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1、汽车夹层玻璃高压气泡、脱胶原因分析及解决方案Analysis and Solve solutions of Bubble and Unglued of Automobile Laminated Glass辛崇飞信义玻璃控股有限公司技术中心 广东虎门 523935摘要：本文针对汽车夹层玻璃生产过程中出现的常见缺陷如高压气泡、脱胶，从生产过程的各个环节着手分析，探讨了各种影响高压气泡、脱胶的因素，并提出了相应的工艺解决方案和生产防范措施。Abstract：The affect factors of the defects of automobile laminated glass, such as
2、 bubble& unglued, are analyzed and discussed in this paper. Also solve solutions to the problems are suggested based on the processing of laminated glass.关键词：汽车夹层玻璃 高压气泡 脱胶Key words: automobile laminated glass; bubble; unglued 1、前言至2007年末，我国民用汽车保有量达到5697万辆，其中私人汽车保有量3534万辆1。自2006年起，中国取代日本成为仅次于美国的世界第二
3、大新车消费市场。中国同时还是仅次于日本和美国的世界第三大汽车生产国。汽车工业的飞速发展也带动了整条产业链的迅猛发展，汽车零配件如汽车玻璃需求的急剧增大使得汽车玻璃制造厂商发展机遇空前。不过现在的市场竞争也异常激烈，受油价高企、人民币升值、劳动力成本增加等因素的综合影响，制造业面临着严峻的考验和挑战。这就要求我们必须提高我们产品的成品率，更好地控制生产成本。夹层玻璃是在两片或多片玻璃之间，嵌夹透明的有机胶片，经加热、加压、粘合而成的复合玻璃制品。在汽车夹层玻璃的缺陷中，高压气泡、脱胶是一直困扰技术人员的主要难题。有时夹层玻璃一次高压成品率很低，高压出来的玻璃边部出现大量气泡，特别是多雨季节，该问
4、题会更加严重，厂商一般采用在玻璃周边夹夹子的方法二次返压来处理。多次返压既增加了生产成本，降低了生产效率，又会引起售后的诸多投诉。二次返压后消除的气泡极易复发，虽然当时玻璃算是合格了，但经过仓储、运输等环节，气泡、脱胶、破碎会再次出现，不能从根本上解决问题。本文针对以上问题，从汽车夹层玻璃生产过程的各个环节着手分析，深入浅出的探讨了影响高压气泡、脱胶的各钟因素，并提出了相应的解决方案和防范措施。 2、高压气泡产生原因及解决措施图1为汽车夹层玻璃的生产工艺流程图，从热弯到高压的每一个工序，不当的操作方法及工艺控制方法都有可能导致气泡的产生，下面逐一进行分析。原片切、磨、洗印刷/烘干喷粉/配片热弯
5、高压清粉/干躁合片预热/预压检验/包装图1 汽车夹层玻璃工艺流程图2.1热弯成型的影响热弯是汽车玻璃夹层工艺的关键工序之一，是指把切割好尺寸大小的玻璃，放置在根据弯曲弧度设计的模具上，再放入加热炉中，加热到软化温度使玻璃软化，玻璃依靠自重沉入底部的模具中与弯曲的底模形状吻合，然后退火，即可制成热弯玻璃。为避免热弯时两片玻璃粘在一起，一般会在玻璃上均匀地铺上一层隔离粉，如硅粉、滑石粉等。该工序直接影响到前挡玻璃的球面和光学性能，总得来说，要求整个炉内的温度平衡，玻璃受热均匀，模具必须是完整无损，无变形、表面光滑、周边顺畅。如果在成型时，若是在玻璃加热到软化点附近温度时，外片玻璃比内片软化的快，或
6、者说在退火过程中内片与外片之间反弹出现反向，那么就容易造成两片玻璃型面不吻合，局部间隙大，即通常所说“未烧实”或“中空”现象。致使胶合层PVB无法填补空隙，从而出现气泡、脱胶现象，甚至是高压时玻璃压裂。因此，采用合适的内外片玻璃颜色、厚度搭配，合理设置加热及退火温度制度，防止内外片之间产生较大间隙，是减少潜在高压气泡产生的一个方法。 2.2合片过程的操作及控制合片是将PVB与内外片玻璃叠放在一起的过程，该过程大多是靠人工完成，清粉、合片过程的各个环节操作的规范性都直接影响到产品的质量。2.2.1清粉合片之前必须进行清粉，目前主要有三种方法：去离子水清洗、无水酒精擦拭和无纺布擦拭。用水洗时，特别
7、是球面较深的产品，海绵筒吸水不够充分，玻璃角部等局部区域残留水分较多，合片前未充分挥发的残存水汽进入到合片后的夹层中，就留下了潜在的气泡隐患，含水率过高的PVB粘结性能大幅下降，而造成高压气泡或脱胶。酒精擦拭则通常因为酒精的纯度不够高，杂质含量高，擦过玻璃后在玻璃表面形成一层雾状膜，含有的不明物质可使导致局部PVB粘结力减弱或产生气泡、脱胶现象。无纺布干擦虽然不容易直接导致气泡的产生，但处理不当易造成隔离粉局部堆积，产生粉点等缺陷。该过程务必保持清粉后的玻璃表面干燥、洁净。2.2.2合片过程的影响因素合片是把内外片玻璃和PVB叠放在一起的过程，合片时需检查两片玻璃的外观质量，合格后在第一片玻璃
8、上铺胶片，胶片必须自然铺平，不能拉伸。然后放上另一片玻璃，放时注意两片玻璃上下对齐，叠差不超过标准规定割去四周多余胶片，这时应注意割胶片的刀片应有一定的倾斜度，使四周均留有12mm宽的胶片。操作过程中，工作人员要避免直接用裸手接触PVB，因手上携带的汗渍等含盐分物质会污染接触位置的PVB或在玻璃上留下指纹，会降低PVB的粘结性能，成品后玻璃在该位置以及边角部位易出现密集的微小气泡。在操作中，作业人员应佩戴PVB指套或者戴胶手套，避免手与PVB的直接接触，减少汗渍等杂质的引入，保持PVB与玻璃洁净，减少气泡的产生。严格控制合片室中的温度、湿度、PVB含水率0.30.6%。合片室空气应保持清洁无尘
9、，地面和设备表面手擦无尘。合片室要求空气正压，避免灰尘进入合片室。若合片室的周围密封环境控制不好，外部环境的水分会侵入到存放的PVB胶片中，含水率超标易引起PVB与玻璃的粘结能力下降，出现气泡等缺陷。2.3预热预压工序（IKU）的影响与控制合片后，套上真空环即可在预压机（IKU、IK）上进行真空处理，以除去玻璃和胶片之间的空气，使高压时不会残留空气而生成气泡，同时使玻璃和胶片初片粘合在一起，以便高压时，各层之间不致产生错动现象，且水分不会再渗入叠片玻璃内部。在封边前必须完全排气，如果开始封边，进一步排气是不可能的。为了保证完全排除空气和紧随的高质量的封边，关键的工艺因素是：a、在放入真空环前夹
10、层玻璃的表面温度；b、开始时真空环的温度；c、加热前抽真空时间；d、最后夹层玻璃温度。南方夏季气温较高，玻璃在IKU下片时的温度普遍偏高，通常在90以上。又是多雨季节，空气湿度可达到8095左右，PVB吸水率与温度、空气湿度是成正比的，高温高湿环境中，暴露在空气中的PVB边部就极易吸收水分，高压后出现边部微小气泡现象。该季节的气泡发生率极高，可以采取适当延长热抽时间、降低玻璃下片温度等措施，可明显减少气泡等缺陷的产生。 2.4 高压釜高压前后的影响与控制2高压周期循环是夹层玻璃生产过程的最后一步。经过预热预压处理的夹层玻璃需要高压釜处理，一般来说高压釜都是间歇式的，处理一釜玻璃需要4小时左右。
11、在高温高压下，胶片开始流动使胶片与玻璃之间紧密结合，同时溶解和分解残留的空气，充分发挥夹层玻璃的性能。因PVB吸收水分速率正比于玻璃温度、空气湿度、时间，为降低IKU后的夹层玻璃半成品的吸水率，可以采取降低IKU下片温度，优化生产流程缩短半成品进釜前的等待时间或采用更快速的高压釜，都有利于减少气泡的产生。成功的高压釜周期循环依靠：不允许高压空气侵入夹层边部，达到胶片的流动特性，溶解夹层中的残余空气。高压釜的工艺过程一般分为升温升压阶段、恒温恒压阶段、降温降压阶段。要得到高品质的夹层产品，还需要从高压的各个阶段严加控制。升温升压阶段控制：在升温升压阶段，根据不同结构组合的夹层玻璃相应调整合理的工
12、艺参数，温度从室温升到最后的平衡温度，压力从正常大气压升到最后的平衡压力。如果玻璃在高压以前封边很好，增压速率并不重要。如果封边玻璃质量一般，增压速率控制一定要慢，以避免空气侵入，可以通过延迟增压直到温度大约80-95之间，可以辅助玻璃封边。慢慢增压必须三个方面结合，也就是说三个阶段的升压。同时每个阶段的至少保温保压5分钟以上，这一保温阶段可以克服封边不足，但不能依赖他修复质量很差的封边，导致空气侵入夹层玻璃中间，在先升温后升压的情况下，封边质量很差会导致胶片移位和收缩的情况，不管怎样升压过程不能太慢或过于延长时间。如果这样随着温度的升高，夹层玻璃中残留的空气会形成他自己的压力，会产生气泡或导
13、致边部张开。保温保压阶段控制：这一将段是为促进胶片的流动的特性，达到夹层玻璃粘结的最佳性能。保温保压中，时间和温度是最重要的因素，其次是压力，典型的压力控制范围是10-14bar，印黑边的玻璃和没印黑边的玻璃的相差2-4，温度最少应是135，最佳温度是控制在135-140，保温保压时间为30-60分钟，如果是较低的温度，保温保压的时间要延长。降温降压阶段控制：该过程，冷却速度和冷却时间由高压釜的冷却功率和夹层玻璃的数量多少来决定，和升温阶段一样，空气温度和胶片真实温度之间存在滞后时间。在保温保压阶段后，此时保持有压力是为了避免形成气泡，特别是边部或边部附近。如果压力释放时高压釜的温度过高，溶解
14、在PVB的气泡出现反弹而析出会导致边部产生微细气泡。在压力释放时，监视釜内温度，一般应在50以下，如果冷却速度非常快或玻璃较厚，压力释放延迟到40左右。 3、脱胶问题脱胶也是夹层玻璃高压后经常出现的一种缺陷，引起脱胶的原因较多，我们在下文做了逐一分析，并提出了控制的方法。3.1热弯玻璃间吻合度不好热弯后的内外两片玻璃吻合度不好，出现中空、叠差、弯曲度不吻合等，尤其是角部张口是脱胶的重要原因之一。吻合度偏差、角部张口，在合片高压胶合后胶暂时可以填充空隙，但冷却后该部位会产生张应力，当应力超过了胶片的拉伸极限时出现脱胶现象。吻合度偏差是由于玻璃弯曲或内外烧错位产生，我们可以通过靠模检查热弯吻合度是
15、否错在偏差、错位、翘角、角部张口等缺陷。在玻璃热抽后，角部如果有明显间隙，使用夹子强制性压制粘结在一起，会使胶片局部边薄，后期极易出现脱胶。解决方法就是控制好热弯工序，采取合适的工艺制度，烧制出球面吻合度好的玻璃。3.2胶片粘结强度低如果胶片粘结强度低，那么对抗拉伸应力的能力也会很低。影响粘结强度的因素有PVB材质、含水率、玻璃粘结面、玻璃的干净程度等。我们可以通过采用优质PVB胶片、严格控制PVB含水率等措施来提高粘结能力。边部脱胶，也就是边部的粘结强度可能低于中间部位的，应检查胶片边部的含水率。另外，玻璃两个面与PVB的粘结强度亦不相同，一般来说，空气面与PVB的粘结强度要高于锡面与PVB
16、的粘结强度。故夹层玻璃可以采取TAAT（T：锡面，A：空气面）的合片顺序。3.3胶合层杂质、油污污染等胶合层杂质、油污污染等，这里主要有合片过程中时手接触引起的污染，如汗渍、粉尘；原材料有油质物、油污、隔离粉、洗涤剂等污染。这些污染会大大降低污染处PVB的粘结强度甚至降低至零，根本不能抵抗任何的拉应力。防范措施就是做好现场的5S管理，尽最大可能的控制污染源，从工艺制度上制定文件，规范操作。3.4胶片变薄胶片变薄，主要由于高压温度过高、强力夹子大量采用，隔离物使用不当、修边方法不妥等引起。一次高压不成功，而采用强力夹子等夹持玻璃，多次返压，在高温下PVB产生流动，局部压力致使边部受力处的胶片挤出
17、。当高压后除去隔离物，该部位胶片变薄，引起局部张应力，就容易在后期产生脱胶现象。当然，引起脱胶的因素并不是孤立存在的，往往是相互联系、相互影响的，如边部开口，吻合度不好，一次高压不成功，就采用强力夹子夹持玻璃，多次返压，致使该处胶片更薄，更难填充空隙，引起局部张应力的加强，导致脱胶预演愈烈。要想从根本上解决脱胶现象，需要全方位的加强质量控制和过程工艺控制。4、小结 在汽车前风挡夹层玻璃的生产过程中，影响高压气泡、脱胶等缺陷的因素很多，其产生不仅仅是由IKU预热预压参数以及高压釜温度压力曲线两者的不当而引起的，而是与从预处理到热弯、合片、高压胶合等各工序息息相关的，良好的现场管理、严格规范合适的操作流程、合理的工艺制度等都有利于减少该类缺陷的产生。现实的生产中，如能综合考虑文中探讨过的各种影响因素，并采取相应的防范措施，就可以有效的降低高压气泡、脱胶的产生几率，大大提高产品的成品率，质量提高了，投诉减少了，企业的综合竞争力也就增强了，才能在异常激烈的竞争和严酷的国内外环境中立于不败之地。参考文献1 国家统计局,2007年国民经济和社会发展统计公报R, 2008年2月28日发布.2 Saflex Laminating GuideM , by Sollutia.