氣墊懸浮技術在平板玻璃成形中的應用及研究

懸浮技術主要包括電磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、靜電懸浮、粒子束懸浮等。其中，氣流懸浮技術也叫氣體懸浮、氣墊懸浮、氣懸浮技術，就是采用流動氣流提供的浮力克服重力形成的氣墊使一定的物體懸浮的技術。玻璃行業(yè)最早使用氣墊懸浮技術是切割玻璃氣墊桌，以減小玻璃與氈面摩擦，順易移動玻璃。目前，利用氣墊懸浮的超薄玻璃鋼化技術亦得到較為普遍的使用。本文就氣墊懸浮技術在平板玻璃成形中的應用及研究做簡要論述。氣墊懸浮成形技術工藝原理：日本旭硝子公司人員使用的氣墊氣體為蒸氣，所以稱為“蒸氣浮法工藝”，其原理大致是：高溫的玻璃液流到含水的親水性多孔材料制成的托板上，瞬間使多孔材料托板所含水份蒸發(fā)，使玻璃液保持在蒸氣的上面。通過玻璃與含水托板的滑動摩擦，使玻璃保持動態(tài)穩(wěn)定，并且處于攤平狀態(tài)，再以適當方法加張力使其連續(xù)拉伸成形。氣墊懸浮成形工藝原理見圖1。由于玻璃與托板之間有蒸氣，所以傳熱極小。同時，由于玻璃內(nèi)部的傳熱非常大，所以能夠保持成形所需溫度及其均勻性，可以非平衡迅速成形(與錫浮法相比)。由于玻璃的上下表面都與氣體接觸，所以依靠玻璃表面張力達到平滑，得到所謂火拋光面。圖1氣墊懸浮成形工藝原理氣墊懸浮成形技術的氣墊氣體和支承體材料：氣墊懸浮玻璃成形工藝的氣墊氣體和支撐體材料由形成氣墊的方式及結構所決定。采用周向移動支承體結構或軋制輥結構時，氣墊氣體和支承體材料的選用情況為：（1）采用蒸氣作為氣墊氣體，所謂蒸氣浮法是向支承體上供給熔融狀玻璃液，連續(xù)形成板玻璃的方法。該支承體內(nèi)部含有液體，支承體內(nèi)部的液體在常溫附近不出現(xiàn)氣體，至少在玻璃轉(zhuǎn)變點以上溫度形成氣體。一般都采用水作該液體，但是并不局限于水，常溫中是液體的各種有機、無機物質(zhì)都可以使用。但是從向支承體供給等操作性出發(fā)，應是融點在40℃以下，大氣壓下沸點為50～500℃，最好是300℃以下，另外在200℃以上不分解，穩(wěn)定的不燃物質(zhì)。（2）采用多孔親水性石墨作為支承體材料，支承體的結構可以使用多孔質(zhì)體或者纖維體。使用多孔質(zhì)體時，最好是貫通孔。另外多孔質(zhì)體表面有5mm以下，最好是100mm以下孔徑的微細孔。支承體最好采用與蒸氣膜形成劑親和性高的材料。所以選取有貫通孔的多孔親水性石墨作為支承體的材料。

相對氣墊懸浮玻璃成形工藝而言，錫槽浮法工藝存在以下不足：（1）錫液的溫度控制嚴格，錫槽浮法是使玻璃帶浮在熱傳導率高于玻璃的錫液上成形，因此接收的熱多，不僅需要消耗大量能源，且受錫液的溫度影響大，對錫液的溫度控制需要非常嚴格。（2）成形時間長，冷卻時為了減小玻璃帶表面和內(nèi)部的溫差，必須將錫液的溫度嚴格控制在玻璃的溫度附近的同時對玻璃帶進行冷卻。這樣不僅冷卻緩慢，還需要很長的錫槽，延長了成形時間。（3）投資較大，浮法生產(chǎn)需要使用大量的錫，為了防止錫液氧化，需要用氫等還原性氣氛進行保護；為了解決熱平衡等問題，不得不使用大型設備；需要大量投資來解決這些問題。（4）錫液影響制品表面質(zhì)量，錫液會浸入與玻璃接觸面，產(chǎn)生沾錫等制品質(zhì)量缺陷；另外，錫液在輕微的地震所產(chǎn)生的搖動，對生產(chǎn)將產(chǎn)生較大的破洞，影響制品質(zhì)量的穩(wěn)定。氣墊懸浮成形工藝有效地克服了錫槽浮法工藝的不足。發(fā)展情況：正像小島弦的文章結尾所說：蒸氣浮法是正在開發(fā)的技術，其開發(fā)、完成需要一定的資源，當然也存在一定的風險。相信在產(chǎn)業(yè)和科研院校共同努力下，蒸氣浮法有望成為實際有用的技術。日本企業(yè)是否研究成功，筆者未找