14第九章玻璃.docx
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14第九章玻璃
授课时间：
第十五周（2010年12月8日）
星期三上午8:
00~11:
00
授课地点：
第2教学楼407
授课内容：
第三编无机非金属材料及其制品
第九章玻璃
本次课主要讲授内容提纲
一、玻璃的特性
1、玻璃态物质的主要特性
2、玻璃的性能
二、玻璃的分类
1、钠玻璃（普通玻璃或钠钙玻璃）
2、钾玻璃（硬玻璃）
3、硼硅玻璃（耐热玻璃）
4、石英玻璃
三、玻璃制品的分类
1、传统的氧化物玻璃制品
2、新型玻璃制品
3、新型建筑玻璃及制品
4、其他新型玻璃制品
四、玻璃的包装及储运管理
1、包装储运中存在的问题
2、改革储运方式
五、平板玻璃
1、平板玻璃的成型方法（简略）
2、平板玻璃的质量标准
3、平板玻璃的计量
六、浮法玻璃
1、浮法玻璃的分类
2、浮法玻璃的检测规则（简略）
七、平板玻璃的深加工制品
（一）钢化玻璃
（二）中空玻璃
（三）热反射玻璃
第九章玻璃
关于玻璃的定义有多种，目前公认的玻璃定义尚未形成。
我们比较认同把玻璃理解为：
熔体因受冷却，粘度逐渐增大而形成的非晶态固体物质，即玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶无机物（在特定条件下也可以成为晶态）。
一、玻璃的特性
1、玻璃态物质的主要特性
（1）各向同性。
玻璃的物理化学性质在任何方向上都相同。
（2）无固定熔点。
玻璃态物质由固体变为液体是在一定温度区域内进行的。
（3）亚稳性。
玻璃态物质不是处于能量最低的稳定状态，属于亚稳状态。
（4）变化的可逆性。
玻璃态物质从熔融至冷却过程中，其物理化学性质产生逐渐连续的变化，且是可逆的。
（5）可变性。
玻璃的性质随成分发生连续和逐渐的变化。
2、玻璃的性能
玻璃是一种脆性材料，其机械强度一般用耐压强度、抗折强度、抗张强度、抗冲击强度等指标表示。
从机械性能角度看，玻璃只所以可以得到广泛应用，原因之一是它的耐压强度高、硬度也高，但是它的抗折强度和抗张强度不高，并且脆性较大，使玻璃的应用又受到一定的限制。
为了改善其机械性能可采用多种方法，如退火、钢化、表面处理与涂层、微晶化、与其他材料制成复合材料等。
二、玻璃的分类
玻璃的成分复杂，主要成分是二氧化硅、氧化钠、氧化钙等，玻璃的化学组成是决定玻璃性能的主要因素之一。
玻璃按化学组成分为以下四大类。
1、钠玻璃（普通玻璃或钠钙玻璃）
钠玻璃主要由二氧化硅、氧化钠、氧化钙等组成。
钠玻璃软化点较低、易熔制，但由于含杂质较多，制品多带有绿色，而且其力学性能、热性能及化学性能均较差。
钠玻璃多用作建筑玻璃及日用玻璃制品。
2、钾玻璃（硬玻璃）
钾玻璃主要成分是二氧化硅、氧化钾、氧化钙等。
钾玻璃性能优于钠玻璃，硬而有光泽，多用于制造化学仪器、器皿及高级玻璃制品。
3、硼硅玻璃（耐热玻璃）
硼硅玻璃主要由三氧化二硼、二氧化硅和少量氧化镁配制而成。
硼硅玻璃光泽好、透明度高，以及优良的耐热性、绝缘性、化学稳定性和力学性能。
硼硅玻璃主要用于制造高级化学仪器和绝缘材料。
4、石英玻璃
石英玻璃是由纯的二氧化硅制成的，具有很高的力学性能和热性能，优良的光学性能和化学稳定性能，并能透过紫外线。
石英玻璃用于制造耐高温仪器、杀菌灯以及其他有特殊要求的仪器、设备。
三、玻璃制品的分类
日用玻璃制品是满足人们日常生活需要，或者具有装饰性、文化艺术性的玻璃制品的统称。
1、传统的氧化物玻璃制品
（1）瓶罐玻璃、器皿玻璃和容器玻璃。
（2）平板玻璃。
普通平板玻璃、钢化玻璃、双层玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃、磨砂玻璃、磨光玻璃、彩色玻璃等。
（3）灯泡、真空管玻璃。
诸如显像管、X线管、汽车灯、红外线灯泡等用玻璃。
（4）理化、医疗用玻璃。
诸如温度计、玻璃电极等用玻璃。
（5）光学玻璃、滤片玻璃。
光学玻璃被认为是一种工程材料，如透镜、窗口、棱镜和衬底、激光源、磁光和声光调制器。
滤片玻璃如镜头、眼镜等用玻璃。
（6）建筑用玻璃。
诸如玻璃砖、铺路玻璃等。
（7）玻璃纤维。
玻璃丝、玻璃布、玻璃毡、玻璃棉等。
（8）工艺美术玻璃。
（9）照明器具玻璃。
（10）其他，诸如蓄电池槽、仪表壳等用玻璃。
2、新型玻璃制品
（1）光功能和光传输功能玻璃制品
（2）电子玻璃及制品
3、新型建筑玻璃及制品
随着现代科学技术和玻璃加工技术的迅速发展及人民生活水平的提高，建筑玻璃的功能不再仅仅是满足采光要求，还开发了能调制光线、保温隔热、节能安全、艺术装饰等特性的玻璃极其制品。
主要品种有：
吸热玻璃、热反射玻璃、中空玻璃、光色玻璃和电致变色玻璃、防静电和抗电磁波干扰玻璃、导电和电加热玻璃。
4、其他新型玻璃制品
（1）耐碱玻璃纤维
（2）生物玻璃
四、玻璃的包装及储运管理
1、包装储运中存在的问题
由于平板玻璃是一种脆性材料，在储运过程中往往会造成大量损失。
造成平板玻璃损失主要有以下四种因素。
（1）包装。
包装材料强度低，包装箱设计不当，加上包装操作不当，造成玻璃破碎。
（2）玻璃本身缺陷。
玻璃表面突起，弯曲不平，砂粒、疙瘩、划伤等缺陷，容易引起破碎。
（3）运输方式。
如果采用木板花栏式包装，只起到维护作用，在机械装卸时往往使玻璃板直接受力而破损。
运输时要求玻璃板平行于前进方向立放，如装载不当，会造成玻璃板受力破损。
（4）长期储存。
长期储存的玻璃，如果储存条件不良，如环境潮湿、温度较高等，不仅使玻璃的外观质量降低，而且透光度等技术性能也变坏。
2、改革储运方式
主要是发展平板玻璃的集装化运输。
五、平板玻璃
根据国家标准GB/T15764-2008《平板玻璃术语》的规定，平板玻璃是指板状的硅酸盐玻璃。
新的平板玻璃国家标准GB11614-2009已于2009年3月28日发布，将于2010年3月1日起实施。
新的平板玻璃国家标准将代替GB4871-1995《普通平板玻璃》、GB11614-1999《浮法玻璃》和GB/T18701-2002《着色玻璃》。
新的国家标准适用于各种工艺生产的钠钙硅平板玻璃。
根据国家标准GB/T15764-2008《平板玻璃术语》的规定，普通平板玻璃、浮法玻璃和着色玻璃的定义如下：
普通平板玻璃是指用垂直引上法和平拉法生产的平板玻璃。
浮法玻璃是指用浮法工艺生产的平板玻璃。
着色玻璃是指玻璃成分中加入着色剂使玻璃显现一点颜色的平板玻璃。
1、平板玻璃的成型方法（简略）
平板玻璃的成型方法有浮法、垂直引上法（包括有槽、无槽、旭法）、平拉法、压延法等四种。
2、平板玻璃的质量标准（简略）
平板玻璃国家标准中，对平板玻璃的尺寸偏差、对角线差、厚度偏差、厚薄差、外观质量和弯曲度要求为强制性的。
3、平板玻璃的计量
●面积单位
用平板玻璃的实际面积大小计量。
国际上许多国家采用面积计量单位。
公制规格采用“平方米”为面积计量单位，英制规格采用“平方英尺”为面积计量单位。
我国只有浮法玻璃采用面积计量单位。
在计算建筑物采光面积、零售以及订货计价都采用面积计量单位。
●重量箱
平板玻璃产品的计量单位。
50kg为一重量箱。
重量箱的规定：
通常以密度为2.5g/cm3、厚度为2mm的平板玻璃10m2为一重量箱。
各种不同厚度的平板玻璃换算成相当于2mm厚度玻璃所用的系数见下表所示。
表重量箱折算系数
玻璃厚度mm
2
3
4
5
6
8
10
12
折算系数
1
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
6.0
4、平板玻璃的标志、包装、运输和贮存
●标志。
玻璃包装上应有标志或标签，表明产品名称、生产厂、注册商标、厂址、质量等级、颜色、尺寸、厚度、数量、生产日期、拉引方向和标准号，并印有“轻搬轻放、易碎品、防水防湿”字样或标志。
●包装。
玻璃包装应便于装卸运输，应采取防护和防霉措施，包装数量应与包装方式相适应。
●运输。
运输时应防止包装剧烈晃动、碰撞、滑动和倾斜。
在运输和装卸过程中应有防雨措施。
●贮存。
玻璃应贮存于通风、防潮、有防雨设施的地方，以免玻璃发霉。
六、浮法玻璃
根据国家标准GB/T15764-2008《平板玻璃术语》的规定，浮法玻璃是指用浮法工艺生产的平板玻璃。
浮法是指熔窑内内熔融的玻璃液流入有保护气体锡槽内浮在金属锡液面上，经过摊平、抛光形成玻璃带的一种成形方法。
由于浮法玻璃能满足普通平板玻璃的全部性能要求，而且浮法工艺生产的平板玻璃表面光滑平整，厚薄均匀，不产生光学畸变，具有机械磨光玻璃的质量，所以目前浮法成为平板玻璃的主要生产方法。
1、浮法玻璃的分类
●按外观质量分为合格品、一等品和优等品。
●按公称厚度分为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm、22mm、25mm。
2、浮法玻璃的检验规则（简略）
（1）检验分类
检验分为型式检验和出厂检验。
●型式检验项目为全部要求项目。
在特殊情况下应进行型式检验。
●出厂检验的项目有：
尺寸偏差、对角线差、厚度偏差、厚薄差、外观质量和弯曲度。
（2）抽样
企业可以根据实际情况，制定合适的出厂检验抽样方案。
当进行型式检验时，可按平板玻璃国家标准规定的玻璃批量和样本量抽样。
（3）判定规则
对产品尺寸偏差、对角线差、厚度偏差、厚薄差、外观质量和弯曲度进行检验时，分为以下两种情形：
●一片玻璃其检验结果的各项指标均达到该等级的要求则该片玻璃为合格，否则为不合格。
●一批玻璃中，若不合格片数小于或等于标准中抽样方案表中的接收数，则该批玻璃上述指标合格；若不合格片数大于或等于标准中抽样方案表中的拒收数，则该批玻璃上述指标不合格。
七、平板玻璃的深加工制品
这里主要介绍钢化玻璃、中空玻璃和热反射玻璃等主要平板玻璃深加工制品。
（一）钢化玻璃
根据国家标准GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃第2部分：
钢化玻璃》的规定，钢化玻璃是指经过热处理工艺后的玻璃。
其特点是在玻璃表面形成压应力层，机械强度和耐热冲击强度得到提高，并具有特殊的碎片状态。
1、钢化玻璃的分类
（1）钢化玻璃按生产工艺分类
分为垂直法钢化玻璃和水平法钢化玻璃。
⏹垂直法钢化玻璃：
在钢化过程中采取夹钳吊挂的方式生产出来的钢化玻璃。
⏹水平法钢化玻璃：
在钢化过程中采取水平辊支撑的方式生产出来的钢化玻璃。
（2）钢化玻璃按形状分类
分为平面钢化玻璃和曲面钢化玻璃。
2、钢化玻璃的技术要求（简略）
（1）尺寸及其允许偏差
（2）厚度及其允许偏差
（3）外观质量
（4）弯曲度
平面钢化玻璃的弯曲度，弓形时应不超过0.3%，波形时应不超过0.2%。
（5）抗冲击强度
取6块钢化玻璃进行试验，试样破坏数不超过1块为合格，多于或等于3块为不合格。
破坏数为2时，再另取6块进行试验，试样必须全部不被破坏为合格。
（6）碎片状态
取4块玻璃试样进行试验，每块试样在任何50mm×50mm区域内的最少碎片数必须满足标准要求，且允许有少量长条形碎片，其长度不超过75mm。
（7）霰弹袋冲击性能
取4块平型玻璃试样进行试验，应符合下列规定之一：
●玻璃破碎时，每块试样的最大10块碎片质量的总和不得超过相当于试样65cm2面积的质量，保留在框内的任何无贯穿裂纹的玻璃碎片的长度不能超过120mm。
●弹袋下落高度为1200mm时，试样不破坏。
（8）表面应力
钢化玻璃的表面应力不应小于90MPa。
以制品为试样，取3块试样进行试验，当全部符合规定为合格，2块试样不符合则为不合格，当2块试样符合时，再追加3块试样，如果3块全部符合规定则为合格。
（9）耐热冲击性能
钢化玻璃应耐200℃温差不破坏。
取4块试样进行试验，当4块试样全部符合规定时认为该项性能合格。
当有2块以上不符合时，则认为不合格。
当有1块不符合时，重新追加1块试样，如果它符合规定，则认为该项性能合格。
当有2块不符合时，则重新追加4块试样，全部符合规定时则为合格。
3、钢化玻璃的检验规则（简略）
（1）检验分类
检验分为型式检验和出厂检验。
●对于型式检验，技术要求中的安全性能要求为必检项目，其余要求由供需双方商定。
●出厂检验的项目有：
厚度及其偏差、外观质量、尺寸及其偏差、弯曲度。
其他检验项目由供需双方商定。
（2）抽样
●对于产品的尺寸和偏差、外观质量、弯曲度要求，按标准规定进行随机抽样。
●对于产品所要求的其他技术性能，若用制品进行检验时，根据检测项目所要求的数量从该批产品中随机抽取；若用试样进行检验时，应采用同一工艺条件下制备的试样。
⏹当该批产品数量大于1000块时，以每1000块为1批分批抽取试样，当检验项目为非破坏性试验时可用它继续进行其他项目的检测。
（3）判定规则
●若不合格品数等于或大于标准中抽样表中的不合格判定数，则认为该批产品外观质量、尺寸偏差、弯曲度不合格。
●其他性能也应符合标准中相应条款的规定，否则，认为该项不合格。
●若上述各项中，有1项不合格，则认为该批产品不合格。
4、钢化玻璃的标志、包装、运输和贮存
（1）包装
钢化玻璃包装宜采用木箱或集装箱（架）包装，箱（架）应便于装卸、运输。
每箱（架）宜装同一厚度、尺寸的玻璃。
玻璃与玻璃之间、玻璃与箱（架）之间应采取防护措施，防止玻璃的破损和玻璃表面的划伤。
（2）包装标志
钢化玻璃的包装标志应符合国家有关标准的规定，每个包装箱应标明“朝上、轻搬正放、小心破碎、防雨怕湿”等标志或字样。
（3）运输
钢化玻璃运输时，玻璃应固定牢固，防止滑动、倾倒，应有防雨措施。
（4）贮存
钢化玻璃应贮存在不结露或有防雨设施的地方。
（二）中空玻璃
根据国家标准GB/T11944-2002《中空玻璃》的规定，中空玻璃是指两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。
本标准适用于建筑、冷藏等用途的中空玻璃。
节能是中空玻璃的最大特点之一，特别是在寒冷的北方或炎热的南方，节能效果可达到20%~25%。
若原片玻璃采用吸热或热反射玻璃，其节能效果更佳，还可具有装饰、减轻结构自重、施工和维修方便等效果。
1、中空玻璃的规格
常用中空玻璃形状和最大尺寸执行国家标准。
2、中空玻璃的技术要求（简略）
（1）材料
●玻璃。
可采用浮法玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、幕墙用钢化玻璃和半钢化玻璃、着色玻璃、镀膜玻璃和压花玻璃等。
上述各种玻璃应符合相应产品标准的要求，其他品种的玻璃应符合相应标准或由供需双方商定。
●密封胶。
●胶条。
●间隔框。
●干燥剂。
（2尺寸偏差
（3）外观
（4）密封性能
（5）露点
（6）耐紫外线辐照性能
（7）气候循环耐久性能
（8）高温高湿耐久性能
3、中空玻璃的检验规则（简略）
（1）检验分类
检验分为型式检验和出厂检验。
●型式检验项目包括外观、尺寸偏差、密封性能、露点、耐紫外线辐照性能、气候循环耐久性能和高温高湿耐久性能试验。
●出厂检验项目包括外观、尺寸偏差。
若要求增加其他检验项目由供需双方商定。
（2）组批和抽样
●组批。
采用同一工艺条件下生产的中空玻璃，500块为一批。
●抽样。
⏹对于产品的外观、尺寸偏差按标准规定从交货批中随机抽样进行检验。
⏹对于产品所要求的其他技术性能，若用制品检验时，根据检测项目所要求的数量从该批产品中随机抽取。
（3）判定规则
●若不合格品数等于或大于标准中的不合格判定数，则认为该批产品外观质量、尺寸偏差不合格。
●其他性能也应符合标准中相应条款的规定，否则认为该项不合格。
●若上述各项中，有1项不合格，则认为该批产品不合格。
4、中空玻璃的标志、包装、运输和贮存
（1）包装
中空玻璃用木箱或集装箱包装，包装箱应符合国家标准的有关规定。
每块玻璃应用塑料或纸隔开，玻璃与包装箱之间用不易引起玻璃划伤等外观缺陷的轻软材料填实。
（2）包装标志
中空玻璃的包装标志应符合国家有关标准的规定，应包括产品名称、厂名、厂址、商标、规格、数量、生产日期、批号、执行标准，且应应标明“朝上、轻搬正放、防雨、防潮、防日晒、小心破碎”等字样。
（3）运输
中空玻璃产品可用各种类型车辆运输，搬运规则、条件等应符合国家有关规定。
运输时，不得平放或斜放，长度方向应与输送车辆运动方向相同，应有防雨措施。
（4）贮存
中空玻璃产品应垂直放置贮存在干燥的室内。
5、中空玻璃特性与用途
中空玻璃最大的特性是隔热性能好。
一般地，普通12mm双层中空玻璃的传热系数为3.59W/（m2·K），与传热系数为3.269W/（m2·K）的100mm厚的混凝土墙相当。
同时，中空玻璃能有效降低噪声，将一般噪声下降30~44dB，对交通噪声可降低31~38dB。
另外中空玻璃还可以避免冬季窗户结霜。
因此，中空玻璃制品主要用于隔热、保温、防寒、隔声、防盗等。
（三）热反射玻璃
热反射玻璃是采用化学热分解、阴极溅射及溶胶-凝胶等工艺，在玻璃表面形成热反射涂层的玻璃，其膜层主要有金、银、铜、铬和铝、钛及硅等氧化物。
一般热反射玻璃对太阳热的反射率可达30%~40%，甚至高达40%~60%。
热反射玻璃除了达到节能和装饰效果以外，还可起到防眩、单面透视和提高舒适感等效果。
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