鋼化玻璃

鋼化玻璃

預應力玻璃
鋼化玻璃(Temperedglass/Reinforcedglass)屬于安全玻璃。鋼化玻璃其實是一種預應力玻璃,為提高玻璃的強度,通常使用化學或物理的方法,在玻璃表面形成壓應力,玻璃承受外力時首先抵消表層應力,從而提高了承載能力,增強玻璃自身抗風壓性,寒暑性,沖擊性等。注意與玻璃鋼區别開來。[1]
    中文名:鋼化玻璃 外文名: 别名: 英文名:Tempered glass/Reinforced glass 建築類型:安全玻璃 作 用:抗風壓性,寒暑性,沖擊性等

制備

鋼化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸,然後加熱到接近軟化點的700度左右,再進行快速均勻的冷卻而得到的(通常5-6MM的玻璃在700度高溫下加熱240秒左右,降溫150秒左右。8-10MM玻璃在700度高溫下加熱500秒左右,降溫300秒左右。

總之,根據玻璃厚度不同,選擇加熱降溫的時間也不同)。鋼化處理後玻璃表面形成均勻壓應力,而内部則形成張應力,使玻璃的抗彎和抗沖擊強度得以提高,其強度約是普通退火玻璃的四倍以上。已鋼化處理好的鋼化玻璃,不能再作任何切割、磨削等加工或受破損,否則就會因破壞均勻壓應力平衡而“粉身碎骨”。

分類

按形狀

1.鋼化玻璃按形狀分為平面鋼化玻璃和曲面鋼化玻璃。

一般平面鋼化玻璃厚度有11、12、15、19mm等十二種;曲面鋼化玻璃厚度有11、15、19mm等八種,具體加工過後的厚度還是要看各廠家的設備和技術。但曲面(即彎鋼化)鋼化玻璃對每種厚度都有個最大的弧度限制。

2.鋼化玻璃按其外觀分為平鋼化和彎鋼化。

3.鋼化玻璃按其平整度分為:優等品,合格品。優等品鋼化玻璃用于汽車擋風玻璃;合格品用于建築裝飾。

按工藝

⒈物理鋼化玻璃又稱為淬火鋼化玻璃。它是将普通平闆玻璃在加熱爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度(600℃)時,通過自身的形變消除内部應力,然後将玻璃移出加熱爐,再用多頭噴嘴将高壓冷空氣吹向玻璃的兩面,使其迅速且均勻地冷卻至室溫,即可制得鋼化玻璃。

這種玻璃處于内部受拉,外部受壓的應力狀态,一旦局部發生破損,便會發生應力釋放,玻璃被破碎成無數小塊,這些小的碎片沒有尖銳棱角,不易傷人。

⒉化學鋼化玻璃是通過改變玻璃的表面的化學組成來提高玻璃的強度,一般是應用離子交換法進行鋼化。

其方法是将含有堿金屬離子的矽酸鹽玻璃,浸入到熔融狀态的锂(Li+)鹽中,使玻璃表層的Na+或K+離子與Li+離子發生交換,表面形成Li+離子交換層,由于Li+的膨脹系數小于Na+、K+離子,從而在冷卻過程中造成外層收縮較小而内層收縮較大,當冷卻到常溫後,玻璃便同樣處于内層受拉,外層受壓的狀态,其效果類似于物理鋼化玻璃。

按鋼化度

⒈鋼化玻璃:鋼化度=2~4N/cm,玻璃幕牆鋼化玻璃表面應力α≥95Mpa;

⒉半鋼化玻璃:鋼化度=2N/cm,玻璃幕牆半鋼化玻璃表面應力24Mpa≤α≤69Mpa;

⒊超強鋼化玻璃:鋼化度>4N/cm。

産品應用

平鋼化、彎鋼化玻璃屬于安全玻璃。廣泛應用于高層建築門窗、玻璃幕牆、室内隔斷玻璃、采光頂棚、觀光電梯通道、家具、玻璃護欄等。通常鋼化玻璃可以應用在以下幾個行業:

⒈建築,建築模闆,裝飾行業(例:門窗、幕牆、室内裝修等)

⒉家具制造行業(玻璃茶幾、家具配套等)

⒊家電制造行業(電視機、烤箱、空調、冰箱等産品)

⒋電子、儀表行業(手機、MP3、MP4、鐘表等多種數碼産品)

⒌汽車制造行業(汽車擋風玻璃等)

⒍日用制品行業(玻璃菜闆等)

⒎特種行業(軍工用玻璃)

由于鋼化玻璃破碎後,碎片會破成均勻的小顆粒并且沒有普遍玻璃刀狀的尖角,從而被稱為安全玻璃而廣泛用于汽車、室内裝飾之中,以及高樓層對外開啟的窗戶。

應急方法

質量

鋼化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸,然後加熱到接近的軟化點,再進行快速均勻的冷卻而得到。鋼化處理後玻璃表面形成均勻壓應力,而内部則形成張應力,使玻璃的性能得以大幅度提高,抗拉度是後者的3倍以上,抗沖擊力是後者的5倍以上。

也正是這個特點,應力特征成為鑒别真假鋼化玻璃的重要标志,那就是鋼化玻璃可以透過偏振光片在玻璃的邊部看到彩色條紋,而在玻璃的面層觀察,可以看到黑白相間的斑點。偏振光片可以在照相機鏡頭或者眼鏡中找到,觀察時注意光源的調整,這樣更容易觀察。

每塊鋼化玻璃上都有一個3C認證标志。

自爆缺陷

鋼化玻璃在無直接機械外力作用下發生的自動性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆,根據行業經驗,普通鋼化玻璃的自爆率在1~3‰左右。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一。

擴大産生自爆的原因很多,簡單地歸納以下幾種:

①玻璃質量缺陷的影響

A、玻璃中有結石、雜質,氣泡:玻璃中有雜質是鋼化玻璃的薄弱點,也是應力集中處。特别是結石若處在鋼化玻璃的張應力區是導緻炸裂的重要因素。

結石存在于玻璃中,與玻璃體有着不同的膨脹系數。玻璃鋼化後結石周圍裂紋區域的應力集中成倍地增加。當結石膨脹系數小于玻璃,結石周圍的切向應力處于受拉狀态。伴随結石而存在的裂紋擴展極易發生。

B、玻璃中含有硫化鎳結晶物

硫化鎳夾雜物一般以結晶的小球體存在,直徑在0.1—2㎜。外表呈金屬狀,這些雜夾物是Ni3S2,Ni7S6和Ni—XS,其中X=0—0.07。隻有Ni1—XS相是造成鋼化玻璃自發炸碎的主要原因。

已知理論上的NIS在379℃時有一相變過程,從高溫狀态的α—NiS六方晶系轉變為低溫狀态β—NiS三方晶系過程中,伴随出現2.38%的體積膨脹。這一結構在室溫時保存下來。如果以後玻璃受熱就可能迅速出現α—β态轉變。

如果這些雜物在鋼化玻璃受張應力的内部,則體積膨脹會引起自發炸裂。如果室溫時存在a—NIS,經過數年、數月也會慢慢轉變到β态,在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成内部破裂。

C、玻璃表面因加工過程或操作不當造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷,易造成應力集中或導緻鋼化玻璃自爆。

②鋼化玻璃中應力分布不均勻、偏移玻璃在加熱或冷卻時沿玻璃厚度方向産生的溫度梯度不均勻、不對稱。使鋼化制品有自爆的趨向,有的在激冷時就産生“風爆”。如果張應力區偏移到制品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。

③鋼化程度的影響,實驗證明,當鋼化程度提高到1級/cm時自爆數達20%~25%。由此可見應力越大鋼化程度越高,自爆量也越大。

如何界定鋼化玻璃自爆?

怎樣的鋼化玻璃破裂才算是自爆呢?JG/T455-2014《建築門窗幕牆用鋼化玻璃》對“鋼化玻璃自爆”作出了明确界定。n“嚴格意義上說,鋼化玻璃隻有在無荷載作用下發生的自發性炸裂才稱為鋼化玻璃自爆。實際工程中,對于沒有外力沖擊、正常使用條件下、具有典型自爆裂紋的鋼化玻璃也歸結為鋼化玻璃自爆。”

自爆解決方案

降低應力值

鋼化玻璃中應力的分布是鋼化玻璃的兩個表面為壓應力,闆芯層處于張應力,在玻璃厚度上應力分布類似抛物線。玻璃厚度的中央是抛物線的頂點,即張應力最大處;兩側接近玻璃兩表面處是壓應力;零應力面大約位于厚度的1/3處。

通過分析鋼化急冷的物理過程,可知鋼化玻璃表面張力和内部的最大張應力在數值上有粗略的比例關系,即張應力是壓應力的1/2~1/3。國内廠家一般将鋼化玻璃表面張力設定在100MPa左右,實際情況可能更高一些。

鋼化玻璃自身的張應力約為32MPa~46MPa,玻璃的抗張強度是59MPa~62MPa,隻要硫化鎳膨脹産生的張力在30MPa,則足以引發自爆。若降低其表面應力,相應地會降低鋼化玻璃本身自有的張應力,從而有助于減少自爆的發生。

美國标準ASTMC1048中規定鋼化玻璃的表面應力範圍為大于69MPa;半鋼化(熱增強)玻璃為24MPa~52MPa。幕牆玻璃标準BG17841則規定為半鋼化應力範圍24<;δ≤69MPa。中國實施的新國家标準GB15763。2-2005《建築用安全玻璃第2部分:鋼化玻璃》要求其表面應力不應小于90MPa。這比老标準中規定的95MPa降低了5MPa,有利于減少自爆。

應力均勻

鋼化玻璃的應力不均,會明顯增大自爆率,已經到了不容忽視的程度。應力不均引發的自爆有時表現得非常集中,特别是彎鋼化玻璃的某具體批次的自爆率會達到令人震驚的嚴重程度,且可能連續發生自爆。

其原因主要是局部應力不均和張力層在厚度方向的偏移,玻璃原片自身質量也有一定的影響。應力不均會大幅降低玻璃的強度,在一定程度上相當于提高了内部的張應力,從而自爆率提高了。如果能使鋼化玻璃的應力均勻分布,則可有效降低自爆率。

熱浸處理

熱浸處理又稱均質處理,俗稱“引爆”。熱浸處理是将鋼化玻璃加熱到290℃±10℃,并保溫一定時間,促使硫化鎳在鋼化玻璃中快速完成晶相轉變,讓原本使用後才可能自爆的鋼化玻璃人為地提前破碎在工廠的熱浸爐中,從而減少安裝後使用中的鋼化玻璃自爆。該方法一般用熱風作為加熱的介質,國外稱作“HeatSoakTest”,簡稱HST,直譯為熱浸處理。

熱浸難點。從原理上看,熱浸處理既不複雜,也無難度。但實際上達到這一工藝指标非常不易。研究顯示,玻璃中硫化鎳的具體化學結構式有多種,如Ni7S6、NiS、NiS1.01等,不但各種成分的比例不等,而且可能摻雜其他元素。其相變快慢高度依賴于溫度的高低。研究表明,280℃時的相變速率是250℃時的100倍,因此必須确保爐内的各塊玻璃經曆同樣的溫度制度。

否則一方面溫度低的玻璃因保溫時間不夠,硫化鎳不能完全相變,減弱了熱浸的功效。另一方面,當玻璃溫度太高時,甚至會引起硫化鎳逆向相變,造成更大的隐患。這兩種情況都會導緻熱浸處理勞而無功甚至适得其反。

熱浸爐工作時溫度的均勻性是如此的重要,而多數國産熱浸爐熱浸保溫時爐内的溫差甚至達到60℃,國外引進爐存在30℃左右的溫差也不少見。所以有的鋼化玻璃雖經熱浸處理,自爆率依然居高不下。

實際上,熱浸工藝和設備也一直在不斷地改進中。德國标準DIN18516在90年版中規定的保溫時間為8小時,而prEN14179-1:2001(E)标準則将保溫時間降到了2小時。

新标準下熱浸工藝的效果十分顯着,并且有明确的統計性技術指标:熱浸後可降到每400噸玻璃一例自爆。另一方面,熱浸爐也在不斷地改進設計和結構,加熱均勻性也得到了明顯提高,基本可以滿足熱浸工藝的要求。例如南玻集團熱浸處理的玻璃,自爆率達到了歐洲新标準的技術指标,在12萬平米的廣州新機場超大工程中表現極為滿意。

盡管熱浸處理不能保證絕對不發生自爆,但确實降低了自爆的發生,實實在在地解決了困擾工程各方的自爆問題。所以熱浸是世界上一緻認可的徹底解決自爆問題的最有效方法。

注意事項包裝

産品應用集裝箱或木箱包裝。每塊玻璃應用塑料袋或紙包裝,玻璃與包裝箱之間用不易引起玻璃劃傷等外觀缺陷的輕軟材料填實。具體要求應符合國家有關标準。

包裝标志

包裝标志應符合國家有關标準的規定,每個包裝箱應标明"朝上、輕搬正放、小心破碎、玻璃厚度、等級、廠名或商标"等字樣。

運輸

産品所用各種類型的運輸車輛、搬運規則等應符合國家有關規定。

運輸時,木箱不得平放或斜放,長度方向應與輸送車輛運動方向相同,應有防雨等措施。

貯存

産品應垂直貯存在幹燥的室内。

未來發展

居民消費結構升級、鼓勵企業自主創新新農村建設城鎮化進程等都将保證國内市場對玻璃産品的中長期需求增長趨勢不變。随着建築、汽車、裝飾裝修、家具、信息産業技術等行業的發展和人們對生活空間環境要求的提高,安全玻璃、節能中空玻璃等功能性加工産品得到廣泛應用。平闆玻璃的供求格局和消費結構正在發生變化。

玻璃行業的發展與國民經濟的許多行業都存在着聯系,玻璃行業對推動整個國民經濟的發展都起着積極作用。因此“十一五”規劃中也對玻璃産業的發展提出了具體要求。也頒布了各項法律法規來規範玻璃行業的健康發展。在新的形勢下,玻璃工業必須按照科學發展觀的要求,轉變增長方式,有效調整産業結構,才能促進行業健康發展。

鋼化玻璃特點:鋼化玻璃是将優質的浮法玻璃加熱接近軟化點時,在玻璃表面急速冷卻,使壓縮應力分布在玻璃表面,而張引應力則在中心層。因為有強大相等的壓縮應力,使外壓所産生的張引應力被玻璃強大的壓縮應力所抵消,從而增加玻璃的安全度。

1、強度提高:鋼化後玻璃的機械強度、抗沖擊性、抗彎強度能夠達到普通玻璃的4—5倍。

2、熱穩定性提高:鋼化玻璃可以承受巨大的溫差而不會破損,抗拒變溫差能力是同等厚度普通浮法玻璃的3倍。

3、安全性提高:鋼化玻璃受強力破損後,迅速呈現微小鈍角顆粒,從而最大限度地保證人身安全。應用:家具、電子電器行業,建築、裝飾行業、浴房、汽車、扶梯、及其它特别需要安全及存在溫差劇變的場所,并可作為中空玻璃和夾層玻璃的原片。

6mm<玻璃公稱厚度D><12mm,玻璃公稱厚度D>12mm,玻璃公稱厚度D<6mm的型号鋼化玻璃符合強制性認證實施規則GB/T9963-1998和GB17841-1999的要求,已獲得“3C”中國強制性認證産品認證證書。

鋼化玻璃的标準

GB/T9963-1998

GB/T531-92硫化橡膠邵爾A型硬度試驗方法

GB1216-85外徑千分尺

GB4871-1995普通平闆玻璃

GB5137.2-1996汽車安全玻璃光學性能試驗方法

GB11614-89浮法玻璃

JC/T677-1997築玻璃均布靜載模拟風壓試驗方法

相關信息

鋼化玻璃超聲波清洗機采用環保型水劑清洗工藝。其工作原理是利用超聲波的空化效應并結合清洗劑的除污作用使工件表面達到潔淨要求後,再采用1段回旋式隧道循環熱風烘幹爐對工件進行幹燥,保證表面不殘留污迹、水漬和其它雜質。

威固特鋼化玻璃超聲波清洗機是利用頻率高于20KHZ的超聲波信号,通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳入清洗介質中,超聲波在清洗介質中疏密相間的向前輻射,使液體流動産生數以萬計的微小氣泡,這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區形成并生長,而在正壓區迅速閉合,這種現象稱為空化現象。

在空化現象中這些氣泡的閉合形成超過1000個大氣壓的瞬間高壓,連續不斷地瞬間高壓就像一連串小的爆炸,連續不斷的轟擊鋼化玻璃表面,使物體表面及縫隙中的污垢迅速剝落,再加上IPA慢拉烘幹進行幹燥烘幹,保證了鋼化玻離表面和周邊被清洗幹淨以及鋼化玻璃表面幹燥,達到清洗及烘幹的效果。

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