相對于傳統(tǒng)玻璃而言,特種玻璃指除平板玻璃及日用器皿玻璃以外的,采用精制、高純和新型原料、采用新工藝在特殊條件下或嚴格控制形成過程制成的具有特殊功能或特殊用途的玻璃,包括經(jīng)玻璃晶化獲得的微晶玻璃。它們是在普通玻璃所具有的透光性、耐久性、氣密性、形狀不變性、耐熱性、電絕緣性、組成多樣性、易成型性和可加工性等優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上,通過使玻璃具有特殊的功能,或?qū)⑸鲜瞿稠椞匦园l(fā)揮至極點,或?qū)⑸鲜瞿稠椞匦灾脫Q為另一種特性,或犧牲上述某些性能而賦予某項有用的特性之后獲得的。
圖1 常見的一些玻璃加工工具
近數(shù)十年來,特種玻璃的不斷發(fā)展,使它與傳統(tǒng)的玻璃有了明顯差別。
表1 特種玻璃與傳統(tǒng)玻璃對比
序號 | 不同之處 | 表現(xiàn)特征 |
1 |
成分的變化 |
從純硅酸鹽系統(tǒng)發(fā)展至已硅酸鹽、硼酸鹽及磷酸鹽為主的玻璃系統(tǒng),并進一步出現(xiàn)了一系列新的非硅酸鹽氧化物玻璃系統(tǒng)。從純氧化物玻璃發(fā)展至鹵化物、硫族化物和合金化合物等非氧化物玻璃以及上述不同類型混合而成的混合玻璃。從純無機化合物玻璃發(fā)展至ORMOSIL復(fù)合玻璃。從成分單純的Na2O-CaO-SiO2系統(tǒng)發(fā)展至元素周期表中大部分元素為成分的多形式的特種玻璃。 |
2 |
形狀的變化 |
從傳統(tǒng)的板狀、塊體發(fā)展至薄膜和纖維,即從三維發(fā)展到二維和一維。另外,還有空心和實心及各種粒徑范圍的玻璃微球。 |
3 |
玻璃態(tài)的變化 |
隨著特種玻璃的發(fā)展,首先出現(xiàn)了微分相的Vycor玻璃,繼而出現(xiàn)乳濁玻璃、胃鏡玻璃和泡沫玻璃。為了減少玻璃的表面反射,近年來研究成功了所謂空氣薄膜玻璃。 |
4 |
玻璃功能的變化 |
玻璃已從單純的透光材料和包裝材料發(fā)展成具有光、電、磁和聲等特性的材料。由于生物玻璃的研究成功,玻璃已從一種無生命的材料發(fā)展成為有機體的修補或替換材料。 |
5 |
玻璃制備工藝的變化 |
制備玻璃的傳統(tǒng)方法是采用坩堝窯和池窯工藝的高溫熔融法,而特種玻璃的高溫熔融法制備已發(fā)展為電加熱、高頻感應(yīng)加熱、多層坩堝熔煉、高壓真空熔煉、太陽爐融化、等離子火焰融化以及激光融化等多種手段。此外,制備玻璃的方法已經(jīng)有氣相合成、真空蒸發(fā)和濺射、CVD和MOCVD等氣相沉積、低溫合成、高能射線輻照以及當(dāng)前發(fā)展相對較快的溶液-凝膠法等多種制備工藝。 |
玻璃行業(yè)是個規(guī)模效益和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)勢二者缺一不可的行業(yè)。當(dāng)今世界上61%的玻璃產(chǎn)量由五大玻璃公司占據(jù),而我國所擁有的世界玻璃生產(chǎn)總量31%的份額卻散落在近300家大、中、小企業(yè),無法與世界五大集團公司相抗衡。因此,應(yīng)當(dāng)通過兼并、收購、合資、租賃、控股等多種方式推進玻璃企業(yè)的聯(lián)合重組,發(fā)展大型的玻璃集團公司,以低成本、高質(zhì)量、多品種的強勁勢態(tài)參與市場競爭,才是中國玻璃行業(yè)的出路。
圖2我國玻璃行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域分布
據(jù)了解,我國的特種玻璃近年來呈現(xiàn)出一片利好的形勢。
2003年7月江蘇華爾潤集團投資的8億元特種玻璃項目動工;十月秦皇島星箭特種玻璃有限公司生產(chǎn)的空間用抗輻照玻璃蓋片,被用于我國“神舟”系列飛船的太陽能電池陣上,成為阻擋外層空間輻射的一道屏障??臻g用抗輻照玻璃蓋片采用獨特配方設(shè)計和調(diào)整技術(shù),熔煉了質(zhì)量玻璃基塊,將半導(dǎo)體加工技術(shù)引入玻璃精加工過程,在性能效率比方面有較大突破,高精度加工技術(shù)保證了玻璃品質(zhì),產(chǎn)品在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。據(jù)悉,該產(chǎn)品不僅適用于飛船,而且還能廣泛應(yīng)用于空間衛(wèi)星的抗輻照領(lǐng)域。
圖3搭載神舟飛船的長征2f運載火箭
2005年12月8日,西部最大的兩條特種玻璃生產(chǎn)線在雙流縣建成投產(chǎn)。這兩條具有國際一流水平的生產(chǎn)線可年產(chǎn)特種玻璃40萬噸,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于光學(xué)、電子、信息、汽車等領(lǐng)域和建筑行業(yè),結(jié)束了四川無汽車擋風(fēng)玻璃生產(chǎn)的歷史。
圖4特種玻璃生產(chǎn)線
2006年8月15日,在永定縣“6·18”項交會上對接成功的高硼硅特種玻璃技術(shù)項目,在永定縣蓮花工業(yè)園區(qū)內(nèi)的福建龍發(fā)特種玻璃有限公司正式投產(chǎn)。它填補了我省特種玻璃生產(chǎn)的空白。“3.3高硼硅玻璃生產(chǎn)技術(shù)”具有很低的熱膨脹系數(shù),熱穩(wěn)定性好,硬度高,抗耐磨性高,對水和酸有十分優(yōu)異的抵抗能力,被廣泛用于制造耐熱玻璃儀器、燃器,工業(yè)制品及大量太陽能真空管熱水管。
2007年,汕頭市一家民營企業(yè)從強手如林的競標企業(yè)中脫穎而出,一舉中標奧運建設(shè)項目———“鳥巢”的建筑特種玻璃供應(yīng)合同。該“金剛玻璃”采用節(jié)能隔熱的鍍膜玻璃作為基材,不僅滿足了節(jié)能環(huán)保的要求,與鳥巢的風(fēng)格相得益彰,收到了國內(nèi)外有關(guān)專家的高度贊譽。
圖52008年北京奧運會主場館——鳥巢
2008年9月4日,全國工業(yè)玻璃和特種玻璃標準化技術(shù)委員在宿遷市正式成立。擬制定工業(yè)玻璃和特種玻璃標委會中長期標準化工作規(guī)劃,建立完善的標準體系;加強標準的實施及監(jiān)管,做好已發(fā)布標準的跟蹤調(diào)查和效果評價。這也標志著我國特種玻璃的管理體系建設(shè)上升到了一個新的高度。
2009年,新上線的國內(nèi)單臺融化面積最大、技術(shù)含量最高的特種玻璃窯爐等一大批特種玻璃制造項目正式投產(chǎn)。
2010年,國家特種玻璃及硅材料制品檢驗中心在蚌埠龍子湖西岸濱湖新區(qū)開工建設(shè),整個檢測實驗室在設(shè)備配備、檢測能力、技術(shù)水平、科研條件、管理方面都提出了更高的要求。
2011年,隨著《新材料“十二五”規(guī)劃》和《建筑材料工業(yè)“十二五”發(fā)展指導(dǎo)意見》的出臺,太陽能玻璃等特種玻璃被提到新的發(fā)展日程表之中。
2012年,國務(wù)院印發(fā)《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》,提出了大力發(fā)展低輻射鍍膜玻璃、光伏超白玻璃、平板顯示玻璃、新型陶瓷功能材料、壓電材料等無機非金屬功能材料的總體指導(dǎo)意見...
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展,居民消費能力不斷提升對玻璃深加工產(chǎn)品的需求也不斷提高。人們對產(chǎn)品的追求追從簡單使用功能不斷升級,更加追求產(chǎn)品的裝飾性、更高技術(shù)含量以及在節(jié)能環(huán)保方面的功能。今后一段時間,隨著經(jīng)濟的繼續(xù)發(fā)展,房地產(chǎn)業(yè)以及新興的太陽能產(chǎn)業(yè)將會長期向好發(fā)展,行業(yè)也將面臨一個較好的發(fā)展機遇。