玻璃均勻性的影響因素

0引言近年來，隨著智能手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、智能電視等顯示技術(shù)的進(jìn)步，由于超薄超輕的特點(diǎn)超薄浮法電子玻璃受到了人們的廣泛關(guān)注，得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。超薄浮法電子玻璃由于主要應(yīng)用在電子產(chǎn)品領(lǐng)域，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求有異于普通浮法玻璃，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)苛，不僅對玻璃的外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，同時(shí)玻璃的內(nèi)在品質(zhì)也成為評判產(chǎn)品質(zhì)量的重要依據(jù)，而玻璃的均勻性是表征玻璃內(nèi)在質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。玻璃的均勻性較差會引起玻璃的光學(xué)變形，造成其光學(xué)不均勻性，這在顯示技術(shù)領(lǐng)域是致命的缺陷。玻璃均勻性控制的目的是要獲得良好的光學(xué)均勻性，因而其檢測方法通常采用光學(xué)方法。目前常見的檢測工具是浮法玻璃條紋圖像分析儀，利用光學(xué)原理及計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，將浮法玻璃斷面放大成像在計(jì)算機(jī)顯示器上。借助玻璃斷面條紋圖像的條紋狀態(tài)來判斷玻璃的均勻性狀況，進(jìn)而可以準(zhǔn)確判斷玻璃生產(chǎn)中的質(zhì)量問題，從而為優(yōu)質(zhì)超薄浮法玻璃的穩(wěn)定生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供一種簡易、可靠的檢驗(yàn)手段。

1玻璃液流熔窯內(nèi)的玻璃液流從大的方面可以分為以熱點(diǎn)為分界點(diǎn)的前后兩大回流，即投料回流和成形流。而最終流向錫槽的成形流主要由三層組成，即：（1）最上層的玻璃液：直接來自熔化部，隨成形流前進(jìn)進(jìn)入錫槽。其為最新鮮的玻璃，只經(jīng)過一次攪拌，均勻性質(zhì)量適中。（2）中間層的玻璃液：隨成形流前進(jìn)過程中下沉的玻璃液，回流過程中在熔化部澄清區(qū)形成上升流后，第二次進(jìn)入成形流，然后隨成形流進(jìn)入錫槽。其為相對陳舊的玻璃液，至少經(jīng)過二次攪拌，均勻性質(zhì)量最好。（3）最下層的玻璃液：隨成形流前進(jìn)過程中下沉的玻璃液，回流過程中在卡脖水包處形成上升流，隨成形流進(jìn)入錫槽。其混合時(shí)間較久，玻璃液最為陳舊。通常當(dāng)熔窯內(nèi)工況、配料系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，這三層玻璃液處于平衡狀態(tài)，玻璃液“均化”程度較好，因而均勻性較好。如圖1所示，為玻璃均勻性相對較好的斷面條紋圖像。圖1均勻性較好玻璃斷面條紋液流平衡是熔窯內(nèi)多種因素綜合作用的結(jié)果，任何條件的改變都可能打破原有的平衡狀態(tài)。例如當(dāng)熔窯內(nèi)工況改變，配料系統(tǒng)調(diào)整或出現(xiàn)異常時(shí)，這三層玻璃液會改變原先的運(yùn)行軌跡，玻璃液流平衡狀態(tài)將被打破，玻璃組成開始出現(xiàn)紊亂。玻璃中任何化學(xué)組成上的不均勻都能引起折射率的不同，這種折射率的不同就會引起玻璃上的光學(xué)變形，從而造成玻璃均勻性變差。

2玻璃均勻性波動的影響因素受玻璃熔窯工藝條件的變化，玻璃的均勻性會出現(xiàn)一定波動。如熔窯溫度制度的變化，玻璃液組成變化，熔窯修補(bǔ)，日常維護(hù)等。

2.1熔窯溫度制度的變化在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，會因生產(chǎn)訂單的變化而進(jìn)行改板即玻璃厚度的調(diào)整。由于不同厚度的玻璃在生產(chǎn)過程中所需溫度制度不同，需要對熔窯溫度制度進(jìn)行調(diào)整，從而引起熔窯溫度制度的變化。在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，因?yàn)榇u閘板使用壽命有限，需要定期進(jìn)行更換。在更換磚閘板過程中，必然會引起熔窯內(nèi)溫度的變化，以及流道處溫度的大幅波動，這必然造成熔窯溫度制度的變化。在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，出于優(yōu)化工藝參數(shù)的目的，會對溫度制度進(jìn)行微量調(diào)節(jié)，這也會引起熔窯溫度制度的變化。圖2為熔窯溫度制度變化后的玻璃斷面條紋圖像。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，其斷面條紋出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象。圖2熔窯溫度制度變化后的玻璃斷面條紋玻璃熔窯溫度制度的變化，會使玻璃液流動速度和方向發(fā)生改變，同時(shí)池底溫度的變化，會引起池底“不動層”厚度的變化，使“不動層”中的玻璃液進(jìn)入到成形流。池底“不動層”玻璃液由于組成、均化程度與原成形流具有顯著差異，因而會引起玻璃組成出現(xiàn)明顯的層級差異，進(jìn)而造成玻璃斷面條紋出現(xiàn)明顯分層。

2.2玻璃液組成變化在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，由于原料廠家的改變，或原料批次的不同，原料成份會發(fā)生變化，造成玻璃液組成的改變。原料稱量過程中，當(dāng)發(fā)生人為失誤造成原料錯(cuò)加或稱量錯(cuò)誤時(shí)，也會引起玻璃液組成的變化。在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，出于產(chǎn)品性能提升的目的，會對料方進(jìn)行改變，玻璃的組成發(fā)生改變。圖3為料方改變后的玻璃斷面條紋圖像。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，其斷面條紋上方出現(xiàn)一條明顯暗道。圖3料方改變后的玻璃斷面條紋玻璃組成發(fā)生改變時(shí)，由于主要發(fā)生在熔化部，當(dāng)其隨成形流向錫槽方向前進(jìn)時(shí)，是位于最上層的玻璃液，其組成與中間層和下層的玻璃液會有所不同。其玻璃斷面條紋液可以證明這一點(diǎn)，在玻璃上方出現(xiàn)暗道。而在料方調(diào)整過程中，為了保證生產(chǎn)的穩(wěn)定，其成份調(diào)整的變化幅度相對較小，因此盡管破壞了玻璃的均勻性，但其影響程度相對較小。

2.3熔窯修補(bǔ)隨著熔窯使用壽命的增加，熔窯內(nèi)部的侵蝕程度越來越嚴(yán)重，碹頂、山墻等處會出現(xiàn)透火現(xiàn)象，為了保證熔窯使用安全，同時(shí)節(jié)能降耗的目的，需要對這些地方進(jìn)行修補(bǔ)，以滿足正常生產(chǎn)的需求。圖4為熔窯修補(bǔ)后的玻璃斷面條紋圖像。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)，其斷面條紋上方出現(xiàn)幾條明顯暗道。圖4熔窯修補(bǔ)后的玻璃斷面條紋熔窯修補(bǔ)后，保溫效果增加，玻璃液上部空間溫度升高，因而上部液流變化明顯，底部液流變化幅度較小。從玻璃斷面條紋也可以發(fā)現(xiàn)，其上部暗道明顯比底部暗道嚴(yán)重。熔窯修補(bǔ)對溫度的影響幅度相對較小，其均勻性受到影響的程度也較熔窯溫度制度變化時(shí)小。

2.4日常維護(hù)隨著熔窯使用壽命的增加，池壁磚受侵蝕程度的加劇，局部會出現(xiàn)滲玻璃液的現(xiàn)象，需要加池壁風(fēng)管進(jìn)行冷卻，或者調(diào)整池壁風(fēng)量，這會引起池壁磚溫度的變化。圖5為澄清部加裝池壁風(fēng)管之后的玻璃斷面條紋圖像。從圖5中可以發(fā)現(xiàn)，其斷面條紋出現(xiàn)輕微分層。圖5澄清部加池壁風(fēng)管后的玻璃斷面條紋澄清部加裝池壁風(fēng)管后，池壁磚溫度的降低，會引起該池壁磚附近玻璃液溫度的降低，造成池壁磚處液流的流速變小，這會造成玻璃液均化程度受到破壞。當(dāng)玻璃液隨成形流前進(jìn)時(shí)，未均化好的玻璃液會出現(xiàn)分層現(xiàn)象。在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，為了降低玻璃缺陷的產(chǎn)生，需要對工作部水包等設(shè)備定期清理。圖6為清理工作部水包之后的玻璃斷面條紋圖像。從圖6中可以發(fā)現(xiàn)，其斷面條紋中間層出現(xiàn)輕微分層。圖6清理工作部水包后的玻璃斷面條紋工作部水包清理過程中，會造成工作部玻璃液上方空間溫度的變化，而尤以兩側(cè)池壁處溫度變化明顯，池壁處上方的玻璃液受到的溫度波動最大，而池壁處的玻璃液在工作部后山墻的作用下，下沉回流，隨成形流進(jìn)入中間層。從玻璃斷面條紋也可以發(fā)現(xiàn)，玻璃中間層出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

2.5其它異常情況在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備長時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可能會出現(xiàn)一些不可預(yù)料的故障。當(dāng)投料機(jī)、引風(fēng)機(jī)、鼓泡器、池壁風(fēng)機(jī)、攪拌器等設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，會造成熔窯內(nèi)玻璃液溫度、液流出現(xiàn)明顯波動，進(jìn)而使玻璃液的均勻性受到影響，表現(xiàn)在玻璃斷面條紋圖像上，可以發(fā)現(xiàn)明顯的條紋紊亂。在超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)過程中，由于磚材侵蝕程度越來越嚴(yán)重，可能會出現(xiàn)磚材部分脫落，從而進(jìn)入玻璃液中。進(jìn)入玻璃液后，會引起玻璃液流發(fā)生改變，同時(shí)玻璃液組成局部發(fā)生突變，從而引起玻璃均勻性受到嚴(yán)重破壞。圖7為壓縮空氣壓力低，導(dǎo)致鼓泡器報(bào)警后的斷面條紋。從圖7中可以發(fā)現(xiàn)，其斷面條紋不僅出現(xiàn)分層，而且發(fā)生嚴(yán)重紊亂，玻璃均勻性受到較嚴(yán)重破壞。這是由于鼓泡器壓力較低，達(dá)不到玻璃液澄清均化的目的，引起玻璃液組成的不均，玻璃均勻性受到顯著破壞。圖7鼓泡器壓力報(bào)警后的玻璃斷面條紋3玻璃均勻性波動的影響時(shí)間

3.1滯后性由于超薄浮法電子玻璃拉引量較低，當(dāng)影響玻璃均勻性的因素發(fā)生之后，其對玻璃均勻性的影響表現(xiàn)出明顯的滯后性。當(dāng)這些影響因素發(fā)生在熔窯卡脖、工作部區(qū)域時(shí)，如攪拌器異常、工作部空間水包清理等，由于作用位置靠近熔窯后端，其滯后性時(shí)間略短，一般滯后2天左右。當(dāng)這些因素作用發(fā)生在熔化部時(shí)，如熔窯溫度制度變化、原料成分或料方改變、熔化部熔窯修補(bǔ)等，其滯后性時(shí)間略長，一般滯后4天左右。

3.2持續(xù)時(shí)間在工藝條件相對穩(wěn)定的條件下，玻璃液流相對穩(wěn)定，玻璃的均勻性狀況相對良好。當(dāng)影響玻璃均勻性的因素發(fā)生之后，由于對熔窯內(nèi)玻璃液流影響程度不同，其對玻璃均勻性的影響持續(xù)時(shí)間也有差異。當(dāng)熔窯溫度制度發(fā)生改變時(shí)，由于其對熔窯內(nèi)玻璃液流影響持續(xù)時(shí)間較長，玻璃液均勻性受到破壞的程度較嚴(yán)重，因而其持續(xù)時(shí)間相對較長。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，一般需要10天左右的時(shí)間，玻璃的均勻性才能得到完全修復(fù)，反映在玻璃斷面條紋上，其分層現(xiàn)象才能消失。當(dāng)原料成份、料方改變時(shí)，由于變化幅度一般控制在較小的范圍之內(nèi)，同時(shí)當(dāng)發(fā)生這些改變之后，會使新的料方相對穩(wěn)定一定時(shí)期，因而其對玻璃均勻性的影響程度相對較小。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，一般只需2~3天的時(shí)間，玻璃均勻性就能得到完全修復(fù)。當(dāng)熔窯修補(bǔ)或者日常維護(hù)時(shí)，由于其對玻璃液溫度、液流的影響時(shí)間相對較短，因而玻璃均勻性受到影響程度相對較小。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，一般只需3~5天的時(shí)間，玻璃均勻性就能得到完全修復(fù)。當(dāng)發(fā)生其它異常情況下，根據(jù)故障處理時(shí)間的不同，故障程度對玻璃液液流影響程度的不同，其持續(xù)時(shí)間也會不同。當(dāng)兩種或兩種以上影響因素在較短時(shí)間內(nèi)同時(shí)發(fā)生時(shí)，其對玻璃均勻性的影響明顯加劇，其斷面條紋紊亂程度加劇，持續(xù)時(shí)間也會顯著增加。4

結(jié)論通過對影響玻璃均勻性的因素和影響時(shí)間的研究，可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律:（1）這些影響因素對玻璃均勻性的影響具有明顯的滯后性；（2）這些影響因素對玻璃液溫度、液流的影響程度越深，時(shí)間越長，玻璃均勻性受到破壞的程度也越明顯，持續(xù)時(shí)間也越長；（3）當(dāng)兩種或兩種以上影響因素在較短時(shí)間內(nèi)同時(shí)發(fā)生時(shí)，其對玻璃均勻性的影響明顯加劇，持續(xù)時(shí)間也會顯著增加。這些分析研究對實(shí)際生產(chǎn)具有非常好的參考意