恢復(fù)玻璃本征強度的工藝概述

玻璃的理論強度本文稱之為本征強度，應(yīng)力可達到10000MPa以上，即與鋼板的強度相當(dāng)并超出。玻璃增強技術(shù)，實際是如何還原玻璃本征強度的技術(shù)，長期以來，科學(xué)家致力于研究探索玻璃增強的技術(shù)，即圍繞消除、減少或鈍化玻璃表面和邊部缺陷、微裂紋，目的是為最大程度恢復(fù)玻璃的原有強度。迄今為止，人們通過多種途徑來提高玻璃的強度或恢復(fù)玻璃本征強度，主要工藝或方法有：（1）快速風(fēng)冷鋼化法（物理鋼化），玻璃加熱至軟化狀態(tài)后立即以風(fēng)為介質(zhì)淬冷（也有以微粒、水霧為介質(zhì)的，但未普及），玻璃溫度平衡后，溫度梯度消失，玻璃表面產(chǎn)生了壓應(yīng)力層，內(nèi)部產(chǎn)生了張應(yīng)力，玻璃具有了一種均勻而有規(guī)律分布的永久內(nèi)應(yīng)力，再加上玻璃經(jīng)加熱至軟化狀態(tài)時微裂紋鈍化，從而提高了玻璃的強度，這種能改善玻璃性能的熱處理方法稱為鋼化工藝，物理（風(fēng)冷）法鋼化玻璃的抗沖擊強度是一般玻璃的3～5倍或以上。鋼化玻璃破碎時，碎片顆粒小，不易傷人，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ113—2015《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》把它與夾層玻璃一起列為安全玻璃品種之一。（2）離子交換法（化學(xué)鋼化），常用的化學(xué)鋼化玻璃是采用低溫離子交換工藝生產(chǎn)，在一定溫度條件（400～450℃）下把玻璃沉浸在熔鹽中，玻璃中的小半徑堿金屬離子與熔鹽中的大半徑堿金屬離子互相交換，產(chǎn)生互擴散過程，在玻璃表層產(chǎn)生具有很大應(yīng)力值的壓應(yīng)力層（幾微米至數(shù)百微米的深度），導(dǎo)致玻璃表面的微裂紋大部分消失或鈍化，從而提高玻璃的強度。（3）酸洗＋化學(xué)鋼化法，玻璃經(jīng)酸洗后能去除大部分的微裂紋，未被去除的微裂紋也會被鈍化，傳統(tǒng)酸洗工藝使用的是氫氟酸，不易得到光滑的玻璃表面，酸洗侵蝕后產(chǎn)生的鹽類，如Na2SiF6、CaF2等都附著在玻璃表面。本文所述的酸洗工藝改進了傳統(tǒng)單用氫氟酸酸洗的工藝，在氫氟酸中加入硫酸和硝酸2%～3％，玻璃經(jīng)酸洗后表面微裂紋大部分消除或被鈍化，強度可達到600～800MPa。由于酸洗化學(xué)腐蝕后玻璃表面無法保持而容易產(chǎn)生損傷，所以不能單獨使用化學(xué)腐蝕法，必須結(jié)合強化工藝或鍍膜工藝等處理才能得到應(yīng)有的效果。在實際應(yīng)用中，經(jīng)化學(xué)侵蝕酸洗后的玻璃一是要快速（1h以內(nèi)，越快越好）鋼化或鍍膜處理，二是酸洗后的玻璃表面要避免擦碰，所以選擇鋼化工藝時，一般不采取與輥道接觸的物理鋼化法而采用化學(xué)鋼化法。（4）玻璃表面涂層，玻璃綜合增強技術(shù)中的表面保護主要是玻璃表面涂層，如有機硅涂層。在研究了涂層的抗劃傷及抗外界環(huán)境的侵蝕能力后，技術(shù)人員確定了AF膜層最為適合，AF膜實際上是由特殊結(jié)構(gòu)的氫硅樹脂配制而成的一種含氫涂料經(jīng)納米技術(shù)在基材表面制成的薄膜。含氫主要成分為十七氫葵基三乙氧基硅烷，該膜層具有防水防污、絕緣耐酸、耐磨抗劃痕等功能，其附著力、成膜薄性、透光率等性能優(yōu)越，不易附著指紋等污染物，便于清潔打理，能長期保持產(chǎn)品的品質(zhì)。此外還有激光切割、等離子體原位處理技術(shù)等方法。還原玻璃本征強度的結(jié)合或復(fù)合工藝，幾種較佳組合或復(fù)合工藝：（1）酸洗＋化學(xué)鋼化＋表面涂層（涂膜或鍍膜），按上述酸洗方法并立即化學(xué)鋼化，隨后再作涂膜或鍍膜，對上述工藝增強的效果作保持措施。該組合工藝優(yōu)點是玻璃在鋼化前加了酸洗工序，玻璃增強效果更佳，因鋼化工藝是選用的化學(xué)鋼化，增加鍍膜工藝對酸洗的效果并進一步保持，并可避免化學(xué)鋼化玻璃應(yīng)力松弛。缺點是制造成本高。（2）酸洗＋表面涂層（鍍膜）＋物理鋼化，酸洗后必須立即表面涂層，再進行物理鋼化加強。該組合工藝適于厚度3mm以上玻璃，玻璃增強效果明顯，制造成本也不高。缺點是不能加工2mm以下薄玻璃。（3）激光切割＋化學(xué)鋼化＋鍍膜，玻璃激光切割（含割孔、割槽等）后玻璃邊部的缺陷和微裂紋都被消除，加上化學(xué)鋼化對玻璃表面的微裂紋作消除鈍化處理，二次化學(xué)鋼化（ESP）效果更好，再進行雙面鍍膜對化學(xué)鋼化的增強效果作保持，避免其隨使用時間產(chǎn)生應(yīng)力松弛。（4）激光切割＋玻璃表面等離子體原位處理技術(shù)＋鍍膜，玻璃表面等離子體原位處理技術(shù)對玻璃邊部的處理還不完善，玻璃激光切割完美地解決了這一問題，再加上鍍膜作進一步保護就更完美。（5）激光切割＋玻璃表面等離子體原位處理技術(shù)＋鍍膜＋物理鋼化，對上面增強技術(shù)再作物理鋼化，提高保險程度。激光切割優(yōu)點明顯，效果更是十分理想。玻璃經(jīng)激光切割后無需磨邊，不割手，呈亮邊狀態(tài)。由于不需要磨邊，所以掉片、過磨、欠磨、燒邊等缺陷都沒有，最主要的優(yōu)點是沒有微裂紋，為玻璃增強技術(shù)解決了大難題。以上是幾種較為合適的組合，但不限于上述組合方式，可依據(jù)產(chǎn)品實際或成本調(diào)整