夾層玻璃炸裂原因及控制措施

于洋 賈鼎偉 張薇 李子豪

（1. 中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)秦皇島有限公司 秦皇島 066004；2. 國家玻璃質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 秦皇島 066004）

0 引言

隨著社會進(jìn)步與工業(yè)科技的不斷發(fā)展，玻璃中間層材料也在不斷的變化，為了滿足社會需求，通過改進(jìn)夾層玻璃的生產(chǎn)工藝來提高生產(chǎn)效率、使能源達(dá)到更高利用率，隨之一些新的生產(chǎn)技術(shù)也不斷發(fā)展，如真空層壓、快速熔合射頻層壓等技術(shù)。

1 夾層玻璃生產(chǎn)工藝

夾層玻璃是由一層玻璃與一層或多層玻璃、塑料材料夾中間層而成的玻璃制品，是通過高壓釜、間歇式或者是連續(xù)式真空層壓，及現(xiàn)場澆注以及快速熔合射頻層壓技術(shù)加工完成的。

夾層玻璃生產(chǎn)中最關(guān)鍵的是使用高壓釜層壓技術(shù)生產(chǎn)玻璃夾層，整個(gè)生產(chǎn)工藝流程較為復(fù)雜，首先要選擇合適的PVB膠片，其次對于合片室的環(huán)境也有一定的要求，還涉及到如合片方式、高壓釜內(nèi)玻璃的操作技術(shù)、玻璃片清潔度、預(yù)熱預(yù)壓等。夾層玻璃結(jié)構(gòu)圖1所示。

圖1 夾層玻璃的合成

1.1 合片工藝

合片應(yīng)在符合工藝要求的合片室里進(jìn)行：①潔凈度必須高，潔凈度應(yīng)凈化至十萬級；②工作人員應(yīng)具有和凈化條件相適應(yīng)的服裝及工具；③合片室溫為（25±2）℃，相對濕度約為25%；④上下兩層玻璃夾層之間應(yīng)對齊，并且疊差也不超過約1.5 mm；⑤PVB膠片和玻璃夾層之間應(yīng)保持潔凈。

在符合工藝要求的合片室內(nèi)，將清潔后的玻璃平放，選擇合適寬度的PVB膠片，將PVB膠片在玻璃上鋪開展平，放上另一塊玻璃，并將玻璃的外片和內(nèi)片對整齊。因?yàn)镻VB膠片會出現(xiàn)熱收縮，這就需要在合片的邊緣留有一定余量，一般為2～5 mm，在切裁的時(shí)候要保持刀片傾斜，不能拉扯膠片。修邊時(shí)刀片切不可與玻璃接觸，以免所產(chǎn)生的玻璃微粒導(dǎo)致加工后邊部產(chǎn)生汽泡。在整個(gè)合片過程中都要保持玻璃以及膠片表面的清潔度，以確保合片后的夾層玻璃中無絨毛和其他點(diǎn)狀缺陷。當(dāng)膠片和玻璃合片合好后，將玻璃套上真空橡皮圈進(jìn)行密封，通過冷抽將合片中的空氣抽出來，冷抽的時(shí)間應(yīng)大于5 min，以確?？諝馀懦蓛?。

1.2 預(yù)壓預(yù)熱工藝

合片工藝完成后就要對合好的玻璃進(jìn)行預(yù)壓預(yù)熱。目前夾層玻璃預(yù)壓預(yù)熱操作設(shè)備主要有預(yù)壓預(yù)熱箱、傳動型立式預(yù)壓預(yù)熱機(jī)和傳動型臥式預(yù)壓預(yù)熱機(jī)三種。預(yù)壓預(yù)熱箱因操作簡單、成本低、耗能低，可自行進(jìn)行加工制作，應(yīng)用比較廣泛，但工作效率低，不能適應(yīng)大規(guī)模、大批量的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。后兩種工作效率高，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。立式預(yù)壓預(yù)熱機(jī)放置玻璃時(shí)為立放，相對臥式預(yù)壓預(yù)熱機(jī)對玻璃抽真空時(shí)對玻璃的弧度影響較小，窩式預(yù)壓預(yù)熱機(jī)由于玻璃為平放，在玻璃自身重力和抽真空壓力的作用下，會對玻璃的弧度產(chǎn)生一定的影響，對比來說臥式預(yù)壓預(yù)熱機(jī)更適合于大規(guī)格玻璃的生產(chǎn)。

操作時(shí)將抽真空用的硅膠套套在玻璃的邊部，先對玻璃進(jìn)行冷抽，保證冷抽的時(shí)間不低于5 min，再將玻璃放到預(yù)壓預(yù)熱機(jī)傳動臺上，擺放玻璃時(shí)要平穩(wěn)牢固，支點(diǎn)要合適，保證玻璃預(yù)熱預(yù)壓時(shí)不變形，預(yù)熱預(yù)壓機(jī)的溫度設(shè)定在120～150 ℃，真空壓力設(shè)定為 0.09～0.1 MPa。

1.3 高壓釜內(nèi)工藝

生產(chǎn)夾層玻璃的最后一個(gè)步驟就是高壓釜內(nèi)工藝。將預(yù)壓預(yù)熱后的玻璃放入高壓釜內(nèi)進(jìn)行恒溫高壓處理，讓膠片和玻璃片粘得更好更牢固。將預(yù)壓預(yù)熱后的每個(gè)半成品玻璃進(jìn)行逐片隔離，垂直放置在高壓釜內(nèi)的臺架上，關(guān)閉釜門并對釜內(nèi)進(jìn)行升溫和充氣加壓，使內(nèi)部氣壓達(dá)到0.75 MPa左右，溫度達(dá)到130 ℃左右，恒溫保持。這時(shí)玻璃與膠片邊部已經(jīng)粘合，再次對釜內(nèi)進(jìn)行二次充氣加壓，當(dāng)壓力達(dá)到1.2 MPa時(shí)停止加壓，使壓力一直保持平衡，釜內(nèi)恒溫恒壓保持1～1.5 h后再把釜內(nèi)的溫度降低到50 ℃左右，然后排氣降壓，直至釜內(nèi)空氣全部徹底排出后，將玻璃從釜內(nèi)取出。最后就是對制作好的玻璃進(jìn)行檢查，將玻璃周圍多余的膠片切除掉，對于不合格的玻璃進(jìn)行挑選，將一些含氣泡和脫膠的玻璃挑選出來進(jìn)行補(bǔ)修或?qū)ζ渲匦逻M(jìn)行高壓高溫釜內(nèi)操作。

2 玻璃合片后出現(xiàn)的質(zhì)量問題

玻璃在合片以后，可能會因?yàn)楸旧硎嵌鄬诱婵諢釅荷a(chǎn)而出現(xiàn)炸裂、弧度差較大、邊緣含有氣泡、邊緣卷縮、中間層夾雜物等問題，無法達(dá)到夾層玻璃的使用要求。造成炸裂的主要原因有：

（1）由鋼化玻璃引起的炸裂

鋼化玻璃是經(jīng)過熱處理后的玻璃。其特點(diǎn)是在玻璃表面形成壓應(yīng)力層，并具有特殊的碎片狀態(tài)。在使用鋼化玻璃進(jìn)行合片時(shí)，由于鋼化玻璃本身質(zhì)量問題，如氣泡、爆邊、劃傷、夾雜物等缺陷或者玻璃中硫化鎳的存在，通過高溫高壓工藝，在內(nèi)應(yīng)力的作用下就很容易發(fā)生自爆現(xiàn)象。玻璃中存在的硫化鎳如圖2所示。

圖2 玻璃中存在的硫化鎳

（2）由熱彎工藝造成的炸裂

熱彎玻璃是由平板玻璃通過加熱軟化再退火工藝形成的曲面玻璃。在玻璃的熱彎過程中，由于退火過快，過快的降溫速度，會導(dǎo)致玻璃由于溫度梯度而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成后期成品玻璃的自爆。在玻璃熱彎成型的過程中由于加大外力來促進(jìn)玻璃成型，應(yīng)力不均勻也會使成品玻璃出現(xiàn)炸裂。

（3）合成夾層玻璃的過程中產(chǎn)生的炸裂

外片玻璃和內(nèi)片玻璃在進(jìn)行合片時(shí)放置的位置沒有完全重合，玻璃中間的粘結(jié)層就會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，由于內(nèi)應(yīng)力的作用就會使玻璃出現(xiàn)自爆現(xiàn)象；在高壓釜中，應(yīng)盡量避免玻璃與金屬物的接觸，否則玻璃也會很容易出現(xiàn)炸裂；降溫排氣時(shí)，降溫速度過快也會導(dǎo)致玻璃爆炸；在合片過程中如果固定玻璃片邊緣夾子的力度過大也會出現(xiàn)玻璃炸裂問題。

（4）其他原因

玻璃合片完成后，在安裝時(shí)也會出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，這是由于在安裝時(shí)，安裝玻璃的弧度和安裝位置的弧度不吻合，對其強(qiáng)行安裝，外力作用過大，就很可能當(dāng)場出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，或在使用一段時(shí)間后炸裂。

3 預(yù)防措施

為預(yù)防夾層玻璃自爆，采取以下措施：

（1）原材料的選擇

在合片前，應(yīng)對玻璃質(zhì)量進(jìn)行檢查，觀察有無氣泡、爆邊、劃傷、夾雜物等缺陷；檢查平整度是否符合要求；觀察PVB膠片有沒有樹脂中帶入的線頭及膜成型后因靜電吸附的線頭以及黑點(diǎn)、金屬絲、晶點(diǎn)、氣泡、夾雜物等其他缺陷。膠片中含有氣泡等其他缺陷也會導(dǎo)致玻璃發(fā)生炸裂。夾層膠片要盡量密封保管，如膠片已經(jīng)開封，要對周圍環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行24 h控制，保證膠片所處的溫度為18～25 ℃，濕度為20%～30%，應(yīng)盡快使用。

（2）使弧度更吻合

外片玻璃和內(nèi)片玻璃在進(jìn)行合片時(shí)放置的位置經(jīng)常達(dá)不到完全重合，建議在外片玻璃和內(nèi)片玻璃上的相同部位用記號筆標(biāo)上相同的標(biāo)志，以期達(dá)到完全重合。減少因?yàn)橹睾蠁栴}出現(xiàn)的自爆。

（4）減少邊緣脫膠

膠片脫落會導(dǎo)致玻璃發(fā)生炸裂現(xiàn)象，所以要控制玻璃邊緣的脫膠病變現(xiàn)象。為了避免膠片出現(xiàn)病變還要對其進(jìn)行封邊，一般都需要采用專用的夾層玻璃封邊涂料對夾層玻璃的邊緣進(jìn)行涂飾，同時(shí)，為避免邊緣脫膠和氣泡將會逐漸向內(nèi)部擴(kuò)展，玻璃不要露天保存，包裝運(yùn)輸時(shí)用塑料布對玻璃包覆，這樣玻璃邊緣的脫膠病變現(xiàn)象才會有所控制、減少，因此產(chǎn)生的玻璃自爆現(xiàn)象也會得到一定程度的控制。

4 結(jié)語

夾層玻璃在人們的生活中扮演著不可或缺的角色。由于中間層樹脂的不斷發(fā)展、玻璃種類的增多、玻璃應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)張，使得夾層玻璃的生產(chǎn)工藝也在不斷的發(fā)展與進(jìn)步。為滿足當(dāng)今時(shí)代的需求，結(jié)合使用先進(jìn)的工藝技術(shù)，用更有優(yōu)勢的新技術(shù)來取代傳統(tǒng)技術(shù)是當(dāng)今社會的發(fā)展趨勢，選擇能耗低、成本低、高效率的工藝技術(shù)，夾層玻璃的未來發(fā)展領(lǐng)域才會更加廣闊、美好。