一、玻璃基礎知識
1.1 玻璃的概念
1.1.1 玻璃的概念
玻璃，英文名稱Glass，在中國古代亦稱琉璃，日語漢字以硝子代表。是一種較為透明的固體物質，在熔融時形成連續網絡結構，冷卻過程中粘度逐漸增大並硬化而不結晶的矽酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學氧化物的組成為Na2O·CaO·6SiO2，主要成份是二氧化矽。
玻璃在日常環境中呈化學惰性，亦不會與生物起作用，因此用途非常廣泛。玻璃一般不溶於酸(例外：氫氟酸與玻璃反應生成SiF4，從而導致玻璃的腐蝕)，但溶於強鹼，例如氫氧化銫。製造工藝是將各種配比好的原料經過融化，迅速冷卻，各分子因為沒有足夠時間形成晶體而形成玻璃。玻璃在常溫下是固體，它是一種易碎的東西，摩氏硬度6.5。
1.1.2 玻璃的歷史
玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得。公元前3700年前， 古埃及人已經能製造出玻璃裝飾品和簡單的玻璃器皿。當時只有有色玻璃。公元前1000 年前，中國製造出無色玻璃
公元12世紀，出現了用於交換的商品玻璃，並開始成為工業材料。18世紀，為適應研製望遠鏡的需要，制出光學玻璃。1873年，比利時率先製造出平板玻璃。1906年，美國研製出平板玻璃引上機。1959年英國皮爾金頓玻璃公司向世界宣告平板玻璃的浮法成型工藝研製成功，這是對原來的有槽引上成型工藝的一次革命。此後，隨著玻璃生產的工業化和規模化，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世。現代，玻璃已成為日常生活、生產和科學技術領域的重要材料之一。
1.2 玻璃的原料構成
玻璃原料比較複雜，按其作用可分為主要原料與輔助原料。主要原料構成玻璃的主體並確定玻璃的主要物理化學性質，輔助原料賦予玻璃特殊性質和給生產工藝帶來方便。
1.2.1 玻璃的主要原料
1、矽砂或硼砂。矽砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化矽或氧化硼，它們在燃燒中能單獨熔融成玻璃主體，決定了玻璃的主要性質，相應地稱為矽酸鹽玻璃或硼酸鹽玻璃。
2、純鹼或芒硝。純鹼和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化鈉，它們在煅燒中能與矽砂等酸性氧化物形成易熔的復鹽，起了助熔作用，使玻璃易於成型。但如含量過多，將使玻璃熱膨脹率增大，抗拉度下降。
3、石灰石、白雲石、長石等。石灰石引入玻璃的主要成分是氧化鈣，增強玻璃化學穩定性和機械強度，但含量過多使玻璃析晶和降低耐熱性。白雲石作為引入氧化鎂的原料，能提高玻璃的透明度、減少熱膨脹及提高耐水性。長石作為引入氧化鋁的原料，它可以控制熔化溫度，同時也可提高耐久性。此外，長石還可提供氧化鉀成分，提高玻璃的熱膨脹性能。
4、碎玻璃。一般來說，製造玻璃時不是全部用新原料，而是摻入15%——30%的碎玻璃，以降低玻璃熔化溫度。
1.2.2 玻璃的輔助原料
1、脫色劑。原料中的雜質如鐵的氧化物會給玻璃帶來色澤，常用純鹼、碳酸鈉、氧化鈷、氧化鎳等作脫色劑，它們在玻璃中呈現與原來顏色的補色，使玻璃變成無色。此外，還有與著色雜質能形成淺色化合物的減色劑，如碳酸鈉能與氧化鐵氧化成二氧化二鐵，使玻璃由綠色變黃色。
2、著色劑。某些金屬氧化物能直接溶於玻璃溶液中使玻璃著色。如氧化鐵使玻璃呈現黃色或綠色，氧化錳能呈現紫色，氧化鈷能呈現藍色，氧化鎳能呈現棕色，氧化銅和氧化鉻能呈現綠色等。
3、澄清劑。澄清劑能降低玻璃熔液的粘度，使化學反應所產生的氣泡，易於逸出而澄清。常用的澄清劑有白砒、硫酸鈉、硝酸鈉、銨鹽、二氧化錳等。
4、乳濁劑。乳濁劑能使玻璃變成乳白色半透明體。常用乳濁劑有冰晶石、氟矽酸鈉、磷化錫等。它們能形成0.1——1.0μm的顆粒，懸浮於玻璃中，使玻璃乳濁化。
1.3 玻璃的生產工藝及生產流程
1.3.1 玻璃的生產工藝
1、原料預加工。將塊狀原料(石英砂、純鹼、石灰石、長石等)粉碎，使潮溼原料乾燥，將含鐵原料進行除鐵處理，以保證玻璃質量。
2、配合料製備。根據產品的不同，配合料的組成略有區別。例如普通浮法玻璃的配合料(按照1重量箱即50公斤計算)，需要消耗石英砂33.55公斤、石灰石2.96公斤、白雲石8.57公斤、純鹼11.39公斤、芒硝0.55公斤、長石3.45公斤、碳粉0.03公斤等。
3、熔制。玻璃配合料在池窯或坩堝窯內進行高溫(1550-1600度)加熱，使之形成均勻、無氣泡並符合成型要求的液態玻璃。
4、成型。將液態玻璃加工成所要求形狀的製品，如平板玻璃、各種器皿等。
5、熱處理。通過退火、淬火等工藝，消除或產生玻璃內部的應力、分相或晶化，以及改變玻璃的結構狀態。
1.3.2 普通平板玻璃與浮法玻璃的區別
普通平板玻璃與浮法玻璃都是平板玻璃，區別在於生產工藝、品質上不同。
1、生產工藝方面。普通平板玻璃是將原料按一定比例配製，經熔窯高溫熔融，通過垂直引上法或平拉法、壓延法生產出來的透明無色的平板玻璃。浮法玻璃是將原料按一定比例配製，經熔窯高溫熔融，玻璃液從池窯連續流出並浮在金屬液面上，攤成厚度均勻平整、經火拋光的玻璃帶，冷卻硬化後脫離金屬液，再經退火切割而成的透明無色平板玻璃。
2、品質方面。普通平板玻璃按外觀質量分為優等品、一等品、合格品三類；按厚度分為2、3、4、5、6mm等厚度。普通玻璃呈現翠綠色，易碎、透明度不高，雨淋暴曬下易老化變形 。浮法玻璃按外觀質量分為優等品、一等品、合格品三類；按厚度分為2、3、4、5、6、8、10、12、15、19mm等厚度。浮法玻璃表面平滑無波紋，透視性佳，具有一定韌性。
1.3.3 浮法玻璃的生產工藝
以國內普通的日熔化量600噸的生產線為例，介紹浮法玻璃的製造流程。
浮法玻璃是在錫槽中製造。整個生產線長度約有500米，每天可生產550到600噸的玻璃，相當於3米寬、3毫米厚、長度約25公裡的玻璃帶。一旦開始生產，便是每天24小時不間斷，直到大約8-10年之後才會停爐維修。浮法生產是當今平板玻璃主要的生產方式，其流程可分為以下五個階段：
1、原料的混成。浮法玻璃的主要原料成份有：73%的二氧化矽、13%的碳酸鈉、9%的氧化鈣及4%的鎂等。這些原料依照比例混合，再加入回收的碎玻璃小顆粒。
2、原料的熔融。將調配好的原料經過一個混合倉後再進入一個有5個倉室的窯爐中加熱，約1550攝氏度時成為玻璃熔液。
3、玻璃成型。玻璃熔液流入錫槽且浮在熔化的金屬錫液之上，此時溫度約1000攝氏度。在錫液上的玻璃熔液形成寬3.66米、厚度介於 3mm至19mm的玻璃帶。因為玻璃與錫有極不相同的粘稠性，所以浮在上方的玻璃熔液與下方的錫液不會混合在一起，並且形成非常平整的接觸面。
4、玻璃熔液的冷卻。玻璃帶在離開錫槽時溫度約600攝氏度，之後進入退火室或連續式緩冷窯，將玻璃的溫度漸漸降低至50攝氏度。由此徐冷方式生產的玻璃也稱為退火玻璃。
5、裁切和儲存。徐冷之後的玻璃經過數階段的品質檢查，之後再裁切成不同的尺寸，進行包裝入庫，儲存或運輸。
1.4 玻璃的分類
玻璃的品種很多，可以按製品結構與性能、生產工藝等方面來分類。
1.4.1 按製品結構與性能分類
1、平板玻璃
普通平板玻璃，包括浮法玻璃。
鋼化玻璃，屬於安全玻璃。為提高玻璃的強度，通常使用化學或物理的方法，在玻璃表面形成壓應力，玻璃承受外力時首先抵消表層應力，從而提高了承載能力，增強玻璃自身抗風壓性、寒暑性、衝擊性等。
表面加工平板玻璃，包括磨光玻璃、磨砂玻璃、噴砂玻璃、磨花玻璃、壓花玻璃、冰花玻璃、蝕刻玻璃等。
摻入特殊成分的平板玻璃，包括彩色玻璃、吸熱玻璃、光致變色玻璃、太陽能玻璃等。
夾物平板玻璃，包括夾絲玻璃、夾層玻璃、電熱玻璃等。
復層平板玻璃，包括普通鏡面玻璃、鍍膜熱反射玻璃、鐳射玻璃、釉面玻璃、塗層玻璃、覆膜(覆玻璃貼膜)玻璃等。
2、玻璃製成品
平板玻璃製品，包括中空玻璃、玻璃磨花、雕花、彩繪、彎制等製品及幕牆、門窗製品等。
不透明玻璃製品和異型玻璃製品，包括玻璃錦磚(馬賽克)、玻璃實心磚、玻璃空心磚、水晶玻璃製品、玻璃微珠製品、玻璃雕塑等。
玻璃絕熱、隔音材料，包括泡沫玻璃和玻璃纖維製品等。
1.4.2 按生產工藝分類
玻璃主要分為平板玻璃和特種玻璃。
1、平板玻璃
按照生產工藝，平板玻璃主要分為壓延、有槽垂直引上、對輥(也稱旭法)、無槽垂直引上、平拉和浮法玻璃等。
壓延法是將熔窯中的玻璃液經壓延輥輥壓成型、退火而製成，主要用於製造夾絲(網)玻璃和壓花玻璃。
有槽垂直引上法、對輥法、無槽垂直引上法等工藝基本相似，是使玻璃液分別通過槽子磚或輥子、或採用引磚固定板根，靠引上機的石棉輥子將玻璃帶向上拉引，經退火、冷卻、連續地生產出平板玻璃。平拉法是將玻璃垂直引上後，藉助轉向輥使玻璃帶轉為水平方向。這些方法在70年代以前是通用的平板玻璃生產工藝。
浮法是將玻璃液漂浮在金屬液面上製得平板玻璃的一種新方法。它是將玻璃液從池窯連續地流入並漂浮在有還原性氣體保護的金屬錫液面上，依靠玻璃的表面張力、重力及機械拉引力的綜合作用，拉製成不同厚度的玻璃帶，經退火、冷卻而製成平板玻璃。由於這種玻璃在成型時，上表面在自由空間形成火拋表面，下表面與焙融的錫液接觸，因而表面平滑，厚度均勻，不產生光畸變。受厚度均勻、上下表面平整平行，加上勞動生產率高及利於管理等方面因素的影響，浮法玻璃正成為玻璃製造方式的主流。目前浮法技術中，英國的皮爾金頓浮法玻璃生產工藝、美國PPG浮法玻璃生產工藝和中國的洛陽浮法玻璃生產工藝並稱為世界浮法玻璃生產的三大工藝。
按照厚度(毫米mm在日常中也稱為釐，如3釐玻璃就是指厚度3mm的玻璃)和用途，平板玻璃分類如下：
2—4mm玻璃， 主要用於畫框表面。
5—6mm玻璃，主要用於外牆窗戶、門扇等小面積透光造型等。
7—9mm玻璃，主要用於室內屏風等較大面積但又有框架保護的造型之中。
9—10mm玻璃，主要用於室內大面積隔斷、欄杆等裝修項目。
11—12mm玻璃，主要用於地彈簧玻璃門和一些活動人流較大的隔斷。
15mm以上玻璃，一般市面上銷售較少，往往需要訂單生產供應，主要用於較大面積的地彈簧玻璃門、外牆整塊玻璃牆面。
2、特種玻璃
特種玻璃品種眾多，主要有鋼化玻璃、中空玻璃、夾層玻璃、加絲加網玻璃、夾膠玻璃、彩釉玻璃、印刷玻璃、燈具玻璃、家電玻璃、家俬玻璃、衛浴玻璃、工藝玻璃、汽車玻璃、磨砂玻璃等等。
1.5 玻璃的主要用途
在人們的日常生活中，玻璃及其製品無處不在。最為廣泛的應用是在建築和裝飾領域(門窗、幕牆、隔斷、鏡片等裝飾)、汽車製造領域、新能源領域(太陽能製品)、家電及電子產品製造、日常生活(各種瓶罐盤)等等。
建築和裝飾領域是玻璃的最大下遊行業，目前70%左右的浮法玻璃應用於此行業。汽車及新能源領域的玻璃應用也在逐漸擴大。
1.5.1 建築用玻璃
伴隨著中國的城鎮化進程，無論是城市還是鄉鎮的市容市貌日新月異，人們的居住條件和生活環境都發生了翻天覆地的變化。截止2009年，中國城鎮人口6.22億，城鎮化率為46.6%。「十二五」期間城鎮化率年均提高0.8-1.0個百分點，到2015年達到52%左右，到2030年達到65%左右。城鎮化帶來城市人口的增加，拉動城鎮住宅的需求增加。有關機構預測，城鎮化率提高1個百分點，將新增城鎮住宅需求量近5億平方米。2011年9月14日，國務院總理溫家寶在夏季達沃斯論壇上表示，「十二五」期間，全國城鎮保障性住房覆蓋面將達到20%，把擴大消費與推進城鎮化、保障改善民生有機結合起來，力爭使城鎮化率再提高4個百分點。從長遠看，我國的城鎮化發展還有很大的空間。
隨著人們對建築要求的提高，公共建築及民用建築的玻璃使用量日益增多。從一次性使用的玻璃幕牆、門窗、陽臺，到二次性使用的浴室、櫥櫃、燈具等裝修，大大的增加了玻璃使用量和使用品種。更重要的是，國家節能環保政策的出臺，對玻璃產品的品種和質量也提出了新的要求。
從上圖可以看出在建築領域內，房屋竣工面積與平板玻璃產量之間存在一定的正相關性，二者的增長幅度基本一致。在研究平板玻璃的發展趨勢時，我們也主要是依據下遊行業，主要是房地產行業的增長情況，尤其在新開工面積、竣工面積以及投資增長等指標中，竣工面積的增長幅度最為能夠與平板玻璃的增長幅度相關聯。
1.5.2 汽車玻璃
汽車玻璃主要用於新型汽車製造市場和汽車維修市場，作為汽車一個重要的組成部分，佔據了汽車行業3%的總成本。隨著近年中國汽車工業的高速發展，中國汽車玻璃行業的市場需求量以19%左右的平均速度增長。
2009年，中國汽車玻璃市場規模約為7270萬平方米。2010年受到國內汽車增長以及出口增加的影響，汽車玻璃產量較為迅速，約為8500萬平方米，同比增長16.92%。特別是福耀玻璃(600660,股吧)和信義玻璃的增長勢頭迅猛。我國汽車行業的區域集中度非常高，主要生產企業集中於沿海和發達省市，中西部地區的市場份額非常小。綜合生產能力前十家企業所佔行業比重達到85.3%。2009年，從區域集中度來看，華東、華南和華北地區是我國汽車玻璃行業的重要市場，其中華東地區產量在全國市場中佔據28.5%的比重。
1.5.3 太陽能玻璃
太陽能玻璃主要是指用於太陽能光伏發電和太陽能光熱組件的封裝或蓋板玻璃。其中，太陽能光伏發電組件用太陽能玻璃又分為晶體矽太陽能電池組件用和薄膜太陽能電池組件用兩大類。前者主要是使用太陽能超白壓花玻璃，後者主要是使用超白浮法玻璃。
據初步統計，2011年我國太陽能玻璃生產線達到50條，年有效產能約15000萬平方米。國家能源局能源節約與科技裝備司研究表明，中國「十一五」期間單位GDP 能耗的約束性目標為下降20%，「十二五」期間單位GDP 能耗將下降17.3%，「十三五」期間將下降16.6%。這給今後光伏玻璃大規模使用奠定了堅實的基礎。
1.5.4 LOW-E玻璃
LOW-E玻璃又稱低輻射鍍膜玻璃，就世界範圍而言，LOW-E玻璃的生產和應用正處於高速增長時期。從國家住房和城鄉建設部的要求來看，今後綠色節能建築要成為國內建築的主流，住建部將推行節能標誌認證及相應的稅收優惠政策來推廣節能建築。因此，新建建築和原有存量建築是否節能，不僅關係到能否緩解我國能源供求的緊張狀況，而且還關係到「十二五」節能降耗目標的實現。作為三大用能領域的建築業，節能形勢十分嚴峻，節能降耗刻不容緩。
據市場分析預測，到2015年，LOW-E玻璃國際市場需求量將突破10億平方米，今後十年，全世界LOW-E玻璃市場需求量將以平均每年18%以上的速度增長。
1.6 玻璃的檢驗標準
對於玻璃的檢驗，既有對玻璃內在品質的嚴格要求，又有對玻璃在包裝、倉儲、運輸等過程中的規定。目前浮法玻璃的檢驗標準是2010年3月1日起施行的新的國家標準(GB 11614-2009)，其強制性要求的為第5.2條～第5.6條內容，其餘為推薦性的。平板玻璃要求與檢驗方法對應條款中對尺寸偏差、對角線差、厚度偏差、厚薄差、外觀質量和彎曲度的要求為強制性的。
尺寸偏差
單位：毫米
公稱厚度尺寸偏差
尺寸3000尺寸>3000
2~6±2±3
8~10+2,-3+3,-4
12~15±3±4
19~25±5±5
厚度偏差和厚薄差
單位：毫米
公稱厚度厚度偏差厚度差
2~6±0.20.2
8~12±0.30.3
15±0.50.5
19±0.70.7
22~25±1.01.0
平板玻璃一等品外觀質量
缺陷種類質量要求
點狀缺陷尺寸(L)，單位為毫米允許個數限度
0.3L0.52XS
0.5
1.0
L>1.50
點狀缺陷密集度尺寸0.3mm的點狀缺陷最小間距不小於300mm;
直徑100mm圓內尺寸0.2mm的點狀缺陷不超過3個。
線道不允許
裂紋不允許
劃傷允許範圍允許條件限度
寬0.2mm，長40mm2XS
光學變形公稱厚度無色透明平板玻璃本體著色平板玻璃
2mm500450
3mm550500
4mm~12mm600550
15mm550500
斷面缺陷公稱厚度不超過8mm時，不超過玻璃板的厚度；8mm以上時，不超過8mm。
註：S是以平方米為單位的玻璃板面積數值，按GB/T 8170修約，保留小數點後兩位。點狀缺陷的允許個數限度及劃傷的允許條數限度為各係數與S相乘所得的數值，按GB/T 8170修約至整數。
點狀缺陷中不允許有光畸變點。
平板玻璃對角線差應不大於其平均長度的0.2%，彎曲度應不超過0.2%。
1.7 玻璃產業鏈情況
平板玻璃是由一定的原料經過燃料的加熱熔化而成的，主要應用於建築裝飾、汽車行業、新能源、家電以及電子行業等領域。其行業的發展、企業的效益和上下遊行業密切相關。經過多年的發展，玻璃產業鏈發展日趨完善，從原材料的採掘、玻璃產品的生產，到玻璃製品的加工已經形成了成熟的加工和運作體系。
在玻璃行業的上遊領域中，國內石英砂、白雲石等礦藏儲量豐富，品位較好，完全具備生產優質玻璃的條件。燃料方面，在使用重油、煤氣的同時，新增加了天然氣、焦爐煤氣、石油焦，以及混合燃料等多種燃料組合。
從玻璃的下遊行業來看，市場需求穩定，應用領域不斷拓展。從以前的門窗玻璃，發展到建築裝飾、幕牆玻璃、汽車玻璃、太陽能玻璃，家電以及電子行業等等。我國的玻璃產品，不僅滿足了國內需求，還出口到各個國家。隨著我國經濟的發展和城鎮化建設腳步的加快以及技術的進步，玻璃下遊的需求增長將穩步上升，需求領域將不斷擴大，市場前景廣闊。
平板玻璃產業鏈圖
玻璃上遊行業玻璃生產玻璃下遊行業
·重油等燃料·浮法玻璃·建築裝飾
·純鹼·太陽能玻璃·新能源
·石英砂·超白玻璃·汽車行業
·石灰石·LOW-E玻璃·家電行業
·白雲石芒硝·電子行業
資料
玻璃產業的市場增長點主要體現在傳統市場需求結構的升級，以及電子和太陽能等新興市場潛力的不斷釋放。 「十二五」期間，玻璃產業鏈將進一步延伸，玻璃產業將向高品質、綠色化、多功能、高附加值、高科技含量的加工製品化方向發展。
（責任編輯：陳姍 HF072）