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玻璃生产工艺

玻璃的生产工艺包括：配料、熔制、成形、退火等工序。一、配料

按照设计好的料方单，将各种原料称量后在一混料机内混合均匀。

玻璃瓶制造的主要原料有：石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等。

普通平板玻璃是用石英砂岩粉、硅砂、钾化石、纯碱、芒硝等原料，按一定比例配制，经熔窑高温熔融，通过垂直引上法或平拉法、压延法生产出来的透明无色的平板玻璃。普通平板玻璃按外观质量分为优等品、一等品、合格品三类。按公称厚度分为2、3、4、5、6、8、10、12、15、19、22、25mm共12种规格。(参见《平法玻璃》GB-)浮法玻璃是用海沙、石英砂岩粉、纯碱、白云石等原料，按一定比例配制，经熔窑高温熔融，玻璃液从池窑连续流至并浮在金属液面上，摊成厚度均匀平整、经火抛光的玻璃带，冷却硬化后脱离金属液，再经退火切割而成的透明无色平板玻璃。玻璃表面特别平整光滑、厚度非常均匀，光学畸变很小的特点。浮法玻璃按外观质量分为优等品、一等品、合格品三类。按厚度分为3、4、5、6、8、10、12、15、19mm九种。二、熔制将配好的原料经过高温加热，形成均匀的无气泡的玻璃液。这是一个很复杂的物理、化学反应过程。玻璃的熔制在熔窑内进行。熔窑主要有两种类型：一种是坩埚窑，玻璃料盛在坩埚内，在坩埚外面加热。小的坩埚窑只放一个坩埚，大的可多到20个坩埚。坩埚窑是间隙式生产的，现在仅有光学玻璃和颜色玻璃采用坩埚窑生产。另一种是池窑，玻璃料在窑池内熔制，明火在玻璃液面上部加热。玻璃的熔制温度大多在~゜C。大多数用火焰加热，也有少量用电流加热的，称为电熔窑。现在，池窑都是连续生产的，小的池窑可以是几个米，大的可以大到多米。三、成形是将熔制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品。成形必须在一定温度范围内才能进行，这是一个冷却过程，玻璃首先由粘性液态转变为可塑态，再转变成脆性固态。成形方法可分为人工成形和机械成形两大类。1、人工成形人工成形有：（1）拉制在吹成小泡后，另一工人用顶盘粘住，二人边吹边拉主要用来制造玻璃管或棒。（2）压制挑一团玻璃，用剪刀剪下使它掉入凹模中，再用凸模一压。主要用来成形杯、盘等。（3）自由成形挑料后用钳子、剪刀、镊子等工具直接制成工艺品。（4）吹制用一根镍铬合金吹管，挑一团玻璃在模具中边转边吹。主要用来成形玻璃泡、瓶、球（划眼镜片用）等。我在意大利观看技术工人吹制玻璃瓶时，感觉其技术高超令人赞叹。人工吹制玻璃2、机械成形因为人工成形劳动强度大，温度高，条件差，所以，除自由成形外，大部分已被机械成形所取代。机械成形除了压制、吹制、拉制外，还有：（1）压延法用来生产厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等。（2）浇铸法生产光学玻璃。（3）离心浇铸法用于制造大直径的玻璃管、器皿和大容量的反应锅。这是将玻璃熔体注入高速旋转的模子中，由于离心力使玻璃紧贴到模子壁上，旋转继续进行直到玻璃硬化为止。（4）烧结法

用于生产泡沫玻璃。它是在玻璃粉末中加入发泡剂，在有盖的金属模具中加热，玻璃在加热过程中形成很多闭口气泡这是一种很好的绝热、隔音材料。

此外，平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法。

浮法玻璃生产的成型过程是在通入保护气体（N2及H2）的锡槽中完成的。熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、冷却后被引上过渡辊台。浮法玻璃的应用比较广泛，分为着色玻璃、浮法银镜、浮法玻璃/汽车挡风级、浮法玻璃/各类深加工级、浮法玻璃/扫描仪级、浮法玻璃/镀膜级、浮法玻璃/制镜级。其中超白浮法玻璃具有广泛的用途及广阔的市场前景，主要应用在高档的建筑物、高档的玻璃加工以及太阳能光电幕墙的领域以及高档玻璃家具、装饰用玻璃、仿水晶制品、灯具玻璃、精密电子行业、特种建筑等。

四、退火玻璃在成形过成中经受了激烈的温度变化和形状变化，这种变化在玻璃中留下了热应力。这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性。如果直接冷却，很可能在冷却过程中或以后的存放、运输和使用过程中自行破裂（俗称玻璃的冷爆）。为了消除冷爆现象，玻璃制品在成形后必须进行退火。退火就是在某一温度范围内保温或缓慢降温一段时间以消除或减少玻璃中热应力到允许值。五、钢化处理某些玻璃制品为了增加其强度，可进行钢化处理。钢化的原理是在玻璃表面层产生压应力，以增加其强度。刚化包括：1、物理钢化（淬火）用于较厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽车挡风玻璃等。

物理钢化（淬火）

（1）预处理

BILLCO数控切割

LISEC成型数控切割

数控切割机

BANDON数控钻孔

手工磨边

仿形磨边机

手动动钻孔机

大地地水切割机

（2）钢化印刷生产工艺1)对洗涤后需印边的玻璃用丝网印刷方法将已调好的银浆、油墨进行印刷，然后送给烘干机将印刷的银浆、油墨进行烘干。2)主要设备：印边机、烘干机。3)印刷室环境：温湿度控制及清洁程度要求较高。

4)油墨、银浆印刷、烘干

油墨是由低熔点的陶瓷粉、颜料、油剂组成的，通常油墨为红外线烘干油墨（IR）。使必须调整油墨的粘度在合适的范围，以利于油墨印刷。

根据产品加热线电阻的要求、加热线的宽度和粗细选择合适的含银量的银浆并添加适量的稀释剂进行均匀搅拌印刷的含银量的银浆，并添加适量的稀释剂进行均匀搅拌。印刷时，需测试钢化后电阻，并与产品电阻要求进行比较，如在要求范围之外，必须进行调节，直到合格为止。油墨、银浆烘干有红外线烘干及紫外线烘干，通常采用红外线烘干机对印刷银浆油墨进行烘干，由电热元件加热，空气风扇冷却。

黑花边印刷

加热线印刷

（3）钢化

1）GT炉工艺流程

GT炉工艺流程

GT钢化炉

GT成型环

GT吹起

GT平模

GT风栅

2）BT炉工艺流程

BT炉工艺流程

BT机

BT炉上片

BT炉下片

3)平弯炉工艺流程

平弯炉上片

平弯钢化风栅

平弯钢化下片

4）垂直钢化炉

垂直钢化炉是加热炉、模压机、风栅布置在同一垂直面上的钢化生产设备。主要生产钢化后挡，区域钢化玻璃及边窗。垂直钢化加热炉在车间地面下，模压机在加热炉上方。

玻璃成型淬冷过程：

加热至软化的玻璃从加热炉迅速提升到模压机位置，凸凹模相向挤压，后反向退回原位，玻璃快速提升至风栅区域，风栅快速合拢吹风淬冷钢化成型。（4）附件安装主要有：托架的粘结、安装，灯座的粘结、钉座的粘结、插销的安装、舌片焊接等。1）托架的黏结与安装托架是用来支撑门玻璃升降的一个附件。

托架的黏结与安装

2）灯座的黏结与安装灯座的黏结与安装3）钉座的黏结与安装

钉座主要是用于后挡玻璃的定位。

钉座的黏结与安装

4）舌片的焊接

舌片是加热线、天线的连接头。

舌片的焊接

5）木箱包装

2、化学钢化（离子交换）化学钢化玻璃（Chemicallystrengthtemperedglass）是将玻璃置于熔融的碱盐中，使玻璃表层中的离子与熔盐中的离子交换，由于交换后的体积变化，在玻璃的两表面形成压应力，内部形成张应力，从而达到提高玻璃强度的效果。化学钢化玻璃强度高、热稳定性好、表面不变形、可做适当切裁处理、无自爆现象。化学钢化方法，是将含有碱金属离子的硅酸盐玻璃，浸入到熔融状态的锂(Li+)盐中，使玻璃表层的Na+或K+离子与Li+离子发生交换，表面形成Li+离子交换层，由于Li+的膨胀系数小于Na+、K+离子，从而在冷却过程中造成外层收缩较小而内层收缩较大，当冷却到常温后，玻璃便同样处于内层受拉，外层受压的状态，其效果类似于物理钢化玻璃。

化学钢化玻璃的工艺流程为:

白片成品→QC检验→清洗处理→化学钢化→保温冷却→清洗干燥→包装。

由于钾钠离子交换速度较慢，要使玻璃具有大的应力值和符合使用要求的应力层厚度，交换时间需要1小时-8小时不等。

六、铅玻璃铅玻璃（leadglass）用于制造光学玻璃、电真空玻璃、低温封接玻璃、防辐射玻璃、铅晶质玻璃、火石类光学玻璃、低熔玻璃、延迟线玻璃、高折射微珠玻璃及艺术器皿玻璃等。除二氧化硅、三氧化二硼等玻璃形成物外，铅玻璃含有多量氧化铅。铅玻璃的组成式为:RmOn-PbO-SiO2(B2O3)式中SiO2(B2O3)，即氧化硅(氧化硼)，称网络形成物，是构成玻璃网络结构的基本单元。RmOn，代表碱、碱土、稀土金属的金属氧化物，是使玻璃网络结构发生变化、达到调整特性的网络修改物。PbO，即氧化铅，为特征成分，赋予玻璃基本特性。随PbO含量的增加，玻璃的密度、折射率、色散、介电常数、对X射线和γ射线吸收系数等性能指标值增加;其硬度、高温粘度、软化温度、化学稳定性等指标值降低;致使玻璃成型料性变长、着色剂色彩鲜艳、表面光泽增加、敲击声清脆。

七、磨砂玻璃

磨砂玻璃又叫毛玻璃、暗玻璃。是用普通平板玻璃经机械喷砂、手工研磨或氢氟酸溶蚀等方法将表面处理成均匀表面制成。

氢氟酸溶蚀方法，是将玻璃浸入调制好的酸性液体（或者涂抹含酸性膏体）利用强酸将玻璃表面侵蚀，同时在强酸溶液中的氟化氢氨使得玻璃表面形成结晶体。所以磨砂工艺做得好的话，磨砂的玻璃表面异常光滑，并且由结晶形成散射而产生朦胧效果。如果表面比较粗糙，则说明酸对玻璃侵蚀比较严重，属于磨砂师傅手艺不成熟的表现。或者有部分仍然没有结晶体（俗称没有磨到砂，或者说玻璃有花斑）也属于师傅工艺掌控不好。该工艺技术难度较大。该工艺表现为玻璃表面出现闪闪发光的结晶体，这是在一种临界条件下形成的，主要原因是氟化氢氨已经到了快销耗完的时候。

喷砂工艺非常普遍，它是用喷枪高速射出的沙粒击打玻璃表面，使玻璃形成细微的凹凸表面，从而达到散射光线的效果，使得灯光透过时形成朦胧感。喷砂工艺的玻璃产品表面手感比较粗糙，由于玻璃表面被破坏所以看起来本来明料的玻璃感光中好像是白色的玻璃。我处理调查处理过的玻璃制造厂尘肺病事件中，多数尘肺病员工都集中在喷砂工序。关于喷砂工艺，详见《抛丸喷丸喷砂危害识别》。

浮法玻璃生产工艺

浮法玻璃生产的成型过程是在通入保护气体的锡槽中完成。熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面，在重力和表面张力作用下，玻璃液在锡液面上铺开，摊平，形成上下表面平整，硬化、冷却后被引上过渡辊台。辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡槽进入退火窑，经退火、切裁，得到平板玻璃产品。

一、工艺流程

浮法玻璃制造工艺流程

二、原辅料

1、玻璃原料

主要原料：引入玻璃各种组成氧化物的原料，决定了玻璃的物理、化学性质。

辅助原料：为使玻璃获得某些必要性质和加速熔制过程的原料，如澄清剂、助熔剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂等。

玻璃的主要成分：SiO2、Na2O、CaO、Al2O3、MgO

浮法平板玻璃成分：

SiO2(72~72.2%)

Na2O(13.4~14.6%)

CaO(8.2~8.9%)

Al2O3(1.3~1.5%)

MgO(2.9~4.0%)

（1）引入SiO2的原料

（2）引入Al2O3的原料

（3）引入Na2O的原料纯碱（Na2CO3）和芒硝（Na2SO4）（4）引入CaO的原料石灰石、方解石，要求CaO≥50%，Fe2O30.15%（5）引入MgO的原料白云石，要求MgO≥20%，CaO≤32%，Fe2O30.15%（6）澄清剂在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃粘度，促使玻璃液中气泡排除的物质，如氧化砷、氧化锑、硫酸盐、氟化物，用的最多的是硫酸钠。（7）着色剂离子着色剂，如锰、钴、铬、镍、钒、铁等的化合物；硫、硒及其化合物类分子着色剂；胶体着色剂。（8）乳浊剂在玻璃中溶解度不大，随着温度下降，重新析出使玻璃产生乳浊现象的物质，主要有氟化物，磷酸盐等。2、配合料的制备

浮法玻璃制造工艺配合料的制备

配合料制备的质量控制：（1）原料成分的控制：减小成分波动范围；（2）原料的水分控制：易潮解的原料应在库中存放，对水分波动大的硅砂进行干燥，对各种原料应定期检测水分含量；（3）原料的粒度控制：采用筛分法控制粒度上限；（4）称量精度的控制：大料用大秤，小料用小秤；（5）混合均匀度的控制：选择合适的混合机，合理的进料顺序（先加难熔的硅砂和砂岩，并同时加水混合，再加纯碱，最后加白云石、石灰石、萤石及已预混合的芒硝和炭粉）；（6）分料（分层）的控制；（7）粉料的飞料、沾料、剩料、漏料的控制。

三、玻璃的熔制

熔制过程，是合格配合料经高温加热形成均匀的、无缺陷的并符合成型要求的玻璃液的过程。

（一）玻璃熔制分为五个阶段

1.硅酸盐的形成对普通钠钙硅玻璃，在~℃结束。根据加热反应，此阶段分为：a.多晶转化：如Na2SO4斜方晶型←→单斜晶型b.盐类分解：如CaCO3的分解c.生成低共熔混合物：如Na2SO4-Na2CO3d.形成复盐：如MgCO3+CaCO3→MgCa(CO3)2e.生成硅酸盐：如CaO+SiO2→CaSiO3f.排除结晶水和吸附水：

如Na2SO4?10H2O→Na2SO4+10H2O

2.玻璃液的形成在~℃范围内完成玻璃形成过程。在此过程中，硅酸盐和剩余的SiO2开始熔融，相互溶解、扩散，形成透明体，配合物颗粒消失，但玻璃中还有大量气泡和条纹。

3.玻璃液的澄清

对普通钠钙硅玻璃，此阶段温度1~℃。

4.玻璃液的均化对普通钠钙硅玻璃，此阶段温度可低于澄清温度。

玻璃液均化过程包括：

a.不均体的溶解与扩散的均化过程

b.玻璃液的对流均化过程

c.因气泡上升而引起的搅拌均化作用

5.玻璃液的冷却

对普通钠钙硅玻璃，通常要降到℃左右再进行成型。

产生二次气泡的主要情况：a.硫酸盐的热分解；b.物理溶解的气体析出；c.玻璃中某些组分易产生二次气泡，例如BaO2随温度降低变为BaO放出O2。

（二）玻璃熔窑作用把合格的配合料熔制成无气泡、条纹、析晶的透明玻璃液，并使其冷却到所需的成型温度。

（三）玻璃熔窑分类

分为池窑，坩埚窑。

1、按使用热源：火焰窑、电热窑、火焰-电热窑2、按熔制过程连续性：间歇式窑、连续式窑3、按废气余热回收：蓄热式窑、换热式窑4、按窑内火焰流动走向：横火焰窑、马蹄焰窑、纵火焰窑大中型平板玻璃厂一般采用横焰、蓄热式、连续池窑。浮法窑结构图：

四、玻璃的成型

浮法成型：熔融的玻璃液在流入锡槽后，在熔融金属锡液表面上成型，得到平板玻璃。锡中所含各种杂质都是组成玻璃的元素，采用保护气体，一般用N2+H2的混合气体。五、玻璃的退火退火目的，是玻璃中热应力是由于玻璃中存在温差而产生的，分为暂时应力和永久应力两类。玻璃的退火工艺一般分为四个阶段：加热阶段、均热阶段、慢冷阶段、快冷阶段。一次退火：玻璃在成型后直接进入退火炉退火。二次退火：玻璃在成型冷却后再经加热退火。

ITO导电玻璃

ITO导电玻璃，是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用磁控溅射的方法镀上一层氧化铟锡（俗称ITO）膜加工制作成的。

液晶显示器专用ITO导电玻璃，还会在镀ITO层之前，镀上一层二氧化硅阻挡层，以阻止基片玻璃上的钠离子向盒内液晶里扩散。

高档液晶显示器专用ITO玻璃在溅镀ITO层之前基片玻璃还要进行抛光处理，以得到更均匀的显示控制。

液晶显示器专用ITO玻璃基板一般属超浮法玻璃，所有的镀膜面为玻璃的浮法锡面。因此，最终的液晶显示器都会沿浮法方向，规律的出现波纹不平整情况。

在溅镀ITO层时，不同的靶材与玻璃间，在不同的温度和运动方式下，所得到的ITO层会有不同的特性。一些厂家的玻璃ITO层常常表面光洁度要低一些，更容易出现“麻点”现象；有些厂家的玻璃ITO层会出现高蚀间隔带，ITO层在蚀刻时，更容易出现直线放射型的缺划或电阻偏高带；另一些厂家的玻璃ITO层则会出现微晶沟缝。

详见《物理气相沉积(PVD)工艺危害识别：蒸发镀，溅射镀和离子镀》《LCD工艺职业危害识别与铟中毒》。

玻璃镜的生产

一、化学镀

在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜、镜子制造（镀银）等。

详见《化学镀工艺危害识别》。

化学镀：镜子制作

玻璃形成反射成像面的表面加工有化学镀银和真空蒸镀两种方法，最常用的是化学镀银法。这种方法是将硝酸银溶于水中，加氨水和氢氧化钠溶液并稀释成氢氧化银氨复盐，制成镀银液。以转化糖或甲醛、酒石酸钾钠溶液为还原液。玻璃经裁切、磨边（必要时还经研磨抛光）、表面洗净后，用氯化亚锡稀溶液敏化，然后洗净，再用镀银液和还原液混合立即浸注表面，镜面形成后洗净，随后可镀铜和涂防护漆。

二、物理气相沉积（PVD）

在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀、溅射镀、离子镀等。

详见《物理气相沉积(PVD)工艺危害识别》。

玻璃镜制造真空蒸镀法是将玻璃洗净，置于0.1～10Pa真空度的蒸镀装置中，将螺旋状钨丝通电，产生的高温使螺旋中铝合金蒸发成气态，沉积在玻璃表面形成镜面。亦可用电子枪代替钨丝加热。真空蒸镀法还可将光滑的金属表面加工成镜面。

玻璃板及镜子的制作流程

职业病危害识别

通过上述工程分析，结合MSDS，职业病危害因素识别不难。如果有职业卫生检测/评价报告就更容易。

高温、矽尘、腐蚀性化学物（酸、碱、无机氟化物）是玻璃制造行业最明显的职业病危害。详见《常见工艺原理与危害识别控制一百讲》《“一病一策，精准执法”专题》。

铅玻璃制造职业病危害因素还要