精编安全生产管理车用安全玻璃生产工艺和加工技术.docx

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精编安全生产管理车用安全玻璃生产工艺和加工技术

【安全生产管理】车用安全玻璃生产工艺和加工技术

xxxx年xx月xx日

xxxxxxxx集团企业有限公司

Pleaseenteryourcompany'snameandcontentv

摘要

安全玻璃是汽车必不可少的部件，它对驾驶员的视线以及乘座人员的舒适性、安全性起着至关重要的作用，设计好轻盈、高科技的新颖车玻璃对汽车的动力性和燃油性也是新时期客户的要求。

因此研究安全玻璃和使用安全玻璃是发展中国家逐步研究的课题，研制的意义大致集中在俩个方面：

一是提高汽车玻璃的安全性，二是使汽车玻璃具有新的功能。

针对汽本文所讲的是汽车安全玻璃在生产过程中的钢化和夹层工艺流程，采取这种俩种工艺使生产的质量和规模大大的提高，以及在生产过程中所采用俩种加工技术：

红外辐射过滤技术和微波加热技术。

通过工艺流程，研究了汽车安全玻璃加工技术对汽车玻璃生产的影响。

研究表明，采用红外辐射过滤加热技术和微波加热技术能够使玻璃辐射能量吸收率大于膜的吸收率，弯曲加工中膜温相对玻璃基板温度要低，有效地保证玻璃的光学性能，防止Low-E膜烧毁，控制了玻璃膜的温度。

结合汽车安全玻璃的生产，分析了汽车玻璃的检测方法，从而有效保证了汽车玻璃的合格生产。

根据汽车安全玻璃的发展，分析了汽车安全玻璃生产的新技术，为汽车安全玻璃的发展指明了方向。

关键词：

汽车安全玻璃，生产工艺，加工技术

AutomotiveGlassesManufacturingProcessandTechnology

ABSTRACT

Essentialcomponentsinautomotivesafetyglasses,Itthedriver'slineofsightaswellasridingcomfortofpersonnel,securityplaysavitalroleindesigningagoodlight,high-technoveltycarglassonthevehicledynamicsandfuelisalsoaneweraofcustomerrequirements.Therefore,theStudyanduseofsafetyglasssafetyglassisthesubjectofresearchindevelopingcountriesandgraduallydevelopedthemeaningofbroadlyfocusedontwoaspects:

oneistoincreaseautomobilesafetyglass,thesecondistomakeautoglasswithnewfeatures,forthesteamthisarticletalkingabouttheautomotivesafetyglassintheproductionprocessofsteel-basedandsandwichprocess,totakesuchtwokindsofprocessqualityandscaleofproductiongreatlyincreased,aswellasintheproductionprocessbyusingtwoprocessingtechnologies:

Infraredradiationfiltertechnologyandmicrowaveheatingtechnology.Throughtheprocess,researchautomotivesafetyglassprocessingtechnologyforautomotiveglassproduction.Studieshaveshownthat,usinginfraredradiationheatingtechnologyandmicrowaveheatingfiltrationtechnologyallowstheradiationenergyabsorptionrateisgreaterthantheglassmembraneabsorptionrate,temperatureandrelativemedialbendingtheglasssubstratetemperaturemustbelow,effectivelyensuretheopticalpropertiesofglasstopreventtheLow-Efilmburned,controlthetemperatureoftheglassmembrane.Withtheproductionofautomobilesafetyglass,autoglassanalysisdetectionmethods,soastoeffectivelyensurethequalifiedproductionofautomotiveglass.Accordingtothedevelopmentofautomotivesafetyglass,analysisofnewautomobilesafetyglassproductiontechnology,thedevelopmentofautomotivesafetyglasscleardirection.

Keywords:

Automotivesafetyglass,ManufacturingProcess,Technology

汽车安全玻璃生产工艺和加工技术

0引言

随着人们对行车安全性、燃油经济性及驾驶舒适性要求的不断提高，汽车玻璃日益成为购车者关注的焦点。

市场需求推动了技术发展，且最终成就了汽车玻璃技术的革命性进步。

太阳光对汽车的侵袭一般体当下俩个方面：

一是贯穿前风窗玻璃的直接光线：

其二是反向辐射的红外线光，这类光线一旦被车辆吸收便难以逃逸。

同时，红外线仍会对驾驶员舱产生类似温室效应的影响。

紫外线光能导致诸如皮革、塑料控制台和乙烯树脂仪表板等内饰部件的褪色。

在日常日晒下，这些部件会慢慢老化、逐渐分解，进而导致功能失效。

另外，红外线是热量的发源地。

对于大多数工程环境而言，热量总是起着破坏的作用。

依据这些基本原理对汽车玻璃技术展开研究。

汽车安全玻璃由于具有良好的光学性、易成形及稳定的耐环境性能使其在汽车上得以广泛的应用。

目前，我国国民经济继续保持较高的增长速度，国内的汽车市场将变得活跃多变，呈现良好的增长势头。

相应的汽车玻璃行业。

虽当前总量不少，但上规模、档次的企业屈指可数,具备一定规模整车配套能力的汽车璃企业就更少。

由于国产汽车玻璃生产线投资小,上马容易,因此目前汽车玻璃生产能力已经超过了和生产汽车配套的需要。

可是必须指出,目前经国际认证的上档次的汽车玻璃生产厂尚不到10家,和2010年汽车配套尚有很大缺口。

因此为适应蓬勃发展的中国汽车工业,兴建和高档轿车配套的上规模、上档次的汽车玻璃生产线是有广阔前途的。

1汽车安全玻璃的概况和作用

1.1汽车玻璃的概况

汽车玻璃是汽车的重要组成部分,它影响到汽车的安全性能、外观、车内舒适程度以及汽车的某些特殊功能。

在汽车制造业兴起的初期,汽车上所使用的玻璃为有机玻璃和普通无机玻璃。

有机玻璃硬度小、容易擦伤、易老化变形,其应用受到很大限制,现已淘汰不用。

普通无机玻璃强度低、脆性大,碎片有锋利的边角,安全性能差,逐渐被安全性能好的夹层玻璃和钢化玻璃所取代。

夹层玻璃是在俩片或多片无机玻璃间嵌夹透明塑料膜片,经加热、加压粘合而成复合玻璃制品。

夹层玻璃中嵌夹的胶片层具有很高的弹性和韧性。

当夹层玻璃受到撞击时,胶片层能吸收部分冲击能而避免玻璃破裂。

当撞击非常强时,玻璃先破裂,但会粘结在胶片层上而不会掉下来。

钢化玻璃是一种淬火玻璃制品。

将玻璃加热到一定的温度,然后迅速冷,玻璃内就会形成很大的均匀分布的内应力,玻璃的强度和热稳定性都会提高,能经受较大的冲击。

普通玻璃破裂时,碎块边角锋利,易造成伤人事故。

但钢化玻璃破碎后,会碎成细块,而且没有锋利的边角,随意触摸都不会擦破皮肤。

由于夹层玻璃和钢化玻璃具有独特的优点,所以被称为安全玻璃。

世界上许多国家陆续制订了有关法规,要求在所有的机动车辆上必须使用安全玻璃。

英国、日本、中国分别年年实行了这项规定。

在过去几十年里,发达国家完全使用安全玻璃,发展中国家逐步增加安全玻璃的用量,这个基本局面没有发生变化,但有关汽车玻璃的研究却一直非常活跃。

研究的内容大致集中在俩个方面上,一是提高汽车玻璃的安全性能。

二是使汽车玻璃具有新的功能。

由于钢化玻璃和夹层玻璃具有显著的安全特性,世界上许多国家陆续制订了有关法规,要求在汽车上必须使用安全玻璃英国、日本分别于2000年、2003年实行了这项规定随着安全玻璃生产技术不断完善汽车工业和建筑工业对安全玻璃的需求量不断上升,在过去几十年里安全玻璃的生产有了很大的发展,一些国家先后成为安全玻璃生产大国。

在我国玻璃工业由于起步晚、发展慢、在品种、规格、质量和数量等方面存在许多问题。

例如其安全性，因玻璃破碎而造成人员伤亡事故很多。

国家于2000年颁布了“汽车用安全玻璃国家标准”，自2000年7月起执行，从即日起汽车风挡玻璃必须使用安全玻璃，这标志着国产汽车玻璃将全面更新。

经过多年的努力,我国已能生产不同规格的安全玻璃产品,基本上可满足汽车工业和建筑工业的需求，但目前在技术、设备、产品质量等方面。

同先进国家相比尚有较大差距。

80年代以后,从国外引进了一些比较先进的生产线,因而能够生产可供汽车用的优质安全玻璃,缩短了和先进国家间的差距。

1.2汽车安全玻璃的作用

汽车玻璃是汽车的脸面,一辆汽车见起来光亮如新,汽车玻璃起着举足轻重的作用。

同时,性能优良的汽车玻璃对汽车的乘坐舒适性、安全性也起着至关重要的作用。

现代汽车尤其是轿车对玻璃的要求可谓精益求精。

制造汽车玻璃时,需加入一些特殊的化学成分,以保证汽车玻璃的安全性和清晰度。

当汽车发生交通事故时,这种汽车玻璃不是破碎成一块一块的玻璃碴,而是裂成一种网状形,彼此仍粘连在一起这样可使驾驶员避免被飞溅的玻璃所击伤。

汽车玻璃仍能够防止眼睛眩目。

当阳光直接照射到汽车玻璃上时,这种汽车玻璃能自动加深颜色,变为有色玻璃,滤去强光,保护眼睛。

例如,古铜色的车窗玻璃,由于在玻璃上有淡淡的古铜色,使车窗玻璃富有高级感。

除古铜色车窗玻璃之外,仍有蓝色车窗玻璃等等。

夜晚会车时汽车玻璃仍能使对面强烈的大灯灯光变成柔和的灯光。

有的汽车玻璃在白天仍能自动改变车内亮度,因此使人眼感受到最佳舒服的亮度环境。

在某些高级桥车上,采用热反射式车窗玻璃,仍能够防止日光中的热线进入车厢里。

进入冬天时,汽车前面、左右的玻璃不需用暖风去吹或用手擦拭除去雾气,它本身能自动除霜,避免雾气在上面凝结。

在高速飞驰的汽车上,车窗玻璃能使人们感觉不到车辆的飞速行驶,避免头晕或精神紧张,使人们能尽情欣赏窗外的风景。

除此之外,有的汽车玻璃仍具有防弹和减轻车身质量等作用。

防弹作用不用多说,在一些首脑车上应用较广。

而在车篷顶上安装一块玻璃,不仅增加了车内的亮度,而且减少了车身质量。

1.3目的和意义

车用安全玻璃是汽车车身的重要用材之一，在较长的一段时间，仍不可能用其它材料来取代。

而且随着汽车工业，特别是轿车工业的发展，安全玻璃的平均使用面积有不断增加的趋势。

70年代平均每辆汽车用量为2.2m²，80年代为2.4m²,90年代为2.8m²,2000年代为3.4m²，2001年代为3.9m2。

和此同时，安全玻璃占车自重的比重由1980年的2.7％增加到目前的3.5％今后仍保持不断增加的趋势。

美国就曾设计了一种概念车，玻璃几乎占整个车身的一半。

1994年北京汽车展上，日产汽车公司展出了一辆全玻璃顶篷的新概念车。

现代汽车对安全玻璃有以下4个方面的要求：

1）安全性能。

包括：

抗冲击性、耐磨性、抗穿透性、耐热性、人头模型冲击、透光度、光畸变、副像偏离、耐辐射性及耐湿性等；

2）外形美观。

3）节能。

指轻量化，以达到降低油耗或减少空调费用；

4）附加各种特有的先进功能以追求舒适方便的汽车生活。

随着我国汽车工业的发展，安全玻璃生产配套发展较快。

但在配套过程中，也存在许多问题。

主要是在质量上不能完全达到国外先进标准的要求，特别是我国轿车用玻璃，无论在外观质量、光学性能、机械强度，仍是在耐环境稳定性等方面，都存在一定的差距。

品种少、生产能耗高、生产过程的机械自动化程度低及成品率低等也造成成本高、价格贵。

目前，有些汽车厂特别是轿车厂每年不得不花费大量的外汇从国外进口安全玻璃。

按照我国汽车行业规划要求，从当下到2010年汽车工业将是一个高速发展的阶段，为达到规划纲领，开展国产安全玻璃的研究和发展是十分必要的。

2汽车安全玻璃的分类及应用

汽车安全玻璃的加工工艺分类有钢化玻璃、区域钢化玻璃、夹层玻璃、中空安全玻璃、塑玻复合材料工艺共5类。

以一般轿车为例，汽车最前部的前风窗玻璃一般采用夹层玻璃，其余玻璃一般都采用钢化玻璃。

2.1汽车安全玻璃的种类

1）安全玻璃：

由无机材料或无机的复合材料所构成的产品，当其受到撞击时，不管其是否损坏，和普通玻璃比较能减少对人体伤害的可能性。

2）夹层玻璃：

夹层玻璃是俩层或俩层之上的玻璃经过胶合而成的加工型玻璃。

它一般分为平夹层玻璃和弯夹层玻璃俩种。

目前，广泛应用于汽车上的一般是弯夹层玻璃，少部分车窗玻璃是平夹层玻璃。

3）钢化玻璃：

钢化玻璃是将玻璃加热到接近软化温度时进行骤冷淬火而成的玻璃制品。

由于钢化玻璃的表面压应力和内部张应力达到一致或基本平衡，所以钢化玻璃具有较强的抗冲击性和较好的热稳定性。

钢化玻璃一般分为全钢化玻璃和区域钢化玻璃俩种，前者适用和汽车边窗、后挡以及建筑上，后者适用于普通轿车、大客、面包车、载重车的前挡风，它的强度高，但破碎后呈粉碎状。

4）中空玻璃：

（在夹层和钢化玻璃基础上衍生的其他类型汽车玻璃）是指夹在在俩层钢化玻璃中间，它是一种隔热、隔音的新产品，如果用镀膜玻璃中空，则可获得冬暖夏凉的最佳效果。

它可用于汽车的边窗、各类建筑、食品厨、冷柜以及需创建空调和隔音的地方。

5）防弹玻璃：

（在夹层和钢化玻璃基础上衍生的其他类型汽车玻璃）是指俩层之上的玻璃（或钢化玻璃）经过夹层而获得的一种具有防子弹穿透功能的专用玻璃。

防弹玻璃是夹层玻璃开发使用的延伸，它可用于各类交通工具、金融机构以及储存贵重物品的建筑等。

2．2汽车安全玻璃的应用

一般的钢化玻璃主要应用在轿车的侧挡风玻璃，但高档轿车上往往安装多层夹层玻璃或防弹玻璃，设计人员希望在普通轿车的侧窗上也装上高强度玻璃，这种玻璃和风挡玻璃一样结实，不易砸破。

如在夹层玻璃种设置警报驱动装置，一旦玻璃遭到破坏，可立即发出报警信号。

因汽车朝着轻量化方向发展，在汽车上将会更多地采用轻质高强度材料，如采用玻璃纤维增强塑料其密度为钢的1／4，弹性模量为钢的1／5，但强度是钢的2倍，如一汽大众的奥迪A6、波音飞机的777就采用这种夹层玻璃。

随着电子科技的发展，电子显示信息技术将在汽车风挡玻璃上得到应用。

使用电子技术可使汽车的安全性能大大提高，引人注目的是ESP（E—安全）系统，这种电子轨迹修正系统能够在车辆转弯时，在千分之几秒的时间内把调整指令传送到每个车轮，它仍能够通过车载计算机和电话的联络自动进行报警呼叫，这种技术可使因车祸造成的死亡人数在10年内降低50%。

仍有大量的安全设备也即将出现，如车速和车距调节装置，可把测量系统的信息显示在挡风玻璃上，使驾驶员更加方便：

后摄像系统可显示车后的情况，不会再转弯和倒车时产生视线死角：

新型的“虚拟安全带”即将问世……欧美的各大汽车制造厂商正联手实施“E-安全”计划，在未来5年内将研制成功。

3汽车安全玻璃的生产工艺

3.1汽车安全玻璃的材料

主要有：

汽车用浮法玻璃，PVB（聚乙烯醇缩丁醛）胶片、银浆、油墨；辅助材料有：

舌片、底座、支架、托架、包边条等。

3.2钢化玻璃的生产工艺

钢化原理是将玻璃加热到接近软化温度（这时处于粘性流动状态）——这个温度范围我们称为钢化温度范围（620℃-640℃），保温一定时间，然后骤冷而成，下面叙述钢化玻璃在加热和骤冷过程中的温度变化形成过程。

1）开始加热阶段：

玻璃片由室温进入钢化炉加热，由于玻璃是热的不良导体，所以此时内层温度低，外层温度高，外层开始膨胀，内层未膨胀，所以此时外层的膨胀受到内层的抑制表面产生了暂时的压应力，中心层为张应力，由于玻璃的抗压缩度高，所以虽然快速加热，玻璃片也不破碎。

2）继续加热阶段：

玻璃继续加热，玻璃内外层温差缩小等内外层都达到钢化温度时板内等应力。

3）开始骤冷阶段（在开始吹风的前1.5-2秒）

玻璃片由钢化炉进入风栅吹风，表面层温度下降低于中心温度，表面开始收缩。

而中心层没有收缩，所以表面层的收缩受到中心层的抑制，使表面层受到暂时张应力，中心层形成压应力。

4）继续骤冷阶段：

玻璃内外层进一步骤冷，玻璃表面层已硬化（温度已降到500℃以下），停止收缩，这时内层也开始冷却、收缩，而硬化了的表面层抑制了内层的收缩，结果使表面层产生了压应力，而在内层形成了张应力。

5）继续骤冷（12秒）

玻璃内外层温度都进一步降低，内层玻璃在此时降到500℃左右，收缩加速，在这个阶段外层的压应力，内层的张应力已基本形成，可是中心层仍比较软，尚未完全脱离粘性流动状态，所以这不是最终的应力状态。

6）钢化完成（20秒内）

这个阶段内外层玻璃都完全钢化，内外层温度缩小，钢化玻璃的最终应力形成，即表面为压应力，内层为张应力。

玻璃钢化分为热钢化（即物理钢化）和化学钢化。

3．2.1玻璃的热钢化

图3.1玻璃热钢化简工艺过程

玻璃热钢化按生产过程中输送的方式不同可分为垂直钢化法和水平钢化法俩大类：

按冷却介质来分可分为风冷法、液体淬冷法和冷却板接触冷却法。

垂直钢化法在20世纪90年代初期较为普遍，但由于质量差、效率低、批量小等缺点已逐渐被国内各大公司淘汰。

在实际生产中，风冷法应用较多，图3.1为玻璃热钢化简工艺过程。

3.2.2垂直吊挂钢化法

垂直吊挂钢化法是较为“古老”的方法，由于玻璃在输送、加热及风冷时都是竖直吊挂着而得名。

其基本操作过程是，玻璃板用金属夹具挂起来，用悬挂小车将玻璃送入立式加热炉中加热到规定的温度及时间，出炉后移至冷却风栅间吹风急冷使玻璃钢化。

若生产弯钢玻璃，玻璃出炉后要推到设置在加热炉和冷却风栅之间的凹凸压模间，压弯成型，再吹风冷却。

该法缺点较多，生产效率低，产品质量差，能耗高，产品规格小，生产的弯钢化玻璃有回弹现象，优点是设备简单，操作灵活。

目前国内尚有不少厂家采用这种方法生产钢化。

3.2.3水平钢化法

水平钢化法有俩种。

一是美国匹兹堡公司和帕尔玛公司在80年代相继研制成功的气垫水平连续钢化法。

该法的特点是，在生产过程中，玻璃用气垫水平输送，可生产平面钢化玻璃，亦可生产弯钢化玻璃。

在90年代作了技术改进后，可生产薄型钢化玻璃，薄玻璃不会被拉长变形而造成局部光学畸变，钢化玻璃的光学质量较高。

气垫法的优点是生产能力大，成品率高，产品质量好，产品规格大。

另一种水平钢化法是水平辊道输送钢化法。

在生产过程中，玻璃由水平的石英陶瓷辊支承，水平送到加热炉中，加热到接近软化温度，再送入淬冷区淬冷。

水平辊道钢化法也能够生产弯钢化玻璃，使玻璃弯曲的方法主要有水平自重弯曲法和模压法。

该法的特点是生产效率较高，玻璃厚度范围大，产品尺寸大，产品质量好。

3.2.4区域钢化法

钢化玻璃内部存在较大的应力，许多因素都会引起钢化玻璃在瞬间炸裂或“自爆”。

钢化玻璃一旦炸裂即碎成均匀的小块，小块的轮廓清晰可见，但通常连结在一起，玻璃上便会布满细密的裂纹而失透。

若是风挡玻璃炸裂失透，司机的视线便会被挡住，在汽车高速行驶的情况下，这种情形就显得非常危险。

利用区域钢化技术可在风挡的驾驶员主视区和周边区

域分别形成不同的钢化程度，主视区的钢化程度较低，碎片较大，玻璃破碎后仍能保持一定的透视程度。

玻璃区域钢化可采用俩种方法实现，一是对玻璃不均匀加热，然后均匀冷却；二是对玻璃均匀加热，然后不均匀冷却。

第一种方法的做法是，在热处理前，将粒度在300目以下的煅烧过的天然硅藻土粉末和松油调和成胶状，用丝网印刷的方法将胶状物均匀涂布在玻璃主视区的俩面，送入加热炉内加热即可实现不均匀加热。

目前尚未见到国内有采用该法生产区域钢化玻璃的报道。

第二种方法比较容易实现，适当排布冷却风栅上风嘴的排布疏密不均，或者在风嘴和玻璃间的一定部位设置铁丝网，就能够使玻璃不均匀冷却从而使玻璃区域钢化。

3.2.5玻璃的化学钢化

玻璃化学钢化是通过改变玻璃表面的成分，使玻璃表面产生压应力从而使玻璃强化的方法。

化学钢化方法主要有表面脱碱法、在玻璃表面涂覆膨胀系数小的玻璃的方法和碱金属离子交换法等。

通常所说的化学钢化一般就是指用碱金属离子交换技术所进行的强化处理。

碱金属离子交换法分高温型和低温型俩种。

高温型离子交换法因为处理温度太高，所用的锂盐是碱金属盐类中最贵的，生产成本会因此居高不下，所以这种方法实用意义不大。

低温型离子交换法这种方法处理温度低，钾盐来源广泛，而且价格比锂盐低，因此是一种比较经济的方法，在实际生产中应用比较普遍。

但这种方法也有缺点，制品的压应力层比较薄，只有60µm左右；耐磨性差，表面划伤后强度容易降低；长期使用会出现应力减退和玻璃表面“发霉”的现象；破碎后，碎片较大，且有锐利的边角；另一个缺点是盐浴处理的时间较长，通常需要数小时至十小时。

化学钢化法有许多优点，如设备简单，操作容易，成品率高，批量生产时产品质量稳定，能够钢化大面积的、或曲面的、或不能用热钢化处理的玻璃制品。

玻璃的厚度基本不受限制，对厚度小至0.1mm的制品也完全有效。

处理过程中不会出现制品自爆的现象，产品的平整度和透光度和玻璃原片相同，光学性能不受影响，不会软化弯翘变形，能够进行切割或作弯曲处理等。

由于具有之上一些独特的优点，化学钢化玻璃具有多方面的用途。

在汽车工业中，化学钢化玻璃一般不单独使用，而是作为玻璃原片生产夹层玻璃。

3.3夹层玻璃的生产

3.3.1夹层玻璃的生产方法有俩种:

一是胶片法，二是灌浆法。

灌浆法生产的夹层玻璃质量往往不如胶片法生产的夹层玻璃，应用多限于高档建筑，所以一般采用胶片法。

胶片法是将聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片夹在俩片或多片玻璃之间，加热且加压使胶片和玻璃牢固地粘合在一起，成为透明的复合玻璃的方法。

PVB和玻璃具有良好的粘接性，膜层透光率达到90％之上，PVB具有良好的抗穿透及抗冲击性能。

目前，国内PVB材料的质量不够稳定，汽车夹层玻璃的PVB基本上为进口。

以一般轿车前挡风玻璃为例，俩层平板玻璃厚度为2.0mm，中间PVB

胶片的厚度为0.76mm。

黑色印边则通过网版由印刷机印刷（材料为进口油墨）高温烧结在玻璃表面。

玻璃原片可用浮法玻璃、热钢化玻璃和化学钢化玻璃，产品有平夹层玻璃和弯夹层玻璃俩大类。

平夹层玻璃的生产工序较少，弯夹层的工序较多。

现生产单位以弯夹层玻璃的生产工艺为例工艺步骤是：

3.3.2弯夹层玻璃生产工艺概述：

1）切大