钢化玻璃产生自爆的原因主要是因为硫化镍(NiS)在外界因素引起的突变,从而导致体积膨胀,最后产生钢化玻璃的自爆问题。通常这种情况不长发生,因为自爆率很低,只有2%左右。会引起钢化玻璃自爆情况的硫化镍直径通常在0.04—0.65 mm之间的范围内,平均粒径为0.2 mm左右, 硫化镍在钢化玻璃中通常位于张应力区,大部分的位置是集中在板芯部位的高张应力区。钢化玻璃的程度及其钢化程度的均匀程度都是通过影响临界直径数值继而影响自爆率。
1.解决自爆的对策
解决钢化玻璃自爆的对策主要有很多,包括控制钢化应力, 均质处理(HST)等。其中对玻璃进行均质处理是最有效且根本的办法。均质处理的有效性取决于均质炉的性能及均质工艺,必须重视炉内玻璃放置方式、均质温度制度、炉内气流走向等需要注意的事项。均质处理是公认的彻底解决自爆问题的有效方法。将钢化玻璃再次加热到290oC左右并保温一定时间,使硫化镍在玻璃出厂前完成晶相转变,让今后可能自爆的玻璃在工厂内提前破碎。这种钢化后再次热处理的方法,国外称作 “Heat Soak Test”,简称 HST。我国通常将其译成“均质处理”,也俗称 “引爆处理”。从原理上看,均质处理似乎很简单,许多厂家对此并不重视,认为可随便选择外购甚至自制均质炉。实际并非如此,玻璃中的硫化镍夹杂物往往是非化学计量的化合物,含有比例不等的其他元素,其相变速度高度依赖于温度制度。
研究结果表明,280oC时的相变速率是250oC时的100倍, 因此必须确保炉内的各块玻璃经历同样的温度制度。否则一方面有些玻璃温度太高,会引起硫化镍逆向相变; 另一方面温度低的玻璃因保温时间不够,使得硫化镍相变不完全。两种情况均会导致无效的均质处理。笔者曾测试了多台均质炉的温度制度,发现最好的进口炉也存在3 0oC以上的温差,多台国产炉内的温差甚至超过 55oC。这或许解释了经均质处理的玻璃仍然出现许多自爆的原因。
2、均质温度的相关制度
均质处理的温度制度也是决定均质质量的一个决定性因素。多年累积的数据分析表明,严格按新标准均质处理过的玻璃,发生后续自爆的概率在0.01以下。此概率的意义是: 每1万平方米玻璃,在1年之内再发生1例自爆的概率小于1%。由此才可自信地称钢化玻璃为 “安全玻璃”。
3、对于玻璃堆置方式
首先玻璃的堆置方向应顺应气流方向,不可阻碍空气流股。其次,玻璃片与片之间的空隙须足够大,分隔物不能堵塞空气通道,玻璃片之间至少须有2 0 mm的间隙,片之间不能直接接触。对于大片玻璃,玻璃很容易因相互紧贴引起温差过大而破碎。均质炉内的玻璃片之间是热空气的对流通道,因此玻璃的堆置方式对于均质处理的质量是极其重要的。
4、简述均质炉
对流加热的效果依赖于热空气在炉内的循环路线,因此均质炉内的气体流股必须经过精心设计,总的原则是尽可能地使炉内气流通畅、温度均匀。即使发生玻璃破碎,碎片也不能堵塞气流通路。只有全部玻璃的温度达到至少280oC并保温至少2小时,均质处理才能达到满意的效果。然而在日常生产中,控制炉温只能依据炉内的空气温度。因此必须对每台炉子进行标定试验,找出玻璃温度与炉内空气温度之间的关糸。炉内的测温点必须足够多,以满足处理工艺的需要。 均质炉必须采用强制对流加热的方式加热玻璃。对流加热靠热空气加热玻璃,加热元件布置在风道中,空气在风道中被加热,然后进入炉内。这种加热方式可避免元件直接辐射加热玻璃,引起玻璃局部过热。
经试验表明,硫化镍的相变是导致钢化玻璃自爆主要原因之一。那么要解决这种情况发生的办法就是要科学有效的进行均质处理。另外一种方法就是要在平时的应用中,要避免较强的应力来冲击钢化玻璃表面,以及受力要均匀等需要注意事项,这样也能够很有效的避免钢化玻璃自爆现象的产生。