材料成型特性第五章——玻璃

产品造型材料与工艺——第五章 玻璃及其加工技术

第五章 玻璃及其加工技术

5.1 玻璃材料的基本知识 5.2 玻璃材料的成型技术 5.3 玻璃制品的设计与表面装 饰技术

1987年，意大利菲亚姆公司设计， 幽灵椅 该款椅子时由水晶玻璃制成的，设计师对玻璃的成型可能 性进行了研究，在一块玻璃板上用每秒钟1000米的混合磨 料的高压水柱制造了一道缝隙，然后用玻璃弯曲技术加以 弯曲，使它获得了连续、透明、优雅的造型。它是复杂现 代技术和简单造型方法的完美结合。

5.1 玻璃材料的基本知识

(1)玻璃材料的性质 (2)玻璃材料的分类和应用

(1)玻璃材料的性质

玻璃的形成、成分？

大多数玻璃的主要原料是石英(生产得到的是硅 酸盐玻璃),如加入适量硼、铝、铜等金属氧化 物，可制成各种性能不同的特种玻璃。 是不经结晶冷却成固态的非晶态结构物质，其物 理性质和力学性质为各向同性，透光。 易脆、透明、坚硬、气密性等； 新型玻璃不但硬度更高，而且坚韧、强度高，摔 不碎、耐磨，如金属玻璃等。

玻璃材料一般有哪些性质？

(1)玻璃材料的性质1.玻璃的密度 玻璃内几乎无孔隙，属于致密度材料。普通玻璃的密度为 2.5~2.6g/cm3。 2.玻璃的光学性质 有反射、吸收和透射三种性质。玻璃的反射率、吸收率、透 光率之和等于入射光的强度，为100%。 用于采光、照明时，要求透光率高；普通2mm窗户玻璃透 光率为90%。用于遮光和隔热时，要求反射率高；用于隔 热、防眩时，要求既能吸收大量红外线辐射能，同时又保 持良好的透射性。 折射率高，可使制品产生璀璨的视觉效果；不同的玻璃还 具有感光、变色、防辐射、吸收或透射紫、红外线的性能。

(1)玻璃材料的性质3.玻璃的热工性质

玻璃的比热一般为0.33~1.05×103J/kg 导热系数一般为0.4~1.2W/mK。 玻璃传热慢，是热的不良导体。

当玻璃温度急变时，沿玻璃的厚度从表面到内部，有着不 同的膨胀量，由此而产生内应力。当内应力超过玻璃极限 强度时，就造成碎裂破坏。

受热易碎，但添加增强导热性的材料，可提高其热稳定性。

(1)玻璃材料的性质4.玻璃的力学性质

玻璃的抗压强度高，一般为600~1200MPa,而抗张强度 很小，为39~118MPa。故玻璃在冲击力作用下易破碎， 是典型的脆性材料。 硬度较大，用普通刀和锯不能切割。莫氏硬度一般在4~7 之间。加工方法有：雕刻、抛光、研磨、切割等。

(1)玻璃材料的性质

5.电学性质：

常温下是不导电体，可做绝缘材料(灯泡、 电子管等);

熔融状态下的玻璃则变为良导体，随温度下 降导电率下降。

(1)玻璃材料的性质

6 玻璃的化学性质 较稳定。 大多数工业用玻璃都能抵抗除氢氟酸以外酸的侵蚀。耐 碱腐蚀能力差。 高温下水也能侵蚀玻璃； 长期在大气和雨水中也会受到侵蚀。 玻璃发霉： 如光学玻璃仪器长期受周围潮湿空气等作用，会形成 白色斑点或雾膜，破坏透光性，应精加保管；

(2)玻璃材料的分类和应用按化学成份分： 钠钙硅酸盐玻璃(SiO270%、CaO10%、NaO15%等) 用作：平板、瓶罐、灯泡玻璃； 铅玻璃(含大量氧化铅PbO) 用作：光学玻璃、电真空玻璃(各种灯泡壳)、艺术器皿 玻璃； 石英玻璃(SiO295%以上) 用作：玻璃半导体、电光源、渗钕激光玻璃、金属玻璃等。

其他：硼硅酸盐玻璃、高硅氧玻璃等

按应用分类： 1.平板玻璃(钠钙硅酸盐玻璃NaO-CaO-SiO2一类)

普通平板玻璃 产量最大、用量最多的一种，也是进一步加工成具有多种性能玻璃的基础材料。

磨光玻璃

又称镜面玻璃或白片玻璃，平板玻璃经过机械磨光、抛 光而成的透明玻璃，分单面磨光和双面磨光。磨光可以 消除某些外观缺陷，使其变得平整光滑，物像透过后不 变形。 磨砂玻璃又称毛玻璃、暗玻璃，把普通玻璃经研磨、喷 砂或用氢氟酸溶液腐蚀等方法加工后使其表面(单面或 双面)成为均匀粗糙透光不透视的平板玻璃。它能使室 内光线柔和不刺眼。

磨砂玻璃

彩色玻璃

又称有色玻璃或饰面玻璃，分透明和不透明两种。 透明彩色玻璃是在原料中加入一定量的金属氧化物使玻璃 带色 不透明彩色玻璃是在一定形状的平板玻璃的一面加以色釉， 经烘烤、退火而成。 彩色玻璃的彩面也可采用有机高分子树脂涂料制得。可拼 成各种图案、花纹，并具有耐腐蚀、抗冲刷、易清洗等特 点，主要用于建筑物的内外、门窗装饰及对光线有特殊采 光要求的部位。 将融熔的玻璃液在冷却过程中通过带图案的花纹辊轴连续 对辊压延而成 。在有花纹的一面用气溶胶进行喷涂处理， 可呈浅黄色、浅蓝色、橄榄色等。经过喷涂处理的压花玻 璃，立体感强，强度可以提高50%~70%。

压花玻璃

2 瓶罐玻璃

主要制品有：各种饮料瓶、食品瓶、用品瓶 等，(钠钙硅酸盐玻璃SiO2-CaO-NaO一 类); 药品瓶(盐水、酸、试剂、药茶色等)、化 妆品瓶(硼酸盐玻璃一类); 主要制品有：科学仪器和各种曲率的球面或 非球面透镜。 性能特点：特定的光学常数、高透明性、高 物化均匀性等。 有：无色光学玻璃和有色光学

玻璃(色显示 材料,彩色摄影机等)

3 光学玻璃

4 器皿玻璃

主要制品有：日用器皿、艺术品、装饰品。 要求：透明度高(材质、透射)、反射率高、色 彩鲜艳等，较好的热抗震性、化学稳定性、机械 强度、不污染物品等 有一般器皿玻璃、晶质器皿玻璃(高档玻璃品); 主要用于茶具、餐具、炊具、艺术制品等