LOW-E镀膜玻璃钢化

      低辐射玻璃以其特有的热反射特性，具有较高的节能保温的效果，越来越受建材、冰柜等的平板玻璃消费领域的欢迎。平板玻璃消费在注重环保节能的同时，也关注使用材料的强度以及安全性。在线低辐射（LOW-E）镀膜玻璃热反射的良好性能以及良好的可热加工性能，深受客户欢迎。在线LOW-E镀膜玻璃的热反射特性，生产高品质的LOW-E镀膜钢化玻璃，需要特殊的生产工艺。
1、钢化玻璃的基本原理与特点
1.1、玻璃钢化的基本原理与特点
      玻璃钢化的过程是将平板玻璃制品加热到600℃左右，这时制品仍能保持原来的形状，但玻璃中粒子已有一定的迁移能力，进行结构调整，足以使内部存在的应力很快消除，然后快速冷却。快速冷却时，玻璃中央内部还未硬化之前表面层已经收缩凝固，这样在继续冷却过程中，玻璃中央内部较业已凝固的表面层收缩得多些，就会形成均匀压应力，提高了玻璃作为脆性材料的抗张强度，从而使玻璃的抗弯曲和抗冲击强度得到提高。同时，由于玻璃内部均匀应力的存在，一旦玻璃局部受到超过其强度能承受的冲击发生破裂时，在内部应力的作用下，立刻自爆为小颗粒，提高了材料的安全性。
1.2、玻璃钢化设备
     目前采用的钢化设备由上片台、加热炉、冷却风栅、下片台等组成（见图1）。玻璃在加热炉内完成加热过程，电炉内部空间被炉内水平、相隔一定间距放置的数十根陶瓷辊道分隔为上下两个加热空间，分别由顶部与底部的电热丝加热，PLC自动控制整个加热过程。玻璃的上下两个表面在风栅区被快速冷却，上下风栅的冷却压力可以单独调节。
1.3、钢化过程加热特性
      玻璃进入加热炉后，由陶瓷辊道支撑，在连续正、反向转换转动的陶瓷辊道带动下，进行往复运动，完成均匀加热。玻璃上表面吸收热量主要依靠顶部电热丝的热辐射、玻璃往复运动时造成的气体对流和自然对流传热。根据热传递的效能规律，在此情况下，热辐射是最为首要的加热形式；玻璃中部温度的升高，是靠玻璃表面向内的热传导以及吸收辐射热得以实现的；玻璃下表面除了下部辐射板热辐射、玻璃往复运动造成的气体对流和自然对流加热外，由于玻璃下表面与处于高温状态的陶瓷辊道直接接触，陶瓷辊道以热传导方式直接对玻璃下表面传递热量。运动中的陶瓷辊道不断接受来自于下部辐射板辐射热以及下部空间的对流传热。因高效、快速的热传导作用，在相同温度条件下，下表面的升温速率大于上表面的升温速率，玻璃进炉初期，作用明显。 
1.4.钢化过程的强冷特性
      玻璃强制快速冷却，是形成玻璃最终均匀永久应力的关键。玻璃板被绕有仿纶绳的辊道支撑，并作来回往复运动，实现玻璃的均匀快速冷却。冷却风的总风压以及上下冷却速率的平衡。上下风栅气流压力的平衡也直接影响最终产品的平整度。
2、LOW-E镀膜玻璃与普通透明玻璃的特性差异
2.1、玻璃表面状态
      普通透明平板玻璃两个表面无特别的差异，在线LOW-E镀膜玻璃一面镀有膜层，膜层微小损伤，也能明显察觉，影响美观和玻璃的热反射效果。
2.2、吸热状态
      普通玻璃的玻璃两表面的吸热性能相同，均有良好的红外吸收性能；在线LOW-E镀膜玻璃的膜面对红外线辐射的反射率高达85%，另一面与普通玻璃相同，两面的吸热效果存在很大差异。
2.3、玻璃加热的最高温度
      普通透明平板玻璃钢化时，要求玻璃最低温度要达到Tg以上40~50℃，温度高仅造成钢化后的玻璃存在更大的变形，对玻璃本身的性能无重大影响；在线LOW-E镀膜玻璃，据生产商提供的资料表明，加热后玻璃达到的最高温度不得超过605℃，否则膜层将受到损伤，影响该玻璃的基本特性。
3、现有钢化工艺制度生产在线LOW-E镀膜玻璃问题分析
3.1、玻璃表面状态因素
     在线LOW-E镀膜玻璃两表面存在不同的特性，玻璃放置方法是首要考虑的问题。对于现有的水平钢化设备，玻璃板在钢化过程中，玻璃是由各区域的辊道传送，其下表面始终与辊道接触。加热炉中的陶瓷辊道、风栅中的仿纶绳辊道，受到玻璃屑、粉尘等杂物的污染后，由于客观条件的限制，不易清洁。这些辊道在钢化过程中，不断地做正向和反向转换的转动，有减速、加速的过程，玻璃与辊道之间存在相对位移摩擦。虽然这些污染物以及摩擦不足以严重擦伤玻璃表面，但可能损伤高温状态下的膜层，造成膜层脱膜、划伤、压伤等，在以往的镀膜钢化生产过程中以及在线LOW-E镀膜玻璃试制过程中已发现类似情况。为提高玻璃表面外观质量的可控性，须将镀膜面朝上，以避免膜层与辊道直接接触而遭伤害。
3.2、加热过程
     在线LOW-E镀膜玻璃膜层对红外线辐射的高反射性，降低了玻璃的吸热速率，为保证玻璃板中部温度达到钢化温度，需延长时间。
3.3、玻璃两面加热速率以及变形控制
      在线LOW-E镀膜玻璃的膜层表面能有效地降低辐射传热，以热辐射为主要传热方式辅以空气对流的电炉上部空间对玻璃表面的加热受到严惩阻碍；因玻璃表面的良好吸收性能，以及在下部加热空间的热传导、热辐射、对流的共同作用下，玻璃下表面的温度提高迅速。在线LOW-E镀膜玻璃两表面的热吸收差异，造成上表面的温度升高速率远小于下表面，因此，下表面的膨胀速率大于上表面，造成玻璃板在加热炉中四角上翘，脱离辊道，玻璃板中区承受玻璃的全部重量，引起玻璃中部在高温下出现严重的变形；玻璃板上下表面存在较大的温差，因上表面部分玻璃温度未能达到钢化所需的温度。玻璃出炉后，经风栅冷却，易产生爆裂或严重的弯曲缺陷。
4、在线LOW-E镀膜玻璃钢化工艺的改进
4.1、强化上部对流加热
     生产中采用保持膜面向上的方法，为弥补上部空间热辐射效率下降，应用加热炉上部空间内的热平衡管，通入压缩空气，将热气喷向玻璃上表面，并在上部空间形成一定的气体对流，以的对流传热补偿热辐射效率。
4.2、提高上部区域设定温度
     提高上部区域设定温度，增高上部空间的温度，强化对流传热的作用，将更多的热量传递到玻璃上表面；并对上部区域加热器的上载与下载的控制响应系统进行适当调整， 增强上部区域温度调整反应速度。
4.3、降低下部热传递速率
     适当降低下部区域的设定温度，同时对下部区域加热器的上载与下载的控制响应系统进行适当调整，减慢下部区域温度提高的速率，减缓下表面的传热速率，以期上下玻璃表面的吸热达到平衡。
4.4、延长加热时间
     由于降低下部传热速率而上部加热不良，因此适当延长一些加热时间，保证玻璃板能达到钢化所需的出炉温度。
4.5、风栅平整度调节
     在风栅快速冷却阶段，针对上表面温度相对较低，由于膜层的存在散热慢，下表面温度高，散热快的特点，提高上风栅的风压，降低下风栅的风压，使玻璃的平整度得到进一步提高。
5、效果
（1）由于在线LOW-E镀膜玻璃膜面自始至终不与辊道接触，避免了可能出现的膜面的损伤，保持膜面的完整性。
（2）在线LOW-E镀膜玻璃钢化的各项指标均已达到或超过国家标准规定，其质量也得到用户的肯定。
（3）玻璃成品度达到98.5%以上。