对钢化玻璃彩虹斑纹现象的分析与工艺控制.doc

对钢化玻璃彩虹斑纹现象的分析与工艺控制第40卷第1期2012年2月玻璃与搪瓷GLASS&ENAMELVo1.40No.1Feb.2012对钢化玻璃彩虹斑纹现象的分析与工艺控制许伟光(洛阳凌空安全玻璃有限公司,河南洛阳471004)摘要:彩虹斑现象不影响钢化玻璃的质量,但影响外观视觉效果.其原因是玻璃钢化后的应力分布不均.从玻璃加热和吹风冷却工艺与设备提出减少彩虹斑现象的改进方法.关键词:钢化玻璃;缺陷;彩虹斑中图分类号:TQ171.732文献标识码:B文章编号:10002871(2012)O1003203AnalysisofRainbowSpotPhenomenoninToughenedGlassandItsTechnologicalControlMethodXUWeiguang彩虹斑现象对钢化玻璃本身的质量,无论是玻璃的反射效果(主要指玻璃的反射失真现象),玻璃的强度,还是玻璃的透射效果,都不会造成影响.门窗幕墙钢化玻璃国家标准GB15763.22005中也未对钢化玻璃彩虹斑现象进行限制和要求.但是相对明显的彩虹斑纹的出现,必然会引起客户的极大不满.笔者结合多年钢化生产工艺一线操作的经验,针对门窗幕墙类钢化玻璃彩虹斑纹出现的原因与工艺控制的方法进行探讨.1彩虹斑纹出现的原因钢化之前的原片浮法玻璃,在结构上属于原子排列不规则的无定型结构,其原子排列在微观上杂乱无章,导致了宏观上的物理化学性质的同性.各向同性导致的结果是光线在通过玻璃时,总能有合适的通路使其通过.所以退火良好的浮法原片玻璃,光线通过的速度在所有方向都一样,出射光与入射光没有变化,不会出现彩虹斑纹的现象.钢化后的玻璃会在玻璃的表面形成永久的压应力,在玻璃的内部形成永久的张应力.宏观上相对不规则的原子排列造成钢化后的玻璃成为各向异性材料,当一束偏振光通过钢化玻璃时,光线通路成为一条曲折的路线.由于玻璃内部存在着永久的张应力,这束光会被分解为两束传播速度不同的偏振光,一束为传播速度相对较快的光,一束为传播速度相对较慢的光.当在某一点形成的两束光与在另外一点形成的光束相交时,由于光传播速度的不同,在光束相交点存在着相位差,在这一点上两束光就会产生干涉现象.当两束光线的振幅方向相同时,光线被加强,在视觉上产生亮视场,即彩虹斑纹.所以,钢化玻璃应力分布越不均匀,表面所产生的彩虹斑纹现象就越为明显.2避免和减少钢化玻璃彩虹斑纹现象的工艺控制方法收稿日期:20110713第40卷第1期玻璃与搪瓷?33?通过上述钢化玻璃产生彩虹的原因分析,可以明确出现彩虹斑纹现象的罪魁祸首是玻璃钢化后的应力分布不均匀.玻璃在钢化后应力分布越均匀,出现的彩虹斑纹就越小.2.1玻璃的加热要想避免和减小玻璃钢化后的彩虹斑纹,在进行风冷前玻璃各个区域的温度必须做到高度的均匀一致,否则玻璃温度相对高区域所产生的内部张应力大,表面压应力较小,玻璃温度相对低的区域所产生的内部张应力小,外部压应力较大,最终导致玻璃表面产生分布不均匀的应力.为了做到炉内温度的均匀一致,应当合理控制以下几个方面:(1)在设定加热炉的炉温时,要充分考虑炉体边部的散热情况,炉体边部的温度设置要略高于炉体中部的炉温设置,同时要保证炉体边部的密封良好,保温棉无破损现象;(2)要保证炉体内温度传感器的准确性,对出现故障的温度传感器要及时进行更换;(3)不能正常的加热器及时更换;(4)玻璃进炉前合理地上片码放,不能反复使用某一种码放排列的方法,这样会导致该区域温度低于长时间未码放玻璃的区域;(5)加热炉的炉丝布局对玻璃的均匀加热也十分重要,建议选用矩阵式炉丝布局.2.2玻璃的吹风冷却加热后的玻璃在进行急冷吹风时,由于吹风冷却的不均匀也会导致应力:均,冷却强度相对较大的区域会形成玻璃表面压应力大,冷却强度小的区域会形成玻璃表面的压应力小.为了避免由于吹风冷却过程而造成的应力不均,应从以下几个方面着手进行控制:(1)必须保证钢化炉急冷段的风栅所有吹风孔无遮挡完全的通透;(2)上下风栅的导风管保证无破损漏气且无折皱,特别是下风栅的导风管,在进行生产前要清理掉积压的碎玻璃渣;(3)保证风冷段辊道所缠绕的芳纶绳间隙一致,加热后在玻璃传输到风冷段时,风冷段辊道也具有一定的导热能力,玻璃与辊道接触的部位被迅速冷却,如果风冷段辊道所缠绕的芳纶绳间隙不一致,同样会造成玻璃的冷却不均匀;(4)风冷段上下风栅风眼孔径的大小要一致,风眼的孔壁表面要保证光洁,不能存在金属毛刺,如果风眼孔壁存在金属毛刺很粗糙,吹出来的风一定程度上会被阻滞,也会对玻璃的均匀冷却产生影响.玻璃进行急冷时,从风栅孔中喷出的高速气流呈圆锥状,它不断与玻璃摩擦,进行热量交换.从热力学分析,气流垂直冷却玻璃板面时,冷却的速度与气流相对于玻璃运动的速度有关.玻璃在进行冷却时,理想条件下两面冷却是对称进行的.玻璃板面与风栅吹风孔中心轴越近,冷却的速率越快(如图1如示).其结果造成玻璃钢化应力分布不均匀.提高玻璃与风栅的相对运动速度有利于玻璃的均匀冷却.玻璃在吹风冷却时宜采用小摆幅高频率的冷摆动.3钢化玻璃的安装角度与观察角度钢化玻璃彩虹斑的出现与玻璃的安装角度和观察角度有很大的关系,之所以能看到钢化彩虹斑,是由于可见光通过玻璃,光线从玻璃的表面以某一角度反射时,有部分光发生了偏振,透过玻璃的折射光也有部分发生了偏振,当可见光入射角的正切值与玻璃的折射率相等时反射偏振达到最大值.无色透明玻璃的折射率为1.5,光线以56.的入射角从玻璃表面所反射的光几乎全部为偏振光.玻璃表面的反射率为4%,我们所看到的反射光是从两个各为4%反射率的表面反射的.光线照射到门窗幕墙的内表面时,由于反射光经过了存在应力的玻璃,这部分光与门窗幕墙外表面的反射光发生干涉作用就产生了彩色斑纹.因此,在以入射角56.观察玻璃时彩虹斑纹最为明显,特别是采用钢化中空玻璃的门窗幕墙,由于反射面较多,偏振光也较多,对于有同样应力不均匀的钢化玻璃,我们看到的彩虹就会显得更加严重.?34?玻璃与搪瓷20l2年2月风嘴广上风糨八八图I玻璃在冷却段风栅吹风与局部冷却速率示意图4结语随着人们审美水平的提高,对钢化玻璃在要求安全强度性能的同时,彩虹斑现象应当引起每一名玻璃材料科技工作者的重视.减轻乃至消除钢化玻璃应力不均匀应当成为重要的努力方向和目标.只要选用合理的钢化设备和控制工艺,完全可以达到减少光彩虹斑现象的出现,达到对钢化玻璃美观的要求.参考文献:1朱雷波.平板玻璃深加工学M.武汉:武汉工业大学出版社,20022王承遇.玻璃表面处理工艺M.北京:化学工业出版社,2004.0000日本废旧玻璃再生利用技术受青睐ed,在目前举办的第九届中国海峡项目成果交易会上,来自日本的废玻璃再生利用技术吸引了18家企业签订合作意向合同.据日本DIP.JAPAN株式会社中国代表处负责人林仕源介绍,该技术把混杂在一起的玻璃