鍍膜玻璃生產(chǎn)中炸板和掰分問題的分析與探討

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　　引言

　　浮法玻璃企業(yè)已經(jīng)向大規(guī)模多品種方向發(fā)展，而熔窯（詞條“熔窯”由行業(yè)大百科提供）受當(dāng)時(shí)建造條件影響噸位都比較小，生產(chǎn)原片毫無優(yōu)勢(shì)。目前鍍膜玻璃的附加值還比較高，市場(chǎng)需求也日漸增長，鍍膜玻璃的經(jīng)濟(jì)效益就凸顯出來了，陸續(xù)開發(fā)出紅色系、灰色系、藍(lán)色系等多類鍍膜產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)。最近，又推出一個(gè)藍(lán)色系品種，生產(chǎn)過程中退火、縱切縱掰和橫切橫掰出現(xiàn)一系列問題，尤以掉角、白邊、橫斷、炸板等缺陷比例太高，5～6.5mm玻璃鍍膜后都會(huì)出現(xiàn)上述缺陷。本文針對(duì)我公司鍍膜玻璃生產(chǎn)中炸板和掰邊問題的實(shí)際解決做些淺易分析和探討。

　　1 在線鍍膜工藝概述

　　采用化學(xué)氣相沉積(ChemicalVapor Deposition)技術(shù)在線生產(chǎn)鍍膜玻璃，即在低壓的均勻載體氣流引導(dǎo)下，讓氣體或蒸汽的鍍膜材料在熱基片上流過并與基片反應(yīng)，而沉積出氧化物膜層。熱的玻璃基片所具有的熱能足夠使反應(yīng)源液滴在非常接近基片表面的上方氣化，然后不同的氣相反應(yīng)源相互反應(yīng)開始沉積。但液滴直接沉積在基片表面會(huì)降低膜層的均勻性（詞條“均勻性”由行業(yè)大百科提供），液滴相對(duì)于物料蒸汽的顆粒度的匹配性和物料性質(zhì)決定了膜層結(jié)構(gòu)的均勻性，多層供料(進(jìn)料口就有8 個(gè))是一種控制膜層均勻性的方法。霧化器噴出的液滴平均直徑不足10μm，甚至更小。有報(bào)道稱基片650℃時(shí)CVD 沉積速率能達(dá)100nm/s。膜層是氧化物形成的薄膜，鍍膜過程中還要引入氧氣參與反應(yīng)，這對(duì)錫槽是有害的，而多組氣幕則是用來避免氧氣泄露的;同時(shí)，錫槽后區(qū)保護(hù)氣中的氫含量也由5%提高到7.6%來確保還原氣氛。氣化物質(zhì)濃度與物質(zhì)原子向基片表面遷移滲入玻璃的數(shù)量直接影響膜層厚度，據(jù)測(cè)量底膜厚度約80nm，頂膜厚度約200nm。

　　該技術(shù)膜層沉積速率低，要求鍍膜反應(yīng)區(qū)比較長，設(shè)備安裝在錫槽收縮（詞條“收縮”由行業(yè)大百科提供）段中后部，生產(chǎn)時(shí)需要嚴(yán)格的工藝控制以保證氣氛要求。此時(shí)玻璃還在錫槽內(nèi)處于600℃以上高溫，反應(yīng)活性還很強(qiáng)，玻璃表面也潔凈新鮮，膜層與玻璃基片通過化學(xué)鍵結(jié)合，被烤入了玻璃，成為了玻璃的一部分，膜層化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性很好。在線膜系設(shè)計(jì)詳見表1。

　　2 問題的引出和機(jī)理分析

　　在珍珠藍(lán)試生產(chǎn)階段，經(jīng)常是玻璃一出退火窯就已經(jīng)發(fā)生劈邊或炸板了，破碎損失太多。鍍膜之后膜層邊緣在牙印附近，玻璃縱向炸裂多會(huì)發(fā)生在牙印內(nèi)側(cè)到板中范圍內(nèi)。縱向裂開的長度有5～30m(如果不處理也許在A 區(qū)、B 區(qū)就開始炸裂了)，有時(shí)引發(fā)橫炸。縱切縱掰和橫切橫掰時(shí)玻璃顯得很硬、很脆，無法分片，其表現(xiàn)為：

　　(1)掰邊時(shí)絕大多數(shù)不沿刀口斷開，在第一次掰邊時(shí)比較順利，二次掰邊時(shí)玻璃會(huì)整板炸碎或掉角;

　　(2)分片和橫掰時(shí)炸碎或是出現(xiàn)掉角和白渣。玻璃板掰斷時(shí)白渣嚴(yán)重，整個(gè)板寬方向幾乎都有，且多集中在玻璃板的一面。這些現(xiàn)象表明玻璃板橫向應(yīng)力分布是不合理的，應(yīng)力直接影響到玻璃的強(qiáng)度。高溫熔融的玻璃液冷卻（詞條“冷卻”由行業(yè)大百科提供）固化形成溫度梯度是熱應(yīng)力產(chǎn)生的原因，把它二維分解為：

　　(a)表層應(yīng)力：它是由玻璃板橫向溫度梯度不均引起的。各種在線應(yīng)力儀測(cè)出的就是這種應(yīng)力，它只取決于玻璃板橫向溫度分布。如果退火窯B 區(qū)橫向溫度不均，多產(chǎn)生永久平面應(yīng)力;C區(qū)之后的橫向溫差則導(dǎo)致暫時(shí)平面應(yīng)力。平面應(yīng)力是影響玻璃板的掰邊和橫掰的主要因素，掰斷去邊之后，平面應(yīng)力會(huì)消失大部分。

　　(b)厚度應(yīng)力：也稱端面應(yīng)力，是由玻璃表面與板芯在冷卻時(shí)縱向溫度梯度引起的。它受退火窯長度影響，在退火窯長度一定時(shí)，各個(gè)區(qū)的進(jìn)出口溫度(即冷卻速度)直接決定了應(yīng)力的大小。厚度應(yīng)力不但對(duì)玻璃板的橫掰和掰邊有影響，對(duì)深加工也有很大影響，而在線應(yīng)力儀是測(cè)不出厚度應(yīng)力的。

　　表層應(yīng)力是遠(yuǎn)大于端面應(yīng)力的，其破壞性也遠(yuǎn)大于端面應(yīng)力，這也是本文著重于解決玻璃板橫向溫度差的原因之一。

　　鍍膜玻璃的平面應(yīng)力分布詳見圖1 所示，即正常情況下，玻璃板中部是微弱的張應(yīng)力，邊部是微弱的壓應(yīng)力（詞條“壓應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供），結(jié)合玻璃切割狀態(tài)的性能看零應(yīng)力區(qū)要在牙印內(nèi)側(cè)。當(dāng)鍍上膜后則表面應(yīng)力曲線就會(huì)變化，一般來說都會(huì)有所增加，零應(yīng)力區(qū)的位置相應(yīng)內(nèi)移。膜層也使玻璃板邊部溫度降增大。如果玻璃板所受應(yīng)力繼續(xù)增加，當(dāng)玻璃邊部張應(yīng)力大于抗張強(qiáng)度時(shí)，一旦出現(xiàn)薄弱區(qū)域—結(jié)構(gòu)應(yīng)力和張應(yīng)力交匯的地方，就會(huì)炸裂釋放應(yīng)力。由格里菲斯(Griffith)脆性斷裂理論解釋為：玻璃內(nèi)部是存在微裂紋（詞條“裂紋”由行業(yè)大百科提供）的，開始時(shí)微裂紋尖端應(yīng)力不斷集中，繼而微裂紋擴(kuò)展延伸到應(yīng)力平衡區(qū)，之后會(huì)沿著玻璃板的最佳自身切割線縱向延伸。與機(jī)械應(yīng)力和鍍膜之后形成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力等因素互相影響，最終導(dǎo)致了鍍膜玻璃縱炸的發(fā)生。橫炸同理。

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