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        夾層玻璃強制對流預壓加熱特性淺析

                0 引言
         
                夾層玻璃作為一種具有特殊安全功能的玻璃產品,被廣泛運用于多種場合,隨著人們對夾層玻璃特點的認識和了解,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品之一。市場需求推動了滿足各種功能的新的Low一E玻璃夾層、節能膠片夾層、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品的開發和推廣使用,夾層工藝日益復雜,客觀上要求夾層玻璃生產技術和裝備不斷更新改進,以滿足各種新的產品生產工藝要求。
         
                預壓機是夾層生產的關鍵設備之一,傳統常見的預壓機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種加熱技術也可以綜合用。傳統加熱方式的預壓機對各種新的產品加熱局限性不斷增加,客觀上要求設備進行創新改進,以滿足各種產品的預壓加熱需求,避免局部過熱或加熱不到位的現象,確保預壓質量,強制對流加熱方式的夾層預壓機技術應運而生,為夾層玻璃品種多樣化提高了更有利的技術支持。一些廠家研制出使用風機吹風循環形成爐內強制對流加熱的預壓機,有效解決了多種產品生產均勻加熱方面面臨的問題,提升了設備加熱性能,提高了夾層玻璃生產效率,改善了產品質量,節能性更優。
         
                1 預壓機作用
         
                預壓機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,實現玻璃封邊,以確保高壓后成品的質量。夾層玻璃生產用的預壓機,一般包含預熱段、一次預壓輥、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。預壓對夾層玻璃產品質量影響較大,玻璃排氣封邊狀況好,則可以避免玻璃高壓后產生氣泡和脫膠等缺陷,確保產品成品率和質量。
         
              
          2 常規預壓機的局限性

                2.1 玻璃受熱需求分析
         
                在實際生產中,玻璃合片后進入預壓機加熱輥壓的過程中,因爐內加熱狀況和玻璃的形狀、大小和結構不同,受熱情況會存在差異,在生產中根據玻璃實際情況需要對溫度、速度等進行調整,有的也進行擺放方式調整,以應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,預壓加熱過程中會出現尖角受熱較多而過熱的情況;玻璃之間進入預壓機間隔較長,造成爐內間隔段溫度過高,后一片玻璃出爐方向受熱較多邊部過熱,封邊過早;即便是規格較好的玻璃之間間隔較短連續性進入預壓段的過程中,玻璃不斷吸熱也可能出現部分位置加熱不夠而封邊不好;熱量在玻璃不易到達的部位聚集,造成局部加熱過熱現象。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。
         
                一些玻璃結構較為復雜,超出常規或加工難度較大,也會影響玻璃在爐內均勻受熱。如Low一E夾層玻璃,因 Low一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一E面的一邊,造成均勻加熱比常規玻璃困難,不利于實現加熱封邊;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、厚度及板面的影響,不能充分實現玻璃加熱。
         
                上述這些情況都是預壓過程中面臨的問題,其主要原因在于預壓爐內溫度均勻性差,局部溫度過高或過低,都會造成玻璃排氣和封邊不良,玻璃經過高溫高壓后出現脫膠、氣泡的問題,影響產品成品率和質量。需要針對不同的情況及時進行溫度、速度參數和玻璃擺放方式等方面的一項或多項配合調整,保證適當的加熱和輥壓效果。提高爐內溫度均勻性,避免局部溫度偏高或偏低,可以更好的實現玻璃各部位均勻加熱,配合人為工藝操作干預,改善玻璃預壓的封邊效果,提高產品成品率并充分利用能源。
         
                2.2 常規預壓機的局限性
         
                針對不同的情況,可采取有針對性的辦法解決預壓不良:如放置玻璃呈一定角度進入預壓機,通過局部漸進輥壓封邊以確保邊部及尾部實現較好的排氣封邊;降低溫度或速度達到充分均勻加熱,確保受熱均勻性避免過熱而提前封邊;爐溫下降時延長玻璃進爐時間,確保溫度滿足要求等措施,采取這些乎段,也可能存在局限性和出現新的問題。常見的靠紅外線和對流加熱的預壓機,在生產中因各種原因會出現溫度不均勻的情況,對預壓加熱是不利的,特別是一些結構復雜、大板面及熱反射強的玻璃,溫度不均勻的情況會更為明顯,對玻璃排氣封邊影響較大,雖然操作人員憑經驗采取了各種技術措施提高預壓效果,但還是很難從設備本身更好的解決加熱均勻性的問題。而強制對流加熱方式,能通過往爐內噴注氣流,通過氣流形成熱量在爐內不斷循環來實現溫度整體均勻,針對加熱不均勻的狀況從設備木身解決這一缺陷,很好的避免了局部過熱及局部加熱不夠的問題。
         
               
        3 強制對流加熱預壓機的特點和優勢

                3.1 強制對流預壓機加熱特點
         
                預壓機強制對流加熱,主要是通過風機向爐內注入氣流形成循環,在氣流作用下,熱量高的部位向熱量低的位置流動,保持爐內溫度盡可能趨于均勻性。該加熱方式在深加工行業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,產品質量也有明顯的提升,特別是對Low一E玻璃加熱起到了革命性的作用,經過10余年的發展,強制對流加熱方式的鋼化爐己成為鋼化爐的主流生產設備。強制對流預壓機和強制對流鋼化爐的加熱原理是類似的,只是具體實現方式有所差異。部分夾層設備制造商積極研究并吸收了強制對流鋼化爐的加熱技術,把這種加熱原理運用于預壓機對玻璃進行預壓加熱,實現了預壓機加熱技術的一次蛻變,極大的改善了夾層玻璃預壓生產的溫度不均勻性的問題。強制對流預壓機優點主要體現在以卜方面。
         
                3.2 溫度均勻性
         
                受熱不均勻是夾層玻璃預壓生產面臨的最主要的問題,傳統的預壓機受限于加熱方式原因及玻璃大小不一、玻璃受熱變化、進爐速度控制等因素的影響,玻璃進入預壓機加熱過程中容易出現爐內溫度均勻性不好,導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,導致玻璃在高壓后不合格,這在預壓生產中是比較常見的問題。而帶有強制對流加熱的預壓機,爐內熱量在風機送入的氣流攪動下,使熱量從高的位置向低的位置流動,不斷改善爐內熱量分布狀況,從而使爐內溫度趨于均勻性,避免局部加熱過熱現象。筆者接觸的風機強制對流預壓機,采用耐高溫循環風機,與爐內導流裝置配合,在爐內形成熱能內循環從而保持爐內溫度趨于均勻性,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,實現滿意的預壓效果,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進行舉例描述強制對流均勻加熱的優勢。
         
                厚板玻璃受熱優勢:厚板玻璃在進入輥壓機時,因玻璃較厚,玻璃內部受熱較慢,而外表面受熱會快于中間部位,特別是邊部受熱較快,這樣容易導致中間部位還沒有受熱排氣,但邊部己經封邊,空氣不能排除而大量殘留,造成玻璃高壓后產生脫膠及氣泡,這種情況對于夾層玻璃來說是致命的問題。在常規預壓生產中,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,實現玻璃盡可能均勻加熱,生產效率偏低且不能從根本上解決問題。采用強制對流輥壓機在生產厚板時,風機產生的氣流在爐內攪動熱量高的向低的位置流動,熱量不斷在爐內形成均勻性分布,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一E玻璃受熱優勢:Low一E玻璃因本身膜而特性對熱量具有較強的反射性,使得傳遞到膜面的熱量形成反射,朝膜面的一側吸熱效能明顯降低,爐內熱量在朝膜面的一側形成富余,對非對流預壓機來說,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一E玻璃膜層與中間層粘合做夾層玻璃,中間膜和Low一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/換熱系數遠大于Low一E的換熱系數,相當于Low一E膜層被短路,失去對傳熱系數U值的貢獻。其二是 Low一E是多銀膜層的力學特征(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一E膜層氧化,并進一步降低夾層玻璃的力學和光線性能。
         
                Low一E玻璃生產夾層時膜面向外才能不失其功能特性,且需與其他玻璃組合做成中空使用。強制對流對于Low一E玻璃反射熱的問題最具有針對性,起到了積極的疏導作用,通過強制對流,實現熱量在上下部均勻分布,有效解決了Low一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。預壓爐內保持溫度均勻性,對于夾層玻璃預壓生產意義重大,有利于玻璃加熱、排氣及封邊,確保預壓效果,特別是對于不斷新增的特殊產品更具適應性。
         
                3.3 節約能源
         
                一般情況下,玻璃在生產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轉速度,或兩者并用,這樣的解決方式弊端也是明顯的,可能會導致邊部位置出現過熱現象、耗費能源并影響生產效率,同時也不利于產品質量控制。熱量在爐內形成循環對流,溫度均勻性更好并充分利用熱量,不但提高了加熱效率,還加快生產進度,生產效率更高。強制對流爐相較于其他加熱方式的預壓爐,加熱溫度設置更低,但生產速度不慢,傳統的預壓機溫度設置一般在120-280℃左右,而筆者接觸的強制對流輥壓機的溫度設置最高僅為150℃上下,有企業人員曾就強制對流預壓爐和紅外輻射預壓爐生產Low一E玻璃的溫度設置做了比較試驗,相同的玻璃結構及尺寸,紅外輻射預壓爐溫度設置為1區:上部180℃,下部160℃;2區:上部230℃,下部200℃,速度0.8-0.9m/min。強制對流預壓爐溫度設置為1、2區:上部90℃,下部90℃,速度0.6-0.8m/min,最終產品成品質量強制對流加熱明顯好于紅外輻射加熱爐生產的產品。差別之處是該試驗的加熱效率方面強制對流方式低于紅外輻射方式,而筆者接觸的強制對流預壓加熱爐與傳統預壓加熱爐相比運轉速度沒什么差異甚至更快,加熱效率的提高是顯著的,生產效率提升空間也較大,節能效果較好。
         
                3.4 提升產品質量
         
                強制對流輥壓機最大的特點是改善爐內溫度均勻性,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,解決了傳統輥壓機面臨的最主要的問題,不僅對一般夾層玻璃預壓排氣封邊效果明顯提高,各種新產品、復雜產品排氣封邊效果也得到有效改善,使得夾層生產成品率進一步提高,產品質量也得到更好得控制。
         
                4 結語
         
                強制對流輥壓機對夾層玻璃生產的作用優勢是顯而易見的,且在提高生產效率、節約能源、提升產品質量等方面也有較好的效果,提升了企業產品質量,不斷滿足客戶需求和滿意度,增加了企業的經濟效益。但夾層玻璃生產涉及的工序較多,從切片到磨邊、鋼化及彩釉甚至外加工等環節,對夾層玻璃的生產控制進行系統化的科學規劃和管理,做好每一道工序的控制,才能更好的提高產品成品率和質量,提升企業的市場競爭力,實現節能增效,為企業創造更多的經濟和社會效益。

         

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