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(duì)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(xiàn)和聲波，使夾層玻璃具有抗紫外線(xiàn)性能和隔音性能［3,4］，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)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(duì)建筑幕墻關(guān)于使用安全玻璃相關(guān)政策的出臺(tái)［5］，夾層玻璃在建筑玻璃市場(chǎng)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(hù)對(duì)產(chǎn)品形狀的設(shè)計(jì)也越來(lái)越多樣，普通的矩形夾層玻璃已不能完全滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，市場(chǎng)上更多的異形夾層玻璃被建筑設(shè)計(jì)師選中，以滿(mǎn)足當(dāng)今市場(chǎng)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(jiǎn)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(guò)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(guò)程中局部吸熱過(guò)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(guò)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(wú)法保證經(jīng)長(zhǎng)期使用后不出現(xiàn)開(kāi)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(mǎn)足客戶(hù)批量交貨的需求。

關(guān)于異形夾層玻璃的研究相對(duì)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(wèn)題。眾所周知，鋼化過(guò)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(huì)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(cè)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(huì)變薄，造成局部變形，影響外觀(guān)效果；若出現(xiàn)大氣泡將無(wú)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(guò)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(duì)異形鋼化夾層玻璃生產(chǎn)質(zhì)量的影響，同時(shí)對(duì)比了不同擺片方式加工的夾層產(chǎn)品的外觀(guān)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(guó)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(duì)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(duì)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(guò)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(wú)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(guò)程中會(huì)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(jiàn)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?qǐng)D1、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(guó)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(duì)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(lái)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(cè)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(chēng)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?qǐng)D1、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(duì)夾層的生產(chǎn)效率沒(méi)有影響，故四種方案夾層的生產(chǎn)效率相同。

方案1：對(duì)圖1擺片方式的玻璃按編號(hào)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(duì)圖2擺片方式的玻璃按編號(hào)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(duì)圖3擺片方式的玻璃按編號(hào)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(duì)圖3擺片方式的玻璃按編號(hào)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(jiàn)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(shuō)明異形玻璃鋼化擺片尖角朝前或朝后對(duì)鋼化效率及夾層后的產(chǎn)品質(zhì)量基本無(wú)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?qǐng)D3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(guān)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(guān)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(guān)成像有輕微變形，方案4制備的夾層玻璃的外觀(guān)成像基本無(wú)變形，方案4的外觀(guān)成像質(zhì)量最佳。

4 原因分析

異形玻璃在鋼化加熱過(guò)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(wú)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，邊角部溫度比中間溫度高近15 ℃，銳角部分的溫度通過(guò)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(duì)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(huì)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(guān)成像質(zhì)量較差。

按圖3的擺片方式，在鋼化加熱過(guò)程中，三角形玻璃的銳角旁邊的熱量，部分會(huì)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)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(wú)法完全消除，編號(hào)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(guò)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(guò)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(wú)變形，外觀(guān)成像質(zhì)量較優(yōu)。

5 結(jié)語(yǔ)

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(guò)對(duì)異形玻璃做鋼化擺片時(shí)對(duì)尖角部做特殊的擺片處理，可以避免尖角部位吸熱過(guò)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(guò)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(duì)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。