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1、第六章 建筑玻璃及其深加工,6.1 概述 6.2 玻璃马赛克 6.3 建筑用微晶玻璃 6.4 钢化玻璃 6.5 夹层玻璃 6.6 其它品种玻璃 6.7 特种玻璃简介,6.1.1 建筑玻璃的分类及深加工,建筑玻璃泛指平板玻璃及由平板玻璃制成的深加工玻璃，也包括玻璃砖、玻璃马赛克和槽型玻璃等玻璃类建筑材料。建筑玻璃按其用途可分为两大类：第一类是透视采光用的窗用平板玻璃；第二类是作为墙体装饰用的建筑玻璃饰面材料。,图6-1 建筑玻璃的主要品种,图6-2 由平板玻璃加工而成的常用建筑玻璃,6.1.2 对建筑玻璃功能的要求,1、节省能源的功能2、提高建筑玻璃安全性3、提高强度的功能要求4、装饰功能5、环
2、境保护功能,6.2 玻璃马赛克,玻璃马赛克又叫玻璃锦砖、玻璃纸皮石，是建筑材料中用量较大的内外墙饰面材料。马赛克是外来语，出自拉丁文，英文名词为mosaic。与陶瓷锦砖的区别主要在于：陶瓷锦砖系由瓷土制成的不透明陶瓷材料，而玻璃锦砖为半透明的玻璃质材料，呈乳浊或半乳浊状，内含少量气泡和不熔颗粒。,6.2.1 熔融法 6.2.2 烧结法 6.2.3 结构与特点,1、工艺流程,原料配料池窑熔化连续压延退火折断挑选拼装粘贴纸皮成品入库换热式双碹顶池窑熔制工艺 冷顶浅池电熔窑熔制工艺 所谓冷顶是指熔化部的玻璃液被一层配合料所覆盖，阻挡了热量从玻璃液向上部空间的辐射，上部空间的温度一般在150以下；所谓
3、浅池，是相对玻璃电熔窑而言。,配合料层：温度最低，主要起冷顶作用。配合料各组分之间在此基本上不发生反应。硅酸盐反应层：温度在800-900之间。配合料在此进行固相反应，同时，在此产生大量的气体和挥发物，如二氧化碳、二氧化硫和氟化物等。配合料反应物出此区时，基本上都变成了由硅酸盐和未熔砂粒组成的烧结物。马赛克玻璃液形成层：温度在1200-1250之间。未熔化好的硅酸盐和砂粒在该区内进一步反应。物料出该区时，就形成了含有一定量未熔完的砂粒和气泡的马赛克玻璃液。但温度稍高，不便于成形。冷却区：该区的作用是把马赛克玻璃液均匀地冷却到成形温度。,2、原料及配方,主要原料：包括硅砂、石灰石、白云石、纯碱、
4、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(湖兰色)、氧化锰(紫色)、硫化镉和碘粉(红色、橙色、黄色)、氧化镍(灰色)等，常采用组合着色剂。乳浊原料：主要有石英砂、氰化物、氧化物（Al2O3）、磷化物（Ca3PO4、骨灰、天然磷灰石等）。还可以用废玻璃、玻纤废丝、高岭土尾矿、瓷石尾矿、萤石尾矿等生产玻璃马赛克。,3、压延系统,图6-3 对辊压延机,6.2.2 烧结法,6.2.3 玻璃锦砖的结构与特点,玻璃锦砖是一种乳浊状半透明玻璃质材料，其内部结构由晶体、石英骨架和网状气泡三部分组成。玻璃锦砖的结构与玻璃的结构不一样，它是一种多晶体的混合物。这种非均质
5、结构，因对光的折射率不同而造成了光散射，使产品质感柔和而保持有玻璃光泽。同时，气泡的存在也减轻了自重，能提高与胶结材料的粘结强度。玻璃锦砖的花色品种非常多，色调丰富，据不完全统计，世界上玻璃锦砖有25000种色调。同时，利用不同颜色锦砖，不同比例混合贴面，或组成各种色块的图案，可获得立体感很强的装饰壁画等。玻璃锦砖的质地坚硬，表现密度小，化学稳定性、热稳定性好，具有不变色、不积尘、下雨时能自涤等特性。,玻璃马赛克拼图,景观造型,家庭装潢,6.3 建筑用微晶玻璃,微晶玻璃是将玻璃再加热使其微晶化制成的多晶固体材料，也叫玻璃陶瓷。与常规玻璃相比，微晶玻璃具有很高的机械强度和表面硬度，由于其组成、结
6、构决定其具有所需的不同性能，可应用于电子、化工、生物医学、机械工程、军事和建筑等领域，其中建筑装饰用微晶玻璃的使用量最大，经济效益显著，已成为当今世界建筑装饰的新型材料。,6.3.1 微晶玻璃建筑材料的特点,微晶玻璃与天然花岗岩相比主要有以下优点：1、丰富多变的颜色 2、优良的耐候性及耐久性3、吸水性低，表面清洁4、强度大，可轻量化5、弯曲成型容易，经济省时6、成本低廉7、绿色无害,表6-1 微晶玻璃与天然石材的性能对比,6.3.2 生产工艺,1、压延法将原料混合熔化后拉制成平板状晶化玻璃，再经磨抛而成为产品配料混合玻璃熔制压延热切割晶化磨抛检验成品入库。2、浇注法将熔化、澄清好的玻璃浇注在模
7、具上，再置于晶化炉中进行晶化和退火处理。配料混合玻璃熔制浇注脱模晶化磨抛切割检验成品入库。,3、烧结法,该工艺为日本首创。特点是将熔制好的玻璃粒料(建陶行业称熔块)与晶化分成二次完成，故又称二次烧结法。它将玻璃工艺、陶瓷工艺、石材加工工艺有机“融合”。熔制工艺与玻璃熔制相似；而水淬、晶化则是生产陶瓷的工艺方法；磨抛和切割工艺又与石材的加工工艺相同。生产工艺流程为：配料混合熔制水淬烘干过筛分级铺料晶化磨抛切割检验成品入库。,玻璃料烧结晶化温度制度,图6-4 微晶玻璃烧结晶化示意图（CaO-Al3O2-SiO2系统）,700-950玻璃料熔融并相互粘接，界面上析出硅灰石（-CaOSiO2）晶体，玻
8、璃变成不透明状，此后，随着温度缓慢升高，晶体也逐渐沿玻璃料颗粒径向长大成针状晶体。最后升至1100并保温l-2h，以使析晶过程完成。,样品在落球（钢球500g）试验中产生的裂纹照片,微晶玻璃花岗岩产生的裂纹同天然石材很相似，且数量同样很少。这是因为它们都有吸收应力的粗大颗粒界面，能够有效地阻止裂纹的产生和延伸；相反地玻璃板因没有吸收应力的晶体界面，所以会在受到冲击时，由受冲击处产生大量裂纹。,6.4 钢化玻璃,钢化即使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，改善了玻璃抗拉强度低的弱点，如下图所示。,钢化玻璃生产方法总括,6.4.1 玻璃的热
9、钢化（物理钢化）,1、生产工艺流程（风钢化流程）,2、玻璃钢化设备,MTGPW系列平弯两用玻璃钢化炉机组（名特玻璃技术有限公司）,(1)钢化加热炉,图6-8 两段吊挂式电热炉,(2)玻璃的热弯成型,图6-9 槽沉式热弯炉1-模具；2-电阻元件；3-热电偶；4-热弯后玻璃,全自动轴道错位压合成型技术MTGPW-A系列平弯两用玻璃钢化炉机组,轴道风栅同步变形法的成型技术 MTGPW-B系列平弯两用玻璃钢化炉机组,(3)风栅,图6-10 手风琴式风栅1-玻璃扳；2-风栅；3-进气口；4-喷嘴长度55mm，喷嘴中心距为15mm；5-弹簧；6-圆管；7-阻挡器；8-仲缩套；9-拉杆,图6-11 固定式弯
10、钢化用风栅,图6-12 气垫式风栅1-气箱；2-喷管；3-玻璃,3、物理钢化玻璃的生产方法,(1)垂直吊挂钢化法将玻璃在加热炉中加热到工艺规定温度后，通过输送装置将其输送到风栅冷却装置中进行冷却。玻璃必须位于风栅中心线的垂直面上不动，依靠两侧风栅的运动将喷出的气流均匀地冷却。(2)水平钢化法玻璃完全处于水平状态下完成输送、加热、成形及淬冷等整个钢化过程 A、气垫钢化法B、水平辊道输送钢化法,6.4.2 玻璃的化学钢化,通过化学方法改变玻璃表面组分，增加表面层压应力，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的钢化方法称为化学钢化法。由于是通过离子交换使玻璃增强，所以又称为离子交换增强法。根据交换离子的类型
11、和离子交换的温度又可分为低于转变点温度的离子交换法(简称低温法)和高于转变点温度的离子交换法(简称高温法)。,1低温型处理工艺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。这种离子交换工艺都是在低于应变点的温度下进行的，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，即使用电流以增大
12、玻璃中离子迁移率。这种方法称为电辅助处理。,6.4.3 钢化玻璃的自爆,钢化玻璃在使用过程或安装储运过程中有时会发生自爆破坏，此时没有外力或较小外力作用即自我爆裂。究其原因，自爆现象是由于以下因素造成的：1、钢化玻璃的表面压应力过大，即钢化级数过高，其内应力平衡处于临界状态；2、玻璃内部存在结石或杂质，钢化后在其周围形成较大的预应力集中；3、玻璃表面有严重划伤或缺陷，造成表面压应力的不均匀，使应力状态失衡；4、玻璃边部加工质量不佳，切裁时有较严重横向嵌挤裂纹，磨边导棱不良，或磨轮砂粒过粗伤害了玻璃。要改善或消除钢化玻璃的自爆问题，需从材质选择、加工处理和加热淬冷几个环节着手。,6.4.4 热增
13、强玻璃(半钢化玻璃),实践证明，厚度3mm以下的玻璃用普通物理钢化法很难做到完全钢化，只能做成半钢化玻璃。半钢化玻璃是介于普通平板玻璃和钢化玻璃之间的一个品种，它兼有钢化玻璃的部分优点，如强度高于普通玻璃，同时又回避了钢化玻璃平整度差，易自爆，一旦破坏即整体粉碎等缺点。半钢化玻璃破坏时，沿裂纹源呈放射状径向开裂，一般无切向裂纹扩展，所以破坏后仍能保持整体不塌落。,透明浮法玻璃,半钢化玻璃,全钢化玻璃碎片后照片,6.4.5 钢化玻璃的发展趋势,1、在建筑业中广泛应用现代建筑对于玻璃的要求已从单纯的采光要求转向安全、节能、环保和大型化的功能化要求，钢化玻璃以其安全性能，在现代建筑上的应用前景十分广
14、阔。2、农业温室的需要钢化玻璃的机械强度和抗冲击强度能承受较大冰雹的冲击，随着绿色农业、观光农业的进一步发展，农业温室(棚)的发展势头越来越大，温室的数量及其规模都在大幅度增加，钢化玻璃的发展应满足农业温室不断增长的需要。3、开发化学钢化玻璃的使用途径化学钢化玻璃相对物理钢化玻璃具有生产工艺简单、产品造型复杂、成本低廉的特点。但化学钢化玻璃与物理钢化玻璃相比，机械强度和抗冲击强度等物理性能易于消退(也称松弛)。所以人们逐渐认识和利用这些特点，扩大其使用范围。,6.5 夹层玻璃,夹层玻璃是由两片或两片以上的玻璃用合成树脂胶片(主要是聚乙烯醇缩丁醛薄膜，PVB)粘结在一起而制成的一种安全玻璃。夹层
15、玻璃在外力作用下可能破碎，但碎片仍粘附在中间层胶片上，保持为整体，因此没有碎片飞溅，对人体有优良的安全保护作用，同时对保安防护也有好处。,6.5.1 夹层玻璃的生产工艺流程,1、高压釜胶片法(干法)将有机材料胶合层嵌夹在两片玻璃之间，经加热、加压(需高压釜)而制成夹层玻璃的方法称为高压釜胶片法，通称为胶片法(干法)。其产品统称为A类夹层玻璃。2、灌浆法(湿法)在两片玻璃之间组成一个仅有一开口的空腔，将经过预聚合的甲基丙酸甲酯、甲基乙烯酸丁酯、甲基丙烯酸等有机原料混合物的浆液注入此空腔内，排去气体，经热聚合或光聚合、热光聚合，使浆液固化并与两片玻璃粘结成一体而生产夹层玻璃的方法称为灌浆法(或湿法
16、)。其产品通称为B类(湿法)夹层玻璃。3、真空一步法将EN胶片夹在两片玻璃之间，放入加热炉中，在真空状态下加热到一定温度进行保温，然后降至室温所生产夹层玻璃的方法叫做真空一步法。,图6-15 高压釜胶片法生产夹层玻璃的工艺流程,6.5.2 夹层玻璃的种类及发展趋势,1、防弹玻璃2、防盗夹层玻璃3、防火夹层玻璃4、电加温夹层玻璃5、装饰性夹层玻璃6、光致变夹层玻璃,图6-16 典型防弹玻璃,汽车撞击后层风档玻璃状态,夹层玻璃落冲击后状态,防火夹层玻璃,6.6.1 中空玻璃,中空玻璃是一种良好的隔热、隔音、美观适用，并可降低建筑物自重的新型建筑材料。它是用两片(或三片)玻璃，使用高强度高气密性复合
17、粘结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框粘结制成的高效能隔音隔热玻璃。,中空玻璃的使用有三个明显的优点：,1、保温节能作用，由于玻璃之间的空气层的热传导率很低，较之单片玻璃的热交换量约减少二分之一，有明显的节能效果。2、中空玻璃的防霜露作用，在使用中空玻璃时，窗户不会发生结霜结露现象，干燥的空气层不会使外层玻璃内表面结霜，同时保证了内层玻璃温度不会过低。一般可保证内层玻璃温度在露点以上，高质量的中空玻璃可保证在室外温度-40时不结露。3、隔音作用，当中空玻璃的隔音程度与玻璃的厚度和空气隔层有关，一般的中空玻璃可降低噪音30-40dB。从声波的透射与衰减理论来说，空气隔层厚一些有利于隔音，中空玻璃
18、的构成以两片不等厚的玻璃组合为优，这样可以衰减共振透射和耦合作用。,6.6.2 镀膜玻璃,玻璃镀膜可分为四种类型：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电化学沉积薄膜,无反射玻璃,Refshine 1-308:在横滨（Refshine是利用最先进的磁控真空镀膜方法制成，让较低薄的金属膜层整体及平均地附于玻璃表面。Refshine还配有多种色泽。）,采用先进的镀膜技术，在玻璃表面形成纳米级微粒和纳米级微孔机构的TIO的光催化薄膜。在阳光的作用下，光催化剂产生了电子空穴对。将玻璃表面几乎所有的有机物完全氧化并降解为相应的无害有机物，在雨水的冲刷下便可自洁，从而对环境不会产生二次污染，玻璃表面在催化剂本身的光至两亲性（即亲水，亲油性）的共同作用下，使玻璃表面具有超亲水性，从而使玻璃表面具有自洁，防雾和不易在被污染的功能；此外，自洁净玻璃还可以催化氧化室内的有害气体（甲醛等），杀死室内空气中的多种细菌和病毒，堪称一种理想的“绿色玻璃”。,作业：,1.名词：微晶玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃、玻璃的热钢化、玻璃的化学钢化 2.玻璃马赛克的生产方法有哪两类？3.玻璃的钢化方法通常有哪两种？4.玻璃的化学钢化工艺分哪几种类型？,
