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平板玻璃表面條件對鍍膜的影響

2017-10-25 來源：薄化產(chǎn)業(yè)研究

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【中玻網(wǎng)】玻璃的表面是在成型過程中形成的。所以成型和冷卻期間發(fā)生的物理反應和化學反應（特別是與大氣發(fā)生的反應）會給玻璃表面的性能帶來非常顯著的影響。下圖列出了這些較重要的物理效應和化學反應。

　　氣體環(huán)境：主要包括：O2、SO2、H2O

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　　(成型冷卻期間在平板玻璃表面發(fā)生的重要物理效應和化學反應)

　　這些較重要的效應和反應包括：

　　鈉蒸發(fā)

　　主要是氧化鈉和氫氧化鈉會導致玻璃表面的鈉成分比玻璃體內的低。在浮法玻璃的生產(chǎn)過程中，在1500~600之間的溫度范圍內，漂浮區(qū)域內的鈉化合物會發(fā)生蒸發(fā)。

　　脫堿作用

　　大約600度時，冷卻區(qū)（特別是在冷卻區(qū)內添加到大氣中的二氧化硫的作用下）會發(fā)生脫堿作用。在這個過程中，玻璃表面的鈉會與二氧化硫以及大氣中的氧氣發(fā)生發(fā)應。反應生成的硫酸鈉會沉積在表面上。當玻璃在冷卻區(qū)內有傳動輥進行傳送的時候，它起到潤滑劑的作用。（由于平板玻璃表面內和表面上都發(fā)生了反應，所以現(xiàn)在表面處的性能與玻璃體內的性能之間存在差異了。脫堿作用和鈉蒸汽幾乎改變了玻璃表面所有的物理和化學性能）

　　與水汽反應

　　在600度到室溫的范圍內，玻璃表面會與大氣中的水蒸氣發(fā)生反應。這樣在玻璃表面內和表面上都會產(chǎn)生高活性并對鍍膜過程非常重要的羥基。羥基的活性很高，它可以確保鍍膜膜層具有可靠的附著力。不過它也同時具有一個缺點，那就是它會吸收潮氣，從而導致玻璃表面總是覆蓋著一層很薄的水膜，而正是這層水膜將會給鍍膜工藝帶來相反的影響。當然，玻璃表面上的羥基也是玻璃具有親水性的原因。

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　　(具有末端羥基的平板玻璃示意圖)

　　從上面的圖可以看出水膜的上層只有通過剩余化合價（范德瓦爾斯力）松散的連接在一起。用來衡量結合能量的吸附能只有大約8~25KJ/mol。我們把這種膜與表面之間很松散的結合稱為物理吸附。這部分水膜的厚度決定于溫度和空氣濕度，非常大可以達到大約50nm。然而，水膜下層的連接要緊密得多了，它的吸附能可以達到42~125KJ/mol。我們稱這種結合為化學吸附。它是由玻璃表面的電子與其鄰近的水膜上的電子的交換產(chǎn)生的。這部分水膜只有大約1.5nm厚。雖然上層的水膜可以相當容易的除掉，但是要去掉下層的水膜就必須具有400度以上的高溫或者其他足夠高（如離子或原子轟擊）的入射能量。如果水膜的存在擾亂了鍍膜過程，那么和努力去掉水膜相比，增加沉積一個可以結合水膜附著力提高層則更加可行。例如氧化鉍就具有非常優(yōu)異的附著性能，無論是玻璃表面還是其他膜層它都可以很好的進行結合。

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