石英砂用于钠钙玻璃的料道乳浊，颗粒度为200汕m，加入量为15％一16％，当用量低于14％，则乳浊度
不够，而用量高于20％，玻璃表面粗糙，性质变脆。加入石英砂时料道温度为1 200℃，乳浊玻璃成形温度为
l 160℃。由于石英砂在高温时以方石英存在，密度为2．32—2．38 g／cm3，比一般玻璃密度(2．5 g／cm3)低，
容易浮在玻璃表面，甚至堵塞流料口而造成停产。石英砂中杂质比较多，常常不易得到白色的乳浊玻璃马赛
克，有时甚至呈灰色。
氧化铝粉的熔点高达2 050—2 060℃，密度也比较大(3．85-4 g／era3)，加入到钠钙玻璃液中，不可能漂
浮，而是沉到玻璃液中，且能分布均匀。由于氧化铝含铁量低(Fe：O，为0．05％左右)，不仅可得到白色乳浊
的玻璃马赛克，而且也用于制备彩色乳浊玻璃。用作乳浊剂时，氧化铝中水分含量应在2％以下。氧化铝用
量以5％一6％为合适，引入量3％-4％时，只是微弱乳浊，但加到7％以上时，玻璃表面变得粗糙。
生产乳白色玻璃马赛克时，用于料道乳浊的氧化铝粉中Fe：O，含量应在0。05％左右，不能超过0。l％，
如果含0．22％的Fe：O，，贝U-$L浊后的玻璃呈浅绿色。氧化铝乳浊时，乳浊室温度应控制在1 130～1 150。C，停
留时间不应超过10一15 min，同时加强搅拌，使Al：O，能均匀分布在熔化好的玻璃液中。
为了降低成本，可用铝矾土代替氧化铝粉乳浊。铝矾土是一种无塑性的黏土状矿物，其矿物组成为三水
铝矾石(A1203·3H：O)或一水软铝石(Al：03·H20)，主要成分为AI：03和H：O，杂质为Si02、Fe：03、TiO：、
CaO等，烧结前密度为2．45—3．25 g／era3。国外专利中介绍在料道中加入颗粒度为40一100斗m的铝矾土
3．5％一6．5％(占玻璃液质量)，搅拌后进行乳浊。
16．2．1．3烧结法配方
玻璃马赛克烧结法配方包括废玻璃粉、着色剂、黏结剂、泡沫阻止剂和填充剂。
(1)废玻璃粉。废玻璃可用无色、绿色及棕色(茶色)等杂玻璃，粉碎后为白色或浅黄色。在白色玻璃粉
中加入30％、40％、60％的浅黄色玻璃粉，得到的玻璃马赛克产品几乎为浅黄色。生产时，先将废玻璃清洗
干净，按废玻璃的原有颜色分类，然后分别用粉碎机粉碎后通过筛分，使其颗粒在0．80 nLrn(15目)以下。
废玻璃纤维易于粉碎，可用简易破碎机将废玻璃纤维破碎成2 cln，不得混入杂物，废玻璃纤维中hl：O，
高达6．6％，有利于乳浊，CaO、Mgo也较高，而Na：O比较低，仅12％，故必须根据玻璃马赛克的成分来调整，
可补充石英砂、纯碱。由于要调整成分，加入各种补充原料后。废玻璃纤维的加入量在30％-45％。
(2)着色剂。烧结法所用着色剂与熔融法相似，但用量略有变化。常用的着色剂见表23。
(3)黏结剂。黏结剂有高岭土、膨润土，国外专利也有采用硅酸钠(水玻璃)的。不同的黏结剂对玻璃马
赛克的抗折强度、收缩率有一定影响。高岭土、膨润土等黏结剂用量增加有利于马赛克的压坯，但玻璃马赛
克制品的性能接近黏土制品，玻璃相的比例不够，故配料中此类型黏结剂的用量以10％为宜。
无论黏土类黏结剂或水玻璃类黏结剂均需加人水，用于配料的调和及成形。黏土类黏结剂加水量为
4％较合适，水玻璃与水的比例为8：2较好。国外专利介绍用水玻璃作黏结剂时，还另加高岭土为填充剂。

(4)泡沫阻止剂。防止在碎玻璃配料烧结时形成泡沫，影响玻璃马赛克的强度及气孔率。常用的泡沫
阻止剂的配比(质量分数)为氧化锌3份，缩合磷酸盐3份。
日本专利介绍烧结法马赛克具体配方(质量分数)为平板玻璃100份，根据颜色需要采用表23中着色
剂，黏结剂水玻璃8份和水2份，泡沫阻止剂为氧化锌3份和缩合磷酸盐1．5份，再加高岭土填充剂5份。
16．2．2玻璃马赛克制造工艺
从前面已介绍的工艺流程图57和图58中可以看出：熔融法和烧结法制备玻璃马赛克工艺有很大区别，
熔融法和传统玻璃生产相同，而烧结法与陶瓷生产相似。
16．2．2．1熔融法生产工艺
熔融法制备玻璃马赛克有间隙生产和连续生产两大类型，间隙法是在坩埚窑熔化，用压机成形，劳动强
度大、生产效率低，只适用于需求量低而品种变化又快的产品，如镶嵌图画时要求很多颜色的玻璃马赛克，以
便配色。例如就红色一种颜色，按孟塞尔色系，从粉红到砖红至少有34种，按色板高达250种。有些红色玻
璃马赛克的生产工艺比较特殊，如肉红色玻璃马赛克，熔制是在1 300—1 380℃的弱氧化气氛中进行，有时
因炉内气氛和温度的变化，开缸时发现达不到色泽要求，或呈微白色，这是由于胶粒成长过程慢，未能显色，
此时应加人过饱和的红玻璃反复搅拌，盖好坩埚口，经过5—10 rain，加入红玻璃的胶粒即诱导着色剂的胶粒
成长到一定大小，对光的吸收和散射而使玻璃呈现肉红色。
诱导胶粒成长的红玻璃成分(质量分数)为SiO：65％、AI：03 l％、CaO 3％、ZnO 8％、K：O+Na2017％，外
加着色剂CdS、CdSe，还原剂酒石酸(H。C606)，在坩埚中于1 450℃熔化13～16 h，放人60℃温水中冷却，干
燥后粉碎成O．79一1．06 mm(12～16目)粉末即可应用。
一定规模的玻璃马赛克厂应有三种类型窑炉：一种是坩埚窑，用以生产数量少的胶体着色的红色、橙色
玻璃马赛克；另一种为小型池窑，用以生产窑内整体着色的氟化物乳浊和硫一碳着色的茶色等产品；还有一
种为大型池窑，可采用料道着色或料道乳浊，用以生产批量大的产品。通常玻璃马赛克单台压延机的生产能
力为15 t／d，如采用窑内玻璃整体着色，则以一条生产线的生产能力为15 t／d为宜；如采用料道着色，一座池
窑可以设2—4条生产线，池窑生产能力可达50 t／d。
国内玻璃马赛克以单窑单台压延机生产为常见，采用马蹄焰金属换热器池窑或双碹金属换热器全保温
池窑熔化率通常为l-7一1．8 t／m2 d，熔化面积为4一lO m2，不设工作池，长宽比值一般在1．8以上，生料入
窑后，要求用人工摊平配合料，窑宽不能太大。由于马赛克玻璃黏度高，氟化物等易挥发成分较多，析晶倾向
大，选择池窑深度为500 mm，玻璃液净深度不超过400 rain，如设两条生产线，则池深也可达600 n-fin。池壁
采用电熔AZS砖，池底需有一定倾斜度，沿窑底纵向倾斜角10一2。，以便加快换料速率。
为了在变换色料时能将被置换的玻璃料全部放净，放料口应设置在池壁最下部，用电熔AZS耐火材料
砌成。正常生产时用一个耐热金属制成的水冷塞子堵住，放料时停止供水，等温度上升时塞子即可拨出。放
料口的结构要保证能重复使用，放料操作方便。
在窑长方向同一侧设置两个加料El，两个加料口中心距为700 mm，以适应不同时间交替加料，加料口大
小根据加料量大小而定，一般为300-400蛐，用电熔AZS砖砌筑。采用推进式投料机以适应马赛克配料低
温高黏度的特性。

玻璃马赛克配合料中挥发物较多，且窑较小．窑池较短，废气带人蓄热室格子体内的粉料及挥发物比·
般玻璃熔窑要多得多。采用格子孔140 mm X 140 mm的简形砖．2／3高度用低气孔黏土砖，]／3高度用龠
Zr02 30％的烧结AZS砖砌筑。
为了提高热效率，降低氟化物挥发，减少环境污染，采用电熔窑熔化。秦皇岛玻璃设计研究院设计r H
熔化6．75 t的全电熔窑，曾经投产。电熔窑为六角形结构，冷碹顶、全保温．熔化面积2 m2，池深l 200 mm。
熔化池池壁全部采用AZS耐火材料．池底采用AZS贴向币¨捣打料．此种保护窑底砖结构，一般町使用多个窑
期而不需要更换。整个窑体用全封闭层，底部保温层厚900 mm，池壁保温层厚600 mm，外壳为钢板，以减少
窑体的热敞失。能保证IO—13个月的窑龄。
熔窑加热为钼电极，三角形布置，三相供电，料道设有辅助加热系统．以保证成形时温度制度。成彤用滴
料器供料，并设有流量调节装置．改善马赛克的成形条件．有利于提高产品成品率。
正常生产时．日熔化量超过6．75 t玻璃液。最大熔化肇接近9 t．成品率达到85％以上，单化熔化耗电鬣
为o．5—0．7 kW·h／kg玻璃，折合1．80一2．52 MJ／kg玻璃，熔化热效率为90％以上。
仝电熔窑采用冷I：部空间．玻璃马赛克熔化温度只需l 200℃，玻璃层表面温度只有100℃，显著减少
氟化物的挥发。而一般用火焰加热的池窑，马赛克玻璃熔化温度需要l 300一l 350℃，氟化物挥发牢uJ达
40％，纯碱挥发损失率出达10％．不仅造成污染环境．fnf H．使成本提高。全电熔窑在减少原料挥发与散火．
保护环境方面有明显效果。
全电熔窑的控温系统则用先变流后调控方案，避免对可控硅的电流冲击，提高变压器的丁作效率：控制
系统全部采用集成电路，整个控制系统集中于一块线路板上．不仅町靠性提高，而且一旦出现故障，町以鹳板
更换，不影响生产，生产过程自动化程度高．操作简便。
电熔窑的气氛不受大气和火焰的影响，为生广：彩色玻璃乌赛克捉供了有利条件。一般火焰JJIl热窑生J加
红色系列玻璃马赛兜产品¨寸往往色差犬、色泽不易稳定，成品率较低；而电熔丁艺牛产时，一次投料即可稳定
生产，色差很小。
除了在配合料中加入着色剂，熔化时玻璃马赛克烂体着色外，还采用了料道着色。在料道中加入高浓缩
着色剂玻璃粉末、颗粒或熔块，用螺旋输送机送人料道．,7．1=!lJ升高温度，经过两次搅拌送人供料机进行成形。
以Cr：O，着色剂为例．前苏联所用料道粉末着色剂是f{1着色剂、助熔剂组成，具体成分(质量分数)为：
Cr20，50％、Na：CO，50％；颗粒着色剂由着色剂、助熔剂及黏结剂组成．具体成分为：Cr：O，60％、Na：CO，
30％、Na：Si03 100k；熔块着色剂由着色剂及低熔玻璃组成，具体成分为：Si02 4l％、B203 15％、A120，2％、CaO
10％、MgO 2％、Na20 20％、Cr203 lOOk。在100 kg玻璃液中JJj『O．3 kg Cr203料道着色剂。
用铬化物着色时，温度不能太低，如低于l 280％，容易使马赛克出现黑点。用氧化锰着色fI'f必须伴供料
装置巾保持氧化气氛，否则不能得到紫色，而为黄色或棕色甚至无色。采用熔块料道着色剂，容易使玻璃着
色均匀，换色快。
料道着色的优点是不必变更熔窑内的玻璃成分与配料，只要变更料道着色荆，就可以得到不同颜色的玻
璃马赛克，殳换颜色快，意大利用90 min即可换色成功，前苏联最慢也只需10 h．这比熔窑换料婴儿人还是
快得多。
国外将料道乳浊和料道着色结合起来，在l司一料道中既进行．r着色又进行了乳浊，同内称为着色--)Jl『l砂
工艺。熔化好的玻璃液首先进入着色窒，用定量装置加入着色剂．一进入乳浊窒．定量加入0．16—0．21 Into
(60，80目)粒度石英砂，乳浊后到成肜料道．流人压延机，雎延成形。为了均匀着色干¨乳浊，存料道III装自‘
搅拌装置进行搅拌，窑底还有鼓泡装置．以保证供给雎延机均匀的有色乳浊玻璃液。在料道迩安装钏电极通
电加热，使着色剂能充分熔融，石英砂能与玻璃液反应，部分熔融在硅酸盐玻璃熔体中，得到80％以上的玻
璃相，使玻璃马赛克具有要求的化学稳定性、热稳定性和机械强度。将料道着色与乳浊合为一体，可以竹省
设备和能源费用，但工艺制度一定要严格控制．才能保证质量。
玻璃马赛克的成形大都用压延法，以前还用过压制法。目前除小作坊制备个别产品外，已很少用眶制法。

动的方向，又分为水平式、垂直式和混合式。
对辊成形机的工作原理是玻璃熔体经流槽进入预成形辊(光辊)内压成一定厚度玻璃带，再经花辊压成
槽纹，然后用成形刀辊将玻璃带压成马赛克尺寸大小的刻痕。成形后的马赛克在输送装置的平板上随移动
逐渐冷却，最后送往退火窑。大部分成形过程是在辊道上进行的，故称为对辊式成形机。根据垂直、水平和
混合的不同成形方法，辊子的布置也有所不同，如在水平式成形机中有2个光辊、1个花辊、1个成形刀辊，花
辊先压出条纹，成形刀辊压成刻痕；而垂直式则有3对辊子，第l对均为光辊，第2对的上面辊子为花辊，下
面为光辊，第3对上面为刀辊，下面为光辊；至于混合式则下面有1个大的光辊，上面有2个小的花辊和成形
刀辊。对辊式成形机结构简单，制造容易，维修方便，成本低廉，但制品容易呈弧形。
链板式成形机的特点是马赛克在链板上进行成形，玻璃液经流槽进入预成形辊，压成上面光滑、下面带
有槽纹或两面光滑的玻璃带，然后到循环移动的模板，在模板上刻马赛克外形大小的刻痕(刃口)，被成形压
辊压成马赛克外形大小，随着模板的移动，被压入模板上的玻璃马赛克带逐渐冷却、收缩而自动脱离模板。
链板式成形的优点是能压制黏度大的玻璃熔体，模具加工精度高，产品尺寸精确，表面平整无弯曲现象。但
模板数量多，需要特殊耐热钢材制造，链传动时带来的瞬时速度不易克服，模板水平运动时出现上下波动，设
备价格高于对辊式成形机。
玻璃马赛克成形后，需要进行折断(劈裂)成小块。通常用振打方式，将已刻痕的马赛克颠裂成小块，但
在较大的冲击力下，产品容易缺角崩边，成品率低。为解决该问题，日本专利将退火后的马赛克带先进入飞
边机用辊子除去飞边，再进入横向凹槽折断机进行横向折断，之后再进入纵向凹槽折断机进行纵向折断，形
成单块玻璃马赛克。
前苏联玻璃马赛克的生产线如图59所示。在池窑l中熔化好的玻璃液进入供料装置2中，流出后进入
成形机3，用带有凸棱的对辊4和5压成具有横向和纵向凹槽、宽350 mm的玻璃带，沿倾斜的冷却板6以4
m／s的速度滑向折断器7，平板折断器7与水平呈lOo一150倾角，不断以振动力将玻璃带沿纵横槽折断成小
块马赛克，折断器下面为隧道式网带输送机8，以3～7。C／s的速率退火，使玻璃马赛克呈半钢化状态，提高
机械强度，减少废品。冷却后的玻璃马赛克进人带有振动器10的选择器9上进行检验、选择。选择器放在
弹簧上与水平呈30一8。倾角，频率为40一50 Hz，振幅为0．4—2 rnnl，处理时间为5—15 s。选择器9是由两
个倾斜、回转的带孔圆筒11组成，第1个圆筒的孔径21 ITlm，和玻璃马赛克尺寸的比值为0．9—0．95(前苏联
玻璃马赛克的尺寸为23．5 Inrll X23。5 rnln×4。5 mm)，在此处将小碎块除去，第2个筒的孔径为25 rnl3'l，和马
赛克尺寸的比值为1．05一1．15，此筒可将未完全折断的马赛克与成品分离。用此工艺过程，玻璃马赛克的
破损率仅l％。 

成形退火后的玻璃马赛克还需排铺和贴纸。排铺也称为制版，用特制的塑料方框(330 Illnl×330 121r11)
内分成与玻璃马赛克尺寸大小一致的梯形小方格，将检验过的玻璃马赛克带槽面朝下，放入小方格中，还可
将各种颜色的玻璃马赛克镶嵌成图案和壁画，然后将同样大小的纸上面涂刷配制好的黏结剂，贴在摆好的上，等纸铺平后，上面放一块与塑料框同样大小的三层胶合板做成托板，放好后将塑料框反扣过来，再将托板
放在40℃左右温度的烘干炉内进行烘干，即为商品。前苏联规定黏贴的纸采用质量为O．09—0．120 kg／m2
的包装纸或纸袋纸。
为了将玻璃马赛克贴到纸上，前苏联规定用骨胶或其他黏结强度很好的胶，要保证黏结牢固，运输过程
中不脱落、不发霉，并应使纸很容易从马赛克上洗去而不在表面留下胶痕。施工中脱纸时间不超过5 rain。所
用胶水不能损坏纸和马赛克，或使马赛克变色。国内有采用糊精、阿拉伯树胶、糯米粉加水，按一定比例调和
而成，此类黏结剂质量好，但价格贵。还可用面粉、桃胶(或骨胶)、明矾与水配合，价格低廉，有实用价值。
从铺排、刷黏结剂到贴纸，均可实施机械化、自动化。
16．2．2．2烧结法生产工艺
烧结法生产工艺很多工序与陶瓷马赛克相类似，以废玻璃为主要原料，加入黏结剂和其他添加剂，混合、
压制成形，再经干燥后在800—900℃烧结而成。根据各国、各地的资料以及合理利用固体废弃物的情况，玻
璃马赛克所用原料及黏结剂均有较大差异，但废玻璃是必不可少的，以保证玻璃相的形成。
压制坯体的抗压强度与玻璃粉颗粒的密实度有较大关系。为使玻璃粉颗粒之间相互靠近，必须将水从
接触区排挤到间隙中去，在较大的成形压力和配合料含水量一定时，一部分水可以排除掉。坯体最大抗压强
度随成形压力提高而向含水量低的区域迁移，抗压强度与含水量关系中有一个最佳值，此时玻璃粉微粒的间
距与吸附结合水的厚度相吻合，坯体的抗压强度达到最大值。进一步提高含水量时，抗压强度开始下降，这
是由于扩散层的水合膜变形，此膜层将质点相互隔离，从而减弱分子间的引力，使抗压强度反而降低。
大量生产时，为了降低配料中含水量，并达到较高的抗压强度，在配合料中加入表面活性物质，如亚硫酸
盐纸浆液及羟甲基纤维素。在不同含水量配合料中加入表面活性物质后，对试样抗压强度的影响见表24。 

从表24中可知：在含水量很低(5％)时，加入亚硫酸盐纸浆液的活性剂，对提高试样抗压强度有明显作
用，而羟甲基纤维素的作用在含水4％时对提高试样抗压强度效果最佳。
将含水4％一5％的配合料加入少量活性物质，在10—80 MPa压力下压制成形，送人分段式隧道电炉中
烧结。每段温度自动控制范围：第1段为(180±10)℃，第2段为(300±10)℃，第3段为(620 4-10)℃，第4
段为(745 4-10)'12，第5段为(780 4-10)℃，第6段为(500±10)℃，玻璃马赛克在各段停留时间不低于45
raino
采用以上工艺制度烧结的玻璃马赛克性能见表25。从表25可知：加入活性剂羟甲基纤维素烧结的玻
璃马赛克性能最佳。

美国利用矿渣、尾矿、碎石及其他硅质材料，加入13％～94％废玻璃及黏结剂，粉碎后加入黏土6％、水
7％为黏结剂，混合均匀后压制成形，在770-900℃烧结3 h，即可得到成本低、化学稳定性好且美丽的玻马赛克。日本以玻璃粉为主要原料，添加氧化锌和固态磷酸盐，再加入碱金属硅酸盐的水溶液，混合后压制
成坯，在700—800℃下烧结3—4 h，制成玻璃马赛克。
谢玉深等总结了影响烧结法玻璃马赛克产品质量的几个因素，包括玻璃粉的粒度、黏结剂类型和用量、
调和水用量、压坯压力、加热和冷却速率、烧结温度、烧结时间等。玻璃粉的粒度对玻璃马赛克的抗折强度、
弹性模量、密度、气孔率、生坯强度、收缩率均有影响。当玻璃粉粒度为300—500岬时，力学性质、密度、显
气孔率均好，收缩率值在允许范围，粉料颗粒大于500 I．tm，力学性质下降，显气孔率上升。
将超细多水高岭土、高岭土和钠膨润土作黏结剂进行试验。改变黏结剂类型，力学性质、线收缩率、体积
密度、气孔率等变化不大。黏结剂用量增加，玻璃颗粒之间的烧结受到影响，由于黏结剂接近于黏土作用，使
玻璃马赛克的各项性能下降，但未烧结前生坯性质随黏结剂的增加反而提高。实验得出黏结剂的最佳用量
为10％。
配合料调和时，加入水的数量取决于黏结剂种类和用量，不同的配料应由实验来确定加人量。当加水量
4％时，各项性质最佳。
压制成形时压力增加可提高生坯的强度、密度，降低气孔率、收缩率，但对烧结的影响不大。成形压力在
30—40 MPa时各项性能较好。
烧结温度对各项性能均有影响，通过试验得出在920℃下烧结，气孔率为零，各项性能均佳。烧结时间
最好为30一60 min，时间再延长，效果并不明显。
加热速率不宜太慢，以避免玻璃析晶，应采用300℃／h的加热速率进行快速烧成，但在550℃下退火温
度以下冷却时，冷却速率不宜太快，防止产生较大的永久应力。对于大尺寸的玻璃马赛克，在退火时，更应缓
慢冷却，防止炸裂。
与熔融法相比，烧结法可利用废玻璃、矿渣、尾矿等废料，节约资源，烧结温度也比玻璃熔化温度低，可节
约能源，但玻璃颜色种类受到限制。
前苏联用几种颜色玻璃粉末进行配色，烧结制成镶嵌玻璃壁画用玻璃马赛克，如深红玻璃与不同比例的
无色玻璃配合，可以制成由深红到浅玫瑰色的彩色玻璃，色彩很丰富，可在实验室电炉内烧制，特别适合玻璃
艺术工作室艺术家创作镶嵌壁画。
今后玻璃马赛克发展有两种途径，一方面是向艺术镶嵌画的高端特色产品发展，产品种类多，数量少，但
技术要求高，附加值也高；另一方面是在现有建筑装饰材料基础上，提高质量，做到品种配套，发展水晶玻璃
马赛克、金星玻璃马赛克及多功能复合玻璃马赛克，采用无氟乳浊，减少污染，降低能耗和废品率，提高效益。