建筑玻璃及其深加工課件

第六章建筑玻璃及其深加工6.1概述6.2玻璃馬賽克6.3建筑用微晶玻璃6.4鋼化玻璃6.5夾層玻璃6.6其它品種玻璃6.7特種玻璃簡介第六章建筑玻璃及其深加工6.1概述16.1.1建筑玻璃的分類及深加工

建筑玻璃泛指平板玻璃及由平板玻璃制成的深加工玻璃，也包括玻璃磚、玻璃馬賽克和槽型玻璃等玻璃類建筑材料。建筑玻璃按其用途可分為兩大類：第一類是透視采光用的窗用平板玻璃；第二類是作為墻體裝飾用的建筑玻璃飾面材料。6.1.1建筑玻璃的分類及深加工建筑玻璃泛指平板玻璃及由2圖6-1建筑玻璃的主要品種圖6-1建筑玻璃的主要品種3圖6-2由平板玻璃加工而成的常用建筑玻璃圖6-2由平板玻璃加工而成的常用建筑玻璃46.1.2對建筑玻璃功能的要求

1、節(jié)省能源的功能2、提高建筑玻璃安全性3、提高強度的功能要求4、裝飾功能5、環(huán)境保護功能6.1.2對建筑玻璃功能的要求1、節(jié)省能源的功能56.2玻璃馬賽克

玻璃馬賽克又叫玻璃錦磚、玻璃紙皮石，是建筑材料中用量較大的內(nèi)外墻飾面材料。馬賽克是外來語，出自拉丁文，英文名詞為mosaic。與陶瓷錦磚的區(qū)別主要在于：陶瓷錦磚系由瓷土制成的不透明陶瓷材料，而玻璃錦磚為半透明的玻璃質(zhì)材料，呈乳濁或半乳濁狀，內(nèi)含少量氣泡和不熔顆粒。6.2.1熔融法6.2.2燒結(jié)法6.2.3結(jié)構(gòu)與特點6.2玻璃馬賽克玻璃馬賽克又叫玻璃錦磚、玻璃紙皮石，是建61、工藝流程原料→配料池窯熔化→連續(xù)壓延→退火→折斷→挑選→拼裝→粘貼紙皮→成品→入庫換熱式雙碹頂池窯熔制工藝?yán)漤敎\池電熔窯熔制工藝所謂冷頂是指熔化部的玻璃液被一層配合料所覆蓋，阻擋了熱量從玻璃液向上部空間的輻射，上部空間的溫度一般在150℃以下；所謂淺池，是相對玻璃電熔窯而言。1、工藝流程原料→配料池窯熔化→連續(xù)壓延→退火→折斷→挑選→7配合料層：溫度最低，主要起冷頂作用。配合料各組分之間在此基本上不發(fā)生反應(yīng)。硅酸鹽反應(yīng)層：溫度在800℃-900℃之間。配合料在此進行固相反應(yīng)，同時，在此產(chǎn)生大量的氣體和揮發(fā)物，如二氧化碳、二氧化硫和氟化物等。配合料反應(yīng)物出此區(qū)時，基本上都變成了由硅酸鹽和未熔砂粒組成的燒結(jié)物。馬賽克玻璃液形成層：溫度在1200℃-1250℃之間。未熔化好的硅酸鹽和砂粒在該區(qū)內(nèi)進一步反應(yīng)。物料出該區(qū)時，就形成了含有一定量未熔完的砂粒和氣泡的馬賽克玻璃液。但溫度稍高，不便于成形。冷卻區(qū)：該區(qū)的作用是把馬賽克玻璃液均勻地冷卻到成形溫度。配合料層：溫度最低，主要起冷頂作用。配合料各組分之間在此基本82、原料及配方主要原料：包括硅砂、石灰石、白云石、純堿、硝酸鈉、長石、三氧化砷等。著色原料：主要有重鉻酸鉀(黃綠色)、氧化鈷(蘭色)、氧化銅(湖蘭色)、氧化錳(紫色)、硫化鎘和碘粉(紅色、橙色、黃色)、氧化鎳(灰色)等，常采用組合著色劑。乳濁原料：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）。還可以用廢玻璃、玻纖廢絲、高嶺土尾礦、瓷石尾礦、螢石尾礦等生產(chǎn)玻璃馬賽克。2、原料及配方主要原料：包括硅砂、石灰石、白云石、純堿、硝酸93、壓延系統(tǒng)圖6-3對輥壓延機3、壓延系統(tǒng)圖6-3對輥壓延機106.2.2燒結(jié)法

6.2.2燒結(jié)法116.2.3玻璃錦磚的結(jié)構(gòu)與特點

玻璃錦磚是一種乳濁狀半透明玻璃質(zhì)材料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由晶體、石英骨架和網(wǎng)狀氣泡三部分組成。玻璃錦磚的結(jié)構(gòu)與玻璃的結(jié)構(gòu)不一樣，它是一種多晶體的混合物。這種非均質(zhì)結(jié)構(gòu)，因?qū)獾恼凵渎什煌斐闪斯馍⑸洌巩a(chǎn)品質(zhì)感柔和而保持有玻璃光澤。同時，氣泡的存在也減輕了自重，能提高與膠結(jié)材料的粘結(jié)強度。玻璃錦磚的花色品種非常多，色調(diào)豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上玻璃錦磚有25000種色調(diào)。同時，利用不同顏色錦磚，不同比例混合貼面，或組成各種色塊的圖案，可獲得立體感很強的裝飾壁畫等。玻璃錦磚的質(zhì)地堅硬，表現(xiàn)密度小，化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好，具有不變色、不積塵、下雨時能自滌等特性。6.2.3玻璃錦磚的結(jié)構(gòu)與特點玻璃錦磚是一種乳濁狀半透明12玻璃馬賽克拼圖玻璃馬賽克拼圖13景觀造型

家庭裝潢

景觀造型家庭裝潢146.3建筑用微晶玻璃

微晶玻璃是將玻璃再加熱使其微晶化制成的多晶固體材料，也叫玻璃陶瓷。與常規(guī)玻璃相比，微晶玻璃具有很高的機械強度和表面硬度，由于其組成、結(jié)構(gòu)決定其具有所需的不同性能，可應(yīng)用于電子、化工、生物醫(yī)學(xué)、機械工程、軍事和建筑等領(lǐng)域，其中建筑裝飾用微晶玻璃的使用量最大，經(jīng)濟效益顯著，已成為當(dāng)今世界建筑裝飾的新型材料。6.3建筑用微晶玻璃微晶玻璃是將玻璃再加熱使其微晶化制成156.3.1微晶玻璃建筑材料的特點

微晶玻璃與天然花崗巖相比主要有以下優(yōu)點：1、豐富多變的顏色2、優(yōu)良的耐候性及耐久性3、吸水性低，表面清潔4、強度大，可輕量化5、彎曲成型容易，經(jīng)濟省時6、成本低廉7、綠色無害6.3.1微晶玻璃建筑材料的特點微晶玻璃與天然花崗巖相比16表6-1微晶玻璃與天然石材的性能對比表6-1微晶玻璃與天然石材的性能對比176.3.2生產(chǎn)工藝

1、壓延法

將原料混合熔化后拉制成平板狀晶化玻璃，再經(jīng)磨拋而成為產(chǎn)品

配料→混合→玻璃熔制→壓延→熱切割→晶化→磨拋→檢驗→成品→入庫。2、澆注法

將熔化、澄清好的玻璃澆注在模具上，再置于晶化爐中進行晶化和退火處理。

配料→混合→玻璃熔制→澆注→脫?！Щ仭懈睢鷻z驗→成品→入庫。6.3.2生產(chǎn)工藝1、壓延法

將原料混合熔化后拉制成平板183、燒結(jié)法該工藝為日本首創(chuàng)。特點是將熔制好的玻璃粒料(建陶行業(yè)稱熔塊)與晶化分成二次完成，故又稱二次燒結(jié)法。它將玻璃工藝、陶瓷工藝、石材加工工藝有機“融合”。熔制工藝與玻璃熔制相似；而水淬、晶化則是生產(chǎn)陶瓷的工藝方法；磨拋和切割工藝又與石材的加工工藝相同。生產(chǎn)工藝流程為：配料→混合→熔制→水淬烘干過篩→分級→鋪料→晶化→磨拋→切割→檢驗→成品→入庫。3、燒結(jié)法該工藝為日本首創(chuàng)。特點是將熔制好的玻璃粒料(建陶行19玻璃料燒結(jié)晶化溫度制度

圖6-4微晶玻璃燒結(jié)晶化示意圖

（CaO-Al3O2-SiO2系統(tǒng)）

玻璃料燒結(jié)晶化溫度制度圖6-4微晶玻璃燒結(jié)晶化示意圖

（20700℃-950℃玻璃料熔融并相互粘接，界面上析出硅灰石（β-CaO·SiO2）晶體，玻璃變成不透明狀，此后，隨著溫度緩慢升高，晶體也逐漸沿玻璃料顆粒徑向長大成針狀晶體。最后升至1100℃并保溫l-2h，以使析晶過程完成。700℃-950℃玻璃料熔融并相互粘接，界面上析出硅灰石（β21樣品在落球（鋼球500g）試驗中產(chǎn)生的裂紋照片微晶玻璃花崗巖產(chǎn)生的裂紋同天然石材很相似，且數(shù)量同樣很少。這是因為它們都有吸收應(yīng)力的粗大顆粒界面，能夠有效地阻止裂紋的產(chǎn)生和延伸；相反地玻璃板因沒有吸收應(yīng)力的晶體界面，所以會在受到?jīng)_擊時，由受沖擊處產(chǎn)生大量裂紋。

樣品在落球（鋼球500g）試驗中產(chǎn)生的裂紋照片微晶玻璃花崗巖226.4鋼化玻璃

鋼化即使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，改善了玻璃抗拉強度低的弱點，如下圖所示。6.4鋼化玻璃鋼化即使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成23鋼化玻璃生產(chǎn)方法總括鋼化玻璃生產(chǎn)方法總括246.4.1玻璃的熱鋼化（物理鋼化）

1、生產(chǎn)工藝流程（風(fēng)鋼化流程）

6.4.1玻璃的熱鋼化（物理鋼化）1、生產(chǎn)工藝流程（風(fēng)鋼252、玻璃鋼化設(shè)備MT－GPW系列平彎兩用玻璃鋼化爐機組（名特玻璃技術(shù)有限公司）

2、玻璃鋼化設(shè)備MT－GPW系列平彎兩用玻璃鋼化爐機組26(1)鋼化加熱爐圖6-8兩段吊掛式電熱爐(1)鋼化加熱爐圖6-8兩段吊掛式電熱爐27(2)玻璃的熱彎成型圖6-9槽沉式熱彎爐1-模具；2-電阻元件；3-熱電偶；4-熱彎后玻璃(2)玻璃的熱彎成型圖6-9槽沉式熱彎爐28全自動軸道錯位壓合成型技術(shù)MT－GPW-A系列平彎兩用玻璃鋼化爐機組

軸道－風(fēng)柵同步變形法的成型技術(shù)

MT－GPW-B系列平彎兩用玻璃鋼化爐機組

全自動軸道錯位壓合成型技術(shù)軸道－風(fēng)柵同步變形法的成型技術(shù)29(3)風(fēng)柵圖6-10手風(fēng)琴式風(fēng)柵

1-玻璃扳；2-風(fēng)柵；3-進氣口；4-噴嘴長度55mm，噴嘴中心距為15mm；5-彈簧；6-圓管；7-阻擋器；8-仲縮套；9-拉桿(3)風(fēng)柵圖6-10手風(fēng)琴式風(fēng)柵

1-玻璃扳；2-風(fēng)柵；330圖6-11固定式彎鋼化用風(fēng)柵圖6-12氣墊式風(fēng)柵1-氣箱；2-噴管；3-玻璃圖6-11固定式彎鋼化用風(fēng)柵圖6-12氣墊式風(fēng)柵313、物理鋼化玻璃的生產(chǎn)方法(1)垂直吊掛鋼化法

將玻璃在加熱爐中加熱到工藝規(guī)定溫度后，通過輸送裝置將其輸送到風(fēng)柵冷卻裝置中進行冷卻。玻璃必須位于風(fēng)柵中心線的垂直面上不動，依靠兩側(cè)風(fēng)柵的運動將噴出的氣流均勻地冷卻。

(2)水平鋼化法

玻璃完全處于水平狀態(tài)下完成輸送、加熱、成形及淬冷等整個鋼化過程

A、氣墊鋼化法

B、水平輥道輸送鋼化法3、物理鋼化玻璃的生產(chǎn)方法(1)垂直吊掛鋼化法

將玻璃在加熱326.4.2玻璃的化學(xué)鋼化

通過化學(xué)方法改變玻璃表面組分，增加表面層壓應(yīng)力，以增加玻璃的機械強度和熱穩(wěn)定性的鋼化方法稱為化學(xué)鋼化法。由于是通過離子交換使玻璃增強，所以又稱為離子交換增強法。根據(jù)交換離子的類型和離子交換的溫度又可分為低于轉(zhuǎn)變點溫度的離子交換法(簡稱低溫法)和高于轉(zhuǎn)變點溫度的離子交換法(簡稱高溫法)。6.4.2玻璃的化學(xué)鋼化通過化學(xué)方法改變玻璃表面組分，增331．低溫型處理工藝

以熔鹽中半徑大的離子(K+)置換玻璃中半徑小的離子(Na+)，使玻璃表面擠壓產(chǎn)生壓應(yīng)力層。這種離子交換工藝都是在低于應(yīng)變點的溫度下進行的，故稱為低溫型處理工藝。2．高溫型處理工藝

它是在轉(zhuǎn)變溫度以上，以熔鹽中半徑小的離子置換玻璃中半徑大的離子，在玻璃表面形成熱膨脹系數(shù)比主體玻璃小的薄層，當(dāng)冷卻時，因表面層與主體玻璃收縮不一致而在玻璃表面形成壓應(yīng)力。3．電輔助處理

上述兩種工藝都是在濃度梯度情況下進行離子交換的，促進離子交換的另一途徑是產(chǎn)生電場梯度，即使用電流以增大玻璃中離子遷移率。這種方法稱為電輔助處理。

1．低溫型處理工藝

以熔鹽中半徑大的離子(K+)置換玻璃中半346.4.3鋼化玻璃的自爆

鋼化玻璃在使用過程或安裝儲運過程中有時會發(fā)生自爆破壞，此時沒有外力或較小外力作用即自我爆裂。究其原因，自爆現(xiàn)象是由于以下因素造成的：1、鋼化玻璃的表面壓應(yīng)力過大，即鋼化級數(shù)過高，其內(nèi)應(yīng)力平衡處于臨界狀態(tài)；2、玻璃內(nèi)部存在結(jié)石或雜質(zhì)，鋼化后在其周圍形成較大的預(yù)應(yīng)力集中；3、玻璃表面有嚴(yán)重劃傷或缺陷，造成表面壓應(yīng)力的不均勻，使應(yīng)力狀態(tài)失衡；4、玻璃邊部加工質(zhì)量不佳，切裁時有較嚴(yán)重橫向嵌擠裂紋，磨邊導(dǎo)棱不良，或磨輪砂粒過粗傷害了玻璃。要改善或消除鋼化玻璃的自爆問題，需從材質(zhì)選擇、加工處理和加熱淬冷幾個環(huán)節(jié)著手。6.4.3鋼化玻璃的自爆鋼化玻璃在使用過程或安裝儲運過程356.4.4熱增強玻璃(半鋼化玻璃)

實踐證明，厚度3mm以下的玻璃用普通物理鋼化法很難做到完全鋼化，只能做成半鋼化玻璃。半鋼化玻璃是介于普通平板玻璃和鋼化玻璃之間的一個品種，它兼有鋼化玻璃的部分優(yōu)點，如強度高于普通玻璃，同時又回避了鋼化玻璃平整度差，易自爆，一旦破壞即整體粉碎等缺點。半鋼化玻璃破壞時，沿裂紋源呈放射狀徑向開裂，一般無切向裂紋擴展，所以破壞后仍能保持整體不塌落。6.4.4熱增強玻璃(半鋼化玻璃)實踐證明，厚度3mm以36透明浮法玻璃半鋼化玻璃全鋼化玻璃碎片后照片透明浮法玻璃半鋼化玻璃全鋼化玻璃碎片后照片376.4.5鋼化玻璃的發(fā)展趨勢1、在建筑業(yè)中廣泛應(yīng)用現(xiàn)代建筑對于玻璃的要求已從單純的采光要求轉(zhuǎn)向安全、節(jié)能、環(huán)保和大型化的功能化要求，鋼化玻璃以其安全性能，在現(xiàn)代建筑上的應(yīng)用前景十分廣闊。2、農(nóng)業(yè)溫室的需要鋼化玻璃的機械強度和抗沖擊強度能承受較大冰雹的沖擊，隨著綠色農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展，農(nóng)業(yè)溫室(棚)的發(fā)展勢頭越來越大，溫室的數(shù)量及其規(guī)模都在大幅度增加，鋼化玻璃的發(fā)展應(yīng)滿足農(nóng)業(yè)溫室不斷增長的需要。3、開發(fā)化學(xué)鋼化玻璃的使用途徑化學(xué)鋼化玻璃相對物理鋼化玻璃具有生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品造型復(fù)雜、成本低廉的特點。但化學(xué)鋼化玻璃與物理鋼化玻璃相比，機械強度和抗沖擊強度等物理性能易于消退(也稱松弛)。所以人們逐漸認(rèn)識和利用這些特點，擴大其使用范圍。6.4.5鋼化玻璃的發(fā)展趨勢1、在建筑業(yè)中廣泛應(yīng)用386.5夾層玻璃

夾層玻璃是由兩片或兩片以上的玻璃用合成樹脂膠片(主要是聚乙烯醇縮丁醛薄膜，PVB)粘結(jié)在一起而制成的一種安全玻璃。夾層玻璃在外力作用下可能破碎，但碎片仍粘附在中間層膠片上，保持為整體，因此沒有碎片飛濺，對人體有優(yōu)良的安全保護作用，同時對保安防護也有好處。6.5夾層玻璃夾層玻璃是由兩片或兩片以上的玻璃用合成樹脂396.5.1夾層玻璃的生產(chǎn)工藝流程

1、高壓釜膠片法(干法)

將有機材料膠合層嵌夾在兩片玻璃之間，經(jīng)加熱、加壓(需高壓釜)而制成夾層玻璃的方法稱為高壓釜膠片法，通稱為膠片法(干法)。其產(chǎn)品統(tǒng)稱為A類夾層玻璃。2、灌漿法(濕法)

在兩片玻璃之間組成一個僅有一開口的空腔，將經(jīng)過預(yù)聚合的甲基丙酸甲酯、甲基乙烯酸丁酯、甲基丙烯酸等有機原料混合物的漿液注入此空腔內(nèi)，排去氣體，經(jīng)熱聚合或光聚合、熱光聚合，使?jié){液固化并與兩片玻璃粘結(jié)成一體而生產(chǎn)夾層玻璃的方法稱為灌漿法(或濕法)。其產(chǎn)品通稱為B類(濕法)夾層玻璃。3、真空一步法

將EN膠片夾在兩片玻璃之間，放入加熱爐中，在真空狀態(tài)下加熱到一定溫度進行保溫，然后降至室溫所生產(chǎn)夾層玻璃的方法叫做真空一步法。6.5.1夾層玻璃的生產(chǎn)工藝流程1、高壓釜膠片法(干法)40圖6-15高壓釜膠片法生產(chǎn)夾層玻璃的工藝流程圖6-15高壓釜膠片法生產(chǎn)夾層玻璃的工藝流程416.5.2夾層玻璃的種類及發(fā)展趨勢

1、防彈玻璃2、防盜夾層玻璃3、防火夾層玻璃4、電加溫夾層玻璃5、裝飾性夾層玻璃6、光致變夾層玻璃6.5.2夾層玻璃的種類及發(fā)展趨勢1、防彈玻璃42圖6-16典型防彈玻璃圖6-16典型防彈玻璃43汽車撞擊后層風(fēng)檔玻璃狀態(tài)夾層玻璃落沖擊后狀態(tài)防火夾層玻璃汽車撞擊后層風(fēng)檔玻璃狀態(tài)夾層玻璃落沖擊后狀態(tài)防火夾層玻璃446.6.1中空玻璃

中空玻璃是一種良好的隔熱、隔音、美觀適用，并可降低建筑物自重的新型建筑材料。它是用兩片(或三片)玻璃，使用高強度高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將玻璃片與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框粘結(jié)制成的高效能隔音隔熱玻璃。6.6.1中空玻璃中空玻璃是一種良好的隔熱、隔音、美觀適45中空玻璃的使用有三個明顯的優(yōu)點：1、保溫節(jié)能作用，由于玻璃之間的空氣層的熱傳導(dǎo)率很低，較之單片玻璃的熱交換量約減少二分之一，有明顯的節(jié)能效果。2、中空玻璃的防霜露作用，在使用中空玻璃時，窗戶不會發(fā)生結(jié)霜結(jié)露現(xiàn)象，干燥的空氣層不會使外層玻璃內(nèi)表面結(jié)霜，同時保證了內(nèi)層玻璃溫度不會過低。一般可保證內(nèi)層玻璃溫度在露點以上，高質(zhì)量的中空玻璃可保證在室外溫度-40℃時不結(jié)露。3、隔音作用，當(dāng)中空玻璃的隔音程度與玻璃的厚度和空氣隔層有關(guān)，一般的中空玻璃可降低噪音30-40dB。從聲波的透射與衰減理論來說，空氣隔層厚一些有利于隔音，中空玻璃的構(gòu)成以兩片不等厚的玻璃組合為優(yōu)，這樣可以衰減共振透射和