光学玻璃工艺[11](1)
玻璃工艺学
广义的玻璃包括单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃，狭义的玻璃仅指无机玻璃。
玻璃具有良好的光学和电学性能，较好的化学稳定性，有一定的耐热性能，透明而质硬，可以用多种成型方法和加工方法制成形状多变、大小不一的玻璃制品，并且可以通过调整玻璃的化学组成改变其性能，以满足不同使用条件的需要。
制造玻璃的原料易于获得，价格低廉。
因此，玻璃制品被广泛应用于建筑、轻工、交通、医药、化工、电子、航天等各个领域。
一.平板玻璃概况平板玻璃是与国民经济和人民生活密切相关的极为重要的原材料和生活资料。
机制平板玻璃自 20 世纪问世以来，有诸多的生产方法，如：有槽法、无槽法、平拉法、对辊法和格拉威伯尔法，总称为传统工艺。
采用上述方法生产的平板玻璃统称为普通平板玻璃。
1957 年，英国人匹尔金顿 (Pilkington) 发明了浮法工艺 (PB 法 ) ，并获得了专利权。
匹尔金顿公司于 1959 年建厂，生产出质量可与磨光玻璃相媲美的浮法玻璃，拉制速度数倍乃至十数倍于传统工艺，生产成本却相差无几。
1963 年美国、日本等玻璃工业发达的国家，争先恐后地向英国购买 PB 法专利，纷纷建立了浮法玻璃生产线，在极短的时间内，浮法玻璃取代了昂贵的磨光玻璃，占领了市场，满足了汽车制造工业的要求，使连续磨光玻璃生产线淘汰殆尽。
随着浮法玻璃生产成本的降低，可生产品种的扩大 (O ． 5 ～ 50ram 厚度 ) ，又逐步取代了平板玻璃的传统工艺，成为世界上生产平板玻璃最先进的工艺方法。
1975 年，美国匹兹堡公司 (PPG) 发明了新浮法 (LB 法 ) ，并获得了专利权。
浮法工艺的出现，使世界平板玻璃产量有了大幅度的提高，从 1960 年的 434 万 t 增长到 1990 年的2300 万 t ，折合 2mm 厚玻璃 46 亿 m 2 ，平均年增长率％，其中浮法玻璃约占 80 ％， 1994 年世界平板玻璃的产量约为 2500 ～ 2600 万 t 。
玻璃制造工艺
玻璃制造工艺以酸性、碱金属、碱土金属氧化物为主要原料制成玻璃和玻璃制品。
不同玻璃制品的制造方法各有其特点，但主要工艺是相似的（图1）。
简史公元前2600年，巴比伦已有绿色玻璃棒。
公元前2500年，美索不达米亚地区和埃及已能制造玻璃珠。
最早的玻璃器物由玻璃块凿制而成。
以后埃及人用粘土和砂做成一定形状的砂芯,在砂芯上逐层蘸集玻璃液,经过拍打塑形和用颜色玻璃条围绕装饰，固化后再将砂芯除去,制得玻璃器物。
公元前1200年,埃及人采用开口模型将玻璃压成碗、盘、杯等制品。
中国古代玻璃制造技艺萌芽于西周。
战国时期出现含铅和钡硅酸盐玻璃。
汉代已有模压、铸压的玻璃壁、珠等。
公元前200年,巴比伦人首先使用吹玻璃的中空铁管。
用吹管吹制玻璃制品是玻璃制造中的一个突跃性进展。
公元1世纪,罗马人把各种颜色玻璃拉成棒，排列成捆烧熔，再切出具有一定图案截面的玻璃薄片,在模具上将这些薄片加热熔接,制出千花玻璃器。
他们已掌握在玻璃表面刻磨、用颜色釉彩绘和在玻璃中夹金等技艺，并会在暗色玻璃上镶套一层乳白玻璃，再磨去乳白玻璃，制出具有图案的套料刻花、雕花玻璃瓶。
7世纪，叙利亚人把玻璃吹成球,再用铁顶杆蘸少量玻璃液粘住球底部，然后切断吹管处玻璃，用顶杆将开口球在炉中加热软化，借快速旋转的离心力将玻璃球展平成平片玻璃，称冠冕法。
11～16世纪，威尼斯成为玻璃制造中心。
当时用软锰矿使玻璃颜色得到中和脱色制得无色透明的玻璃，并恢复了罗马人的颜色釉彩绘、玻璃夹金、玻璃磨刻等装饰方法。
1615年，英国用煤取代木柴作熔制玻璃的燃料，使熔化温度有所提高。
1635年又用燧石作原料并引入氧化铅，制成折射率高、色散大、易于刻磨的铅晶质玻璃。
1688年，法国用浇注法制出平板玻璃，经研磨抛光后用以制造镜子。
17世纪末,北欧用吹筒法代替吹圆球法,将圆筒沿长度剖开重新加热，以自身重量在铁台上展平成片,其平整度大为改善，产量增大。
1790年,瑞士人P.L.吉南发明用搅拌玻璃液的办法制出高均匀度的光学玻璃。
光学玻璃进展(二)
校正轴 向球差 、 差 、 散 、 曲 、 变 和 色差 ， 展 了不 同折 彗 像 场 畸 发
射率 和阿 贝数的一 系列 品种和 牌号 。为 消除 大孑 径镜 头 各种 Ｌ 缺 陷而发展 高折射 率低色 散和 特高 折射 率光 学玻 璃 。对 消 除 Ｃ线 、 Ｆ线 色差 的光学 系统 ， 消 除剩 余 色散 （ 为 二级 光 谱 ） 四 、 色全 消色差 ， 展 了相对部 分色散 偏离 “ 发 阿贝 正常线 ” 具 有特 、 殊相对 部分 色散 的光学玻 璃 。图 ３表 示光 学玻 璃 在扩 展 折射
玻 璃 品种 的发 展 ：
钛 羹 光学玻璃光学常数发展图 酸 翼玻 菱 鬟 萎 酸 图３
这些 工作往往 需几 年甚至 更长 时问完成 。下 面列 出在光学 玻璃 品种 和工业制 造 中有 代表 意义 的事项 。 ｔ８ ８ ０年 以前 ， 钠钙冕 牌玻璃 和低 折射率火 石玻璃 已用 于制造 消色差 光学 系统 。 １８ ８ ２年 ， ｔ ｃｏ 和 Ｅ ｎｔ ｂ ｅ 用 Ｂ Ｏ、ｎ Ｏｔ Ｓ ｈｔ ｏ ｔ ｒｓ Ａ ｂ 使 ａ Ｚ Ｏ代替玻 璃 中的 Ｃ Ｏ， 成钡 冕 、 光学 玻璃 。 ａ 形 锌冕 １８ ８ ４年 ， 已形 成 ２ ０～３ ０种具 有不 同折 射率 和阿 贝数 的冕 牌 和火石 光学 玻璃 ， 足 了 当时光 学设 计 者 的 满
要求 。
１９ ８ ０年 前后 ， ． ｃｏｔ Ｅ Ａ ｂ 关 于特殊 相对部 分色 散性质 方面 的要求 ， 用 Ｐ Ｏ 做 玻璃 形 成体 ， Ｏ Ｓｈ ｔ应 ． ｂ ｅ 使 同 时 引入 Ｂ Ｏ ， ： 相继 完成 Ｐ ５ Ｋ一 ０和 Ｐ Ｋ一 ０两 种低折 射率 、 色散 、 Ｓ ５ 低 特殊 相对色 散玻璃 。 １１ ９ １年 ， ． ｃ ｏ 在硼 硅酸盐 玻璃 中引入 氟 ， Ｏ Ｓ ｈｔ ｔ 形成 硼硅酸 盐氟 冕玻璃 。
光学玻璃的表面抗菌处理考核试卷
6.以下哪些条件有利于提高光学玻璃表面抗菌处理的持久性？（）
A.抗菌剂与玻璃表面有较强的结合力
B.抗菌剂具有较好的稳定性
C.表面处理工艺恰当
D.使用环境中细菌种类较少
7.以下哪些因素会影响光学玻璃表面抗菌剂的活性？（）
A.光照
B.温度
C.湿度
D.抗菌剂的粒径
8.以下哪些方法可以提高光学玻璃表面抗菌剂的附着力？（）
A.使用强酸、强碱溶液清洗玻璃表面
B.直下进行抗菌处理
D.采用多次涂覆以提高抗菌效果
10.以下哪种材料不属于无机抗菌剂？（）
A.银纳米粒子
B.纳米氧化锌
C.氧化锆
D.季铵盐
11.光学玻璃表面抗菌处理中，以下哪种说法正确？（）
A.抗菌剂浓度越高，抗菌效果越好
B.抗菌剂与玻璃表面的结合力越强，抗菌效果越好
5. ×
6. √
7. ×
8. ×
9. ×
10. √
五、主观题（参考）
1.主要步骤包括表面预处理、涂覆抗菌剂、干燥和固化。每个步骤的重要性在于：表面预处理确保抗菌剂有效附着；涂覆抗菌剂实现抗菌功能；干燥和固化保证抗菌层的稳定性和持久性。
2.无机抗菌剂如银纳米粒子具有广谱抗菌性和高稳定性，但可能影响透光率；有机抗菌剂如季铵盐对特定细菌效果好，但持久性和稳定性较差。
B.增强玻璃的机械强度
C.减少表面细菌附着
D.改善玻璃的外观
2.以下哪种材料不适合用于光学玻璃表面抗菌处理？（）
A.银纳米粒子
B.有机硅烷
C.纳米氧化锌
D.碳酸钙
3.光学玻璃表面抗菌处理方法中，哪一种属于物理抗菌？（）
A.光触媒
B.热处理
玻璃的研磨加工(1)
玻璃的加工成形后的玻璃制品，除了极少数（如瓶罐等）能直接符合要求外，大多还需进行加工，以得到符合要求的制品；某些平板玻璃在进行工艺加工前，还需对玻璃原片进行加工处理。
加工可以改善玻璃的外观和表面性质，还可进行装饰。
16.1玻璃的冷加工玻璃的冷加工又称机械加工，在常温下，通过机械方法来改变玻璃及玻璃制品的外形和表面状态的过程，称为冷（机械）加工。
冷（机械）加工的基本方法有：研磨与抛光、切割、磨砂、喷砂、刻花、砂雕、钻孔和切削等。
16.1.1研磨与抛光玻璃的研磨与抛光是将不平整玻璃表面进行加工，成为平整而光洁的表面；或者是将玻璃毛坯制品的形状、尺寸经研磨和抛光，达到规定的形状和尺寸要求，而且表面又很光洁的冷加工方法。
目前玻璃的研磨和抛光，使用最多的是光学玻璃和眼镜片的加工；特殊情况下使用的压延法夹丝平板玻璃需要研磨与抛光；微晶玻璃基片和某些方法生产的超薄玻璃基片等也需要研磨和抛光。
玻璃的研磨分粗磨和细磨，粗磨是用粗磨料将玻璃表面或制品表面粗糙不平或成形时余留部分的玻璃磨去，有磨削作用，使制品具有需要的形状和尺寸，或平整的面。
开始用粗磨料研磨，效率高，但玻璃表面留下凹陷坑和裂纹层，需要用细磨料进行细磨，直至玻璃表面的毛面状态变得较细致，再用抛光材料进行抛光，使毛面玻璃表面变成透明、光滑的表面，并具有光泽。
研磨、抛光是两个不同的工序，这两个工序合起来，称为磨光。
经研磨、抛光后的玻璃，称磨光玻璃。
16.1.1.1玻璃研磨与抛光的机理多年来，机械研磨、抛光机理，各国学者研究的很多，共存的见解归纳起来，有三类不同的理论：磨削作用论；流动层论；化学作用论。
磨削作用论：对于研磨，较多学者认为以磨削开始。
1665年虎克提出研磨是用磨料将玻璃磨削到一定的形状，抛光是研磨的延伸；从而使玻璃表面光滑，纯粹是机械作用。
这一认识延续至十九世纪末。
流动层论：以英国学者雷莱、培比为代表，认为玻璃抛光时，表面有一定的流动性，也称可塑层。
光学冷加工工艺简介-精品文档
光学冷加工工艺简介1.光学冷加工发展现状我国光学冷加工加工技术，虽然有较长历史但具有完整的生产工艺是在1950年以后。
光学冷加工工艺在1950年之前虽然已有所采用，但完整性不足。
新中国成立以后，经过光学行业各方面人士的努力，逐步形成了较为完善的加工工艺。
经过半个多世纪的发展，本世纪初，我国光学制造业进入了发展的高峰，已形成了很强的生产能力，并取得了较为辉煌的成果。
据不完全统计，我国光学制造能力已达到每年可达五亿件以上。
我国光学冷加工的能力在国际上应当是名列前茅的，但我们的生产工艺却是比较落后的。
主要表现在以下几个方面：（1）不能大批量生产高精度元件。
（2）不能制造高精度的特种光学零件。
究其原因有很多，主要原因如下：（1）生产设备比较落后，精度及速度无法适应现代化生产的需要。
（2）执行工艺规程不够。
（3）没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位。
（4）暂未形成相关的行业法规。
在国际光电产业结构调整、产业转移的趋势下，世界范围内的光学冷加工产能均大规模向中国转移。
目前中国的元件制造商主要给亚洲的光电产品制造商配套生产为主。
国内的传统光学加工企业抓住机遇，向现代光学加工企业转型。
通过与国际先进企业的积极合作，国内企业凭借制造成本优势使企业的生产规模迅速扩大，拉动光学冷加工行业进入一轮高速成长的景气循环，中国大陆成为继中国台湾之后全世界最大规模的光学冷加工产能承接地和聚集地。
国内光学元件产业的发展现状如下：（1）国内企业凭借制造成本优势使企业的生产规模迅速扩大。
（2）国家大幅增加了对光学元器件及光电应用的技术研发与投入。
（3）通过与国际先进企业的积极合作，国内的传统光学加工企业抓住机遇，向现代光学加工企业转型。
（4）不少产品的国内市场主要份额已被中国厂家所占据并保持较大数量的出口。
以上这些都为中国光学元件产业进一步参与国际竞争奠定了可靠的基础。
国内光学元件产业发展势头强硬，但同时有着阻碍产业发展的因素：（1）企业群体庞大，但规模小而分散。
光学冷加工工艺简介
（６）镀膜工序 ，对表面有透光要 求的透镜 ，要加镀 增透膜。球面反
（４）不少产 品的国内市场 主要份额 已被 中国厂家所 占据并保持较 射镜要镀反射膜 有的还要镀其它性质的薄膜 ．依使 用要求 由设计决
大数量 的出口
定 。
以上这些都 为中国光学元件产 业进一步参 与 国际竞 争奠定 了可
球面— —上盘——细磨—— 抛光—— 下盘 ：
（２）高端技术难 以达到 ，而传统光学元件产业竞 争激烈 ，利润低而
第 二 面 上 盘—— 细磨—— 抛 光——下 盘——定 心 磨 边 ——镀
微薄 。
膜 —— 镜片胶 合
（３）ｍ艺技术、核心材料 、关键器件与生产设备 ４个关键因素落后 。
３．结 束 语
我 国光学冷加工的能力在国际上应当是名列前茅的 ．但我们 的生产工 夹磨具要求不那么苛刻 ，适 于多 品种 ，小批量 、精度变化大 的加工工艺
艺却是 比较落后 的。主要表现在以下几个方面 ：
采用 。
（１）不能大批量生产高精度元件。
传统加工工艺过 程 ．以一个 透镜 为例 ，先后依 次经过 以下一些工
初 ，我 国光学制造业进入 了发展的高峰 ，已形成 了很强 的生 产能力 ，并 性 也大 ，通 常是几个 波长数量级 。高精度者可达几百分之一波 长数量
取得 了较为辉煌 的成果
级 。
据不完全统计 ．我 国光学制造能力已达到每年可达 五亿 件以上 。
（２）手 工操作量 大，工序 多，操作人员技术要求高。对机床精 度 ，工
（２）不能制造高精度的特种光学零件。
序 ：
究其原因有很多 ．主要原因如下 ：
（１）毛坯加工 。包括按光学零件图选择合适 的块料 ，切割整平 、划
玻璃工艺学-玻璃工艺学原理
在玻璃工艺制备过程中，智能化和自动化 技术将得到更广泛的应用，提高生产效率 和产品质量。
环保与可持续发展
跨领域合作与创新
未来玻璃工艺学将更加注重环保和可持续 发展，推动绿色生产技术和清洁能源的应 用，减少对环境的影响。
玻璃工艺学将与建筑、家居、艺术、科技 等领域进行更广泛的跨领域合作与创新， 拓展应用领域和市场空间。
产生原因可能是成型温度过低 、冷却速度过快或应力过大等 。解决方法包括提高成型温度 、控制冷却速度以及减小应力 等。
产生原因可能是模具设计不合 理、成型温度过高或冷却不均 匀等。解决方法包括优化模具 设计、降低成型温度以及改善 冷却条件等。
产生原因可能是原料不纯、熔 化不良或模具磨损等。解决方 法包括提高原料纯度、加强熔 化过程控制以及定期更换模具 等。
06
热处理技术与设备
热处理目的和原理
改善玻璃的机械性能
通过热处理，可以消除或减小玻璃的内应力，提高玻璃的强度和 韧性，从而改善玻璃的机械性能。
调整玻璃的光学性能
热处理可以改变玻璃的结构和成分，进而影响其光学性能，如透过 率、折射率等。
提高玻璃的化学稳定性
通过热处理，可以使玻璃表面的成分和结构发生变化，从而提高其 耐腐蚀性、耐候性等化学稳定性。
03
高效保温技术
高效保温技术是指通过采用高性能的保温材料或结构来减少热量损失的
一种技术。在玻璃熔窑中采用高效保温技术可以降低能耗和提高生产效
率。
05
成型加工方法与设备
成型方法分类及特点
第一季度
第二季度
第三季度第四季度源自压延成型将熔融的玻璃液通过压 延机的两个压延辊之间 的缝隙，经压延和拉伸 形成具有所需截面形状 的玻璃带的过程。该方 法适用于生产平板玻璃 、压花玻璃等。