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玻璃及钢化玻璃的特性

2020-9-15 10:52:45点击:
1.玻璃的特性

玻璃具有优良的物理及化学性能,是典型的脆性材料。其特点是硬度较高,抗压强度高,抗张强度小,没有塑性变形等,是一种用途众多的非金属材料。

随着科学技术的发展,在广泛应用玻璃的各个领域对玻璃制品的轻质、高强、安全性等方面的要求越来越高,玻璃钢化技术便随之而产生并迅速发展。








2.钢化玻璃及特性

钢化玻璃即通过物理或化学方法使普通玻璃表面产生压力层而获得增强的玻璃。

物理钢化法是把玻璃放在电炉中加热到接近玻璃的软化温度,然后出炉,向玻璃两面吹风进行快速冷却。玻璃外部因快速冷却而先固化,而内部冷却较慢,当内部继续冷却收缩时,使玻璃表面产生压应力,而内部为张应力,从而提高了玻璃的强度。物理钢化法目前是Northglass及国内、外普遍广为采用的一种生产钢化玻璃的方法。

钢化玻璃的抗弯强度是一般玻璃的4-5倍,抗冲击强度约是一般玻璃的5倍;并具有优良的热稳定性,可经受温度突变范围达250-320℃;钢化玻璃破碎后呈类似蜂窝状的纯角小颗粒,不易伤人,具有一定的安全性;但钢化玻璃不能再行切割;同时,钢化玻璃还具有“自爆” 的特性。



玻璃钢化的要素

1.有关玻璃钢化工艺所涉及的几个基本要求:

玻璃必须均匀、上下对称地加热到钢化所需的温度,并保证在加热过程中玻璃板的各个部分、玻璃表面与中央不产生温差或温差极小,并且上、下表面要尽可能对称加热;

加热后的玻璃必须尽快的、并以最佳的冷却速度尽可能均匀地冷却,冷却速度则取决于玻璃厚度和玻璃的其他性能,玻璃上、下表面的冷却应均等;

钢化过程中玻璃必须不停地运动,并且不产生变形和辊道映射及其它痕迹。

除了上述这些基本要求外,对玻璃钢化设备还有其他许多要求,但都是从这些基本要求引伸而来。总得来说,对钢化设备的主要要求就是如何保证玻璃的“均匀对称加热”,“快速均匀对称冷却”。均匀对称加热是玻璃钢化的必要条件;快速冷却是保证玻璃钢化度的必要条件,而均匀对称冷却则是防止产生玻璃厚度方向上的应力偏移,而影响钢化程度及减小玻璃变形或炸裂的有效措施。这十四个字表面上看起来很简单,但要真正做到是极其困难的。North-glass钢化炉就是为满足这些要求而有其独特技术工艺的装备。



2.加热

玻璃加热温度的均匀性一直是、而且在将来很长一段时间内仍然是国内、外所有钢化炉制造商要研究和解决的最困难的问题。Northglass正是在这一点上具有其独到之处,并始终处于国际先进水平。

3.影响玻璃均匀加热的有关因素

1.炉膛加热均匀是玻璃温度均匀的基本条件;

2.在降低炉子温度的同时应根据玻璃厚度不同相应增加加热时间;

3.均匀放片和固定放片位置是均匀加热的有效手段;

4.操作人员所选择的加热参数及炉子的负载状况;

5. 加热时间变化的影响。

4.加热温度与加热时间的关系

玻璃的加热是由加热温度与加热时间共同完成的。其加热时间(玻璃在加热炉内的停留时间)大约是每毫米厚度玻璃40秒左右。Northglass钢化炉的加热能力比这个数字要高一些,这只是一个安全系数。因此即使在钢化炉的装载量稍超过负荷时也不会出现问题,这们就可以充分利用加热炉的能力,适当提高产量。尤其是在钢化薄板玻璃时。

注意:需要特别说明的是,上述的超负荷并非是指加热炉内玻璃的装载面积,而是指玻璃的厚度与加热时间的关系。

Northglass加热炉是由上、下两个大加热区组成,且上、下大加热都又划分为多个非常小的加热区,每小个加热区都由计算机单独控制。在正常操作情况下,在加热炉中部加热区域内,总有玻璃存在并一直在吸热,其加热效果也是区域性的。如果炉内某个区的热量消耗超过加热效果,这个区的温度就开始下降,一直降到温度平衡为止。对钢化玻璃来说,钢化的成功与否主要采取决于玻璃板上温度最低的部分。因此,如有超载情况,其炉内的低温部分可导致玻璃在吹风时的破碎。

加热温度与加热时间是相辅相成的,加热温度高,加热时间就可以短;相反,加热温度低,加热时间就要长一些。对以辐射加热为主的钢化炉来说,由于玻璃的本身的特性及有陶瓷辊道的存在,一般情况下,薄玻璃采用高温短时间,而厚玻璃采用低温长时间。

5.玻璃出炉温度的确定

玻璃最终出炉温度的确定,以同时满足产品性能和较高的成品率为目标。一般情况下,玻璃出炉温度高,成品率提高,但表面质量会有所下降;相反,出炉温度低,玻璃表面质量要好些,但成品率会有所降低。一般情况下,选择玻璃出炉温度以成品率在95%左右为最佳选择。

6.冷却

玻璃的加热与冷却是钢化的关键。玻璃加热后必须以最佳的冷却速度尽可能快地均匀冷却。冷却的过程主要是强制对流,这是由于玻璃钢化工艺所要求的骤冷速度很大,以便在玻璃的表面与内层建立温度梯度,保证玻璃表面的应力值。在钢化过程中,最理想的冷却介质是空气,它的意义在于:

1.冷却中玻璃能保持清洁;

2.改变风压就能轻易地精确地得到玻璃的冷却速度;

3.玻璃板各部分的冷却效果一致;

4.风机是一种简单可靠的设备。

钢化玻璃,在写这篇文章之前,我专程去百度搜了一下,百度百科里介绍的钢化玻璃,我也怕我说的有误差,甚至错误,闹了笑话。但百度百科不太给力,定义很笼统,“使用钢化的方法,对玻璃进行增强”。我并不是故意挑战百度百科的权威,不过这句话真的写的很让人不能接受,就如同写“用吃饭的办法,让自己吃饱一样”。看完让人一头雾水。

钢化玻璃分为两种,一种是物理钢化,一种是化学钢化。

化学钢化,主要使用化学试剂,对玻璃进行强化,最常见的就是手机膜,手机钢化玻璃膜,动车组列车的前挡风玻璃,碎的时候都是裂开的,并非像常见的钢化玻璃,爆开成为小颗粒,这是由他本身的属性决定的。顺便提一句,化学钢化的钢化玻璃,不是安全玻璃。他碎裂时仍然会产生尖锐的尖角,易伤人,平时应用的也不多。

普遍意义上的钢化玻璃都是物理钢化玻璃,下文中如果不特别提成,那么所说的钢化玻璃,都是物理钢化玻璃。

最常见的,应用最普遍的,是物理钢化。给大家详细介绍一下物理钢化玻璃。物理钢化,是将玻璃原片切割到所需尺寸后,加热到680摄氏度,是玻璃进入接近熔融的状态,然后快速的进行风冷,吹风,使得玻璃的外表面快速散热,而玻璃内部的散热速度,与外部的散热速度不相同,表面形成压应力,内部形成张应力,内外达到应力平衡,使得玻璃的强度提升至原玻璃强度的五倍左右,达到钢化的效果。

其实十年前我刚接触玻璃的时候,说应力我也不懂,可以这么理解,外层散热快,热胀冷缩,所以要收缩,压力形成,内层热,收缩率不同,它要张开,张力形成,这样就开始较劲了,内外开始掰手腕了,最后两个扳手腕的,达到平衡,谁也赢不过谁,称之为应力平衡。而这个应力随着温度都降低下来,仍然保持着,所以有了强度提高的效果。可以理解为打铁,加热后淬火,让铁器提高强度,只不过那是水冷。



钢化炉的基本构造简明示意图

其实原本想直接上实物图,又怕人家告我盗图侵权,干脆自己画一个,万变不离其宗,所有的钢化炉,都在这也的模式下,只是有细分的差别跟技术的不同。

首先,上片段,玻璃切割成所需的尺寸规格后,从上片段,放入玻璃,玻璃通过水平滚道,传送进入到炉膛中,进行加热(基本所有钢化炉此处都是相同的意义,再细分的双室炉,强制对流炉等,只是技术上的革新,他的作用,永远都是对玻璃进行加热处理)。这里提一句,上片段,炉膛内,风栅,下片段,都是有滚轴支撑玻璃,玻璃水平放置在传送的滚轴上,只不过再炉膛内的滚轴,是耐高温陶瓷材料,称为罗拉,玻璃进入炉膛后,会来回往复滚动,加热,待加热到所需温度,传送到下一阶段。风栅段,进行吹风降温钢化。

单独开一个段落,来说一下这个吹风降温,其实钢化的整个过程,就在这个吹风段的前几秒钟。玻璃加热后,离开炉膛,进入吹风段的瞬间,风栅开启吹风,降温,这是钢化的关键阶段,也是玻璃破碎最多的阶段,很容易理解啊,淬火淬的太过,就折了,玻璃一样道理。钢化成功与否,就看出炉堂的这十秒之内的情况。后期吹风降温,只是为了让玻璃降温到可以搬运的温度,跟钢化无关。

当风栅段,把玻璃吹至可以搬运的温度后,传送至下片段,工人搬运下片,钢化过程结束。

更深入的,钢化玻璃炉膛内加热时间吹风时间,但因为科技的发展,强制对流炉的出现,双室炉的出现,都发生了改变,根据每个厂家的技术不同,玻璃在炉膛内的加热时间不相同,不能再以最早的每个毫米加热35秒来计算加热时间了。



说一下最贴近生活的两个点:1,如何分辨钢化玻璃。2钢化玻璃无缘无故的爆炸了,为啥?

1,如何分辨钢化玻璃,这个是最常用的,钢化玻璃跟普通玻璃,猛一看一个样,如何区别呢?首先看玻璃有没有钢标,钢标一般是在玻璃的角落,标有3C标志,及钢化厂家的编号。如E000513,或再增加厂标。



钢化玻璃破碎后状态

但有些情况下,为了美观,客户要求不打钢标,如何分辨呢?有人说,砸啊,钢化玻璃破碎后是小颗粒,没错,但砸碎了,你还分别个啥?教大家一个最简单的办法,偏光镜

偏光镜,现在开车的,墨镜基本都是偏光镜了,这也是商家的卖点,有个偏光测试纸,纸上本来画的是一个钓鱼的老头,用偏光镜一看,鱼钩上还有条鱼,带偏光镜能看到鱼,不带看不到。偏光镜检测钢化玻璃是最方便的,带上偏光镜看玻璃,玻璃有明显的风斑,这是钢化玻璃在吹风阶段不可避免的,也是最快捷的检测办法。

如果说我没有偏光镜呢,其实钢化玻璃,如果在炉膛中加热时间过长,或在风栅段,吹风压力设定出现了误差,能够明显的看出,玻璃有变形,不再是非常平的玻璃,(穿插一句,浮法玻璃是非常平整的,因为他是将熔化的玻璃,浮在熔化的金属“锡”上,是液体表面对液体表面的解除,是非常平整的,当然,非要抬杠说地球是圆的,地心引力会造成玻璃有略微的弯曲,的确,但你肉眼难以观测),而玻璃进入到钢化炉进行加热,加热到接近熔融状态,直白的说,玻璃已经烧软了,如果温度控制稍有不慎,加热时间过长,就会再玻璃上形成一道一道的,类似搓衣板的变形,成为波形变形(国家对波形变形有国标),还有就是钢化玻璃最终出炉后,整体会有弓形的变形(弓形变形也有国标)。根据这两点,就可以判断玻璃是否钢化。

大家走在路上,看到某个建筑物反射对面的景色,反射的支离破碎,乱七八糟,那就是钢化的波形变形引起的。

2,钢化玻璃,在没有任何外力影响的情况下,自己爆开了,是为什么?

钢化玻璃有一种情况,叫自爆,这属于先天性疾病,无可避免。在玻璃制造的原材料种,含有硫化镍,硫化镍这种物质,有两种形态,α形态,跟β形态。一种形态为大端,一种形态为小端。在玻璃钢化的过程中,加热,升高温度,硫化镍就会转变为小端,而在后期降温后,硫化镍就会慢慢的再转化为大端。原本小端相安无事,但转变为大端,就会从玻璃内部,把钢化玻璃挤爆了,称为自爆。

通俗的解释一下,玻璃里还有一种物质“硫化镍”,这种物质,再平时,是大体积的,加热后,会变成小体积,但钢化玻璃形成应力,犹如两个人再掰手腕,都已经用上力气了,把这个硫化镍,理解为两个掰手腕的人的手掌里,夹着这么个东西。当应力形成后,从钢化完成到以后的很长一段时间里,硫化镍颗粒一点一点的变大,把掰手腕的两个人的手掌,扎破了,玻璃就爆开了。

玻璃自爆无法避免,国标中对钢化自爆率的要求是0.3%。但也有手段降低自爆率,比如通过均质处理,或选用超白玻璃等等。

那总不能只要玻璃爆开了,就是自爆,然后索赔,那玻璃厂家要惨了,如何分辨自爆呢?总不能天天派个人看着玻璃吧?



大家看这个图片,钢化玻璃的破碎,总是有一个起爆点的。钢化玻璃爆裂,不管是人为因素,还是自爆,都有一个原始点,从这个原始点,向周围扩散状,大家看图片的起爆点,是有两片形状基本接近,类似蝴蝶翅膀一样的两个玻璃颗粒,称之为蝴蝶斑,这是钢化玻璃自爆的特性,如果你很仔细的观察,蝴蝶斑中间,能够看到一个很小的点,是在玻璃中间的,不在外表面,这就是硫化镍的点。

所以,并不是所有的玻璃爆开了,都是自爆,可以通过蝴蝶斑来判断是不是自爆。有理有据,可以使人信服。玻璃厂,门窗厂,还是业主方,都能达成一致。

至此,钢化玻璃基本介绍完了。物理钢化玻璃,本身属于安全玻璃,破碎后成为小颗粒,不会对人体造成严重损伤。

最后给大家说一个,怎么看钢化玻璃合不合格的最简单的办法。

当玻璃爆开后,任意选择5cm乘以5cm的区域,清点区域内钢化玻璃的颗粒,如果小于25个颗粒,玻璃就是不合格的。一定要找颗粒稀疏的地方哦~~因为钢化标准要求,再玻璃的任意部位,都必须达到这个要求,否则为不合格产品。

你家钢化玻璃碎了之后,有个好大一块,或长条或不规整,抓紧找卖家去,这丫的是不是想用玻璃砍死我啊这么大一块,跟刀一样,多危险!