钢化玻璃夹层玻璃工艺

钢化玻璃工艺 （Tempered glass ）作者： 章建杰 张富强钢化玻璃是将原片玻璃加热到接近玻璃软化温度，并将原片玻璃在加热过程中产生的应力松驰和消除，然后进行淬冷，在一定的风压和时间内，使玻璃表面与内层形成一个温度差，当玻璃温度平衡后，即玻璃表面形成压应力，内层形成张应力，两个均匀分布的力提高了玻璃的强度，这种能改变玻璃特性的方法称为钢化。

钢化玻璃压应力、张应力的形成过程：如图玻璃加热与冷却曲线所示。

该图对钢化玻璃的热处理过程，包括玻璃的加热钢化和冷却分别进行了形象的描述。

加热是玻璃钢化的第一步。

加热有利于玻璃内的永久应力松弛，由于玻璃是传热的不良体，在加热过程中玻璃表层温度就高于内层，表层与内层会产生一定的温度差，表层受热膨胀就大于内层，表层是在内层的阻碍下膨胀，而内层是在表层膨胀拉伸作用下膨胀，所以玻璃表层产生压应力，而内层受到的是张应力。

这也是玻璃进入钢化炉时不会被炸裂的原因。

从加热曲线可以看出，玻璃表层获得热量的速度比其内层要快，100200300400500600700即玻璃表层的温度升高速度比其内层快。

随着时间的延伸，玻璃表层的温度达到并超过玻璃的转变温度时，玻璃的表层由脆性体变为塑性体，不再膨胀；而内层与表层之间仍存有一定的温差，内层继续膨胀，这时表层在内层的膨胀下产生张应力，内层产生压应力，它们的大小与前期加热所产生的应力相等，但方向相反。

随着玻璃内外层温度的平衡，膨胀不再进行，应力随膨胀的消失而消失。

这时玻璃已加热到620℃— 640℃的温度范围内——此温度范围为玻璃钢化的正常温度范围。

玻璃加热结束。

应迅速从加热炉退出，要快速、均匀、对称、适当，使冷空气直接吹到玻璃表面，以便将其淬冷。

由于玻璃表层的散热要比内层快的多，淬冷的目的就是使玻璃的内外层产生170°C的温度差（即梯度），并保持此温差直到玻璃内层的温度降到540℃以下。

如果此温差保持不够的话，玻璃的钢化程度将不会达到钢化玻璃所要求的强度。

玻璃中产生的内应力取决于玻璃内层所产生的温度梯度，梯度的存在使内外层密度发生变化，刚开始淬冷时玻璃表层处于暂时张应力状态，内层为暂时压应力，当内层温度降至540℃以下固化时，内层的收缩硬化受到外层先硬化的阻碍，内层产生张应力，而外层受到的是压应力。

淬冷后玻璃继续冷却，以达到合适的温度便于进一步的处理，此时玻璃不会再增加钢化强度。

因此，钢化玻璃的应力是通过加热和冷却，使玻璃获得永久应力。

优点：具有较高的机械强度：抗弯强度是普通玻璃的4—5倍，抗冲击强度是普通玻璃的5—8倍。

由于原片玻璃板受荷载弯曲时，玻璃的表层受到张应力，下表层受到压应力，玻璃的抗张强度较低，超过抗张强度玻璃就破裂，所以原片玻璃的强度不高，如果荷载加在钢化玻璃上，钢化玻璃表层压应力就增大，而所受的张应力比原片玻璃小，同时在钢化玻璃中最大的张应力不象原片玻璃存在于表面上而移向玻璃板中心，由于玻璃耐压强度比抗张强度几乎大10倍，所以钢化玻璃在同等荷载下不破裂，227g钢球2—3m自由落下冲击钢化玻璃不碎，而普通玻璃1m就可能会破碎。

具有良好的热稳定性：钢化玻璃能承受的温度差为250—327℃，而普通玻璃只能承受100℃左右的温度差。

当钢化玻璃受热膨胀时，在其外层产生的暂时张应力被玻璃外层原存在的方向相反的压应力所补偿，使其热稳定性大大提高。

具有安全性能：一般情况下，钢化玻璃的张应力为40公斤/毫米2，并存在于玻璃的内部。

当内部张应为30-32公斤/毫米2时，可以产生0.6米2的断裂面，相当于把其粉碎到10毫米左右的颗粒。

特殊原因破碎时，形成的是无刀刃的小碎块，能避免或大大减轻对人体的伤害。

缺点：1：钢化玻璃具有自爆的特性：“自爆”是钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂，前期自爆是因原片玻璃质量缺陷的影响——加热、冷却不均使钢化应力分布不均匀，应力偏移，是造成前期自爆的主要原因之一。

后期“自爆”，多为玻璃中含有硫化镍（NiS）结晶物，此结晶物体积膨胀率是2.38%，膨胀使玻璃受到巨大的相变张应力是导致后期自爆的主要原因。

钢化玻璃的缺点：2：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。

3：钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。

生产钢化玻璃工艺有两种：一种是将普通平板玻璃或浮法玻璃在特定工艺条件下，经淬火法或风冷淬火法加工处理而成。

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。

钢化玻璃具有抗冲击强度高(比普通平板玻璃高4～5倍)、抗弯强度大(比普通平板玻璃高5倍)、热稳定性好以及光洁、透明、等特点。

在遇超强冲击破坏时，碎片呈分散细小颗粒状，无尖锐棱角，故属于安全玻璃。

种类1：钢化玻璃按形状分为平面钢化玻璃和曲面钢化玻璃。

平面钢化玻璃厚度有3.2、3.5、4、5、6、8、10、12、15、19mm 八种；曲面钢化玻璃厚度也有3.2、3.5、4、5、6mm等几种。

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R为曲率半径.现国产水平钢化只能加工R≥1000mm产品，美国DB4钢化炉最小能加工曲率半径R=100mm的产品，但需要加工50万的挤压成型模具来制造，不适合于小批量的产品开发。

2：钢化玻璃按其外观分为：平钢化，弯钢化。

钢化玻璃与普通玻璃的区别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，以及高楼层对外开窗户上。

一般普通玻璃破碎后锋利的刀状尖角很容易割伤小孩或者撞击者，造成对人身的伤害。

玻璃破碎后是变成小颗粒还是刀状这是钢化玻璃与普通玻璃最主要区别方式。

但在工程检验中，动不动采用这种破坏性的检验无疑是不现实的。

那么怎么能知道自己买的究竟是不是钢化玻璃呢？这还得从钢化玻璃制造原理来分析，钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加热到接近的软化点，再进行快速均匀的冷却而得到。

钢化处理后玻璃表面形成均匀压应力，而内部则形成张应力，使玻璃的性能得以大幅度提高，抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击力是后者的5倍以上。

也正是这个特点，应力特征成为鉴别真假钢化玻璃的重要标志，那就是钢化玻璃可以透过偏振光片在玻璃的边部看到彩色条纹，而在玻璃的面层观察，可以看到黑白相间的斑点。

偏振光片可以在照相机镜头或者眼镜中找到，观察时注意光源的调整，这样更容易观察。

钢化玻璃的自爆：钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂叫做钢化玻璃的自爆。

自爆是钢化玻璃固有的特性之一。

产生片爆的原因很多，简单地归纳以下几种：①玻璃质量缺陷的影响A．玻璃中有结石、杂质：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。

特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。

结石存在于玻璃中，与玻璃体有着不同的膨胀系数。

玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。

当结石膨胀系数小于玻璃，结石周围的切向应力处于受拉状态。

伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。

B．玻璃中含有硫化镍结晶物硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在，直径在0.1—2㎜。

外表呈金属状，这些杂夹物是NI3S2，NI7S6和NI—XS，其中X=0—0.07。

只有NI1—XS相是造成钢化玻璃自发炸碎的主要原因。

已知理论上的NIS在379。

C时有一相变过程，从高温状态的a—NIS 六方晶系转变为低温状态B—NI三方晶系过程中，伴随出现2.38%的体积膨胀。

这一结构在室温时保存下来。

如果以后玻璃受热就可能迅速出现a—B态转变。

如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的内部，则体积膨胀会引起自发炸裂。

如果室温时存在a—NIS，经过数年、数月也会慢慢转变到B态，在这一相变过程中体积缓慢增大未必造成内部破裂。

C．玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷，易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。

②钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。

使钢化制品有自爆的趋向，有的在激冷时就产生“风爆”。

如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。

③钢化程度的影响，实验证明，当钢化程度提高到1级/㎝时自爆数达20—25%。

由此可见应力越大钢化程度越高，自爆量也越大。

钢化玻璃预处理的基本流程钢化车间2008-9-12夹层玻璃工艺作者：张富强章建杰夹层玻璃是在两片或多片平板玻璃之间，嵌夹透明的塑料胶片，经加热、加压、粘合而成复合玻璃制品。

具有较高的耐光、耐热、耐湿和耐寒性，机械强度也增大，尤其当受冲击破碎时，玻璃碎片被胶粘住，可保持原有的状态和一定的可见度，不易伤人，如用作汽车风挡玻璃，尚能在一定时间内继续使用，故称为安全玻璃。

玻璃中的胶片是采用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片。

夹层玻璃不碎性比普通玻璃高7倍。

其强度与温度阿有关，一般在20℃时，夹层玻璃的强度最高，超过此温度，强度下降，在70℃以上温度使用时，将出现气泡。

在热的（温度高于50℃）和潮湿气候（相对湿度95～100%）下长期使用不产生可见的脱胶现象。

一、预处理夹层玻璃的基片，早期采用5mm平板玻璃，以后降低厚度为3.5～4mm，现在汽车玻璃采用1.8、2.0或2.5mm的薄玻璃，达到薄板化和轻易化的效果。

生产夹层玻璃一般采具有用高光学性能和机械性能的平板玻璃。

玻璃透明度不小于85%，应具有退火良好，厚度均匀，无波纹的优质平板玻璃。

因为波纹不仅会引起光畸变，而且对加压不利。

夹层玻璃目前多采用浮法玻璃，因为浮法玻璃能满足夹层玻璃的需求。

原片玻璃经检验后，按规定的尺寸和形状切割，用磨边机将尖锐的棱角磨去，再经过洗涤机喷射40～45℃的温水，用刷子擦洗去玻璃表面的污物，送入烘干机烘干。

如有黑边的玻璃，还需丝印、烘干。

丝印决定产品的外观质量，因此丝印室要求清洁无尘，温度在23±5℃，相对湿度50±5%。

经过洗涤、烘干和丝印、烘干的玻璃在配片时，两片之间喷洒间隔剂（滑石粉、SiO2），避免在玻璃热弯时两片玻璃粘连。

喷粉时，在玻璃板表面上均匀地铺上一层粉。

二、热弯对汽车风挡玻璃和其它需要弯曲形状的玻璃，还需进行热弯。

玻璃的热弯，主要是利用玻璃粘度随温度改变的特性以及表面张力与导热系数来进行的，玻璃的热弯必须加热到一定的温度。

由于玻璃的粘度随温度升高而减小，表面张力随温度的升高而降低，同时，玻璃导热系数较小，所以能采取局部加热的方法，在需要热弯的地方使之局部达到变形、软化。

对于不同的玻璃（大小、厚薄、球面深浅、弯曲度大小等），其热弯的制度是不相同的，在每一种具体热弯的玻璃需要确定工艺参数、热弯的温度范围、各个操作工序的持续时间，模具的温度等。