對玻璃深加工企業(yè)而言，洞悉玻璃的機械性質是必不可少的環(huán)節(jié)，對指導玻璃的生產過程有著重要的作用。我國玻璃深加工生產技術在某些領域已接近國外先進國家的水平，但整體玻璃深加工生產技術同國外比差距仍然較大，部分技術含量高的產品與生產線工藝研究尚未形成規(guī)模，產業(yè)化上還是一片空白，這給我們帶來了巨大的壓力和挑戰(zhàn)。如何在短時間內縮小同國外先進生產水平的差距，加快玻璃深加工生產技術的推廣及其產業(yè)化的推進，是當前亟待解決的問題。自上世紀90年代起，材料科學取得了重大的創(chuàng)新和突破，利用高新技術開發(fā)出了多種環(huán)保型、節(jié)能型、智能型等深加工玻璃，賦予其新的機械、電、光、化學等方面的功能，進一步增強玻璃的使用效果和應用領域。本文從玻璃的機械性質出發(fā)，重點闡述造成實際強度低的關鍵因素，分析幾種關鍵玻璃深加工技術的發(fā)展趨勢。
　　
　　1玻璃機械性能的影響因素
　　
　　1.1表面微紋
　　
　　玻璃表面存在的許多微裂紋會導致玻璃實際強裂度及性能大幅降低，據(jù)研究可下降3~5倍。微裂紋的產生可歸納為以下幾種：①玻璃Si-O結構排列缺陷造成的。這種微裂紋肉眼是無法覺察到的，在電子顯微鏡下可觀測到數(shù)目繁多的分布不規(guī)則裂紋，是當前的浮法工藝很難克服的問題。②加工過程中產生機械加工損傷或人工操作不當造成的。要采取措施，輕拿輕放，謹防磕碰；注意玻璃生產方向與加工方向一致；注意加工和放置的角度等，防止新增裂紋或裂紋擴大，從而避免在鋼化等一系列的熱處理中發(fā)生炸板、裂板。③磨邊、鉆孔等冷加工工藝不當，表面紋裂會進一步擴展。需根據(jù)加工工藝和玻璃等級，選擇合適的工具。如磨輪、鉆頭的目數(shù)盡量高一等級或最細，因為目數(shù)越粗越易引起玻璃表面產生損傷；④根據(jù)不同玻璃的成份及時調整加工工藝。如加工硼玻璃、石英玻璃、鈉玻璃應調整磨輪材質和加工吃刀深度，防止受力和目數(shù)過大引發(fā)新裂紋或使原有裂紋擴展。
　　
　　1.2宏觀缺陷
　　
　　平板玻璃制作過程中產生結晶夾雜物、光學變形等，即宏觀缺陷。如澄清不良或工藝問題導致的氣泡、原料顆粒度大和雜質多導致的結石（如積渣、硫化鎳顆粒）及玻璃體火層物，它們與主體玻璃的組成存在很大差異，導致內應力不均勻，在后續(xù)熱處理時易產生膨脹不均，內應力擴大，導致玻璃的強度下降，甚至產生裂紋或炸板。對于玻璃表面的光畸變和表面平整度等缺陷，尤其是應用在電子玻璃、光伏玻璃等高端產品上，必須予以克服。要根據(jù)產品需要，對每道工序加強檢查，特別是第一道的切割工序，采用對料切片法徹底切除這些缺陷部位。
　　
　　1.3微觀晶相區(qū)不均勻
　　
　　這類缺陷屬于玻璃結構缺陷。電鏡顯示玻璃體內部存在許多微相區(qū)域，與均勻相之間由于成份差異導致玻璃產生了內應力。主要是混料不均、窯爐液流、工藝配方、雜質等因素造成，是無法徹底根除的。加熱處理時微相區(qū)增長，內應力擴大，導致玻璃的實際強度降低，甚至產生炸裂。因此，如采用鋼化、夾層加熱、均質加熱、鍍膜加熱等工藝生產時必須選擇優(yōu)質浮法玻璃。
　　
　　1.4不同成份玻璃的應用特性
　　
　　玻璃通常按主要成份分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品種和數(shù)量很少，主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。硫系玻璃的陰離子多為硫、硒、碲等，其電阻低，具有開關與記憶特性。鹵化物玻璃的折射率低，色散低，多用作光學玻璃。氧化物玻璃分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。因其強度、工藝特點不同，應用范圍不同，不能混淆。如硅酸鹽玻璃中的石英玻璃熱膨脹系數(shù)低，耐高溫，化學穩(wěn)定性好，透紫外光和紅外光，多用于半導體、電光源、光導通信、激光等技術和光學儀器中；鈉鈣玻璃成本低廉，易成形，適宜大規(guī)模生產，可生產玻璃瓶罐、平板玻璃、常規(guī)器皿等。由于鈉易置換，因此用作TFT-LCD時，使用壽命不盡理想；鉛硅酸鹽玻璃具有獨特的高折射率和高體積電阻，與金屬有良好的浸潤性，可用于制造燈泡、真空管芯柱、晶質玻璃器皿、火石光學玻璃等。含有大量PbO的鉛玻璃能阻擋X射線和g射線；硼硅酸鹽玻璃具有良好的耐熱性和化學穩(wěn)定性，用以制造烹飪器具、實驗室儀器、金屬焊封玻璃、防火玻璃等。因此深加工時要根據(jù)玻璃各自特點如硬度等選擇不同的冷熱加工工藝。
　　
　　2三種關鍵玻璃深加工技術的發(fā)展趨勢
　　
　　材料科學的創(chuàng)新和突破及高新技術的應用，使玻璃功用和性能進一步改善了人們的工作和生活環(huán)境。以下幾種關鍵技術的發(fā)展將對未來產生深遠影響。

    2.1玻璃鍍膜技術
　　
　　玻璃鍍膜技術分為在線鍍膜和離線鍍膜，前者主要使用CVD（化學氣相沉積）法、粉末涂噴法，其發(fā)展趨勢為LCVD（液相熱噴鍍沉積鍍膜技術）及PECVD法；后者包括離線CVD（化學氣相沉積）、真空電弧離子鍍膜技術、真空磁控濺射技術、溶膠法、噴涂法、輥涂法等。幾種發(fā)展較好的、前景較為廣闊的技術有：
　　
　?。?）PECVD法在線制備增強透明導電TCO膜（SiO、SnO）及Low-E膜。其特點為產量大、成本2低、膜層硬度高、穩(wěn)定性好、可加工性高、晶粒成長快速、產品保存時間長等特點。但成品率低，主線易波動，光學性能差，膜系較少。目前穩(wěn)定運行一段時間就需要清洗。其需要解決的核心問題主要是：噴嘴材質（高溫、環(huán)境惡劣）和加工精度、混合液成份配比、混合氣氛及疊層均勻度問題。該技術主要掌握在英、美、日等少數(shù)玻璃制造商手中，國內設備供應商很少，不夠成熟、穩(wěn)定。大多產品處于實驗室研發(fā)階段。
　　
　?。?）真空磁控濺射法離線制備ITO、TCO、AZO、納米自潔凈（TiO）、Low-E、智能玻璃（含2釩氧化物）、CIGS銅銦鎵硒（CGS）等膜。其主要特點是膜層穩(wěn)定和厚度易控制，均勻性好，導電率穩(wěn)定，可激光劃刻設計流水線，調整靈活，膜系種類多。但成本略高、膜軟、產品儲存時間短（需盡快后續(xù)加工封裝）、設備價格高、生產工藝復雜、電導率略低、膜系牢固度略低。其需要解決的核心問題主要是：①設備/產品的精細化生產工藝的開發(fā)，并力求簡單實用；②新型膜系及靶材材料和工藝的研發(fā)。由于專利和技術封鎖，國內設備研發(fā)水平與國外相比差距巨大；③生產線的穩(wěn)定性和自動化程度有待提高。部分關鍵設備的國產化有待提高。除Low-E線成品率較高外，其它各線總體成品率均較低，關鍵設備如電源、泵、靶材大部分為進口，部分成套設備依賴進口，制造成本和生產成本較高。④磁場設計與分布及濺射離子狀態(tài)的理論研究需要深化。這樣既可確保膜層的穩(wěn)定又可延長靶材使用時間。⑤光伏、電子鍍膜設備大型化，滿足大規(guī)格生產。
　　
　　真空磁控濺射技術適應大面積、連續(xù)鍍膜技術發(fā)展，對膜均勻性、重復性、靶材利用率方面的要求越來越高，國內外正大力推廣旋轉圓柱、孿生圓柱的磁性濺射靶，推廣使用旋轉磁控柱狀的弧源離子鍍膜術。
　　
　　（3）溶膠法、噴涂法、輥涂法等離線制備增透膜、納米自潔凈膜、碲化鎘與CGS膜等。主要特點是成本低、效率高、產量大、設備投入少。缺點是膜層不易控制，厚薄不均，致密度較低，晶格生長畸形、成品率低。需要解決的核心技術主要有：漿液成份配比及生產工藝、設備制造精度及膜層厚度控制、溫度分區(qū)控制晶格生長、成品率不高等。
　　
　　2.2新型玻璃技術
　　
　　雖然未完全工業(yè)化卻擁有較好的市場前景的生產技術：
　　
　　（1）電（熱）致變色玻璃。該玻璃實質上采用了可選擇性細調陽光光譜特性的電子器件，有多層膜系，允許透過大多數(shù)可見光，反射幾乎全部紅外光，而自身發(fā)射特性低。理想中的電（熱）致變色玻璃應該是一個無需電源的超級太陽能空調，具有保溫、隔熱、照明等功效。
　　
　?。?）智能玻璃。該玻璃是在普通玻璃表面鍍3~4層膜，其中有粘合層、反應層及保護層。通過太陽光照射玻璃表面形成溫度來控制膜內材料的反應，主要是根據(jù)不同元素物理特點，在不同狀態(tài)下的趨光和阻光特性，自動控制透射入的光線，目前常用釩元素。國內正在試驗階段，行業(yè)內大多認為是Low-E玻璃的后續(xù)發(fā)展產品。
　　
　?。?）夾層液晶玻璃。該玻璃常用于建筑、汽車頂棚、電子顯示屏，其內表面具有導電膜導電體玻璃和采用樹脂包裹而成的液晶以及夾在兩玻璃板之間的PVB、PET膠片。當不存在電位差的時候，通過液晶的入射光發(fā)生散射，玻璃板也呈現(xiàn)出不透明的狀態(tài)，反之，在電場作用下，液晶量定向排列使玻璃板呈透明狀態(tài)?；瘜W親和智能玻璃與之雷同。
　　
　?。?）真空玻璃。該玻璃的制造方法是在2片干凈的玻璃板如浮法玻璃、鋼化玻璃、壓延玻璃等之間安放支撐物，四周再用焊接玻璃封邊，然后于450℃的高溫加熱15~50min，使用真空泵從合適的抽氣孔抽出真空。真空玻璃具有保溫、防結露霜、隔聲等功效，屬于一種新型的綠色環(huán)保材料。
　　
　　3結語
　　
　　不同的玻璃具有不同的機械性質，不同的加工工藝對玻璃的要求也不盡相同。根據(jù)不同的玻璃選擇合理的加工工藝，是做好玻璃加工的前提。如制作鋼化真空玻璃，則就要求玻璃的封接料熔點低，最好能低于400℃，或縮短高溫封接時間，使鋼化玻璃在應力消除之前就能完成封接，以期制作好的真空玻璃仍有較高的強度。