關(guān)于建筑裝飾類磨砂鋼化玻璃安全穩(wěn)定工藝的探討

劉惠芬 陳沃林 呂淑清

0 引言

自2020 年12 月1 日起，對初次、擴(kuò)大和監(jiān)督（含暫?；謴?fù)）等項目涉及的建筑用裝飾類鋼化玻璃抗沖擊試樣，嚴(yán)格執(zhí)行國檢集團(tuán)(2020)249 號文《關(guān)于建筑裝飾類鋼化玻璃抗沖擊檢驗(yàn)樣品要求的通知》的要求。對所有認(rèn)證性質(zhì)的建筑裝飾類鋼化玻璃認(rèn)證檢測，指定并保留抗沖擊試驗(yàn)的樣品照片。當(dāng)企業(yè)無法按要求準(zhǔn)備試樣或抗沖擊試驗(yàn)不合格時，實(shí)驗(yàn)室出具不合格報告，經(jīng)機(jī)構(gòu)評定后按認(rèn)證監(jiān)督檢驗(yàn)不合格處置。

磨砂玻璃常用于需要隱蔽的浴室等部位的窗或隔墻玻璃，也可用于玻璃頂棚，具有隱私和裝飾的雙重作用。有的廠家直接在普通鋼化玻璃上貼磨砂膜來充當(dāng)裝飾類磨砂鋼化玻璃，這屬于超范圍認(rèn)證，是要受到處罰的，而且這樣的貼膜使用壽命較短，多是兩三年之后就會褪色脫落。有的商家為了裝飾效果采用普通磨砂玻璃，這樣玻璃容易破碎并產(chǎn)生長條形的尖銳碎片，對人產(chǎn)生傷害。

只有安全穩(wěn)定且合規(guī)合法的裝飾類鋼化玻璃才是家裝設(shè)計師的首選，既拓展了空間深度和高度，大大提高了設(shè)計空間及裝飾檔次，又安全可靠適宜長期使用。

1 建筑用安全玻璃

安全玻璃[1]是一類經(jīng)劇烈振動或撞擊不破碎，即使破碎也不易傷人的玻璃。《建筑用安全玻璃》（GB15763）包含防火玻璃、鋼化玻璃、夾層玻璃、均質(zhì)鋼化玻璃。安全玻璃具有良好的安全性，抗沖擊性和抗穿透性，具有防盜、防爆、防沖擊等功能。廣泛應(yīng)用于高層建筑門窗、玻璃幕墻、室內(nèi)隔斷玻璃、采光頂棚、觀光電梯通道等易遭受撞擊、沖擊而造成人體傷害的部位。

列入《中華人民共和國實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證的產(chǎn)品目錄》，必須獲得國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會指定的認(rèn)證機(jī)構(gòu)頒發(fā)的認(rèn)證證書，并在認(rèn)證有效期內(nèi)符合認(rèn)證要求，方可使用認(rèn)證標(biāo)志。經(jīng)過認(rèn)證合格、加施認(rèn)證標(biāo)志后，方可出廠、進(jìn)口、銷售，在經(jīng)營活動中使用。建筑玻璃是否安全穩(wěn)定最重要和最保險的辦法，是查看安全玻璃上是否有CCC 認(rèn)證標(biāo)志。因?yàn)榘凑找?guī)定，安全玻璃必須有CCC 認(rèn)證標(biāo)志。

1.1 鋼化玻璃

鋼化玻璃是安全玻璃的一種，是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，通常使用化學(xué)或物理的方法提高玻璃的強(qiáng)度，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，提高承載能力，增強(qiáng)玻璃自身抗風(fēng)壓性，寒暑性，沖擊性等。鋼化玻璃具有安全性、高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，是普通玻璃抗沖擊強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度的3～5 倍。鋼化玻璃是普通玻璃先按要求尺寸切割，加熱到玻璃接近的軟化點(diǎn)，再快速均勻進(jìn)行冷卻得到。

1.2 建筑裝飾類鋼化玻璃

“刻花、噴砂、磨砂、釉面、壓花、蒙砂”工藝制成的鋼化玻璃，也是建筑裝飾類鋼化玻璃。

鋼化玻璃是一個成品，已完成的鋼化玻璃要做磨砂裝飾處理，可以選擇玻璃表面貼膜，短時間內(nèi)有很好的裝飾效果，但隨著時間的推移會慢慢出現(xiàn)氣泡脫膠或發(fā)黃等問題。若直接在鋼化玻璃上打磨砂，容易讓玻璃受外力破快而破碎。

思考：既要有鋼化玻璃的安全穩(wěn)定性，又要有磨砂玻璃的裝飾穩(wěn)定性，就要從建筑裝飾類鋼化玻璃的生產(chǎn)工藝上好好探討。

2 玻璃的鋼化生產(chǎn)工藝

鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切割、加工或受破損，只能在鋼化前對玻璃加工至需要的形狀，再進(jìn)行鋼化處理，否則會因破壞均勻壓應(yīng)力平衡而破碎，影響建筑應(yīng)用構(gòu)件的安全穩(wěn)定性。

2.1 玻璃鋼化的主要工藝

目前，玻璃鋼化的主要工藝是將玻璃進(jìn)行加熱與淬冷的物理鋼化過程。迅速將玻璃片加熱到接近玻璃軟化溫度（≥600℃），再快速移至風(fēng)柵中，通過高壓冷空氣對玻璃兩面吹風(fēng)，使玻璃急速均勻冷卻至室溫，在玻璃表面處于內(nèi)部受拉，外部受壓的應(yīng)力狀態(tài)，增強(qiáng)玻璃的抗沖擊強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。

2.2 鋼化工藝參數(shù)

鋼化溫度直接影響玻璃的強(qiáng)度，是鋼化工藝的重要參數(shù)，加熱溫度越高，淬冷時越容易炸裂破碎。鋼化溫度達(dá)690℃以上，粘度太小，玻璃太軟，會造成變形或光畸變，造成“哈哈鏡”的現(xiàn)象——影像變形，所以通常玻璃鋼化的溫度為640℃～680℃。

在通常情況下，各種形式的加熱爐，因爐膛結(jié)構(gòu)的不同，測溫的儀表所處位置及周圍狀況也不同，又因各企業(yè)自身產(chǎn)品要求對鋼化加熱爐定制的情況，生產(chǎn)鋼化玻璃時鋼化爐爐溫設(shè)定一般比鋼化溫度高50℃～130℃，有時更高。

按照普通鋼化生產(chǎn)工藝參數(shù)如表1 所示。通常情況下，建筑裝飾類鋼化玻璃的鋼化工藝參數(shù)同普通鋼化玻璃一樣。

表1 鋼化常用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表

3 普通鋼化玻璃檢測

根據(jù)《建筑安全玻璃第2 部分：鋼化玻璃》（GB15763.2-2005）[2]，鋼化玻璃確認(rèn)檢驗(yàn)項目及要求、檢驗(yàn)方法如表2 所示，普通鋼化玻璃碎片狀態(tài)如圖1 所示，以6mm 鋼化玻璃為例。

圖1 6mm 普通鋼化玻璃碎片狀態(tài)

表2 鋼化玻璃確認(rèn)檢驗(yàn)項目及要求、檢驗(yàn)方法

3.1 磨砂鋼化玻璃檢測

根據(jù)《建筑用安全玻璃第2 部分：鋼化玻璃》（GB15763.2-2005）第6.5條的規(guī)定，認(rèn)證檢驗(yàn)時采用的建筑用裝飾類鋼化玻璃抗沖擊試樣，應(yīng)與制品同厚度、同種類，且與制品在同一工藝條件下制造。

自2020 年12 月1日起，所有強(qiáng)制性產(chǎn)品抗沖擊檢測試樣原則上必須采用與實(shí)際產(chǎn)品工藝條件一致且裝飾面積100% 覆蓋的樣品。對初次、擴(kuò)大和監(jiān)督（含暫?；謴?fù)）等項目涉及的建筑用裝飾類鋼化玻璃抗沖擊試樣，嚴(yán)格執(zhí)行國檢集團(tuán)（2020）249 號文《關(guān)于建筑裝飾類鋼化玻璃抗沖擊檢驗(yàn)樣品要求的通知》的要求。

3.1.1 普玻磨砂鋼化玻璃檢測探討

建筑裝飾類鋼化玻璃的鋼化工藝參數(shù)同普通鋼化玻璃一樣，按普通鋼化工藝處理后的普玻磨砂鋼化玻璃樣品一組，取試樣610mm×610mm 共六塊，進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，砂面向上3 塊全部破碎，光面向上的1 件破碎，2 件安全，具體如現(xiàn)場試驗(yàn)視頻截圖，圖2 和圖3 所示。

圖2 砂面向上磨砂鋼化玻璃測試

以上測試判別為不合格。結(jié)論：普通磨砂玻璃按普通鋼化工藝處理得到的建筑裝飾類鋼化玻璃安全性能不穩(wěn)定。

圖3 光面向上磨砂鋼化玻璃測試

3.1.2 普玻磨砂防火鋼化玻璃檢測探討

建筑市場上普遍的平板玻璃屬于鈉鈣硅玻璃，其軟化溫度在700℃以下，這樣條件下的單層玻璃不具有防火性能。當(dāng)鈉鈣硅玻璃經(jīng)過1 200℃以上工藝加熱再迅速冷卻處理后，可以達(dá)到一定時間內(nèi)的耐火完整性要求，這就是建筑用高應(yīng)力單片防火玻璃。按普通的高應(yīng)力單片防火玻璃工藝生產(chǎn)的磨砂鋼化玻璃，同樣取樣進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，結(jié)果砂面向上3 塊全部破碎，光面向上的只有2 件安全。作為深耕防火領(lǐng)域20 多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)所得，定制了一款強(qiáng)對流水平防火鋼化爐，按鋼化生產(chǎn)操作，對一組6mm 和8mm 的玻璃進(jìn)行鋼化處理后取樣進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)。

產(chǎn)品試驗(yàn)一：6mm 普玻防火磨砂鋼化玻璃

平板玻璃原片進(jìn)行物理磨砂后進(jìn)行防火鋼化生產(chǎn)工藝參數(shù)生產(chǎn)，得普玻防火磨砂鋼化玻璃。取一組試樣610mm×610mm共6 塊，進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，光面向上第一塊玻璃破碎，余2 塊全部安全，砂面向上的3 件全部安全，具體如現(xiàn)場試驗(yàn)視頻截圖圖4 和圖5 所示。

圖4 砂面向上磨砂鋼化玻璃測試

圖5 光面向上磨砂鋼化玻璃測試

以上試驗(yàn)按國標(biāo)5.6 標(biāo)準(zhǔn)判別該試驗(yàn)產(chǎn)品通過測試，判別為合格。為了增大試驗(yàn)結(jié)果的通過比率，再取三組進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果每一組的試驗(yàn)結(jié)果都是砂面向上第一塊玻璃破碎，余2 塊全部安全，光面向上的3 件全部安全，得合格率為100%。

再對該爐生產(chǎn)的6mm 普玻防火磨砂鋼化玻璃進(jìn)行碎片檢測，如圖6 所示，碎片狀態(tài)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，判定為合格。

圖6 6mm 普玻防火磨砂鋼化玻璃碎片狀態(tài)

品試驗(yàn)二：8mm 普玻防火磨砂鋼化玻璃取8mm平板玻璃原片按以上工藝生產(chǎn)參數(shù)再進(jìn)行一次防火磨砂鋼化玻璃生產(chǎn)和檢驗(yàn)對比分析。取一組試樣610mm×610mm 共6 塊，進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，砂面向上第一塊玻璃破碎，余2 塊全部安全，光面向上的3 件全部安全，具體如現(xiàn)場試驗(yàn)圖片圖7 和圖8 所示 。

圖7 砂面向上磨砂鋼化玻璃測試

圖8 光面向上磨砂鋼化玻璃測試

以上試驗(yàn)按國標(biāo)5.6 標(biāo)準(zhǔn)判別該試驗(yàn)產(chǎn)品通過測試，判別為合格。為了增大試驗(yàn)結(jié)果的通過比率，再取三組進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果每一組的試驗(yàn)結(jié)果都是砂面向上第一塊玻璃破碎，余2 塊全部安全，光面向上的3 件全部安全，得合格率為100%。

再對該爐生產(chǎn)的8mm 普玻防火磨砂鋼化玻璃進(jìn)行碎片檢測，如圖9 所示，玻璃碎片狀態(tài)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，判定為合格。

圖9 8mm 普玻防火磨砂鋼化玻璃碎片狀態(tài)

通過6mm 和8mm兩普玻防火磨砂鋼化玻璃產(chǎn)品多組成品抗沖擊試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)，均符合規(guī)定要求，可以判別此工藝生產(chǎn)的普玻防火磨砂鋼化玻璃安全穩(wěn)定性強(qiáng)，適用于建筑安全玻璃要求的構(gòu)件上。

4 普玻防火磨砂鋼化玻璃成功分析

鈉鈣硅玻璃主要成分是71%左右的氧化硅形成的微觀四面體骨架，其它是14%左右的調(diào)節(jié)性能的穩(wěn)定氧化物（氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂）以及15%左右的助熔劑（氧化鈉、氧化鉀、三氧化硫），進(jìn)行磨砂處理后，再進(jìn)行防火鋼化工藝，超高溫軟化后，物理將鈉鈣硅磨砂玻璃重新軟化重組融合，急速冷卻，形成了高強(qiáng)度的磨砂玻璃，安全穩(wěn)定性達(dá)到了理想狀態(tài)。

定制的強(qiáng)制對流通過式防火型水平鋼化設(shè)備是用于生產(chǎn)平型防火鋼化玻璃的專用設(shè)備，原片符合國標(biāo)GB11614-2009[3]要求，玻璃應(yīng)力均勻，顆粒狀態(tài)均勻，常規(guī)弓形變形為2‰，爐體長期工作溫度可達(dá)到800℃，風(fēng)壓可達(dá)到18 000pa。

根據(jù)玻璃厚度先設(shè)定參數(shù)，人工放片（整片或多片），自動進(jìn)入電加熱爐，玻璃在爐內(nèi)往復(fù)運(yùn)動同時被加熱，完成加熱出爐至風(fēng)柵輥臺，在風(fēng)柵輥臺上往復(fù)運(yùn)動同時吹風(fēng)淬冷。6mm厚度以上玻璃生產(chǎn)時啟動低壓風(fēng)機(jī)，平衡閥調(diào)節(jié)上下風(fēng)壓，鋼化冷卻后的玻璃輸送到出片輥臺。

爐內(nèi)的溫度變化較小，700℃的生產(chǎn)溫度是其他鋼化機(jī)生產(chǎn)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)的，但是難實(shí)現(xiàn)的是有5 套對流風(fēng)機(jī)變頻控制，可根據(jù)玻璃的加熱原理調(diào)整風(fēng)壓大小；又有7 套對流風(fēng)柵，上部爐體對流加熱系統(tǒng)采用加熱單元按矩陣式排列，在風(fēng)柵輥臺上往復(fù)運(yùn)動同時吹風(fēng)淬冷，所以此設(shè)備和工藝生產(chǎn)出來的鋼化玻璃穩(wěn)定性明顯比普通的強(qiáng)。表3 為綜合防火鋼化參數(shù)。

表3 綜合防火鋼化參數(shù)

5 結(jié)論

本文對建筑裝飾類磨砂鋼化玻璃安全穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探討，利用高應(yīng)力單片防火玻璃的多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)鋼化生產(chǎn)出來的磨砂玻璃顆粒狀態(tài)均勻、玻璃應(yīng)力均勻，玻璃的抗沖擊強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度達(dá)到更優(yōu)狀態(tài)。與市場上普遍的鋼化生產(chǎn)工藝相比，成品同樣進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)表明，玻璃的安全性能更穩(wěn)定。現(xiàn)代設(shè)計所追求的簡約、通透、崇尚自然等要素，建筑裝飾類磨砂鋼化玻璃合規(guī)合法又安全，更能在設(shè)計師的靈感中自然宣泄。