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玻璃名稱、產品以及製程 

玻璃製程  GLASS MANUFACTURING PROCESS

世界平板玻璃(Flat glass)產量90%以上是由Pilkington氏1959年發明的浮式玻璃(Float glass)製程製造的。在此之前,製造平板玻璃常用的方法是抽拉法,此法的產量比例日漸降低。

玻璃板Sheet glass

因為這個名稱的長期使用,許多浮式製程的薄玻璃仍然被錯誤稱為玻璃板。玻璃板多多少少具有表面變形,所以,在不能接受變形的場合,就使用拋光玻璃板。

 拋光玻璃板Plate glass

拋光玻璃板製程用於生產品質較高的玻璃,方法是磨平並拋光玻璃板的表面。但此法現在已完全被浮式玻璃製程取代。同樣因為長期使用此一名稱,許多目前製造的浮式玻璃仍被誤稱為拋光玻璃板。

浮式玻璃Float glass

也稱作浮法玻璃。在浮式製程中,約1000C的熔融玻璃被連續從熔爐中倒進大而淺的熔錫浴中。玻璃浮在熔錫上方,擴展面積並形成兩面平行的水平面。其厚度是由帶狀固化玻璃從錫浴中被抽出的速率而定。在玻璃固化之前,玻璃表面不會接觸任何可能損傷它們的滾輪或其它機件。

一般玻璃Annealed glass

然後玻璃通過退火室,並進行有控制的冷卻。玻璃在可由人員搬運的溫度離開退火室,並具備近乎平行的表面。

玻璃厚度Glass thickness

建築用浮式玻璃的厚度從略少於2mm直到25mm以上。通長厚度是3,4,5,6,8,10以及12mm。15,19以及25mm供特殊用途。建築用浮式玻璃只有一個品質等級。

玻璃尺寸Glass sizes

大部份浮式玻璃略寬於3米。可用的尺寸受限於搬運與運輸限制而不是受限於至造工廠。能夠造出來的尺寸,未必是能直接使用的尺寸。

浮式玻璃最大的尺寸通常是3180x6080mm,厚度包括3,4,5,6,8,10以及12mm。至於浮式厚玻璃(15,19以及25mm),其最大尺寸通常較小。

切割玻璃Cutting glass

帶狀玻璃的最外緣叫作邊緣,此邊緣沿至著縱長方向劃割。當帶狀玻璃移動時,通常以碳化鎢輪刀劃割以決定玻璃板尺寸。玻璃板與劃割後的邊緣自動斷開(通常由電腦控制)。

玻璃碴Cullet

切下的玻璃邊與有瑕疵的破玻璃叫作玻璃碴。玻璃碴進一步粉碎之後,送往浮式玻璃製程的進料端,並與新的原料一起進入熔解槽。原料與玻璃碴比例可以調整,以得到優質的熔解。

清玻璃Clear glass

建築用清玻璃幾乎都是碳酸鈉、石灰、矽化物的類型。各製造商的成份不同,但通常是70-74%矽化物(SiO2)、5-12%石灰(CaO)、以及12-16%碳酸鈉(Na2O),還有少量的鎂、鋁、鐵以及其它元素。

有色玻璃Body tinted glass

在熔融玻璃中加入少量金屬氧化物,即可製出有色玻璃。金屬氧化物並不改變玻璃基本性質,只改變陽光透射率,因此改變顏色。

主要使用的金屬氧化物有鐵、鈷與硒,依照各種比例,可形成許多青銅、灰藍以及綠色。顏色均勻分佈於整個玻璃厚度。雖然近年有某種程度的標準化,但是各廠商的顏色仍可能不同。

有色玻璃的最大尺寸通常是3210x6000nn,顏色則有青銅、灰、藍與綠。

滾壓玻璃  ROLLED GLASS

圖案、圖形、鑄造與滾壓等等稱呼都是形容以滾壓製程造出的玻璃。半熔的玻璃在此製程中,被金屬輪擠壓以形成厚度有控制以及具有表面圖案與紋路的玻璃板。

圖案玻璃Patterned glass

圖案玻璃或圖形(figured)玻璃是由一個滾輪上的圖案反模(另一滾輪稱作平面輪)在通過滾輪的玻璃上壓出圖案。

鋼(鐵)絲玻璃Wired glass

鋼絲玻璃是以滾壓製程製造的。一片鋼絲網夾在兩條不同的帶狀玻璃之間,然後三者一起通過一對滾輪,以將三者壓為一體,有時可能再壓上圖案。

拋光鋼絲玻璃Polished wired glass

拋光鋼絲玻璃是現在仍接受打磨與拋光次級加工以除去滾輪造成的表面不規則的唯一產品。

圖案玻璃厚度通常是7mm,拋光鋼絲玻璃厚度6mm。圖案玻璃典型的最大尺寸為3700x1980mm,拋光鋼絲玻璃為3300x1930mm。

表面塗層(覆膜) SURFACE COATINGS

藉著改變熔融槽裡的基本成份以產生有色玻璃乃是漫長而且大規模的作業,因此基本的清玻璃可以藉著製造時的線上作業或製造後的離線作業施加覆膜以修改特性。

線上塗層On-line coatings

實施線上修改的時機是玻璃溫度仍高而且處於退火室之內。修改後的產品仍可視為基本產品,尺寸與淨空限制仍與清玻璃相同。

不論是陽光控制覆膜或是降低發射性(emissivity)的覆膜,因為它們通常施加於通過退火室的高溫玻璃,所以叫作高溫加工塗層。它們涉及噴灑在玻璃上的氣體、液體或者細粉的熱分解以形成與玻璃融合的金屬氧化物薄層。

線上塗層的優點是硬度與耐久力超過離線塗層,而且適合玻璃的加工彎曲以及硬化。它們的顏色種類通常不多。

離線塗層Off-line coatings

離線塗層是施加於已經完成製造與切割的玻璃板上的塗層。塗層之施加是藉著將玻璃浸泡在化學溶劑內,然後乾燥燒結;或者在真空之內將金屬蒸鍍到玻璃表面上。此種技數多年來已經為人所知。但在過去10年以來,由磁控器進行材料噴塗已經脫穎而出。這個製程能夠產生許多不同顏色、反射率以及熱性質的塗層。

在進行磁控噴塗時,以所欲塗上的薄層材料製成500伏特電路的陰極。氬氣引入磁控器所在的真空艙內,電漿放電輝光隨之發生。氬氣失去電子並形成帶正電的陽離子。這些陽離子被吸向陰極靶材並撞擊靶材。陽離子具有很大的動量,使靶材的原子被撞離靶材,然後重新沉積在下方的玻璃上。

經過精細調控,可以在大面積的基材上形成均勻的塗層。大約每60秒即可噴塗一片3000x2000mm玻璃板。幾乎所有的非磁性金屬或合金都可以噴塗到玻璃上。如果真空艙內含有氬氣,則會形成金屬塗層。如果含有氧氣或氮氣,結果即是氧化物或氮化物。可用的塗層設計很多。光線透射率依照塗層性質與厚度決定。顏色取決於塗層厚度、材料與組態。產品種類仍在持續開發中。

低發射塗層 LOW EMISSIVITY COATINGS

節能產品使用離線以及線上生產的低發射塗層(低E)。這些塗層將發射係數從無塗層的0.9降到0.1以下。適當塗層的玻璃可將3到30um範圍的紅外線反射率增加到80%以上。室內牆壁與物件發射並且透過清玻璃耗失的電磁波通長在此一波段之內。

供節能之用的塗層可以特別訂作,以容許最大量的日光與短波長紅外線進入建築並將之加溫,但在夜間可將長波長紅外線反射回到室內比減少失溫。這一類的典型覆膜(塗層)是三層式的低E覆膜。它的重要部份是通常由金、銀、或銅構成的薄層,此薄層夾在兩個氧化物薄層之間,以增加黏著力並降低侵蝕。介電質厚度經適當選擇,以透過最多的可見光。

銀、銅或金塗層在近紅外線範圍的透射率較低。它們的近紅外線衰減是因為反射。因為陽光電磁能總量的50%在此波段,所以這種塗層對於反射陽光而非吸收陽光的陽光控制玻璃很有用。

介電塗層 Dielectric coatings

使用金屬塗層而得的性能範圍有限,原因是必須使用的塗層頗厚。使用介電質以形成干涉現象,可容許較有選擇力的較高透射率,顏色範圍也較大。

塗層玻璃的最大尺寸依不同的設施而定,請務必參考製造廠商的文件。大部份離線塗層玻璃不能強化或加以彎曲,這些工作必須在覆蓋塗層之前進行。在雙層上釉產品或膠合產品內可以綜合使用數個塗層。

二色塗層 Dichroic coatings

這些塗層包含多層式塗層,可隨著角度改變而反射或透射顯示不同的顏色。

銀鏡處理 Mirror silvering

銀鏡處理是在清玻璃表面藉化學程序以積附金屬塗層(通常是銀)。這個積附層通常由銅薄層保護,銅薄層又由一層漆保護。銀賦予玻璃反射力。有控制地使用錫溶液可產生裝飾式“油漬”圖案,這些圖案可塗上有顏色的透明漆。

強化玻璃 TOUGHENED (TEMPERED) GLASS

強化玻璃是藉著將一般玻璃加溫到約650C產生的。玻璃在此溫度開始軟化。加熱後的玻璃表面迅速冷卻。

這種技術在玻璃的外表面形成高壓縮狀態。結果,雖然其它特性大部份保持不變,彎曲強度通常增加到一般玻璃的4或5倍。當破裂之時,強化玻璃碎成小塊。因為這些小顆粒不具有一般破玻璃的銳邊或利尖,所以強化玻璃被認為是安全玻璃與安全上釉材料。

強化玻璃的切割與其它加工,例如:邊緣磨光與鑽孔,都必須在強化之前進行,因為在強化之後的加工會造成玻璃碎裂。強化製程限制了玻璃的最大尺寸。鋼絲玻璃無法予以強化。

垂直強化Vertical toughening

在垂直強化時,玻璃由鋏子沿上緣鋏住,垂直懸掛在爐中加熱。然後將玻璃置於噴嘴陣列之間迅速冷卻,噴嘴以高速冷空氣吹向玻璃表面使玻璃迅速冷卻。此加工程序會在鋏子鋏住玻璃之處留下稱作鋏痕的變形。

一切浮式玻璃產品均可強化,圖案玻璃是否可以強化取決於圖案的剖面。

熱爐強化Roller hearth toughening

熱爐以轉子水平支撐玻璃,首先將玻璃送入加熱室,然後送往冷卻區。熱爐會產生生作熱爐波浪的效應。

化學強化Chemical toughening/tempering

化學強化是藉著離子交換而進行,但建築上很少使用。

表面加色玻璃Coloured cladding glass

在強化家工的加熱階段,可以將不透明的有色材料燒結到玻璃表面。

自然破裂Spontaneous breakage

當強化玻璃無明顯原因而破裂時,即稱作自然破裂。此種破裂通常是因為衝擊損傷、邊緣損傷、上釉不良或是設計錯誤。但偶然是因為玻璃中含有異物。破裂原因通常不明顯,因為強化玻璃破裂後即粉碎,使原因難以確認。

當玻璃基材中含有微量鎳的硫化物時,可能造成強化玻璃破裂。含有鎳的硫化物而破裂的風險幾乎可以完全藉著強化之後,稱作熱浸的品管程序消除。許多浮式玻璃製造商已採步驟房止玻璃含有鎳的硫化物。

熱硬化玻璃Heat strengthened glass

熱硬化玻璃的製程類似強化玻璃,但冷卻過程較慢。強度大約是強化玻璃的一半,變形通常較小。產品的用途很多,但它不符合安全上釉的要求,因為它的破裂方式類似一般玻璃。

膠合玻璃LAMINATED GLASS

這是藉著塑膠材料或樹脂結合兩片玻璃板而成。中間夾層通常是無色或有色的聚乙烯丁酯。將玻璃/夾層壓緊置於加熱爐加熱即可達成膠合。

定位膠合Cast-in-place lamination

使用樹脂作為膠合劑,並將它倒進維持正確間隙的玻璃之間以進行熟化。這個過程叫作定位膠合。它適合小規模生產特殊玻璃產品。

膠合產品可使用許多厚度以及類型的玻璃以產生具備各種所需機械與光學性質的產品。它們可以包含聚碳酸酯以達成特定性能,也可以使用強化與硬化玻璃。當膠合玻璃破裂時,中間夾層傾向於維持碎片不飛散。它被認為是安全玻璃以及安全上釉材料。它的破裂方式與強度取決於玻璃材料與負荷時間。

彎曲玻璃BENT GLASS

彎曲玻璃之生產是將一般玻璃加溫到軟化,然後在模具上因外力或自身重量彎曲。彎曲可發生在一個或兩個平面內。強化過程中可包括彎曲以生產彎曲玻璃。彎曲玻璃可以膠合。

玻璃之彎曲是專門作業。製造商的文件指出可選的標準產品與訂製產品。

複層玻璃單元或多重上釉或密封單元

INSULATING GLASS UNITS OR MULTIPLE GLAZED OR SEALED UNITS

複層玻璃單元或多重上釉或密封單元包括兩片或更多玻璃板,以間隔器隔開,以在相鄰兩片玻璃板間形成空腔。空腔通常以空氣填充。它們可以用各種玻璃組合,通常是兩片玻璃與一個間隔器。也可以包括更多的玻璃與間隔器。

氣體填充Gas filling

通常使用乾燥空氣填入單元空腔。氬氣可用於增強絕熱性質。例如六氟化硫之類的重氣體可用於改善隔音。

間隔器Spacers

間隔器通常以密封劑附著於玻璃,還有更多密封材料以防止空氣與水透入。間隔器通常是金屬製品,但也可以低熱傳塑膠製造。可選的間隔器寬度從5到20mm,視所需的性能而定。

乾燥劑Desiccants

間隔器通常是中空的而且包括吸濕劑或乾燥劑以確保單元內部水蒸汽壓力低,降低嚴寒氣候時單元內部凝結水的可能性。

裝飾效果 DECORATIVE EFFECTS

酸蝕 Aciding

酸蝕就是藉著連續在玻璃表面施加稀釋氫氟酸以產生不同程度的表面侵蝕紋路。在酸蝕過程中交替施加抗酸物質即可產生紋路。

點蝕 Stippling

在酸蝕之前將石英施加於玻璃上

紋蝕 Bromesh

在進一步酸蝕之前,將抗酸物質抹在玻璃上即可產生紋蝕。可以藉著絹網或感光模板絹印抗酸物質以產生多重圖案。

噴砂 Sand blasting

噴砂就是以高壓將磨擦物噴擊在玻璃表面。不同的壓力可產生不同的粗糙效果。噴砂時改變距離與壓力即可產生光影效果。使用抗磨擦的黏性塑膠覆蓋即可產生圖案。經過噴砂的表面可以藉著上亮光漆或強酸而使之明亮。使用金箔或銀箔可進一步裝飾。

燒色 Firing

將釉色高溫(攝氏600度)燒結在玻璃表面可產生永久色彩。

銘刻 Engraving

銘刻就是藉著銅磨輪、鑽石刀、碳化矽刀和其它工具刻入玻璃表面以形成裝飾圖形。銘刻可以包括鑽石光輝切割法或其它幾何形狀,並可進一步拋光。

絹印 Silk screen printing

絹印就是將細緻的不鏽鋼或尼龍網與油漆、噴砂和其它媒介綜合使用以將圖案施加於玻璃表面。

邊緣加工 Edge working

邊緣加工包括磨擦或拋光玻璃邊緣以達成裝飾輪廓。它也可以用來減少玻璃邊緣瑕疵,以增加邊緣強度。

 

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