陆刚
汽车玻璃要求有很好的光学性能,以保证驾驶员有良好的可见性,因此,要求作透光度试验、副像偏离、光畸变、颜色识别试验等。它应具有良好的耐磨性、耐热性、耐光性和耐温性,装到车身上使车身具有良好的密封性。近几年良好的汽车制造业发展仍将是我国玻璃制造行业高速发展的源动力,2012年生产汽车2059.70万辆,2012年底汽车拥有量10933.09万辆(其中载客汽车8943.01万辆)。预计2013年,我国汽车产量和汽车安全玻璃需求量的年增长率为15%以上。在中国,一些科技含量高、性能好、价格适中的车用安全玻璃,有很好的发展前景。
平板玻璃,是由石英砂、纯碱、长石和石灰石等原料经高温熔化制成。这种玻璃最大的缺点就是易碎,即强度差,一旦发生交通事故,撞碎的玻璃片往往带尖锐棱角,从而造成人体伤亡。因此,GB7258-1997(机动车运行安全技术条件)规定:机动车门窗必须使用安全玻璃,使用的安全玻璃应符合GB9656的要求。汽车的前风挡玻璃应采用夹层玻璃或部分区域钢化玻璃,其它车窗可采用钢化玻璃。总之,不能使用普通平板玻璃和有机玻璃。
钢化玻璃,是一种预应力玻璃,它是将普通平板玻璃加热到一定温度后急刷冷却,而使其内部产生预应力的高强度玻璃。这就大大提高了玻璃制品的强度,其落球冲击强度是普通平板玻璃的6~9倍;钢化玻璃坚固结实,即使遭到强烈撞击也安然无恙;钢化玻璃一旦破碎,其碎片的形状呈峰窝状小块,没有尖锐棱角,也不易伤人,尤其对驾乘人员不易造成伤害;钢化玻璃又有较好的耐热、耐寒性能。为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法,在玻璃表面形成压应力层,玻璃承受外力时首先抵消表层应力,从而提高了承载能力,改善了玻璃抗拉强度。我们通常所说的钢化玻璃均指物理钢化。由于钢化玻璃有诸多优点,因此被列入了“安全玻璃的范畴”。
区域钢化玻璃,采用特殊的热处理方法可以控制玻璃碎片的大小、形状和分布。区域钢化玻璃具有与钢化玻璃相似性能的安全玻璃。一旦破碎后,它使玻璃的视区(司机的前方或玻璃的中部区域)成为较大的玻璃碎片,周边部分为较小的碎片,在视区内仍能保证一定的能见度,即“二次可视性”。避免因钢化碎片过小无法观察,发生二次事故,主要用于车辆作前挡风玻璃。区域钢化玻璃是钢化玻璃的一个新品种,它经过特殊处理,能够在受到冲击破裂时,其玻璃的裂纹仍可以保持一定的清晰度,保证驾驶者的视野区域不受影响。目前,汽车前挡风玻璃以夹层钢化玻璃和夹层区域钢化玻璃为主,能承受较强的冲击力。目前,发达国家已淘汰了区域钢化玻璃,国家的法规规定汽车前挡玻璃必须采用夹层玻璃,在我国汽车前挡玻璃还是区域钢化玻璃和夹层并存。
车用前风挡玻璃HUD,HUD是Head-Up Display的缩写,全称为平视显示器,该项技术最初是用于军事用途,特别是用于战斗机上。从1988年开始用在汽车工业上。HUD原理:通过放置在仪表台上的发射器,将汽车的一些运行信息投射到玻璃上,高度大致与驾驶员的眼睛成水平,投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面,驾驶员透过HUD往前方看的时候,能够轻易的将外界的景象与HUD显示的信息融合在一起。
单向透视玻璃,又称:原子镜、单面镜,在普通玻璃上用真空涂膜法加上一层金属铬、铝或铱的薄膜制成。是一种对可见光具有很高反射比的玻璃。单向透视玻璃在使用时反射面(镜面)必须是迎光面或朝向室外一侧。当室外比室内明亮时,单向透视玻璃与普通镜子相似,室外看不到室内的景物,但室内可以看清室外的景物。而当室外比室内昏暗时,室外可看到室内的景物,且室内也能看到室外的景物,其清晰程度取决于室外照度的强弱。单向透视玻璃主要适用于隐蔽性观察窗、孔等。这种玻璃可把投射来的光线大部分反射回去。这种玻璃装在汽车上,人坐在汽车里可清晰地看到外面,但车外的人却无法看见车内的一切。
夹层玻璃,又称高抗穿透性HPR夹层玻璃,一般由两片普通玻璃和玻璃间的有机胶合层构成,也可以是三层玻璃与两层胶合层构成或有更多的层复合在一起而制成的一种安全玻璃。夹层玻璃的玻璃原片既可以是普通玻璃,也可以是钢化玻璃、半钢化玻璃、镀膜玻璃、吸热玻璃、热弯玻璃等。夹层玻璃共有三层,两层玻璃夹着一层厚度为0.38mm 或0.76mm的中间胶片层,总厚度为3.38mm或更厚。中间膜层材料通常采用性能较好的聚乙烯醇丁醛PVB、聚氨酯PU等。具有高抗穿透性的夹层玻璃为A类夹层玻璃。夹层玻璃具有很高的强度、韧性,而且抗碰撞能力、安全性好、透明度高。一旦破碎,内外两层玻璃的碎片仍能粘结在PVB膜片上。PVB中间膜能减少穿透玻璃的噪声强度,降低噪音分贝,达到隔音效果,使用PVB中间膜制成的夹层玻璃能有效地阻隔常见的1000~2000Hz的场合噪声。当外层玻璃受到冲击发生破裂时,碎片被胶粘住,只形成辐射状裂纹,不致因碎片飞散造成人身伤亡事故。膜片具有较大的韧性,在承受撞击时会拱起从而吸收一部分撞击能量,具有一定缓冲作用,其高速冲击强度要高于钢化玻璃。现场调查记录也表明钢化玻璃与夹层玻璃相比具有更高的伤亡率,其碎片扎伤眼睛的比率也较高。特殊夹层玻璃除具有夹层玻璃的功能外,还有特殊的功能。夹层玻璃的生产方法有两种:即胶片法(干法)和灌浆法(湿法),目前干法生产是主流。
天线夹层玻璃,是在玻璃夹层中安置一定形状的导体(通常是把0.1~0.2mm直径的康铜丝焊在中间膜上),再夹在两片玻璃中间而成,用以代替拉杆天线,可起到接收天线的作用。一般在前风挡玻璃上。通常通过印刷银浆的方式实现,与普通鞭式天线相比,由于天线隐藏在玻璃上,因此也叫隐藏式天线。天线玻璃可以实现TV、FM、AM、GPS等信号的接受。夹在玻璃内的天线不易被腐蚀,能接受所有波段无线电波,还能消除由拉杆天线而产生的风的噪音。
侧窗热增强夹层玻璃。随着社会贫富差距的增大,暴力抢劫事件呈上升趋势,窃贼打烂汽车前门玻璃偷窃事件时有发生。如何增强汽车玻璃的防范偷窃的安全性能,已成为车主关注的话题。使用两片均经过半钢化热增强处理的玻璃与PVB中间膜胶合而成夹层玻璃,则可以承受窗户推拉和开闭所带来的冲击力,同时又具有抵抗一般小型刚体的冲击作用,因此使用寿命和安全等级都有了大幅度提高。由于有了PVB膜,又可以将阳光中380nm以下波长的紫外线有效阻隔,可以减缓车内饰物等褪色。采用热增强薄夹层玻璃,窃贼使用一般工具在5分钟内就很难砸开一个足够大的开口对车内财物进行盗窃,因此具有极佳的防盗抢的安全功能。目前,夹层热增强玻璃在某些高档车中已成为标配。
EN膜夹层玻璃,是以EN膜为中间层的真空一步法(无需用高压釜)夹层玻璃。EN膜,也称为改性EVA膜,是专门用于生产安全平板夹层玻璃、弧形夹层玻璃、工艺夹层玻璃、防弹玻璃、太阳能电池等特种玻璃产品的中间体(EN膜化学成分为乙烯醋酸乙烯基纤维聚合物)。可夹丝绢、布、纸制品及各种功能膜、玻璃与合成树脂板的复合夹层等,具有安全、节能、美观等特点,而且材料利用率极高,膜片可拼接使用,玻璃表面不留痕迹。
饰物夹层玻璃,是集胶片、装饰物、玻璃为一体的夹层玻璃。可根据装饰物的各异,而呈现出不同的装饰效果和实用功能,可夹纸、锦缎、各种彩色膜片、丝网、金属板等。饰物夹层玻璃既可以达到典雅脱俗、绚丽抽象的效果,又可以起到安全防盗及具有静电屏蔽的作用。
隔热夹层玻璃,在两夹层玻璃间夹有尼龙热线反射薄膜,它可以让太阳的可见光透入,而对于近红外光谱热线都能大部分反射回去,从而降低车内的温度;遮阳夹层玻璃在前风挡玻璃上方夹上一层彩色膜片,由深而浅,在某种程度上起遮阳作用。太阳光主要由可见光、红外线和紫外线三部分组成。红外线的直接影响就是会造成车内气温上升,增加车载空调使用量,增加油耗;而紫外线的照射则会加速车内织物褪色、塑料部件老化,并给皮肤带来伤害;汽车玻璃面积越来越大,因此透过汽车玻璃传递到车内的热量也相应增加。因此,人们迫切希望有这样一种玻璃材料,它既能保持良好的透光性,又能尽量减少阳光热辐射和紫外线的透过,超吸热玻璃便由此应运而生,如Solar绿玻,玻璃本体添加吸热离子Fe2O3的含量比普通绿玻(0.3%~0.5%)提高到0.8%左右,增强本体吸热能力,有效降低进入车内的红外线和紫外线透过率。目前,具有成本低、稳定性好、更有利于环保等特点的超吸热玻璃,在欧美发达国家已得到了广泛运用,几乎已成为中高档汽车的标准配置,甚至有些国家还对汽车使用超吸热玻璃有强制性的法规规定。在国内,也有越来越多的汽车生产厂家开始使用超吸热玻璃,如奥迪A6已经全套采用超吸热玻璃。
电热除霜玻璃,在两层玻璃与PVB薄膜结合时,中间夹入极细的钨丝,通电后钨丝发热,可将玻璃表面的水分加热蒸发。当冬天启动或驾驶汽车时,一定会为前后风窗结冰着急,为确保在恶劣天气更加安全,加热玻璃有两种不同的加热方式,包括:夹丝加热,印刷材料加热。这种玻璃主要用于冬天防止风挡玻璃上结冰、结霜及阴雨潮湿地区结雾。冬天启动或驾驶汽车时,前后风窗的雨刮器处很容易结冰,为确保在恶劣天气下的驾乘安全,电加热玻璃应运而生。根据电加热玻璃加热方式,主要分为银浆发热线加热、钨丝加热及导电膜加热等,如信义玻璃最近推出的防云纹干涉电热丝夹层玻璃和可电加热Low-E膜前风挡夹层玻璃。前者是将若干波纹型电热丝置于PVB的内部经高压胶合而成的夹层玻璃,它克服了直线型电热钨丝可能产生的云纹干涉,彻底杜绝了干涉条纹,提高了人们的视线观察效果,大大增强了驾驶安全性。另外,电热丝是通过机器埋藏在PVB内部一定深度的位置,可以确保布丝的均匀性和加热的均匀性,预先布好波纹型电热丝的PVB胶片可像常规PVB保存方式那样搬动、堆放,随意移动而不会脱落,同时又保证了每根电热丝与汇流条的良好接触,防止断路或短路现象的发生,保障了加热的均匀性和产品的可靠性。后者是利用Low-E膜实现整片玻璃电加热或者通过断膜实现风挡玻璃下半部加热,加热均匀且升温快速,这种玻璃是集环保隔热、防紫外线、除霜雾等于一体的高性能汽车玻璃。
报警防暴防盗玻璃,是指透明而强度高、用简单工具无法将其破坏、能有效地防止偷盗或破坏事件发生的玻璃。它通常是用多层高强度有机透明材料与胶合层材料复合制成的玻璃,为了赋予预警的性能,胶合层中还可以夹入金属丝网,并埋设了有可见光、红外线、温度、压力等传感器和报警装置。防盗报警玻璃由两块单面导电的玻璃粘合而成,即将两块玻璃导电的一侧面对面地粘接在一起。因此,人们不会因为接触到导电部分而有触电的危险。该玻璃单侧的整个表面具有导电性,给玻璃通上微弱的电流后,一旦被打碎或裂开,其导电部分的面积就变小,电阻便增大。通过电流的微小变化能判断出电阻的变化,进而判断出玻璃是否出现了异常,一经确认,就会通过相关装置报警。无论是撬开门窗、打碎玻璃、划开窗纱网或是撬锁、钻锁、技术性开锁等非法入侵,报警探测器都将报警,而且不会产生误报或漏报。这种玻璃为多层结构,每层之间嵌有极细的金属丝,而金属丝与报警装置相连结,当玻璃被打破时,会立即响起警报声。一旦盗贼作案,触动玻璃中的警报装置,甚至触发与之相串联的致伤武器或致晕气体装置等,就会出现报警及相应的措施,以便及时擒拿盗贼,保护财物不致失窃。
防弹玻璃,是由多层不同厚度的透明平板玻璃和多片PVB胶片科学地组合,叠合而成的特种夹层玻璃,总厚度一般在20mm以上,要求较高的防弹玻璃总厚度可以达到50mm以上。一般来说,防弹效果与防弹玻璃的结构因素有关:防弹玻璃的总厚度与防弹效果成正比;防弹玻璃结构中的胶片厚度与防弹效果有关,如1.52mm胶片防弹效果优于使用0.76mm胶片的防弹玻璃;玻璃强度与防弹效果有关,采用钢化玻璃制作的防弹玻璃,其防弹效果优于普通玻璃制作的防弹玻璃。防弹玻璃的使用安全效果主要有两个判断标准,第一是子弹不得贯穿,若子弹穿破而过即丧失了屏护作用,第二不能背面玻璃掉碴,因为碎碴的飞溅也可能伤及人身。在夹层玻璃中夹一层非常结实而透明的化学薄膜,不仅能有效地防止枪弹射击,而且还具有抗浪涌冲击、抗爆、抗震和撞击后也不出现裂纹等性能。它可以成功地抵御子弹及子弹击碎的玻璃碎片的穿透,成为防弹玻璃。玻璃的防弹性能很大程度上取决于它的总厚度和子弹能量。由于玻璃和PVB胶片粘合得非常牢固几乎成为一个整体,且因玻璃具有较高的硬度而PVB胶片具有良好的韧性,因此,当子弹接触到玻璃后,它们的冲击能量可被削弱到很低的程度乃至为零,所以不能穿透。防弹玻璃可用作军事防御、银行柜台的护卫玻璃、金银手饰等贵重物品的展示柜以及其他特定的工作场所。利用化学强化玻璃、PU膜和PC板在高温高压下形成复合增强玻璃,可以有效的降低总厚度,而性能更好,有利于降低整车质量,降低能耗,节能环保。
防火玻璃,是一种新型的建筑用功能材料,具有良好的透光性能和防火阻燃性能。防火夹层玻璃按生产工艺特点又可分为复合型防火玻璃和灌注型防火玻璃。防火玻璃的品种较多,主要的品种有:夹层复合防火玻璃是目前国内外市场常见而又极为畅销的透明夹层复合防火玻璃。它由两层或两层以上的平板玻璃中间夹以透明的防火胶粘剂组成。其防火性的强弱主要取决于防火胶粘剂性能的好坏。防火胶粘剂一般可分为无机材料(硅酸钠或又称为水玻璃),有机材料(丙烯酰胺及阻燃剂等)等两个大类。我国生产防火玻璃的厂家广泛采用无机材料为胶粘剂制作防火玻璃,因其原材料来源价廉又丰富,用它可在室温或在l00℃以下进行固化。该防火玻璃在遇火灾时,胶粘剂会迅速发泡膨胀形成绝热的耐火隔热的泡沫层,能吸收大量热量。如遇火灾而破碎时,还能粘接破碎的玻璃片,以保持防火玻璃的完整性而不会伤人。
夹丝防火玻璃,是在两层玻璃中间的有机胶片或无机胶粘剂的夹层中再加入金属丝、网物而制成的复合玻璃体。加入了丝或网后,不仅可提高防火玻璃的整体抗冲击强度,而且能与电加热和安全报警系统相连接起到多种功能的作用。该防火玻璃惟一的缺陷是透光度欠佳。
特种防火玻璃,是指采用的玻璃基片为特种成分的玻璃,而非普通平板玻璃成分的玻璃。它主要有硼硅酸盐防火玻璃、铝硅酸盐防火玻璃、微晶防火玻璃等。其共同特点是:由于成分的不同,玻璃软化点较高,一般均在900℃以上;热膨胀系数低,在强火焰下一般不会因高温而炸裂或变形;尤其是微晶防火玻璃,除具有上述特点外,还具有机械强度高、抗折、抗压强度高及良好的化学稳定性和物理力学性能。它同样具备软化温度高、热膨胀系数小的优点,它们用作防火玻璃,都为上等佳品。
中空玻璃,是由两片或多片平板玻璃组合而成,由两层玻璃构成,四周用高强度、高气密性复合粘结剂将玻璃与密封条、玻璃条粘接密封,中间有6~9mm的空气层充入干燥气体,边框内充以干燥剂,以保证玻璃片间空气的干燥度。四周边部玻璃片之间夹有充填了干燥剂的铝合金隔框,之间用丁基胶粘结密封后,再用聚硫胶或结构胶密封。
中空防火玻璃,是防火玻璃的新品,是集隔音降噪、隔热保温及防火功能于一身的新型玻璃。它是在制作中空玻璃的基础上,只需在有可能接触火灾或火焰的一面玻璃基片上涂覆一层金属盐,在一定温度、湿度下干燥后,再加工成形状各异的中空玻璃门、窗、隔断、隔墙、防火道等用的中空防火玻璃。
单片防火玻璃(DFB),是在一定耐火时限内具有耐火完整性、能够有效阻隔火焰及烟雾蔓延的单层透明特种玻璃。由于单片防火玻璃质地轻薄、通透性好、强度高,现被广泛应用于建筑外幕墙、建筑外窗、隔断墙、挡烟垂壁、共享空间、中庭、采光顶、炉前视窗等。
空调玻璃,是用双层玻璃加工制造的,是将暖气送到双层玻璃的夹层空腔中,然后由气孔散发到室内,代替暖气片。这不仅可节约能量,而且方便、隔音和防尘,到了夏天还可改为送冷气。
憎水玻璃,是在普通玻璃上涂覆一层硅有机化合物薄膜(憎水性),它不沾雨水,落到其上面的水滴形成圆珠自动滚落下去。因此,汽车前风挡玻璃采用这种玻璃,就可省去刮水器。汽车在雨天高速行驶中,雨水等会粘附在风挡玻璃或后视镜玻璃表面,严重影响驾驶员的视线,即使采用雨刮器,也会留有很多死角,而且对于侧面的前门玻璃、二门玻璃雨刮器就无能为力。对于前风挡玻璃,透视率、光洁度和保持雨天清晰的视野越来越受到车主重视。如果在汽车玻璃表面涂覆憎水性薄膜,雨滴将不会粘附于表面而呈圆珠状,靠自重或风力滚落于玻璃外,使玻璃表面保持干净透明状态,驾驶员的视野得到充分保证,汽车运行安全性能大大提高。国外已率先在汽车前风挡玻璃上使用类似的憎水薄膜。实现憎水性表面有两种途径,其一是涂覆烷氧基硅盐类、烷氧基聚合物、有机聚合物、石蜡和氟素化合物等低表面能物质,使玻璃表面具有较低的表面自由能;其二是使表面达到具有纳米级的微观凸凹表面,主要采用硅粒子与PTEF粒子的加入、腐蚀处理、有机气体的等离子聚合、金属表面的阳极氧化、添加升华材料、分相及冲压成形等方法。使用憎水汽车玻璃,在下雨时,雨水会迅速从上方滑出挡风玻璃的范围,可以增加驾驶者的视野,减少发生事故的可能性。
隔音玻璃,是一种对声音起到一定屏蔽作用的玻璃产品,通常是双层或多层复合结构,夹层玻璃中间的玻璃膜层对声音传播的弱化起到关键作用,具有隔音功能的玻璃产品包括夹层玻璃。众所周知,声音是依波的方式传播的,遇到物体会产生反射、折射、透射等现象。当声波冲击到玻璃表面时,由于玻璃的密度及表面特性使大部分的声波反射回去,这既是玻璃隔声的原理。随着社会的不断发展,噪音污染问题也越来越严重,尤其是城市中的交通噪音不断扩大。隔音机理主要有两种:一是通过反射隔音,改变声音的传播方向,方向性的机械能量转化为无方向的能量;二是通过吸收噪声,将声音能量转化为热能的方式来降低噪声。隔音中间膜通过在两层普通中间膜中夹一层隔音芯层,当噪声通过隔音芯层时便可以损失掉一部分分贝,减轻噪声给人带来的不快感。在1000~4000Hz之间人们听觉最容易感觉到的范围内,隔音值最大可以提高5dB以上。利用隔音中间膜做成的夹层玻璃(2.1mm玻璃+0.76mm隔音PVB膜+2.1mm玻璃)可以获得33dB以上的隔音效果。汽车在行驶过程中,乘客在车内会听到来自很多方面的噪音:发动机、车轮与地面摩擦、汽车本身振动以及风噪等,普通的汽车玻璃能阻隔一部分的噪音,但是无法满足目前乘客对噪音舒适性的要求。福耀采用隔音玻璃来满足这种要求。
导电玻璃,电阻率较低,具有导电能力的玻璃。可分为体积导电玻璃和表面导电玻璃两种。表面导电玻璃是在普通玻璃表面涂覆上金属或金属氧化物,具有导电性能的玻璃。透明导电玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上,利用磁控溅射的方法镀上一层氧化铟锡(俗称ITO)膜加工制作成的。液晶显示器专用ITO导电玻璃,还会在镀ITO层之前,镀上一层二氧化硅阻挡层,以阻止基片玻璃上的钠离子向盒内液晶里扩散。高档液晶显示器专用ITO玻璃在溅镀ITO层之前基片玻璃还要进行抛光处理,以得到更均匀的显示控制。液晶显示器专用ITO玻璃基板一般属超浮法玻璃,所有的镀膜面为玻璃的浮法锡面。因此,最终的液晶显示器都会沿浮法方向,规律的出现波纹不平整情况。这种玻璃通过微量的电流,就会发生热量,附在车窗上的霜冰便会立即融化,不会影响车内人员的视线。因它只需要极小的电流,所以不会伤人。
控制雨刷玻璃,可自动控制雨刷,因为这种玻璃具有雨点传感作用,其传感器可测出雨点,然后打开风挡玻璃上的雨刷,并根据雨量的大小变化,随时改变雨刷速度。其原理是:它向风挡玻璃发射一束红外光,温度能影响玻璃反射这道光束的能力,这一信息被装在驾驶员视镜后面的一个控制器收到,就能控制雨刷速度。
尽管汽车业与玻璃业是属于两个不同领域的行业,一个是机械制造业,一个是建筑材料工业,但从汽车的发展历程来看,两者的关系越来越密切。玻璃技术已经完全渗入了汽车行业之中。多年来,汽车侧窗和后窗玻璃都是单片钢化玻璃。虽然钢化玻璃属于安全玻璃范畴,但对于汽车使用者而言仍然具有很多缺点,如钢化玻璃受到冲击时,破碎颗粒仍然可能伤害乘客;钢化玻璃的易碎性,给窃贼可乘之机;单片的钢化玻璃对交通、噪声、风噪、紫外线的隔绝效果欠佳,增加行车能耗。在这样的情况下,诸如电加热除霜雾玻璃、热增强夹层玻璃、防盗报警玻璃、防弹玻璃、防伪玻璃和隐私玻璃等就陆续出现在人们的视野中。现在的汽车玻璃种类繁多,性能突显,都极大地改善了汽车玻璃的安全使用性能。
6