鍍膜玻璃生產中炸板和掰分問題的分析與探討

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　　引言

　　浮法玻璃企業已經向大規模多品種方向發展，而熔窯（詞條“熔窯”由行業大百科提供）受當時建造條件影響噸位都比較小，生產原片毫無優勢。目前鍍膜玻璃的附加值還比較高，市場需求也日漸增長，鍍膜玻璃的經濟效益就凸顯出來了，陸續開發出紅色系、灰色系、藍色系等多類鍍膜產品供應市場。最近，又推出一個藍色系品種，生產過程中退火、縱切縱掰和橫切橫掰出現一系列問題，尤以掉角、白邊、橫斷、炸板等缺陷比例太高，5～6.5mm玻璃鍍膜后都會出現上述缺陷。本文針對我公司鍍膜玻璃生產中炸板和掰邊問題的實際解決做些淺易分析和探討。

　　1 在線鍍膜工藝概述

　　采用化學氣相沉積(ChemicalVapor Deposition)技術在線生產鍍膜玻璃，即在低壓的均勻載體氣流引導下，讓氣體或蒸汽的鍍膜材料在熱基片上流過并與基片反應，而沉積出氧化物膜層。熱的玻璃基片所具有的熱能足夠使反應源液滴在非常接近基片表面的上方氣化，然后不同的氣相反應源相互反應開始沉積。但液滴直接沉積在基片表面會降低膜層的均勻性（詞條“均勻性”由行業大百科提供），液滴相對于物料蒸汽的顆粒度的匹配性和物料性質決定了膜層結構的均勻性，多層供料(進料口就有8 個)是一種控制膜層均勻性的方法。霧化器噴出的液滴平均直徑不足10μm，甚至更小。有報道稱基片650℃時CVD 沉積速率能達100nm/s。膜層是氧化物形成的薄膜，鍍膜過程中還要引入氧氣參與反應，這對錫槽是有害的，而多組氣幕則是用來避免氧氣泄露的;同時，錫槽后區保護氣中的氫含量也由5%提高到7.6%來確保還原氣氛。氣化物質濃度與物質原子向基片表面遷移滲入玻璃的數量直接影響膜層厚度，據測量底膜厚度約80nm，頂膜厚度約200nm。

　　該技術膜層沉積速率低，要求鍍膜反應區比較長，設備安裝在錫槽收縮（詞條“收縮”由行業大百科提供）段中后部，生產時需要嚴格的工藝控制以保證氣氛要求。此時玻璃還在錫槽內處于600℃以上高溫，反應活性還很強，玻璃表面也潔凈新鮮，膜層與玻璃基片通過化學鍵結合，被烤入了玻璃，成為了玻璃的一部分，膜層化學穩定性和熱穩定性很好。在線膜系設計詳見表1。

　　2 問題的引出和機理分析

　　在珍珠藍試生產階段，經常是玻璃一出退火窯就已經發生劈邊或炸板了，破碎損失太多。鍍膜之后膜層邊緣在牙印附近，玻璃縱向炸裂多會發生在牙印內側到板中范圍內。縱向裂開的長度有5～30m(如果不處理也許在A 區、B 區就開始炸裂了)，有時引發橫炸。縱切縱掰和橫切橫掰時玻璃顯得很硬、很脆，無法分片，其表現為：

　　(1)掰邊時絕大多數不沿刀口斷開，在第一次掰邊時比較順利，二次掰邊時玻璃會整板炸碎或掉角;

　　(2)分片和橫掰時炸碎或是出現掉角和白渣。玻璃板掰斷時白渣嚴重，整個板寬方向幾乎都有，且多集中在玻璃板的一面。這些現象表明玻璃板橫向應力分布是不合理的，應力直接影響到玻璃的強度。高溫熔融的玻璃液冷卻（詞條“冷卻”由行業大百科提供）固化形成溫度梯度是熱應力產生的原因，把它二維分解為：

　　(a)表層應力：它是由玻璃板橫向溫度梯度不均引起的。各種在線應力儀測出的就是這種應力，它只取決于玻璃板橫向溫度分布。如果退火窯B 區橫向溫度不均，多產生永久平面應力;C區之后的橫向溫差則導致暫時平面應力。平面應力是影響玻璃板的掰邊和橫掰的主要因素，掰斷去邊之后，平面應力會消失大部分。

　　(b)厚度應力：也稱端面應力，是由玻璃表面與板芯在冷卻時縱向溫度梯度引起的。它受退火窯長度影響，在退火窯長度一定時，各個區的進出口溫度(即冷卻速度)直接決定了應力的大小。厚度應力不但對玻璃板的橫掰和掰邊有影響，對深加工也有很大影響，而在線應力儀是測不出厚度應力的。

　　表層應力是遠大于端面應力的，其破壞性也遠大于端面應力，這也是本文著重于解決玻璃板橫向溫度差的原因之一。

　　鍍膜玻璃的平面應力分布詳見圖1 所示，即正常情況下，玻璃板中部是微弱的張應力，邊部是微弱的壓應力（詞條“壓應力”由行業大百科提供），結合玻璃切割狀態的性能看零應力區要在牙印內側。當鍍上膜后則表面應力曲線就會變化，一般來說都會有所增加，零應力區的位置相應內移。膜層也使玻璃板邊部溫度降增大。如果玻璃板所受應力繼續增加，當玻璃邊部張應力大于抗張強度時，一旦出現薄弱區域—結構應力和張應力交匯的地方，就會炸裂釋放應力。由格里菲斯(Griffith)脆性斷裂理論解釋為：玻璃內部是存在微裂紋（詞條“裂紋”由行業大百科提供）的，開始時微裂紋尖端應力不斷集中，繼而微裂紋擴展延伸到應力平衡區，之后會沿著玻璃板的最佳自身切割線縱向延伸。與機械應力和鍍膜之后形成的結構應力等因素互相影響，最終導致了鍍膜玻璃縱炸的發生。橫炸同理。

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