CN103553306A - 一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法 - Google Patents

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吴贲华
张小燕
杨娟
王银茂
姜守进
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Abstract

本发明涉及钢化玻璃制备领域，尤其涉及一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法。本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法。其特点是先采用物理钢化技术为主、化学钢化技术为辅的方法制备出一种高强度的单片玻璃，再利用夹层技术和精密成型技术加入玻璃导电加热膜和抗飞溅膜，最后生产出一种高强度、有效除雾除霜的多层高速列车风挡玻璃。本发明的高速列车风挡玻璃具有强度高、透光性好、电加热均匀等特点。

Description

一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法
技术领域
本发明涉及钢化玻璃制备领域，尤其涉及一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法。
背景技术
随着列车速度的提高，对作为高速列车重要组成部分的玻璃的性能要求越来越高；高速列车玻璃要求有较好的抗冲击性能、一定的电加热性能、良好的光学性能，更重要的是要具有高强度；因为只有高强度才能保证高速列车在一些特定环境中（如从隧道中驶出时，或者在寒冷的冬季运行时，或者在使用电热除霜时，或者在两列列车高速会车时）的行车安全性和运行稳定性；因此，如何生产出高强度的风挡玻璃是高速列车安全运行的重要课题。
在现有的技术中，高速列车风挡玻璃多采用玻璃原片成型夹层技术生产，光学性能良好但是强度很低、电加热性能差。本方法在现有技术的基础上采用精密成型技术、通过添加导电透明高分子膜、以物理钢化技术为主、化学钢化技术为辅的方法制备出一种高强度、均匀加热、透光性好的高速列车风挡玻璃，在保证良好的光学性能基础上提高玻璃强度，降低玻璃的运行破损率，并有效除雾除霜，提高列车的运行安全性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法。其特点是先采用物理钢化技术为主、化学钢化技术为辅的方法制备出一种高强度的单片玻璃，再利用夹层技术和精密成型技术加入玻璃导电加热膜和抗飞溅膜，最后生产出一种高强度、有效除雾除霜的多层高速列车风挡玻璃。本发明的高速列车风挡玻璃具有强度高、透光性好、电加热均匀等特点。
为实现以上目的，本发明的高速列车专用高强度钢化玻璃的生产工艺，主要包括以下步骤：
（1）将普通平板玻璃切割、磨边，放入热弯成型炉相应模具中进行热弯成型；
（2）将钾盐、钠盐和铯盐混合形成混合物，先预热，再升温，充分搅拌，制成所需的熔盐；
（3）将成型后的玻璃放入交换炉熔盐槽中，进行离子交换，完成化学钢化；
（4）将经化学钢化后的玻璃放入加热炉中加热，再放入快速冷却炉进行急冷处理，然后进入二次冷却炉进行徐冷处理，最后得到高强度的单片弯曲玻璃；
（5）由外至里分别将外层单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层单片弯曲玻璃和抗飞溅膜组成高强度、有效除雾除霜的四夹层高速列车风挡玻璃。
其中外层单片弯曲玻璃和里层单片弯曲玻璃均为步骤（4）得到的高强度的单片弯曲玻璃，且形状大小相同；玻璃导电加热膜的制备方法见中国专利申请201110316098.8；抗飞溅膜为商用的PEP膜，该夹层玻璃是由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）将外层单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层单片弯曲玻璃和抗飞溅膜按顺序在一定温度（125-150°C）和一定压力（0.8-1.5MPa）下粘结成一个整体的。
其中步骤（1）中所述热弯成型的温度为500-700°C。
其中步骤（2）中所述混合物中钾盐40wt%-60wt %、钠盐5wt%-10wt %、铯盐35wt %-55 wt %。
其中步骤（2）中所述的钾盐、钠盐、铯盐分别为硝酸钾或磷酸钾、硝酸钠或磷酸钠、硫酸铯或硝酸铯。
其中步骤（2）中所述的预热指在200-300°C下预热1小时，再升温指升高到400-500°C。
其中步骤（3）中所述离子交换的温度为400-450°C，时间为12-24小时。
其中步骤（4）中所述加热的时间为150-160秒，待炉时间为10秒，炉内温度为690-710°C。
其中步骤（4）中所述急冷处理的强化风压为650-750 mmAg，冷却时间为80-120秒。
其中步骤（4）中所述徐冷处理的徐冷风压为300-400 mmAg。
本发明与现有技术相比具有以下显著优点：
（1）使用本发明的生产工艺，明显提高了离子交换速度和交换深度，大大增加了玻璃的表面压应力，提高了生产效率，制得的单片钢化玻璃的强度是普通玻璃的10-15倍，抗冲击性能好。
（2）本发明生产工艺条件简单，成本低廉，特别适易于成批量、大规模的工业化生产。
（3）应用本发明将两片玻璃、玻璃导电加热膜和抗飞溅膜组成四夹层玻璃，可得到兼具有强度高、透光性好、电加热均匀等特性的多层高速列车风挡玻璃，该玻璃在保证良好的光学性能基础上，可有效除雾除霜，提高列车的运行安全性。
附图说明
图1是本实用高速列车专用高强度钢化玻璃的结构示意图。
1为外层单片弯曲玻璃，2为玻璃导电加热膜，3为里层单片弯曲玻璃，4为抗飞溅膜。
具体实施方式：
实施例1
（1）将普通平板玻璃切割、磨边，放入热弯成型炉相应模具中于500℃下进行热弯成型；
（2）将60%硝酸钾、5%硝酸钠、35%硝酸铯混合，先在200°C下预热1小时，再升高到400°C，充分搅拌，制成所需的熔盐；
（3）将成型后的玻璃放入交换炉熔盐槽中，在400℃下进行24小时的离子交换，完成化学钢化；
（4）将经化学钢化后的玻璃放入加热炉中加热，加热时间为150秒，待炉时间为10秒，炉内温度为690°C，再放入快速冷却炉进行急冷处理，强化风压为650 mmAg，冷却时间为80秒，然后进入二次冷却炉进行冷却，徐冷风压为300mmAg，最后得到高强度的单片弯曲玻璃；
（5）利用夹层技术和精密成型技术，由外至里分别将外层单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层单片弯曲玻璃和抗飞溅膜组成高强度、有效除雾除霜的四夹层高速列车风挡玻璃；该夹层玻璃是由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶将上述四块玻璃按顺序在125°C和1.5MPa下粘结成一个整体的。
该条件下得到的单片弯曲玻璃强度为720MPa，夹层玻璃能有效抗击1KG飞弹以机车Vmax+160km/h速度的撞击，该夹层玻璃透光性好，透光率达到80%，导电均匀，将其置于雾气环境中，通电30-40秒，可将雾气完全去除。
实施例2
（1）将普通平板玻璃切割、磨边，放入热弯成型炉相应模具中于600℃下进行热弯成型；
（2）将50%磷酸钾、10%磷酸钠、40%硫酸铯混合，先在300℃下预热1小时，再升高到500℃，充分搅拌，制成所需的熔盐； 
（3）将成型后的玻璃放入交换炉熔盐槽中，在450℃下进行12小时的离子交换，完成化学钢化；
（4）将经化学钢化后的玻璃放入加热炉中加热，加热时间为160秒，待炉时间为10秒，炉内温度为710°C，再放入快速冷却炉进行急冷处理，强化风压为750 mmAg，冷却时间为120秒，然后进入二次冷却炉进行徐冷处理，徐冷风压为400 mmAg，最后得到高强度的单片弯曲玻璃；
（5）利用夹层技术和精密成型技术，由外至里分别将外层单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层单片弯曲玻璃和抗飞溅膜组成高强度、有效除雾除霜的四夹层高速列车风挡玻璃；该夹层玻璃是由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶将上述四块玻璃按顺序在150°C和0.8MPa下粘结成一个整体的。
该条件下得到的单片弯曲玻璃强度为740MPa，夹层玻璃能有效抗击1KG飞弹以机车Vmax+165km/h速度的撞击，该夹层玻璃透光性好，透光率达到82%，导电均匀，将其置于雾气环境中，通电25-35秒，可将雾气完全去除。
实施例3
（1）将普通平板玻璃切割、磨边，放入热弯成型炉相应模具中于700℃下进行热弯成型；
（2）将60%磷酸钾、8%磷酸钠、32%硫酸铯混合，先在250℃下预热1小时，再升高到450℃，充分搅拌，制成所需的熔盐； 
（3）将成型后的玻璃放入交换炉熔盐槽中，在420℃下进行20小时的离子交换，完成化学钢化；
（4）将经化学钢化后的玻璃放入加热炉中加热，加热时间为155秒，待炉时间为10秒，炉内温度为700°C，再放入快速冷却炉进行急冷处理，强化风压为700mmAg，冷却时间为100秒，然后进入二次冷却炉进行冷却，徐冷风压为350mmAg，最后得到高强度的单片弯曲玻璃；
（5）利用夹层技术和精密成型技术，由外至里分别将外层单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层单片弯曲玻璃和抗飞溅膜组成高强度、有效除雾除霜的四夹层高速列车风挡玻璃；该夹层玻璃是由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶将上述四块玻璃按顺序在135°C和1MPa下粘结成一个整体的。
该条件下得到的单片弯曲玻璃强度为750MPa，夹层玻璃能有效抗击1KG飞弹以机车Vmax+170km/h速度的撞击，该夹层玻璃透光性好，透光率达到84%，导电均匀，将其置于雾气环境中，通电25-35秒，可将雾气完全去除。
实施例4
（1）将普通平板玻玻璃切割、磨边，放入热弯成型炉相应模具中于650℃下进行热弯成型；
（2）将40%硝酸钾、10%硝酸钠、50%硫酸铯混合，先在300℃下预热1小时，再升高到450℃，充分搅拌，制成所需的熔盐； 
（3）将成型后的玻璃放入交换炉熔盐槽中，在430℃下进行14小时的离子交换，完成化学钢化；
（4）将经化学钢化后的玻璃放入加热炉中加热，加热时间为150秒，待炉时间为10秒，炉内温度为710°C，再放入快速冷却炉进行急冷处理，强化风压为720 mmAg，冷却时间为10秒，然后进入二次冷却炉进行徐冷处理，徐冷风压为380mmAg，最后得到高强度的单片弯曲玻璃；
（5）利用夹层技术和精密成型技术，由外至里分别将外层单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层单片弯曲玻璃和抗飞溅膜组成高强度、有效除雾除霜的四夹层高速列车风挡玻璃；该夹层玻璃是由聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶将上述四块玻璃按顺序在145°C和1.2MPa下粘结成一个整体的。
该条件下得到的单片弯曲玻璃强度为750MPa，夹层玻璃能有效抗击1KG飞弹以机车Vmax+170km/h速度的撞击，该夹层玻璃透光性好，透光率达到85%，导电均匀，将其置于雾气环境中，通电25-35秒，可将雾气完全去除。

Claims (6)

1.一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将普通平板玻璃切割、磨边，放入热弯成型炉相应模具中进行热弯成型；
（2）将钾盐、钠盐和铯盐混合形成混合物，先预热，再升温，充分搅拌，制成所需的熔盐；
（3）将成型后的玻璃放入交换炉熔盐槽中，进行离子交换，完成化学钢化；
（4）将经化学钢化后的玻璃放入加热炉中加热，再放入快速冷却炉进行急冷处理，然后进入二次冷却炉进行徐冷处理，最后得到高强度的单片弯曲玻璃；
（5）由外至里分别将外层的单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层的单片弯曲玻璃和抗飞溅膜组成高强度、有效除雾除霜的四夹层高速列车专用高强度钢化玻璃；其中外层单片弯曲玻璃和里层单片弯曲玻璃均为步骤（4）得到的高强度的单片弯曲玻璃，且形状大小相同。
2.如权利要求1所述的一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：其中步骤（1）中所述热弯成型的温度为500-700°C。
3.如权利要求1所述的一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：其中步骤（2）中所述混合物中钾盐40wt%-60wt %、钠盐5wt%-10wt %、铯盐35wt %-55 wt %；所述的钾盐、钠盐、铯盐分别为硝酸钾或磷酸钾、硝酸钠或磷酸钠、硫酸铯或硝酸铯；所述的预热指在200-300°C下预热1小时，再升温指升高到400-500°C。
4.如权利要求1所述的一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：其中步骤（3）中所述离子交换的温度为400-450°C，时间为12-24小时。
5.如权利要求1所述的一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：其中步骤（4）中所述加热的时间为150-160秒，待炉时间为10秒，炉内温度为690-710°C；所述急冷处理的强化风压为650-750 mmAg，冷却时间为80-120秒；所述徐冷处理的徐冷风压为300-400 mmAg。
6.如权利要求1所述的一种高速列车专用高强度钢化玻璃的制备方法，其特征在于：所述由外至里分别将外层的单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层的单片弯曲玻璃和抗飞溅膜组成高强度、有效除雾除霜的四夹层高速列车专用高强度钢化玻璃指：四夹层高速列车专用高强度钢化玻璃由聚乙烯醇缩丁醛将外层的单片弯曲玻璃、玻璃导电加热膜、里层的单片弯曲玻璃和抗飞溅膜按顺序在125-150°C和0.8-1.5MPa下粘结成一个整体。
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