天津市泰晶玻璃技術(shù)推廣中心

單片防火玻璃技術(shù)概述

一、單片防火玻璃生產(chǎn)工藝

 1.1  目前建材市場符合我國國家標準《GB15763.-2009》的平板單片防火玻璃有三種類別：單片非隔熱型防火玻璃、硼硅酸鹽平板防火玻璃、進口防火原片。其中單片非隔熱防火玻璃市場占有率高，是目前市場主流。

1.2   單片非隔熱防火玻璃工藝在我國發(fā)展已有20多年的歷史，1997年由硅酸鹽所在原熱化學(xué)鋼化基礎(chǔ)上經(jīng)多年改進形成的冷化學(xué)鋼化工藝為主導(dǎo)工藝，自上市以來經(jīng)多次改進已經(jīng)形成穩(wěn)定，可操作性強、成本低的一套完善的單片防火玻璃加工工藝，目前在國內(nèi)已經(jīng)大范圍推廣應(yīng)用。

1.3   冷化學(xué)鋼化工藝的基本原理為：溶液與玻璃表面接觸靶向滲透，首先將玻璃內(nèi)的熱膨脹系數(shù)高的物質(zhì)置換出來進入空氣氧化掉，同時低膨脹系數(shù)的貴金屬離子在一定溫度下化合，活性較大，與玻璃本身原有離子團有機結(jié)合，再進行物理鋼化封閉形成穩(wěn)定的低熱膨脹系數(shù)的分子團和低膨脹網(wǎng)帶，從而提高玻璃的整體耐火性能。其完整實施步驟為：一：置換反應(yīng)發(fā)生，二：特殊封閉性鋼化，三：成品自檢。此工藝被國外學(xué)者形容為“兩條腿的巨人”工藝，即兩種特殊技術(shù)，一個統(tǒng)一質(zhì)量標準自檢。

  目前市場上絕大多數(shù)單片防火玻璃生產(chǎn)企業(yè)均采用上述工藝生產(chǎn)，此工藝具有介入性強，設(shè)備易于改造，操作簡單等優(yōu)點，但也有成品質(zhì)量不高，企業(yè)執(zhí)行度不夠很容易作假等缺點。

二、目前現(xiàn)狀

  2.1  近年來單片防火玻璃在建筑領(lǐng)域應(yīng)用量越來越高，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，質(zhì)量問題頻出。本科室在單片防火玻璃日常監(jiān)督檢測工作中，以及和與諸多產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)負責(zé)人交流中總結(jié)為兩個方面：一是，很多企業(yè)不明確原理技術(shù)投入低，不注重產(chǎn)品質(zhì)量不進行自檢。二是，目前很多企業(yè)不改造設(shè)備，靠代辦來的檢測報告走市場。

2.2   就源頭技術(shù)角度而言，此工藝在研發(fā)之初是分兩步走的，一步是由硅酸鹽所團隊研發(fā)的置換反應(yīng)制劑，一步是由國內(nèi)知名鋼化爐研發(fā)機構(gòu)研制一種適合離子封閉和網(wǎng)帶形成的特種鋼化爐。兩種技術(shù)的有機融合形成了現(xiàn)有的單片非隔熱防火玻璃冷化學(xué)鋼化工藝。后來在2006年基于此項技術(shù)工藝的成品率低企業(yè)硬件各有差異等因素，專家團隊又研發(fā)了簡易自檢設(shè)備，便于企業(yè)統(tǒng)一標準，進行定性定量檢測，以改善自身工藝，提高成品率。同年國家發(fā)布了《 GBT 12513-2006 鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗方法》等檢測標準。

而目前市場在這三方面均出現(xiàn)較大問題，造成了產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，質(zhì)量問題頻出的亂象。

三、問題實質(zhì)

  3.1 置換助劑問題   冷化學(xué)工藝制造單片防火玻璃所用的置換用溶劑的生產(chǎn)是嚴苛的技術(shù)和設(shè)備要求的，據(jù)其公開資料闡述，首先將低膨脹物質(zhì)本塊進行離子對撞取得離子，瞬間實施離子防氧化包被，然后進行離子螯合劑加入保護劑形成室溫穩(wěn)定溶劑的方式來取得。制造工藝和設(shè)備非常特別，目前國內(nèi)只有一家國有企業(yè)能加工制造，其掌握的單質(zhì)離子靶向滲透技術(shù)，離子包被技術(shù)是該溶劑的核心技術(shù)，目前處于國際領(lǐng)先水平。而此溶劑因為制造工藝復(fù)雜特殊，價格高昂，產(chǎn)量不高等原因一直沒有商品化，而市場大量充斥的溶液均屬化學(xué)分子調(diào)配制造，并不具備置換高膨脹離子的功能，更不可能完成置換反應(yīng)，這就形成了企業(yè)不懂原理購買假溶劑，或者買到真溶液不改善硬件設(shè)備，不嚴格按照工藝生產(chǎn)，不能將工藝完整實施，形成了掩耳盜鈴式的生產(chǎn)模式，產(chǎn)品質(zhì)量無法保證。

 3.2硬件設(shè)備曲解問題  與此冷化學(xué)鋼化工藝相匹配的鋼化設(shè)備主要是基于對平板玻璃整體熱應(yīng)力值的維護和改善，以到保證植入銫鈦等貴金屬離子網(wǎng)帶穩(wěn)定形成，抵御紫外線對玻璃的整體性能氧化還原作用，而并非目前市場上所推崇的“高應(yīng)力”“高強度”鋼化爐可以做出合格防火玻璃。鋼化設(shè)備的改進點主要在風(fēng)柵狀態(tài)（由點狀改為帶狀以屏蔽封閉死角）和出風(fēng)壓力方面，并不是單純的提高玻璃的表面硬度形成短時耐火性能方面。這一點給很多研究技術(shù)但不懂原理的企業(yè)技術(shù)人員造成了不小的技術(shù)誤區(qū)，因為很多企業(yè)在對高應(yīng)力爐鋼化成品進行檢測時可以暫時提高玻璃防火性能，而在玻璃裝在外墻后，紫外線作用下很快失去耐火性能，甚至有些成品沒有出廠性能即下降至原片狀態(tài)，導(dǎo)致工程抽檢不合格。這主要是因為高溫下玻璃表面的低膨脹系數(shù)離子被氧化掉形成了淺表性應(yīng)力，而高應(yīng)力爐并不能進行離子植入，無法形成熱穩(wěn)定離子網(wǎng)帶這也就是是說在氧化掉表面雜質(zhì)同時玻璃內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)也發(fā)生了分子裂性聚變，失去了原始平板玻璃的韌性，物理測定就是脆性增強，很容易碎。

據(jù)此，核心工藝中的另一條“腿”特種鋼化設(shè)備也被市場曲解，形成了很多企業(yè)號稱不用置換劑直接高強鋼化也可以做單片防火玻璃的錯誤論調(diào)，也突然出現(xiàn)很多生產(chǎn)不合工藝原理的專用爐和高強度爐子的硬件的設(shè)備廠家。

3.3自檢設(shè)備不合格問題   檢測設(shè)備猶如裁縫的尺子，尺子不準無法量體裁衣。單片非隔熱防火玻璃的檢測主要依據(jù)《GBT 12513-2006 鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗方法》，而此方法是基于國標《GB15763.-2009》、歐標、英標來界定防火玻璃性能的。因成本問題，企業(yè)自檢工藝主要是模擬國標檢測設(shè)備的定性檢測，并不能定量檢測。而市場一些商家根據(jù)標準所列參數(shù)制造出一批外觀精美，貌似設(shè)備先進的大鐵箱子銷售給企業(yè)作為模擬爐，來界定產(chǎn)品質(zhì)量，對產(chǎn)品質(zhì)量控制造成很不好的影響。

  單片非隔熱防火玻璃的檢測設(shè)備主要是模擬建筑著火時候的氣浪壓力，環(huán)形凸點，不確定性循環(huán)熱爆點對玻璃表面和附屬物理物進行沖擊的綜合因素來沖擊玻璃樣品表面，再經(jīng)高精密探測控制設(shè)備進行多點程序化模擬控制形成，而非一個燃燒機加幾個廉價探測頭能在電腦屏幕形成類似曲線就可以進行定量檢測。這樣的設(shè)備做定性檢測勉強可以。就正品而言，一套測溫測壓探頭市場價格就要十幾萬，而一些廠家的模擬爐才銷售幾萬元。據(jù)調(diào)查，目前國內(nèi)能生產(chǎn)合格自檢爐的企業(yè)并不多。不準的尺子，盲目的自檢是不能提高質(zhì)量改進工藝的。

   綜上，此核心工藝的三個方面均存在問題了，成品質(zhì)量必然良莠不齊。好在目前，相關(guān)國家科研機構(gòu)已經(jīng)針對此現(xiàn)狀加緊了硼硅酸鹽平板玻璃量化低成本合成項目的科技攻關(guān)進程，以摒棄此工藝的成品質(zhì)量不高，企業(yè)執(zhí)行度不夠很容易作假的缺點，當成品率很高，性價比合適的硼硅酸鹽耐火平板玻璃大量融入市場時這樣的的局面才會得以改善。