玻璃的基础知识及生产工艺(许海波)

汽车玻璃基础知识/生产工艺采购技术许海波玻璃基本知识第一章浮法玻璃的知识点（与汽车玻璃相关部分）第二章夹层玻璃生产工艺第一节夹层玻璃基本知识第二节夹层玻璃生产工艺第三章钢化玻璃生产工艺及设备第一节钢化玻璃基本知识第二节钢化玻璃生产工艺目录玻璃基本知识第一章浮法玻璃的知识点•一、浮法玻璃工艺及相关知识点•浮法玻璃是平板玻璃的一种，因生产过程是“漂浮”在锡液面上而得名。平板玻璃生产工艺有垂直引上工艺（处于淘汰边缘）、平拉工艺（如压花玻璃）、浮法工艺（因质量好大量应用于加工行业），浮法工艺是世界上目前最先进的平板玻璃生产工艺方法。用于汽车玻璃的浮法玻璃原片厚度一般有2mm、3mm、3.5mm、4mm、5mm、6mm。玻璃基本知识•浮法玻璃生产过程概述：是将经过合理调配的原料送入高温（约1050-1150℃）的玻璃熔窑获得均匀的玻璃液，再将玻璃液送入充满氮氢保护气体的锡槽，漂浮在锡液表面上，自然摊平、展薄、抛光、冷却后，最后进入退火窑，经退火后的玻璃产品即为浮法玻璃。（图4浮法玻璃工艺示意图）•同锡液接触的玻璃表面称为锡面，自然摊平的另一面称为空气面。空气面比锡面具有更好的性能和更高的表面质量。玻璃基本知识图4浮法玻璃工艺示意图生产工艺示意图装料熔融锡槽镀膜退火切割目前可生产的玻璃颜色：Clear(白),Green(绿),SolarGreen(深绿),Privacy(灰)厚度范围：1.6~19mm玻璃基本知识•横淋子浮法玻璃在生产过程中玻璃液的前进方向就是淋子方向，下图即为横淋子方向。玻璃基本知识竖淋子淋子方向由于横淋子在前挡风玻璃中易使驾驶员视觉失真且易疲劳，故前挡风玻璃尽量使用竖淋子。玻璃基本知识二、浮法玻璃成分浮法玻璃成分主要有：SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Na2O。成分特点：高钙、中镁、低铝、微铁。三、浮法玻璃颜色•浮法玻璃有透明玻璃（俗称白玻）和颜色玻璃。•颜色玻璃有：兰玻、绿玻、灰玻、茶玻、黑玻。•颜色玻璃是在透明玻璃的原料中加入着色剂而制成。如：兰玻是加入了CoO，绿玻璃是加入了Fe2O3。四、浮法玻璃的退火与淬火•退火就是消除或减小玻璃中热应力至允许值的热处理过程。浮法玻璃本身的生产过程是经退火窑退火后而成。通俗地讲退火就是先加热再缓慢冷却。•淬火就是使玻璃表面形成压应力的热处理过程，淬火玻璃即是（物理）钢化玻璃。通俗地讲淬火就是先加热再快速冷却。玻璃基本知识五、应力、自裂（夹层玻璃）、自爆（钢化）•应力是玻璃结构排列的不均匀在力学上的反映。•自裂：夹层玻璃出现的自然破裂现象，是由于玻璃内部存在不均匀的残余应力所致。•自爆：钢化玻璃出现的自然破裂现象，主要原因是由于玻璃张应力层存在的NiS（硫化镍）在常温下相变引起体积膨胀所致。玻璃基本知识六、玻璃在汽车上的运用/分类夹层玻璃：前挡玻璃、天窗玻璃钢化玻璃：后挡玻璃、车窗玻璃、天窗玻璃玻璃基本知识•什么是夹层玻璃•夹层玻璃是由两层或两层以上的玻璃用一层或数层透明的粘结材料粘合而成的玻璃制品。•夹层玻璃的特性•玻璃与PVB粘结力高，当玻璃破碎后，玻璃碎片仍然粘在PVB上不剥落，不伤人，具有安全性。•高抗冲击强度，受撞击后，脆性的玻璃破碎，但由于它和有弹性的PVB相结合，使夹层玻璃具有高的抗穿透能力，仍能保持一定的能见度。•耐光、耐热。第二章夹层玻璃生产工艺第一节夹层玻璃基本知识汽车夹层玻璃夹层的玻璃的结构汽车夹层玻璃•夹层玻璃的用途•汽车挡风玻璃•建筑玻璃和顶棚•防弹玻璃、耐压观察窗等汽车夹层玻璃•夹层玻璃主要原材料•玻璃采用浮法玻璃,透光度好；平整度好、无波纹;退火均匀,机械强度高。•粘合材料目前夹层玻璃粘合材料主要用PVB，由聚乙烯醇缩丁醛、增塑剂、添加剂组成;它具有透明、无色、耐光、耐寒，粘结性能好等特性。PVB与玻璃粘结机理：Si-OH基与COH基形成氢键汽车夹层玻璃PVB膜1、分类：a:厚度分类：0.38、0.51、0.76、1.52mmb:分隔方法：冷冻膜片、中间膜；c：用途：汽车用PVB（0.76mm）、建筑用PVB；d:厂家：杜邦、积水、首诺；2、PVB含水率：PVB的含水率和空气中的水分会进行交换：PVB含水率%空气中湿度wt%递增递增汽车夹层玻璃3、PVB粘结力与抗穿透性能：递增PVB含水率递增PVB性能PVB抗穿透2260g/4mPVB粘结力汽车夹层玻璃4、PVB粘结力与玻璃面的影响：粘结力PVB含水率％递增递增空气面锡面5、生产过程中含水率控制在：0.3～0.7％、合片室温湿度为：18～250C、30～40％wt汽车夹层玻璃第二节夹层玻璃生产工艺原片切割预处理（切割、掰边、磨边、洗涤烘干）丝印（喷粉、丝印、烘干）热弯合片（切拉膜、套橡胶圈、初压）高温、高压终检、修边包装汽车夹层玻璃原片切割•目的：将原片切成所需尺寸的毛坯，毛坯留边量通常为单边不少于12-15mm，以利于四周的掰边。汽车夹层玻璃毛坯切割时注意玻璃的淋子方向，夹层玻璃最好采用竖淋子，以保证驾驶员视觉失真少，也不易疲劳。区分玻璃的空气面和锡面，至少保证夹层玻璃内外片中的一片与PVB粘结面为空气面，以免影响粘结力。图一是在同样PVB含水率条件下玻璃两个面和PVB的粘结力对比曲线，玻璃的空气面和PVB的粘结力要比锡面和PVB粘结力高。因此毛坯切割时，玻璃放在L型料架上，注意L型料架的玻璃空气面朝向必须一致。•预处理（切割、掰边、磨边、洗涤烘干）汽车夹层玻璃检查上片切割磨边磨边洗涤烘干汽车夹层玻璃切割切割出下道工序生产所需要的毛坯，要注意毛坯的留边量通常为玻璃厚度的4-5倍,以利于四周的掰边在切割玻璃时，必须使用切割油（如煤油），且玻璃表面要干燥不能有水雾，因为切割时，空气中的水分会使玻璃的硅酸盐组成一种胶团，结果封闭了刀口，使掰边困难。切割油的渗透力强，切割后会渗入刀口，使刀口和空气隔绝，减少形成胶团的可能。但过量的切割油会污染玻璃表面，使洗涤不容易。掰边去除边部多余的边料，由于切割时刀口没有通到玻璃边部，所以掰边前要先开刀口。汽车夹层玻璃磨边将周边锋锐的棱角磨去，不割手，也去除一些细小的裂纹。常见的磨边种类按边部形状可分为倒棱边和圆边。倒棱边一般用于对边部质量要求不高的非裸露边，我司的夹层玻璃目前都是磨倒棱边。圆边一般用于对边部质量有要求的裸露边，不允许出现亮斑,我司的钢化玻璃目前都是磨圆边。客户有具体要求时依客户的要求而定。一般采用金刚砂磨轮进行磨边，我司现用的磨轮截面形状有V型和U型两种，V型用于磨倒角边，U型用于磨圆边。磨边前（边部为直角）磨边后（边部为倒棱边/圆边）洗涤烘干(1)目的：用水将玻璃表面灰尘、油污、杂质清理干净。(2)洗涤夹层玻璃严格来讲要使用去离子水，因为水中的Ca2＋和Mg2+离子会在玻璃上造成水迹，同时也会影响玻璃的PVB的粘结力。去离子水程度可用水的导电率来衡量，导电率越小，水越纯。•丝印（喷粉、丝印、烘干）(1)喷粉是指把玻璃经洗涤干燥后，在外片玻璃表面喷上分隔粉，防止二片玻璃叠合热弯时烧结在一起。(2)通常采用湿喷，将粉和水按重量比1：10均匀混合，用泵打在玻璃上部的喷嘴，向下喷到外片玻璃表面。喷粉要求粉质细且能少量被PVB吸收，喷粉后必须做到硅粉均匀不结块，如有结成小块的粉夹在玻璃中，热弯过程中玻璃表面有小坑，在这个部位产生光畸变。喷粉（大片）丝印（小片）（1）目的：用丝网印刷方法将油墨印刷在玻璃上并将油墨烘干。（2）夹层玻璃油墨是由低熔点玻璃粉（30%）、熔剂（30%）、色料（3%-4%）及有机物（35%）混合而成，油墨按烘干方式分红外线烘干油墨、紫外线烘干油墨，通常油颜色为黑色，也有白色、灰色、蓝色等，我司目前使用的是红外线烘干油墨。（3）印刷质量受油墨粘度、刮刀压力和速度、印刷厚度及印刷环境等因素影响。•烘弯汽车夹层玻璃吻合度检查烘弯下片上片汽车夹层玻璃烘弯热弯就是把切割好尺寸大小的玻璃，放置在根据弯曲弧度设计的模具上，放入加热炉中，加热到软化温度，使玻璃软化，然后退火，即可制成热弯玻璃。热弯模具采用耐热钢材制成，其上部环沿与玻璃成品形状及曲率一致。由于热弯过程是决定玻璃的最终形状，因此是整个夹层玻璃生产的关键工序。玻璃的热弯是在热弯炉内进行的，包括四个阶段，预热段、成型段、退火段、冷却段，连续热弯炉，分为上下两层，上层对玻璃进行预热、成型，下层用于对玻璃进行退火、冷却，小车是由矩形钢架、隔热材料做成的顶部敞开、其余周边密封的箱体。生产时通过传送装置，使小车在热弯炉的上下两层循环运行。汽车夹层玻璃生产时，将相应的模具放在热弯小车内，在上片/下片段，操作工人将已经过预处理的合格半成品玻璃上到模具上，通过升降及传送装置使热弯小车升到热弯炉上层，依次经过预热段、成型段，在预热段玻璃从常温升高到略低于玻璃软化温度Tf（Tf一般为550-580℃之间），在成型段玻璃温度高于软化温度，玻璃基本已经软化处于较塑性状态，重力作用使玻璃逐渐下垂与模具四周相贴合形成球面，达到最终产品的弧度与球面要求。通过电脑终端操作根据玻璃的球面形成情况控制小车下降到下层的退火、冷却段时进行退火、冷却，退火的目的是尽量减少玻璃内部的张应力形成周边压应力，若张应力过大，则玻璃会破裂。冷却的目的在于进一步消除玻璃内部的张应力，形成周边压应力，同时将玻璃冷却到可以搬动的温度。经传送装置将热弯小车输送至上片/下片段，由操作工人将弯玻璃取出，放在相应库位的A型架上，整个热弯工序至此结束。•合片（切拉膜、套橡胶圈、初压）汽车夹层玻璃PVB拉膜PVB切膜玻璃清粉合片套橡胶圈初压汽车夹层玻璃合片1）清粉目的：把玻璃之间的分隔粉用吸尘器或清水清理干净。2）拉膜目的：将膜片拉伸成所需要的弧度。有些PVB有色带夹在挡风玻璃上部，可以遮阳，为了美观往往将PVB伸展，使色带弯曲，以符合玻璃上部形状。PVB伸展是将PVB均匀的加热，同时拉伸成扇形，然后均匀的冷却将PVB的变形冻结成永久变形。3）切膜：对于要求为平色带或无色带的PVB，则不需拉伸，直接切膜，切割长度为玻璃实际长度加上20--40mm左右，大小头交替切割可提高PVB的切裁率。切割好的PVB应叠放整齐，并用高压膜包好，以防止膜片变色、污染。汽车夹层玻璃•4）调湿•目的：PVB膜片的含水率对夹层玻璃的性能有很大的影响，PVB膜片的含水率越大，它和玻璃间的粘接力就越小，PVB膜片含水率越低，粘接力越强，其抗穿透性就越小，因此，PVB膜片在使用前均必须在室内调节含水率，以使膜片含水率符合要求，即膜片含水率在0.3-0.7%之间。•一般情况下，在温度18-25℃、相对湿度为18-23%之间这样的条件下可确保PVB膜片的含水率符合要求，因为温度、湿度直接影响PVB膜片的含水率。•5）合片•目的：在两片玻璃中间夹上膜片并把膜片边料修掉。•用小刀将PVB膜片多余的部分切掉，切割后PVB膜片周边应留余量约２—３mm，以免合片后膜片因收缩而产生缩胶，且合片时内、外片必须对齐，叠差不得超过1mm，为保证膜片含水率，合片室环境控制温度18-25℃，相对湿度18-23%之间。汽车夹层玻璃•6）初压•目的：把玻璃与PVB之间70%以上的空气抽掉并封边。•初压方式有辊压法或减压法，我司用的是橡胶环减压法，即根据玻璃大小先取合适的橡胶圈，将橡胶圈套在合好片的玻璃上，橡胶圈套上后周边无间隙，感觉略紧为宜。将玻璃竖起放在初压线传送带上，将抽头与真空管相接，在初压线上冷抽，冷抽的目的在于把玻璃与PVB间70%以上的空气抽掉，然后送到加热室里热抽，热抽的目的在于把玻璃与PVB周边封住，防止高压过程空气及水进入玻璃中间，使玻璃与膜片初步粘合在一起。•高压汽车夹层玻璃•目的：在高温高压下把玻璃与PVB紧密粘接在一起。•高压有三个过程：升温升压、保温保压、降温降压。•A.升温升压：温度由常温升到105℃，随着温度升高，压力升至3.5—5.0bar，此后温度升至130-150℃，开始补压10-13bar。•B.保温保压：温度在130-150℃，压力10-13bar，时间30-50分钟。•C.降温泄压：温度40-50℃，开始泄压。底座粘结注意：高压前进行底座粘结•检查、