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          全面專業講解玻璃分類與用途

          2020.05.03

          對石英、鉀鈉石、白云石和石灰石等玻璃原材料礦山和加工廠來說,玻璃是最主要下游客戶,但玻璃分類和用途卻并不是十分清楚,或是了解粗淺,不全面,不專業,對提高原材料附加值不利。中國建材國際工程有限公司蚌埠玻璃工業設計研究院徐美君文章全面專業對玻璃分類和用途做了闡述,值得學習收藏。


          玻璃
           

          玻璃不僅是一種透明材料,且具有獨特的透明性,在我們生活中各種不同領域發揮著重要的作用。它功能豐富,無論是用于居室或建筑設計,還是用于工業、軍事、國防科研、能源生產、生態環境、現代通訊技術,其他材料都不能像玻璃這樣用途廣泛。目前在國際上,對玻璃與玻璃制品改變了過去的分類方法,基本上可分為傳統玻璃和新玻璃兩大類。

          一、傳統玻璃

           傳統玻璃是指與傳統產業相對應的玻璃材料和產品,主要包括平板和日用玻璃2大類。

          1.平板玻璃

           平板玻璃是指其厚度遠遠小于其長度和寬度、上下表面平行的板狀玻璃制品,其產量和用途在各種玻璃制品中占有很重要的地位。國際上,人們對平板玻璃一般按其厚度、成形、加工方法、功能及用途等5種方式進行分類。

           (1)按成形分類

           浮法玻璃、大平拉法(也稱格法)玻、小平拉法玻璃、垂直有槽引上法玻璃、垂直無槽引上法玻璃、旭法有槽引上玻璃、壓延法玻璃。

           (2)按厚度分類

           普通平板玻璃 (4-8mm)、薄玻璃 (1.5-3mm)、超薄玻璃( 1.5-0.lmm )、極超薄玻璃(0.1 mm)、厚玻璃 (8-12mm)、超厚玻璃 (12-19mm)、特厚玻璃 (19-30mm)。

           (3)按加工分類

           原片玻璃,也稱一次直接成形的平板玻璃;深加工玻璃,也稱二次加工玻璃。

           (4)按色澤分類

           無色平板玻璃 、彩色平板玻璃、乳白平板玻璃、彩色乳濁平板玻璃。

           (5)按功能分類

           普通平板玻璃(采光、擋風和保溫)、高強玻璃、吸熱玻璃、隔熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射 (Low-E) 玻璃、吸紅外或透紅外玻璃、可見光選擇吸收玻璃、吸收微波玻璃       、吸收

           X射線或吸收Y射線玻璃、隔音玻璃、防火玻璃、防盜玻璃、導電玻璃、電磁輻射屏蔽玻璃、自潔玻璃、光致變色玻璃、熱敏變色玻璃、發光玻璃、智能玻璃等。

           (6)按用途分類

           建筑門窗玻璃、玻璃幕墻、玻璃鏡、安全玻璃(鋼化、夾層、夾絲玻璃)、防火玻璃、防盜玻璃、風擋玻璃(汽車、飛機、艦艇上用于風擋)、舷窗玻璃(交通運輸工具、航天航空飛行器上的舷窗)、顯示基片玻璃(液晶顯示器LCD、等離子體顯示器、PDP、電致發光顯示器ELD、 場致發光顯示器FED ) 制版用玻璃( 照相制版、精密刻度、全息攝影 、光譜顯微照相 、空間精密技術)、集成電路基片玻璃 、磁盤與光盤基片玻璃、太陽能電池基片與蓋板、儀表與鐘表的表蒙玻璃、燈飾玻璃、濾光玻璃以及各種裝飾玻璃。


          平板玻璃


          2.日用玻璃

           主要包含有瓶罐玻璃、器皿玻璃、儀器玻璃、光學玻璃、電子玻璃與電真空玻璃、玻璃纖維與玻璃棉、玻璃復合材料等。

           2.1瓶罐玻璃


          瓶罐玻璃

          作為定量包裝和盛裝各種液體及固體狀物品所用的玻璃容器統稱為玻璃瓶罐。玻璃瓶罐被廣泛地用于食品、酒類、飲料和醫藥等方面,它們大都是用鈉鈣玻璃制成的。瓶罐玻璃品種繁多,一般可按形狀、成形方法和功能等進行分類 。

           ⑴按形狀分類

           圓形、橢圓形、方形、異形瓶(其他形狀) 。其中按瓶口分類:小口瓶瓶口內 徑小 于30mm,用來盛裝流體產品,大口瓶(廣口瓶)瓶口內徑大于30mm, 用來盛裝半流體和固體產品。

           ⑵按成形方法分類

           吹制、壓一吹、壓制和管制瓶(先將玻璃拉成玻璃管,再加工成瓶,如容量小的青霉素瓶、藥片瓶等)。

           2.2器皿玻璃


          器皿玻璃
           

          器皿玻璃與容器玻璃相似,也有廣義與狹義兩種定義,廣義的器皿玻璃為日用器皿、裝飾品和藝術品等玻璃的總稱;狹義的器皿玻璃指盛裝食品和飲料的玻璃用具, 如杯、碟.、盤、碗等 。國外有些文獻中將器皿玻璃歸納在容器玻璃范圍內。

           器皿玻璃品種繁多,各種不同用途的器皿,對玻璃性能的要求也不同。按玻璃化學組成可分為普通器皿玻璃、晶質玻璃、顏色玻璃和乳濁玻璃等;按成形工藝分為吹制、壓制和窯玻璃等。器皿玻璃品種一般按用途來分類,也可按功能與制造方法分類。按用途分類:

           ⑴玻璃酒具(各種高腳酒杯、無腳酒杯、甜酒杯、長頸帶塞酒杯、威士忌酒杯);

           ⑵玻璃水具( 水杯 、細頸帶塞水瓶、帶柄、帶嘴大水罐、冰桶、飲料杯等);

           ⑶玻璃餐具(碟、缸、盤 、 高腳盤、色拉盤、碗、調味品瓶與器皿等);

           ⑷玻璃炊具(可以用明火、電熱和微波加熱的器皿、如平底煎鍋、蒸鍋(蒸煮深鍋)、燒鍋、烤盤、烤碟、咖啡壺、咖啡杯與碟、各種類型炒鍋和蒸煮鍋、電磁爐面板 、煤氣灶和液化氣灶面板、廚房料理臺面板);

           ⑸玻璃雜件(煙灰缸、化妝品用器皿、儲物器皿等)。

           2.3儀器玻璃

           儀器玻璃指用于制造化學、生物和實驗室器皿、管材和裝置的玻璃,儀器玻璃早已廣泛應用于科研、文化教育、化工、醫藥衛生及其他工業生產方面。此外在宇航、光電子、激光、半導體、超導體、生物工程、核工程等高新技術領域, 各種儀器玻璃也得到普遍應用。儀器玻璃之所以能得到廣泛應用,是由于其能耐化學試劑的侵蝕,還能做加熱容器,而且是透明的,便于觀察化學反應的進行情況和控制反應條件。

           目前,儀器玻璃已由實驗室的小型儀器玻璃發展到大規模工業裝置,如各種反應塔、吸收塔、分熘塔、濃縮塔、熱交換器、反應槽、蒸煮鍋、耐酸泵等,也可用儀器玻璃作深水潛水球窺視窗、水柱計、太陽能發電裝置、太陽能熱水器、微電子和光電子器件基板、絕緣材料以及防火玻璃等。玻璃儀器的種類很多,通常按照玻璃性質、儀器用途、工藝條件來分類。國外一些儀器玻璃標準中,通常按性能分為幾種類型,性能分類的標準主要考慮熱膨脹系數、熱穩定性和化學穩定性。

           2.4光學玻璃

           光學玻璃主要用作光學系統中的透鏡和棱鏡,用于像的傳遞。光學系統存在著色差、球面像差、像面彎曲、畸變等像差。為了使這些像差降低到一定范圍,人們可使用具有不同折射率和色散的光學玻璃。

           2.5電子玻璃


          電子玻璃

          用于各類通信、計算機、數字電視、新型顯示器件、新型元器件、新型電光源等電子信息的電子玻璃是電子信息產品的極其重要的基礎材料之一,電子玻璃的分類范圍主要包括如下:

           ⑴黑白顯像管(含黑白顯示管)玻殼、彩色顯像管(含彩色顯示管)玻殼;

           ⑵顯像管用電子玻璃組件(玻殼用管頸管、芯、柱用玻管、排氣管、彩管用低玻粉及支架玻焊);

           ⑶顯示器件用玻璃 ( LCD用超薄玻璃、ITO導電玻璃、PDP用玻璃屏 、VFD用玻蓋、 排氣管等);

           ⑷電光源用玻璃(新型電光源用拉管、太陽能 集熱管式玻管;

           ⑸真空電器件用玻璃(真空開關管用玻殼 等);

           ⑹背投式投影管用玻殼。

           2.6玻璃纖維


          玻璃纖維

          玻璃脆性很大,但是將融熔態玻璃以極快的速度拉制成纖維,就具有一定的柔韌性,可紡織成紗或各種形式的玻璃布。

          玻璃纖維的性能特點有:一是抗拉強度很高。纖維越細, 強度越高;二是耐熱性低。250 ℃以上開始軟化,不宜用來增強金屬基復合材料;三是化學穩定性高。除氫氛酸和濃堿等少數介質外,對絕大多數化學介質都有較好的穩定性;四是脆性較大。伸長率只有3%左右, 表面光滑, 不易與基體結合, 需經表面處理來提高與基體的結合力。玻璃纖維是第一代纖維增強塑料。這種材料耐火、耐腐蝕、易于清洗,不易變形。制造方法是把玻璃放入爐內加熱熔化,從爐底的微孔中流出,拉成長絲,然后捻為較粗的股線。第二次世界大戰以后,玻璃纖維得到廣泛應用。玻璃纖維可用于制造防火織物和工業用的過濾器 , 還可制成粗襯 , 用來加固做船殼及汽車車身用的塑料。這種加固的塑料材料稱為玻璃纖維增強塑料 , 又稱玻璃鋼 。

           2.7玻璃棉


          玻璃棉


          玻璃纖維還可以制造松軟的玻璃棉,玻璃從熔爐流出時,用空氣或其他氣體把短玻璃絲吹松,就制成玻璃棉 ,可用作隔熱材料。玻璃纖維材料主要有無 堿玻 璃 (E- 玻璃 )、中堿玻 璃 (C-玻)、高堿玻璃 (A- 玻璃)、高強度玻璃 (S-玻璃)及高模措玻璃 ( M -玻璃)等。E -玻璃纖維是一種鋁硐硅酸鹽玻璃,纖維紡成直徑為0.0005 ~ 0.003 cm的單股玻璃絲, 合股后可做成許多形式的增強材料。E-玻璃纖維的抗拉強度高,吸水性較好,是樹脂基體的理想增強材料,它也是優異的電絕緣材料。S-玻璃纖維是一種特制的抗拉強度極高的硅酸鋁-鎂玻璃纖維 , 彈性模量比 E -玻璃高。主要用來增強高性能復合材料,在航天工業上,制作火箭發動機的殼體,在航空工業中制作飛機螺旋槳葉、起落架和雷達罩,還可制作火箭筒殼體和各種高壓容器等。

           2.8玻璃纖維復合材料

           復合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求,需要由兩種或兩種以上的材料復合在一起 , 組成另一種能滿足人們要求的材料 , 即復合材料。例如, 單一種玻璃纖維,雖然強度很高,但纖維間是松散的, 只能承受拉力,不能承受彎曲、剪切和壓應力,也不易做成固定的幾何形狀,是松軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起,可以做成各種具有固定形狀的堅硬制品,既能承受拉應力,又可承受彎曲、 壓縮和剪切應力 。這就組成了玻璃纖維增強的塑料基復合材料。由于其強度相當于鋼材, 又含有玻璃組分, 也具有玻璃那樣的色澤、形體、耐腐蝕 、電絕緣、隔熱等性能,像玻璃那樣,歷史上形成了這個通俗易懂的名稱"玻璃鋼",這個名詞由建材系統擴至全國,現在仍被普遍采用。

          二、新玻璃

           新玻璃是指與新經濟相對應的玻璃材料與產品,新玻璃包括:

           1.光電子信息玻璃材料( 如非線性光學玻璃、發光玻璃、紅外光纖、激光玻璃、光電功能玻璃、聲光功能玻璃、磁光玻璃、玻璃磁盤、光記錄基片玻璃、光掩模用玻璃等);

           2.生物與醫用玻璃材料( 微生物載體—微孔玻璃、硬組織相容材料—人造骨與種植牙、藥物傳遞材料等);

           3.能源玻璃材料( 太陽能光電池復合玻璃板、玻璃薄膜電池)、智能玻璃材料(智能玻璃窗);

           4.生態環境材料(光催化降解自潔玻璃、環境凈化用玻璃材料、抗菌玻璃材料、森林功能玻璃材料、吸收噪音玻璃);

           5.納米相玻璃材料( 零維的原子團簇和納米微粒、一維調制納米多層膜、二維調制的納米顆粒膜涂層和三維調制的納米相玻璃材料)等。

           另外,新玻璃材料中不少采用與傳統玻璃不同的非氧化物成分系統,如氮氧化物、硫系化合物、鹵化物、硫系化合物一鹵化物系統、過渡元素與稀土元素等,以滿足其特殊性質的要求。

           國際文獻中所指新玻璃,又稱為特種玻璃(或新型功能玻璃和特種功能玻璃)。它是指通過選擇化學組成、熱處理、制造方法而制得的具有多種功能的玻璃。也就是指通過光、電、磁、熱、化學、生化等作用后具有特定功能的玻璃。新玻璃是高技術密集型、知識密集型的材料,其形態除了無定形固體外,還有超薄形、特厚形、粒狀形、圓球形、異形、鱗片形、螺旋形及多結晶體等展現在人類面前。其應用領域正在日趨擴大。從制造方法看,以往只是采用在普通大氣中熔融,而當今的新玻璃采用了浮法化學氣相沉積法(CVD)、氣氛熔融溶凝法、錫液漂浮法、蒸氣法、氣墊漂浮法、真空蒸鍍法及磁控濺射法等新的制造方法。

           從功能方面來看,除了化學功能玻璃外,還有電磁功能玻璃、機械功能玻璃、化學及生物化學功能玻璃、生物功能玻璃和種類繁多應用領域的新玻璃。新玻璃按照其成分、性質、功能和制備與傳統玻璃工藝上有很大區別。

           國際新玻璃范疇包括光—電子信息玻璃材料(如非線性光學玻璃、發光玻璃、紅外光纖、激光玻璃、光電功能玻璃、聲光功能玻璃、磁光玻璃、玻璃磁盤、光記錄基片玻璃、光掩模用玻璃等)、生物與醫用玻璃材料(微生物載體—微孔玻璃、硬組織相容材料—人造骨與種植牙、藥物傳遞材料等)、能源玻璃材料(太陽能光電池復合玻璃板、玻璃薄膜電池)、智能玻璃材料(智能玻璃窗)、生態環境材料(光催化降解自潔玻璃、環境凈化用玻璃材料、抗菌玻璃材料、森林功能玻璃材料、吸收噪音玻璃)以及納米相玻璃材料(零維的原子團簇和納米微粒、一維調制納米多層膜、二維調制的納米顆粒膜涂層和三維調制的納米相玻璃等)。

           2.1光電子信息玻璃材料

           光電子信息玻璃材料在當今國際新玻璃范疇包括面十分廣泛,它是用于信息技術的材料和元件。主要有如下品種:

           (1)信息處理用玻璃如摻雜半導體量子阱、量子線和量子點玻璃材料等。

           (2)信息傳遞用玻璃如石英玻璃光纖、氟化物玻璃光纖、硫化物玻璃光纖、摻雜稀土元素玻璃光纖放大器等。 

          (3)信息存儲用玻璃如摻鍺與非摻鍺玻璃光纖柵、硫系玻璃儲存薄膜、磁盤和光盤玻璃基板。

           (4)信息顯示用玻璃如等離子顯示器(PDP)用基板個低熔點玻璃、液晶顯示器(LCD)用玻璃基板、陰極射線管(CRT)用玻璃屏和錐等。

           (5)信息傳感器用玻璃如聲光玻璃、磁光玻璃、電光玻璃等。

           (6)非線性光學玻璃如半導體摻雜與金屬微粒摻雜非線性光學玻璃等。

           (7)激光玻璃如固體激光器玻璃、纖維激光器和放大器玻璃。

           另外還包括有CD玻 璃 ( 玻 璃 光 盤 )、HDMD(PC用玻璃磁盤)、STN(超扭曲向列型)液晶顯示器玻璃、TFT薄膜液晶顯示器玻璃、PDP等離子顯示板、ELD場致發光顯示板、VFD真空熒光顯示板、TCD熱致變色調光玻璃、DPS微粒子分極配向玻璃、BM彩色濾光玻璃。

           2.2 生物與醫用玻璃

           生物玻璃為能代替人的牙齒、骨頭等直接人體骨的“生物用玻璃”及酶、微生物等的載體和組織培養等仿生工藝用的“生物工程用玻璃”。生物用玻璃中有無視生物存在的“生物不活性”材料和生物自然適應的“生物活性”材料。前者為碳素、氧化鋁、氮化硅等,這些多為精密陶瓷。后者有鈣,含磷酸的玻璃或結晶化玻璃,氫氧化磷灰石等。其中氫氧化磷灰石是和生物的自然骨同樣成分(無機物)的精密陶瓷。因此在將陶瓷與玻璃分離時,作為生物玻璃主要是后者。另外,用于生物時,除要求化學穩定性外,還要求含有磷酸和鈣、生物活性及相當高的強度。結晶玻璃正適合于這些要求。生物用結晶玻璃的原料構成是磷酸鈣,為了玻璃化要熔融高純度的硅石,制成玻璃后要在一定條件下再加熱,使之結晶。另外,為了增強韌性,結晶形狀要向單方向發展。現在已開發了“單向結晶玻璃”。但是這些生物玻璃的開發與生物陶瓷存在競爭。以上述單向性結晶玻璃的開發作為一個開端,今后將以成形和加工為重點,進一步加快增加強度和韌性方面實用化的研究。可以認為,天然骨是在骨膠原纖維上不溶性磷酸鈣的沉淀物,但作為與此類似的人工骨、人工牙用材料有含氧化鈣和氧化磷的生物玻璃。

           生物玻璃(指生物工程和生物醫用材料):

           (1)生物載體玻璃如酶載體微孔玻璃、生物芯片玻璃。

           (2)基因傳感器載片玻璃如DNA傳感器用玻璃光纖。

           (3)疾病治療玻璃如耙向釋放藥物玻璃、耙向放射線玻璃、磁控加溫玻璃、均可治療不同癌癥。

           (4)硬組織修復與骨組織工程玻璃如含羥基磷灰石主晶相的微晶玻璃、以磷灰石和云母為主晶相的可切削微晶玻璃,用于人造骨和人工關節。羥基磷灰石玻璃涂層用于改善金屬人工器官與人體組織的生物相容性。

           (5)口腔玻璃如鑄造微晶玻璃、玻璃浸滲氧化鋁烤瓷用于牙科烤瓷材料,玻璃離子水泥和樹脂改性玻璃離子水泥用于牙科填充材料,可切割微晶玻璃用作口腔植入材料。

           (6)緩釋降解玻璃如玻璃緩釋肥料、玻璃緩釋飼料。

           2.3 能源玻璃

           能源和新能源用玻璃,是指將傳統的能源轉變為新能源材料,以合理利用資源,提高儲能和能源轉化效率,降低成本,減少環境污染。

           (1)固體燃料電池,如玻璃體快離子導體等。

           (2)太陽能電池,如非晶態硅太陽能電池的玻璃基板,太陽能光電池復合玻璃幕墻等。

           (3)太陽能集熱器,如集熱器中所用各種規格耐熱玻璃管等。

           2.4 生態環境玻璃材料

           (1)抗菌玻璃

           抗菌玻璃的特點是在平板玻璃的表面鍍制一層抗菌功能膜。因此,凡是能夠和應該使用玻璃的地方,都可以使用抗菌玻璃,如醫療業、醫藥業、食品業、家電業、學校、車船等地方及行業。

           (2)自潔玻璃

           在玻璃表面鍍一層TiO2納米膜,在紫外線照射下可把污物分解,不用擦洗玻璃也能長期潔凈。這種玻璃的制作方式主要有以下幾種:一是在常溫常壓下涂鍍一層有機鈦膜;二是采用工藝較成熟的凝膠—溶膠鍍膜工藝;三是浮法在線化學氣相沉積法(CVD)。目前國內前兩種工藝已基本成熟,并有部分產品面世,從國外發展趨勢來看,采用在線CVD法生產自潔凈玻璃,很有發展前景。這種不用擦洗的自潔玻璃屬生態環保型“綠色玻璃”。當這種被稱之為“光觸媒”的二氧化鈦(TiO2)光催化劑膜遇到太陽光或熒光燈、紫外線照射后,在外界光的激發狀態下會使附著在表面的有機物、污染物變為氧化碳和水,且自動消除。目前它已被廣泛用于蓋板玻璃、汽車玻璃、高檔玻璃鏡以及高級建筑物的玻璃幕墻裝飾玻璃。

          -轉自新玻網

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