玻璃深加工设备

玻璃深加工设备郭宏伟内容提要 1玻璃深加工概述 2平板玻璃深加工工艺的分类 3平板玻璃深加工前处理设备 4玻璃热弯设备 5玻璃钢化设备 6玻璃的表面处理设备 7利用连接技术加工平板玻璃设备1玻璃深加工概述 玻璃深加工是指有可能改变玻璃的性能并赋予它新的或不同的功能的技术。尤其对平板玻璃，深加工就是提升平板玻璃的附加值。随着新产品的开发和新市场的拓展，它的附加值也越来越来高。深加工玻璃产品将成出口主流玻璃深加工产品钢化玻璃中空玻璃夹胶玻璃防火玻璃光学玻璃汽车玻璃镀膜玻璃防弹玻璃家电玻璃彩绘、喷雕、镶嵌、家具玻璃是宾馆、饭店、商场、家庭等场所装饰、装修不可缺少的工艺玻璃产品。它们具有豪华靓丽、造型别致，款式多样、富有艺术特色，与周围环境交相辉映；　　中空玻璃、立体雕刻、彩绘玻璃、喷砂玻璃、夹丝玻璃、乳化玻璃、防弹玻璃以及无框门窗等深加工产品，具有光洁度好，色彩鲜艳、立体感强等特点，广泛应用于宾馆、商场、家庭的屏风及装饰等。　　夹层玻璃：　　夹层玻璃由两层或多层玻璃之间夹以特殊薄膜，经高温高压处理而成。其最大的特点是受冲击时不会碎散。广泛应用于建筑及各种保安场所。2平板玻璃深加工工艺的分类 一般分为以下四类：1.改变玻璃形式的工艺，例如热弯、钻孔、磨边工艺；2.改变玻璃的晶格结构的工艺，例如热钢化或化学强化；3.表面处理工艺，包括减研磨或刻蚀）工艺或增沉积）工艺。镀膜工艺属于后一个子分类；4.利用连接技术加工的平板玻璃结构，例如中空玻璃IGU）、表面元件、LCD显示器、光电模块等。 现在，越来越多的简单产品开始综合采用多种深加工工艺，所以我们把它称为“综合深加工平板玻璃”。如，在交通工具中已经应用了很多年的中空玻璃就是深加工最经典的范例，前面已经提到的四种深加工技术在这里都必须采用：第一，玻璃需要弯曲；第二，他们需要被强化；第三，为了防止边缘密封受到紫外线辐射，他们的边缘需要镀上釉质；最后，利用粘着剂把一对玻璃片逐步加工成为中空玻璃。3平板玻璃深加工前处理设备 目前，为了提高生产效率，某些加工玻璃品种的规格趋于大型化，如镀膜玻璃，建筑夹层玻璃，其规格一般为2000mm╳3000mm3300mm╳6100mm。将如此大规格的玻璃原片装到生产线上及从生产线卸下成品，通常采用装片机和绑片机来完成，某些加工玻璃在进行工艺加工之前，要对玻璃原片进行研磨抛光、切割、磨边、钻孔、洗涤干燥等处理，如钢化玻璃，夹层玻璃等。还有一些加工玻璃，经洗涤干燥便进行工艺加工，然后根据使用的玻璃原片也是大规格的，将这些玻璃装到生产线或切割机上也需要采用装片机。因此，我们简要介绍国内外加工玻璃生产线常用的研磨抛光、装片及卸片、玻璃的切割、磨边、钻孔及洗涤干燥的工艺和设备。“予人以鱼，受惠一时；授人以渔，获益一世”3.1研磨抛光 玻璃的机械研磨是使用磨料在磨盘压力和对玻璃表面而作相对运动下，将玻璃的不平处磨去，但玻璃表面变毛。粗颗粒磨料，研磨速度快，毛面较粗糙，故常用多级磨料，用抛光盘加入抛光液，对玻璃表面作相对运动，得到光滑表面的玻璃，此即为抛光。 平板毛玻璃是不透明的毛面玻璃，作采光而不让透明之用，其毛面即用粗磨获得，玻璃研磨也可用非自由磨料的砂轮进行，砂轮可由刚玉、碳化硅、金刚石等磨料制成，研磨玻璃时加水即可。仪器玻璃的磨砂接头、活塞等就是在磨床或车床上用各种砂轮进行研磨的。 磨盘材料：磨盘材料硬度大，能提高研磨效率。铸铁材料的研磨效率为1，有色金属则为0.6，塑料仅为0.2。但硬度大的研磨盘使研磨表面的凹陷深度也较深，面硬度较小的塑料盘，可使玻璃凹陷深度比铸铁盘降低30％。因此，如最后一级粒度的磨料用塑料盘，就可以大大缩短抛光时间。 抛光盘材质：一般抛光盘都用毛毡制作，也有用呢绒、马兰草根等，粗毛毡或半羊毛毡的抛光效率高，细毛毡或呢绒的抛光效率低。装饰器皿玻璃表面的刻花、磨琢线条、花纹也是用研磨方法，但它是用小尺寸的铁轮、铜轮加磨料和水进行的，或砂轮加水进行。玻璃制品表面深刻，常用粗磨和细磨再进行抛光。 研磨与抛光材料：由于玻璃研磨时，机械作用是主要的，所以磨料的硬度必须大于玻璃的硬度，常用的研磨材料性能见下表：光学玻璃和日用玻璃研磨加工余量大，所以一般用刚玉或天然金刚砂研磨效率高，平板玻璃的研磨加工余量大，但面积大，用量多，一般采用廉价的石英砂。 常用抛光材料有红粉氧化铁）、氧化铈、氧化铬等，日用玻璃加工也有采用长石粉的。各种抛光材料的性能见表红粉是为玻璃抛光材料中使用最早最广泛的材料。氧化铈和氧化锆的抛光能力比红粉高，由于他们的价格比红粉高，应用上没有红粉广泛，对抛光材料的要求，除了必须有较高的抛光能力外，必须不含硬度大、颗粒大的杂质，以免玻璃表面造成划伤。 玻璃研磨作业的不同阶段，需要不同颗粒的磨料，统统需要进行分级处理。收的废磨料经分级处理后也可再用，对颗粒较粗的粒级，可用筛分法分级，较细的粒级则需用水分级法进行分级。最大工件尺寸Φ700抛光盘转数[60Hz50Hz]　　上抛光盘转数026R.P.M　　上抛光盘转数035R.P.M电源：3相　380V，50Hz　　设备尺寸E：2310W　x　1560L　x　2750　　控制方式：触摸屏　　PLC控制器　　气压：5　Kg／㎠　　抛光盘尺寸：φ1130　x　φ355　x　55t　　主电机MAIN　MOTOR）：15Kw　x　4P　　下抛光盘转速：Max.60　R.P.M变频驱动　　上抛光盘转速：Max.20　R.P.M变频驱动　　内啮合齿轮转速：Max.18　R.P.M变频驱动　　太阳轮驱动电机：1.5Kw　x　4P　　太阳轮转速：Max.20　R.P.M变频驱动　　游星轮尺寸：DP＝12，Z＝200，PCD＝423.3　　内啮合齿轮尺寸：DP＝12，Z＝554，PCD＝1172.6　　太阳轮尺寸：DP＝12，Z＝154，PCD＝325.9　　抛光液供应箱：40ℓ3.2切割 玻璃自动切割机由切桌、切割桥、电脑控制箱、掰板台、供电柜等主要部件组成。3.3磨边机 根据玻璃的外形、边部形状、边部光滑程度要求的不同，加工玻璃生产过程的磨边可根据实际需求选用。 磨边机由玻璃支撑架、运输带、磨头机转动装置、喷水系统、保护网等组成。3.4清洗设备 机械过程包括：超声波清洗、刷洗、高压喷洗。 化学清洗过程：水预洗、稀碱或酸溶液、各种清洁剂、高纯水浸泡。3.4.1超声波清洗设备 超声波清洁技术的基本做法就是将待清洁的物质放在振荡的液体中。一般允许使用的振荡频率是25kHz和40kHz，所以不会与无线电波发生干扰。振荡液体的能量可以把杂质从表面上松动下来。用于平板玻璃片的典型超声波清洗设备如图。 该设备由排成一行的几个清洗缸构成。玻璃片垂直地排列并侵泡在清洗缸中。1和3清洗缸中装配着振荡器5。为了在清洗的同时对玻璃的腐蚀产生影响，在1清洗缸中放置了酸性溶液。酸液能断开玻璃表面的SiOSi键，并产生具有反应活性很高的羟基族SiOH）。由于超声波会在清洗缸中产生静波，为了确保整个玻璃表面都得到完全清洗，应在清洗过程中不断晃动玻璃。3.4.2刷洗设备 刷洗的原理是用毛刷通过机械的手段把平板玻璃表面上的灰尘分离开，再利用喷嘴把水或其他清洗液喷到玻璃上以便去除灰尘颗粒。在平板玻璃的清洁中可以使用滚刷和盘刷，最常见的是成对排列的滚刷。两个毛刷相对旋转，玻璃从他们中间通过。滚刷的长度应当略大于玻璃片的最大宽度。刷毛的直径在0.250.95mm之间，旋转速度大约为680rmin。如图。 该设备包括一排清洗区。每个清洗区都装备着一对滚刷和一些喷嘴，这些喷嘴分布在位于玻璃上下表面处的两个水管上。同样，喷淋宽度也应该略大于玻璃片的宽度。玻璃片由传动辊来传送：在垂直传送设备中垂直地成对排列，水平传送设备中则水平地成行排列。4玻璃热弯设备 平板玻璃弯曲工艺比较简单：把切割好尺寸大小的玻璃，放置在根据弯曲弧度设计的模具上，放入加热炉中，加热到软化温度，使玻璃软化，然后退火，即可制成热弯玻璃。 热弯玻璃的生产可以是半连续生产或间歇生产；半连续生产一般是在隧道式窑炉中进行：带滚轮的模具放置在钢轨上，把切好的平板玻璃放在模具上，推进隧道窑预热预热时间以玻璃不炸裂为准），后面的模具把前面的推入软化区温度为800900℃），依次进入退火550570℃）、冷却、最后作为成品4050℃）从另一端推出，隧道窑产量大，但退火质量较差，再处理时破碎率高； 间歇式生产一般在间歇式窑炉内进行：把切好的原片放置到模具上，然后洒上一层隔离剂，再放上另一片玻璃，依次可放上其他原片最多10片），放入间歇窑中，封闭窑门，开始升温至900℃左右，停止加热，让玻璃随炉冷却，同时进行退火。一个周期一般要24h。间歇式生产产量小，玻璃表面可能出现麻点隔离剂引起的），但玻璃的应力较小，再处理时破碎率低。热弯玻璃可以使用电加热5玻璃钢化设备 采用将玻璃加热，然后迅速冷却的方法，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的方法称为物理钢化法。由于采用了加热及吹风冷却，通常称之为热钢化法或风钢化法。 用化学方法改变玻璃表面组分，以增加玻璃的机械强度和热稳定性的方法称为化学钢化法。由于它是通过离子交换使玻璃增强，又称为离子交换法。 物理钢化法根据生产过程中玻璃的支撑办法又可分为垂直吊挂法〔垂直法)、水平法、水平支持法(自重法〕、气垫法等。 化学钢化法根据变换离子的类型及离子交换处理的温度又可分为低于转变点温度的离子交换法及高于转变点温度的离子交换法。 水平法是玻璃在水平状态进行输送、加热、成型、淬冷等工艺过程生产钢化玻璃的方法。根据配备的设备，可生产平面、单弯、双曲面弯、双折板等品种的钢化玻璃。本法有多种类型的生产线。常用的为水平辊道往复式平钢化玻璃生产线。生产能力计算 钢化玻璃生产线的生产能力取决于加热炉的生产能力，加热炉的生产能力按下式计算:式中A—加热炉炉膛面积 s—所生产玻璃的厚度，以mm计，因次不计入计算结果; n1—每天工作班数(班); n2—每年工作天数(d); ŋ1—装载系数，垂直法为50%70%，水平法为50%70%; Ŋ2时间利用系数(%)。 根据各种加热炉长期生产实际经验的总结，每1mm厚度玻璃所需的加热时间为40s。每班工作8h，当一班或两班生产时，上班后需将加热炉从保温温度升至工作温度，要除去这些非生产时间。6玻璃的表面处理设备镀膜玻璃） 如果在平板玻璃上镀膜，这种膜必须具有以下特点： 与平板玻璃的性能兼容； 膜层材料的可用性以及实现工业规模的镀膜设备所要求的工艺过程的可能性； 在大面积表面上形成足够平坦的膜层的可行性； 控制膜层厚度的可操作性； 达到适当的镀膜速度的能力； 经济生存能力； 环保性。这些要求在很大程度上限制了可使用的镀膜技术的数量。 当前，在平板玻璃上采用的薄膜技术可以分为： 真空工艺，也就是平常所说的物理气相沉积。PhysicalVaporDeposition 化学工艺，也就是平常所说的化学气相沉积。Chemicalvapordeposition化学镀膜法是将银氨溶液和还原液喷洒到玻璃表而后产生化学反应生成膜层，膜都是金属膜;其化学沉积法产品的类型是硅膜，凝胶法是氧化物膜和金属胶体膜。磁控溅射 溅射原理如下:磁控溅射是在溅射装置中设置磁场以控制电子运动方向，束缚电子运动轨迹，从而提高工作气体的电离几率和有效地利用电子能量，提供大量的轰击靶材的正离子，形成高密度的等离子区，由于正离子轰击靶材而产生溅射，溅射粒子的中性靶原子在基片上沉积成膜，而其中的二次电子进人等离子区参与电离碰撞，不断地补充大量的正离子，二次电子在其能量将耗尽时，被阳极吸引而导出真空室。磁控溅射的生产，需要使用下面两类材料: 1.溅射气体：有工作气体及反应气体两大类。 工作气体通常采用氩气； 为了产生氧化物、氮化物、硫化物和碳化物膜层，在进行溅射时，溅射室分别加人氧气、氮气、硫化氢、甲烷气体，纯金属靶材溅射出来的原子与这些气体进行化学反应，生成氧化物或氮化物、硫化物、碳化物，然后沉积在基片表而而形成氧化物、氮化钡、硫化物或碳化物膜层。这些气体称为反应气体。工业生产制备氧化物、氮化物的膜层较多，所以常用的反应气体多为氧气和氮气。 (2)溅射材料 溅射材料〔靶材)通常制成矩形板、圆形板、辊形。小型溅射装置的靶材也有做成圆盘形或棒形。金属、半导体、合金、卤化物(通常是氟化物)、氧化物、硫化物、硒化物、元素周期表中ⅢV族单质和ⅡⅥ族化合物及金属陶瓷都适于做靶材。经常使用的是金属、合金、半导体和氧化物，有时也使用氮化物、硅化物、碳化物和硼化物。 制造阳光控制镀膜玻璃、玻璃镜、导电膜玻璃的靶材，采用非磁性导电材料铬、锡、锌、铜、铝、铋、不锈钢、铟锡合金等。制造低辐射镀膜玻璃则采用金、银，铜或铅等靶材。溅射室溅射室是一个圆柱形或矩形的卧式釜，如图所示者为圆柱形，一端有釜门，釜内有装片框吊挂轨道、移动式阴极吊挂轨道、移动式阴极及驱动装置、预溅射挡板、装片框下部导槽、阴极下部导槽。釜的末端有接真空系统的管道及通工作气体、反应气体的管道口釜首端顶部有开门机构。真空系统真空系统设有两组真空泵、自控阀门、仪表及管道。油泵、供油雄及压缩空气系统此油泵及供油罐是向移动式阴极驱动所用的气动、气液联动装置供给高压油，无油压缩空气用管道接至镀膜机附近，经再过滤及去水后接至气动、气液联动驱动装置，油、气经自动阀门通过程序自控装置的指令开关阀门，最终实现阴极按预定方向往复运动。溅射室溅射室是对玻璃基片进行溅射的真空室，它需要具有高度的气密性及严格控制气流的功能;阴极除需具备溅射各种膜层的功能外，对设备其他部件还需具有电绝缘及冷却水的密封性能。一般设15个溅射室。每个溅射室通常分为35个区，根据溅射膜层的不间，确定安装阴极的数量及其位置，每个配备阴极的区。在其室盖开孔处安装一个阴极。其他区则为抽气区，其室盖开孔处配备一个矩形顶盖。室内也装有辊道输送机，室壁设有各种孔口，分别与真空系统、送气系统、水冷却系统的管道及各种线路相连，也设有观察孔。装片机玻璃基片自集装架或木箱一片片地装到水平连续式磁控溅射玻璃镀膜生产线，由装片机完成。通常采用吊车一真空吸盘组合装置及自动装片机为本生产线的配套设备。当生产小规格镀膜玻璃时，可采用人工将玻璃基片装到生产线。入口洗涤干燥机用来镀膜的玻璃基片，表面严格要求洁净干燥，选用强力玻璃洗涤干燥机。化学气相沉积 定义：利用气相物质通过化学反应在基体表面上形成固态薄膜的一种成膜技术。化学沉积法广泛地应用于电器元件表面复合材料的生产，本章所述为浮法在线化学沉积生产镀膜玻璃的工艺及主要装备。生产在浮法线上进行。在锡槽的长度方向上选择符合生产工艺要求的温度区，插入一个镀膜反应器，其示意图见图。 CVD的工艺流程图：在低压的均匀载体气流的引导下，气体或蒸汽的镀膜材料也称为“前驱物”）在热基片上滑过并与基片发生化学反应，从而沉积出膜层。载体气流的气压压强一般在0.011mbar之间，属于层流的范畴。 采用CVD技术进行大面积玻璃镀膜的在线工艺即与平板玻璃生产过程连接在一起），一般将喷嘴管喷嘴在管上直线排列）固定在平板玻璃的上方。喷嘴管的开口必须能够覆盖到玻璃带的整个宽度即最大到3.21m）。 上图是一种CVD的设计：该设备配备由开槽喷嘴。可以发现，从系统中心的槽喷嘴上喷出来的气体或蒸气镀膜材料以及气体载体与玻璃表面相遇，然后沿着与玻璃带传输相同或相反的方向的反应区内向喷嘴两侧在整个玻璃表面上扩散开来。多余的物质及挥发性的反应生成物由吸取装置排出排气窗。 现在，使用在线CVD技术的公司主要是英国、德国和美国的皮尔金顿集团，主要产品包括基于SnO2:F膜的导电玻璃、基于SnO2:F和SnO2:Sb膜的低辐射玻璃以及基于光催化TiO2膜的所谓自清洁玻璃。参考文献 1.hansjoachimglaser,大面积玻璃镀膜，2003。 2.龙逸，加工玻璃，1999。 3.朱雷波，平板玻璃深加工学，2002。 作业 1.玻璃深加工工艺有哪些？请写出常用的8种玻璃深加工设备？ 2.玻璃钢化分为几种工艺，分别是什么？ 3.什么是化学气相沉积？请简述它的工艺流程？请画出在线化学气相沉积镀膜系统在浮法玻璃生产过程中的位置？中空玻璃减反射玻璃