玻璃发展史
玻璃发展史(李家治)
玻璃和陶瓷一样， 具有悠久的历史。它们都是人类通过高温把天然物质转变为人工合成新物质的最早创造。几千年来玻璃从未间断地被人类使用着。从日用玻璃器皿到光电子技术玻璃，都深深地影响着人类的社会活动，而高新技术的发展也继续对玻璃提出许多新的要求。玻璃正在取代那些资源并不丰富，而又价格昂贵的材料。
世界玻璃发展概况约在公元前2500年，埃及和 美索不达米亚(今伊拉克)出现了最早的玻璃。埃及开始 用粘土制成的实心模型制造玻璃珠和小型器皿。公元前 1500年左右，埃及的玻璃制造技术得到发展:将一个陶瓷制的模芯插入到熔融玻璃体中，并使玻璃熔体粘附 在模芯上，从而第一次制成有用的中空器皿，用以盛放 油和药膏等。 相传最早的玻璃配方是由亚述人的楔形文字记载 的，即玻璃是由60分砂、180分海生植物灰和5分白 噩制成的。从这个配方所记述的玻璃成分看，它实际上是钾(钠)钙硅酸盐玻璃。玻璃中砂含量很少，说明它的 熔制温度较低。在中世纪纯碱工业兴起之前，欧洲的玻 璃组成中的碱金属氧化物都来自植物灰。例如常用的山 毛棒树，其主要成分为CaO和K2O，以及一定量的 5102和P2O5，还有少量Fe203和MnO2。 随着时代的发展，玻璃制造工艺也得到发展和传 播。在尼罗河流域，在伊拉克和叙利亚的底格里斯河和 幼发拉底河之间，都有许多玻璃制造者。公元前1000 年左右，在东地中海地区已能制造一些较大的瓶和碗 等，并已掌握简单的浇铸和压制等工艺方法。
古代中国和希腊的玻璃制造是各自发展起来的。中国春秋战国时期(公元前770英语四级作文万能句子一前221年)，出现了高铅钡硅酸盐玻璃，这在世界上为中国独有，其制品有琉璃 (中国古代玻璃的统称)璧、珠等。到公元前后的汉代，又出现了世界上少见的钾硅酸盐玻璃。中国的玻璃对其近邻朝鲜、日本等国产生过影响。 玻璃自问世以来，在长达数千年的历史进程中一直在变化、发展着，从而达到今天这个状况:所用原料从纯天然矿物到人工合成的高纯原料;所含成分从各种氧化物到非氧化物以及元素;所用的合成方法从单柑祸熔制到多柑涡、熔池熔制，以及气相沉积和溶胶一凝胶法 合成;所用成型方法从简单的浇铸、模压和用吹管吹制等手工成型到全部机械化和自动化的吹、压、拉、离心 浇注，以及化学加工;应用范围从装饰、生活日用品到具有声、光、电、磁、热、力等各种性能的电子元器件。
玻璃的这些发展和变化，体现了玻璃的整个发展历史。 玻璃制造工艺的变革玻璃制造工艺经历数次重大变革才发展到当今的水平。
玻璃吹管的出现约公元前200年，西顿和巴比伦地区在制备玻璃制品时，将一根长约100一150厘米、 粗约1厘米的铁管子的一端伸入熔化的玻璃液中，使一定量的玻璃液粘附在铁管上，然后将铁管取出，并将铁管的另一端放在嘴中，根据模具的形状吹制成形状各异 的器皿。 玻璃吹管的使用是玻璃制造工艺的第一个变革，其在玻璃工艺史上的重大作用相当于陶瓷工艺史上陶轮的 出现。这种极简单的原始工具传播到全世界，并一直沿 用至今。 玻璃吹管的出现不仅能制造出圆形、薄壁器皿，而 且可利用木制模具制造出其他形状的器皿，并可使制出 的玻璃器皿标准化、成套化。此外，还可利用玻璃吹管 将玻璃吹制成长筒，然后将它剖开摊平而制成平板玻 璃。在20世纪初直接从池炉中拉制平板玻璃工艺出现 之前，窗玻璃就一直用这种方法制造。尽管窗玻璃尺寸 有限，且质量不高，但它却使玻璃应用出现了新的领 域，即从日用和观赏进入建筑领域。 原料和燃料的变化玻璃制造技术的第二个变革是 工艺中所使用的原料和燃料摆脱了对森林的依赖。罗马 帝国时期，许多地方制造玻璃所用燃料为木材。玻璃配 料中所需的助熔剂(碱金属氧化物)都使用木灰。木灰的 主要成分是KZO，所以早期玻璃属于钾钙硅酸盐玻璃。 由于对燃料和原料的需求，许多玻璃厂都必须开设在远 离城市的山林地带。随着时间的推移，砍伐的树木越来 越多，使得玻璃工厂离燃料和原料供应地也越来越远。 这种状况迫切需要玻璃制造业进行变革。17世纪中叶， 欧洲开始利用煤作嫩料熔制玻璃，并在玻璃配料中使用 了工业纯碱(NaZCO3)。
早期的玻璃是钾钙硅酸盐玻璃，在玻璃中引入纯碱 后就成为钠钙硅酸盐玻璃。由于后者的透明性、耐腐蚀性、良好的操作性和不含贵重氧化物等优点，使其至今仍然是平板玻璃和瓶罐玻璃的基础成分。
古代玻璃由于含有较多的氧化铁及其他杂质，因而总是带有暗绿。约公元1世纪，埃及亚力山大港人为了制造无玻璃，在玻璃中引入氧化锰作为补剂。无玻璃的出现为随后的彩玻璃开辟了道路。罗马帝国以及中世纪的西方玻璃中心威尼斯，都制造出许多美丽 的彩玻璃器皿。
1676年，英国在玻璃配方中引入氧化铅而制得晶 质玻璃。晶质玻璃的高折射率和高亮度以及易于雕刻的特性，为艺术玻璃和光学玻璃系列奠定了基础。 约18世纪末、19世纪初，德国的J.V.弗琅禾费 (Fraunhofer)和瑞士的P.L.吉南(Guinand)合作，开始试制光学玻璃。到19世纪后期，德国的E‘阿贝 (Abbe)和o.肖特(Schott)对玻璃进行了系统的科学研究。肖特扩大了玻璃的组成，并研究了成分对玻璃性质的影响，发现了玻璃很多可贵的性能，使人们重新认识了玻璃。他们制造出了温度计玻璃、显微镜和望远镜光学玻璃，并在玻璃中引入一系列新的化学成分，如 BZO3、BaO和弃暗投明什么意思ZrO等。
熔炉的改进与机械化成型：古代熔融玻璃原料就采用增祸熔炉，并一直沿用至今。增祸熔炉可以放一个或一个以上的柑涡。但即使是大型柑竭熔炉，也存在容量小、不能连续生产以及不能机械化和自动化生产的缺点。
1867年，德国西门子兄弟发明了以煤为燃料的连续式池炉。池炉的出现为玻璃机械化、自动化大量生产提供了可能。
18世纪末，美国的M.欧文斯(Owens)发明了自动吹瓶机，从而结束了发明玻璃吹管以来长达2000年的人工吹制玻璃器皿的历史。
比利时人E.弗克(Foureault)于1905年第一次成功地从池炉中直接拉制出平板玻璃，并于1914年正式 投入生产，定名为弗克法。中国现在称之为有槽垂直引上法。机械化自动化拉制平板玻璃的成功为玻璃作为建筑材料创造了有利条件。
瓶罐玻璃(包括器皿玻璃)和平板玻璃的机械化和自动化生产，是玻璃工艺发展史上的一个里程碑。它们成为20世纪工业领域中最大产业之一。甚至有人说，建立生产用于盛放食品、饮料及家用玻璃的工厂，通常是发展中国家开始工业化的标志。
中国古代玻璃：中国古代没有玻璃这一词。古代书籍中用得较为普遍的一个名词是琉璃。琉璃包括符合现代玻璃定义的真正玻璃以及一些半透明和不透明物质。
中国最早出现玻璃的时间，据史籍记载和大量考古发掘资料表明为战国时期。玻璃成分属于PbO一BaO- 5102系，是中国所独有。
中国古代玻璃的制造方法，在东汉初期王充所著的 《论衡》卷二“率性篇”中，曾记述有“谬琳琅环者，此则 土地所生，真玉珠也。然而道人消烁五石，作五之 玉，比之真玉，光不殊别”。从这段记载中，人们推论 出:①“谬琳琅环”是一种天然矿物玉石，有光泽。②用 几种天然石头作原料经过锻烧，制成具有不同颜的人 工玉，其光泽可与真玉相比。③中国玻璃的出现从一开始就是为了仿制真玉石。这就影响了中国早期玻璃的外貌。这里虽然没有明确提出琉璃或玻璃这类名称，但从所用原料“五石”和所用的工艺“消烁”推测，其产物可能 就是现在我们称为玻璃、古人称为琉璃的一种人工合成 物，或更确切地说是带有缺陷的玻璃，可能其中有较多 气泡或结晶。 组成王充在论著中所述“道人消烁五石，作五 之玉”可能为中国最早提到的制造玻璃所用的原料。宋 代，赵汝适的《诸蕃志》中记有:制造玻璃的原料有铅、 硝、石膏等。明代嘉靖《青州府志》提到山东博山颜神镇 制造玻璃所使用的原料以“马牙、紫石为主，法用黄丹、 白铅、铜绿焦煎成……”进一步提到玻璃主要原料有马牙石、紫石和黄丹等。但是对马牙石和紫石及它们的用 量依然一无所知。后在乾隆年间《清内务府养心殿造办 处各作成做活计清档》中，才有玻璃配方的明确记载。 经换算后各自所占比例为:马牙石47.5%，盆硝28%， 硼砂12.3%，淀粉5.1%，5.1%，紫石2%。有 人认为马牙石是方解石或长石，紫石是沸石。从这个配方看，马牙石只能是硅酸盐矿物，否则就烧不成硅酸盐玻璃。马牙石是长石的可能性较大。因此在这种玻璃中， 至少含有5102，KZO(NaZO)，BZO3，A12O3，CaO， 还有作为澄清剂引入的淀粉和。这种玻璃成分已具有现代玻璃的化学组成。这与14世纪中国博山的琉璃料块的化学分析数据十分吻合。 从各地出土的各个时期古代玻璃的化学组成分析数 据，可以大致看出随着时代的进步，中国玻璃的化学组成的变化。中国最早的玻璃是战国时期的Pbo一Bao- 5102系的铅钡系硅酸盐玻璃。到汉代又出现了K20 (NaZO)膨大剂西瓜一A12O3一5102系的钾铝硅酸盐玻璃。到晋代出 现了NaZO(KZO)一CaO(MgO厂A12O3一5102四元系的 钠钙铝硅酸盐玻璃。到唐代又增加了PbO一5102新的一天开始了一二元系 的硅酸铅玻璃。宋代又出现了PbO一CaO一KZO一AI20: 5102五元系铅钙钾铝硅酸盐玻璃。这种玻璃的特点是 PbO含量非常高，一般超过40%2021年与牛年春节祝福语，高者可达50%以新鞋挤脚怎么办 上。到明、清时期，在KZO(NaZO厂CaO(MgO)- A1203一510:系玻璃中可能还会含有少量的BZO3。
中国古代玻璃化学组成是复杂多样的。既有中国独有的化学组成，也有与西方玻璃相类似的组成。中国玻璃化学组成的演变，既有自己的创造，也有西方的影响。
西方的古玻璃由于用木灰作原料，形成了K20 (Na2O，CaO(MgO厂A12O3一5102系统，在很长一段时间里是西方古玻璃的主要成分。中国自西汉以来所发 现的这一系统的玻璃制品可能就是在东西方经济文化交 流中由西方引进的。公元8一l()世纪，西方玻璃制品以 伊斯兰玻璃为最精，它在罗马帝国和波斯萨珊玻璃制品 所取得的成就基础上形成了自己的特。中国陕西扶风 法门寺地宫出土的一批唐代玻璃器皿，其形式、纹饰和 工艺，都具有浓厚的伊斯兰风格。但至今尚无法获得这 批完整器皿的化学成分数据，故不能肯定它们属于哪一 个系统。
制造工艺：玻璃的熔制是玻璃制造的主要工艺。与西方相同，中国古代的玻璃也是在柑祸中或类似柑涡的耐火容器中熔制，所用熔炉不大。因此，在中国尚未发 现14世纪以前的玻璃作坊。在江苏扬州西汉“妾莫书” 木停墓中，出土了近6明片大小不等、形状各异并制作精细的Pbo一BaO一510名系玻璃衣片，但也未发现这一 时期制作这些玻璃衣片的作坊。 山东博山曾发现一座元末明初占玻璃作坊遗址，出土了一些柑祸残片和玻璃料块，增祸的化学组成中含有 30%左右的A1203，其耐火度可达1600℃以上。增祸 大小约为口径30厘米，高40厘米。并发现有排列成行 的十余座炉坑。由此可见，当时的玻璃制造已具备一定规模。 从战国时期出现的琉璃璧、管、珠等造形看，它们都是模压或浇铸成型的。西汉出现的少量小型玻璃器皿，如玻璃盘和耳杯等，也都是浇铸成型。如徐州市郊 西汉“楚王”墓(公元前175一前128)出土的16件玻璃 杯，其组成属PbO一BaO一5102系，并含有35%左右 的NaZO，及0.2%CuO，故玻璃呈淡绿。其成型方 法可能是先将玻璃浇入外模中，然后再用一内模将玻璃 压成直圆桶状杯高约8厘米，外径约8厘米，壁厚约 0.5厘米。这可能是中国最早的自制玻璃器皿。到了魏 晋南北朝时期，出现了无模自由吹制的小型玻璃瓶。隋唐时代出土的一些小型杯、瓶等器皿的底外部带有明显的由吹管粘附制品留下的印记，而且经过火烧圆口加工。这就说明，这时玻璃的吹制技术已有了提高，l耳以 借用吹管进行玻璃的热加工。自宋至明清，中国的玻璃制造在继承传统技术和受外来技术影响的双重推动，形成了一些相对集中的玻璃产地，如山东博山颜神镇，广州、北京和苏州等地，其产品质量大大提高，品种也大量增加。但其制品还是局限作器皿和装饰用。清代，宫廷内都设有玻璃厂，为宫廷和皇戚贵族烧造玻璃器皿和鼻烟壶等。
1904年，清廷官员曾在博山设立玻璃公司，在德国技师指导下手工生产过平板玻璃这可能是中国最早生产的平板玻璃。
特点：中国是世界上能较早制造玻璃的国家之一 西汉制造出的玻璃衣片和玻璃杯，其工艺已十分精细， 数量也相当可观。但从整个工艺过程看，在相当长的一段历史时期内发展是十分缓慢的。这与它一出现就试图以仿制玉石为目的有着很大的关系。
玻璃的最大特点就是它的透明性，而中国早期的玻璃都是半透明或不透明的，因为只有半透明或不透明才一能唯妙唯肖地仿制玉石，并以假乱真。要使玻璃呈半透明或不透明，只有使玻璃中含有一定量的小气泡和小晶体。西汉玻璃衣片中 就含有一刀一BasiO3晶体。元末明初，山东博山玻璃料块中含有CaF2晶体。这些晶体的出现与玻璃的组成及熔制工艺有关，这就是中国早期玻璃中都含有BaO，后来的玻璃配方中以紫石(沸石)为原料的原因。由于要仿制玉石和它的制品，如玻璃衣片代用玉衣片、玻璃璧仿制玉璧等。一直采用的模压和浇铸成型工艺足以适应这种需要，因此束缚了工艺的改进与发展。后来采用吹管吹制透明的玻璃器皿，则是在引进西方技术以后的魏、 晋、南北朝或隋、唐时期。
中国现代玻璃：中国玻璃制造形成大工业生产是在20世纪中期中华人民共和国成立以后。 上海是一个玻璃工业比较集中的地方，玻璃产品门类齐全.包括瓶罐玻璃、器皿玻璃、板玻璃、光学玻璃、石英玻璃、玻璃纤维以及高新技术用的特种玻璃， 如石英玻璃光纤、激光玻璃和微晶玻璃等。
上海开始建立玻璃生产工业始于20世纪初。最初日本人在上海开设了规模很小的玻璃厂，技术也从日本传入，主要产品是吹制的煤油灯罩。熔炉是以煤为燃料的坩埚炉。第一 代技术工人也是日本人。后来逐渐发展到能吹制瓶罐和器皿玻璃。1931年.上海建立了上海晶华玻璃厂，采用池炉和自动制瓶机生产瓶罐。但直至1949年以后，上海才逐步发展形成较完备的玻璃工业。
20世纪初，由比利时人提供技术在秦皇岛创办了耀华平板玻璃厂，这是中国机制平板玻璃的开始。后来又在大连、沈阳等地开办了平板玻璃厂，所采用的技术都是有槽垂直引上法。到1949年，中国仅此3家设备 陈旧、年产量不足100万标准箱的平板玻璃 厂。
1949年以后，平板玻璃得到了很大的发展。20世 纪50年代初，英国的皮尔金顿公司开发了浮法生产平板玻璃。中国在70年代也开始在洛阳玻璃厂自行探索 浮法平板玻璃的生产工艺.并获得成功。
80年代中期， 又从英、美等国引进了浮法玻璃生产技术，使中国平板玻璃不仅能满足国内需要，而且能部分出口到世界其他国家。
光学玻璃是玻璃工业中的一大类。但在1949年前， 中国所用的少量光学玻璃都是靠进口。1953年，中国 科学院长春光机所试制出中国第一涡光学玻璃。以后在 品种上制备了硼冕、火石和钡冕等多种光学玻璃。在工艺上从经典法发展到浇注法，为中国光学玻璃工业的兴 起打下了良好的基础。80年代初期，北京和成都等地 的光学玻璃厂相继引进了连熔生产线;此外.上海也自 行发展了光学玻璃连熔生产线，从而使中国的光学玻璃工业向现代化迈进了一大步。
由于玻璃纤维在建筑、机电和通信方面的多种用途，叨年代后，中国科学院冶金陶瓷研究所窑业室、上海硅酸盐研究所前身)开始采用铂柑祸拉制纺织纤维的 试验研究。此后，这种成功的工艺方法在上海耀华玻璃 厂投入使用，并逐步推向全国，从而在全国形成了一个 具有相当规模的玻璃纤维制造业。
70年代前后，美国 成功地制出了石英光学纤维并用于光通信。中国科学院 上海硅酸盐研究所也开展这方面的试制研究。80年代. 结合引进技术，中国光导纤维的生产水平大大提高，已 能部分满足全国光纤通信的需要，并形成了一个新兴 产业。
此外，特种玻璃(包括激光玻璃、微晶玻璃、生物玻璃以及具有声、光、电、磁等特性的功能型玻璃等) 也在研究所和高等院校研究的基础上逐步推向工厂生 产，形成了相当规模的生产能力。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。