60年代英国皮尔金顿工业集团在英伦三岛建 成世界上首条浮法玻璃生产线,从此先进的浮法玻 璃生产工艺很快的取代了传统的垂直引上和平拉法 玻璃生产工艺 ,西方发达国家争相购买其专利技术。随着浮法生产线的增多,单线的生产能力也不断提高。到1980年底 ,国外浮法玻璃生产线的总数约64条,其中生产能力在590t/ d以上的大型浮法玻璃生 产线为19条。80年代,在浮法玻璃生产工艺日臻完 善的情况下,许多国家以巨额投资提高浮法玻璃生产 线的自动化水平。但是在这个时期,欧美国家和日本 先后发生经济衰退和建筑业危机,严重影响了这些国 家浮法玻璃工业的发展,发展速度相对减缓。
与西方国家的情况相反,我国的浮法玻璃工业是在80年代得到蓬勃发展的。洛阳浮法玻璃工艺 是中国完全依靠自己的力量在短时间内研究出来的具有中国特色的工艺。此后的短短八年时间里,中国建成了24条不同规模的浮法玻璃生产线,形成了7060 t/ d的生产能力。其产品已经出口到了印度尼 西亚,从而走向了世界。
虽然浮法玻璃具有许多优良的性能,如适合于 高效率制造优质平板玻璃,如没有波筋、厚度均匀、上下表面平、互相平行;生产线的规模不受成形方 法的限制,单位产品的能耗低;成品利用率高;易于 科学化管理和实现全部机械化、自动化,劳动生产率 高;连续作业周期可长达几年,有利于稳定地生产;可为在线生产一些新品种提供适合条件,如电浮法 反射玻璃、退火时喷涂膜玻璃、冷端表面处理等。但 是一些特有的缺陷还有待改进,本文就其有缺陷进行如下介绍。
1、浮法玻璃特有缺陷及其预防措施
浮法玻璃是在充满惰性和还原性保护气氛的锡槽中成形的,锡污染是浮法玻璃特有的缺陷。锡污染造成的缺陷很多,经常出现在上表面的有掉锡点,锡灰;出现在下表面的有虹彩 、雾点和沾锡。锡缺陷形成的原因是浮抛介质锡的氧化和硫 化,具体情况如下:
为适应浮法玻璃成形的需要,必须保持锡液的 光洁,因此锡槽空间要导入还原性的保护气体来防 止锡的氧化。目前锡槽使用的保护气体多为 N2 + H2,由于保护气体的纯度不高,或外界空气的渗入,都会把一定数量的氧气带进锡槽而使锡氧化,另外 还有微量的水蒸气和 SO2 等含氧成分。
锡槽中的氧气来源大部分是外界空气的扩散与渗透,另外还有可能由氮气源和玻璃液带入。在锡槽中形成如下反应 :
O2 + 2Sn ( 液) = 2SnO ( 固)
2O2 + Sn S ( 固) = SnO2 ( 固) + SO2
O2 + Sn ( 液) = SnO2 ( 固)
锡槽中的水主要来自保护气体和外界水分的扩散、渗透,另外锡槽密封不严,边封打开频繁,使用含 水的密封泥料且涂抹过勤,冷却水包等都会将水引 入 。在锡槽中形成如下反应:
H2O + Sn ( 液) = SnO ( 固) + H2
锡槽中的硫来自于玻璃本身 , 以电解氨产生的氢气,氨原料中可能带入杂质 S 。在锡槽中形成如 下反应:
Sn ( 液) + S = SnS ( 固)
SnS ( 固) + 2O2 = SnO2 ( 固) + SO2
2SnS ( 固) + 2H2O + O2 = 2SnO2 ( 固) + 2H2 S
由保护气体引入的氢气也在不断地与其它氧化物发生着还原反应,在锡槽中形成如下反应:
SO2 + Sn + 2H2 = SnS + 2H2O
2H2 + O2 = 2H2O
SnO2 + 2H2 + = Sn + 2H2O
SnO + H2 = Sn + H2O
由以上化学反应我们可以看出,锡液及槽内气体的污染主要归结为氧污染和硫污染两类 。这两类 大污染产生的主要锡缺陷有如下几种。
1.1掉锡点
锡槽空间或顶盖上的含锡固态或液态物质,通常是SnS、SnO或Sn,落在玻璃带上表面,统称掉锡SnO点。锡点虽小,但可使未硬化的玻璃表面产生严重的光学歪曲,称为光畸变点。可破坏玻璃上表面的平整度。
如果锡受氧或硫的污染严重,便会促进锡化合物的大量挥发,再加上锡槽顶端在高温区域有许多较冷的砖缝或孔洞、水冷却器等,使挥发物得以大量冷凝沉积,稍有波动就会纷纷落下,掉锡点的缺陷有时非常严重。
由于 SnS 的挥发量要比 SnO 大几十倍,所以,可以说掉锡点主要是由硫的污染造成的。
1.2锡灰
锡灰也可称锡石,其成分主要是 SnO2,掉在柔 软的玻璃带表面上是灰白色的小点点,锡灰常常是 附在大水包上的 SnO2,没有打扫干净,放在锡槽中 继续使用。由于锡槽内部气流的冲击掉落下来,又由于水泡在高温下被氧化成铁锈,往往也随灰白色的锡灰一起落下,因此在镜下观察,不透明的锡灰常常夹杂着红褐色的铁锈。
1.3虹彩
虹彩是浮法玻璃下表面的缺陷,其形成是由于 锡离子以氧化亚锡 ( SnO) 这种介稳状态存在于玻璃 的下表面,再进行热处理时,就会吸收氧而转化为氧 化锡 ( SnO2 ) 。由于氧化锡的晶胞体积比氧化亚锡的 大,使玻璃表面层发生体积膨胀,形成折皱,对入射 光线产生干涉作用,即产生所谓的虹彩,也称“钢化 虹彩”。在一定的温度范围内,随着热处理时间的增 长和温度的提高而加重,会产生钢化虹彩的玻璃,下表面粗糙,发毛而不透明。显微镜下观察,下表面有微皱纹,由于皱对光线干涉,反射时呈蓝色 。
1.4雾点
“雾点” 使玻璃下表面发雾,用肉眼观察似一种 雾状的东西,有时夹杂气泡 ; 在显微镜下观察,它是 一种密集的开口小泡,严重的每平方米内可有几十 万个,使玻璃下表面成磨砂状 。
其原因之一是由于锡槽内含氧量高,在 232 ℃ 以上,氧在锡液中以 Sn3O4 的形式存在 。含氧量越 高,Sn3O4 在锡中的溶解度越大 。由于锡液的对流和温度波动大等原因,低温区里含 Sn3O4 较高的锡液有可能进入高温区,受热分解放出气体,Sn3O4 →3SnO + 1/ 2O2,氧气的逸出破坏了熔融的玻璃带下表面,也可形成无数极小的开口气泡。另外保护气体中的氢气也会溶于锡液中,当锡槽温度由1000 ℃ 降至800 ℃,溶解在锡液中的氧时气和氢气都会逸出 ,造成雾点。由于氢气的含量多,因此这里造成雾点的主要原因是氢气。
1.5沾锡
沾锡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过程中,下表面内都含有 SnO,但不是所有的下表面都沾有锡 。当保护气体量不足,璃下表面强度降低有作用的因素,玻璃下表面的适当的压应力和输送辊道的清洁、光滑及保护,只有这样才能解决压裂问题。
1.6浮法玻璃的波筋缺陷
浮法玻璃的波筋实质上是指玻璃表面存在着微观不平整,它表现为从一定的角度看玻璃会有一些 细小的纵向或横向条纹,通过波筋严重的玻璃看物 体,物体会发生变形。玻璃液的话学成份不均匀、温度不均匀、流股不均匀及各种机械作用力的不均匀等都会造成波筋 。
通过研究要改善浮法玻璃波筋,可以通过以下几个措施:
(1) 控制温度均匀,并配以成份均匀的高质量玻璃液是改善玻璃波筋、提高其光学性能的最为关键因素;
(2) 玻璃液在进入拉边机成形区域前要经过充分的摊平抛光过程,这需要有合适的温度和足够的时间来保证;
(3) 要有合适的成形温度,保证拉边机机头与玻璃板的良好作用;
(4) 尽量减少横向温差,使拉边机的作用力均匀传递;
(5) 适当降低主传动速度和增大板宽有利于减轻纵向波筋;
(6) 适当增加拉边机的横向分力有利于减轻纵向波筋;
(7) 避免高温区水包对玻璃带强冷作用,有利于玻璃的充分摊平抛光及减少横向温差。