夾層玻璃強制對流預壓加熱特性淺析

引言

夾層玻璃作為一種具有特殊安全功能的玻璃產(chǎn)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(chǎn)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(jié)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(chǎn)品的開發(fā)和推廣使用，夾層工藝日益復雜，客觀上要求夾層玻璃生產(chǎn)技術(shù)和裝備不斷更新改進，以滿足各種新的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求。

預壓機是夾層生產(chǎn)的關(guān)鍵設備之一，傳統(tǒng)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(shù)也可以綜合用。傳統(tǒng)加熱方式的預壓機對各種新的產(chǎn)品加熱局限性不斷增加，客觀上要求設備進行創(chuàng)新改進，以滿足各種產(chǎn)品的預壓加熱需求，避免局部過熱或加熱不到位的現(xiàn)象，確保預壓質(zhì)量，強制對流加熱方式的夾層預壓機技術(shù)應運而生，為夾層玻璃品種多樣化提高了更有利的技術(shù)支持。一些廠家研制出使用風機吹風循環(huán)形成爐內(nèi)強制對流加熱的預壓機，有效解決了多種產(chǎn)品生產(chǎn)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(chǎn)效率，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能性更優(yōu)。

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(xiàn)玻璃封邊，以確保高壓后成品的質(zhì)量。夾層玻璃生產(chǎn)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(tài)。預壓對夾層玻璃產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)生氣泡和脫膠等缺陷，確保產(chǎn)品成品率和質(zhì)量。

2 常規(guī)預壓機的局限性

2.1 玻璃受熱需求分析

在實際生產(chǎn)中，玻璃合片后進入預壓機加熱輥壓的過程中，因爐內(nèi)加熱狀況和玻璃的形狀、大小和結(jié)構(gòu)不同，受熱情況會存在差異，在生產(chǎn)中根據(jù)玻璃實際情況需要對溫度、速度等進行調(diào)整，有的也進行擺放方式調(diào)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(xiàn)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(nèi)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(guī)格較好的玻璃之間間隔較短連續(xù)性進入預壓段的過程中，玻璃不斷吸熱也可能出現(xiàn)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(xiàn)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(jié)構(gòu)較為復雜，超出常規(guī)或加工難度較大，也會影響玻璃在爐內(nèi)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(guī)玻璃困難，不利于實現(xiàn)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(shù)、厚度及板面的影響，不能充分實現(xiàn)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(nèi)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(jīng)過高溫高壓后出現(xiàn)脫膠、氣泡的問題，影響產(chǎn)品成品率和質(zhì)量。需要針對不同的情況及時進行溫度、速度參數(shù)和玻璃擺放方式等方面的一項或多項配合調(diào)整，保證適當?shù)募訜岷洼亯盒ЧＬ岣郀t內(nèi)溫度均勻性，避免局部溫度偏高或偏低，可以更好的實現(xiàn)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(chǎn)品成品率并充分利用能源。

2.2 常規(guī)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(xiàn)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(xiàn)新的問題。常見的靠紅外線和對流加熱的預壓機，在生產(chǎn)中因各種原因會出現(xiàn)溫度不均勻的情況，對預壓加熱是不利的，特別是一些結(jié)構(gòu)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(jīng)驗采取了各種技術(shù)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(nèi)噴注氣流，通過氣流形成熱量在爐內(nèi)不斷循環(huán)來實現(xiàn)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(yōu)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(nèi)注入氣流形成循環(huán)，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(nèi)溫度盡可能趨于均勻性。該加熱方式在深加工行業(yè)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(chǎn)品質(zhì)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(jīng)過10余年的發(fā)展，強制對流加熱方式的鋼化爐己成為鋼化爐的主流生產(chǎn)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(xiàn)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(shù)，把這種加熱原理運用于預壓機對玻璃進行預壓加熱，實現(xiàn)了預壓機加熱技術(shù)的一次蛻變，極大的改善了夾層玻璃預壓生產(chǎn)的溫度不均勻性的問題。強制對流預壓機優(yōu)點主要體現(xiàn)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(chǎn)面臨的最主要的問題，傳統(tǒng)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(xiàn)爐內(nèi)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(chǎn)中是比較常見的問題。而帶有強制對流加熱的預壓機，爐內(nèi)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(nèi)熱量分布狀況，從而使爐內(nèi)溫度趨于均勻性，避免局部加熱過熱現(xiàn)象。筆者接觸的風機強制對流預壓機，采用耐高溫循環(huán)風機，與爐內(nèi)導流裝置配合，在爐內(nèi)形成熱能內(nèi)循環(huán)從而保持爐內(nèi)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(xiàn)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(chǎn)進行舉例描述強制對流均勻加熱的優(yōu)勢。

 厚板玻璃受熱優(yōu)勢：厚板玻璃在進入輥壓機時，因玻璃較厚，玻璃內(nèi)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(jīng)封邊，空氣不能排除而大量殘留，造成玻璃高壓后產(chǎn)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(guī)預壓生產(chǎn)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(xiàn)玻璃盡可能均勻加熱，生產(chǎn)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(chǎn)厚板時，風機產(chǎn)生的氣流在爐內(nèi)攪動熱量高的向低的位置流動，熱量不斷在爐內(nèi)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(xiàn)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(yōu)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(cè)吸熱效能明顯降低，爐內(nèi)熱量在朝膜面的一側(cè)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(shù)遠大于Low一E的換熱系數(shù)，相當于Low一E膜層被短路，失去對傳熱系數(shù)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(chǎn)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(xiàn)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(nèi)保持溫度均勻性，對于夾層玻璃預壓生產(chǎn)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(chǎn)品更具適應性。

3.3 節(jié)約能源

一般情況下，玻璃在生產(chǎn)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(zhuǎn)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(xiàn)過熱現(xiàn)象、耗費能源并影響生產(chǎn)效率，同時也不利于產(chǎn)品質(zhì)量控制。熱量在爐內(nèi)形成循環(huán)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(chǎn)進度，生產(chǎn)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(chǎn)速度不慢，傳統(tǒng)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(yè)人員曾就強制對流預壓爐和紅外輻射預壓爐生產(chǎn)Low一E玻璃的溫度設置做了比較試驗，相同的玻璃結(jié)構(gòu)及尺寸，紅外輻射預壓爐溫度設置為1區(qū)：上部180℃，下部160℃；2區(qū)：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(qū)：上部90℃，下部90℃，速度0.6-0.8m/min，最終產(chǎn)品成品質(zhì)量強制對流加熱明顯好于紅外輻射加熱爐生產(chǎn)的產(chǎn)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(tǒng)預壓加熱爐相比運轉(zhuǎn)速度沒什么差異甚至更快，加熱效率的提高是顯著的，生產(chǎn)效率提升空間也較大，節(jié)能效果較好。

3.4 提升產(chǎn)品質(zhì)量

強制對流輥壓機最大的特點是改善爐內(nèi)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(tǒng)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(chǎn)品、復雜產(chǎn)品排氣封邊效果也得到有效改善，使得夾層生產(chǎn)成品率進一步提高，產(chǎn)品質(zhì)量也得到更好得控制。

4 結(jié)語

強制對流輥壓機對夾層玻璃生產(chǎn)的作用優(yōu)勢是顯而易見的，且在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、提升產(chǎn)品質(zhì)量等方面也有較好的效果，提升了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，不斷滿足客戶需求和滿意度，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益。但夾層玻璃生產(chǎn)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(huán)節(jié)，對夾層玻璃的生產(chǎn)控制進行系統(tǒng)化的科學規(guī)劃和管理，做好每一道工序的控制，才能更好的提高產(chǎn)品成品率和質(zhì)量，提升企業(yè)的市場競爭力,實現(xiàn)節(jié)能增效,為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟和社會效益。

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