CN103342477B - 弧形化学钢化夹胶结构玻璃的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弧形化学钢化夹胶结构玻璃的加工方法，包括如下顺序步骤：（1）按尺寸切割，磨边处理，（2）将结构玻璃的若干基片叠加在一起热弯，所述基片之间采用1000目以上的高精细微粉间隔，（3）将热弯后的基片化学钢化，（4）化学钢化玻璃夹胶合片，所述基片厚度为8-20mm。本发明将若干基片玻璃同时热弯，使弧形玻璃之间吻合度非常好，而采用化学钢化的玻璃强度高，单片化学钢化玻璃四点抗弯强度值≥300MPa(7500N)，可作为结构或承重之用。

Description

弧形化学钢化夹胶结构玻璃的加工方法

技术领域

本发明属于玻璃加工领域，特别是涉及一种弧形化学钢化夹胶结构玻璃的加工方法。

背景技术

随着生活能力的提高，人们似乎不再仅仅局限于简单的物质生活。同时追求的是更高、更安全、环保的精神生活享受。玻璃不仅仅是起到遮风挡雨和节能的要求，更多的设计师将玻璃应用到建筑的主题中，并做为结构和承重，并要求具有较高的外观效果和力学性能。玻璃作为一种特殊的建筑材料被巧妙的设计在建筑物中，并且成为一种主导，其展现出的是一种全新的建筑设计理念，具有强烈地视觉冲击效果的结构玻璃应运而生，成为今后建筑的发展方向，它为建筑带来的是一种更为简约、舒适、安全的环境，并且成为建筑的闪亮点。目前，国内使用的结构玻璃均是采用物理全钢化、半钢化玻璃作为基片合夹胶后使用。

物理全钢化玻璃由于加工工艺的原因；1、在多层夹胶叠加后会出现明显的彩虹斑现象，影响美观。2、物理钢化是在玻璃软化点以上制作而成，以及制作工艺的原因，使玻璃存在着不可避免的波形弯曲，以及弯钢化中的直边现象，在GB15763.2-2005中波形弯曲不超过0.2%，但物理钢化可以与热弯同时完成。而化学钢化是在玻璃软变点以下进行的，又与物理钢化工艺不一样，故不产生波形弯曲现象。这一点在合夹胶是很重要，而且由于物理钢化的玻璃有波形弯曲，所以在合夹胶是吻合度不够，会给夹胶造成很多问题，如：产生气泡等。3、而且在使用过程中由于原片本身的缺陷，使物理钢化后的玻璃存在着一定的自爆问题，埋下安全隐患，半钢化玻璃虽然没有自爆问题，但由于其本身承载强度较低，无法达到承重结构的要求。故在建筑物中一般不作为承重结构使用。

因为化学钢化玻璃不存在自爆现象，无彩虹斑、热稳定性能好、高透光性、不产生光畸变，其静载荷强度是物理全钢化的两倍。即时撞击破碎也不会像物理钢化一样形成小颗粒状，仍保持原来形状，还具有一定的承载能力，给更换提供了足够的时间，更安全。这些化学钢化玻璃的特性使其作为承重结构玻璃成为了可能。化学钢化玻璃是采用低温离子交换工艺制造的。低温离子交换工艺的简单原理是在400℃左右的碱盐溶液中，使玻璃表层中半径较小的离子与溶液中半径较大的离子交换，比如玻璃中的锂离子与溶液中的钾或钠离子交换，玻璃中的钠离子与溶液中的钾离子交换，利用碱离子体积上的差别在玻璃表层形成嵌挤压应力。大离子挤嵌进玻璃表层的数量与表层压应力成正比，所以离子交换的数量与交换的表层深度是增强效果的关键指标。由于离子交换层较薄，所以化学钢化玻璃方法用于增强薄玻璃效果显著，对厚玻璃的增强效果不甚明显，特别适合增强2～4mm厚的玻璃。目前国内生产的化学钢化玻璃一般厚度在0.33mm—6mm之间薄板玻璃，主要应用于手机屏幕，电脑、电视屏等电子产品领域以及高速列车和飞机的前挡风玻璃等航空领域。用于厚板的化学钢化工艺还有待进一步研究。

但是作为弧形化学钢化夹胶结构玻璃还需要解决的热弯工艺、夹胶合片工艺、化学钢化工艺以及三个工艺之间的前后顺序与衔接。

发明内容

针对上述领域中的需求，本发明提供一种弧形化学钢化夹胶结构玻璃的加工方法，使弧形玻璃之间吻合度非常好，而且强度高，单片化学钢化玻璃四点抗弯强度值≥300MPa(7500N)，可作为结构或承重之用。

一种弧形化学钢化夹胶结构玻璃的加工方法，包括如下顺序步骤：（1）按尺寸切割，磨边处理，（2）将结构玻璃的若干基片叠加在一起热弯，所述基片之间采用1000目以上的高精细微粉间隔，（3）将热弯后的基片化学钢化，（4）化学钢化玻璃夹胶合片，所述基片厚度为8-20mm。

所述化学钢化的步骤包括；1）将清洗，干燥好的玻璃放入预热炉中至350-400℃，2）快速放进430-450℃的加入有1%Sb₂O₃的KNO₃盐槽中，离子交换20-24小时，3）再提升至退温炉中降温至60℃，4）清洗后检验。

所述KNO₃盐槽中还加入有浓度为0.8%大半径的金属离子氧化物或硝酸盐。

所述金属离子氧化物为Al₂O₃或/和SeNO₃。

所述磨边处理为将边磨成圆弧形。

所述基片有3片，所述胶为PVB胶片。

所述基片为10mm超白玻璃。

由于热弯比化学钢化的温度高，需要在软化点以上操作，因此本发明的工艺确定在热弯后进行化学钢化才能使玻璃真正有化学钢化的高强度效果。但作为弧形夹胶玻璃，最难的是玻璃基片之间的吻合度，因为要将夹胶玻璃作为承重之用，所以吻合度要求非常高。因此本发明将若干基片叠合在一起热弯，但这样厚度就增加了很多，为了达到技术要求的理想弧度，就要把加热时间加长，使玻璃充分软化来吻合模具的弧度，这样弧度不一致造成的无法合夹胶问题就解决了。因为多片玻璃叠加，厚度增加，加热时间则延长了，由于玻璃自重和太软的缘故，使玻璃与玻璃之间，玻璃与模具之间紧贴在一起，破坏了玻璃表面质量，直接影响到后续化学钢化的质量和成品的外观效果。为了不让玻璃与模具，玻璃与玻璃紧贴在一起，要在它们之间加一种既能起到很好的隔离作用，又不能是玻璃表面产生新的麻点并且还有保证它们之间的吻合度，最终我们选择了一种1000目以上的高精细微粉用于玻璃之间的隔离，有效提高了热弯质量。

在整个化学钢化玻璃生产过程中，对其四点抗弯强度产生影响的因素有很多，主要有3方面因素：1、离子交换温度和时间对玻璃抗弯强度的影响；2、边部及表面处理质量对玻璃抗弯强度的影响；3、KNO₃熔盐成分对玻璃抗弯强度的影响。在热弯前己将玻璃磨边处理，将常规的八角形状改为圆弧形，可以进一步提高抗弯强度。提高离子交换深度的方法就是提高反应温度和加长反应时间。当然，温度越高、时间越长离子交换的深度越厚，但要注意的是随之产生的应力松弛现象会产生副作用，使表面应力降低，韧性消失。本发明将离子交换时间延长至20小时以上，但四点抗弯测试结果只有70MPa左右，与没进行钢化的玻璃一样，后来通过提取KNO₃熔盐进行化学分析，KNO₃熔盐在400℃高温下，会分解出一定的KNO₂和O₂，O₂对化学钢化的进行有阻碍作用，通过多次试验，加入一定量的Sb₂O₃可以有效消除KNO₃初期钝化现象，恢复KNO₃离子交换能力，弯值在280MPa-300Mpa。同时为了使抗弯效果更好，加入Al₂O₃、SeNO₃等大半径的金属离子氧化物或硝酸盐也可以很好的提高抗弯效果，使抗弯值进一步提高。

最后，在夹胶时，合片后的玻璃从合片室传到下片台，从下片台转运到高压釜，在这过程中必须得保证玻璃不能错位。由于胶片在高温时是软化状，有一定的流动性，要在玻璃的孔中插入固定销，用于保证因胶片流动而产生的叠差现象，有效的提高了化学钢化结构玻璃的叠差与吻合度的问题。

本发明将结构玻璃同时热弯，使弧形玻璃之间吻合度非常好，而且采用了化学钢化，强度高，单片化学钢化玻璃四点抗弯强度值≥300MPa(7500N)，可作为结构或承重之用。

附图说明

图1化学钢化玻璃磨边对比图，

图中A的右侧为八字边，B的左侧为圆弧边。

具体实施方式

夹胶玻璃材料组成：

10mm超白+1.52PVB+10mm超白+1.52PVB+10mm超白

玻璃规格:1600mm X1800mm

总厚度:33.04mm

此种结构玻璃要经过切割、磨边、热弯、化学钢化再夹胶五道工艺方法制作。将多层超白玻璃通过PVB胶片有效地叠加在一起，使得多层玻璃融为一体，抗弯、抗压强度等性能都得到进一步提高而且更具有简约和美观性也为设计师提供更多的设计空间。

1切割：检验外观质量和可见缺陷，气泡、结石、杂质、爆边、掉角等；测量尺寸偏差、对角线偏差（最小刻度1mm的钢卷尺）尺寸公差控制：0、-1mm，对角线≤2mm

2、磨边要求：

2.1成品玻璃为3片热弯及化学钢化后合成一块夹层玻璃，要求整体的叠差不能大于0.5mm。

2.2在接收切割玻璃时要对半成品玻璃进行验收。

2.3化学钢化玻璃边部应进行倒角和细磨抛光处理，由常规的八角形改为圆弧形，见图1所示。

2.4边部抛光完成的半成品玻璃，清洗干净后贴膜，统一在指定区域内存放，由质检员对表面质量和尺寸公差进行100%全检，合格后方可转入化学钢化作业区。

3、热弯要求

由于成品玻璃是圆弧形，所以要对磨好的玻璃进行热弯，在热弯过程中怎样能使三片玻璃的弧度吻合一致，本发明采用三片玻璃叠加起来一起进行热弯，为了达到技术要求的理想弧度，就要把加热时间加长，使三片玻璃充分软化来吻合模具的弧度，这样就解决了弧度不一致造成的无法合夹胶问题。因为三片玻璃叠加还有加热时间的加长，由于玻璃自重和太软的缘故，使玻璃与玻璃之间，玻璃与模具之间紧贴在一起，破坏了玻璃表面质量，直接影响道后续化学钢化的质量和成品的外观效果。为了不让玻璃与模具，玻璃与玻璃紧贴在一起，要在它们之间加一种既能起到很好的隔离作用，又不能是玻璃表面产生新的麻点并且还有保证它们之间的吻合度，最终我们选择了一种1000目以上的高精细微粉用于玻璃之间的隔离，有效提高了热弯质量。

4、化学钢化

熔盐液：KNO₃盐溶液，加有一定浓度的1%Sb₂O₃和0.8%Al₂O₃

离子交换时间:20-24个小时，单片化学钢化玻璃检测四点抗弯强度值≥300MPa(7500N)

具体操作工艺：

a、玻璃在吊栏中垂直摆放，间距约为20mm（2mm以内的薄玻璃摆放间距可适当减小）；玻璃与金属架搭接处应用无碱高温的玻璃丝缠绕，以防止玻璃因降温不均时与金属架接触炸裂，缠绕厚度一般为3-5mm，玻璃放在缠绕后的金属架上。b、在装完玻璃后将吊栏放入到预热炉内，关闭炉门；预热时间应遵照炉体内玻璃载有量的多少级玻璃摆放的容度大小来确定；玻璃进入预热炉后，先关闭排气孔，然后按设置温度加热，加热时间分3-4段，每段间隔10分钟，预热时间约3-4小时，预热温度350-400℃；预热结束后将预热炉体移动至交换炉上部，然后通过用传送升降系统将装载玻璃的吊栏放置在离子交换槽的熔盐液中，此时的熔盐液温度应在450℃左右。c、开始计时离子交换，交换时间根据强度确定。d、交换结束后，将装载玻璃的吊栏通过升降系统提升到预热炉内，开始滴熔盐液，约10-20分钟，滴完熔盐液后关闭预热炉门，将装载玻璃的预热炉退至起始工位。e、预热炉退到起始工位冷却20分钟，然后开启排热阀门继续冷却，冷却时间约3-4小时，使炉内温度降至80-100℃左右。f、化学钢化玻璃冷却后，打开预热炉门，通过升降系统将吊栏下移到平台车上，然后将平台车拉出，使用高压水进行初步清洗。化学钢化玻璃经过高压水冲洗后的玻璃送到清洗干燥机上进行清洗烘干并检查包装。

5、夹胶

合片后的玻璃从合片室传到下片台，从下片台转运到高压釜，在这过程中必须得保证玻璃不能错位。由于胶片在高温时是软化状，有一定的流动性，要在玻璃的孔中插入固定销，用于保证因胶片流动而产生的叠差现象，有效的提高了化学钢化结构玻璃的叠差与吻合度的问题。

Claims (6)

1.一种弧形化学钢化夹胶结构玻璃的加工方法，包括如下顺序步骤：(1)按尺寸切割，磨边处理，(2)将结构玻璃的若干基片叠加在一起热弯，所述基片之间采用1000目以上的高精细微粉间隔，(3)将热弯后的基片化学钢化，(4)化学钢化玻璃夹胶合片，所述基片厚度为8-20mm；

所述化学钢化的步骤包括；1)将清洗，干燥好的玻璃放入预热炉中至350-400℃，2)快速放进430-450℃的加入有1％Sb₂O₃的KNO₃盐槽中，离子交换20-24小时，3)再提升至退温炉中降温至60℃，4)清洗后检验。

2.根据权利要求1所述的加工方法，所述KNO₃盐槽中还加入有浓度为0.8％大半径的金属离子氧化物或硝酸盐。

3.根据权利要求2所述的加工方法，所述金属离子氧化物为Al₂O₃或/和SeNO₃。

4.根据权利要求1所述的加工方法，所述磨边处理为将边磨成圆弧形。

5.根据权利要求1所述的加工方法，所述基片有3片，所述胶为PVB胶片。

6.根据权利要求1所述的加工方法，所述基片为10mm超白玻璃。