夾層玻璃強(qiáng)制對流預(yù)壓加熱特性淺析

胡贏光，孟興蛟

（云南明泰玻璃股份有限公司 云南 昆明 650106）

0 引言

夾層玻璃作為一種具有特殊安全功能的玻璃產(chǎn)品，被廣泛運(yùn)用于多種場合，隨著人們對夾層玻璃特點(diǎn)的認(rèn)識和了解，其市場需求不斷增加，品種及功能更加多樣化，是市場前景十分看好的安全玻璃產(chǎn)品之一。市場需求推動了滿足各種功能的新的Low-E 玻璃夾層、節(jié)能膠片夾層、彩色膠片夾層、SGP 膠片夾層、超厚夾層、夾絲夾層及不同厚度、品種及工藝組合的各種夾層玻璃產(chǎn)品的開發(fā)和推廣使用，夾層工藝日益復(fù)雜，客觀上要求夾層玻璃生產(chǎn)技術(shù)和裝備不斷更新改進(jìn)，以滿足各種新的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求。預(yù)壓機(jī)是夾層生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，傳統(tǒng)常見的預(yù)壓機(jī)對玻璃的加熱方式主要分為紅外線加熱和對流加熱2種，2 種加熱技術(shù)也可以綜合運(yùn)用。傳統(tǒng)加熱方式的預(yù)壓機(jī)對各種新的產(chǎn)品加熱局限性不斷增加，客觀上要求設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，以滿足各種產(chǎn)品的預(yù)壓加熱需求，避免局部過熱或加熱不到位的現(xiàn)象，確保預(yù)壓質(zhì)量，強(qiáng)制對流加熱方式的夾層預(yù)壓機(jī)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為夾層玻璃品種多樣化提高了更有利的技術(shù)支持。一些廠家研制出使用風(fēng)機(jī)吹風(fēng)循環(huán)形成爐內(nèi)強(qiáng)制對流加熱的預(yù)壓機(jī)，有效解決了多種產(chǎn)品生產(chǎn)均勻加熱方面面臨的問題，提升了設(shè)備加熱性能，提高了夾層玻璃生產(chǎn)效率，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能性更優(yōu)。

1 預(yù)壓機(jī)作用

預(yù)壓機(jī)通過加熱和輥壓使玻璃與中間層PVB膠片的大量空氣被排除，實(shí)現(xiàn)玻璃封邊，以確保高壓后成品的質(zhì)量。夾層玻璃生產(chǎn)用的預(yù)壓機(jī)，一般包含預(yù)熱段、一次預(yù)壓輥、加熱段、二次壓輥共4 個部分。二次輥壓后，玻璃差不多呈均勻半透明狀，邊部約30mm 的距離呈透明狀為最佳狀態(tài)。預(yù)壓對夾層玻璃產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，玻璃排氣封邊狀況好，則可以避免玻璃高壓后產(chǎn)生氣泡和脫膠等缺陷，確保產(chǎn)品成品率和質(zhì)量。

2 常規(guī)預(yù)壓機(jī)的局限性

2.1 玻璃受熱需求分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，玻璃合片后進(jìn)入預(yù)壓機(jī)加熱輥壓的過程中，因爐內(nèi)加熱狀況和玻璃的形狀、大小和結(jié)構(gòu)不同，受熱情況會存在差異，在生產(chǎn)中根據(jù)玻璃實(shí)際情況需要對溫度、速度等進(jìn)行調(diào)整，有的也進(jìn)行擺放方式調(diào)整，以應(yīng)對和解決不同玻璃的受熱變化和需求，確保輥壓效果。如存在角度且尖角較長的玻璃，預(yù)壓加熱過程中會出現(xiàn)尖角受熱較多而過熱的情況；玻璃之間進(jìn)入預(yù)壓機(jī)間隔較長，造成爐內(nèi)間隔段溫度過高，后一片玻璃出爐方向受熱較多邊部過熱，封邊過早；即便是規(guī)格較好的玻璃之間間隔較短連續(xù)性進(jìn)入預(yù)壓段的過程中，玻璃不斷吸熱也可能出現(xiàn)部分位置加熱不夠而封邊不好；熱量在玻璃不易到達(dá)的部位聚集，造成局部加熱過熱現(xiàn)象。通常情況下夾層玻璃邊部受熱會高于板中位置，造成玻璃邊部提前封邊，原因在于邊部溫度高于中間位置，且邊部吸熱較快。

一些玻璃結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，超出常規(guī)或加工難度較大，也會影響玻璃在爐內(nèi)均勻受熱。如Low-E 夾層玻璃，因Low-E 玻璃膜層的熱量反射特性，使得膜層的一邊受熱溫度明顯低于非Low-E 面的一邊，造成均勻加熱比常規(guī)玻璃困難，不利于實(shí)現(xiàn)加熱封邊；3 層以上的夾層玻璃、厚板玻璃和大板面玻璃，由于受玻璃層數(shù)、厚度及板面的影響，不能充分實(shí)現(xiàn)玻璃加熱。

上述這些情況都是預(yù)壓過程中面臨的問題，其主要原因在于預(yù)壓爐內(nèi)溫度均勻性差，局部溫度過高或過低，都會造成玻璃排氣和封邊不良，玻璃經(jīng)過高溫高壓后出現(xiàn)脫膠、氣泡的問題，影響產(chǎn)品成品率和質(zhì)量。需要針對不同的情況及時(shí)進(jìn)行溫度、速度參數(shù)和玻璃擺放方式等方面的一項(xiàng)或多項(xiàng)配合調(diào)整，保證適當(dāng)?shù)募訜岷洼亯盒Ч?。提高爐內(nèi)溫度均勻性，避免局部溫度偏高或偏低，可以更好的實(shí)現(xiàn)玻璃各部位均勻加熱，配合人為工藝操作干預(yù)，改善玻璃預(yù)壓的封邊效果，提高產(chǎn)品成品率并充分利用能源。

2.2 常規(guī)預(yù)壓機(jī)的局限性

針對不同的情況，可采取有針對性的辦法解決預(yù)壓不良：如放置玻璃呈一定角度進(jìn)入預(yù)壓機(jī)，通過局部漸進(jìn)輥壓封邊以確保邊部及尾部實(shí)現(xiàn)較好的排氣封邊；降低溫度或速度達(dá)到充分均勻加熱，確保受熱均勻性避免過熱而提前封邊；爐溫下降時(shí)延長玻璃進(jìn)爐時(shí)間，確保溫度滿足要求等措施，采取這些手段，也可能存在局限性和出現(xiàn)新的問題。常見的靠紅外線和對流加熱的預(yù)壓機(jī)，在生產(chǎn)中因各種原因會出現(xiàn)溫度不均勻的情況，對預(yù)壓加熱是不利的，特別是一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大板面及熱反射強(qiáng)的玻璃，溫度不均勻的情況會更為明顯，對玻璃排氣封邊影響較大，雖然操作人員憑經(jīng)驗(yàn)采取了各種技術(shù)措施提高預(yù)壓效果，但還是很難從設(shè)備本身更好的解決加熱均勻性的問題。而強(qiáng)制對流加熱方式，能通過往爐內(nèi)噴注氣流，通過氣流形成熱量在爐內(nèi)不斷循環(huán)來實(shí)現(xiàn)溫度整體均勻，針對加熱不均勻的狀況從設(shè)備本身解決這一缺陷，很好的避免了局部過熱及局部加熱不夠的問題。

3 強(qiáng)制對流加熱預(yù)壓機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢

3.1 強(qiáng)制對流預(yù)壓機(jī)加熱特點(diǎn)

預(yù)壓機(jī)強(qiáng)制對流加熱，主要是通過風(fēng)機(jī)向爐內(nèi)注入氣流形成循環(huán)，在氣流作用下，熱量高的部位向熱量低的位置流動，保持爐內(nèi)溫度盡可能趨于均勻性。該加熱方式在深加工行業(yè)最先使用于鋼化加熱爐，大幅提高了鋼化玻璃的加熱效率，有效降低了能耗，產(chǎn)品質(zhì)量也有明顯的提升，特別是對Low-E 玻璃加熱起到了革命性的作用，經(jīng)過10 余年的發(fā)展，強(qiáng)制對流加熱方式的鋼化爐已成為鋼化爐的主流生產(chǎn)設(shè)備。強(qiáng)制對流預(yù)壓機(jī)和強(qiáng)制對流鋼化爐的加熱原理是類似的，只是具體實(shí)現(xiàn)方式有所差異。部分夾層設(shè)備制造商積極研究并吸收了強(qiáng)制對流鋼化爐的加熱技術(shù)，把這種加熱原理運(yùn)用于預(yù)壓機(jī)對玻璃進(jìn)行預(yù)壓加熱，實(shí)現(xiàn)了預(yù)壓機(jī)加熱技術(shù)的一次蛻變，極大的改善了夾層玻璃預(yù)壓生產(chǎn)的溫度不均勻性的問題。強(qiáng)制對流預(yù)壓機(jī)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面。

3.2 溫度均勻性

受熱不均勻是夾層玻璃預(yù)壓生產(chǎn)面臨的最主要的問題，傳統(tǒng)的預(yù)壓機(jī)受限于加熱方式原因及玻璃大小不一、玻璃受熱變化、進(jìn)爐速度控制等因素的影響，玻璃進(jìn)入預(yù)壓機(jī)加熱過程中容易出現(xiàn)爐內(nèi)溫度均勻性不好，導(dǎo)致玻璃局部受熱不足或過熱的情況，從而影響排氣封邊效果，導(dǎo)致玻璃在高壓后不合格，這在預(yù)壓生產(chǎn)中是比較常見的問題。而帶有強(qiáng)制對流加熱的預(yù)壓機(jī)，爐內(nèi)熱量在風(fēng)機(jī)送入的氣流攪動下，使熱量從高的位置向低的位置流動，不斷改善爐內(nèi)熱量分布狀況，從而使?fàn)t內(nèi)溫度趨于均勻性，避免局部加熱過熱現(xiàn)象。筆者接觸的風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流預(yù)壓機(jī)，采用耐高溫循環(huán)風(fēng)機(jī)，與爐內(nèi)導(dǎo)流裝置配合，在爐內(nèi)形成熱能內(nèi)循環(huán)從而保持爐內(nèi)溫度趨于均勻性，改善加熱不均勻的問題，有利用減輕局部過熱或加熱不足的問題，實(shí)現(xiàn)滿意的預(yù)壓效果，解決不同品種的夾層玻璃加熱困擾。下面就兩種典型夾層玻璃生產(chǎn)進(jìn)行舉例描述強(qiáng)制對流均勻加熱的優(yōu)勢。厚板玻璃受熱優(yōu)勢：厚板玻璃在進(jìn)入輥壓機(jī)時(shí)，因玻璃較厚，玻璃內(nèi)部受熱較慢，而外表面受熱會快于中間部位，特別是邊部受熱較快，這樣容易導(dǎo)致中間部位還沒有受熱排氣，但邊部已經(jīng)封邊，空氣不能排除而大量殘留，造成玻璃高壓后產(chǎn)生脫膠及氣泡，這種情況對于夾層玻璃來說是致命的問題。在常規(guī)預(yù)壓生產(chǎn)中，面對該問題的解決辦法采用“溫水煮青蛙”的方式降低溫度和速度，實(shí)現(xiàn)玻璃盡可能均勻加熱，生產(chǎn)效率偏低且不能從根本上解決問題。采用強(qiáng)制對流輥壓機(jī)在生產(chǎn)厚板時(shí)，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流在爐內(nèi)攪動，熱量高的向低的位置流動，熱量不斷在爐內(nèi)形成均勻性分布，有利于板中部位增加熱量吸收，而降低邊部位置的過熱現(xiàn)象，有效避免提前封邊，改善排氣狀況，形成理想的封邊效果。

Low-E 玻璃受熱優(yōu)勢：Low-E 玻璃因本身膜面特性對熱量具有較強(qiáng)的反射性，使得傳遞到膜面的熱量形成反射，朝膜面的一側(cè)吸熱效能明顯降低，爐內(nèi)熱量在朝膜面的一側(cè)形成富余，對非對流預(yù)壓機(jī)來說，沒有更好的辦法來改善，富余的熱量聚集，不僅快速加熱玻璃邊部，還加劇了邊部熱量聚集，造成邊部過熱提前封邊，能源耗損也較大。有的廠家把Low-E 玻璃膜層與中間層粘合做夾層玻璃，中間膜和Low-E 膜面接觸，膜層熱量反射直接再次加熱中間膜，加熱情況有改善，但這樣帶來三個問題，一是由于和中間膜粘接后，給熱/換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于Low-E 的換熱系數(shù)，相當(dāng)于Low-E 膜層被短路，失去對傳熱系數(shù)U 值的貢獻(xiàn)，其二是Low-E 是多銀膜層的力學(xué)特征（抗拉力和剪切力等） 較差，降低了夾層玻璃的牢固性，其三是水汽浸入更容易使Low-E 膜層氧化，并進(jìn)一步降低夾層玻璃的力學(xué)和光線性能[1]。Low-E 玻璃生產(chǎn)夾層時(shí)膜面向外才能不失其功能特性，且需與與其他玻璃組合做成中空使用。強(qiáng)制對流對于Low-E 玻璃反射熱的問題最具有針對性，起到了積極的疏導(dǎo)作用，通過強(qiáng)制對流，實(shí)現(xiàn)熱量在上下部均勻分布，有效解決了Low-E 夾層玻璃輥壓面臨的熱反射問題，提高了加熱效率，改善了排氣封邊的問題。

預(yù)壓爐內(nèi)保持溫度均勻性，對于夾層玻璃預(yù)壓生產(chǎn)意義重大，有利于玻璃加熱、排氣及封邊，確保預(yù)壓效果，特別是對于不斷新增的特殊產(chǎn)品更具適應(yīng)性。

3.3 節(jié)約能源

一般情況下，玻璃在生產(chǎn)過程中某些部位受熱不夠，采取的方法無非是提高加熱溫度或降低運(yùn)轉(zhuǎn)速度，或兩者并用，這樣的解決方式弊端也是明顯的，可能會導(dǎo)致邊部位置出現(xiàn)過熱現(xiàn)象、耗費(fèi)能源并影響生產(chǎn)效率，同時(shí)也不利于產(chǎn)品質(zhì)量控制。熱量在爐內(nèi)形成循環(huán)對流，溫度均勻性更好并充分利用熱量，不但提高了加熱效率，還加快生產(chǎn)進(jìn)度，生產(chǎn)效率更高。強(qiáng)制對流爐相較于其他加熱方式的預(yù)壓爐，加熱溫度設(shè)置更低，但生產(chǎn)速度不慢，傳統(tǒng)的預(yù)壓機(jī)溫度設(shè)置一般在120～280℃左右，而筆者接觸的強(qiáng)制對流輥壓機(jī)的溫度設(shè)置最高僅為150℃上下，有企業(yè)人員曾就強(qiáng)制對流預(yù)壓爐和紅外輻射預(yù)壓爐生產(chǎn)Low-E 玻璃的溫度設(shè)置做了比較試驗(yàn)，相同的玻璃結(jié)構(gòu)及尺寸，紅外輻射預(yù)壓爐溫度設(shè)置為1 區(qū)：上部180℃，下部160℃；2 區(qū)：上部230℃，下部200℃，速度0.8～0.9m/min。強(qiáng)制對流預(yù)壓爐溫度設(shè)置為1、2 區(qū)：上部90℃，下部90℃，速度0.6～0.8m/min[2]，最終產(chǎn)品成品質(zhì)量強(qiáng)制對流加熱明顯好于紅外輻射加熱爐生產(chǎn)的產(chǎn)品。差別之處是該試驗(yàn)的加熱效率方面強(qiáng)制對流方式低于紅外輻射方式，而筆者接觸的強(qiáng)制對流預(yù)壓加熱爐與傳統(tǒng)預(yù)壓加熱爐相比運(yùn)轉(zhuǎn)速度沒什么差異甚至更快，加熱效率的提高是顯著的，生產(chǎn)效率提升空間也較大，節(jié)能效果較好。

3.4 提升產(chǎn)品質(zhì)量

強(qiáng)制對流輥壓機(jī)最大的特點(diǎn)是改善爐內(nèi)溫度均勻性，有利于玻璃均勻加熱，玻璃邊部過熱的問題也得到有效控制，解決了傳統(tǒng)輥壓機(jī)面臨的最主要的問題，不僅對一般夾層玻璃預(yù)壓排氣封邊效果明顯提高，各種新產(chǎn)品、復(fù)雜產(chǎn)品排氣封邊效果也得到有效改善，使得夾層生產(chǎn)成品率進(jìn)一步提高，產(chǎn)品質(zhì)量也得到更好得控制。

4 結(jié)語

強(qiáng)制對流輥壓機(jī)對夾層玻璃生產(chǎn)的作用優(yōu)勢是顯而易見的，且在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、提升產(chǎn)品質(zhì)量等方面也有較好的效果，提升了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，不斷滿足客戶需求和滿意度，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但夾層玻璃生產(chǎn)涉及的工序較多，從切片到磨邊、鋼化及彩釉甚至外加工等環(huán)節(jié)，對夾層玻璃的生產(chǎn)控制進(jìn)行系統(tǒng)化的科學(xué)規(guī)劃和管理，做好每一道工序的控制，才能更好的提高產(chǎn)品成品率和質(zhì)量，提升企業(yè)的市場競爭力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)和社會效益。