车用安全玻璃生产工艺和加工技术

摘要安全玻璃是汽车必不可少的部件，它对驾驶员的视线以及乘座人员的舒适性、安全性起着至关重要的作用，设计好轻盈、高科技的新颖车玻璃对汽车的动力性和燃油性也是新时期客户的要求。因此研究安全玻璃和使用安全玻璃是发展中国家逐步研究的课题，研制的意义大致集中在两个方面：一是提高汽车玻璃的安全性，二是使汽车玻璃具有新的功能。针对汽本文所讲的是汽车安全玻璃在生产过程中的钢化和夹层工艺流程，采取这种两种工艺使生产的质量和规模大大的提高，以及在生产过程中所采用两种加工技术：红外辐射过滤技术和微波加热技术。通过工艺流程，研究了汽车安全玻璃加工技术对汽车玻璃生产的影响。研究表明，采用红外辐射过滤加热技术和微波加热技术可以使玻璃辐射能量吸收率大于膜的吸收率，弯曲加工中膜温相对玻璃基板温度要低，有效地保证玻璃的光学性能，防止Low-E膜烧毁，控制了玻璃膜的温度。结合汽车安全玻璃的生产，分析了汽车玻璃的检测方法，从而有效保证了汽车玻璃的合格生产。根据汽车安全玻璃的发展，分析了汽车安全玻璃生产的新技术，为汽车安全玻璃的发展指明了方向。关键词：汽车安全玻璃，生产工艺，加工技术AutomotiveGlassesManufacturingProcessandTechnologyABSTRACTEssentialcomponentsinautomotivesafetyglasses,Itthedriver'slineofsightaswellasridingcomfortofpersonnel,securityplaysavitalroleindesigningagoodlight,high-technoveltycarglassonthevehicledynamicsandfuelisalsoaneweraofcustomerrequirements.Therefore,theStudyanduseofsafetyglasssafetyglassisthesubjectofresearchindevelopingcountriesandgraduallydevelopedthemeaningofbroadlyfocusedontwoaspects:oneistoincreaseautomobilesafetyglass,thesecondistomakeautoglasswithnewfeatures,forthesteamthisarticletalkingabouttheautomotivesafetyglassintheproductionprocessofsteel-basedandsandwichprocess,totakesuchtwokindsofprocessqualityandscaleofproductiongreatlyincreased,aswellasintheproductionprocessbyusingtwoprocessingtechnologies:Infraredradiationfiltertechnologyandmicrowaveheatingtechnology.Throughtheprocess,researchautomotivesafetyglassprocessingtechnologyforautomotiveglassproduction.Studieshaveshownthat,usinginfraredradiationheatingtechnologyandmicrowaveheatingfiltrationtechnologyallowstheradiationenergyabsorptionrateisgreaterthantheglassmembraneabsorptionrate,temperatureandrelativemedialbendingtheglasssubstratetemperaturemustbelow,effectivelyensuretheopticalpropertiesofglasstopreventtheLow-Efilmburned,controlthetemperatureoftheglassmembrane.Withtheproductionofautomobilesafetyglass,autoglassanalysisdetectionmethods,soastoeffectivelyensurethequalifiedproductionofautomotiveglass.Accordingtothedevelopmentofautomotivesafetyglass,analysisofnewautomobilesafetyglassproductiontechnology,thedevelopmentofautomotivesafetyglasscleardirection.Keywords:Automotivesafetyglass,ManufacturingProcess,Technology汽车安全玻璃生产工艺和加工技术0引言随着人们对行车安全性、燃油经济性及驾驶舒适性要求的不断提高，汽车玻璃日益成为购车者关注的焦点。市场需求推动了技术发展，并最终成就了汽车玻璃技术的革命性进步。太阳光对汽车的侵袭一般体现在两个方面：一是贯穿前风窗玻璃的直接光线：其二是反向辐射的红外线光，这类光线一旦被车辆吸收便难以逃逸。同时，红外线还会对驾驶员舱产生类似温室效应的影响。紫外线光能导致诸如皮革、塑料控制台和乙烯树脂仪表板等内饰部件的褪色。在日常日晒下，这些部件会慢慢老化、逐渐分解，进而导致功能失效。另外，红外线是热量的发源地。对于大多数工程环境而言，热量总是起着破坏的作用。依据这些基本原理对汽车玻璃技术展开研究。汽车安全玻璃由于具有良好的光学性、易成形及稳定的耐环境性能使其在汽车上得以广泛的应用。目前，我国国民经济继续保持较高的增长速度，国内的汽车市场将变得活跃多变，呈现良好的增长势头。相应的汽车玻璃行业。虽当前总量不少，但上规模、档次的企业屈指可数,具备一定规模整车配套能力的汽车璃企业就更少。由于国产汽车玻璃生产线投资小,上马容易,因此目前汽车玻璃生产能力已经超过了与生产汽车配套的需要。但是必须指出,目前经国际认证的上档次的汽车玻璃生产厂尚不到10家,与2010年汽车配套尚有很大缺口。因此为适应蓬勃发展的中国汽车工业,兴建与高档轿车配套的上规模、上档次的汽车玻璃生产线是有广阔前途的。1汽车安全玻璃的概况和作用1.1汽车玻璃的概况汽车玻璃是汽车的重要组成部分,它影响到汽车的安全性能、外观、车内舒适程度以及汽车的某些特殊功能。在汽车制造业兴起的初期,汽车上所使用的玻璃为有机玻璃和普通无机玻璃。有机玻璃硬度小、容易擦伤、易老化变形,其应用受到很大限制,现已淘汰不用。普通无机玻璃强度低、脆性大,碎片有锋利的边角,安全性能差,逐渐被安全性能好的夹层玻璃和钢化玻璃所取代。夹层玻璃是在两片或多片无机玻璃间嵌夹透明塑料膜片,经加热、加压粘合而成复合玻璃制品。夹层玻璃中嵌夹的胶片层具有很高的弹性和韧性。当夹层玻璃受到撞击时,胶片层能吸收部分冲击能而避免玻璃破裂。当撞击非常强时,玻璃先破裂,但会粘结在胶片层上而不会掉下来。钢化玻璃是一种淬火玻璃制品。将玻璃加热到一定的温度,然后迅速冷,玻璃内就会形成很大的均匀分布的内应力,玻璃的强度和热稳定性都会提高,能经受较大的冲击。普通玻璃破裂时,碎块边角锋利,易造成伤人事故。但钢化玻璃破碎后,会碎成细块,而且没有锋利的边角,随意触摸都不会擦破皮肤。由于夹层玻璃和钢化玻璃具有独特的优点,所以被称为安全玻璃。世界上许多国家陆续制订了有关法规,要求在所有的机动车辆上必须使用安全玻璃。英国、日本、中国分别年年实行了这项规定。在过去几十年里,发达国家完全使用安全玻璃,发展中国家逐步增加安全玻璃的用量,这个基本局面没有发生变化,但有关汽车玻璃的研究却一直非常活跃。研究的内容大致集中在两个方面上,一是提高汽车玻璃的安全性能。二是使汽车玻璃具有新的功能。由于钢化玻璃和夹层玻璃具有显著的安全特性,世界上许多国家陆续制订了有关法规,要求在汽车上必须使用安全玻璃英国、日本分别于2000年、2003年实行了这项规定随着安全玻璃生产技术不断完善汽车工业和建筑工业对安全玻璃的需求量不断上升,在过去几十年里安全玻璃的生产有了很大的发展,一些国家先后成为安全玻璃生产大国。在我国玻璃工业由于起步晚、发展慢、在品种、规格、质量和数量等方面存在许多问题。例如其安全性，因玻璃破碎而造成人员伤亡事故很多。国家于2000年颁布了“汽车用安全玻璃国家标准”，自2000年7月起执行，从即日起汽车风挡玻璃必须使用安全玻璃，这标志着国产汽车玻璃将全面更新。经过多年的努力,我国已能生产不同规格的安全玻璃产品,基本上可满足汽车工业和建筑工业的需求，但目前在技术、设备、产品质量等方面。同先进国家相比尚有较大差距。80年代以后,从国外引进了一些比较先进的生产线,因而可以生产可供汽车用的优质安全玻璃,缩短了与先进国家间的差距。1.2汽车安全玻璃的作用汽车玻璃是汽车的脸面,一辆汽车看起来光亮如新,汽车玻璃起着举足轻重的作用。同时,性能优良的汽车玻璃对汽车的乘坐舒适性、安全性也起着至关重要的作用。现代汽车尤其是轿车对玻璃的要求可谓精益求精。制造汽车玻璃时,需加入一些特殊的化学成分,以保证汽车玻璃的安全性和清晰度。当汽车发生交通事故时,这种汽车玻璃不是破碎成一块一块的玻璃碴,而是裂成一种网状形,彼此还粘连在一起这样可使驾驶员避免被飞溅的玻璃所击伤。汽车玻璃还可以防止眼睛眩目。当阳光直接照射到汽车玻璃上时,这种汽车玻璃能自动加深颜色,变为有色玻璃,滤去强光,保护眼睛。例如,古铜色的车窗玻璃,由于在玻璃上有淡淡的古铜色,使车窗玻璃富有高级感。除古铜色车窗玻璃之外,还有蓝色车窗玻璃等等。夜晚会车时汽车玻璃还能使对面强烈的大灯灯光变成柔和的灯光。有的汽车玻璃在白天还能自动改变车内亮度,因此使人眼感受到最佳舒服的亮度环境。在某些高级桥车上,采用热反射式车窗玻璃,还能够防止日光中的热线进入车厢里。进入冬天时,汽车前面、左右的玻璃不需用暖风去吹或用手擦拭除去雾气,它本身能自动除霜,避免雾气在上面凝结。在高速飞驰的汽车上,车窗玻璃能使人们感觉不到车辆的飞速行驶,避免头晕或精神紧张,使人们能尽情欣赏窗外的风景。除此之外,有的汽车玻璃还具有防弹和减轻车身质量等作用。防弹作用不用多说,在一些首脑车上应用较广。而在车篷顶上安装一块玻璃,不仅增加了车内的亮度,而且减少了车身质量。1.3目的和意义车用安全玻璃是汽车车身的重要用材之一，在较长的一段时间，还不可能用其它材料来取代。而且随着汽车工业，特别是轿车工业的发展，安全玻璃的平均使用面积有不断增加的趋势。70年代平均每辆汽车用量为2.2m²，80年代为2.4m²,90年代为2.8m²,2000年代为3.4m²，2001年代为3.9m2。与此同时，安全玻璃占车自重的比重由1980年的2.7％增加到目前的3.5％今后还保持不断增加的趋势。美国就曾设计了一种概念车，玻璃几乎占整个车身的一半。1994年北京汽车展上，日产汽车公司展出了一辆全玻璃顶篷的新概念车。现代汽车对安全玻璃有以下4个方面的要求：1）安全性能。包括：抗冲击性、耐磨性、抗穿透性、耐热性、人头模型冲击、透光度、光畸变、副像偏离、耐辐射性及耐湿性等；2）外形美观。3）节能。指轻量化，以达到降低油耗或减少空调费用；4）附加各种特有的先进功能以追求舒适方便的汽车生活。随着我国汽车工业的发展，安全玻璃生产配套发展较快。但在配套过程中，也存在许多问题。主要是在质量上不能完全达到国外先进标准的要求，特别是我国轿车用玻璃，无论在外观质量、光学性能、机械强度，还是在耐环境稳定性等方面，都存在一定的差距。品种少、生产能耗高、生产过程的机械自动化程度低及成品率低等也造成成本高、价格贵。目前，有些汽车厂特别是轿车厂每年不得不花费大量的外汇从国外进口安全玻璃。按照我国汽车行业规划要求，从现在到2010年汽车工业将是一个高速发展的阶段，为达到规划纲领，开展国产安全玻璃的研究和发展是十分必要的。2汽车安全玻璃的分类及应用汽车安全玻璃的加工工艺分类有钢化玻璃、区域钢化玻璃、夹层玻璃、中空安全玻璃、塑玻复合材料工艺共5类。以一般轿车为例，汽车最前部的前风窗玻璃一般采用夹层玻璃，其余玻璃一般都采用钢化玻璃。2.1汽车安全玻璃的种类1）安全玻璃：由无机材料或无机的复合材料所构成的产品，当其受到撞击时，不管其是否损坏，与普通玻璃比较能减少对人体伤害的可能性。2）夹层玻璃：夹层玻璃是两层或两层以上的玻璃经过胶合而成的加工型玻璃。它一般分为平夹层玻璃和弯夹层玻璃两种。目前，广泛应用于汽车上的一般是弯夹层玻璃，少部分车窗玻璃是平夹层玻璃。3）钢化玻璃：钢化玻璃是将玻璃加热到接近软化温度时进行骤冷淬火而成的玻璃制品。由于钢化玻璃的表面压应力与内部张应力达到一致或基本平衡，所以钢化玻璃具有较强的抗冲击性和较好的热稳定性。钢化玻璃一般分为全钢化玻璃和区域钢化玻璃两种，前者适用与汽车边窗、后挡以及建筑上，后者适用于普通轿车、大客、面包车、载重车的前挡风，它的强度高，但破碎后呈粉碎状。4）中空玻璃：（在夹层与钢化玻璃基础上衍生的其他类型汽车玻璃）是指夹在在两层钢化玻璃中间，它是一种隔热、隔音的新产品，如果用镀膜玻璃中空，则可获得冬暖夏凉的最佳效果。它可用于汽车的边窗、各类建筑、食品厨、冷柜以及需创建空调和隔音的地方。5）防弹玻璃：（在夹层与钢化玻璃基础上衍生的其他类型汽车玻璃）是指两层以上的玻璃（或钢化玻璃）经过夹层而获得的一种具有防子弹穿透功能的专用玻璃。防弹玻璃是夹层玻璃开发使用的延伸，它可用于各类交通工具、金融机构以及储存贵重物品的建筑等。2．2汽车安全玻璃的应用一般的钢化玻璃主要应用在轿车的侧挡风玻璃，但高档轿车上往往安装多层夹层玻璃或防弹玻璃，设计人员希望在普通轿车的侧窗上也装上高强度玻璃，这种玻璃与风挡玻璃一样结实，不易砸破。如在夹层玻璃种设置警报驱动装置，一旦玻璃遭到破坏，可立即发出报警信号。因汽车朝着轻量化方向发展，在汽车上将会更多地采用轻质高强度材料，如采用玻璃纤维增强塑料其密度为钢的1／4，弹性模量为钢的1／5，但强度是钢的2倍，如一汽大众的奥迪A6、波音飞机的777就采用这种夹层玻璃。随着电子科技的发展，电子显示信息技术将在汽车风挡玻璃上得到应用。使用电子技术可使汽车的安全性能大大提高，引人注目的是ESP（E—安全）系统，这种电子轨迹修正系统可以在车辆转弯时，在千分之几秒的时间内把调整指令传送到每个车轮，它还可以通过车载计算机和电话的联络自动进行报警呼叫，这种技术可使因车祸造成的死亡人数在10年内降低50%。还有大量的安全设备也即将出现，如车速与车距调节装置，可把测量系统的信息显示在挡风玻璃上，使驾驶员更加方便：后摄像系统可显示车后的情况，不会再转弯和倒车时产生视线死角：新型的“虚拟安全带”即将问世……欧美的各大汽车制造厂商正联手实施“E-安全”计划，在未来5年内将研制成功。3汽车安全玻璃的生产工艺3.1汽车安全玻璃的材料主要有：汽车用浮法玻璃，PVB（聚乙烯醇缩丁醛）胶片、银浆、油墨；辅助材料有：舌片、底座、支架、托架、包边条等。3.2钢化玻璃的生产工艺钢化原理是将玻璃加热到接近软化温度（这时处于粘性流动状态）——这个温度范围我们称为钢化温度范围（620℃-640℃），保温一定时间，然后骤冷而成，下面叙述钢化玻璃在加热和骤冷过程中的温度变化形成过程。1)开始加热阶段：玻璃片由室温进入钢化炉加热，由于玻璃是热的不良导体，所以此时内层温度低，外层温度高，外层开始膨胀，内层未膨胀，所以此时外层的膨胀受到内层的抑制表面产生了暂时的压应力，中心层为张应力，由于玻璃的抗压缩度高，所以虽然快速加热，玻璃片也不破碎。2)继续加热阶段：玻璃继续加热，玻璃内外层温差缩小等内外层都达到钢化温度时板内等应力。3)开始骤冷阶段（在开始吹风的前1.5-2秒）玻璃片由钢化炉进入风栅吹风，表面层温度下降低于中心温度，表面开始收缩。而中心层没有收缩，所以表面层的收缩受到中心层的抑制，使表面层受到暂时张应力，中心层形成压应力。4)继续骤冷阶段：玻璃内外层进一步骤冷，玻璃表面层已硬化（温度已降到500℃以下），停止收缩，这时内层也开始冷却、收缩，而硬化了的表面层抑制了内层的收缩，结果使表面层产生了压应力，而在内层形成了张应力。5)继续骤冷（12秒）玻璃内外层温度都进一步降低，内层玻璃在此时降到500℃左右，收缩加速，在这个阶段外层的压应力，内层的张应力已基本形成，但是中心层还比较软，尚未完全脱离粘性流动状态，所以这不是最终的应力状态。6)钢化完成（20秒内）这个阶段内外层玻璃都完全钢化，内外层温度缩小，钢化玻璃的最终应力形成，即表面为压应力，内层为张应力。玻璃钢化分为热钢化（即物理钢化）与化学钢化。优质玻璃原片切裁掰边磨边优质玻璃原片切裁掰边磨边加热打印商标干燥洗涤压模成型风栅冷却检验成品图3.1玻璃热钢化简工艺过程玻璃热钢化按生产过程中输送的方式不同可分为垂直钢化法和水平钢化法两大类：按冷却介质来分可分为风冷法、液体淬冷法和冷却板接触冷却法。垂直钢化法在20世纪90年代初期较为普遍，但由于质量差、效率低、批量小等缺点已逐渐被国内各大公司淘汰。在实际生产中，风冷法应用较多，图3.1为玻璃热钢化简工艺过程。3.2.2垂直吊挂钢化法垂直吊挂钢化法是较为“古老”的方法，由于玻璃在输送、加热及风冷时都是竖直吊挂着而得名。其基本操作过程是，玻璃板用金属夹具挂起来，用悬挂小车将玻璃送入立式加热炉中加热到规定的温度及时间，出炉后移至冷却风栅间吹风急冷使玻璃钢化。若生产弯钢玻璃，玻璃出炉后要推到设置在加热炉与冷却风栅之间的凹凸压模间，压弯成型，再吹风冷却。该法缺点较多，生产效率低，产品质量差，能耗高，产品规格小，生产的弯钢化玻璃有回弹现象，优点是设备简单，操作灵活。目前国内尚有不少厂家采用这种方法生产钢化。3.2.3水平钢化法水平钢化法有两种。一是美国匹兹堡公司和帕尔玛公司在80年代相继研制成功的气垫水平连续钢化法。该法的特点是，在生产过程中，玻璃用气垫水平输送，可生产平面钢化玻璃，亦可生产弯钢化玻璃。在90年代作了技术改进后，可生产薄型钢化玻璃，薄玻璃不会被拉长变形而造成局部光学畸变，钢化玻璃的光学质量较高。气垫法的优点是生产能力大，成品率高，产品质量好，产品规格大。另一种水平钢化法是水平辊道输送钢化法。在生产过程中，玻璃由水平的石英陶瓷辊支承，水平送到加热炉中，加热到接近软化温度，再送入淬冷区淬冷。水平辊道钢化法也可以生产弯钢化玻璃，使玻璃弯曲的方法主要有水平自重弯曲法和模压法。该法的特点是生产效率较高，玻璃厚度范围大，产品尺寸大，产品质量好。3.2.4区域钢化法钢化玻璃内部存在较大的应力，许多因素都会引起钢化玻璃在瞬间炸裂或“自爆”。钢化玻璃一旦炸裂即碎成均匀的小块，小块的轮廓清晰可见，但通常连结在一起，玻璃上便会布满细密的裂纹而失透。若是风挡玻璃炸裂失透，司机的视线便会被挡住，在汽车高速行驶的情况下，这种情形就显得非常危险。利用区域钢化技术可在风挡的驾驶员主视区和周边区域分别形成不同的钢化程度，主视区的钢化程度较低，碎片较大，玻璃破碎后仍能保持一定的透视程度。玻璃区域钢化可采用两种方法实现，一是对玻璃不均匀加热，然后均匀冷却；二是对玻璃均匀加热，然后不均匀冷却。第一种方法的做法是，在热处理前，将粒度在300目以下的煅烧过的天然硅藻土粉末与松油调和成胶状，用丝网印刷的方法将胶状物均匀涂布在玻璃主视区的两面，送入加热炉内加热即可实现不均匀加热。目前尚未见到国内有采用该法生产区域钢化玻璃的报道。第二种方法比较容易实现，适当排布冷却风栅上风嘴的排布疏密不均，或者在风嘴与玻璃间的一定部位设置铁丝网，就可以使玻璃不均匀冷却从而使玻璃区域钢化。3.2.5玻璃的化学钢化玻璃化学钢化是通过改变玻璃表面的成分，使玻璃表面产生压应力从而使玻璃强化的方法。化学钢化方法主要有表面脱碱法、在玻璃表面涂覆膨胀系数小的玻璃的方法和碱金属离子交换法等。通常所说的化学钢化一般就是指用碱金属离子交换技术所进行的强化处理。碱金属离子交换法分高温型与低温型两种。高温型离子交换法因为处理温度太高，所用的锂盐是碱金属盐类中最贵的，生产成本会因此居高不下，所以这种方法实用意义不大。低温型离子交换法这种方法处理温度低，钾盐来源广泛，而且价格比锂盐低，因此是一种比较经济的方法，在实际生产中应用比较普遍。但这种方法也有缺点，制品的压应力层比较薄，只有60µm左右；耐磨性差，表面划伤后强度容易降低；长期使用会出现应力减退和玻璃表面“发霉”的现象；破碎后，碎片较大，且有锐利的边角；另一个缺点是盐浴处理的时间较长，通常需要数小时至十小时。化学钢化法有许多优点，如设备简单，操作容易，成品率高，批量生产时产品质量稳定，可以钢化大面积的、或曲面的、或不能用热钢化处理的玻璃制品。玻璃的厚度基本不受限制，对厚度小至0.1mm的制品也完全有效。处理过程中不会出现制品自爆的现象，产品的平整度与透光度与玻璃原片相同，光学性能不受影响，不会软化弯翘变形，可以进行切割或作弯曲处理等。由于具有以上一些独特的优点，化学钢化玻璃具有多方面的用途。在汽车工业中，化学钢化玻璃一般不单独使用，而是作为玻璃原片生产夹层玻璃。3.3夹层玻璃的生产3.3.1夹层玻璃的生产方法有两种:一是胶片法，二是灌浆法。灌浆法生产的夹层玻璃质量往往不如胶片法生产的夹层玻璃，应用多限于高档建筑，所以一般采用胶片法。胶片法是将聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片夹在两片或多片玻璃之间，加热并加压使胶片与玻璃牢固地粘合在一起，成为透明的复合玻璃的方法。PVB与玻璃具有良好的粘接性，膜层透光率达到90％以上，PVB具有良好的抗穿透及抗冲击性能。目前，国内PVB材料的质量不够稳定，汽车夹层玻璃的PVB基本上为进口。以一般轿车前挡风玻璃为例，两层平板玻璃厚度为2.0mm，中间PVB胶片的厚度为0.76mm。黑色印边则通过网版由印刷机印刷（材料为进口油墨）高温烧结在玻璃表面。玻璃原片可用浮法玻璃、热钢化玻璃和化学钢化玻璃，产品有平夹层玻璃和弯夹层玻璃两大类。平夹层玻璃的生产工序较少，弯夹层的工序较多。现生产单位以弯夹层玻璃的生产工艺为例工艺步骤是：图图3.2弯夹层玻璃的生产工艺步骤3.3.2弯夹层玻璃生产工艺概述：1）切大片：原片玻璃必须先开成毛坯，毛坯玻璃通常比实际规格大30-50mm，以利于四周的掰边。毛坯切割时要注意玻璃的淋子方向，保证两片玻璃都是竖淋子方向，才能保证驾驶员的视觉失真少，也不易疲劳。因为浮法玻璃的两个面是不同的，在生产过程中一面和锡槽中的锡接触，一面和氨气接触我们通常称为锡面和空气面。玻璃的空气面和PVB的粘接力要比锡面和PVB粘结力强，所以在生产中外片的空气面朝内，内片的空气面朝外叠合。这样才能保证两个空气面与PVB接触。2）切割：由于弯夹层玻璃是由内外两层玻璃一起弯曲成型的，因此玻璃的内片一般要比外片在长度上短，短多少，取决于玻璃的曲率，球面的大小。不管是数控切割还是样板切割都要区分玻璃的大小片，配成对后才能进入烘弯程序。在切割时还得正确使用切割油控制切割压力以及吃刀深度。使用切割油是防止掰边困难，因为空气中的水分的渗入刀口与空气隔绝。为保证切割质量（没有爆边玻璃屑或缺口，刀口透明、连续、均匀）就必须控制切割压力不能过大与过小（视切割产品的厚度而定），同时刀轮的力度大小与选择的刀轮角度大小也有关，通常2m／2m玻璃用a=136°的刀轮，4m/4m的用a=150°。夹层2m/m玻璃的切割压力一般在0.18-0.2MPA之间。吃刀深度太深会使玻璃破碎，太浅会切不开玻璃。3）磨边目的是除快口、不割手，也除去一些细小的裂纹，一般夹层玻璃只需倒边，随着工艺要求越来越高，很多裸露边玻璃的出现，夹层玻璃也开始采用精磨边。3）洗涤干燥玻璃在磨边后要消除其表面的灰尘、油污、杂质，确保最好的粘着力。洗涤是夹层工艺透明度与成品率控制的重要环节。4）喷粉为防止两片玻璃叠合层，在烘干过程中粘片，通常在玻璃的表面喷一层薄薄的粉，通常使用直径为0.8微米的二氧化硅。5）烘弯烘弯过程决定玻璃的最终形状，是夹层玻璃生产的关键工序。烘弯是用弯模热弯成各种形状并经退火而成的夹层玻璃半成品。6）清粉在玻璃与PVB合片时，必须将喷在玻璃两面的粉清除，包括玻璃边部，这样才不会产生气泡和麻点状玻璃。7）PVB的拉膜将PVB均匀加热，同时拉伸成扇形，然后均匀冷却将PVB的弯形“冻结”成永久弯形。8）调湿PVB的含水率对夹层玻璃的性能影响很大，含水率越高，它和玻璃间的粘接力就越小，反之含水率太低，粘接力较强，其穿透性就越小。9）合片将需要置入PVB膜的玻璃放入合片机上，放入PVB薄膜，放下上下玻璃，并割去多余的PVB膜片边料。10)初压一般采用压辊方式或减压方式。目的：尽量从呈三明治状积层的玻璃和中间膜之间排出空气并密封周围，以防止在高压工序时热媒油或气泡浸入玻璃中去。使玻璃与膜片初步粘合在一起，高压时，各层间不至于有错动现象，使水分不会渗入叠片玻璃内部。11）高压由于玻璃叠片初压后虽基本胶合，但仍有一部分气体在初压温度下还不可能赶走，胶合的牢固度不强，要使叠片中的气泡完全排出和牢固粘合，应施以较大的均匀的压力和较高的可达到胶片软化所需的温度，使其在高压釜内加温加压，以彻底排除气体和使玻璃与PVB膜完全粘合，透明。整个生产过程可分为玻璃的预处理、胶片的预处理和玻璃胶片合片定型三大工序。在下片玻璃的上表面喷一层干燥的硅粉是为了防止两片玻璃叠合在一起热弯时，玻璃间发生粘结。玻璃与胶片合片时，要求玻璃和胶片干燥无尘。合片室内亦必须清洁干净，并且要将其温度控制在20℃，相对湿度控制在18％～25％。合片后，玻璃要在100～150℃的预热炉中预热，并用预压机预压，排除玻璃间的气体。最后送入高热釜热压胶合，使玻璃与胶片完全粘合。3.4汽车安全玻璃的特性（1）夹层玻璃的特性是具有粘接力好，抗冲击力强，对人员的保护性强。一般夹层玻璃能抵御车祸冲击力中27％的相向阻力。夹层玻璃（又称高抗穿透性夹层玻璃）具有很高的强度、韧性，而且抗碰撞能力强、安全性好、透明度高。一旦破碎，内外两层玻璃的碎片仍能粘结在PVB膜上。膜片具有较大的韧性，在承受撞击时会拱起从而吸收一部分撞击能量，具有一定的缓冲作用，其高速冲击强度要高于钢化玻璃。（2）钢化玻璃的特性是具有较高强度，耐高温，破碎时产生的碎片颗粒呈蜂窝状，不易伤人。但是在使用汽车前挡玻璃的缺点是玻璃破碎后，裂成很小的网状碎片，挡住了司机视线，易导致二项事故的发生，因此在钢化玻璃的基础上发展了区域钢化玻璃，区域钢化玻璃虽然有前面所讲的优点，但是它的主视区强度很低，容易破碎，所以不是一种十分理想的安全玻璃。目前世界发达国家已淘汰了区域钢化玻璃，国家的法规规定汽车前挡风玻璃必须采用夹层玻璃，在我国自90年代7月开始到目前为止，汽车前挡玻璃还是区域钢化玻璃和夹层并存的。4汽车安全玻璃的加工技术生产后汽车安全玻璃，并不是直接检验成品就可以了，还必须满足对其形状要求趋于的复杂化,同时也满足汽车玻璃功能趋于的多样化。下面就介绍红外辐射过滤加热技术和微波加热技术在汽车玻璃加工中的应用。4.1红外辐射过滤加热技术热反射汽车玻璃由于安全性高,而且具有特殊的功能,使其在汽车上得到广泛的应用。热反射汽车玻璃主要在夹层弯钢化玻璃的夹层面上镀制Low-E膜。Low-E膜最显著的特性是对远红外反射率高,对近红外反射率低,而对可见光透过率高。当太阳光通过这种玻璃时,能反射太阳光谱中的红外线,可阻隔太阳光中66%以上产生热效应的红外辐射透射到车内,大幅降低空调的负荷，达到节油降耗、减少排放的目的,同时可以使阳光中的可见光透过,起到采光的作用。汽车玻璃热加工成型中玻璃的加热是非常关键的一个过程。汽车玻璃弯曲形状复杂化的趋势,使得传统的玻璃热弯曲技术需要面对的问题是:如何在得到复杂形状的前提下保证玻璃薄膜的性能。近年来汽车玻璃的弯钢化技术发展很快,能够进行各种复杂形状的加工,弯曲深度加大,弯曲曲率变小,同时玻璃弯曲中加热技术的适应性也在传统技术上得到很大提高。其中关键之处在于如何更好保证玻璃合适的弯曲温度以及保护复杂弯曲中的膜性能。4.1.1玻璃深弯曲引起的相关问题汽车玻璃的挡风窗主要加工过程是把两块相同尺寸玻璃通过胶粘剂胶合,其中一块表面镀有Low-E膜,且Low-E膜位于两块玻璃夹层之间。玻璃在辐射加热到一定温度后(580～750℃)置于模具上,在自重作用下热玻璃弯曲与模具贴合。弯曲过程中需要继续给玻璃加热,使其保持在合适的弯曲温度范围内。复杂的弯曲形状往往需要进行模压弯曲或者二次弯曲。玻璃加热过程中膜的性能也在发生改变,Low-E膜中起作用的主要为金属银膜,并且镀制了其他膜层保护银膜。适当加热温度对玻璃的可见光透过率是有益的,只是因为保护膜在加热中发生氧化,使膜的可见光透过率增加。满足汽车玻璃的国家标准,一般可见光透过率需要达到75%以上。但是随着温度的持续增加,Low-E膜中的银层在高温下烧毁,光学性能会逐渐降低,其中可见光透过性下降最为明显。玻璃的粘度是随着温度的升高而降低,为了得到深弯玻璃,需要使玻璃达到很高温度或者增加弯曲的时间,然而这两种方式对膜的性能都是不利的。一些厂家通过改善膜的性能提高膜层中银的抗氧化性,使弯曲中Low-E膜能够承受更高的温度,这样不仅使膜的成本增加,而且取得的效果不是很显著。而从膜层的物理性能上进行研究,改进加热技术,则取得了较大的成功。后者依据主要的原理是在发热元件的辐射光谱与被加热工件吸收光谱的匹配性,当两者吸收光谱相匹配时,热效率最高,反之则热效率就低。利用膜层与玻璃的吸收光谱差异,使辐射波长集中在玻璃吸收范围内,降低对膜层的加热效果,在玻璃达到弯曲温度范围时,膜层能在一个相对低的温度水平上。成功的两种技术为近红外辐射过滤技术和微波加热技术。4.1.2红外辐射过滤技术电热辐射加热玻璃时有效光谱主要为红外线,辐射的能量也集中在红外波长附近。红外线按波长可分为近红外(700～4000nm)、中红外(4000～8000nm)和远红外(>8000nm)。表4.1为不同温度下红外线的辐射能分布,由表可见,近红外线占很大比率的红外线辐射能,随着加热元件温度升高,比率会显著增大。表4.1不同温度下红外线的辐射能分布温度∕℃近红外比例∕﹪中红外比例∕﹪远红外比例∕﹪总辐射能∕﹙w/cm3﹚53832.844.722.52.3287157.632.910.59.77109468.724.46.919.4图4.1普通透明玻璃与Low-E膜对不同波长红外线的吸收率曲线图4.1为普通透明玻璃与Low-E膜对不同波长红外线的吸收率曲线,图中可知,Low-E膜由于其本身的性能,对近红外吸收率很大,尤其是对波长在1000nm左右的红外线吸收能力最强,室温时就能达到20%～30%;吸收能力也与温度相关,随着温度的升高而增加。例如在500℃时，Low-E膜对波长在1000nm左右的红外线吸收率达40%～60%,而普通玻璃由于Si-O和Si-O-H键的作用,对红外波长存在选择吸收性,吸收光谱主要是在中红外以及远红外区域。表4.1中随着发热元件的温度升高,辐射能分布逐渐向近红外偏移,所以采用提高发热元件温度增加玻璃加热速率的方式效果有限,反而容易使膜层过热。因此辐射元件的温度一般控制在800～900℃范围。汽车玻璃在辐射条件下加热时,大量的近红外线穿过玻璃基板,到达玻璃膜层。由表4.1得知近红外线所含的热量在871℃时要大于中红外和远红外之和,对膜的加热效果非常显著。虽然能够通过热传导把部分热量传递给玻璃基板,但是由于传导率的限制,传递热量相对于膜的吸收热量而言只是很小的一部分,并不能有效降低膜层的温度。在弯曲夹层镀膜时,采用辐射加热使玻璃达到软化点时,膜层温度能超过玻璃基板100℃。并且玻璃弯曲过程需要一定时间,玻璃膜要在高温下保持较长时间,所以当把玻璃弯曲到所需形状时,膜层会由于过热发生扩散以及氧化等现象,严重破坏膜的光学性能。为了在玻璃弯钢化成型过程中最大程度保护膜层的光学性能,必须使膜的温度保持在一个较低的范围内。George等提出了一个有效的措施,通过对辐射能中近红外线进行过滤,使辐射到玻璃上的主要是波长为4000～8000nm的红外线,波长与玻璃板的吸收范围相匹配。针对玻璃基板进行加热,便可有效避免膜的过热现象,并且提高加热速率,实现节能。图4.2为红外过滤加热示意图。图4.2红外过滤加热和微波示意图近红外过滤的原理主要有两种:(1)过滤板通过辐射或热传导吸收加热元件热能,使本身温度上升,再向玻璃辐射能量,由于过滤板材质原因,辐射的波长范围主要集中在中红外和远红外范围内;(2)在普通加热单元的表面粘贴或镀制对近红外有很强吸收而对远红外和中红外有较强透射作用的膜。在用过滤板对近红外线进行吸收时,过滤效果随材料不同有很大的差距,图中给出了铝硅酸盐玻璃纤维材料过滤板500～900℃辐射率分布范围,高温时主要辐射大于5μm的红外波,铝硅酸盐玻璃纤维材料过滤板能过滤约70%的近红外,而且对中红外和远红外减弱效果不明显,一般减小量大约为10%～20%。另外一种措施是加热元件本身辐射的波长在中红外或(和)远红外,而不需要通过过滤,类似于过滤方式中的第2种方法,只是在寻找合适加热材料有困难。工厂可以根据实际情况进行加热炉的改进。由于近红外线大部分被过滤,辐射对膜的加热效果显著降低,温度上升速率较玻璃基板要缓慢。当玻璃达到合适温度进行弯曲成型时,膜温要比玻璃温度低,有效防止过热而损坏性能。通过实验验证,在保证膜性能的前提下,红外过滤技术能使玻璃的弯曲深度提高50%,并且热量没有因加热膜而消耗,对过滤板热量采取一定措施回收利用,这样用相对少的能源就可以维持加热元件的正常温度,相比传统的辐射加热节省能耗可达30%。由于过滤板对中红外和远红外也有一定过滤作用,降低向玻璃辐射的能量,影响加热速率。根据实际工况,通过适当提高加热元件的温度来增加总辐射能,提高玻璃加热速率,加大产能。如果用红外过滤辐射与全对流加热技术组合加热其效果更好。这种方式把玻璃的加热分为两步:第1步为预热,其加热采用对流加热技术,使玻璃的温度快速升高到400～550℃;第2步再用红外过滤辐射加热,以便精确控制设置炉内的温度曲线。对于光学性能要求很高的汽车夹层镀膜玻璃,红外过滤辐射很适用,不仅降低成本,相比辐射对流加热而言炉温更易控制,操作也要简便。4.2微波加热技术采用高频微波(HFM)加热玻璃是另一种防止膜过热而损坏,并且提高加热速率的的新技术。微波指波长范围为1～11mm的电磁波。相比对流加热而言,微波加热的主要优势在于能深入玻璃内部,从整体上产生热作用,而不是靠表面的热传导。这与红外加热方式较为相近,但是微波发射器的功率调节更快捷。以前微波加热没有被运用到玻璃热加工生产中的主要原因是微波发生器的波长分布太广,产生的微波能量太低。然而通过不断的改进,现在的微波发生器在频率集中程度以及产生的能量都有了极大的提高。例如GYROTRON公司的最新微波发生器产生的能量从过去的几千瓦提升到了200kW,甚至更高。通过优化微波能量分布,提高波长一致性,可以很好提高加热的速率以及保证膜的性能。图4.1为其示意图,由于Low-E膜对微波的吸收率很小,所以用附加的红外辐射加热单元来加热膜到适当温度,以增大对可见光透过率,提高膜的硬度。微波适宜加热波长是加热过程中一项重要的参数,并且与玻璃的厚度相关,因为不同波长的微波穿透能力是不一样的,在加热不同厚度的玻璃时,需要根据相关函数调整微波发生器的发生频率,这样才能达到最佳的加热效果。通常对于普通厚度玻璃板而言,高频微波由于能够被玻璃很好吸收,其加热效果最好。表4.2为在不同的波长和辐射能下加热室温下4mm厚的玻璃到640℃所用时间比较。表4.2用微波把室温下4mm厚的玻璃加热到640°C所用时间波长∕mm333111辐射能∕﹙w/cm2﹚7.415307.41530加热时间∕s602814502512微波加热技术不仅能减少普通隧道加热炉加热元件的热损耗,而且通过采用微波集中系统改变微波发生元件的分布以及增加金属微波反射镜,调整微波能量在玻璃表面的分布,更容易实现对玻璃局部集中加热。在玻璃的热弯成型过程中,需要在小半径弯曲的局部升高温度,增加玻璃的软化能力,提高弯曲玻璃的型面精度,同时也加大了成型速率。微波加热与红外过滤技术具有同样的优势,微波的波长主要分布在1～11mm范围内,远大于1000nm的波长,即玻璃的膜层对微波的吸收能力很弱,对膜的加热效果相对于普通的红外辐射而言也要弱得多,同样能起到有效保护膜光学性能的作用。图4.32mm的玻璃在一般淬冷与微波再加热淬冷下厚度的温度比较微波加热技术能够提高玻璃的钢化程度。微波对空气有很强的穿透能力,在对热玻璃进行淬冷时,继续用微波对玻璃进行加热。图4.3为2mm的玻璃在一般淬冷与微波再加热淬冷下厚度方向的温度比较。从中可知微波再加热对提高玻璃表面和中间温差效果明显。这是由于玻璃表面强的对流换热,微波加热作用影响很小,而中间部分只是通过热传导向表面散热,最初热传导相比于微波加热速率要小,此时玻璃中间温度可继续升高,在后期热传导的速率要大于微波加热速率,微波加热此刻只是进行热补偿,保证内外有较大的温度梯度。当中间温度下降到玻璃的转变温度(一般为520℃)后,此时的温度梯度不再能使玻璃产生永久应力,可以停止对玻璃加热。所以在淬冷过程中仍然可以运用微波再加热技术对玻璃进行加热,增大表面与中间部分的温差,提高玻璃钢化后表面的压应力,增强汽车挡风玻璃的强度,更重要的是对于薄玻璃(厚度3mm以下)的钢化采用微波再加热技术可获得理想的表面应力。5汽车安全玻璃的检测5.1钢化玻璃的性能指标钢化玻璃的主要性能指标为透视率、抗冲击性及碎片状态，按照GB9656-2003的规定进行验收。

钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。钢化玻璃的主要优点有两条，第一是强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3~5倍，抗冲击强度是普通玻璃5~10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。使用安全是钢化玻璃第二个主要优点，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了。

化学钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2~3倍的提高，一般可承受150LC以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。5.2夹层玻璃的性能指标夹层玻璃的主要性能指标为光畸变、副向偏移、透视率、耐热性、颜色识别等共11项，按照GB9656-2003的规定进行验收。

汽车用夹层玻璃主要用于汽车前风窗，型号有3万余种，为国内外多家汽车制造商配套前风挡玻璃，汽车用夹层玻璃具有透明、机械强度高、耐光、耐热和耐寒等性能。

（1）有优良的安全性能

汽车用夹层玻璃是由两片玻璃夹入透明而有弹性的PVB薄膜，经高温高压粘结而成的，由于PVB中间膜与玻璃牢固的韧性粘结，它能抵挡经汽车高速行驶时意外撞击的穿透，当玻璃受撞击力而破碎时，碎片被强韧的PVB中间膜粘结，可防止碎片的飞散和脱落，整块玻璃仍保持完整，因而避免因碎片的飞散或脱落造成人身伤害，汽车还可继续行驶，也避免发生交通事故，有效地保证了人身体的安全。（2）隔音性能

汽车用夹层玻璃中间膜PVB具有对声波的阻尼功能，能抑制因汽车在高速行驶时发生噪音传播时对车内人影响，明显改善汽车内的环境，隔音效果优于普通与中空玻璃。（3）防紫外线性能

汽车用夹层玻璃具有持久的防紫外线的功能，6mm的浮法玻璃对波长低于380mm紫外线，其防紫外线性能为29%，而同样厚度的透明汽车用夹层玻璃的防紫外线能力为99%以上，因而以保护车内装饰等避免受紫外线辐射而发生褪色和老化。5.3玻璃尺寸、形状、外观1）厚度：以一般轿车为例，玻璃的厚度为3.2或3.5mm,后挡玻璃、侧窗玻璃等厚度为3.2mm,前风窗为4.7mm厚。2）吻合度：表示玻璃与检验磨具的吻合程度，以玻璃与磨具间的间隙距离来表示。3）拱高：弯形玻璃的内表面到玻璃侧边所在平面间的最大距离。4）浅弯：曲率半径大于、等于300mm或拱高小于、等于100mm的曲面状态。5）深弯：曲率半径小于300mm或拱高大于100mm曲面状态。6）气泡：玻璃中的气体夹杂物。7）线道：玻璃原板上呈现的明亮、细长的线条。8）波筋：玻璃表面呈现的条纹和波纹。9）划伤：由硬物在玻璃表面造成的线状伤痕。10）结石：完全或部分熔化成玻璃态的节状结石。11)切瘤：夹杂在玻璃中的不熔物质点或玻璃表面的结晶小粒。12）胶合层杂质：胶合层中不透明或半透明夹杂物。13）爆边：玻璃边缘出现的贝壳状缺损。14）磨伤：因与玻璃微粒或其他硬物摩擦造成的玻璃表面的结晶小粒。15）倒圆：把玻璃边缘磨成弧形。16）粗磨边（倒棱）：经粗加工的玻璃边缘，手摸有粗糙感但不会造成割伤。17）细磨边：经细加工的玻璃边缘，手摸有滑腻感但不透明。18）抛光边：经细加工的玻璃，边缘光滑、透明。19）磨边残留：玻璃磨边后残留的锐利部分，又称缺口。20）磨具痕迹：弯形玻璃成型过程中，模具在玻璃表面压成的痕迹。21）挂钩痕迹：钢化玻璃边部的挂具痕迹。22）脱胶：夹层玻璃胶合与玻璃脱开的现象。23)叠差：夹层玻璃胶合层所粘结的内外层玻璃相互偏移的现象。24）绒毛：夹层玻璃胶合层中粘附着的带点的斑点。25）胶合层气泡：夹层玻璃胶合层中的气泡。26）胶合层不足：胶合层端面自玻璃的边缘向内部收缩的现象。27）钢化彩虹：浮法玻淬火后在表面出现杂色现象。28）应力斑（花纹）：当风冷钢化玻璃反射天空光线时，从玻璃表面看到的排布大体整齐的干涉图形。29）发霉：玻璃表面受大气环境侵蚀后的一种风化现象。30）认证代码：国家认监委规定安全玻璃必须实施3C强制认证的标志及认证代码。31）陶瓷印边：是美化玻璃的外观，尺寸按图纸要求进行验收，其厚度、耐磨性、牢度按相关规定及相互协商进行验收。以上这些尺寸、吻合度、球面尺寸都必须通过检具验收，需满足图纸规定的公差。5.4除霜功能后挡玻璃一般带有除霜功能，在玻璃的内表面上印刷加热电阻丝，在舌片通电情况下加热电阻丝产生热量，起到加热后挡玻璃、融化霜冻的作用，电阻丝具体功率的大小可按照图纸进行验收。除霜效率、耐久性试验等可按照JC/T673-2000《汽车后窗电热玻璃性能试验方法》的规定进行验收。5.5底座的粘接底座主要用来安装汽车内后视镜，通过PVB或3M胶带粘接在前风窗上，其粘接扭矩一般≥30N·m即可满足要求。5.6前挡遮阳彩带前挡遮阳彩带为PVB上部着色，彩带的宽度尺寸公差一般为±8mm。不同颜色彩带的主波长不一样，可见光的透视比一般≥5％，可按顾客要求的颜色、彩带公差、可见光的透射比进行验收。5.7检验方法1）外观质量检验：在较好的自然光线或散射光照明条件下，检验者在距离试样500mm处进行检验。2）检验工具：千分尺、钢板尺、塞尺、螺旋测微器、检具、模具。6汽车安全玻璃的新技术和发展方向6.1汽车玻璃的发展方向近年来,随着汽车工业的迅速发展,原有的汽车玻璃暴露出一些问题，已不能满足许多新的要求,这就加速了汽车玻璃新产品的研制和开发过程。新型汽车玻璃的研制需要解决的问题包括以下几点。玻璃可以透过太阳能,窗户大了会使过多的热量进入车内。玻璃是一种比重大的材料,增加其在汽车内的使用面积,会使汽车超重。大玻璃窗的安全性急待提高。需要研制形状复杂的玻璃。汽车工业要求便于安装的标准窗玻璃。玻璃作为准结构组件使用。要求汽车玻璃具有如除霜或能控制光透入的新功能。正在探索诸如透明塑料那样的新车窗材料。6.2对技术和使用性能的要求1）降低车内温度在有些车型中,透过玻璃的太阳热量可使车内底面的温度达到90-100℃。使用绿色玻璃代替透明玻璃,可在较大程度上减轻乘客受到的炎热之苦。绿色玻璃已在美国广泛使用,欧洲也正在普及绿色玻璃。然而,国外的汽车制造商要求有更有效的解决办法,如在玻璃上涂敷能反射太阳光红外线的稀有金属导电薄膜,红外线要先透过这层薄膜才能进入车内。如果设计合理,这种薄膜在可见光范围内有较高的透光性,会有70一75％的光线通过窗户,这符合美国和欧洲所规定的要求。2）安全在玻璃的安全性方面,国外已取得了巨大的进展。如果装配先进的夹层风挡玻璃,通常可以避免汽车速度在15Km／h的情况下,乘客从车内抛出,那么破碎的玻璃可能给身体造成严重的划伤。为了避免这种情况,现已研制出一种带有能粘住玻璃内表面的聚合物薄膜的抗破损风挡玻璃。在事故中,由于聚合物薄膜的和碎玻璃直接接触,所以能有效地避免碎玻璃以15Km／h的速度抛向乘客身体。不系保险带的乘客很可能从装配单片钢化玻璃的后窗和侧窗被抛出窗外。国外正在研究的一种解决办法是使用一种塑料膜,它可起到防出乘客抛出窗外的作用，这种产品目前尚未问世。3）减轻重量目前高档汽车上玻璃的总重约13.5Kg,虽然汽车表面的玻璃面积在增加,但当今的技术允许玻璃制造者能够减小玻璃的厚度,降低玻璃的重量。例如,现在制造的风挡玻璃是由两片2.1mm,厚的玻璃组成的总厚度为4.9mm,即每块风挡玻璃的重量约为11.25Kg。随着淬火新技术的发展,现已能在汽车的侧窗上使用3mm厚的钢化玻璃。双层风挡玻璃未来发展的方向之一,其结构是外片为3mm厚的玻璃,内层是粘在玻璃表面的聚合物片,这层聚合物片还与窗框粘接。聚合物片起着防止身体抛出的隔屏和防碎裂涂层的双重作用。这种双层风挡玻璃的主要优点是重量轻。4)新车型和标准窗现代许多汽车的外型设计,采用柔和的圆角形线条,下倾式车蓬、后端翘起、大型倾斜式风挡及后窗玻璃。这种造型使汽车的阻力系数下降到0.3,甚至更小。与此同时,设计者在车体表面采用玻璃的面积越来越大,他们试图在美观和新颖方面吸引顾客。为了满足设计人员获得流线型车体的要求,玻璃需要被弯曲成各种形状,以便包围在车体上,形成诸如“S”型或球形,或者两者兼备的各种曲率的圆弧形玻璃。因此,玻璃的各种弯曲成形技术层出不穷。然而,汽车制造商和工艺师所关注的是玻璃弯曲成形的成本和价格,以及在弯曲拐角处的平整度和不出现光学上的畸变。汽车玻璃通常用整齐的条带沿边缘修饰或保护,在侧窗或条带采用轻质镀锡薄钢板时,则出现这种条带多到14一16条分带组成的复杂系统。现在,同外逐渐采用逆向注射聚氨醋造型技术,使玻璃窗框造型可通过一次性的操作予以完成。采用这种新技术,对达到流线型的整体车型设计是十分有利的。大多数风挡和后窗玻璃是采用粘结剂粘接到车体上的。这种技术有许多优点,并得到了广泛的应用。应用这种技术的结果是能防止在事故中窗户抛出车体,同时简化了装配过程,最大限度地减少了破损。也允许用半刚性的粘结剂将玻璃粘在车体上,从而增强了车体的抗扭力。目前,玻璃作为准结构组件,可以达到最佳使用状态,使汽车减轻弯曲线以上结构的重量。将来,还有可能用整块玻璃取代现行的金属车顶。6.3新功能对于除去风挡玻璃上的雾和水采用空气鼓风机是无效的。最有发展前途的是采用真空技术,在玻璃上镀一层高透光性电阻薄膜。它只要用1500W的能量释放到风挡玻璃上,就可在3min内除掉霜。这种除冰薄膜还有可能发展为同时具有阻挡太阳光和热的功能。设计人员总是希望能够控制玻璃的光透性,以便改善乘坐汽车的舒适性。为了实现这一目的,国外正在研制、开发液晶和镀铬玻璃丫液晶均匀地分布在聚合物载体中并涂施在玻璃上,形成一层含有液晶的聚合物薄膜。这种薄膜在常态下是不透明的,当开关接通时,它会转变成高透光性的系统。但是,薄膜的透光性目前还不能有效地进行控制,因为系统不是开就是关。镀铬系统尚在开发阶段,所有的镀铬薄膜都是由几层组成的,活性组分是三氧化钨。系统在约2V的电压下,三氧化钨即转变成深蓝色。在使用中,只要旋转开关,就能获得各种程度的透光性和各种着色程度。这种技术最新运用在收集太阳能的屋顶上。随着技术的进步,将有被用于包括汽车玻璃在内的各种窗户上。此外人们正在加紧研究用丙烯酸类和聚碳酸醋一类的透明塑料来代替玻璃。这类材料的优点是重量较轻,并设计自如,制造方便。塑料的缺点是对汽车环境的适应性差,并受老化的影响。因此,人们正在研究在塑料窗的表面增加一层坚硬的保护膜,以防止紫外线的辐射和刮擦以及避免腐蚀。总之,人们期望玻璃能象许多电子器件一样,渗入汽车内部并开发出许多新的功能，未来的汽车玻璃必须比现在有更多的功能。如从一层单纯的透明风挡变成能迅速除冰又能控制光透性的安全隔屏,同时具有良好的机械性能和表面粗糙度以及最完善的流线外形。6.4汽车玻璃的新技术在新技术方面，通过表面和内在处理，使玻璃产品更具备高强度、节能、隔热、耐火、安全、控制阳光、隔声、自洁和环保等优异性能。大量使用的曲面、弯曲和强弯曲玻璃，使前窗倾斜度不断减少、后窗高度不断增加，增加了车内空间并扩大了视野。已经出现的新型汽车玻璃有以下几类。1）节能能源危机是当今世界需要重视的间题之一。从节能的角度考虑,汽车制造要求玻璃提高轻量化和绝热水平。2）轻量化用于汽车的玻璃,只有安装夹层或者经钢化的安全玻璃才能胜任。过去的夹层玻璃是由2块3mm厚的玻璃组成。由于原材料玻璃的薄化和加工技术的进步,现在采用2块2mm厚的玻璃就能达到性能标准的要求。汽车用的薄化玻璃,每减薄1mm的厚度,可使重量减轻约6Kg。为使钢化玻璃达到日本工业标准所规定的强度,要求钢化玻璃最低厚度4mm。随着钢化技术的进步,使最低厚度可降至3.5-3.1。假如汽车侧面玻璃和后面玻璃全部由4mm降到3.1时,可减轻重量约5.8Kg。1.8L标准轿车的全部玻璃重量可以达到11Kg的轻量化程度。3)绝热化现在汽车所使用玻璃的面积比以往有所增加,随之透过玻璃和阳光热量也相应增大,对玻璃的绝热性能提出了更严格的要求。在不提高冷气设备能力的情况下,这就要求玻璃能够起到很好的隔热作用。据测定,流入汽车玻璃内的阳光热量,占阳光总热量的。为了防止阳光热量55％的流入降低玻璃的透光率、提高反射率是十分必要的。然而过分地提高对阳光的反射率,又会造成过强的闪光感,这对司机和乘客的眼睛是不利的。从对3.5mm厚玻璃的分光曲线分析可知,阳光热的一半由可见光线区域组成,另一半由紫外线区域和红外线区域所组成。由于可见光区域的光线几乎不能隔断,为此选择开发了隔断红外线区域的热反射玻璃,现已进入实用阶段。如果在汽车所有部位都安装这种玻璃,那么空调设备的负荷可减轻约20％-25％。4）降低气动力降低气动力与节能也有密切关系。为了降低气动力,要求玻璃的安装位置与车身不形成台阶高差。5）组成装配过去玻璃预先成形后压缝条,或者把模制件卷缠在玻璃腐蚀面后安装在车身上。这种方法的缺点是安装部位与车身之间会产生台阶高差,难于得到整体感。为了消除这一缺点,组件装配技术已进入实用阶段。这种方法是预先把玻璃腐蚀部分插到金属模内,采用射出成形塑料填入空隙,并使模制件与玻璃成为整体,组成装配如图6.1所示。由于壁厚变薄,因此形成凸曲面化是可行的。图6.1模制件与玻璃组成装配图由于组成装配没有接缝,具有外形美观,与车体组装容易,可降低成本等优点,目前迅速用于汽车制造业,现在汽车侧面及后面的玻璃已广泛采用这种方法。6）设计图案自由化玻璃形状要考虑是否满足对汽车设计图案方面的美观、舒适及高质量。风挡玻璃对光畸变有严格的要求,最近又提出与后窗玻璃具有同样的深曲度。后窗玻璃深曲形状是逆反的“S”形状,并已进入实用阶段,见图6.2。使汽车外形符合复杂空气动力学特性要求的关键在于汽车的后窗部分。美国PPG公司已研制一种弯曲深度达30.5cm,长宽超121.9cm×182.9cm的弯形汽车玻璃,同时还研究出用一块玻璃作出半个汽车的车顶。图6.2后窗玻璃深曲形状是逆反“S”形状7）提高安全性为了防止玻璃破裂时由碎片引起的划伤,已开始采用在汽车内侧玻璃表面粘贴塑料薄膜,还有一种方法是夹层玻璃,也就是将二片或二片以上的玻璃之间,用有机聚合物薄膜牢固地粘结在一起。在受到强烈冲击后，破碎的玻璃片被中间层牢牢粘住而不会四处散射,防止了普通平板玻璃破碎时的尖锐棱角对乘员造成的伤害。还可防止由于惯性而造成的乘员撞碎玻璃弹出车外。8）增加高价值化天线过去汽车用无线电电视天线是以竿式天线为主体,汽车在行驶时天线与空气摩擦会产生风声。因此,现在流行在玻璃上安装天线。目前,有在钢化玻璃表面焊接导电体和夹层玻璃内装入导电金属丝两种方法。电热溶冰玻璃电热溶冰玻璃是在寒冷地区行驶的汽车上安装的玻璃。风挡玻璃全部涂覆透明导电膜,当玻璃表面粘附冰霜时,一通电就可迅速地把冰溶化。这种玻璃主要用作汽车的后风挡玻璃。电热溶冰玻璃有三种,即镀透明导电膜玻璃、电加热线玻璃和夹导电丝夹层玻璃。镀透明导电膜玻璃是利用物理气相沉积法和热喷涂法,在玻璃表面镀以纯金属膜或金属氧化物薄膜。此薄膜能提供0.4一1.2W／cm²,的热量,可以在3min左右除去玻璃表面的霜冻。电加热线玻璃是将很细的金属丝作为热元件,接一定要求预埋在夹层玻璃之间,常用的电热丝为15µm的钨丝。夹有电热丝夹层玻璃的功能与电热线玻璃相同。9）电热溶雪玻璃电热溶雪玻璃也是在寒冷地区汽车上安装的玻璃。汽车在下雪时行驶,刮水器刮动落下的雪便堆积在玻璃的下部、渐渐地使刮水器不能工作。因此,需要在玻璃的下部安装发热体,把落下堆积在一起的雪迅速地熔化,以使刮水器保持刮雪功能。10）平视显示平视显示是在汽车风挡玻璃的一部分涂覆透明反射膜,在此处由投影机摄下投影图像。这个装置是在汽车行驶中观察显示器,因此,具有提高安全性的优点。其它现在汽车厂家需求最强烈的是具有调光功能的玻璃,如果能开发出耐用性好、价格低的调光原料,调光玻璃将进入实用性研究阶段。未来汽车玻璃将具有比现在玻璃更多的功能。一块玻璃将同时具备迅速除冰霜,并能控制光透过。玻璃将有可能取代现有汽车的金属顶蓬或作为车身的其它部件,表现出其表面最光滑、最美观。7结论汽车玻璃的生产工艺发展至今已经有了很大的变化，包括材料和工艺流程等等。通过生产工艺的复杂性、完整性、准确性来提高汽车玻璃的质量，有效提高企业的市场竞争力。本文所讲述的是钢化玻璃和夹层玻璃的生产工艺，两者各有各的优点和缺点。前者所体现的经济实惠型，如设备简单，操作容易，成品率高，批量生产时产品质量稳定等等，但缺点是制品的压应力层比较薄，耐磨性差，表面划伤后强度容易降低，长期使用会出现应力减退和玻璃表面“发霉”现象，破碎后，碎片较大，且有锐利的边角，还有处理时间较长等不利大批量的生产。而后一种工艺能弥补上面的缺点，能生产出高质量的更安全的汽车玻璃，更能代表生产工艺的复杂性、完整性和准确性，因此夹层玻璃的生产工艺较为普遍的被采用。同样对汽车玻璃的两种加工技术，红外过滤辐射技术更加适合光学性能要求很高的夹层玻璃，不仅能降低成本，而且控制操作更简便；而微波再加热技术能提高玻璃钢化后表面的压应力，增强汽车挡风玻璃的强度，可获得理想的表面应力。本文研究的汽车玻璃的生产工艺和加工技术，可以为相关的技术员提供技术指导。参考文献1臧孟炎，雷周，尾田十八.汽车玻璃的静力学特性和冲击破坏现象[J].机械工程学报，2009（2）：268-273[2]郭志英，乔凌菲.汽车玻璃弯曲成形中回弹的数值模拟[J].玻璃与陶瓷，2006(4):38-42[3]鲁斌，朱培玉.汽车玻璃检具的设计、加工与检测[J].机床与液压，2004(11):104-106[4]郑宁来.玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中应用[J].纤维复合材料，2004(4):59[5]江镇海.长玻璃纤维增强聚丙烯在汽车前端部件中的开发应用[J].合成材料老化与应用，2003(4):53-54[6]王文彪，莫娇，杨建军.发展中的汽车用安全玻璃[J].玻璃,1996(3):43-44[7]张振.汽车安全玻璃发展研究[J].车界论坛,2005(2):1-4[8]王峰.汽车钢化玻璃生产过程中加热与成型方法[J].玻璃，2008(3):50-53[10]钱世准.汽车工业应用玻璃纤维的现状和动向[J].玻璃纤维,2003(6):21-26[11]常天海，黄光周，于继荣.汽车前挡风玻璃用ITO薄膜的隔热及节能实验研究[J].真空，2002（3）：18-23[12]ChangTianhai.ThermalShieldingandEnergySavingPerformanceofITOFilmUsedonAutomobileFrontWindshield[J].NaturalScienceEdition,2002(7):74-77[13]RamziAbou-Jaoude.NumericalModelingofOn-GlassConformalAutomobileAntennas,Walton,Fellow,IEEE,1998.[14]江梅，陈丽萍.玻璃纤维增强复合材料在汽车上的应用[J].新材料产业，2002(10):19-21[15]周常亮.汽车电动玻璃升降器的结构和应用初探[J].知识与研究，2004(2):22-24[16]韩庆国，李福，赵洪任.汽车风挡玻璃用单组份聚氨酯的研制与应用[J].汽车工艺与材料，1994(5):22-24[17]肖开阳，陈巨兵，赵社戌.汽车玻璃高温蠕变特性的实验与理论研究[J].实验力学，2009(10):381-388[18]陈慧玲，杨坤涛.激光扫描在线检测玻璃管外径及壁厚的测量系统研究[J].应用光学，1996(2):47-49[19]石世忠.关于改进汽车前灯和挡风玻璃的可行性研究[J].客车技术与研究，2001(4):22-23[20]王新春，程志明.夹层玻璃侧窗构筑一道汽车防盗阵线[J].汽车与安全，1999(2):17-20译文汽车前挡风玻璃用ITO薄膜的隔热及节能实验研究介绍通过两个隔热实验和一个节能实验,深入分析了ITO薄膜用于汽车前挡风玻璃的可能性。结果表明:ITO薄膜可以应用于汽车前挡风玻璃,既能保证超过73%的可见光透过率,又能在炎热的夏季降低驾驶室的温度约5℃(上午)或2.5℃(中午),节约能耗达34%。每当进入盛夏酷暑,汽车司机就多了一份烦恼。尽管车内装有空调,两边和后面的车窗玻璃可以贴上深色涂层薄膜来遮挡烈日,但对透过前挡风玻璃直射进来的烈日骄阳却束手无策,只能任凭其暴晒了。因为国际汽车安全条规规定:汽车的前挡风玻璃的可见光透过率不能低于73%。所以深色涂层薄膜不能用于汽车前挡风玻璃。VOLVO汽车公司曾做过炎热环境对司机的影响的实验,实验证实:司机在较高温度的驾驶室里开车,故障会增加50%,反应时间会下降22%。显然,开展汽车前挡风玻璃隔热技术的研究是一项很有意义的课题。本文的目的也正在于此。与深色涂层薄膜不同,汽车前挡风玻璃用的隔热薄膜必须允许至少73%的可见光透过,也就是说只能有选择地隔离太阳辐射能。如图1所示,太阳辐射能98%分布在(0.3～3Λm)之间,其中紫外部分占14%,可见部分占40%,红外部分占44%。因此,汽车前挡风玻璃隔热技术的开发只能瞄准如何隔断58%的紫外和红外部分的太阳辐射能了。从理论上讲,氧化铟锡(IndiumTinOxide,简称ITO)薄膜有望应用于汽车前挡风玻璃的隔热。因为ITO是一种宽带(3.5～4.3eV)、n型半导体材料,具有可见光透过率高、红外反射率高、紫外隔断率高和电阻率低的特点,目前其光电性能和研制工艺受到了许多学者的关注[1-6],并且在光电设备(如太阳能电池)、电致发光和液晶显示器等领域有着成功的应用[7～9]。本文将从另一个角度出发,研究ITO薄膜应用于汽车前挡风玻璃隔热的可行性和节能效果。但愿笔者的这一工作对进一步拓宽ITO薄膜的应用领域具有有益的参考作用。1实验描述1.1实验用的三个热源实验用的三个热源分别是:夏季室外太阳光、150W的白炽灯光和40W的电烙铁,分别相当于6000K、3000K和500K的黑体辐射。图2示出了黑体辐射的频谱亮度按波长的分布曲线,每条曲线上标出的是黑体的绝对温度。根据维恩(Wien)位移定律,太阳光、白炽灯光和电烙铁辐射的单色辐射度的最大值分别位于0.48Λm、0.96Λm、5.8Λm。显然,相对于太阳辐射能来说,白炽灯辐射能的可见部分比例较小,红外部分比例较大;电烙铁的辐射能全部位于红外部分。1.2实验用的汽车前挡风玻璃的光学性能1.2.1未镀膜的普通汽车前挡风玻璃汽车前挡风玻璃一般都是普通的透明钢化玻璃。如图3所示,它对整个太阳光谱具有超过80%的透过率,而对波长大于3Am的黑体辐射则具有近90%的吸收率。显然,普通的汽车前挡风玻璃无论是对太阳辐射能还是对各种黑体辐射能都没有阻隔作用,即无隔热、节能效果。1.2.2表面镀有ITO薄膜的汽车前挡风玻璃本实验中采用的ITO薄膜的制备工艺是:低电压磁控溅射,基底原位加热到320℃,采用德国莱宝公司生产的密度为97%的陶瓷靶材。所研制的ITO镀膜汽车前挡风玻璃样品的光谱特性如图4所示。显然,该样品不但对波长超过3Am的中远红外线具有超过90%的反射率,而且对波长位于(1～2.5)Am的近红外线也具有较高的反射率(最高时超过70%),这说明ITO薄膜既可阻隔黑体辐射的热量传递,也可以阻隔太阳辐射中红外部分的热量传递。根据图4计算,可以阻隔约15%的太阳辐射能;同时,该样品对可见光具有87