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1、SGP夹层玻璃介绍张会文中国南玻集团工程玻璃研发中心 广东深圳 518067摘 要：sgp夹层玻璃是一种安全性能和等级更高的安全玻璃。本文介绍了 SGP及形成的夹层玻璃的性 能、应用范围等，并结合实际生产对胶片的生产过程及可能遇到的问题进行了介绍。关键词：SGP胶片、夹层安全玻璃1、SGP胶片SGP胶片是胶片公司专门开发的一种离子型胶片，是乙烯与甲基丙烯酸酯的共聚物，含有1%左右的 金属钠离子，该胶片与玻璃的黏结力主要是离子键作用的结果，PVB胶片与玻璃的黏结源于聚乙烯醇 缩丁醛胶片中的COH基和玻璃中的SiOH之间氢键形成黏结力。所以SGP胶片与玻璃的黏结力要比PVB 胶片与玻璃的黏结强度高
2、的多，剪切模量和撕裂强度分别提高50倍和5倍。根据生产厂家提供的数据， SGP胶片的物理性能如下：杨氏模量300Mpa剪切强度50MJ/m2抗张强度34.5Mpa断裂伸长率400%密度0.95g/cm3弯曲模量345Mpa （23C 时）热绕曲温度43 C熔点94 C热膨胀系数1015-3cm/cmC2、SGP夹层玻璃性能采用SGP胶片作为中间膜生产的夹层玻璃，具有透明、机械强度高、抗冲击性能好，是目前安全性 能较高的玻璃品种，具有防爆、防弹、防台风等高安全性。采用离子型胶片生产的夹层玻璃受力时两片 玻璃之间基本不会产生滑动，两片玻璃如同一片玻璃，承载力是PVB夹层玻璃的2倍，在相等载荷相同
3、厚度的情况下，SGP夹层玻璃的弯曲度只有PVB夹层玻璃的1/4oSGP胶片生产的夹层玻璃具有以下性能： 、对玻璃有较高的黏结能力，较强的抗撕裂强度、能防止玻璃破碎时的飞散。、有较强的防护能力，可以防止自然灾害和人力破坏，对强风、地震、暴力、盗窃等有足够的抵抗力。 、能承受室内人员的突然撞击，防止玻璃飞散或整体脱出，避免室内人员、物品飞出坠落。、有足够的剩余承载力，玻璃破碎后再发生弯曲时不会整块脱落。、SGP胶片有足够的剪切模量、使夹层玻璃整个截面受弯工作，提高玻璃的承载力和弯曲刚度，减少 玻璃的厚度和玻璃的自重。、能耐受紫外线、水汽和外界气候变化影响，长期使用不会出现泛黄变色。3、SGP夹层玻
4、璃应用：夹层玻璃是一种用途广泛、功能齐全的安全玻璃。随着人们生活质量的提高，人们活动场所的美 观和安全越来越被重视，怎么样减少或避免玻璃碎片对人体的伤害，夹层玻璃可以满足要求，在各种安 全玻璃中，夹层玻璃美观和安全功能可以说是最适用的。以下场所是夹层安全玻璃比较适用的： 、在容易发生人身安全的地方，如临街及有人行道的建筑物的玻璃窗，公共建筑物的玻璃屏障、阳台 门窗、室内隔断楼梯间玻璃及护板，比较典型的建筑有机场候机楼、玻璃屋顶、玻璃天井、倾斜安装的 玻璃窗等，即使有冰雹等灾害性天气等，玻璃也不会破碎造成伤害。、需要防弹、防盗、防爆、放冰雹的建筑物上及即要求安全隔离游客观察的场所。如银行、博物馆
5、、 展览厅、珠宝店等需要透明但有可能发生枪击、偷盗、抢劫的场所应用到防弹夹层玻璃；有爆炸危险、 有毒的生产及试验场所，既要观察其反应情况、又要防止因爆炸及有毒有害物品对人健康造成影响，也 需要应用厚的防爆夹层玻璃来达到目的、地板、玻璃走廊。SGP夹层玻璃能承受较大的压力并可满足透明观察的需要，可以用做潜艇视窗、 深水窥视镜、观赏水族馆等。在玻璃上印上图案后做成高强度夹层玻璃可以用做有特殊效果的地板。、超高层建筑、大型公共建筑安全玻璃。现代建筑越来越高、越来越大，超高层、超大建筑要承受更 大的风力、地震力和温度变化的影响，要求玻璃有更高的承载力和刚度，而且万一破损还要有一定的剩 余承载力而不会坠
6、落，采用SGP胶片生产的夹层玻璃更适用于超高、超大建筑。典型应用如广州电视塔 高度600米、上海中心高度632米等。、超大规格建筑玻璃。现代建筑对单片玻璃的尺寸要求越来越大，采用SGP胶片生产的长度超过10 米以上的建筑玻璃或玻璃柱，其安全性、观赏性可以满足这种建筑玻璃的需要。典型应用如上海苹果店 12.6mX2.6米；张家界玻璃栈道等。图1广州电视塔图2上海中心 图3苹果店和东方明珠图4玻璃楼梯SGP夹层玻璃因其具有良好的透明、安全等良好性能，已经在各行业广泛使用，并将随着人们对安 全、美观和奇特结合需求的进一步提高，SGP夹层玻璃的应用将更加广泛。4、SGP胶片的存放SGP的包装有片状和卷
7、装包装两种方式，卷装包装的SGP胶片，其搬运、吊装相对简单，与传统的胶 片基本一致；片状包装是放在水平托盘上并由防水防潮包装密封好，板材包装箱即是外包装又有减少板 材变形的作用，打开包装后应保留外包装箱。未打开的包装的SGP胶片在储存时不需要特别控制温度、 一般室温仓库即可，长期室温储存不会产生相互粘结，在一般的防潮环境下可以存放几年而保持稳定的 性能、整体品质不会改变oSGP胶片与PVB胶片相比对水分的吸收率很慢，但如果一旦吸收了水分使含 水率超过了标准，吸收的水分很难像PVB 一样通过在适当温湿度环境中存放一段时间使其释放出来， 重新达到含水率平衡要求。所以开封使用后剩余的SGP胶片一定要
8、采取措施重新进行密封并保证包装密 封效果和包装内湿度，避免长期存放造成SGP含水率超标。为避免板材变形，每层之间应插入包装箱上盖来保护，使用原包装托盘最高不要超过5层，避免托 盘对下层板材造成压痕，如库存量大的话最好采用图1所示的存放架存放。在存放或使用过程中要保持 胶片水平放置、避免垂直放置。SGP胶片的产品厚度目前有0.89、1.52、2.28、2.54mm几种。未打开的包装的P胶片在储存时不需要特别控制环境温度，在一般的防潮环境下可以存放几年而保 持稳定的性能、整体品质不会改变。但当打开包装吸收环境中的水分后，随着时间的变化，会导致与玻 璃结合力的降低，建议存放时间不超过3年。SGP与P
9、VB相比对水分的吸收率很慢，吸收水分后也会导致黏结力降低，图2为SGP胶片暴露在3 种不同相对湿度环境下的吸水率曲线；在合片室温度2025C、湿度25 + 2RH的条件下，原则上SGP 胶片含水率不会超过0.2%o20%RH30%RH-50%RH0. 2%时间（天）图5 SGPs胶片板材存放架 图6 SGP胶片不同湿度时吸水率虽然SGP胶片吸水率较小，但如果一旦吸收了水分使含水率超过了标准，吸收的水分很难像PVB 一样通过在适当温湿度环境中存放一段时间使其释放出来，重新达到含水率平衡要求。所以开封使用后 剩余的胶片一定要采取措施重新进行密封并保证包装密封效果和包装内湿度，避免长期存放造成含水率
10、 超标。从包装箱中取出胶片时，要沿原始密封线内侧用锋利的小刀割开密封袋，带上不起毛的手套，在拖 出袋子前搬开上层胶片并轻轻抖动，使空气充入包装袋中，方便取出胶片；如一次用不完，需要对包装 袋进行密封，密封前将内部的空气排出并折叠多余的密封袋，用防水铅箔胶带或热封机完全密封住结合 线部分，重新密封过的包装最好储存在温湿度受控制的环境，比如合片室。如果确认密封完好、包装内 湿度合适，可直接放置于普通室内环境进行保存。5、SGP胶片使用（1）、裁切对于厚度为1.52mm以上的离子型SGP胶片在使用前要根据夹层玻璃订单尺寸切割到合适的尺寸，虽 然SGP胶片相对于PVB胶片有一定硬度，裁切难度大一些，但
11、建议不要用电锯切割避免切割产生的碎 屑黏在胶片的边沿、需要采用清洗机才能确保完全去除。SGP胶片具有良好的尺寸稳定性，可以准确滴 裁切到和玻璃吻合的尺寸，裁切得当时合片后不需要进行修边处理。一般采用下述几种裁切方式：锋利 的小刀、自动切割台、冲切、机械划痕后在折断等。最广泛的方法是比较经济和直接的使用锋利的小刀 进行裁切，裁切的步骤如下：使用尺子作为模板进行裁切以保证得到正确的尺寸，用锋利的小刀眼模板 的边沿划痕，见图7；如果需要弯曲或不规则的形状，可以采用切割好形状的平板玻璃作为模板。切割 后沿切割轮廓线划痕折叠胶片并撕开或折断胶片，见图8。切割后用无尘布或专用粘辊将边沿表面的碎 屑清除。图
12、7 裁切SGP胶片图8折断SGP胶片未开封的胶片是非常干净的，然而材料表面可能附着静电，在合片前需要进行清洁，否则表面因静电导 致吸附污染物，从而影响产品质量。在合片前要进行最后的清洁，清洁可采用粘辊、离子化洁净空气吹 洗、用无尘布擦拭等。对于0.89mm的SGP胶片，与较厚胶片相比由于表面积的增加会有更快的吸水率， 在存储和使用时对环境和使用剩余胶片的包装要更加注意；相对于较厚的胶片，0.89mm的胶片更容易 用小刀进行裁切，清洁可采用粘辊或无尘布进行清洁，不要使用清洗机。（2）、合片：合片前的玻璃必须是经过清洗并且确认是干燥的，最后一道需用去离子水清洗并干燥。用去离子水 清洗的玻璃和SGP
13、胶片的黏结力比用自来水清洗的玻璃黏结力高；水温最好大于55r，以保证清洗的 效果。为保证SGP夹层玻璃的质量特别是黏结强度，生产时务必注意以下两点：一是SGP胶片必须直接 与玻璃的锡面粘结，即使用ATTA的方向一玻璃空气面/玻璃锡面/SGP胶片/玻璃锡面/玻璃空气面。二是 对于无法采用锡面接触的玻璃结构，如多层夹层玻璃或非浮法生产的玻璃，需要在非锡面采用黏结促进 剂。使用黏结促进剂可以提高胶片和玻璃的黏结等级；在任何情况下，当胶片与玻璃的接触面为非锡面 的时则必须使用黏结促进剂。粘结促进剂可有夹层玻璃生产企业自行配置，也可购买配置好的溶剂。促 进剂的有效成分是4-氨丙基三乙氧基硅烷。下面提供两
14、种配方，第一种为标准配方，第二种为改良配方 （利用更易得到的原料）。两种黏结促进剂的配方见下表：两种黏结促进剂的配方序号黏结促进剂配方一黏结促进剂配方二（改良）1成分重量成分重量2异丙醇92异丙醇89.923水7.9水8.474醋酸0.01白醋1.554-氨丙基三乙氧基硅烷0.094-氨丙基三乙氧基硅烷0.116总计100总计100第一种配方只需极少量的4-氨丙基三乙氧基硅烷就可以获得较高的黏结性能；采用第二种改良配方 的要确保异丙醇和白醋的纯度高并且不含其它添加剂成分。由于该溶液是易燃的，要确保储存在隔绝热 源以及避免明火的区域。在配置该溶剂前，要确认了解所有硅烷偶联剂、醋酸、异丙醇材料安全
15、数据表 中的推荐使用方法，溶剂配置完成后需要放置24小时后才能使用，以确保硅烷偶联剂充分水解。该溶 剂要存放在塑料或玻璃密闭容器中，溶剂的保存期为4个月。黏结促进剂应使用在玻璃表面而非胶片表面上，使用的方法如下：现用喷雾器在玻璃表面喷撒然 后用干布摸匀，将粘结促进剂先用于不起毛的抹布上然后用该抹布擦拭玻璃表面，使用专用的溶剂 涂布设备将黏结促进剂均匀涂在玻璃上。涂布黏结促进剂需要的保持洁净的合片室内进行，玻璃需要预先经过清洗机清洗干净，并确保均匀 涂布在整个玻璃表面；不要涂布过多的促进剂，涂布过多的促进剂反而可能导致黏结力下降。促进剂涂 布后可立即进行合片操作。黏结促进剂对辊压、真空袋预压工艺
16、和高压釜工艺均适用，其工艺参数不受 影响。为保证夹层玻璃实现ATTA的方向，对于SGP夹层玻璃订单，要从切割、钢化工序就要开始进行要 求，特别是钢化，为了保证两片甚至多片钢化玻璃夹层时的吻合度，需要对钢化玻璃进炉方向、位置等 进行标示，以便夹层时配对生产，保证变形在同一方向；要尽量减少钢化或半钢化玻璃的波形和边部折边对夹层玻璃的影响。对于采用厚度0.89mm的胶片，合片时要留出5mm左右的边，在高压釜工艺后再 进行修边去除，避免造成缺胶。浮法玻璃的锡面和玻璃面采用短波紫外灯是很好分辨的，目前市面上有成熟的产品；浮法玻璃的锡 面在紫外灯的照射下会产生荧光，而空气面则不会产生荧光。（3）、根压排气
17、:SGP胶片夹层玻璃可以通过辐压排除玻璃和胶片之间的空气，该胶片表面的纹路有助 于在胶片黏结到玻璃之前进行排气；由于设备条件的不同，辐压排气段所选择的的加热温度和辐压速度 有所不同，与PVB胶片玻璃辐压排气相比，辐压时的温度设定偏低、辐压线速度要慢一些，以便在加 热段使SGP胶片获得更均匀的加热温度。辐压线速度和加热温度取决于多方面的因素，如玻璃的厚度、 玻璃镀层、加热炉类型，要根据从辐压段出来的玻璃外观来决定生产参数的设定和修改。0.89mm的薄 型胶片相对于厚型胶片辐压速度实际操作中，可参考以下条件对参数进行调节：辐压后玻璃表面温度推荐控制在638C范围内，由辐压出口玻璃边部温度来设定辐压
18、速度、同时观 察预压效果，最佳的辐压效果是四周完全封边。封边宽度至少达到20mm。预压后玻璃四边应该是透明的、 整块玻璃内部应该是雾状半透明的，辐压温度最好控制在靠近推荐温度范围的较低区域。如果在辐压后的边部能够看见一条截留空气气泡，这一般是辐压温度太高导致的过早封边；遇到这 种情况要适当将辐压速度加快一些、或将辐压温度降低一些。具体要根据实际情况进行确定。辐压压力和上下辐的开合距离，针对一般的浮法玻璃、辐间距离一般比玻璃厚度减少3mm即可； 对于存在钢化波纹的钢化玻璃而言则辐间距要适当减少，以增大辐压压力；一般辐压压力控制在0.5 0.75Mpa 之间。（4）抽真空排气：对于2层以上的SGP
19、胶片叠在一起夹在玻璃中间、多层结构的夹层玻璃、热弯或弯钢化夹层玻璃、 较大面积的钢化夹层玻璃等，采用真空袋的工艺更合适。特别是对于超过三层玻璃二层胶片的的多层玻 璃结构，不要使用辐压预压工艺而采用真空袋工艺。虽然采用真空袋工艺生产速度较慢而且花费更多人 工，然而比较辐压工艺减少气泡造成的缺陷、可以得到更高的成品率，并且保证产品质量。真空袋有一次性和重复使用两种。一次性真空袋是根据夹层玻璃尺寸，采用耐高温塑料手工制作完 成，见图9；需要在塑料袋内部夹层玻璃边部周围使用透气包条、以便夹层玻璃的气体完全排除干净。 如果发现SGP胶片与透气材料发生粘连，可在两者之间夹入透气分离薄膜或绸布。因为抽真空后
20、的玻璃 还要进入高压釜中进行处理，所有的材料必须要满足耐高温的要求。图10重复使用的箱式真空袋图9 一次性真空袋对于批量大、规格整齐的夹层玻璃，可以采用可重复使用的硅橡胶密封真空袋或箱式真空袋，见图 10。由于建筑玻璃尺寸规格很难统一，目前建筑玻璃行业采用的多为一次性真空袋。冷抽时间一般不小于7min, 一般在10min以上为好。热抽的温度和时间一般根据玻璃预压外观情况 决定。对于采用内部有抽真空系统的高压釜，可以不通过热抽预压过程，而在高压釜中实现热抽预压抽 真空，可以减少操作时间。（5）、高压釜：夹层玻璃进入高压釜进行高温高压处理是一个关键工序，控制好高压釜的温度和压力工艺是生产出 高品质
21、SGP夹层玻璃的重要因素。高压釜的参数包括压力、升温速度、保温时间、降温速度，这些参数 都会最终影响到夹层玻璃的光学和物理性能。高压釜中夹层玻璃在插架上玻璃之间距离不宜过小，至少 达到20mm左右。玻璃局部压力要尽量减小，不均匀的受压之处会导致在加热过程中SGP胶片产生不均 匀的厚度，由于不同厚度导致该区域夹层玻璃产生残余应力并可能产生光畸变。目前高压釜内固定玻璃 的方式有两种，一种是使用金属棒插杆进行间隔，如图11，这种方式的优点是玻璃垂直固定、玻璃不会 受力产生光畸变，但会在加热和冷却过程中插杆影响玻璃间的空气流动、造成加热和冷却不均。一种是 垫款间隔固定方式，如图12所示玻璃堆放方式，夹
22、层玻璃间的间隔合理、不影响空气流动，玻璃的倾 斜角度不要超过10，以免玻璃自重造成垫块处承受压力过大造成垫块处出现光畸变。图11金属棒插杆间隔方式图12垫块间隔方式对于不同厚度和尺寸的SGP胶片夹层玻璃，所使用的高压釜程序与PVB胶片夹层玻璃类似但有不 同。保温的温度基本都是控制在130135C之间，但SGP胶片夹层玻璃的保温时间相对要长一些，至少 保温60min以上，从而确保夹层玻璃有足够的黏结力；如果不能保证足够的保温时间，SGP胶片夹层玻 璃虽然可以获得好的外观效果，但由于玻璃和胶片之间的结合不够充分，黏结力会降低。对于玻璃厚度 超过16mm的夹层玻璃，保温时间在此基础上延长。SGP胶片
23、夹层玻璃的另外一个特点是要保证高压釜的冷却速度，因为最终产品的雾度同高压釜的冷 却速度有直接关系，冷却速度越快雾度越少。这样对高压釜的散热风扇、冷却水的温度和流量有一定的 要求，要保证冷却速率不小于2.2C以上。如果生产出的产品雾度很高，可以通过再次进入高压釜再次 进行升温，并且快速冷却来达到减少雾度的目的。SGP胶片夹层玻璃的压力需要控制在1.21.4Mpa，压力过低一是会造成黏结力降低、还会出现产 生气泡的风险。6、点支撑结构的SGP夹层玻璃鉴于SGP胶片夹层玻璃的良好的安全性能，广泛用于点支撑架构的夹层玻璃，即孔结构的夹层玻璃。 有孔结构的夹层玻璃采用辊压预压还是真空预压，需要根据玻璃尺
24、寸、厚度、胶片的厚度、玻璃和胶片 的层数、玻璃的形状等因素考虑。点支撑夹层玻璃在生产中最常遇见的缺陷实在孔周边附近有气泡或气袋夹层问题，见图13这种气 泡缺陷经常是由于预压封边不良而导致在高压釜阶段空气吹入造成的；这种缺陷通常是预压温度过低，未达到使SGP胶片熔化温度，在进高压釜前存在胶片雾状、纹路清晰可见，如图14遇到这种情况要采 取降低预压线速度、增加夹层玻璃在辊压加热段的时间来改善。图14预压温度偏低图13孔边气泡有些玻璃辊压后雾状情况为沿孔周边既有胶片雾状又有清晰现象的不均匀分布，如图15,这种现象 通常是由于玻璃的平整度或预热辊压炉温度分布不均导致的，这种情况比较难处理，要找出造成这
25、种现 象的原因再进行批量生产。比较好的预压效果如图16所示，预压效果好的话经过高压釜工艺后的成品 率有保证。图15不均匀雾状分布图16预压效果良好可以在预压完成后或在高压釜完成后切除孔内的SGP胶片。比较方便的方法是使用空心钻头来钻 透孔内的胶片，空心钻头的外径要比空的内径稍小、以避免在钻孔时可碰到玻璃。在预压完成后钻透孔， 由于预压完成时胶片还保持一定温度、最好采用一些冷却措施防止胶片在去除过程中粘附在钻头上，空 心钻头最好采用特氟龙涂层处理过的；钻完后剩余的胶片需要用锋利的刀片去除；在预压后修边的优点 是这时胶片还不是非常硬、比较容易去除。在高压釜后胶片变得非常硬，需要用更大的力进行钻孔、
26、修 边。在高压釜前或高压釜后完成钻孔、修边的效果是一样的。如果预压后修边有胶片缩进问题出现，则 需要在高压釜完成后修边。对于有孔结构的夹层玻璃，建议采用真空袋预压工艺，这样可以大大提高成品率；有孔结构夹层 玻璃的同普通无孔真空工艺非常类似，但需注意以下问题：孔内的胶片要保留到高压釜完成后再修边， 可减少材料在高压釜内流出的吸出效应；透气周真空材料要覆盖在孔的上下部并用胶带固定、提高抽气 效果，且胶带可以防止透气材料吸入孔内；高压釜工艺完成后通过空心钻头和小刀去除孔内胶片。对于异形有孔结构产品，需要考虑玻璃方向，保证ATTA结构来进行合片；对于多层结构玻璃，尽 量采用最多锡面与胶片接触的结构；在
27、切割、钻孔、钢化阶段就必须考虑夹层工艺时的这些要求。如果 不得不使用空气面面对胶片，必须在玻璃空气面使用黏结促进剂。对于大尺寸的玻璃、需要使用较多的 抽头来提高抽气的效果；为了达到良好的抽真空效果，要达到0.07Mpa以上的真空度；对于大的多层夹 层玻璃进高压釜前的冷抽时间至少为60min、在高压釜内保温的温度在135C的时间至少保持60min以 上、必要时可以达到90min；高压釜后对孔内胶片用空心钻头修边时，不能使用火烤的方式来软化胶片。7、加工过程中容易出现的质量问题及处理方法：(1) 、局部彩虹表现现象为SGP胶片夹层玻璃出现局部肉眼可见的彩虹；引起的原因为在高压釜中进行高温高压处 理
28、时玻璃受到的局部压力过大、不同位置的胶片出现不均匀的厚度和残余应力而产生的光畸变；处理方 法在玻璃车上正确放置玻璃和玻璃分割衬垫物，避免玻璃产生不均匀的压力。(2) 、高雾状表现现象为胶片夹层玻璃成品透明度减弱，即出现高雾状；引起的原因为高压釜降温冷却速度太慢 或不均匀；处理方法一是玻璃车上的玻璃之间要有一定的间隔，使所有玻璃均可以得到均匀的加热和冷 却；二是检查高压釜内的冷却风机转速、通过冷却器冷却水的压力、流量足够大，温度足够低保证散热 器有足够的冷却功率。对于已生产的高雾度玻璃可以再次进入高压釜升温后快速冷却达到减少雾度的目 的。(3) 、脱胶、气泡及煮沸试验失效表现现象为脱胶、气泡或煮沸试验时失效。引起的原因胶片含水率超标造成夹层中间有水分或气泡， 辊压或真空排气不充分、高温高压参数或时间不足等。处理方法首先保证胶片含水率，造成胶片含水率 偏高的原因主要有胶片本身的含水率偏高、胶片存储环境湿度偏高、存储时间过长、存储时密封不良等， 需要定期检查胶片含水率、保证仓储和合片室环境。对于生产过程中由于辊压和真空除气不充分、过早 封边造成夹层玻璃中的水分和空气留在夹层玻璃中，要及时调整辊压和真空除气的参数，如温度、压力、 线速度、抽气时间和真空压力，保证良好的除气、封边效果。工程玻璃研发中心张会文2015/3/11
