鋼化玻璃白霧成因及解決方法

劉忠飛 胡壯

（中建材宜興新能源有限公司 宜興 214201）

0 引言

鋼化玻璃作為一種常用的安全玻璃，相比于普通玻璃抗彎強(qiáng)度要高4～5倍，抗沖擊強(qiáng)度比普通玻璃高3～10倍，熱穩(wěn)定性也有相應(yīng)的提高，破裂時產(chǎn)生沒有尖銳角的小碎片，不易傷人。鋼化工藝通常分為物理鋼化法和化學(xué)鋼化法兩大類。物理鋼化法是將玻璃加熱到一定溫度后迅速冷卻，使其達(dá)到室溫時表面形成高度均勻的壓應(yīng)力層，從而提高玻璃強(qiáng)度和抗沖擊能力，一旦局部發(fā)生破損時形成很小顆粒，不易傷人?；瘜W(xué)鋼化法是將普通玻璃置于熔融的堿鹽中，玻璃表層的離子與熔鹽中的離子進(jìn)行交換，由于體積的變化，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，從而提高玻璃強(qiáng)度［1］。目前應(yīng)用最廣泛的是物理鋼化法。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，玻璃鋼化后往往會出現(xiàn)各種各樣的缺陷，而白霧就是其中之一。白霧問題困擾著許多鋼化玻璃生產(chǎn)企業(yè)，許偉光［2］、 常昱［3］等都做了相關(guān)分析。

1 鋼化過程中常見的白霧及解決辦法

鋼化過程中常見的白霧按形成的位置大概可以分為五類，分別是中部白霧、邊部白霧、整版白霧、規(guī)律間隔性白霧、無規(guī)律間隔性白霧。如圖1所示。

圖1 白霧分類

1.1 玻璃中間部位出現(xiàn)白霧

玻璃中間部位出現(xiàn)白霧一般是在剛開始生產(chǎn)時或長時間停產(chǎn)后恢復(fù)生產(chǎn)時。如我司單絨壓花玻璃在剛開始生產(chǎn)時，可以觀察到鋼化玻璃中間有一條白色的線道，也就是白霧。如圖2所示。

圖2 壓花玻璃白霧

為了探究白霧的微觀形貌與形成原因，將此壓花玻璃砸破后，放在顯微鏡下觀察，如圖3所示。

圖3 玻璃缺陷（顯微鏡放大400倍）

圖3（a）（b）是同一塊玻璃，箭頭代表玻璃進(jìn)爐方向，由此可以看出，鋼化白霧是玻璃表面形成的凹坑，且鋼化白霧的表面形貌與進(jìn)爐方向無關(guān)。此類鋼化白霧形成的主要原因是玻璃剛進(jìn)爐時下部受到陶瓷輥道的傳導(dǎo)加熱，上部受到輻射加熱和強(qiáng)制對流加熱，過熱的陶瓷輥道使得玻璃的下部溫度高于上部溫度，由于玻璃下表面的熱膨脹，玻璃的四周向上彎曲，玻璃重量集中于玻璃中部，導(dǎo)致玻璃中部與陶瓷輥道反復(fù)摩擦產(chǎn)生白霧。隨著連續(xù)生產(chǎn)，玻璃進(jìn)爐時帶走了輥道的熱量，玻璃上下面溫差逐漸減小，玻璃的白霧程度會減輕。一般可以通過增大上部噴氣、增加上部溫度或者降低下部溫度解決。

為了探究各處白霧的磨損程度，另取一片有鋼化白霧的玻璃，取兩塊不同區(qū)域白霧的樣品放在顯微鏡下觀察，如圖4所示。

圖4 不同區(qū)域白霧放大400倍

由圖4可以看出，同一片玻璃，凹坑數(shù)目和大小無規(guī)律，說明凹坑數(shù)量和大小不能量化白霧，這也印證了此類白霧是與陶瓷輥道反復(fù)摩擦產(chǎn)生的。

相同厚度不同配方的玻璃，由于導(dǎo)熱系數(shù)不同造成吸熱不同，所以不同配方玻璃用同一鋼化工藝時也會產(chǎn)生白霧，其導(dǎo)熱系數(shù)可以根據(jù)玻璃成分進(jìn)行計算［4］。如我司2.0 mm超白壓延玻璃與外購2.0 mm超白壓延玻璃，配方略有不同，用同一工藝會出現(xiàn)鋼化白霧。此外，相同玻璃上下表面粗糙度不同導(dǎo)致吸熱不同，也不能適用于同一鋼化工藝。如我司生產(chǎn)的單絨壓花玻璃，壓花面朝下時能夠正常生產(chǎn)，相同工藝壓花面朝上時下部會有白霧而且上彎。產(chǎn)生白霧是因?yàn)椴Ａ傔M(jìn)鋼化爐時絨面與陶瓷輥接觸面積大于壓花面與陶瓷輥接觸面積，使得絨面熱傳導(dǎo)大于壓花面的熱傳導(dǎo)，即玻璃壓花面朝上時在鋼化爐內(nèi)前期下部溫度較高。上彎是因?yàn)椴Ａг阡摶癄t后端時壓花面表面積大于絨面表面積，使得壓花熱輻射傳熱強(qiáng)于絨面熱輻射，即在鋼化爐后端壓花面受到的熱輻射更多。

1.2 玻璃邊部出現(xiàn)白霧

邊部白霧產(chǎn)生的原因有：剛進(jìn)爐時上部溫度高于下部溫度，使得玻璃邊部向下翹曲，玻璃重量集中于邊部與輥道摩擦產(chǎn)生；原先的小規(guī)格玻璃長時間與陶瓷輥摩擦產(chǎn)生磨損后，使得玻璃與陶瓷輥接觸處低于原陶瓷輥的高度，更換大規(guī)格玻璃后陶瓷輥不水平導(dǎo)致，如圖5所示。解決辦法有：增加下部溫度或減少上部溫度；在玻璃上撒硫磺粉。

圖5 陶瓷輥磨損示意圖

1.3 玻璃整個版面均有白霧

玻璃整個版面均有白霧主要是由于相鄰陶瓷輥速度不一致或存在水平差。

生產(chǎn)中出現(xiàn)整版面白霧的原因有：陶瓷輥斷裂或陶瓷輥軸承損壞；傳動皮帶斷裂或太松；陶瓷輥?zhàn)冃危惶沾奢伆惭b時高度不一致；相鄰電機(jī)帶動的陶瓷輥數(shù)量不一致，導(dǎo)致陶瓷輥速度不一致。解決辦法有：更換陶瓷輥或更換陶瓷輥軸承；重新接傳動皮帶；更換陶瓷輥；重新校準(zhǔn)陶瓷輥高度；更改電機(jī)帶動的陶瓷輥數(shù)量。

1.4 玻璃表面有規(guī)律的白霧

玻璃下表面出現(xiàn)間歇性的白霧，且間隔為陶瓷輥的周長，這是由于陶瓷輥上粘有碎玻璃渣等雜質(zhì)造成。解決方法是停機(jī)降溫，鋼化爐降至室溫后用砂紙打磨陶瓷輥并用清水清洗。在生產(chǎn)中應(yīng)注意防止碎玻璃進(jìn)爐。

1.5 無規(guī)律間隔性白霧

無規(guī)律間隔性白霧通過鋼化工藝與設(shè)備水平的調(diào)整均無法解決，將螺紋陶瓷輥換為普通陶瓷輥后白霧消失。此類白霧形成的原因可能是玻璃與螺紋輥接觸時溫度不均勻，使得玻璃局部發(fā)生變形，變形處與陶瓷輥摩擦產(chǎn)生。

鋼化爐內(nèi)的白霧幾乎都能通過加升華硫熏爐解決或減輕。升華硫與氧氣和玻璃中的鈉成分發(fā)生反應(yīng)，在輥道表面形成一層硫酸鈉薄膜，起到潤滑和保護(hù)作用，有效減少細(xì)小玻璃屑對輥道的黏附，而且還提高了玻璃制品的外觀質(zhì)量，延長了輥道的使用壽命。但出于環(huán)保因素和對操作人員的安全保護(hù)，生產(chǎn)中應(yīng)盡量少用升華硫。

2 結(jié)語

通過分析物理鋼化玻璃白霧的成因，找到相應(yīng)解決方法：玻璃中部出現(xiàn)白霧時增加上部溫度或降低下部溫度；玻璃邊部出現(xiàn)白霧時通過增加下部溫度和減少上部溫度或者熏爐解決；整個版面出現(xiàn)白霧時可以查看陶瓷輥轉(zhuǎn)速是否匹配；出現(xiàn)有規(guī)律的白霧通過停機(jī)打磨陶瓷輥解決；出現(xiàn)無規(guī)律間隔性白霧通過將螺紋陶瓷輥換為普通陶瓷輥解決。

鋼化玻璃作為安全玻璃，廣泛的應(yīng)用于建筑、汽車、家裝等領(lǐng)域。隨著應(yīng)用市場的不斷擴(kuò)大，人們對鋼化玻璃質(zhì)量要求也不斷提高，希望本文對鋼化玻璃生產(chǎn)企業(yè)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)上有所指導(dǎo)借鑒。