異形鋼化夾層玻璃的生產(chǎn)工藝研究

余華駿 崔鵬 張勇

（吳江南玻華東工程玻璃有限公司 蘇州 215200）

0 引言

夾層玻璃是在兩片或者多片玻璃之間夾上柔性中間層經(jīng)高溫、高壓加工而成，由于中間層韌性好、黏結(jié)性強(qiáng)且具有良好的抗穿透性，使夾層玻璃具有良好的抗沖擊性能［1,2］。即使當(dāng)夾層玻璃受到?jīng)_擊破碎時(shí)，碎片仍牢牢粘在中間層上不飛濺，因此對人體和財(cái)物具有安全保護(hù)作用，同時(shí)因中間層（特別是PVB膠片）是堅(jiān)韌透明的柔性材料，本身還可吸收紫外線和聲波，使夾層玻璃具有抗紫外線性能和隔音性能［3,4］，被廣泛應(yīng)用于汽車和建筑領(lǐng)域。因夾層玻璃性能優(yōu)異，同時(shí)，隨著地方政府對建筑幕墻關(guān)于使用安全玻璃相關(guān)政策的出臺［5］，夾層玻璃在建筑玻璃市場的應(yīng)用比例逐漸增加［6］。隨著工程玻璃行業(yè)的發(fā)展，客戶對產(chǎn)品形狀的設(shè)計(jì)也越來越多樣，普通的矩形夾層玻璃已不能完全滿足市場需求，市場上更多的異形夾層玻璃被建筑設(shè)計(jì)師選中，以滿足當(dāng)今市場個(gè)性化、多元化的需求。

目前比較成熟的夾層玻璃生產(chǎn)工藝為輥壓工藝與高壓釜工藝相結(jié)合，工藝流程簡單、生產(chǎn)比較連續(xù)，生產(chǎn)效率高；另一種為真空工藝與高壓釜工藝相結(jié)合，這種工藝適合曲面或多層疊加夾層玻璃［7］。因曲面或多層疊加的夾層玻璃受設(shè)備限制或排氣困難等因素，通過真空工藝可以達(dá)到更好的排氣效果，更好地保證夾層產(chǎn)品質(zhì)量。異形玻璃因在鋼化加熱過程中局部吸熱過多導(dǎo)致玻璃受熱不均，形成翹邊、翹角、局部波形大、成像差等缺陷，導(dǎo)致吻合度差，最終導(dǎo)致夾層輥壓生產(chǎn)出現(xiàn)邊、角處氣泡，成品率低的情況。雖然通過抽真空的工藝可以達(dá)到更好的排氣性能，大大降低出釜后的邊角部氣泡概率，但無法保證經(jīng)長期使用后不出現(xiàn)開膠風(fēng)險(xiǎn)。且采用抽真空工藝生產(chǎn)異形鋼化夾層玻璃存在效率低、成本高的缺陷，也難以滿足客戶批量交貨的需求。

關(guān)于異形夾層玻璃的研究相對較為缺乏，如何保證異形玻璃鋼化夾層的質(zhì)量同時(shí)不影響生產(chǎn)效率，是目前急需解決的問題。眾所周知，鋼化過程中產(chǎn)生的變形、翹曲直接影響夾層之后的質(zhì)量。正常生產(chǎn)情況下，異形鋼化玻璃做夾層，邊角部的變形、翹曲會導(dǎo)致夾層輥壓后不封邊的情況出現(xiàn)，且這種變形翹曲難以測量，因輥壓后高壓釜前不易發(fā)現(xiàn)，但在高壓釜中隨著溫度壓力升高，封邊不良處極易出現(xiàn)氣泡，待出高壓釜后若出現(xiàn)邊角小氣泡需用封邊劑進(jìn)行返修重新進(jìn)高壓釜，且返修采用燕尾夾借助外力擠壓提高邊部黏合性，但擠壓部位的PVB會變薄，造成局部變形，影響外觀效果；若出現(xiàn)大氣泡將無法返修導(dǎo)致廢品，嚴(yán)重影響生產(chǎn)計(jì)劃及生產(chǎn)成本。

本文通過實(shí)驗(yàn)研究鋼化和夾層加工時(shí)不同擺片生產(chǎn)方式對異形鋼化夾層玻璃生產(chǎn)質(zhì)量的影響，同時(shí)對比了不同擺片方式加工的夾層產(chǎn)品的外觀成像質(zhì)量，得出了最佳的生產(chǎn)方式，提高了異形玻璃鋼化夾層的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 玻璃基片

本文所采用的實(shí)驗(yàn)基片為6 mm優(yōu)質(zhì)浮法玻璃，吳江南玻玻璃有限公司生產(chǎn)。

1.2 夾層材料（PVB，聚乙烯醇縮丁醛）

普通透明1.52 mm厚度PVB，浙江德斯泰塑膠有限公司生產(chǎn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

切割機(jī)：意大利BOTTERO玻璃切割設(shè)備；磨邊機(jī)：意大利BAVELLON磨邊機(jī)；磨邊清洗機(jī)：德國BENTELER清洗機(jī)；鋼化爐：芬蘭TAMGLASS雙室鋼化爐；高壓釜：遼寧北方玻璃機(jī)械高壓釜；成像看板：南玻自制方格成像看板。

2 實(shí)驗(yàn)方法

為防止其它因素的干擾，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，本實(shí)驗(yàn)選取同一批生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)浮法玻璃原片，采用相同的鋼化工藝參數(shù)及夾層工藝參數(shù)，保證每次實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)完全相同，對生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行記錄，采用正交實(shí)驗(yàn)對比方法，分別采用同一爐不同位置異形鋼化玻璃做夾層，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

3 實(shí)驗(yàn)過程

3.1 樣品準(zhǔn)備

磨邊方式統(tǒng)一按照倒棱處理，選取磨邊質(zhì)量合格的6 mm直角三角形玻璃480片，要求普通白玻基片無玻筋、結(jié)石、氣泡、崩邊、劃傷；如果玻璃存在玻筋或結(jié)石，在夾膠過程中會使玻璃與膠片不能完全粘和，從而形成氣泡，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為進(jìn)爐方向，實(shí)驗(yàn)規(guī)格、數(shù)量及擺片方式見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)規(guī)格、數(shù)量及擺片方式

3.2 實(shí)驗(yàn)控制

3.2.1 鋼化工藝控制

鋼化生產(chǎn)前，嚴(yán)格檢查玻璃的磨邊及表面質(zhì)量，分別按照圖1、圖2、圖3的擺片方式進(jìn)行擺片，加熱時(shí)間為300～350 s，爐膛溫度控制在700℃左右，玻璃的出爐溫度控制在630 ℃左右，保證生產(chǎn)出的所有產(chǎn)品的鋼化度、波形度、彎曲度完全符合國標(biāo)GB 15763.2—2005規(guī)定。鋼化下片人員負(fù)責(zé)記錄每爐玻璃的擺片方式及產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 W邊朝前進(jìn)爐

圖2 W邊朝后進(jìn)爐

圖3 對尖角拼接后進(jìn)爐

3.2.2 夾層工藝控制

夾層生產(chǎn)前嚴(yán)格檢查鋼化來料的波形、彎曲等，同時(shí)按照大端在前、小端在后的生產(chǎn)方式，更有利于異形玻璃排氣。采用錫面/空氣面＋PVB＋錫面/空氣面的方式合片，合片環(huán)境溫度為22～28 ℃，濕度18%～28%，生產(chǎn)前測試PVB含水率在0.3%～0.55%范圍內(nèi)。輥壓壓力為0.65 MPa，輥壓間距為玻璃的公稱厚度-2.5 mm，玻璃的出爐溫度控制在55～75 ℃。高壓釜保溫溫度：128～135℃、保壓壓力：1.15～1.25 MPa，保溫時(shí)間60～90 min，排氣溫度為40～45 ℃。

3.3 實(shí)驗(yàn)方案

鋼化前調(diào)整出6 mm全鋼化標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)并記錄，按照圖1、圖2的擺片方式各生產(chǎn)20爐玻璃，共計(jì)240片，按圖3的擺片方式生產(chǎn)20爐，240片。假設(shè)圖1、圖2的擺片方式鋼化的生產(chǎn)效率為x，則圖3的擺片方式鋼化的生產(chǎn)效率為2x。此實(shí)驗(yàn)中，每種擺片方式夾層工藝參數(shù)完全相同，正常情況下，以下四種方案對夾層的生產(chǎn)效率沒有影響，故四種方案夾層的生產(chǎn)效率相同。

方案1：對圖1擺片方式的玻璃按編號①②、③④、⑤⑥…做夾層，共計(jì)生產(chǎn)60套，記錄夾層后產(chǎn)品質(zhì)量。

方案2：對圖2擺片方式的玻璃按編號①②、③④、⑤⑥…做夾層，共計(jì)生產(chǎn)60套，記錄夾層后產(chǎn)品質(zhì)量。

方案3：對圖3擺片方式的玻璃按編號①②、③④、⑤⑥…做夾層，共計(jì)生產(chǎn)60套，記錄夾層后產(chǎn)品質(zhì)量。

方案4：對圖3擺片方式的玻璃按編號①③、②④、⑤⑦、⑥⑧…做夾層，共計(jì)生產(chǎn)60套，記此實(shí)驗(yàn)主要研究異形玻璃鋼化夾層后的質(zhì)量情況，主要體現(xiàn)在夾層氣泡方面，根據(jù)以上四種方錄夾層后產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.4.1 成品率及效率案，記錄夾層后產(chǎn)品質(zhì)量情況，見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)方案樣品數(shù)據(jù)

從表2可以得出：

①方案1與方案2實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，一次成品率接近分別為83.33%和85%，效率一致，綜合成品率一致，均為96.67%，可以說明異形玻璃鋼化擺片尖角朝前或朝后對鋼化效率及夾層后的產(chǎn)品質(zhì)量基本無影響。

②從方案3和方案4可以得出，異形玻璃做夾層時(shí)，按照鋼化時(shí)擺片尖角朝向相反的玻璃做夾層時(shí)一次成品率為65%，綜合成品率90%；按照鋼化時(shí)擺片尖角朝向相同的玻璃做夾層時(shí)一次成品率為95%，綜合成品率100%。按照鋼化擺片尖角朝向相同的玻璃做夾層可以大幅減少返修，提高一次成品率及綜合成品率。

③同時(shí)按照圖3的擺片方式，方案4的生產(chǎn)方式，鋼化的生產(chǎn)效率為方案1和方案2擺片方式的2倍。因按照鋼化擺片尖角朝向相同的玻璃做夾層，夾層的返修情況也大幅減少，所以，提高鋼化生產(chǎn)效率的同時(shí)也提升了夾層的生產(chǎn)效率。

3.4.2 成像質(zhì)量

分別按照方案1、方案2、方案3和方案4制出夾層玻璃，在網(wǎng)格看板下的成像情況如圖4所示。

圖4 不同方案制備的夾層玻璃的成像照片

方案1和方案2制備的夾層玻璃外觀成像質(zhì)量接近，角部變形嚴(yán)重，成像質(zhì)量較差；方案3和方案4制備的夾層玻璃的外觀成像明顯優(yōu)于方案1和方案2制備的夾層玻璃，其中方案3制備的夾層玻璃的外觀成像有輕微變形，方案4制備的夾層玻璃的外觀成像基本無變形，方案4的外觀成像質(zhì)量最佳。

4 原因分析

異形玻璃在鋼化加熱過程中，邊角部接觸面積大、吸熱快，導(dǎo)致同一片玻璃邊角部溫度高于玻璃中部溫度，造成邊角部局部變形，如圖1、圖2的擺片方式，三角形玻璃的銳角旁邊并無玻璃吸熱，這個(gè)角將吸收大量的熱，導(dǎo)致此銳角溫度偏高（經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際測量，邊角部溫度比中間溫度高近15 ℃，銳角部分的溫度通過工藝參數(shù)調(diào)整很難實(shí)現(xiàn)），產(chǎn)生玻璃邊角部位變形，造成波形偏大（（0.20～0.23）/300 mm），且對鋼化裝載率、效率等影響較大。按方案1、2做夾層，角部變形偏大，會導(dǎo)致夾層輥壓效果差，PVB并不能完全填充兩片玻璃之間的空隙，造成出釜后有15%以上的返修情況。同時(shí)，按照方案1、2制備的夾層玻璃因邊角部變形明顯，外觀成像質(zhì)量較差。

按圖3的擺片方式，在鋼化加熱過程中，三角形玻璃的銳角旁邊的熱量，部分會被另外一片玻璃吸收，這樣可以大幅度降低銳角吸收的熱量，此情況下，角部與中部之間的溫差將大大降低（經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際測量，邊角部與中部溫差低于5 ℃），角部變形將較小，波形控制較好（（0.15～0.18）/300 mm），同時(shí)這種鋼化擺片的生產(chǎn)效率將是圖1、圖2擺片方式的兩倍。

按方案3做夾層，由于鋼化變形無法完全消除，編號①②的進(jìn)爐方向不一致，導(dǎo)致玻璃的變形不一致，在夾層過程中，出現(xiàn)氣泡的概率將大大增加，返修比例高達(dá)35%，因返修比例較高導(dǎo)致返修過程中報(bào)廢的比例增加，報(bào)廢率達(dá)到10%。

按方案4做夾層，可以保證玻璃的變形方向一致，波形控制較好（（0.15～0.18）/300 mm），輥壓效果好，PVB能夠完全填充玻璃之間的空隙，減少夾膠后氣泡的產(chǎn)生，減少返修品，提高一次成品率及綜合成品率，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，制備的夾層玻璃邊角部位基本無變形，外觀成像質(zhì)量較優(yōu)。

5 結(jié)語

鋼化的變形及進(jìn)爐方向直接影響夾層后的產(chǎn)品質(zhì)量，通過對異形玻璃做鋼化擺片時(shí)對尖角部做特殊的擺片處理，可以避免尖角部位吸熱過快導(dǎo)致的局部變形，使整體的加熱均勻性得到提高，從而保證鋼化產(chǎn)品的平整度；同時(shí)通過尖角朝向相同的鋼化玻璃做夾層，保證夾層基片的吻合度，可以極大地降低夾膠之后的返修情況，提高成品率及生產(chǎn)效率，對異形產(chǎn)品鋼化夾層加工質(zhì)量的提升、效率的提升及成本的降低有明顯的促進(jìn)作用。