中国建材总院玻璃深加工技术及产品创新纪实-【新闻】

随着我国对建筑节能、建筑防火、居室环境要求的不断提高，玻璃深加工产品的应用日益广泛，政府相关部门也陆续出台了一系列关于节能、环保的政策与措施，为玻璃深加工产品的推广和普及提供了新商机。中国建筑材料科学研究总院作为国内建筑材料与无机非金属材料专业较大的综合性研究机构和技术开发中心，秉承技术创新、产品推新的宗旨，近年来在玻璃深加工行业一直致力于新品种、新工艺、新装备的开发和推广，不断满足玻璃产品在国家能源、安全、环保等领域，以及建筑节能、建筑安全、太阳能利用等方面的需求。

低辐射(Low-E)玻璃

膜系设计制造实现规模应用

中国建材总院在玻璃深加工技术研究方面具有悠久的历史，是热弯、钢化、夹层等多项玻璃深加工技术的发源地。半个多世纪以来，总院科技人员矢志不渝，一直走在推动玻璃行业技术进步的道路上。

低辐射(Low-E)玻璃作为建筑节能玻璃的代名词，从20世纪90年代开始被引入我国。现今，从国外引进的离线Low-E玻璃生产线在神州大地上遍地开花，然而，膜系设计及制造技术发展滞后，与国内生产规模极不相称。同时，产品性能和设计平均水平均落后于国外同用途产品，而且设备的稳定性、控制精度等与国际先进水平也存在较大差距。

2011年，中国建材总院承担了国家“十二五”科技支撑项目——离线Low-E玻璃产业化关键技术研究，该项目由“千人计划”汪洪博士及其团队负责相关研发工作。历时3年，在项目实施过程中形成了一系列新方法、新工艺、新装备，提高了银基Low-E膜系的热稳定性，改进了磁控溅射镀膜工艺，自主开发了镀膜关键部件、阴极系统关键设备，提高了阴极靶材利用率，建成了年产能250万平方米的生产示范线。

新产品开发方面，中国建材总院建立了国内较早的针对Low-E镀膜玻璃工艺调试及性能分析的实验室平台，为薄膜新材料及膜系开发提供了便利;引入单层薄膜重合及可见光谱重合的调色方法，避免对操作人员的过度依赖;编制国内首款具有膜系设计、热工分析、结构反应等优化功能的计算机辅助软件，可显著缩短研发周期，节约成本;开发适合于不同地区的Low-E膜系产品，产品性能达到国际先进典型产品指标。

中国建材总院在新工艺研究中实现了新突破，即Low-E玻璃的功能层-Ag薄膜的团聚机理及抑制方法，适当掺杂Ti，在钢化工艺条件下对银膜的团聚有抑制作用;利用类金刚石(DLC)薄膜提高Low-E膜系加工性能，结果表明对于钢化Low-E产品，镀制DLC薄膜可以在不改变原有设计的情况下有效提高Low-E玻璃耐洗刷性和耐腐蚀性。

科技人员在新装备研制方面，自主设计开发出镀膜关键部件阴极系统，实现磁场均匀性达到±1%，平面阴极靶材利用率可达40%，旋转阴极靶材利用率达到80%以上。

目前，中国建材总院利用创新成果，形成的产品开发技术已与信义玻璃、武汉长利、新福兴等国内知名厂商建立了长期的技术开发、技术服务合作关系，合同总额已达200万元以上。课题设计制造的生产线得到了重庆渝虎玻璃公司的认可，已在该公司实现稳定生产，并且目前正在与兰州玻璃、中联玻璃等公司建立生产线投资意向。

真空玻璃

大力开发工业化生产装备

在国家提倡节能环保、节能减排，实现科技创新的大力号召下，真空玻璃由于能够阻断玻璃中的传导和对流传热，有效降低了玻璃门窗的传热系数，是当前高效节能玻璃的发展方向。然而，真空玻璃技术自1998年进入我国以来，发展缓慢，主要是由于真空玻璃生产技术及装备落后，未实现规模和自动化生产，安全真空玻璃制造关键技术遭遇瓶颈，导致生产效率低、成本高、安全性能差。

2011-2013年，中国建材总院与北京新立基真空玻璃技术有限公司、青岛亨达玻璃科技有限公司共同承担完成了国家“十二五”科技支撑项目课题——真空玻璃规模化生产关键技术研究，该项目成功开发了一系列真空玻璃规模化生产关键技术与装备，钢化真空玻璃与夹胶真空玻璃两项技术成果，大大提高了真空玻璃的强度和安全性，为真空玻璃提供了更广阔的应用领域。

此外，围绕真空玻璃现有问题及未来发展需求，在Low-E镀膜玻璃钢化技术、全钢化真空玻璃制备及无铅低温封接玻璃等领域也均取得了重大突破，其中Low-E镀膜玻璃钢化产品弯曲度在0.13‰-0.33‰之间，钢化应力可达160MPa;新研制的具有红外光谱吸收特性的低温无铅封接玻璃粉，有效解决了真空玻璃制造无铅化和钢化玻璃封接应力衰退的技术难题。利用普通封接玻璃粉和常规封接工艺，会导致钢化玻璃严重退火，无法获取真正的钢化真空玻璃，这也一直是影响钢化真空玻璃生产和应用的一个瓶颈问题。而总院开发的铋锌硼系无铅封接玻璃粉，配合独特的光谱辐射加热技术，可有效减少钢化应力的衰退(实验证明应力衰减可控制在5%以内)，并且采用该技术在实验室已制备出尺寸为300×300mm的钢化真空玻璃样品，表面应力达126MPa，目前正积极推进大规模工业化生产装备的开发。

夹层式结构反射镜

力促新能源推广普及

我国作为一个以煤炭为主要能源的国家，能源紧缺、环境污染已成为制约经济社会可持续发展的瓶颈，因此对新能源的开发利用就显得尤为重要。我国“十二五”规划纲要已明确了太阳能光热发电产业的战略地位，提出“重点发展太阳能热利用”的要求。

太阳能光热发电(CSP)技术是利用反射镜将太阳辐射能转换成热能，并通过热力循环过程而发电，是一种完全清洁的发电方式。反射镜作为太阳能光热发电的核心部件，反射镜的质量及聚光效果将直接影响光热发电系统的工作效率。目前，国外CSP反射镜的主流产品是2.5～5mm厚的普通浮法玻璃或低铁玻璃进行钢化制镜，结构以单层为主。国内光热发电用反射镜专用生产线以引进国外设备和技术为主，引进费用高，产品类型单一。由于国内光热发电市场刚刚起步，示范工程的类型、规模多样，因此国外引进生产线不能满足不同类型电站对反射镜的需求，而且难以连续化运转，造成产能的巨大浪费。

中国建材总院自2005年开始，跟踪国外太阳能光热发电研究进展，积极开展基础研究。2010年，总院结合自身技术优势，设计开发了夹层式结构反射镜。夹层式反射镜由1.1mm玻璃银镜与4mm玻璃背板或金属背板层合粘结而成，反射率大于94%。夹层结构反射镜抗风压能力强，有利于降低抖动对聚光效果的影响，中间胶合层有利于反射镜中应力的释放，使反射镜不被破坏;边部密封技术隔绝了银层与外界的接触，保护银层不受侵蚀破坏，提高了反射镜的耐候性。该结构较大的优势在于，即使反射镜破碎，但在中间层材料的粘接作用下，镜面不会脱落，几乎不影响反射镜的聚光效果，同时减少了更换率，有利于降低电站的成本。

夹层式结构反射镜适合于各种规格的槽式、碟式、塔式、菲涅尔式、聚光光伏等光热发电系统的使用，设计灵活，产品系列完善，适应市场能力强，具有广阔的市场前景。截至目前，总院的反射镜产品已经在西安航空动力有限公司碟式斯特林发电系统、兰州大成科技有限公司“能源树”聚光光伏发电系统、北京电影机械研究所槽式发电八达岭示范工程、益科博能源科技(上海)有限公司三亚“模块定日阵”光热发电示范线上得到了应用。

夹层复合防火玻璃

优化性能保障居住安全

近年来，由于我国高层建筑火灾事故频发，使得公众对消防安全意识有了大幅提高。随着建筑消防法规的逐渐完善，建筑物、交通设施等防火安全部位强制要求安装防火玻璃，以较大程度保护人身和财产安全。

夹层复合防火玻璃由玻璃和中间防火胶层复合而成。当火灾发生时，防火胶层会迅速发泡膨胀形成绝热耐火隔热泡沫层，充分吸收热量。即使遇火破裂，在中间防火胶层的粘接作用下，依然能够保持防火玻璃的完整性。复合防火玻璃可根据防火等级的不同，设计玻璃分层和胶层厚度。

中国建材总院于2009年开始研制夹层复合防火玻璃，并进行了大量的工艺技术试验及性能检测工作。2010年，其制备的规格1100×600×21mm(长×宽×厚)由国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心进行耐火性能的测试。经检测，防火等级为A类Ⅱ级，耐火隔热性达到65分钟，完整性达到75分钟，符合GB/T12513-2006《镶玻璃构件耐火试验方法》所规定的要求，其透光度、雾度、耐热、耐寒、气候循环、耐光实验等相关技术指标均达到国外同等级别产品的性能。

夹层复合防火玻璃属于A类防火玻璃，具有耐火完整性和隔热性，火灾发生时，能防止火焰蔓延，减少次生灾害的发生，为救援争取时间，较大程度保护人身和财产安全。由于夹层复合防火玻璃性能优于单片防火玻璃和灌浆防火玻璃，因此其成为防火玻璃市场的主打产品是必然趋势。夹层复合防火玻璃适合用于办公楼、宾馆酒店、购物中心、学校、机场、船舶等需要兼具耐火完整性和隔热性的场所，是守护在公民身边忠实的消防卫士。

目前，复合防火玻璃市场基本为国外厂商(Pilkington、Schott、AGC、SGG、CGI)所垄断，引进费用昂贵。其中防火时间为60min的复合防火玻璃价格为4000～5000元/m2，防火时间为120min的复合防火玻璃价格超过万元。复合防火玻璃国产化有利于打破国外垄断，若使其大面积推广应用对保护国民财产安全具有重要意义。

上述新产品和新技术的推广应用，对我国节能减排、绿色环保和新能源政策的执行具有推动作用。中国建材总院作为行业研发机构，始终坚持以新技术、新成果的系统配套和工程化研究开发为重点，以玻璃行业急需共性和关键性技术问题为主攻方向。在今后的工作中，总院将结合节能减排、低碳经济和新能源应用的发展趋势，不断推出深加工领域技术先进、性能可靠、实用性强的生产技术。

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