對于鋼化玻璃與熱彎夾層玻璃炸裂問題的探討和分析

　　鋼化玻璃與彎夾層玻璃是安全玻璃的最主要的形式，它被廣泛的應用于建筑門窗幕墻、觀光廊道、護欄、各種車用門窗等領域，自爆問題是鋼化安全玻璃與彎夾層安全玻璃應用所面臨的一個棘手問題，筆者以下針對鋼化玻璃與彎夾層玻璃的炸裂問題，圍繞如何采取有效的工藝處理進行簡單的闡述。

　　1 鋼化玻璃的炸裂主要有以下幾個方面的原因

　　玻璃的邊部和外觀質量、產品設計的缺陷、鋼化的工藝質量、玻璃在安裝過程中的不當、玻璃油墨膨脹系數的影響、玻璃中硫化鎳引起的玻璃自爆等相關因素所造成。

　　1.1玻璃的邊部和外觀質量

　　玻璃的邊部質量差存在炸口、爆邊，玻璃表面深劃傷是造成鋼化玻璃炸裂的重要因素。玻璃邊部的炸口主要表現為邊部出現縱向裂口，玻璃邊部炸口產生的原因主要有兩個方面，一方面是玻璃邊部受外力碰撞所產生的炸口，另一方面是由于玻璃的邊部磨邊質量差，磨邊較輕，玻璃在進行鋼化時，玻璃的前端(即出爐端)從出爐到起弧有較大的溫度損失，應力相對集中，容易引起玻璃邊部的微裂和炸口;爆邊主要表現為玻璃邊部的內外表面出現貝殼狀缺損。

　　為了防止由于玻璃的邊部和外觀質量而引起的鋼化玻璃的自爆，最有效的辦法是良好的磨邊質量，磨邊深度要超過玻璃厚度的三分之一，對于邊部的爆邊，進行砂紙打磨，使貝殼狀缺損過渡均勻。另外，玻璃在加工、搬運、安裝過程中，對玻璃邊部必須進行適當的保護。再有，盡量避免玻璃表面與其他堅硬的物體碰撞、摩擦造成深劃傷。

　　1.2產品設計的缺陷

　　鋼化玻璃產品設計存在缺陷也是造成玻璃自爆炸裂的隱患，產品設計存在的缺陷主要指的是一些開孔、開洞和挖角的玻璃，開孔或開口設計太靠近玻璃的邊部，或兩個孔和兩個開口相離的距離太近，玻璃挖角或開口部分的拐角過于尖銳，從而引起玻璃的應力過于集中，極易引起鋼化產品后期使用過程中的炸裂。

　　為了防止由于產品設計的不當引起的鋼化玻璃的炸裂，在對玻璃上開孔、開洞、挖角部分進行設計時，對于厚度在12mm以下的玻璃可接受的孔邊距為1.5×玻璃厚度;對于厚度在12mm以上的玻璃可接受的孔邊距為2×玻璃厚度;由于玻璃角部的應力較為集中，孔的邊部距玻璃角部的距離不應小于玻璃厚度的6倍;另外，為了保證鋼化玻璃具有更穩定的性能和強度，實際當中在對玻璃進行設計時，盡量要放寬孔間距和孔邊距，拐角盡量過渡圓滑，對于這一點，鋼化玻璃的產品圖紙設計人員一定在清楚的掌握。

　　1.3鋼化的工藝質量

　　不合理的鋼化工藝也會造成鋼化玻璃產品后期的自爆，由于鋼化工藝不當引起后期玻璃出現自爆的因素主要有：玻璃的鋼化程度過高、玻璃的規格尺寸達到或超出鋼化爐的負荷能力。

　　1.3.1玻璃的鋼化程度過高，會增加玻璃在后期使用過程中自爆的發生

　　評價鋼化玻璃的鋼化程度主要從玻璃破碎后的碎塊進行觀察。玻璃破碎后，碎塊越細說明玻璃的表面壓應力過大，表面壓應力過大的鋼化玻璃容易發生自爆，所以對于鋼化玻璃國家標準要求的前提下，要盡量避免表面壓應力過大的玻璃。

　　為了避免玻璃的鋼化程度過高，在鋼化工藝的控制中，主要針對玻璃的加熱溫度和鋼化風壓進行控制。玻璃的加熱溫度過高、冷卻時的風壓過大，會造成玻璃內部的張應力和玻璃表面層的壓應力過大，從而增加玻璃出現自爆的隱患。所以在實際的生產當中，必須依據玻璃的厚度、顏色，制定出一套適合于自身設備的正確工藝參數，并對鋼化時的工藝參數的調整嚴格進行控制。

　　1.3.2玻璃的規格尺寸達到或超出鋼化爐的負荷能力

　　根據筆者多年的生產經驗，如果玻璃的規格尺寸過大，幾乎達到或超出鋼化爐生產能力，這樣的玻璃在生產后，自爆的幾率要明顯高于正常規格的玻璃。原因主要在于以下幾個方面：玻璃規格較大引起玻璃整體加熱不均勻，玻璃表面的不同區域存在溫差，由于溫差引起鋼化后的應力不均;玻璃在風冷淬火時，吹風不均造成應力分布不均。

　　為了解決玻璃規格大鋼化后應力分布不均引起的自爆，一方面對于大規格玻璃的生產，盡量選擇大規格的鋼化爐;另一方面對于幾乎達到鋼化爐生產能力的大規格玻璃，鋼化工藝控制的難點在于對玻璃的各個部分做到均勻加熱，和吹風淬火均勻。所以，在工藝控制方面也要圍繞這兩點著手進行控制：首先是均勻加熱的控制，觀察爐內各個區域的溫度顯示，將爐內各個區域的溫度調節一致，并開啟爐內的加熱平衡，適當降低加熱溫度并延長加熱的時間，上一爐玻璃出爐后不要急于進下一爐，最好中間空一爐，待爐溫進行恢復;其次是均勻淬火吹風的控制，檢查吹風孔是否完全通透，特別是風柵邊角這些平常用不到的風柵區域，另外，將上下風柵的的風壓調節一致，觀察風柵各個區域與玻璃的距離是否一致，在玻璃進行鋼化風冷時，盡可能的加大玻璃在鋼化吹風時的擺動距離，并延長鋼化吹風的時間和冷卻吹風的時間。

　　1.4原片玻璃中夾雜硫化鎳

　　由硫化鎳引起的玻璃自爆，自爆后如果沒有散開，我們可以比較容易在破碎的起點找到一個“8”字形或“蝴蝶斑”碎片圖案的特征，會發現在“8”字形的裂紋相交處有一個較小的黑點存在。

　　原片玻璃硫化鎳的來源。浮法玻璃原片中存在硫化鎳，主要來自兩個方面，一方面是浮法玻璃生產原料的問題，浮法玻璃的成分有石英砂(硅砂)、純堿、芒硝、白云石、長石(鉀長石、鈉長石)、石灰石、助熔劑、澄清劑、著色劑、碎玻璃等，主要在硅砂、白云石、長石中存在了微量的鎳質成分;另一方面是由于浮法玻璃生產線的熔窯內鋼結構焊接過后遺留下的焊頭、焊渣，在浮法玻璃的生產過程中，這些焊頭與焊渣會產生很多鎳化合物，如果玻璃不進行鋼化處理，浮法玻璃中鎳化合物的存在，對玻璃的外觀及性能基本上不產生影響，但玻璃中硫化鎳的存在卻是鋼化玻璃最大的自爆隱患，極大地影響鋼化玻璃的使用壽命。

　　硫化鎳對玻璃造成自爆的機理。原片玻璃中夾雜硫化鎳引起的玻璃自爆主要是因為硫化鎳與玻璃的膨脹系數存在較大的差別，硫化鎳的晶相轉變產生于高溫和低溫的變化，在玻璃高溫時硫化鎳慢慢膨脹，當溫度慢慢冷卻時，由于含鎳質體與玻璃體膨脹系數具有較大的差別，會造成硫化鎳向外部的張力擠壓，硫化鎳向外部張力擠壓的力量正是造成玻璃破碎的罪魁禍首。由于浮法玻璃在生產退火時溫度是均勻冷卻，硫化鎳在玻璃板心向外部擠壓的力量一般情況下不足以對玻璃造成破碎，但在玻璃鋼化的過程中，當玻璃加熱到680℃—720℃鋼化溫度時快速的到風柵冷卻，由于玻璃加熱后兩個表面需要高速的冷卻，會造成硫化鎳邊緣裂紋的擴大，當裂紋擴大到壓應力無法均衡時就會破裂，一部分在玻璃鋼化過程中造成破碎，另一部分會在使用過程中存在潛在的自爆隱患，在使用過程中當玻璃的壓應力無法均衡硫化鎳的張力，就會造成玻璃的自爆。

　　如何避免由于硫化鎳造成的鋼化玻璃自爆。為了避免由于硫化鎳造成的鋼化玻璃自爆，在工藝處理上我們應從兩方面入手，一方面浮法玻璃生產企業可以采取有效的在線硫化鎳識別檢測技術，盡量避免硫化鎳在玻璃體內的存在，另一方面玻璃深加工企業在鋼化玻璃出廠前，對玻璃進行均質處理，將逐片隔離且固定好的玻璃垂直或水平放置在均質爐內，然后進行爐內加熱，使玻璃表面的溫度達到290±10℃后，恒溫保持2個小時，然后進行冷卻，從而引爆夾雜有硫化鎳存在自爆隱患的玻璃。對玻璃深加工企業來說，為了有效的降低硫化鎳引起自爆的幾率，我們只能通過在玻璃鋼化完后的均質處理。

　　1.5玻璃在安裝過程中的不當

　　玻璃在安裝過程中的不當，所造成的鋼化玻璃的炸裂，主要有兩個方面，一方面是由于玻璃安裝后承受過大的外力，在對玻璃進行安裝時，如果鋼化玻璃的弧度與安裝的框架不相吻合，使用外力強迫性進行安裝;另一方面是玻璃與金屬框架或金屬螺釘裸接觸;這兩個方面都會引起鋼化玻璃后期的炸裂。

　　為了避免由于安裝過程的不當造成玻璃后期的炸裂，一方面要避免安裝過程中玻璃承受過大的外力，必須要保證玻璃與玻璃安裝部位的弧度相一致，安裝前建議對安裝部位的框架進行矯正，使之與玻璃相適應;另一方面要避免玻璃與安裝時的金屬框架或金屬螺釘裸接觸，對接觸部位加裝橡皮襯墊。

　　1.6玻璃油墨膨脹系數的影響

　　一些絲網印刷裝飾黑邊的玻璃，如果印刷時所使用鋼化玻璃油墨的膨脹系數與玻璃的膨脹系數存在較大的差別，也有可能造成后期玻璃的自爆，特別是一些印刷黑邊較寬，彎曲弧度較大的鋼化玻璃，如果出現自爆率較高的現象，我們就要將油墨的膨脹系數納入考慮的范圍，此點往往被大家所忽視。

　　為了避免由于玻璃油墨造成的鋼化玻璃炸裂，在對玻璃進行印刷時，所采用的油墨的膨脹系數，必須與玻璃的膨脹系數相匹配。另外，對于熱彎玻璃的絲網印刷，絲印時油墨不應刷的太厚。

　　2 熱彎夾層玻璃在使用過程中也存在玻璃的炸裂現象

　　由于兩片玻璃是由中間層的膠片進行粘合，相對于鋼化玻璃來說玻璃炸裂后不會出現碎塊的飛濺，但是玻璃一旦出現炸裂，那么玻璃的安全性能將宣告終結。筆者結合多年對于彎夾層玻璃生產經驗，通過彎夾層玻璃不同狀態炸裂進行分析，將對彎夾層玻璃造成炸裂的因素進行簡單的總結，對彎夾層玻璃造成炸裂的因素主要有：玻璃在熱彎成型時借用外力過大、玻璃在熱彎成型后退火過快、玻璃中間粘結層的內應力過大、對成品夾層玻璃不當改切和處理、玻璃在安裝時承受的外力過大等相關因素所造成。

　　2.1玻璃在熱彎成型時所借助的外力

　　一些弧度和球面較大的玻璃，在熱彎成型時需要施加一定的外力來頂壓玻璃，使玻璃達到所要求的弧度和球面。如果在玻璃燒制的過程中施加的外力過大，會導致玻璃的應力不均，引起玻璃后期使用過程中的自爆，所以玻璃熱彎燒制過程，應該主要通過加熱的溫度來控制玻璃的成型，避免使用過大的輔助外力。

　　2.2玻璃在熱彎時退火過快，也會造成后期成品玻璃的自爆發生

　　玻璃在熱彎成型時，原有應力已消除，為防止在降溫過程中由于溫度梯度而產生新的應力，應嚴格控制在退火溫度范圍的冷卻速度，特別是在溫度較高階段，要玻璃慢冷到玻璃結構完全固定以后，以防止永久應力的產生，退火曲線應該均勻變化，且出爐落架的玻璃不能放在車間風口或風扇直吹處。玻璃的退火應采用緩慢冷卻的方式，爐溫必須降到100℃以下時再取出玻璃。

　　2.3粘結層的內應力過大

　　成型后夾層玻璃的中間粘結層存在內應力，內應力過大會引起玻璃的自爆。造成中間粘結層內壓力過大的因素主要是:外片玻璃與內片玻璃在合片操作時沒有將弧度放置吻合，為了避免此類情況的出現，玻璃在熱彎出爐抬下模具前用記號筆在內片與外片相互對應的位置進行標記，且內外片玻璃的標記要完全重合，合片工序在對內外片進行合片操作時，要參照這個標記，要做到合片后標記完全的重合，標記如果沒有做到完全的重合，就說明內外片玻璃的弧度沒有放置吻合，玻璃成品后就存在自爆的隱患。

　　2.4玻璃在熱彎成型時，使用過大的外力輔助玻璃成型，會導致玻璃的應力不均，也會造成后期成品玻璃的自爆。

　　2.5對成品夾層玻璃的不當改切和處理

　　夾層安全玻璃不同于鋼化玻璃，成品后的夾層玻璃在一定程度上可以進行改切或打孔等成品后的再處理，但不當的處理方法很容易造成夾層玻璃的炸裂。

　　為了避免由于不當的再處理工藝造成夾層玻璃的炸裂，在對其進行處理時，我們應當遵循以下幾點：a.最好采用水切割的方法對成品夾層玻璃進行改切或開孔處理;b.由于夾層玻璃(特別是彎夾層玻璃)邊緣的應力較為集中，最好不要在成品夾層玻璃的邊緣進行挖角或開槽處理;c.要保證開口區的邊緣距玻璃的邊緣是玻璃厚度的五倍以上;d.不要在成品彎夾層玻璃弧度較大的區域進行開孔處理。

　　2.6玻璃安裝時的外力

　　玻璃在安裝時，如果玻璃的弧度與安裝部位的弧度不相吻合，會造成安裝時玻璃受到的外力過大，會造成玻璃在使用一段時間后出現自爆。【完】