U型玻璃的原料與成分
2019-07-17
在如今的建築材料領(lǐng)域裡，U型玻璃的應(yīng)用變得越來(lái)越為廣(guǎng)泛，相對(duì)於傳統(tǒng)的普通玻璃，U型玻璃具有透光不透視、美觀(guān)、強(qiáng)度更高等特點(diǎn)。那麼生產(chǎn)U型玻璃需要什麼原材料？這些原材料又起什麼作用呢？今天給大家逐一介紹。
圖1 阿普爾頓U玻—長(zhǎng)沙湘江觀(guān)光帶
首先，讓我們來(lái)看看U型玻璃的分子結(jié)構(gòu )。
圖2 液態(tài)
當(dāng)我們將一塊U型玻璃高溫加熱，玻璃便會(huì)逐漸熔化成液體形態(tài)，此時(shí)玻璃內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu )如上圖所示。
圖3 晶體狀態(tài)
熔化的U型玻璃經(jīng)過(guò)緩慢冷卻後，會(huì)產(chǎn)生析晶現(xiàn)象，分子結(jié)構(gòu )也隨之發(fā)生變化，最終形成晶體，分子分布如上圖所示，注意，這種晶體並不是我們想要的玻璃。
圖4 玻璃狀態(tài)
為了將液態(tài)玻璃恢復成我們所常見(jiàn)的玻璃狀態(tài)，我們需要對(duì)液態(tài)玻璃進(jìn)行快速冷卻。快速冷卻後，分子結(jié)構(gòu )重新排列成如上圖所示的模樣，介於液態(tài)與晶體之間，也就成了我們常說(shuō)的玻璃。
不難看出，玻璃並非我們日常所接觸到的固體或是液體，它是一種流速十分緩慢的半固半液狀態(tài)，十分特殊。因此，在製作玻璃的過(guò)程中，如何把握好溫度也就成了重中之重。
接著，再來(lái)說(shuō)說(shuō)U型玻璃的成分與原料。通常而言，U型玻璃主要由以下四種成分構(gòu )成。
1. 基礎(chǔ)成分
與大多數(shù)普通玻璃一樣，U型玻璃的基礎(chǔ)化學(xué)成分也包含了二氧化矽、氧化鈉、氧化鈣與氧化鎂四種元素。
二氧化矽是玻璃的主要成分，來(lái)源於石英砂，具有非常好的耐久性，但熔點(diǎn)過(guò)高，單單由二氧化矽來(lái)做玻璃是一件非常困難的事情。
圖5 超白石英砂
於是人們加入氧化鈉，這樣可以有效降低石英砂也就是二氧化矽原料的熔點(diǎn)，但同時(shí)也因為鈉離子的存在，化學(xué)活潑性較高，易與外界發(fā)生反應(yīng)。在工業(yè)用料中，純鹼可以大量提供氧化納。
圖6 純鹼
氧化鈣是另一大重要構(gòu )成元素，具有增強(qiáng)玻璃耐久性的功能，缺點(diǎn)是在高溫下容易導(dǎo )致液態(tài)原料出現(xiàn)析晶現(xiàn)象，以至於玻璃會(huì)喪失透光性。石灰石與白雲石裡存在著大量的氧化鈣。
圖7 石灰石
為了解決這個(gè)問(wèn)題，往往還要往原料裡加入氧化鎂，以阻止高溫下玻璃出現(xiàn)析晶。白雲石可以提供大量的氧化鎂。
圖8 白雲石
以上這四種元素便是絕大部分玻璃的基礎(chǔ)成分，所製作出來(lái)的玻璃也就是大家常說(shuō)的納鈣矽玻璃。
2. 微量成分
除了上面提到的基礎(chǔ)元素外，U型玻璃根據(jù)需要還會(huì)加入一些輔料。最常用的有氧化鋁，用來(lái)有效增加玻璃的耐潮性能。再者，生產(chǎn)普白U型玻璃的時(shí)候，加入鐵紅粉可以有效去除原料裡因為二氧化碳等形成的氣泡，讓玻璃更加澄清。但是鐵紅粉導(dǎo )致玻璃著色，因此在超白U型玻璃原料中不能使用。
圖9 氧化鋁和氧化鐵
再加入一些氧化劑，可以讓玻璃變得更加晶瑩剔透。若是有特殊需求，也可以參入適量的著色劑來(lái)改變玻璃的顏色，比如鈷、硒、鎳等等。
3. 澄清劑
在工業(yè)生產(chǎn)中，還需要在玻璃原料中加入一定量的芒硝作為澄清劑，可以有效排出液態(tài)玻璃內(nèi)含有的二氧化碳等氣體，使玻璃變得更加澄清。
圖10 芒硝
4. 碎玻璃
往原料中加入碎玻璃的目的是為了有效降低原料的熔點(diǎn)，使得原料更易加工。
圖11 碎玻璃
如此這般，根據(jù)需要，將以上所提到的四類(lèi)原料按照不同配比進(jìn)行稱(chēng)重混合，送入熔爐，經(jīng)過(guò)產(chǎn)品成型、退火冷卻、切割，便能得到最終的U型玻璃。
工業(yè)上還可以對(duì)U型玻璃進(jìn)行一些深度加工，比如鋼化、噴砂、高溫彩釉等等，以達(dá)到我們想要的使用效果。
圖12 U型玻璃
