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建筑玻璃與工業(yè)玻璃1 什么是“半鋼化真空玻璃（詞條“真空玻璃”由行業(yè)大百科提供）”
在圖1 所示的真空玻璃結(jié)構(gòu)中，兩片玻璃不是普通玻璃而是半鋼化玻璃，則稱為“半鋼化真空玻璃”。
普通玻璃通過深加工處理，使玻璃表面形成壓應(yīng)力層，玻璃強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）會(huì)大大提高，可稱為強(qiáng)化玻璃。又依表面壓應(yīng)力不同，分為鋼化玻璃和半鋼化玻璃兩個(gè)品種，其表面應(yīng)力如表1所列。
2 為什么要研制“半鋼化真空玻璃”
鋼化玻璃強(qiáng)度高，抗沖擊強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度比普通玻璃高3~5倍，抗熱沖擊性能也大大提高，而且破碎后形成不帶尖銳刀鋒的小顆粒，對(duì)人傷害小。但由于多種復(fù)雜的原因，鋼化玻璃發(fā)生“自爆”的機(jī)率較高，研究表明，特別是當(dāng)表面壓應(yīng)力≥52.0MPa時(shí)，由于玻璃內(nèi)部雜質(zhì)引起的自爆機(jī)率大大增加。
測(cè)試結(jié)果表明，按特定工藝制成的半鋼化玻璃的抗彎強(qiáng)度比普通玻璃高約4倍，雖然比鋼化玻璃略低，但不會(huì)發(fā)生自爆，對(duì)于高層門窗幕墻，使用半鋼化夾層玻璃，即使撞碎也不會(huì)有尖銳碎片傷人。因此，我國(guó)很多幕墻專家呼吁使用表面壓應(yīng)力50MPa左右的半鋼化夾層玻璃作為高層幕墻玻璃的首選，既有一定強(qiáng)度，又達(dá)到安全、可靠的目的。因此，近年來，特別是對(duì)于高層幕墻建筑，不用鋼化玻璃的呼聲日高。新近建成或?qū)⒁ǔ傻纳虾－h(huán)球金融中心、中央電視臺(tái)新址等一批大型公共建筑物都全部采用半鋼化玻璃。
目前生產(chǎn)的真空玻璃都是普通玻璃制成的，存在強(qiáng)度不足的弱點(diǎn)，能否制成半鋼化真空玻璃和夾層半鋼化真空玻璃代替上述這些中空玻璃，成為一個(gè)瓶頸性課題。
3 研制半鋼化真空玻璃的難點(diǎn)在哪里
由于用于真空玻璃邊緣和抽氣口封接的玻璃釬焊料的工作溫度高于430℃，如果用鋼化或半鋼化玻璃制作真空玻璃，在如此高溫條件下，它們將會(huì)“退火”成普通玻璃。如果用制成的普通真空玻璃，進(jìn)行高溫后驟冷的鋼化處理，則真空玻璃會(huì)失去真空度或破裂。所以，數(shù)十年來研制半鋼化真空玻璃是真空玻璃技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)世界性難題，也是影響真空玻璃產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)瓶頸之一。
國(guó)內(nèi)外廠商多年來試圖解決此難題的各種方法可歸納為：
(1) 用各種低溫封接材料(如軟金屬、樹脂等)代替玻璃釬焊料。
(2) 用分區(qū)加熱的方法在保持玻璃主體溫度不高的條件下，以微波、高頻、紅外射線、激光等手段對(duì)封接部位重點(diǎn)加熱。
(3) 研制較低溫度的玻璃釬焊料并控制加熱時(shí)間。但至今尚未見有成功的產(chǎn)品問世。我們經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間攻關(guān)，通過創(chuàng)新工藝技術(shù)和設(shè)備，取得突破性進(jìn)展，在2008 年試制成半鋼化真空玻璃，初步測(cè)試結(jié)果表明，各方面性能均比普通真空玻璃大幅提高，有很大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。
4 半鋼化真空玻璃的優(yōu)點(diǎn)
研制成的半鋼化真空玻璃的表面應(yīng)力可在50~100MPa 間選擇調(diào)控，實(shí)際已包含鋼化玻璃范圍，我們選擇表面應(yīng)力不同的樣品做測(cè)試。雖然大量的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試還正在進(jìn)行中，但從初步測(cè)試數(shù)據(jù)看，與普通真空玻璃相比，半鋼化真空玻璃的優(yōu)點(diǎn)已非常明顯，表現(xiàn)在：
4.1 強(qiáng)度大幅提高
(1) 按國(guó)標(biāo)要求的四點(diǎn)彎曲（詞條“彎曲”由行業(yè)大百科提供）法對(duì)半鋼化真空玻璃的玻璃板進(jìn)行破壞拉應(yīng)力檢測(cè)，結(jié)果表明，在表面應(yīng)力為50~80MPa范圍內(nèi)，強(qiáng)度約為普通玻璃4倍，約50MPa時(shí)沖擊后裂縫為輻射狀，半鋼化特性最顯著。當(dāng)表面應(yīng)力約為95MPa時(shí)，強(qiáng)度約為普通玻璃5倍，沖擊后粉碎為小顆粒，呈完全鋼化玻璃特征。
(2) 抗風(fēng)壓強(qiáng)度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)最高級(jí)。測(cè)試結(jié)果顯示半鋼化真空玻璃風(fēng)壓變形性小，破壞風(fēng)壓高，已達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)最高級(jí)。如果在上述半鋼化玻璃兩側(cè)再用兩塊玻璃作成復(fù)合夾層真空玻璃，抗風(fēng)壓強(qiáng)度將更高。
(3) 抗溫差強(qiáng)度提高。用如圖2所示熱箱對(duì)真空玻璃作溫差試驗(yàn)。圖2 中上蓋玻璃為800×800mm的單LOW- E真空玻璃。箱內(nèi)加熱器加熱功率可調(diào)控，由溫差引起玻璃彎曲的變形量可由千分表測(cè)出。半鋼化真空玻璃在內(nèi)表面溫度達(dá)到100℃，內(nèi)外表面溫差△T將近80℃時(shí)仍能保持完好，實(shí)驗(yàn)中保溫時(shí)間超過半小時(shí)，試驗(yàn)后真空玻璃K值無變化。而普通真空玻璃在此溫差時(shí)破裂。
(4)抗沖擊強(qiáng)度提高
試驗(yàn)表明，半鋼化真空玻璃抗沖擊性能有明顯提高，但根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定半鋼化玻璃不能列入安全玻璃（詞條“安全玻璃”由行業(yè)大百科提供）類別。
目前，建議在高層門窗幕墻等要求安全玻璃的場(chǎng)合使用如圖3所示的夾層半鋼化真空玻璃或外夾層內(nèi)貼膜（詞條“貼膜”由行業(yè)大百科提供）半鋼化真空玻璃。
4.2 傳熱系數(shù)(K值或U值)極低，為節(jié)能玻璃之“世界冠軍”。
如圖4 所示，真空玻璃中心部位的熱導(dǎo)C 真空主要由輻射熱導(dǎo)C 輻射和支撐物熱導(dǎo)C支撐物相加而成，可表示為：C真空=C輻射+C支撐物。而中心部位傳熱系數(shù)K 值由下式?jīng)Q定：
式中 C內(nèi)——內(nèi)表面換熱系數(shù)
C外——外表面換熱系數(shù)
要降低傳熱系數(shù)，就要降低C真空，而降低C真空有兩個(gè)途徑，一是通過采用低輻射的LOW-E膜來降低C輻射;二是降低C支撐物。由于半鋼化玻璃的強(qiáng)度比普通玻璃高得多，所以支撐物直徑可減小，間距可加大，從而使C支撐物減小也達(dá)到降低C真空和傳熱系數(shù)的目的。
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