復(fù)合防火玻璃制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀與市場(chǎng)前景

【中玻網(wǎng)】隨著國(guó)家建筑消防法規(guī)的逐漸完善，高層建筑、軌道交通、船舶等防火安全部位強(qiáng)制安裝防火玻璃已經(jīng)實(shí)現(xiàn)制度化。復(fù)合防火玻璃作為安全玻璃中的一員，可以使逃生和救援人員免遭熱輻射傷害，并降低火災(zāi)的破壞性。

　　推倒圍墻，讓科技成果轉(zhuǎn)化更暢快，對(duì)接更完全，截至2018年11月30日，“十三五”國(guó)家要點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)課題“復(fù)合防火玻璃制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范”的研發(fā)時(shí)間已經(jīng)過(guò)半，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中國(guó)建材總院）和國(guó)內(nèi)19家玻璃深加工企業(yè)簽訂技術(shù)服務(wù)協(xié)議，為后者提供高性能防火溶液，并指導(dǎo)復(fù)合防火玻璃的工業(yè)化生產(chǎn)，成為化解當(dāng)?shù)夭Ａ罴庸ぎa(chǎn)業(yè)“高能耗、低附加值”等弊端的利器。這一數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)時(shí)課題立項(xiàng)時(shí)所設(shè)定的2家企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地示范的目標(biāo)。

　　2018年7月，在中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)籌備的科技成果鑒定會(huì)上，對(duì)項(xiàng)目中的核心技術(shù)內(nèi)容“K2O·nSiO2基材工業(yè)化制備新技術(shù)在高性能復(fù)合防火玻璃應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化示范”，相關(guān)人士組一致認(rèn)為：整體技術(shù)達(dá)到先進(jìn)水平，其中超薄型防火膠片制造技術(shù)達(dá)到優(yōu)異水平。過(guò)去一年，“復(fù)合防火玻璃制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范”研發(fā)又往前推進(jìn)了不少工作。

　　復(fù)合防火玻璃制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目研發(fā)歷程

　　作為安全玻璃中的一員，復(fù)合防火玻璃由兩層或兩層以上的玻璃中間夾以透明的防火中間層材料組成，在遇火災(zāi)時(shí)，防火層會(huì)迅速發(fā)泡膨脹形成絕熱的耐火隔熱泡沫層，吸收大量熱量，起到控制火勢(shì)蔓延、隔煙和隔熱等作用，可使逃生和救援人員免遭熱輻射傷害，此外它能黏結(jié)破碎的玻璃片，保持防火玻璃的完整性使之不會(huì)傷及人。

　　從2017年6月到2018年5月，經(jīng)過(guò)一年的努力，中國(guó)建材總院玻璃科學(xué)研究院已相繼研發(fā)成功0.9毫米、0.8毫米、0.7毫米厚的防火中間層。

　　但科研人員在深入研究中發(fā)現(xiàn)，其實(shí)對(duì)耐火窗來(lái)說(shuō)，僅需要完整性就可防止明火燒進(jìn)屋子引起災(zāi)難。如果能保證耐火窗用玻璃整體均勻受熱，即使是普通鋼化玻璃也可以滿(mǎn)足耐火窗的使用要求。

　　顯然，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，室外的火苗不會(huì)均勻地緩慢加熱玻璃，急速溫度變化會(huì)導(dǎo)致玻璃因應(yīng)力不均發(fā)生炸裂。

　　研發(fā)的新型防火中間層材料遇火后，會(huì)迅速發(fā)泡膨脹，膨脹比超過(guò)30倍，也就是說(shuō)，當(dāng)1000℃以上的明火燒蝕1毫米厚的防火中間層材料時(shí)，會(huì)迅速生成30毫米的膨脹隔絕層。雖然普遍采用的1毫米厚的防火中間層可以解決問(wèn)題，但過(guò)于華麗�！翱紤]到玻璃正常鋼化的均勻性，其實(shí)玻璃表面0.2毫米厚的防火層就能滿(mǎn)足耐火窗的使用要求�！敝袊�(guó)建材總院玻璃院穆元春博士說(shuō)。

　　之前團(tuán)隊(duì)其實(shí)也曾做過(guò)相關(guān)嘗試。

　　即使灌注純凈水，也會(huì)因?yàn)楸砻鎻埩t滯灌注速度。本項(xiàng)目所研發(fā)的新型防火液，雖然粘度較低，但要灌注厚度在0.5毫米以下的腔體，難度實(shí)在太大，加上是大尺寸復(fù)合防火玻璃，灌注更加困難，加上時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致體系不斷反應(yīng)固化，粘度逐步上升，從而影響靜置排泡的工藝。為此團(tuán)隊(duì)借助已經(jīng)研發(fā)出的高模數(shù)、高固含、低粘度K2O·nSiO2基防火液，通過(guò)對(duì)原有工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化改進(jìn)，制備出新型高模數(shù)K2O·nSiO2基防火膠片及其平板式、曲面式復(fù)合防火玻璃。

　　由于整個(gè)過(guò)程是一個(gè)液態(tài)與氣態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的靜態(tài)和動(dòng)力平衡，需要在特定的溫度、濕度下進(jìn)行：溫度提供了水分蒸發(fā)的能量，使溶液中的水分蒸發(fā)到環(huán)境中；濕度舒緩溶液中的水分過(guò)快蒸發(fā)，防止溶液表層由于過(guò)快失水硬化，影響溶液內(nèi)部水分蒸發(fā)，因此溫度、濕度是影響溶液水分蒸發(fā)速度和膠層質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在新型復(fù)合防火膠片的制備過(guò)程中，項(xiàng)目組采取了變溫變濕分步法，制備K2O·nSiO2基無(wú)機(jī)防火膠片，不但清理了褶皺、微泡，防火膠片的生產(chǎn)時(shí)間也明顯縮短到5小時(shí)以?xún)?nèi)，制備出1500毫米×800毫米×0.5毫米的無(wú)機(jī)防火膠片基體，再利用模具，壓出一定高層度、寬度的貫通式紋路，用于復(fù)合防火玻璃層合時(shí)，作為導(dǎo)氣通道使用。

　　復(fù)合防火玻璃如何效率高生產(chǎn)？

　　有了高性能的防火中間層材料，如何效率高生產(chǎn)出復(fù)合防火玻璃又成了一個(gè)新的難題。

　　由于沒(méi)有現(xiàn)成設(shè)備參考，不是機(jī)械科班出身的項(xiàng)目組成員，只能將防火玻璃生產(chǎn)過(guò)程中的每一步拆解，一塊一塊地設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)備，從設(shè)備原理、材質(zhì)、尺寸等入手，一點(diǎn)一點(diǎn)地配湊出第1代復(fù)合防火玻璃生產(chǎn)線(xiàn)。

　　但第1代生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化水平非常低，相關(guān)工序間的銜接還得靠人工操作，影響了生產(chǎn)效率，僅能滿(mǎn)足年產(chǎn)5萬(wàn)平方米復(fù)合式防火玻璃。

　　試生產(chǎn)4個(gè)月，第1代生產(chǎn)線(xiàn)的其他一些問(wèn)題也被暴露，如層壓設(shè)備精度不夠，需要多次預(yù)壓才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求、自動(dòng)化程度低等。

　　在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組研發(fā)了第二代復(fù)合式防火玻璃生產(chǎn)線(xiàn)，利用激光定位的方法，實(shí)現(xiàn)了玻璃空腔的無(wú)誤差自動(dòng)合片，大幅提高了生產(chǎn)效率；利用升降機(jī)將已放置有防火玻璃的抽屜式烘烤架自動(dòng)放入烘箱中，在提高烘箱的利用率的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減少了人工操作帶來(lái)的危險(xiǎn)隱患。這套設(shè)備可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所要求的年產(chǎn)7萬(wàn)平方米復(fù)合式防火玻璃。

　　第二代生產(chǎn)線(xiàn)試生產(chǎn)半年，中國(guó)建材總院又與北京明日之星玻璃機(jī)械有限公司合作，在原有基礎(chǔ)上再進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)、研發(fā)、制備出第三代自動(dòng)化復(fù)合式防火玻璃生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)從原片清洗、腔體定制、定量灌注到成品包裝的全鏈條整體化自動(dòng)生產(chǎn)。

　　利用這套設(shè)備，中國(guó)建材總院可以制備出從300毫米×300毫米到2000毫米×4500毫米間各種尺寸規(guī)格的復(fù)合式防火玻璃，完全滿(mǎn)足現(xiàn)有防火門(mén)窗的尺寸要求，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率大大提高，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)10萬(wàn)平方米以上復(fù)合式防火玻璃。

　　通過(guò)一年多的生產(chǎn)，北京冠華東方玻璃技術(shù)有限公司、北京海陽(yáng)順達(dá)玻璃有限公司、北京強(qiáng)瑞勁龍玻璃有限公司等多家企業(yè)的應(yīng)用證明再次肯定了本項(xiàng)目技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：研發(fā)的無(wú)微泡、耐紫外線(xiàn)輻照性能優(yōu)異的復(fù)合防火玻璃，解決了傳統(tǒng)的復(fù)合式防火玻璃不能物理鋼化、不能用于幕墻、不能具備異型結(jié)構(gòu)的局限，進(jìn)一步拓寬了復(fù)合式防火玻璃的應(yīng)用前景。

　　目前利用本技術(shù)完成的部分建筑項(xiàng)目有北京城市副中心——后北營(yíng)項(xiàng)目；恒大、萬(wàn)科等多個(gè)商業(yè)項(xiàng)目，總面積達(dá)10萬(wàn)平方米以上，并已安裝在高層建筑戶(hù)外窗上使用。

　　復(fù)合式防火玻璃市場(chǎng)應(yīng)用前景

　　在冬季，我國(guó)北方不少地區(qū)氣溫在-15℃以下，常規(guī)的復(fù)合防火玻璃會(huì)結(jié)凍，并出現(xiàn)冰花、氣泡等現(xiàn)象，影響視野。

　　為提高復(fù)合式防火玻璃的低溫使用性能，項(xiàng)目組又通過(guò)優(yōu)化體系的參數(shù)，研發(fā)出低溫型復(fù)合防火玻璃。

　　“在-20℃下，玻璃連續(xù)放置100小時(shí)以上也未出現(xiàn)冰花現(xiàn)象，這意味著可滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)地區(qū)冬季防火安全的要求�！蹦略赫f(shuō)，“但是我們的目標(biāo)是-50℃的超低溫環(huán)境的可靠使用，這樣基本可以覆蓋整個(gè)人類(lèi)生活區(qū)。”

　　同時(shí)對(duì)于避難間、防火通道等需要有背溫要求、只能使用A類(lèi)復(fù)合式防火玻璃的場(chǎng)所，項(xiàng)目組也取得了可喜的成果。以A90級(jí)為例，本項(xiàng)目組制備的大尺寸A90級(jí)復(fù)合防火玻璃僅25毫米厚，與同類(lèi)產(chǎn)品相比厚度減少了三分之一，重量減少了25%。

　　隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，以及建筑安全要求的不斷提高，僅在北京、雄安新區(qū)等地復(fù)合防火玻璃將有超過(guò)300億平方米的市場(chǎng)空間。

　　本項(xiàng)目順利完成后，將解決復(fù)合無(wú)機(jī)防火玻璃不能物理鋼化、不能用于幕墻、不能具備曲面異形結(jié)構(gòu)的局限，進(jìn)一步拓寬了復(fù)合式防火玻璃的應(yīng)用前景，對(duì)推進(jìn)我國(guó)復(fù)合式防火玻璃及其生產(chǎn)線(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，進(jìn)一步提高建筑安全有不可缺失的作用。