提高汽車玻璃原片光學(xué)性能研究

鄭忠 孫堯 黎建春

（成都南玻玻璃有限公司 成都 610213）

0 引言

經(jīng)過近20年的高速發(fā)展，汽車玻璃對原片的質(zhì)量要求已經(jīng)顯著提高，曾經(jīng)極為重視的斑馬角已經(jīng)不是汽車玻璃原片光學(xué)性能最關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)，關(guān)鍵質(zhì)量項(xiàng)目的檢測方式和檢測儀器等也都有了革命性的變化，更加突出對原片微觀性能的重視，細(xì)化對玻璃內(nèi)在均勻性和穩(wěn)定的物理性能等微觀質(zhì)量要求。福耀、信義等汽車玻璃生產(chǎn)廠家對原片光學(xué)性能檢查判斷不再單純看單片合格率，而是參照在“加工合片”后對成品進(jìn)行屈光度和白光淋子檢測，對透過率、斑馬角、屈光度（0°、50°、130°三個(gè)角度檢測）、淋子均勻性（雙向傾斜角看條紋粗細(xì)均勻程度）的綜合判定作為最終合格依據(jù)。

特別是汽車前擋對原片光學(xué)性能檢查判斷是通過“加工合片”后對成品進(jìn)行屈光度和白光淋子檢測作為判定依據(jù)。從試樣結(jié)果看，斑馬角滿足要求，但淋子均勻性不一定滿足要求；即使原片淋子檢測合格，也并不能保證成品檢測合格（由于合片后的疊加效應(yīng)，使得淋子不均勻性在成品后加重）。目前對原片白光淋子均勻性檢測及判定缺乏通用的方法和量化指標(biāo)（各汽車廠商要求不一），這就要求在原片生產(chǎn)環(huán)節(jié)必須大幅度提升產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。這也是批量生產(chǎn)將面臨的最大困難。

通過長期的摸索和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，淋子均勻性問題實(shí)際是屈光度變形，是玻璃體化學(xué)不均和溫度不均導(dǎo)致的局部微透鏡效應(yīng)?；菊J(rèn)定主要影響淋子均勻性來自原料和熔化質(zhì)量，以及受錫槽溫度場和玻璃板板型影響。本文對浮法汽車玻璃原片生產(chǎn)中淋子均勻性的一些研究實(shí)踐進(jìn)行介紹，以期為同業(yè)提供參考。

1 淋子均勻性的判定

取同一片玻璃在垂直于拉引方向的上下表面分別進(jìn)行波紋度測定，再將下表面測定曲線翻轉(zhuǎn)180°同上表面測定曲線進(jìn)行比對，會(huì)出現(xiàn)兩種情況，見圖1、圖2。

圖1 波紋度曲線1

圖2 波紋度曲線2

由圖1可以判定為熔化質(zhì)量出現(xiàn)問題，因?yàn)槌煞?、溫度、密度的變化?huì)造成凹凸鏡效果。熔化時(shí)如果層流和回流出現(xiàn)問題，會(huì)造成玻璃不均質(zhì)的效果較為明顯，若SiO2含量較多，則波紋度曲線表現(xiàn)為上凸，若SiO2含量較少，則波紋度曲線表現(xiàn)為下凹。

由圖2可以判定為成形區(qū)域出現(xiàn)問題。因?yàn)樵诔尚蔚闹袦睾髤^(qū)，玻璃仍在收縮，易使主傳動(dòng)的牽引形成淋子。

2 淋子均勻性控制措施

實(shí)際生產(chǎn)中溫度不均才是影響淋子均勻性的主要因素。提高玻璃液（板）均勻性減弱透鏡效應(yīng)是改善淋子均勻性的工藝方向。

2.1 原料控制

針對化學(xué)不均通過優(yōu)選來料搭配確保各種原料粒度、水分、批次間成分波動(dòng)最合理；提高稱量精度，嚴(yán)控各輸送環(huán)節(jié)漏（結(jié)）料，確保均方差、碎玻璃混合均勻性等方面嚴(yán)格受控；下調(diào)碳粉含率，降低芒硝含率，提高配合料的氧化性，減弱因料性對淋子和條紋產(chǎn)生的負(fù)面作用。

2.1.1 針對差異化生產(chǎn)精選物料

硅砂精選含鐵量、細(xì)分、水分穩(wěn)定的批次單獨(dú)存儲(chǔ)備用，嚴(yán)格控制硅砂粒度≥700 mm顆粒為0；≤106 mm細(xì)粉4.5%及以下。

長石、純堿、白云石控制倉位，保持每天用量，做到均勻上料，防止結(jié)團(tuán)影響混合均勻性。

2.1.2 提高均化庫硅砂取砂質(zhì)量

均化庫采用兩個(gè)區(qū)拉通取砂，擴(kuò)大取砂面積，控制每次取砂時(shí)間，做到少量均勻取砂，以確保成分、水分及粒度分布保持穩(wěn)定?？刂乒枭八植▌?dòng)5%±0.2%以內(nèi)，單班波動(dòng)≤0.2%。

2.1.3 穩(wěn)定原料工藝控制

配合料均方差：≤0.15；

配合料水分：3.95%±0.15%；

碎玻璃比例：13%～15%（保持整體配合料碎玻璃比例一致性，玻璃與配合料長度差5 m以內(nèi)）；

窯頭料倉保持高位平倉狀態(tài)，布料小車保持均勻布料。

2.1.4 穩(wěn)定玻璃成分控制

氧化鈉含量：13.98%±0.02%；

氧化鐵含量：0.079%±0.001%。

2.2 熔化控制

2.2.1 工藝制度

針對溫度不均主要通過熔化工藝制度設(shè)置和工藝設(shè)備配置，控制玻璃液橫向溫差、縱向均勻降溫梯度、以及減小各液流層間溫差，以提高玻璃液溫度均勻性，減弱透鏡效應(yīng)產(chǎn)生。

（1）熔化作業(yè)以穩(wěn)定控制窯內(nèi)氣氛制度和溫度梯度為主線，適當(dāng)提高熱點(diǎn)和澄清玻璃液溫度，保證熔化質(zhì)量，提升均化效果。

（2）料層厚度調(diào)整：為改善窯內(nèi)橫向溫度均勻性，加強(qiáng)橫向?qū)α鳎岣哌叢?、減薄中部料層厚度，熔窯液流循環(huán)如圖3所示。

圖3 熔窯液流循環(huán)

2.2.2 工藝設(shè)備配套措施

（1）卡脖水包

考慮卡脖水包壓深對液流和工作部溫度的影響，卡脖水包壓深減少，增加表面流和成形回流流量，將減少工作部玻璃液參與成形，如圖4所示。

圖4 卡脖水包深度

（2）攪拌器

為改善淋子和斷面條紋啟用和改造攪拌耙結(jié)構(gòu)，先后采用“仿錘型”和“魚叉式”，調(diào)節(jié)攪拌深度170～290 mm。攪拌器轉(zhuǎn)速在3、4、5、6、7 rpm分別觀察相關(guān)時(shí)間淋子（屈光度值）和斷面條紋的變化。最終確定使用“魚叉式”攪拌器，壓深250～280 mm，轉(zhuǎn)速5～7 rpm較好。

（3）工作部水包

為改善工作部液流和縱橫向溫差，在工作部卡脖出口、工作部前段、中部、流道入口以及兩側(cè)不對稱位置均嘗試安裝冷卻水包，為改善兩側(cè)不對稱冷卻效果單獨(dú)制作1只水包（長9 m）安裝在左側(cè)中部操作孔，單側(cè)穿入超過工作部中心線，以減弱工作部玻璃液“中間效應(yīng)”，達(dá)到改善中部液流凸起現(xiàn)象，改善段面條紋和淋子均勻性。

（4）稀釋風(fēng)

通過不對稱開啟工作部稀釋風(fēng)嘴，改變工作部內(nèi)空間溫度場，以改善工作部內(nèi)氣流和液流的流向；取消工作部碹定保溫層，增大自然降溫量，減少稀釋風(fēng)用量，降低稀釋風(fēng)對表層玻璃的冷卻強(qiáng)度，以改善表層斷面條紋，淋子（屈光度值）和斷面條紋取得一定改善效果。

2.3 成形控制

2.3.1 工藝控制

成形工序影響淋子均勻性的主要因素為溫度場和機(jī)械力作用。錫槽內(nèi)高溫玻璃帶在黏度不均的情況下，受到主傳動(dòng)拉力作用時(shí)，在970～880 ℃溫度范圍內(nèi)玻璃帶下表面會(huì)產(chǎn)生波紋，后續(xù)很難消除。因此，保持玻璃液和錫液溫度（表面橫向和厚度層間）均勻，拉邊機(jī)橫向拉力分布均勻，主傳動(dòng)的縱向拉引力在玻璃板橫斷面上分布均勻，將有利于改善淋子均勻性。

2.3.2 工藝設(shè)備配套措施

（1）拉邊機(jī)布置及參數(shù)調(diào)整

根據(jù)汽車玻璃生產(chǎn)和超薄玻璃生產(chǎn)理論，玻璃在錫槽內(nèi)充分?jǐn)偲綊伖鈱Π唏R角、厚薄差有利。同時(shí)成形工藝原理指出：成形溫度范圍內(nèi)的低溫段830～800 ℃，若拉邊機(jī)速度比太大會(huì)影響玻璃光學(xué)性能。

①首對拉邊機(jī)應(yīng)前移，拉邊機(jī)布置應(yīng)如圖5所示，拉邊機(jī)機(jī)頭位置依次靠里，如使用圖6成形模式，效果較差；

圖5 玻璃帶成形效果圖1

圖6 玻璃帶成形效果圖2

②同時(shí)縮小拉邊機(jī)間距，應(yīng)減少前區(qū)拉邊機(jī)角度，后區(qū)拉邊機(jī)角度不能為負(fù)，零度為宜；

③應(yīng)降低錫槽中部后區(qū)溫度，促使玻璃板盡快硬化。

（2）電加熱

通過各區(qū)域電加熱功率的不同分布，調(diào)整錫槽內(nèi)橫向溫差，達(dá)到控制主傳動(dòng)作用力在玻璃板橫向均勻分布的目的，主傳動(dòng)作用力更容易將中部黏度低（溫度高）的玻璃板拉動(dòng)而產(chǎn)生機(jī)械力不均勻，導(dǎo)致中部出現(xiàn)較粗的淋子。為了消除機(jī)械力不均的影響，采用多開拉邊機(jī)附近邊部電加熱，以平衡中部和邊部的溫度差。

3 結(jié)語

生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽車玻璃是一個(gè)系統(tǒng)工程，從原料質(zhì)量，熔化工藝控制及配套設(shè)施和成形各個(gè)工藝環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格把控。經(jīng)驗(yàn)證明：針對溫度不均主要通過熔化工藝制度設(shè)置和工藝設(shè)備配置，控制玻璃液橫向溫差、縱向均勻降溫梯度以及減小各液流層間溫差，以提高玻璃液溫度均勻性，減弱透鏡效應(yīng)產(chǎn)生；成形過程錫槽通過電加熱補(bǔ)償，拉邊機(jī)機(jī)桿保溫，水包保溫進(jìn)行邊部保溫，控制在成形過程邊部與中部溫差都能有效改善淋子均勻性。