浅色。物理脱色是根据互补色原理,加入着色剂以抵消FeO、FeO、CrO、TiO等杂质呈现的颜色如氧化铁使玻璃呈青绿色,通常加入硝酸盐、氧化铈将铁氧化成高价后,着色力减弱。还可加入Se、Co、Ni、Mn的化合物产生红紫色,与Fe化合物的青绿色互补成无色,但降低了光透过率。
     ④乳浊剂:使玻璃冷却时析出密布晶体,对光线产生散射而不透明。常用水晶石、氟硅酸钠等氟化物和磷酸钙等磷酸盐。
     生产过程 主要包括配合料制备、熔制、成型、退火和后加工等步骤。
     配合料制备 首先对原料进行预加工,包括对块状原料的粉碎、潮湿原料的预干燥和含铁原料的除铁处理等。粉碎的颗粒度以0.25~0.5mm为宜,过粗的颗粒不易充分熔化,在玻璃中会形成残留料粉结石或富硅节瘤;过细的颗粒容易飞扬或集聚成团。将具有一定颗粒度的原料按配方精确称量,再用转鼓式、桨叶式或盘式混合机进行混合。
     熔制 将玻璃配合料进行高温熔化、澄清,形成均匀的无气泡、无结石的玻璃液。玻璃配合料的熔制温度随成分不同而异,通常为1300~1600℃。配合料在高温下发生一系列物理化学反应,逐步熔融完全。随温度的升高,粘度显著减小,其中夹杂的大量空气和原料分解产生的气体从熔融液中上升并逸出,使熔体变得清澄。在高温排除气泡的同时,玻璃液的化学组成也趋向均匀,必要时,加机械外力搅动。澄清和均化完成后,降温使玻璃液均匀一致地达到适合成型要求的粘度。
     熔制在玻璃熔窑中进行。大批量生产时在池窑中连续熔制。配合料在窑的一端加入,供成型的玻璃液在另一端排出。小量生产时在坩埚窑中间歇熔制。
     成型 将玻璃液加工成固定几何形状的制品。玻璃降温时由液态、可塑态至固态,将玻璃的供取料、赋形和定型的制作阶段连接起来。人工挑料时,玻璃液粘度通常为10Pas;机械自动供料时为10~10Pas,相当于玻璃液澄清时粘度的10~100倍玻璃液滴入模的适宜粘度通常为10Pas,脱模时粘度应为10Pas, 在这个可塑范围内对玻璃料进行剪切、粘结、吹扩、压延等成型操作。若制作时间较长,须调节玻璃成分使粘度转变趋缓和析晶倾向小,以免在成型过程硬化太快和发生析晶。常用的玻璃成型方法有吹制法、压制法、拉引法、浇注法、压延法等。
     ①吹制法:用以制造空心玻璃制品,如水杯、器皿、瓶、罐、灯泡等。人工吹制时使用长约1.5m中空铁吹管,一端蘸取玻璃液(挑料),一端为吹嘴。挑料后在滚料板(碗)上滚匀、吹气,形成玻璃料泡,在模中吹成制品;也可无模自由吹制,最后从吹管上敲落。大型制品成型时,需反复挑料滚匀,以集取足够料量。机械吹制时,玻璃液由玻璃熔窑出口流出,经供料机形成设定重量和形状的料滴,剪入初型模中吹成或压成初型,再转入成型模中吹成制品。吹成初型再吹成制品的称吹-吹法(图2[ 吹-吹法成型过程]),适宜制成小口器皿和瓶罐。压成初型再吹成制品的称压-吹法(图3[压-吹法成型过程]),适宜制成大口器皿和薄壁瓶罐。
   

玻璃制造工艺


   

玻璃制造工艺


   
     康宁带式吹泡机是机械吹制中较为特殊的一类。它先将玻璃液经转辊压成有间隔块体的带状,吹泡机的多个吹气头在玻璃料带上同步运行并吹成初型,再合上成型模吹成制品。适宜制造灯泡壳、电子管壳、水杯等。
     ②压制法:用以制造敞口和实心制品,如碗、盘、缸、镜片、显像屏和锥、砖等。人工压制以铁杆取料,按设定量剪落入模,模芯(冲头)压下将玻璃液挤满模腔压成制品。机械压制采用和吹制法相同的供料方法将玻璃液剪入多模压制机的模中,自动落下模芯成型(图4[压制法成型过程])。压制法成型的玻璃液表层因接触模和模芯,降温很快,适于制造较厚和较浅的制品。
   

玻璃制造工艺


   
     ③拉引法:用以制造玻璃管、棒、纤维以及窗片与平板等。人工拉管时用铁管反复挑料,集起大量玻璃液滚匀后形成料泡,料泡顶端用另一铁杆取料粘住、吹气,以一定速度慢慢拉开。机械拉引分上引、下引和水平拉引。机械拉制玻璃管时,首先,玻璃液流入拉管池,依靠耐热合金或耐火材料的芯轴和轴中心通入的空气形成管根,由牵引辊连续拉成管(图5[上引拉管示意])。连续纤维的拉引方法是在拉丝坩埚中控制玻璃液温度,坩埚底部有100多个漏嘴,高速旋转的拉丝机构拉

如果要回复本栏论题,请首先中国工控网www.chinakong.com

·如果你已经是中国工控网www.chinakong.com成员,请直接登录。

·如果你还不是中国工控网www.chinakong.com成员,请首先注册,注册为免费!

注册名:

密  码:

           注册中国工控网www.chinakong.com
           忘记密码

关闭该窗口

关于我们     免责声明     服务项目     广告联系     友情链接     联系方式     意见反馈     设为首页     加入收藏

 ©2023-2025 中国工控网(www.chinakong.com) 版权所有 豫ICP备17046657号

管理员信箱:chinakong98@163.com  服务热线:13525974529

洛阳博德工控自动化技术有限公司

中国    洛阳