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1、Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering第四节 普通玻璃 配合料的制备 一、玻璃组成的设计和确定玻璃的化学组成是计算玻璃配合料的主要依据 。玻璃的科学研究，特别是性质和组成依从关系的 研究，为玻璃组成的设计提供了重要的理论基础。 （1）根据玻璃组成结构性质的依从关系，设计 的玻璃组成需满足预定性能要求； （2）根据相图和形成图设计的玻璃组成成玻倾向大 ，析晶倾向小，同时满足不同成型工艺的要求； （3）需对初步设计的基础玻璃组成进行必要的性能 调整；（4）经反复试验、性能测试后确定合理的玻璃组 成。 Ji Shidong-Colleg
2、e of Materials Science&Engineering二、配合料计算 （一）配合料计算中的几个工艺参数 纯碱挥散率 芒硝含率 煤粉含率 萤石含率 碎玻璃掺入率Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（二）计算步骤 第一步先进行粗算，即假定玻璃中全 部SiO2和Al2O3均由硅砂和砂岩引人； CaO和MgO均由白云石和菱镁石引入； Na2O由纯碱和芒硝引入。在进行粗算时 ，可选择含氧化物种类最少，或用量最 多的原料开始计算。第二步进行校正。例如，在进行粗算 时，在硅砂和砂岩用量中没有考虑其他 原料引入的 SiO2和Al2
3、O3，所以应进行 校正。第三步把计算结果换算成实际配料 单。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering三、配合料制备 （一）对配合料的质量要求 （1）构成配合料的各种原料均应有 一定的粒度组成 。（2）配合料中应具有一定水分 （3）为了有利于玻璃液的澄清和均 化，配合料需有一定的气体率。 （4）必须混合均匀，以保证玻璃液 的均匀性。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（二）配合料制备的工艺流程 Ji Shidong-College of Materials Scie
4、nce&Engineering（三）配合料的质量控制 配合料的质量是根据其均匀性与化学组成 的正确性来评定的。 （1）原料成分的控制；滴定法、电导法 （2）原料水分的控制； （3）原料颗粒度的控制； （4）称量精度的控制； （5）混合均匀度的控制； （6）分料（分层）的控制； （7）粉料的飞料、沾料、剩料、漏料的控制 。 配合料的粒化成球是解决其分层与挥发的好办 法 。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering第五节 玻璃体的缺陷 玻璃体内由于存在各种夹杂物，引 起玻璃体的均匀性破坏，称为玻璃体的 缺陷。容许非均一的程度取决于由该玻
5、 璃所制成制品的用途。玻璃体的缺陷按其状态不同，可以 分为三大类：气泡（气体夹杂物）结石 （固体，结晶夹杂物）条纹和节瘤（玻 璃态夹杂物）。不同种类的缺陷，其研究方法不同 。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering一、气泡（bubble） 玻璃制品中存在气泡（气体夹杂物）不仅 影响制品的外观质量，更重要的是影响玻璃的 透明性和机械强度。因此，它是一种值得注意 的玻璃体缺陷。 （一）气泡的大小与形状按气泡尺寸大小可以分为灰泡（直径 0.8mm）。气泡有球 形、椭圆形及线状，制品成型过程中易造成气 泡变形。气泡的化学组成是不相同的，常
6、含有： O2,N2,CO,CO2,SO2，氧化氮和水蒸等 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（二）气泡的种类与成因一次气泡（配合料残留气泡）配合料在熔制过程中，由于发生一系列 化学反应和挥发物的挥发，放出大量气体， 生成气泡。通过澄清作用，大部分气泡逸出 ，但还有部分气泡没有被排除，残留于玻璃 液中，形成一次气泡。此外，配合料粒度不 均匀、澄清剂用量不足，配合料的气相单一 ，配合料和碎玻璃投料温度低，熔化、澄清 温度低，澄清时间短，窑内气体介质组成不 当等，都可能产生一次气泡。Ji Shidong-College of Mat
7、erials Science&Engineering2. 二次气泡（再生泡） 造成二次气泡的原因有物理的和化学的两 种。玻璃液澄清后，处于气液平衡状态，此 时玻璃液中不含气泡。如果降温后的玻璃液 又一次升温超过一定限度，原溶解于玻璃液 的气体由于温度升高引起溶解度降低，析出 十分细小、数量很多、均匀分布的二次气泡 ，这是物理原因产生的气泡。化学上的原因 则与玻璃的化学组成和使用原料有关。控制稳定的熔制温度制度，更换玻璃化 学组成注意逐步过渡，合理控制窑内气氛与 窑压，可以在一定程度上避免二次气泡的产 生。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engi
8、neering3. 耐火材料气泡 玻璃与耐火材料之间发生的物理化学 作用，会产生许多气泡。这是由于耐火 材料本身有一定气孔率，与玻璃液接触 后，由于毛细管作用，玻璃液进入耐火 材料空隙中，空隙中的气体被排到玻璃 液中。还原法烧成或熔铸的耐火材料， 由于耐火材料表面与气体存在的碳素的 燃烧形成气泡。为防止耐火材料气泡的产生，必须 提高耐火材料质量，同时注意窑炉成形 部位耐火材料的选用，以及稳定熔窑作 业制度。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering4.其它种类气泡A.外界空气气泡 来源于配合料和成型 操作过程 。主要特点是：气泡比较
9、大， 一般直径在2以上，而且经常出现在制 品的固定部位上，但分布很不规则。B.金属铁引起的气泡 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（三）气泡的检验 一般根据气泡的外形尺寸、形状 、分布情况以及气泡产生的部位和时 间来判断气泡产生的原因。但在许多 情况下，判断气泡产生的原因还是比 较复杂，因此分析气泡的气体化学组 成十分必要。根据气泡的直径变化，用不同的 吸气剂测定气体的种类与含量。Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering二、结石（结晶夹杂物） 结石（stone）是玻
10、璃体内最危险 的缺陷。它破坏了玻璃制品的外观与 光学均匀性。同时由于结石与玻璃基 体热膨胀系数不同而产生局部应力， 会大大降低玻璃制品的机械强度和热 稳定性，甚至会使制品自行炸裂。在 玻璃制品中，通常不允许有结石存在 。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（一）配合料结石 配合料结石是配合料中未熔化的颗 粒组分，大多数情况下是石英颗粒， 也有其他组分，如氧化铬、锡石、氧 化铝等。常见的结石是方石英和鳞石 英。配合料结石的产生与配合料的制 备质量，熔制时的加料方式和熔制工 艺制度有关。 Ji Shidong-College of
11、 Materials Science&Engineering（二）耐火材料结石 耐火材料受到侵蚀剥落或高温时与玻 璃液作用，其碎屑及作用后的新矿物夹 杂在玻璃制品中形成耐火材料结石。其 滴落物夹带到制品中，也形成耐火材料 结石。为避免耐火材料结石的产生，必须 合理选择优质耐火材料，避免熔化温度 过高，助熔剂用量过大，避免易起反应 的耐火材料砌筑在一起。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（三）析晶结石 玻璃在一定温度范围内，由于本身析晶而产生 的结石称为析晶结石，也称为“失透”。玻璃长期停留在有利于晶体形成和生长的温度 范围，
12、玻璃中化学组分不均匀的部分，是使玻 璃产生析晶的主要因素。 设计合理的玻璃化学组成，制定合理的熔化制 度和成形制度，合理的熔窑结构，可以避免产 生析晶结石。 常见的析晶结石有如下几种晶体：鳞石英和方 石英（SiO2），硅灰石（CaOSiO2），失透石 （Na2O3CaO6SiO2），透辉石（ CaOMgO2SiO2），二硅酸钡（BaO2SiO2） 等。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（三）结石的检验检验的目的是查明结石的化学组成 和矿物组成，以确定其出现的原因。1.用肉眼或放大镜观察。2.碳酸钠试验（区分主要成份是铝或 硅
13、）3.化学分析4.测定结石四周玻璃的折射率5.岩相分析法6.X射线鉴定法7.电镜或电子探针Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering三、条纹和节瘤 玻璃主体内存在的异类玻璃夹杂物 称为玻璃态夹杂物。它是一种比较普遍 的玻璃不均匀性方面的缺陷。它与主体 玻璃的组成与性质均不相同（折射率、 密度、粘度、表面张力、热膨胀、机械 强度、颜色等）。1.熔制不均匀引起的条纹和节瘤 2.窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤 3.耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤 4.结石熔化引起的条纹和节瘤 Ji Shidong-College of Materials Sci
14、ence&Engineering条纹和节瘤的检验常利用其折射率不同的性质检验。 当其折射率与周围玻璃0.001相差以上时 ，就可以显著地看到条纹和节瘤。1.侵蚀法2.直线观察法3.偏光干涉法4.绕射法5.离心浮沉法Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering第六节 普通玻璃制品的生产 一、瓶罐玻璃 （一）瓶罐玻璃的化学组成与分类 除医药用瓶与化工用瓶由于对化学稳 定性有特殊要求需采用硼硅酸盐玻璃，高 级化妆品瓶采用含铅钡或锌的晶质玻璃外 ，绝大多数瓶罐玻璃以Na2O-CaO-SiO2为 基础，引入适量Al2O3、MgO，以改善玻 璃析晶
15、倾向，增强化学稳定性、机械强度 和改善玻璃成形性质。瓶罐玻璃组成根据 使用要求、成形方法、工艺特点、原料供 应而有所区别。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering分 类按使用情况：回收使用瓶与不回收 使用瓶（一次瓶）按制造方法：模制瓶和管制瓶用途：食品包装瓶、药瓶、化妆品 瓶、文教用品瓶一般可归纳为：细颈瓶（小口瓶， 内径30以下）和粗颈瓶（大口瓶，内 径大于30）Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（二）对瓶罐玻璃的基本要求 质量方面：要求瓶罐玻璃熔化良好 、均匀
16、，尽可能避免各种玻璃缺陷；无 色玻璃透明度要高，颜色玻璃其颜色要 稳定，并能吸收一定波长的光波。成形质量方面：玻璃要满足成形要 求；物理化学性能方面：具有一定的化 学稳定性，避免与盛装物发生作用；制 品要有一定的热稳定性和机械强度。 Ji Shidong-College of Materials Science&Engineering（三）玻璃瓶罐的生产工艺特点 一般工艺流程Ji Shidong-College of Materials Science&EngineeringJi Shidong-College of Materials Science&Engineering玻璃瓶罐一般均采用连续作业的池 窑生产，仅在熔制高级化妆品瓶时才采 用坩埚窑。生产玻璃瓶罐用的池窑尺寸 与结构取决于产量、玻璃颜色和成形方 法。熔化池深度取决于玻璃的透热性， 熔化无色玻璃窑池较深（0.9
