60年代英國皮爾金頓工業集團在英倫三島建 成世界上首條浮法玻璃生產線,從此先進的浮法玻 璃生產工藝很快的取代了傳統的垂直引上和平拉法 玻璃生產工藝 ,西方發達國家爭相購買其專利技術。隨著浮法生產線的增多,單線的生產能力也不斷提高。到1980年底 ,國外浮法玻璃生產線的總數約64條,其中生產能力在590t/ d以上的大型浮法玻璃生 產線為19條。80年代,在浮法玻璃生產工藝日臻完 善的情況下,許多國家以巨額投資提高浮法玻璃生產 線的自動化水平。但是在這個時期,歐美國家和日本 先后發生經濟衰退和建筑業危機,嚴重影響了這些國 家浮法玻璃工業的發展,發展速度相對減緩。
與西方國家的情況相反,我國的浮法玻璃工業是在80年代得到蓬勃發展的。洛陽浮法玻璃工藝 是中國完全依靠自己的力量在短時間內研究出來的具有中國特色的工藝。此后的短短八年時間里,中國建成了24條不同規模的浮法玻璃生產線,形成了7060 t/ d的生產能力。其產品已經出口到了印度尼 西亞,從而走向了世界。
雖然浮法玻璃具有許多優良的性能,如適合于 高效率制造優質平板玻璃,如沒有波筋、厚度均勻、上下表面平、互相平行;生產線的規模不受成形方 法的限制,單位產品的能耗低;成品利用率高;易于 科學化管理和實現全部機械化、自動化,勞動生產率 高;連續作業周期可長達幾年,有利于穩定地生產;可為在線生產一些新品種提供適合條件,如電浮法 反射玻璃、退火時噴涂膜玻璃、冷端表面處理等。但 是一些特有的缺陷還有待改進,本文就其有缺陷進行如下介紹。
1、浮法玻璃特有缺陷及其預防措施
浮法玻璃是在充滿惰性和還原性保護氣氛的錫槽中成形的,錫污染是浮法玻璃特有的缺陷。錫污染造成的缺陷很多,經常出現在上表面的有掉錫點,錫灰;出現在下表面的有虹彩 、霧點和沾錫。錫缺陷形成的原因是浮拋介質錫的氧化和硫 化,具體情況如下:
為適應浮法玻璃成形的需要,必須保持錫液的 光潔,因此錫槽空間要導入還原性的保護氣體來防 止錫的氧化。目前錫槽使用的保護氣體多為 N2 + H2,由于保護氣體的純度不高,或外界空氣的滲入,都會把一定數量的氧氣帶進錫槽而使錫氧化,另外 還有微量的水蒸氣和 SO2 等含氧成分。
錫槽中的氧氣來源大部分是外界空氣的擴散與滲透,另外還有可能由氮氣源和玻璃液帶入。在錫槽中形成如下反應 :
O2 + 2Sn ( 液) = 2SnO ( 固)
2O2 + Sn S ( 固) = SnO2 ( 固) + SO2
O2 + Sn ( 液) = SnO2 ( 固)
錫槽中的水主要來自保護氣體和外界水分的擴散、滲透,另外錫槽密封不嚴,邊封打開頻繁,使用含 水的密封泥料且涂抹過勤,冷卻水包等都會將水引 入 。在錫槽中形成如下反應:
H2O + Sn ( 液) = SnO ( 固) + H2
錫槽中的硫來自于玻璃本身 , 以電解氨產生的氫氣,氨原料中可能帶入雜質 S 。在錫槽中形成如 下反應:
Sn ( 液) + S = SnS ( 固)
SnS ( 固) + 2O2 = SnO2 ( 固) + SO2
2SnS ( 固) + 2H2O + O2 = 2SnO2 ( 固) + 2H2 S
由保護氣體引入的氫氣也在不斷地與其它氧化物發生著還原反應,在錫槽中形成如下反應:
SO2 + Sn + 2H2 = SnS + 2H2O
2H2 + O2 = 2H2O
SnO2 + 2H2 + = Sn + 2H2O
SnO + H2 = Sn + H2O
由以上化學反應我們可以看出,錫液及槽內氣體的污染主要歸結為氧污染和硫污染兩類 。這兩類 大污染產生的主要錫缺陷有如下幾種。
1.1掉錫點
錫槽空間或頂蓋上的含錫固態或液態物質,通常是SnS、SnO或Sn,落在玻璃帶上表面,統稱掉錫SnO點。錫點雖小,但可使未硬化的玻璃表面產生嚴重的光學歪曲,稱為光畸變點。可破壞玻璃上表面的平整度。
如果錫受氧或硫的污染嚴重,便會促進錫化合物的大量揮發,再加上錫槽頂端在高溫區域有許多較冷的磚縫或孔洞、水冷卻器等,使揮發物得以大量冷凝沉積,稍有波動就會紛紛落下,掉錫點的缺陷有時非常嚴重。
由于 SnS 的揮發量要比 SnO 大幾十倍,所以,可以說掉錫點主要是由硫的污染造成的。
1.2錫灰
錫灰也可稱錫石,其成分主要是 SnO2,掉在柔 軟的玻璃帶表面上是灰白色的小點點,錫灰常常是 附在大水包上的 SnO2,沒有打掃干凈,放在錫槽中 繼續使用。由于錫槽內部氣流的沖擊掉落下來,又由于水泡在高溫下被氧化成鐵銹,往往也隨灰白色的錫灰一起落下,因此在鏡下觀察,不透明的錫灰常常夾雜著紅褐色的鐵銹。
1.3虹彩
虹彩是浮法玻璃下表面的缺陷,其形成是由于 錫離子以氧化亞錫 ( SnO) 這種介穩狀態存在于玻璃 的下表面,再進行熱處理時,就會吸收氧而轉化為氧 化錫 ( SnO2 ) 。由于氧化錫的晶胞體積比氧化亞錫的 大,使玻璃表面層發生體積膨脹,形成折皺,對入射 光線產生干涉作用,即產生所謂的虹彩,也稱“鋼化 虹彩”。在一定的溫度范圍內,隨著熱處理時間的增 長和溫度的提高而加重,會產生鋼化虹彩的玻璃,下表面粗糙,發毛而不透明。顯微鏡下觀察,下表面有微皺紋,由于皺對光線干涉,反射時呈藍色 。
1.4霧點
“霧點” 使玻璃下表面發霧,用肉眼觀察似一種 霧狀的東西,有時夾雜氣泡 ; 在顯微鏡下觀察,它是 一種密集的開口小泡,嚴重的每平方米內可有幾十 萬個,使玻璃下表面成磨砂狀 。
其原因之一是由于錫槽內含氧量高,在 232 ℃ 以上,氧在錫液中以 Sn3O4 的形式存在 。含氧量越 高,Sn3O4 在錫中的溶解度越大 。由于錫液的對流和溫度波動大等原因,低溫區里含 Sn3O4 較高的錫液有可能進入高溫區,受熱分解放出氣體,Sn3O4 →3SnO + 1/ 2O2,氧氣的逸出破壞了熔融的玻璃帶下表面,也可形成無數極小的開口氣泡。另外保護氣體中的氫氣也會溶于錫液中,當錫槽溫度由1000 ℃ 降至800 ℃,溶解在錫液中的氧時氣和氫氣都會逸出 ,造成霧點。由于氫氣的含量多,因此這里造成霧點的主要原因是氫氣。
1.5沾錫
沾錫也是存在浮法玻璃下表面的缺陷。所以有的浮法玻璃在成形過程中,下表面內都含有 SnO,但不是所有的下表面都沾有錫 。當保護氣體量不足,璃下表面強度降低有作用的因素,玻璃下表面的適當的壓應力和輸送輥道的清潔、光滑及保護,只有這樣才能解決壓裂問題。
1.6浮法玻璃的波筋缺陷
浮法玻璃的波筋實質上是指玻璃表面存在著微觀不平整,它表現為從一定的角度看玻璃會有一些 細小的縱向或橫向條紋,通過波筋嚴重的玻璃看物 體,物體會發生變形。玻璃液的話學成份不均勻、溫度不均勻、流股不均勻及各種機械作用力的不均勻等都會造成波筋 。
通過研究要改善浮法玻璃波筋,可以通過以下幾個措施:
(1) 控制溫度均勻,并配以成份均勻的高質量玻璃液是改善玻璃波筋、提高其光學性能的最為關鍵因素;
(2) 玻璃液在進入拉邊機成形區域前要經過充分的攤平拋光過程,這需要有合適的溫度和足夠的時間來保證;
(3) 要有合適的成形溫度,保證拉邊機機頭與玻璃板的良好作用;
(4) 盡量減少橫向溫差,使拉邊機的作用力均勻傳遞;
(5) 適當降低主傳動速度和增大板寬有利于減輕縱向波筋;
(6) 適當增加拉邊機的橫向分力有利于減輕縱向波筋;
(7) 避免高溫區水包對玻璃帶強冷作用,有利于玻璃的充分攤平拋光及減少橫向溫差。