鋼化玻璃夾層玻璃工藝

1、鋼化玻璃工藝 （tempered glass） 作者： 章建杰 張富強鋼化玻璃是將原片玻璃加熱到接近玻璃軟化溫度，并將原片玻璃在加熱過程中產(chǎn)生的應力松馳和消除，然后進行淬冷，在一定的風壓和時間內，使玻璃表面與內層形成一個溫度差，當玻璃溫度平衡后，即玻璃表面形成壓應力，內層形成張應力，兩個均勻分布的力提高了玻璃的強度，這種能改變玻璃特性的方法稱為鋼化。玻璃加熱、鋼化曲線鋼化玻璃壓應力、張應力的形成過程：如圖玻璃加熱與冷卻曲線所示。該圖對鋼化玻璃的熱處理過程，包括玻璃的加熱鋼化和冷卻分別進行了形象的描述。加熱是玻璃鋼化的第一步。加熱有利于玻璃內的永久應力松弛，由于玻璃是傳熱的不良體，在加熱過程中玻

2、璃表層溫度就高于內層，表層與內層會產(chǎn)生一定的溫度差，表層受熱膨脹就大于內層，表層是在內層的阻礙下膨脹，而內層是在表層膨脹拉伸作用下膨脹，所以玻璃表層產(chǎn)生壓應力，而內層受到的是張應力。這也是玻璃進入鋼化爐時不會被炸裂的原因。從加熱曲線可以看出，玻璃表層獲得熱量的速度比其內層要快，即玻璃表層的溫度升高速度比其內層快。隨著時間的延伸，玻璃表層的溫度達到并超過玻璃的轉變溫度時，玻璃的表層由脆性體變?yōu)樗苄泽w，不再膨脹；而內層與表層之間仍存有一定的溫差，內層繼續(xù)膨脹，這時表層在內層的膨脹下產(chǎn)生張應力，內層產(chǎn)生壓應力，它們的大小與前期加熱所產(chǎn)生的應力相等，但方向相反。隨著玻璃內外層溫度的平衡，膨脹不再進行，

3、應力隨膨脹的消失而消失。這時玻璃已加熱到620 640的溫度范圍內此溫度范圍為玻璃鋼化的正常溫度范圍。玻璃加熱結束。應迅速從加熱爐退出，要快速、均勻、對稱、適當，使冷空氣直接吹到玻璃表面，以便將其淬冷。由于玻璃表層的散熱要比內層快的多，淬冷的目的就是使玻璃的內外層產(chǎn)生170c的溫度差（即梯度），并保持此溫差直到玻璃內層的溫度降到540以下。如果此溫差保持不夠的話，玻璃的鋼化程度將不會達到鋼化玻璃所要求的強度。玻璃中產(chǎn)生的內應力取決于玻璃內層所產(chǎn)生的溫度梯度，梯度的存在使內外層密度發(fā)生變化，剛開始淬冷時玻璃表層處于暫時張應力狀態(tài)，內層為暫時壓應力，當內層溫度降至540以下固化時，內層的收縮硬化受

4、到外層先硬化的阻礙，內層產(chǎn)生張應力，而外層受到的是壓應力。淬冷后玻璃繼續(xù)冷卻，以達到合適的溫度便于進一步的處理，此時玻璃不會再增加鋼化強度。因此，鋼化玻璃的應力是通過加熱和冷卻，使玻璃獲得永久應力。優(yōu)點： 具有較高的機械強度：抗彎強度是普通玻璃的45倍，抗沖擊強度是普通玻璃的58倍。由于原片玻璃板受荷載彎曲時，玻璃的表層受到張應力，下表層受到壓應力，玻璃的抗張強度較低，超過抗張強度玻璃就破裂，所以原片玻璃的強度不高，如果荷載加在鋼化玻璃上，鋼化玻璃表層壓應力就增大，而所受的張應力比原片玻璃小，同時在鋼化玻璃中最大的張應力不象原片玻璃存在于表面上而移向玻璃板中心，由于玻璃耐壓強度比抗張強度幾乎大

5、10倍，所以鋼化玻璃在同等荷載下不破裂，227g鋼球23m自由落下沖擊鋼化玻璃不碎，而普通玻璃1m就可能會破碎。具有良好的熱穩(wěn)定性：鋼化玻璃能承受的溫度差為250327，而普通玻璃只能承受100左右的溫度差。當鋼化玻璃受熱膨脹時，在其外層產(chǎn)生的暫時張應力被玻璃外層原存在的方向相反的壓應力所補償，使其熱穩(wěn)定性大大提高。 具有安全性能：一般情況下，鋼化玻璃的張應力為40公斤/毫米2，并存在于玻璃的內部。當內部張應為30-32公斤/毫米2時，可以產(chǎn)生0.6米2的斷裂面，相當于把其粉碎到10毫米左右的顆粒。特殊原因破碎時，形成的是無刀刃的小碎塊，能避免或大大減輕對人體的傷害。缺點： 1：鋼化玻璃具有自

6、爆的特性：“自爆”是鋼化玻璃在無直接機械外力作用下發(fā)生的自動性炸裂，前期自爆是因原片玻璃質量缺陷的影響加熱、冷卻不均使鋼化應力分布不均勻，應力偏移，是造成前期自爆的主要原因之一。后期“自爆”，多為玻璃中含有硫化鎳（nis）結晶物，此結晶物體積膨脹率是2.38%，膨脹使玻璃受到巨大的相變張應力是導致后期自爆的主要原因。鋼化玻璃的缺點：2： 鋼化后的玻璃不能再進行切割和加工，只能在鋼化前就對玻璃進行加工至需要的形狀，再進行鋼化處理。3： 鋼化玻璃強度雖然比普通玻璃強，但是鋼化玻璃在溫差變化大時有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。生產(chǎn)鋼化玻璃工藝有兩種： 一種是將普通平板玻璃或

7、浮法玻璃在特定工藝條件下，經(jīng)淬火法或風冷淬火法加工處理而成。 另一種是將普通平板玻璃或浮法玻璃通過離子交換方法，將玻璃表面成分改變，使玻璃表面形成一層壓應力層加工處理而成。 鋼化玻璃具有抗沖擊強度高(比普通平板玻璃高45倍)、抗彎強度大(比普通平板玻璃高5倍)、熱穩(wěn)定性好以及光潔、透明、等特點。在遇超強沖擊破壞時，碎片呈分散細小顆粒狀，無尖銳棱角，故屬于安全玻璃。 種類 1： 鋼化玻璃按形狀分為平面鋼化玻璃和曲面鋼化玻璃。平面鋼化玻璃厚度有3.2、3.5、4、5、6、8、10、12、15、19mm八種；曲面鋼化玻璃厚度也有3.2、3.5、4、5、6mm等幾種。但曲面(即彎鋼化)鋼化玻璃對每種厚

8、度都有個最大的弧度限制。即平常所說的r為曲率半徑.現(xiàn)國產(chǎn)水平鋼化只能加工r1000mm產(chǎn)品，美國db4鋼化爐最小能加工曲率半徑r=100mm的產(chǎn)品，但需要加工50萬的擠壓成型模具來制造，不適合于小批量的產(chǎn)品開發(fā)。2： 鋼化玻璃按其外觀分為：平鋼化 ，彎鋼化 。 鋼化玻璃與普通玻璃的區(qū)別 由于鋼化玻璃破碎后，碎片會破成均勻的小顆粒并且沒有普遍玻璃刀狀的尖角，從而被稱為安全玻璃而廣泛用于汽車、室內裝飾之中，以及高樓層對外開窗戶上。 一般普通玻璃破碎后鋒利的刀狀尖角很容易割傷小孩或者撞擊者，造成對人身的傷害。玻璃破碎后是變成小顆粒還是刀狀這是鋼化玻璃與普通玻璃最主要區(qū)別方式。但在工程檢驗中，動不動采

9、用這種破壞性的檢驗無疑是不現(xiàn)實的。那么怎么能知道自己買的究竟是不是鋼化玻璃呢？ 這還得從鋼化玻璃制造原理來分析，鋼化玻璃是將普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加熱到接近的軟化點，再進行快速均勻的冷卻而得到。鋼化處理后玻璃表面形成均勻壓應力，而內部則形成張應力，使玻璃的性能得以大幅度提高，抗拉度是后者的3倍以上，抗沖擊力是后者的5倍以上。 也正是這個特點，應力特征成為鑒別真假鋼化玻璃的重要標志，那就是鋼化玻璃可以透過偏振光片在玻璃的邊部看到彩色條紋，而在玻璃的面層觀察，可以看到黑白相間的斑點。偏振光片可以在照相機鏡頭或者眼鏡中找到，觀察時注意光源的調整，這樣更容易觀察。鋼化玻璃的自爆： 鋼化玻璃

10、在無直接機械外力作用下發(fā)生的自動性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一。 產(chǎn)生片爆的原因很多，簡單地歸納以下幾種： 玻璃質量缺陷的影響 a玻璃中有結石、雜質：玻璃中有雜質是鋼化玻璃的薄弱點，也是應力集中處。特別是結石若處在鋼化玻璃的張應力區(qū)是導致炸裂的重要因素。 結石存在于玻璃中，與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)。玻璃鋼化后結石周圍裂紋區(qū)域的應力集中成倍地增加。當結石膨脹系數(shù)小于玻璃，結石周圍的切向應力處于受拉狀態(tài)。伴隨結石而存在的裂紋擴展極易發(fā)生。 b玻璃中含有硫化鎳結晶物 硫化鎳夾雜物一般以結晶的小球體存在，直徑在0.12。外表呈金屬狀，這些雜夾物是ni3s2，ni7s6和nix

11、s，其中x=00.07。只有ni1xs相是造成鋼化玻璃自發(fā)炸碎的主要原因。 已知理論上的nis在379。c時有一相變過程，從高溫狀態(tài)的anis六方晶系轉變?yōu)榈蜏貭顟B(tài)bni三方晶系過程中，伴隨出現(xiàn)2.38%的體積膨脹。這一結構在室溫時保存下來。如果以后玻璃受熱就可能迅速出現(xiàn)ab態(tài)轉變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應力的內部，則體積膨脹會引起自發(fā)炸裂。如果室溫時存在anis，經(jīng)過數(shù)年、數(shù)月也會慢慢轉變到b態(tài)，在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成內部破裂。 c玻璃表面因加工過程或操作不當造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷，易造成應力集中或導致鋼化玻璃自爆。 鋼化玻璃中應力分布不均勻、偏移 玻璃在加熱或冷卻

12、時沿玻璃厚度方向產(chǎn)生的溫度梯度不均勻、不對稱。使鋼化制品有自爆的趨向，有的在激冷時就產(chǎn)生“風爆”。如果張應力區(qū)偏移到制品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。 鋼化程度的影響，實驗證明，當鋼化程度提高到1級/時自爆數(shù)達2025%。由此可見應力越大鋼化程度越高，自爆量也越大。 鋼化車間 2008-9-12 夾層玻璃工藝 作者： 張富強 章建杰夾層玻璃是在兩片或多片平板玻璃之間，嵌夾透明的塑料膠片，經(jīng)加熱、加壓、粘合而成復合玻璃制品。具有較高的耐光、耐熱、耐濕和耐寒性，機械強度也增大，尤其當受沖擊破碎時，玻璃碎片被膠粘住，可保持原有的狀態(tài)和一定的可見度，不易傷人，如用作汽車風擋玻璃，尚能在一定

13、時間內繼續(xù)使用，故稱為安全玻璃。 玻璃中的膠片是采用聚乙烯醇縮丁醛（pvb）膠片。夾層玻璃不碎性比普通玻璃高7倍。其強度與溫度阿有關，一般在20時，夾層玻璃的強度最高，超過此溫度，強度下降，在70以上溫度使用時，將出現(xiàn)氣泡。在熱的（溫度高于50）和潮濕氣候（相對濕度95100%）下長期使用不產(chǎn)生可見的脫膠現(xiàn)象。一、預處理夾層玻璃的基片，早期采用5mm平板玻璃，以后降低厚度為3.54mm，現(xiàn)在汽車玻璃采用1.8、2.0或2.5mm的薄玻璃，達到薄板化和輕易化的效果。生產(chǎn)夾層玻璃一般采具有用高光學性能和機械性能的平板玻璃。玻璃透明度不小于85%，應具有退火良好，厚度均勻，無波紋的優(yōu)質平板玻璃。因為

14、波紋不僅會引起光畸變，而且對加壓不利。夾層玻璃目前多采用浮法玻璃，因為浮法玻璃能滿足夾層玻璃的需求。原片玻璃經(jīng)檢驗后，按規(guī)定的尺寸和形狀切割，用磨邊機將尖銳的棱角磨去，再經(jīng)過洗滌機噴射4045的溫水，用刷子擦洗去玻璃表面的污物，送入烘干機烘干。如有黑邊的玻璃，還需絲印、烘干。絲印決定產(chǎn)品的外觀質量，因此絲印室要求清潔無塵，溫度在235，相對濕度505%。經(jīng)過洗滌、烘干和絲印、烘干的玻璃在配片時，兩片之間噴灑間隔劑（滑石粉、sio2），避免在玻璃熱彎時兩片玻璃粘連。噴粉時，在玻璃板表面上均勻地鋪上一層粉。二、熱彎對汽車風擋玻璃和其它需要彎曲形狀的玻璃，還需進行熱彎。玻璃的熱彎，主要是利用玻璃粘度

15、隨溫度改變的特性以及表面張力與導熱系數(shù)來進行的，玻璃的熱彎必須加熱到一定的溫度。由于玻璃的粘度隨溫度升高而減小，表面張力隨溫度的升高而降低，同時，玻璃導熱系數(shù)較小，所以能采取局部加熱的方法，在需要熱彎的地方使之局部達到變形、軟化。對于不同的玻璃（大小、厚薄、球面深淺、彎曲度大小等），其熱彎的制度是不相同的，在每一種具體熱彎的玻璃需要確定工藝參數(shù)、熱彎的溫度范圍、各個操作工序的持續(xù)時間，模具的溫度等。玻璃的熱彎是在熱彎爐中進行的，其過程經(jīng)過預熱、烘彎和退火慢冷快冷幾個階段中完成。彎形夾層玻璃的兩片必須同時熱彎，才能保證上下兩片玻璃彎曲弧度完全吻合一致。按制品的移動情況將玻璃熱彎爐分為間歇式和連續(xù)

16、式兩類。公司的熱彎爐屬連續(xù)式，往復爐、單室爐屬間歇式。模具是重要的熱彎部件，為了熱彎出良好的玻璃，模具必須是完整無損，表面光滑整潔。1、預熱玻璃放在模具上時，要放平、放穩(wěn)，模具在小車內與模具上的玻璃四周距模具邊緣的尺寸前后、左右要一致。在預熱過程中盡量避免玻璃破裂。玻璃破裂的原因有：1）預熱前段加熱過快；2）在模具連接縫處未墊紙；3）重錘過重；4）模具不光滑；5）玻璃磨邊不好（有爆邊）。玻璃在400以下要緩慢加熱，特別是厚的玻璃。2、熱彎 當玻璃加熱到變應點470以上，隨著溫度的升高，玻璃開始逐漸變形、軟化，溫度達到550640時，玻璃依靠自重沉入底部的模具上，與彎曲的底模形狀吻合，從而達到彎

17、曲的目的。在烘彎階段加溫速度相應放慢，以保證玻璃與模具形狀吻合，而不至于玻璃燒深或掉模。3、退火 玻璃在熱彎過程中，經(jīng)受激烈的、不均勻的溫度變化時，將產(chǎn)生熱應力。主要原因是，玻璃是傳熱的不良體，表層加熱較快，而內層較慢，出現(xiàn)較大的溫度梯度，梯度越大，產(chǎn)生的熱應力就越大。這種熱應力能降低制品的強度和熱穩(wěn)定性。若不經(jīng)退火令其自然冷卻，很可能在成形后的冷卻、存放以及機械加工的過程中自行破裂（自裂）。退火就是消除或減少玻璃中熱應力至允許值的熱處理過程。玻璃的退火有四個階段：一、加熱；二、保溫；三、慢冷；四、快冷。保溫階段：主要目的是消除快速加熱時產(chǎn)生的溫度梯度，并消除玻璃制品所固有的內應力，這階段的主

18、要參數(shù)就是退火溫度和在此溫度下的保溫時間。慢冷階段：在玻璃中原有應力消除后，必須防止在降溫過程中由于溫度梯度而產(chǎn)生新的應力，這主要靠正確地制定并嚴格地控制玻璃在退火溫度范圍的冷卻制度來實現(xiàn)的?？炖潆A段：是從應變溫度（470）到室溫這段溫度區(qū)間。在此階段內，只能引起暫時應力，在保證玻璃制品不致因熱應力而破壞的前提下，可以盡快冷卻玻璃制品。玻璃的退火一般是通過粘滯流動和彈性恢復來消除玻璃中的應力。平板玻璃的最高退火溫度（退火上限溫度）為550570。實際上，一般采用的退火溫度都比最高溫度低2030，低于最高退火溫度50150是最低溫度（退火下限溫度）。玻璃在退火上限溫度下，經(jīng)過三分鐘能消除應力95

19、%，而在退火下限溫度下經(jīng)過三分鐘只能消除應力5%。熱彎后的玻璃在低于應變溫度470以下才可進入快冷階段，否則會產(chǎn)生新的應力，導致玻璃出爐后破裂。在玻璃退火的過程中，對黑邊、球面深、彎曲度大、厚、大的玻璃在保證其退火保溫時間三分鐘的前提下，適當?shù)匮娱L退火保溫的時間。象齊星5+5+5厚度的czl2大、小噸位頂窗玻璃，單片玻璃生產(chǎn)從加熱、成型到退火、冷卻需要3個多小時的時間來完成。熱彎的半成品疊片從熱彎模具上取下來，用檢驗模進行檢驗測量，然后分組放在l形架上。三、膠合膠片采用聚乙烯醇縮丁醛（pvb）是聚乙烯醇與丁醛作用生成的高分子化合物，含有6578%的聚乙烯醇縮丁醛，3219%的聚乙烯醇和不大于3

20、%的聚醋酸乙烯酯。pvb具有良好的光學指標：透明、無色、耐熱、耐光、耐寒、耐濕、粘結性能好，機械強度高。厚度有1.52mm、0.76mm和0.45.0.38mm四種，汽車玻璃用0.76mm的膠片。pvb膠片的吸水率與空氣的相對濕度近似線形關系，空氣的相對濕度越大，pvb膠片的吸水率越高；而pvb與玻璃的粘結力則與其含水率成反比，即含水率越高，pvb與玻璃的粘結力越小。pvb應避免暴露在相對濕度大的地方；不用時，用防水袋密封，儲藏室注意清潔，推薦的存放溫度為210。一般汽車風擋玻璃使用pvb膜的含水率在0.30.6%范圍內，此時膠片與玻璃粘結的比較緊，含水量過高，粘結性能降低。pvb膠片切割成所

21、需形狀，在切割之前，根據(jù)玻璃的實際規(guī)格和中高確定是否該拉伸。1、合片室環(huán)境要求1）合片室要保證密封性，合片室與清粉處的隔門及合片室通向室外的門必須有一道空氣沐浴房并全部關閉。在合片室內空氣是正壓。2）合片室溫度控制在1823，相對濕度控制在rh20-25%范圍內。3）合片室空氣應保持清潔無塵潔凈度要求達帶10萬級，地面和設備表面手擦無灰塵。4）進入合片室前，工人應將白色工作衣，工作帽穿戴整齊，清塵后方可進入。5）合片室工人正常生產(chǎn)時，應在嚴密監(jiān)控溫度和相對度濕度不超過標準的情況下進行，合片室嚴禁閑雜人員入內。2、清粉、清洗1）用擦布將兩片玻璃間的硅粉清掃干凈。2）用滌涼布擦拭兩片玻璃表面，將粉

22、塵清除干凈。3）清粉后用熱水（3840）清洗干凈，送入合片室前烘干。4）對彎曲度大的玻璃，用干凈無塵的滌涼布沾酒精細擦，使玻璃表面徹底無塵，光亮潔凈，送入合片室。3、合片半成品玻璃進入合片位置后，人工進行合片，合片后對玻璃和膠片質量進行補充檢查。1）首先檢查兩片玻璃的外觀質量，合格后在第一片玻璃上鋪膠片，膠片必須自然鋪平，不能拉伸。2）放上另一片玻璃，放時注意兩片玻璃上下對齊，疊差不超過標準規(guī)定。然后定形存放12個小時。四、預壓合片后，進行冷、熱抽真空處理。割去四周多余的膠片，這時應注意割膠片的刀片應有一定的傾斜度，使四周均留有12mm寬的膠片，然后套入真空環(huán)，以除去玻璃和膠片之間的空氣，使之

23、不會產(chǎn)生殘留空氣而生產(chǎn)氣泡，同時使玻璃和膠片初片粘合在一起，以便壓合時各層之間不致產(chǎn)生錯動現(xiàn)象，且水份不會再滲入疊片玻璃內部。預壓有真空法和輥壓法兩種，公司現(xiàn)采用真空法。真空法是將合片后的玻璃套入合適的真空環(huán)，加熱到90左右，真空度可達-0.085mpa。玻璃套真空環(huán)后，接通真空分配系統(tǒng)，上片、卸片及各部分管道接通后，由工人進行操作。真空處理末端，工人中斷真空系統(tǒng)，拿下真空環(huán)，將玻璃放在高壓臺車上。五、高壓釜經(jīng)預壓的合片玻璃，基本上已膠合，但仍有一部分氣體在預壓時的壓力和溫度下還不能被完全排出。膠片和玻璃之間膠合的牢度還不夠強，必須施加較大而均勻的壓力，并加熱到膠片軟化所需的溫度，才能將疊片中的氣體完全排出。壓合是在高壓釜中進行的，利用氣體或液體作加壓介質，對預壓的玻璃施加較高的壓力，一般壓力為11.5 mpa（本公司為0.91.2 mpa），溫度為120145（本公司為100120）。使膠片完全軟化而粘結。pvb膠片和玻璃膠結的原