钢化玻璃生产技术

钢化玻璃生产技术钢化玻璃（Temperedglass/Reinforcedglass）属于安全玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，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。作为最常用的安全全玻璃的一种形式，钢化玻璃的强度是普通玻璃的4-5倍，抗折弯度是普通玻璃的3-5倍，抗冲击强度是普通玻璃的5-10倍。另外，钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，耐急冷急热性质较之普通玻璃有2-3倍的提高，一般可承受150℃以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。目前所生产钢化玻璃的工艺有两种：一种是将普通平板玻璃或浮法玻璃在特定工艺条件下，经风冷淬火法加工处理而成的物理钢化法，另一种是将普通平板玻璃或浮法玻璃通过离子交换方法，将玻璃表面成分改变，使玻璃表面形成一层压应力层加工处理而成的化学钢化法。目前最常见和应用最广泛的是物理钢化法。物理钢化玻璃的工艺过程可以简单的概括为将玻璃加热到一定的温度，然后迅速冷却，以增加玻璃的机械性能与热稳定性。其原理是：将玻璃在加热炉内加热到低于软化温度，然后迅速送入冷却装置，用一定压力的常温气流进行淬冷，玻璃外层首先收缩硬化，由于玻璃的导热系数小，这时玻璃内部仍处于高温状态，等待玻璃内部开始硬化时，已经硬化的外层将阻止内层的收缩，从而使先硬化的外层产生压应力，后硬化的内层产生张应力，正是由于玻璃表面的这种压应力的存在，当外力作用于该表面时，首先必须抵消这部分压应力，这就大大提高了玻璃的机械强度，因此，钢化工艺的控制实际上也就是对加热工艺和冷却工艺的控制。化学钢化法通过化学方法改变玻璃表面组分,增加表面层压应力,以增加玻璃的机械强度和热稳定性的钢化方法称为化学钢化法。由于它是通过离子交换使玻璃增强,所以又称为离子交换增强法。根据交换离子的类型和离子交换的温度又可分为低于转变点温度的离子交换法(简称低温法)和高于转变点温度的离子交换法(简称高温法)。根据玻璃的网络结构学说,玻璃态的物质是由无序的三维空间网络所构成,此网络是由含氧的离子多面体构成的,其中心被Si4+、Al3+、或P5+离子所占据。这些离子同氧离子一起构成网络,网络中填充碱金属离子(如Na+、K+)和碱土金属离子。其中碱金属离子较活泼,很易从玻璃内部析出,化学钢化法就是基于离子自然扩散和相互扩散,以改变玻璃表面层的成分,从而形成表面压应力层的。。钢化玻璃生产工艺三个基本要求：第一，玻璃必须加热到要求的温度，玻璃表面各个部分的温度要均匀，相差不能太大，玻璃表面与中间也不能相差太大。要控制此项主要掌握三个方面：第一，根据电炉的负载情况，选择合理的加热温度并有效的控制炉内温度。第二，选择合理的加热时间。第三，要实现加热的均匀，玻璃在放片台的布置也很重要。放片的合理布置主要是为了保证电炉内纵向和横向负载的均匀性，也就是说，每炉玻璃的放片布置以及各炉的间隙时间要均匀。第二，玻璃尽可能以最快的冷却速度进行冷却，冷却速度取决于玻璃厚度和玻璃的其它性能，玻璃的两个面的冷却要均衡；钢化过程中冷却阶段的理想冷却介质是干燥的冷空气，单位面积的冷却能力是确定了的，因此5mm玻璃所需要的冷却能力相当于6mm玻璃的两倍以上，同样12mm玻璃所需要的冷却能力相当只有10mm玻璃的一半以下，由于这个原因，考虑到玻璃厚度对冷却速度的影响，因此可以这样说：5mm玻璃冷却速度是6mm玻璃的四倍，12mm玻璃的冷却速度只有6mm的1/4。第三，在钢化过程中玻璃要不停的运动，玻璃表面上不能有划伤及变形留下的痕迹。这个运动包括玻璃在加热炉内的热摆运动，热摆运动是为了使玻璃表面各个部分的加热均匀；同时也包括玻璃在风冷段中的冷摆运动，冷摆运动是为了玻璃各个部分的钢化均匀，保证玻璃的碎块均匀。对原板玻璃的质量的要求，原板玻璃不能有层杂，爆边，划伤，气泡等，这些情况都能引起玻璃在风冷破碎。钢化玻璃分类1.按形状1、钢化玻璃按形状分为平面钢化玻璃和曲面钢化玻璃。一般平面钢化玻璃厚度有11、12、15、19mm等十二种；曲面钢化玻璃厚度有11、15、19mm等八种，具体加工过后的厚度还是要看各厂家的设备和技术。但曲面(即弯钢化)钢化玻璃对每种厚度都有个最大的弧度限制。即平常所说的RR为半径。2、钢化玻璃按其外观分为平钢化和弯钢化。3、钢化玻璃按其平整度分为：优等品，合格品。优等品钢化玻璃用于汽车挡风玻璃；合格品用于建筑装饰。2.按工艺⒈物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。它是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部应力，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。这种玻璃处于内部受拉，外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角，不易伤人。⒉化学钢化玻璃是通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度，一般是应用离子交换法进行钢化。其方法是将含有碱金属离子的硅酸盐玻璃，浸入到熔融状态的锂（Li+）盐中，使玻璃表层的Na+或K+离子与Li+离子发生交换，表面形成Li+离子交换层，由于Li+的膨胀系数小于Na+、K+离子，从而在冷却过程中造成外层收缩较小而内层收缩较大，当冷却到常温后，玻璃便同样处于内层受拉，外层受压的状态，其效果类似于物理钢化玻璃。3.按钢化度⒈钢化玻璃：钢化度=2~4N/cm，玻璃幕墙钢化玻璃表面应力α≥95Mpa;⒉半钢化玻璃：钢化度=2N/cm，玻璃幕墙半钢化玻璃表面应力24Mpa≤α≤69Mpa;⒊超强钢化玻璃：钢化度4N/cm。钢化玻璃的特点：1．安全性当玻璃受外力破坏时，碎片会成类似蜂窝状的钝角碎小颗粒，不易对人体造成严重的伤害。2.高强度同等厚度的钢化玻璃抗冲击强度是普通玻璃的3～5倍，抗弯强度是普通玻璃的3～5倍。3.热稳定性钢化玻璃具有良好的热稳定性，能承受的温差是普通玻璃的3倍，可承受300℃的温差变化。钢化玻璃优点：1.强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯。2.使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了。；钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有3~5倍的提高，一般可承受250度以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。是安全玻璃中的一种。为保障高层建筑提供合格材料安全性作保障。钢化玻璃的缺点：1.钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理。2.钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。3.钢化玻璃的表面会存在凹凸不平的现象（风斑），有轻微的厚度变薄。变薄的原因是因为玻璃在热熔软化后，在经过强风力使其快速冷却，使其玻璃内部晶体间隙变小，压力变大，所以玻璃在钢化后要比在钢化前要薄。一般情况下4-6MM玻璃在钢化后变薄0.2-0.8MM，8-20MM玻璃在钢化后变薄0.9-1.8MM。具体程度要根据设备来决定，这也是钢化玻璃不能做镜面的原因。4.通过钢化炉（物理钢化）后的建筑用的平板玻璃，一般都会有变形，变形程度由设备与技术人员工艺决定。在一定程度上，影响了装饰效果（特殊需要除外）。钢化玻璃的应用：平钢化、弯钢化玻璃属于安全玻璃。广泛应用于高层建筑门窗、玻璃幕墙、室内隔断玻璃、采光顶棚、观光电梯通道、家具、玻璃护栏等。通常钢化玻璃可以应用在以下几个行业：⒈建筑，建筑模板，装饰行业（例：门窗、幕墙、室内装修等）⒉家具制造行业（玻璃茶几、家具配套等）⒊家电制造行业（电视机、烤箱、空调、冰箱等产品）⒋电子、仪表行业（手机、MP3、MP4、钟表等多种数码产品）⒌汽车制造行业（汽车挡风玻璃等）⒍日用制品行业（玻璃菜板等）⒎特种行业（军工用玻璃）由于钢化玻璃破碎后，碎片会破成均匀的小颗粒并且没有普遍玻璃刀状的尖角，从而被称为安全玻璃而广泛用于汽车、室内装饰之中，以及高楼层对外开启的窗户。1.在建筑业中广泛应用现代建筑为了适应舒适的工作及生活环境,对于玻璃的要求越来越高,已从单纯的采光要求转向安全、节能、环保和大型化的功能化要求,钢化玻璃以其安全性能,在现代建筑上的应用前景十分广阔。为了确保人身安全,许多国家对建筑物用玻璃的安全性提出了一定的要求,比如美国、英国、德国、法国、日本、澳大利亚等国制定了有关法规,要求公共建筑物的玻璃窗、玻璃门、玻璃屏障、玻璃隔断、卫生间玻璃、楼梯护板玻璃等安全要害部位,必须使用安全玻璃。钢化玻璃抗冲击强度高热稳定性好,又由于其制作工艺相对简单,成本较低,所以是建筑物的优选安全玻璃产品。由以上所述,我国钢化玻璃在建筑物方面的使用仅占钢化玻璃总使用量的84%,而美国则为386%况且我国钢化玻璃的总使用量还不到美国的50%,其差距显而易见。我国国家发展和改革委员会、建设部、国家质量监督检验检疫总局和国家工商行政管理总局于2003年12月4日联合发布了《建筑安全玻璃管理规定》,不仅规范了钢化玻璃的生产、流通、使用和安装管理,对提高建筑工程质量、保障人身和财产安全提供了法律依据,同时将推动钢化玻璃及其组合加工制品的广泛应用。2.农业温室的需要钢化玻璃的机械强度和抗冲击强度能承受较大冰雹的冲击,所以钢化玻璃用于屋顶、天井及倾斜装配窗时,不会因冰雹而破碎,即使破碎,碎粒也不会造成对人体的伤害。随着绿色农业、观光农业的进一步发展,农业温室(棚)的发展势头越来越大,温室的数量及其规模都在大幅度增加,而温室顶棚的材料也由塑料薄膜开始向钢化玻璃发展。尽管使用钢化玻璃比使用塑料薄膜一次性投资高,但长期的效益是明显的,所以钢化玻璃应满足农业温室不断增长的需要。3.开发化学钢化玻璃的使用途径化学钢化玻璃相对物理钢化玻璃具有生产工艺简单、产品造型复杂、成本低廉的特点但化学钢化玻璃与物理钢化玻璃相比,机械强度和抗冲击强度等物理性能易于消退(也称松驰)。所以人们逐渐认识和利用这些特点,扩大其使用范围,比如用其制作沙滩桌,在旅游海边使用,既美观新潮又能抵御阳光、海风的侵袭(塑料制品易于老化和退色)同时在使用一段时间(由于样式或性能回弹损坏等因素)后还可以作为碎玻璃被玻璃厂回收。