童帥 張保安

（天津南玻節(jié)能玻璃有限公司 天津 301700）

0 引言

夾層玻璃是一種性能優(yōu)良的安全玻璃，它是由兩片或多片玻璃用粘結(jié)材料粘結(jié)而成。其特點(diǎn)是具有透明、機(jī)械強(qiáng)度高和防紫外線(xiàn)等性能。目前建筑幕墻用的夾層玻璃多為PVB夾層玻璃，PVB的化學(xué)全稱(chēng)是聚乙烯醇縮丁醛。PVB膠片與玻璃粘結(jié)牢固，使其具有良好的韌性、不易穿透特性。當(dāng)夾層玻璃受到?jīng)_擊破碎時(shí)，碎片被粘結(jié)，不會(huì)掉下來(lái)，還能保持原來(lái)的形狀留在幕墻框內(nèi)。PVB夾層玻璃因具有以上優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被大范圍使用。但是在加工或使用過(guò)程中因?yàn)槎喾N原因，導(dǎo)致夾層內(nèi)出現(xiàn)氣泡，影響使用效果。本文從輥壓受熱角度淺析減少氣泡產(chǎn)生的工藝方法。

1 PVB膠片的特性

PVB膠片是使用約75%的PVB樹(shù)脂和25%的增塑劑及其他少量性能添加劑制成。PVB樹(shù)脂的化學(xué)式為：

由化學(xué)式可以看出PVB粘結(jié)玻璃主要依靠羥基和玻璃表面硅氧鍵作用形成粘結(jié)力。

PVB常見(jiàn)的物理性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)PVB參數(shù)性能

由表1可知，PVB膠片在低溫下具有一定抗拉伸強(qiáng)度，隨著溫度升高，逐漸具備一定的流動(dòng)性。

2 輥壓生產(chǎn)的特點(diǎn)

選用現(xiàn)有中波輻射爐生產(chǎn)常規(guī)結(jié)構(gòu)PVB夾層玻璃沒(méi)有難度，如：6/1.52/6（6 mm白玻＋1.52 mm PVB＋6 mm白玻）、10/1.52/10的結(jié)構(gòu)。但是對(duì)于鍍膜玻璃夾層、多層膠片夾層、3層以上夾層等特殊結(jié)構(gòu)目前還是存在一定的技術(shù)難點(diǎn)。尤其多層膠片夾層，膠片與玻璃之間的空氣含量增加，如果排氣效果被限制容易出現(xiàn)氣泡，加之PVB溫度較為敏感，特別是厚板及鍍膜玻璃，容易發(fā)生邊部提前軟化粘結(jié)，導(dǎo)致空氣憋在尾部，形成夾層玻璃氣泡而報(bào)廢。

目前業(yè)內(nèi)避免此問(wèn)題的主要方法是真空除氣，即將玻璃放入真空袋中，在高溫高壓狀態(tài)持續(xù)抽真空，起到排氣的作用。但是生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本大幅增加，限制了大范圍應(yīng)用推廣。

輥壓憋氣機(jī)理如圖1所示。由于玻璃在輥壓爐內(nèi)受輻射加熱，邊部升溫速度較中間部位快，導(dǎo)致膠片在尾部提前粘結(jié)，此粘結(jié)可能是膠片與玻璃粘結(jié)也可能是兩層膠片粘結(jié)，粘結(jié)后空氣被密封在夾層玻璃內(nèi)部，過(guò)多的空氣在高壓釜階段難以滲透到膠片中去，最終在夾層玻璃中產(chǎn)生氣泡。尤其是鍍膜玻璃，由于膜層具有一定的吸收性，導(dǎo)致玻璃溫度上升很快，使得玻璃與膠片提前粘連。

3 不同輻射波長(zhǎng)對(duì)膠片受熱影響

避免憋氣的直接辦法是找到膠片粘連和排氣的平衡點(diǎn)，即能保證玻璃封邊又要不至于粘連導(dǎo)致憋氣。一般采取控制玻璃出壓輥的溫度的方法，一般為65 ℃左右，但是不同種類(lèi)的玻璃結(jié)構(gòu)和不同類(lèi)型的膠片存在一定的偏差，所以不能完全靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)節(jié)輥壓爐參數(shù)。目前主流的夾層輥壓爐多為輻射率爐，膠片的受熱程度受輻射波長(zhǎng)和輻射強(qiáng)度兩個(gè)因素影響。中波、短波及碳中波相同的熱功率情況下，膠片和玻璃的升溫存在一定差異。不同輻射管對(duì)應(yīng)的主體輻射波長(zhǎng)見(jiàn)圖2。

本文使用波長(zhǎng)2 200～3 500 nm（中波）輻射管、1 600～2 600 nm（碳中波）輻射管和1 100～1 400 nm（短波）輻射管在相同環(huán)境下對(duì)夾層玻璃進(jìn)行照射，獲得其各個(gè)界面的溫度變化曲線(xiàn)，判斷其是否可以用來(lái)制作夾層玻璃輥壓爐的輻射管。玻璃結(jié)構(gòu)：6/0.76PVB＋0.76PVB/6（6 mm浮法白玻中間兩層0.76 mmPVB膠片）。

3.1 短波（1 100～1 400 nm）照射溫度曲線(xiàn)

圖3為短波（1 100～1 400 nm）照射溫度曲線(xiàn)。

第一組實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵對(duì)比A、B、C三點(diǎn)熱電偶數(shù)值，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使用上下兩根短波輻射管進(jìn)行照射，輻射管距玻璃間距150 mm，輻射功率30 kW/m2。A點(diǎn)測(cè)量上玻璃溫度，B點(diǎn)測(cè)量膠片溫度，C點(diǎn)測(cè)量下玻璃溫度。關(guān)鍵查看A、B兩點(diǎn)間的溫差。夾層玻璃在輥壓時(shí)理想獲得的效果是膠片受熱良好，但玻璃又不至于溫度過(guò)高出現(xiàn)尾部提前封邊。在本實(shí)驗(yàn)中A、B點(diǎn)溫差越小越好。使用短波照射發(fā)現(xiàn)，在玻璃受照射47 s時(shí)，平均溫度65 ℃，A、B點(diǎn)的溫差13 ℃，此狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)膠片受熱不良而玻璃溫度過(guò)高的情況。因此短波是非理想輥壓爐使用波長(zhǎng)，但是其特點(diǎn)是升溫快，對(duì)玻璃的熱效率高。

3.2 碳中波（1 600～2 600 nm）照射溫度曲線(xiàn)

圖4為碳中波（1 600～2 600 nm）照射溫度曲線(xiàn)。

第二組實(shí)驗(yàn)使用1 600～2 600 nm輻射波長(zhǎng)的碳中波（中短波）對(duì)樣品進(jìn)行照射。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使用上下兩根碳中波輻射管進(jìn)行照射，輻射管距玻璃間距150 mm，輻射功率30 kW/m2。發(fā)現(xiàn)使用碳中波照射玻璃110 s，此時(shí)A、B兩點(diǎn)的溫差20 ℃，此狀態(tài)下會(huì)同樣出現(xiàn)膠片受熱不良但是玻璃溫度過(guò)高的情況。因此中短波也是非理想輥壓爐使用波長(zhǎng)，但是其升溫速度明顯比短波慢。

3.3 中波2 200～3 500 nm照射溫度曲線(xiàn)

圖5為中波2 200～3 500 nm照射溫度曲線(xiàn)。

第三組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使用上下兩根中波輻射管進(jìn)行照射，輻射管距玻璃間距150 mm，輻射功率30 kW/m2。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，中波照射玻璃90 s時(shí)，平均溫度在65 ℃溫度以下，膠片受熱溫度高于玻璃受熱溫度10 ℃。此為想要獲得的輻射波長(zhǎng)，因此中波輻射是主流的輥壓爐使用輻射管。但其升溫速率較慢，可通過(guò)增加輻射管數(shù)量、增加輥壓爐長(zhǎng)度彌補(bǔ)此不足。

3.4 膠片吸收光譜判斷理想吸收峰

圖6為PVB膠片吸收光譜。

通過(guò)測(cè)量PVB膠片的反射透過(guò)光譜反推出膠片吸收光譜，發(fā)現(xiàn)膠片在2 200 nm以后吸收率明顯增加。按照維恩位移定律揭示了輻射體溫度決定輻射波的波長(zhǎng)原理，因?yàn)橹虚L(zhǎng)波發(fā)熱源的溫度低，尤其是長(zhǎng)波溫度低于300 ℃，導(dǎo)致加工效率的損失，因此，根據(jù)吸收光譜結(jié)合實(shí)際受熱測(cè)試，發(fā)熱溫度為550～900 ℃、輻射波長(zhǎng)2 200～3 500 nm的中波輻射管為最佳選擇。

4 結(jié)語(yǔ)

在干法夾層玻璃生產(chǎn)過(guò)程中，尾部提前封邊是影響成品率的重要指標(biāo)，也是長(zhǎng)期困擾穩(wěn)定生產(chǎn)的問(wèn)題。通過(guò)分析吸收輻射波長(zhǎng)對(duì)夾層玻璃生產(chǎn)過(guò)程控制的影響，得出在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，操作者可以根據(jù)維恩位移定律：lmT＝2.9×10-3m輻射點(diǎn)溫度推算波長(zhǎng)，從而根據(jù)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選擇不同的輻射溫度。