目前國際玻璃新技術均向能源、材料、環保、信息、生物等五大領域發展。在材料方面,主要指玻璃原片的生產向大片、薄片、厚片、白片四個方向發展。在研發新技術方面,通過對玻璃產品進行表面和內在改性處理,使其更具備強度、節能、隔熱、耐火、安全、陽光控制、隔聲、自潔、環保等優異功能。
1、浮法生產技術方面
在平板玻璃原片制造技術上,目前國際上還沒有新的更好的方法能夠取代浮法成型工藝,但浮法技術本身仍需繼續完善和提高。
(1)超薄技術
薄浮法玻璃成型與錫液控制問題緊密相關,在眾多不同的調節錫液流的方法中,有一個共同的趨勢???抑制錫槽中的錫液并減小錫槽每個截面沿錫液寬度方向和液層厚度方向的溫度梯度。
無色透明優質超薄玻璃是生產ITO導電膜玻璃的重要材料之一,目前該產品正走俏國際國內市場,供不應求。不少國家的玻璃制造商早已看到這個有利的商機,紛紛將原有的個別生產線改成超薄玻璃生產線。英國皮爾金頓公司將一條較小的浮法線改成在線鍍膜超薄玻璃生產線,可生產0.4至1.1毫米的薄玻璃,板面的平整度極佳,微波紋起伏只有30至50納米。
(2)在線鍍膜技術
世界先進國家在浮法線上成功地進行了在線金屬化合物熱解鍍膜技術、化學氣相沉積鍍膜技術,并成功在線生產出了低輻射鍍膜玻璃和陽光控制低輻射玻璃。英國、法國、比利時等國還能在線生產玻璃鏡。
(3)浮法玻璃退火窯輥道技術
在退火窯的熱端,解決“輥印”有兩種不同的方法和途徑。一是開發一種非常硬的應用于金屬輥的陶瓷表面涂層。它易于清潔并恢復到光滑的拋光表面。二是開發一種能阻止表面附著物形成的輥道包覆材料。目前所用的主要是熱慣性低的鋁硅酸鹽或鈣硅酸鹽纖維輥道包覆材料。在退火窯的冷端,金屬輥在不同工藝參數下仍然會有硫化物和錫等附著物。包覆輥道及采用硬質涂層輥道已基本解決了這一問題。
(4)一窯多線
國際上的玻璃商為適應市場需求,節約能源和控制生產總量,防止積壓,設計建成了一窯兩線(兩個品種)的生產方式。美國加迪安公司在美國南卡羅來納州的浮法玻璃工廠進行技術改造使之成為一窯兩線,改造后的600t/d級浮法線新增設100t/d壓花玻璃生產線,可同時生產浮法玻璃及壓花玻璃。美國另一家公司在沙特建設550t/d級浮法線的同時,建有100t/d級壓花玻璃線。日本旭硝子公司在國內建設一條500t/d浮法玻璃生產線的同時,也建造了100t/d級壓花玻璃生產線。歐洲的玻璃制造商也在改造建設浮法及壓延一窯兩線生產線,英國皮爾金頓公司已經發明了一窯三線的專利。
(5)計算機模擬技術在玻璃工業中的應用
我國目前一些浮法玻璃企業通過設備引進,雖然在裝備上已接近國際水平,但就其整體技術水平和產品質量與國際先進水平比尚有不小差距。究其原因,問題主要在于我們對浮法成型的機理和穩定控制認識上還不到位,工藝調整主要靠經驗進行,沒有理論依據做支持。二十多年來,國外利用計算機模擬技術對熔化、成型和退火進行了大量研究,已取得了可喜成績。荷蘭TNO組織開發的“玻璃池窯三維數學模型”已被美國福特公司、PPG公司以及比利時格拉威伯爾等十幾家公司應用,取得了良好效果。而國內三維模擬只對生產電真空玻璃熔窯進行過試用,對玻璃熔窯的仿真模擬一般只限于二維,有的公司雖然做過三維的模擬,但不夠深入,還不足以真正地指導生產。采用計算機數學模擬技術加強對浮法玻璃的熔化、成型和退火控制,以進一步提升國內浮法玻璃整體水平和產品質量至關重要。
(6)節能工藝技術
玻璃熔窯的各種氧氣燃燒技術,包括富氧燃燒、噴氧、富氧空氣補給、純氧燃燒助燃、全部純氧燃燒五種形式正成為研究試用的熱點之一。
另外,嚴格控制熱交換、設備配置的標準化、玻璃帶的加寬等,可以大大提高浮法工藝的生產能力和經濟效益。傳統工藝規定在錫槽的頭部和中部區域加熱,在尾部區域強烈冷卻。新的觀點則要求錫槽中的熱交換調節不僅要減小加熱功率,而且要減小冷卻強度,這樣可節約熱能。為此而采用更為準確調節錫槽熱制度的新方法,例如采用安置在錫槽窺孔上的專用加熱器以及可調節選擇溫度的工藝冷卻器等。為了節省錫液及合理利用錫槽,在玻璃帶寬度和板根寬度比例不斷增大的趨勢中通過改進拉邊機,以及有效加熱和冷卻,可以生產寬度接近于板根寬度的玻璃帶。
(7)環保技術
玻璃熔窯廢氣中的硫氧化物SOX、氮氧化物NOX和煙塵是污染大氣環境的主要有害成分,為了保護大氣環境,國際上許多國家相繼制定了嚴格的玻璃熔窯廢氣排放標準和相應的排污收費標準,建立了較為完善的環保管理體系,對SOX、NOX和煙塵等有害物質的排放作了嚴格限制,有關玻璃生產企業積極開發和推廣應用新的玻璃熔窯廢氣治理技術。一是靜電除塵技術,靜電除塵器有板狀和管狀兩種。二是降低硫氧化物排放量的技術,硫氧化物SOX主要指SO2和SO3,可與堿性吸收劑反應而生成硫酸鹽和亞硫酸鹽。廢氣脫硫,根據吸收工藝的不同,可以分為濕法、干法和半干法等,目前蚌埠院等已有此項技術。三是降低氮氧化物排放量的技術,氮氧化物NOX主要指NO和NO2。一次治理措施有:氧助燃技術、分層燃燒技術、采用低的空氣過剩系數、選用低氧噴槍等。二次治理措施有:3R技術、選擇性催化還原法、非催化選擇性還原法等。
2、發展新品種方面
平板玻璃在品種、規格、內在和表面功能等方面都有了很大發展,應用范圍也越來越廣泛。人們對平板玻璃的要求已由過去單純的采光和擋風雨發展到控光、調溫、節能、隔聲、安全、舒適等功能。從長遠來看,根據可持續發展的要求,建筑材料必須是具有與生態環境的適應性、資源能源消耗少、對生態環境污染少、可再生資源利用率高、在生命周期中與生態環境相協調的生態環境建筑材料。
(1)利用太陽能發電的平板玻璃
與平板玻璃有關的太陽能發電系統有兩類。第一類,是在單體建筑物的屋頂和幕墻上安裝的光伏發電系統。它是利用硅光電池、硒光電池、碲光電池等在陽光照射下能產生一個定向電動勢(即光伏效應)的半導體元件,拼接粘合在超透明平板玻璃上成為光電板,將光能轉換成電能并經整流、升壓后供建筑物內部直接使用。第二類是大面積集熱式太陽能發電系統。由以色列索來爾公司開發成功的以太陽能作為熱源帶動傳統的大型蒸汽渦輪發電機發電的新型太陽能技術,就是以數座通體透明的大型玻璃建筑物作為集熱裝置的。
(2)電致變色玻璃
近10年來,美國、英國、意大利、德國及其它國家就最新的玻璃產品???電致變色玻璃窗進行了深入廣泛的研究并獲得了令人滿意的結果。起初,此種玻璃窗主要是為汽車工業而開發的。最近,人們又開始探討此種玻璃窗的大規格化及其在建筑上的應用。盡管此種玻璃窗還沒有完全實現工業化生產,但具有很好的市場前景。目前,已推出了新型的用戶控制型電致變色玻璃窗。
(3)光致變色玻璃
是含鹵化銀等膠體光敏劑的玻璃,受到光照射就會變暗或著色,停止光照射又能恢復到原來的透明狀態。目前國內已經開發出有機光致變色材料以及用其做成的光致變色太陽鏡和光致變色夾層玻璃,但在色調的搭配等方面還有待進一步提高。
(4)SUNERGY世界首創的硬鍍膜多功能玻璃
比利時格拉威伯爾集團生產的全球唯一的新型鍍膜產品SUNERGY,集熱反射和Low-E玻璃功能于一體。由于其優越的通透性和低反光性能,滿足了現代建筑潮流所需。其優點是:沒有特殊的運輸需求,玻璃表面不容易劃傷,沒有堆放和儲存的問題,可以進行鋼化、熱彎、夾膠等,可以單片使用也可制作中空玻璃,可以在其非膜面上釉
和絲網印刷處理。
(5)自潔凈玻璃
在玻璃表面鍍一層TiO2納米膜,在紫外線照射下就可把污物分解,不用擦洗玻璃也能長期潔凈。這種玻璃的制作方式主要有以下幾種:一是在常溫常壓下涂鍍一層有機鈦膜;二是采用工藝較成熟的凝膠-溶膠鍍膜工藝;三是浮法在線化學氣相沉積法(CVD)。目前國內前兩種工藝已基本成熟,并有部分產品面世,但都有耐久性和成本等方面的不足。從國外發展趨勢來看,采用在線CVD法生產自潔凈玻璃,很有發展前景。
(6)信息產業玻璃
CD玻璃(玻璃光盤)、HDMD(PC用玻璃磁盤)、STN(超扭曲向列型)液晶顯示器玻璃、TFT薄膜液晶顯示器玻璃、PDP等離子顯示板、ELD場致發光顯示板、VFD真空熒光顯示板、TCD熱致變色調光玻璃、DPS微粒子分極配向玻璃、BM彩色濾光玻璃。
(7)計算機硬盤用玻璃基板
目前,世界范圍內計算機硬盤的75%以上用鋁材制造。以表面鍍磷化鎳鋁盤(簡寫為NiP/Al)為代表的硬盤有存儲器密度高、旋轉速度快、磁頭浮動高度低、便于數據的記憶和檢索的特點,所以占有相當大的市場。隨著信息產業的發展,市場要求高性能、大容量、快速存取的袖珍便攜式數據存儲機型,相應要求薄而結實的磁盤。玻璃材料具有這種特點,它能比NiP/Al盤具有更高的存儲密度,能經得起頻繁的取上取下,能保證長期使用性能不減。因此玻璃基板作為計算機硬盤基板的一種新型材料,以其信息記錄密度大幅度增加、信息存取速度快、符合硬盤技術發展的趨勢,將成為取代鋁基板的新產品。
(8)折光玻璃
能把太陽光折射到房間的陰暗角落,使處于室內的人能享受陽光的溫暖。對那些光線不足的房間,它是一種節電的用品。這種玻璃是因涂上了一種能折射光線的涂層,因此具有折射光線的作用。
(9)防靜電和抗電磁波干擾玻璃
是具有導電性和屏蔽或吸收各種電磁波功能的玻璃。
(10)天線玻璃
這種玻璃內層嵌有很細的天線、可作為無線電廣播和電視天線。安裝后,室內電視機就能呈現更為清晰的畫面。
(11)蓄光玻璃
在可吸收光能的玻璃中摻入了稀土元素鋱(Tb),經過1-30分鐘照射后它可發光1-10小時。
(12)防盜玻璃
這種玻璃為多層結構,每層之間嵌有極細的金屬絲,而金屬絲與報警裝置相連結,當玻璃被打破時,會立即響起警報聲。
未來市場走勢
下步行業的市場形勢和發展趨勢,一方面面臨難得的發展機遇,有很好的發展前景;另方面,也將面臨市場形勢變化和新增能力過猛的壓力和挑戰。
十六大確定了至2020年國民生產總值“翻兩番”的目標,GDP平均增速要達到7%,快速增長的經濟將拉動市場需求。建筑結構的改善(采光面積的加大和節能中空玻璃的推廣應用)以及與玻璃相關的汽車、住宅、裝修等產業快速發展,成為我國的支柱產業,是玻璃的主要消費熱點。再加上由于近年來世界經濟復蘇,出口將進一步增加和建筑節能政策以及強制性法規的出臺等都會不斷拉動玻璃需求的大幅增長,下圖顯示了我國歷年來GDP及相關產業的增速與平板玻璃增長速度的相互依存關系。
與此同時,我們也應看到新的壓力和挑戰的一面,去年底召開的全國經濟工作會議,強調了“適度調整”和“協調發展”的內容;在繼續實施積極財政政策和穩健貨幣政策的同時,強調規范審貸程序,強化信貸審核和適當壓縮信貸及投資規模;特別在歲末年初出現了煤、電、油、運全面緊張,瓶頸問題突出。當前玻璃建線又比較集中,如果在建和擬建的生產線在今明兩年都相繼建成投產,會帶來新的不平衡,造成供大于求。玻璃行業的特點是連續生產,市場不好也不能停,企業為攤薄成本,反而要提高產量,因此競爭將會異常慘烈。