太阳能压延玻璃工艺学
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第1章 绪论

1.1 太阳能压延玻璃基本特性

1.2 太阳能玻璃的应用

压延玻璃最早起源于16世纪的法国,19世纪一些国家开始逐步采用,到20世纪,利用压延玻璃工艺生产的各种玻璃产品已在世界各地广泛使用。我国首条普通压延玻璃生产线于1965年在湖南株洲玻璃厂建成投产。

压延玻璃因玻璃液是在压延机的上下辊之间压制延展而成,故名“压延玻璃”,因在压延过程使玻璃产品上压有花纹图案,又称为压花玻璃,其成形工艺方法称为压延法。由于具有透光不透明(又称为透光不透视)的特点,最初利用该工艺生产的普通压延玻璃多用于家居、装饰、建筑等领域,用于建筑的室内间隔、卫生间门窗及需要阻断视线的各种场合,故又称为建筑装饰压延玻璃。

由于建筑装饰压延玻璃市场需求有限,所以,建筑装饰压延玻璃产业发展较慢。21世纪初,随着绿色能源太阳能行业的崛起,与之配套的太阳能压延玻璃(又称为超白压延玻璃、低铁压延玻璃、新能源玻璃)成为朝阳产业,在传统建筑装饰压延玻璃生产工艺基础上又“老树发新芽”,快速发展起来,工艺技术也随之得到了大幅提升。

如今应用量仅次于普通浮法玻璃的太阳能玻璃是一种高透光率强化玻璃,它是含铁量低的玻璃,也就是我们俗称的超白玻璃。太阳能玻璃按照制造工艺,分为太阳能压延玻璃和超白浮法玻璃两种。

超白浮法玻璃主要用于薄膜太阳能电池组件、光热发电系统的透镜或反光镜等。

太阳能压延玻璃主要指用于晶硅系列太阳能电池组件盖板和背板、太阳能智慧农业阳光房、平板太阳能集热器、太阳能干燥器等太阳能应用方面的压花玻璃,它借鉴了传统建筑压延玻璃生产工艺,不同之处在于,太阳能压延玻璃的透光率高(3.2mm厚度太阳能压延玻璃的透光率为91.5%,高于普通3mm压延玻璃的89.5%),经过深加工后,其透光率可达到93.5%以上。

为了达到高透光率、高强度的要求,提高耐候性,太阳能压延玻璃对生产工艺提出了特殊的要求:①玻璃配方中除了有利于澄清、易于成形的成分外,更重要的是Fe2O3含量应小于0.015%;②为了使玻璃中的Fe2O3含量小于0.015%,必须选用高品位原料,特别是矿物原料中Fe2O3含量应小于0.012%;③在原料各个环节增加防铁、除铁装置,以减少生产过程中外来铁的带入;④由于太阳能压延玻璃中的Fe2O3含量远低于普通压延玻璃的0.10%~0.15%,导致玻璃熔窑中深度方向玻璃液的透热性增强,玻璃熔窑池底温度比普通玻璃熔窑池底温度高许多,这会使沉浮在窑池底部玻璃液中的气泡、结石、不均匀条纹等缺陷随着温度升高而上升,并会加剧池底周围池壁砖的侵蚀,因此,必须加深玻璃熔窑窑池深度,避免池底温度过高;⑤为了使太阳能压延玻璃在相同含铁量下颜色更白,将易使玻璃着色的Fe2+转变为Fe3+,除在配料中加配氧化性强的原料外,在熔化时必须设计合理的熔化温度曲线,并保证窑内末端为氧化气氛;⑥为了增加阳光经过玻璃时的透光率,要改变普通玻璃的花型图案,设计能增加透光率的花型,并将普通压延玻璃的深花纹改为浅花纹;⑦由于太阳能玻璃均在户外使用,特别是有些太阳能组件,使用在沙漠、戈壁滩、水面环境,为了满足其抗风压、抗沙尘、抗冰雹、抗酸碱、耐高温潮湿等需要,提高其强度等性能,玻璃必须经过钢化后方可使用;⑧在太阳能压延玻璃原片生产中,其核心是成形设备压延机,它不仅关系到玻璃的产量,更关系到产品的质量、总成品率;在深加工生产中,产品质量和总成品率与磨边、镀膜(钻孔、丝印)和钢化设备息息相关。许多影响产品质量的因素都与设备有关,所以,太阳能压延玻璃生产不仅对工艺技术提出了上述要求,更对设备提出了高性能、高精度、高速度的要求。对压延玻璃生产者来说,要想提高产品质量和总成品率,必须先了解清楚设备的结构及性能,即“工欲善其事,必先利其器”,以起到事半功倍的效果。除此之外,原片玻璃生产过程中必须严格控制成形温度,掌控压延辊压力、水温、镀膜机性能、钢化炉温度等,精心操作各种设备,方能生产出比普通压延玻璃性能好的太阳能压延玻璃。

太阳能压延玻璃的生产过程与平板玻璃一样,首先,将符合生产要求的各种粉状原料送入配料仓,在计算机的控制下,按已设计好的配料表称量各种原料,经混合机混合后制备成配合料,然后将合格的配合料通过皮带输送机送入窑头料仓,利用投料机将窑头料仓的配合料送入玻璃熔窑,在1450~1580℃温度范围内经过熔化、澄清、均化和冷却等过程,获得均匀的玻璃液,达到适宜成形的黏度后进入成形室进行成形。玻璃液的化学成分不同、成形工艺不同,其成形的温度范围也不同(太阳能压延玻璃进压延辊前5mm左右处玻璃液温度为1020~1080℃,浮法玻璃流道温度为1100℃左右)。对压延法工艺来说,横通路的玻璃液由支通路进入各自的压延机成形后,由过渡辊台进入退火窑进行退火,成为玻璃原片;对浮法工艺来说,冷却部的玻璃液由流道唇砖进入锡槽(成形室)内成形,然后由过渡辊台进入退火窑退火成为玻璃原片。

普通浮法玻璃和建筑装饰压延玻璃生产出的原片玻璃在非特殊要求的情况下均可直接使用,而太阳能原片玻璃必须经过深加工后方可使用。原片玻璃是指在一定时间段中,经过连续的原料称量配制、配合料高温熔化、玻璃液辊压成形、玻璃板退火、检验、切裁、(装架包装)工序所生产出的符合深加工要求的太阳能压延玻璃产品。但是,原片玻璃强度较低,不能直接使用,须经过磨边、清洗、(钻孔、印刷)、镀膜、钢化等深加工工序后,方能使用在太阳能行业。

太阳能压延玻璃生产工艺流程如下:原料选用→原料成分分析检验→矿石原料粉碎→合格粉质原料进厂→提升机提升到配料仓→计算机配料称量→皮带输送到混合机混合→配合料质量检验→皮带机输送到窑头料仓→投料机投料→熔窑使用气体或液体燃料高温熔化配合料→玻璃液在熔窑内澄清、均化、冷却→玻璃液通过压延机压延成形→玻璃板在退火窑内退火→玻璃原片质量检验→玻璃原片切裁→玻璃原片成品包装或直接用辊道输送到磨边机→玻璃原片使用磨边机磨边→玻璃清洗干燥→玻璃磨边后质量检验→(背板玻璃钻孔)→(背板玻璃丝网印刷)→玻璃进行减反射镀膜→膜层烘干→玻璃加热、风冷钢化→深加工玻璃成品质量检验→人工或机械手包装→入库。

本书仅对太阳能压延玻璃原片及深加工生产的工艺工序、设备结构、产品性能进行阐述,而对于用于建筑、家具、装饰等方面的压延玻璃,其生产工艺可参考其他相关书籍和资料。