三银低辐射锁膜玻璃钢化工艺
三银低辐射锁膜玻琉钢化工艺
上海耀皮玻璃集团股份有限公司
黄辉 顾秋伟
1引言
随着全球气候变暖趋势加剧，大部分地区，甚至包括以往部分传统意义上的寒带地区 ，对建筑用玻璃等节能材料提出了更高的光谱选择性（遮阳性能和光热能转换等）要求，这种情况促进了作为低辐射玻璃( Low emissivity glass ) 的高端产品， 三银低辐射锁膜玻璃，向市场推广。三银 Low- E 玻璃的膜面导电性能是普通的Low- E 玻璃的两到三倍，这赋予了它极其优良的低辐射性能，使其能够更好的隔绝热辐射， 但同时也提高了三银锁膜玻璃的钢化难度。
玻璃的钢化处理即是将玻璃制品通过钢化炉加 热到转变温度Tg 以上，继而吹风均匀急速冷却 ，使得玻璃的表面形成永久压应力［ 飞 受冲击时，钢化玻璃首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增 强玻璃自身抗 风压性，寒暑性，冲击性 等。钢化处理是低辐射锁膜玻璃成为最终产品前最主要，最重 要的附加加工工艺。三银低辐射锁膜玻璃的锁膜面 与玻璃面性质迥异，在加热过程中锁膜面远比玻璃 面受热升温难，放热冷却难，容易形成玻璃上下表 面温度的不平衡，引起边部翘曲或辗道印等不良后 果。探寻适合三银锁膜玻璃的钢化工艺，是 横亘在钢化技术人员面前的一道难题。
2三银踱膜玻璃的钢化工艺探讨
2.1 三银锭膜玻 璃的膜层结构与加工特性
本文中采用市面上常见的三银锁膜玻璃产品进
行加工调试。根据公开的专利材料该玻璃的膜层材料与结构依次大致为：
玻璃/ZnO/Ag/Ti/ZnO/ Ag/Ti/Zn0 /S3i 凡/ZnO/Ag/f i/ Zn0/Si3N4
该三银锁膜玻璃的膜层数横达到了 13 层，该膜系的膜层之间应力会较多， 根据专利文献的介绍，它的顶层Si3凡保护层只 有 10nm 左右， 顶层较软，易受损，这对钢化之前的切割、磨边处理也是个挑战。
在采用普通低辐射玻璃的一套切、磨、钢工艺对该三银锁膜玻璃进行加工后，出现很多问题，主要为：
1 )锁膜面中部出现棍道印，如图1。2 )锁膜面分布有氧化斑点，如图 2。3 )锁膜面边部出现擦伤，如图3。
显然普通低辐射玻璃的加工工艺并不适用于该产品。我们在各工段究其原因并做了 一些改良：
热辐射、热对流、热传导三个方式来实现。与普通的玻璃面不同， 低辐射玻璃的膜面有着反射红外线的特性，银层数量越多，对红外线的反射效果越强。这意味着钢化炉最主要的加热手段 ，热辐射，会因膜面对热量的反射而效果大打折扣。为了提高加热 效率，必须 提高另外 两种加热方式 的效果。从图4 中可以看到，玻璃下表面受到陶瓷棍的热传递 ，同时受到热辐射、热对流的作用。而玻璃的上表面， 由于三银锁膜面能够反射掉90% 的远红外 线， 热辐射的作用不大， 热对流成为主要加热方式。如何
平衡锁膜玻璃 上下表面的热平衡是钢化工艺的关键[ 2 l。
1)在切割段，由于吸片时玻璃的相对移动 ，导致隔离粉造成膜面轻微细划伤；润滑油残留难以清洗等问题。这里需要对来料检查 ， 排除废片。并采用无油切割， 减少膜面上的残留物，降 低清洗难度。
2)在磨边段，问 题是玻璃边部产生压紧带印和划伤；膜面上有不规则的水印记；磨后膜面有密 集毛刷划伤印 ，高温钢化后 ， 划伤缺陷则放 大。我们通过换用干净无玻璃粉的清洗水，换用海绵同步带，清除压紧带上的玻璃粉，提高压紧带的设定位置， 加大清洁玻璃的水量， 不使用硬毛刷清洁等措施消除了这些缺陷。
3) 钢化段的主要问题是玻璃面上的辐道印与弓状变形。
2.3低辐射锁膜玻璃的加热
如图 4 所示，玻璃在钢化炉内的加热主要通过
l—玻璃； 2 — 玻璃锁膜面； 3 — 陶瓷棍道； 4 — 热辐射；
5 — 热对流； 6 — 热传导
图 4 锻膜玻璃在钢化炉内加热示意图
2.4低辐射锁膜玻璃的冷却
在冷却段， 玻璃主要通过外界的急速冷空气对流降温， 辅助以自身向外界的热辐射、热传递等手段。与普通玻璃不同的是 ，低辐射锻膜玻璃的膜面辐射率低， 热辐射散去的热量减小，需 要通过增加空气流晕来弥补， 所以低辐射踱膜玻璃的钢化风压值需要有所提高。
2.5钢化工艺探 索
在对三银锁膜玻璃钢化工艺的探索过程中， 本文尝试了三种不同类型的钢化炉， 分别是无强制对流的兰迪公司的双室对流炉， 有强制对流的
Tamglass公司的双室强制对流炉与单室强制对流炉。钢化所用 样片为 300 x 300 x 6mm 的小块玻璃。
2.6结果与讨论
加热过程中出现的棍道印情况可推断为预加段过程中玻璃上下表面加热不均匀所致［ 旯 如图 5 所
刀 。
在预加热阶段，一开始辗道温度很高 。玻璃底部受到棍道热传导与热对流的作用，而上表面仅受 到热对流作用，且由千low—E 膜层对热辐射的反射， 使 玻璃下表面比上表面的温度高， 热胀的体积也比上表面大，导致玻璃两端翘起，玻璃仅中间部位接 触到辐道从而磨出辐道印。提高上表面的对流强 度， 降低下表面对流强度后能明显改善玻璃两面受热的不平衡状态，从 而消除棍道印。在连续生产中， 由千玻璃连续进炉，棍道温度达不到那么高，棍道 印的情况应该 会明显改善。
钢化玻璃的四角翘曲情况（如图 6 ) 可推断为在钢化炉的加热段，上表面温度高于下表面温度所致， 同时三银膜面极低的辐射率也影响到出炉后玻
图6 钢化玻璃的边部翘曲
璃上表面辐射散热的效果 。导致在冷端，玻璃的下表面迅速冷却固化产生应力，而上表面温度仍较 高，应力低于下表面。千是玻璃四角在底部较高压应力的作用下挤压上翘 。我们在玻璃出炉前 ，下调上表面的对流强度以平衡上 下表面的温度，并增大冷端上表面的风量以加速散热后，玻璃四角上翘的情况有所改善。
3结论
通过对三银锁膜低辐射玻璃钢化工艺的探讨， 我们得出以下结论：
1) 三银锁膜低辐射玻璃的膜面脆弱，在钢化处理的前段切割，磨边工艺过程中需要尽量较少对膜面的直接接触，降低膜面受损的可能。
2) 强制对流炉对低 辐射玻璃的钢化效果优于非强制对流炉。
3) 三银锁膜低辐射玻璃具有受热慢，放热难的特点，钢化工艺的关键在于处理玻璃面与膜面的热 平衡。
本文中钢化实验采用的为小尺寸的玻璃片 ， 这
与实际生产时连续的钢化较大尺寸玻璃片的情况是 不同的。考虑到连续生产时炉内的温度分布更加复 杂，车琵道温度相对较低 ，本文中的一些工艺参数也需要做针对性的调整。
参考文献
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[ 3 ]韩自鹤， 华伟．钢化炉棍印发生的几种原因及对策 [ J ].
玻璃，2012, 8: 35-38.