玻璃的基本知识

玻璃的基本知识玻璃简介玻璃，中国古代亦称琉璃，是一种透明、强度及硬度颇高，表面平滑及不透气的物料。玻璃在化学上几乎完全呈惰性，亦不会与生物起作用，故此用途非常广泛。不过玻璃亦有容易碎成尖锐碎片的缺点，但这缺点可以透过加入其它物料，或以热处理改良。玻璃是一种非晶形固体。溶解的玻璃迅速冷却，各分子因为没有足够时间形成晶体而形成玻璃。例如若将原为晶体的砂糖以热力溶解，然后倒在冷冻的表面上，所产生成的糖块即为非晶形固体。制造普通玻璃的主要原料是：纯碱（Na2CO3），石灰石（CaCO3）和石英（SiO2）。生产时，把原料粉碎，按适当的比率混合后，放入玻璃窖中加强热。原料熔融后发生了比较复杂的物理变化和化学变化，最后得到Na2SiO3，CaSiO3和SiO2熔化化在一起形成的物质，其主要成分是SiO2，这种物质不是晶体，称作玻璃态物质。玻璃与晶体不同，没有一定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化。在软化状态时，玻璃可以被人工吹制成任何形状的制品。常用的玻璃瓶和玻璃杯等都是由普通玻璃制造的。玻璃的化学组成不同，制造玻璃时的工艺(反应条件)不同，都会影响玻璃的性能和用途。在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。对可见光透明是玻璃最大的特点。一般的玻璃因为制造时加进了碳酸钠，所以对波长短于400纳米的紫外线并不透明。若果要让紫外线穿透，玻璃必须以纯正的二氧化硅制造。这种玻璃成本较高，一般被称为石英玻璃。常见的玻璃通常亦会加入其它成份。例如看起来十分闪烁曜眼的水晶玻璃（Leadglass)，是在玻璃内加入铅,令玻璃的折射指数增加，产生更为眩目的折射。至于派来克斯玻璃(Pyrex)，则是加入了硼，以改变玻璃的热及电性质。加入钡亦可增加折射指数。制造光学镜头的玻璃则是加入钍的氧化物来大幅增加折射指数。倘若要玻璃吸收红外线，可以加入铁。例如放映机内便有这种隔热的玻璃。玻璃加入铈则会吸收紫外线。在玻璃中加入各种金属和金属氧化物亦可以改变玻璃的颜色。例如少量锰可以改变玻璃内因铁造成的淡绿色。多一点锰则可以造成淡紫色的玻璃。硒亦有类似的效果。少量钴可以造成蓝色的玻璃。锡的氧化物及砷氧化物可造成不透明的白色玻璃。这种玻璃好像是白色的陶瓷。铜的氧化物会造成青绿色的玻璃。以金属铜则会造成深红色、不透明的玻璃，看起来好像是红宝石。镍可以造成蓝色、深紫色、甚至是黑色的玻璃。钛则可以造成棕黄色。微量的金(约0.001%)造成的玻璃是非常鲜明，像是红宝石的颜色。铀(0.1至2%)造成的玻璃是萤火黄或绿色。银化合物可以造成橙色至黄色的玻璃。改变玻璃的温度亦会改变这些化合物造成的颜色，但当中的化学原理相当复杂，至今仍然未被完全明解。有时在火山溶岩中会出现天然的玻璃，称黑曜石或火山玻璃。黑曜石可以用来造成简单的尖刀。玻璃的历史人类相信自石器时代即已使用天然的火山玻璃。古埃及在公元前二千年左右已有记载使用玻璃作器皿。公元前200年，巴比伦发明了玻璃吹管制玻离的方法，接着这个方法传入罗马，欧洲在公元一世纪左右罗马的波特兰瓶即是玻璃浮雕作品。到了十一世纪，德国发明制造平面玻璃的技术。先把玻璃吹成球状，然后造成圆筒型。在玻璃仍热时切开，然后摊平。这种技术在十三世纪的威尼斯得到了进一步改良。十四世纪欧洲的玻璃制造中心是威尼斯，很多以玻璃造成的餐具、器皿等都是由威尼斯制作。日后欧洲很多玻璃工匠都是师承威尼斯。1827年发明的玻璃压印机器，开展了大规模生产廉价玻璃器具的道路。玻璃上有时会以酸或其它腐蚀物料刻上艺术图案。传统的造法是在吹或铸玻璃的时候由工匠刻作。后来在1920年发明了可以在模具上加上雕刻的办法，亦可以使用不同颜色的玻璃，于是在1930年以后，大量生产的廉价玻璃器具逐渐出现。中国在西周时亦已开始制造玻璃。在西周时期的古墓中曾发现玻璃管、玻璃珠等物品。南北朝以前，中文多以琉璃称以火烧成，玻璃质透明物。宋时则开始称之为玻璃。到明清时，习惯以琉璃称呼低温烧成，不透明的陶瓷。很多当时的「琉璃」严格上来说，并不属于现代所说的「玻璃」。玻璃产品玻璃的强度及化学惰性使它成为非常有用的物料。很多家庭用品，例如杯子、碗碟、瓶子等等都是以玻璃制造。此外，灯泡、镜、计算机显示器（CRT）、电视机、窗等等需要使用玻璃。实验室内大部分的器皿亦是玻璃造成，而且多数是较为耐高温，和膨胀较少的派来克斯玻璃。对于要求高的应用，还会用上石英玻璃。质量好的手表亦会用上石英玻璃的表面。至于光学器材，更是离不开玻璃造的镜头。玻璃的分类玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃：一、平板玻璃平板玻璃是指未经其他加工的平板状玻璃制品，也称白片玻璃或净片玻璃。按生产方法不同，可分为普通平板玻璃和浮法玻璃。平板玻璃是建筑玻璃中生产量最大、使用最多的一种，主要用于门窗，起采光（可见光透射比85%90%）、围护、保温、隔声等作用，也是进一步加工成其他技术玻璃的原片。平板玻璃按其用途可分为窗玻璃和装饰玻璃。根据国家标准《普通平板玻璃》（GB4871—1995）和《浮法玻璃》（GB11614—89）的规定，玻璃按其厚度可分为以下几种规格：引拉法生产的普通平板玻璃：2mm、3mm、4mm、5mm四类。浮法玻璃：3mm、4mm、5mm、6mm、8mm10mm、12mm七类。引拉法生产的玻璃其长宽比不得大于2.5，其中2、3mm厚玻璃尺寸不得小于400mm×300mm，4、5、6mm厚玻璃不得小于600mm×400mm。浮法玻璃尺寸一般不小于1000mm×1200mm，5、6mm最大可达3000mm×4000mm。按照国家标准，平板玻璃根据其外观质量进行分等定级，普通平板玻璃分为优等品、一等品和二等品三个等级。浮法玻璃分为优等品、一级品和合格品三个等级。同时规定，玻璃的弯曲度不得超过0.3%。平板玻的用途有两个方面：3～5mm的平板玻璃一般是直接用于门窗的采光，8～12mm的平板玻璃可用于隔断。另外的一个重要用途是作为钢化、夹层、镀膜、中空等玻璃的原片。二、特种玻璃主要有：1、钢化玻璃。钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加热到接近的软化点，再进行快速均匀的冷却而得到。钢化处理后玻璃表面形成均匀压应力，而内部则形成张应力，使玻璃的抗弯和抗冲击强度得以提高，其强度约是普通退火玻璃的四倍以上。钢化玻璃破碎后，碎片成均匀的小颗粒并且没有刀状的尖角。因此，使用起来具有一定的安全性。生产钢化玻璃工艺有两种：一种是将普通平板玻璃或浮法玻璃在特定工艺条件下，经淬火法或风冷淬火法加工处理而成。另一种是将普通平板玻璃或浮法玻璃通过离子交换方法，将玻璃表面成分改变，使玻璃表面形成一层压应力层加工处理而成。钢化玻璃具有抗冲击强度高(比普通平板玻璃高4～5倍)、抗弯强度大(比普通平板玻璃高5倍)、热稳定性好以及光洁、透明、可切割等特点。在遇超强冲击破坏时，碎片呈分散细小颗粒状，无尖锐棱角，故又称安全玻璃。钢化玻璃按形状分为平面钢化玻璃和曲面钢化玻璃。平面钢化玻璃厚度有4、5、6、8、10、12、15、19mm八种；曲面钢化玻璃厚度有5、6、8mm三种。钢化玻璃按其外观质量分为：优等品、合格品两类。钢化玻璃按碎片状态分为：I类、Ⅱ类和Ⅲ类。2、磨砂玻璃。它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成。一般厚度多在9厘以下，以5、6厘厚度具多。3、喷砂玻璃。性能上基本上与磨砂玻璃相似，不同的改磨砂为喷砂。由于两者视觉上类同，很多业主，甚至装修专业人员都把它们混为一谈。4、磨砂玻璃和压花玻璃。磨砂玻璃采用喷砂方法将平板玻璃表面喷毛，俗称毛玻璃。压花玻璃是在玻璃表面压有各种花纹图案，系一次成型玻璃。由于表面凹凸不平，所有当光线通过时既产生慢射，物像就模糊不清，造成了这种玻璃透光不透明的特点。由于磨砂玻璃是二次成型产品，容易藏灰，不易清洁，现逐步被压花玻璃所代替。5、夹丝玻璃。是采用压延方法，将金属丝或金属网嵌于玻璃板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃，受撞击时只会形成辐射状裂纹而不致于堕下伤人。故多采用于高层楼宇和震荡性强的厂房。夹丝玻璃也称防碎玻璃或钢丝玻璃。它是由压延法生产的，即在玻璃熔融状态下将经预热处理的钢丝或钢丝网压入玻璃中间，经退火、切割而成。夹丝玻璃表面可以是压花的或磨光的，颜色可以制成无色透明或彩色的。夹丝玻璃的特点是安全性和防火性好。夹丝玻璃由于钢丝网的骨架作用，不仅提高了玻璃的强度，而且当受到冲击或温度骤变而破坏时，碎片也不会飞散，避免了碎片对人的伤害。在出现火情时，当火焰延，夹丝玻璃受热炸裂，由于金属丝网的作用，玻璃仍能保持固定，隔绝火焰，故又称为防火玻璃。根据国家行业标准JC433-91规定，夹丝玻璃厚度分为：6、7、10mm，规格尺寸一般不小于600mm×400mm，不大于2000mm×1200mm。6、中空玻璃。中空玻璃由两层或两层以上的平板玻璃构成。四周用高温强度气密性复合粘合剂，将两片或多片玻璃与密封条、玻璃条粘接、密封，中间充入干燥气体，框内充以干燥剂，以保证玻璃之间空气的干燥度。因为中空玻璃经干燥、合片、粘接、固化、充气等工序制成，所有具有较好的保温、隔热、隔音等特点。7、夹层玻璃。夹层玻璃一般由两片或多片普通平板玻璃（也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃）和玻璃之间的有机胶合层PVB（聚乙烯醇丁醛）树脂胶片构成，经过加热、加压粘合而成的平面或曲面的复合玻璃制品。当受到破坏时，碎片仍粘附在胶层上，避免了碎片飞溅对人体的伤害。夹层玻璃的层数有2、3、5、7层，最多可达9层，对两层的夹层玻璃，原片的厚度常用的有（mm）：2＋3、3＋3、3＋5等。夹层玻璃的透明性好，抗冲击性能要比一般平板玻璃高好几倍，用多层普通玻璃或钢化玻璃复合起来，可制成防弹玻璃。通过采用不同的原片玻璃，夹层玻璃还可具有耐久、耐热、耐湿等性能。8、防弹玻璃。实际上就是夹层玻璃的一种，只是构成的玻璃多采用强度较高的钢化玻璃，而且夹层的数量也相对较多。多采用于银行或者豪宅等对安全要求非常高的装修工程之中。9、热弯玻璃。由平板玻璃加热软化在模具中成型，再经退火制成的曲面玻璃。在一些高级装修中出现的频率越来越高，需要预定，没有现货。10、玻璃砖。玻璃砖的制作工艺基本和平板玻璃一样，不同的是成型方法。其中间为干燥的空气。多用于装饰性项目或者有保温要求的透光造型之中。11、玻璃纸。也称玻璃膜，具有多种颜色和花色。根据纸膜的性能不同，具有不同的性能。绝大部分起隔热、防红外线、防紫外线、防爆等作用。12、钛化玻璃。钛化玻璃也称永不碎铁甲箔膜玻璃。是将钛金箔膜紧贴在任意一种玻璃基材之上，使之结合成一体的新型玻璃。钛化玻璃具有高抗碎能力，高防热及防紫外线等功能。不同的基材玻璃与不同的钛金箔膜，可组合成不同色泽、不同性能、不同规格的钛化玻璃。钛化玻璃常见的颜色有：无色透明、茶色、茶色反光、铜色反光等。13、镀膜玻璃。镀膜玻璃是在蓝色或紫色吸热玻璃表面经特殊工艺；使玻璃表面形成金属氧化膜，就像反光镜一样反光。该玻璃有单向透视性。即在强光处看不见位于背面弱光处的物体，主要用于公共建筑的外立面及门窗等处。14、刻花玻璃。刻花玻璃是在平板玻璃上，用机械加工方法或化学腐蚀的方法制出图案和花纹的玻璃。刻花图案在12mm厚的玻璃上能刻的深度可达8mm，在6mm厚的玻璃上可刻2mm的深度。刻花玻璃透光不透明，由明显的层次感，装饰效果高雅，多用于高档室内装饰。15、彩釉玻璃。彩釉玻璃系人工适用玻璃釉在平板玻璃上手绘出花纹图案，经加温烘烤而成，图案具有立体感，色彩绚丽，效果丰富，可用于天花、隔断等处。16、玻璃镜。玻璃镜常见的有手工镀银镜、真空镀铝镜及装饰玻璃镜，其中以装饰玻璃镜为高档。装饰玻璃镜采用高质量的平板玻璃为基材，在其表面经镀银工艺，再覆盖一层金属，又涂上一层底漆，最后涂上灰色面漆而制成。装饰玻璃镜与手工镀银镜、真空镀铝镜相比，有镜面尺寸大、成像清晰逼真、抗盐雾、抗温热性能好、适用寿命长的特点，特别适合于家庭装饰中卫生间的梳洗镜。真空镀铝镜用过一段时间后，会产生发黑现象，寿命较短，已经面临淘汰。17、有机玻璃。有机玻璃是一种通俗的名称，这种高分子透明材料的