超薄玻璃是怎样“炼”成的

安徽日报 2018-09-25 12:32 大字

蚌埠中建材信息显示材料有限公司利用浮法技术工业化生产出0.12毫米厚度的超薄玻璃，创造了此类工艺生产的世界最薄玻璃纪录。（资料图片）

本报记者汪永安

晶莹剔透的玻璃，在日常生活中随处可见。无论是电视机还是手机、汽车，玻璃都是必不可少的组件。在你的想象中，玻璃能做到多薄？在蚌埠中建材信息显示材料有限公司，他们的技术专家最近创造了浮法技术工业化生产的世界最薄玻璃纪录。超薄玻璃长啥样，它是怎样“炼”成的？记者日前深入玻璃之城蚌埠采访，探究超薄玻璃的秘密。

超薄玻璃有多薄？厚度堪比A4纸

玻璃在日常生活中可以说无处不在，几乎是天天能见到，但您见过厚度只有0.12毫米的玻璃吗？ 0.12毫米是个什么概念，一张A4打印纸的厚度是0.095毫米，也就是说，这种玻璃只比一张纸略厚一点。

一般把0.1毫米至1.1毫米厚度的玻璃称为超薄玻璃，电子信息行业的液晶显示器普遍使用0.55毫米至1.1毫米浮法超薄玻璃。在蚌埠中建材信息显示材料有限公司（以下简称“蚌埠中显”）的新产品展示室内，记者看到了最新研制出来的0.12毫米超薄玻璃。离远看，这块用红绸带系着，卷成圆筒状的玻璃几乎肉眼看不见，只有在靠近后仔细看，才能察觉玻璃的存在。“这是目前世界上使用浮法工艺批量生产的最薄玻璃。 ”科研人员边说边向记者展示了这种薄如蝉翼的玻璃，它不仅透光率高，而且韧性好，被弯曲成环状也不会折断。

超薄玻璃也叫超薄电子触控玻璃，是电子信息显示产业的核心材料，用来做手机、电脑、电视显示屏基础材料。玻璃越薄，透光性能、柔韧性就会越好，重量也会随之减轻。但是玻璃太薄又非常易碎，怎样让玻璃既薄又有足够的强度和韧性，是个世界难题。

令人称奇的是，0.12毫米超薄玻璃不仅薄如蝉翼，还很结实。在中国建材集团蚌埠玻璃院功能玻璃研究所，副所长曹欣带着他的团队做了超薄玻璃的落球实验，以测试超薄玻璃的性能。曹欣将55克钢球放在一米的高度，自由落体砸向超薄玻璃。这样的冲击力相当于一辆家用轿车以时速150公里的速度撞停到墙上的冲击力，但玻璃完好无损。

技术要求十分苛刻，超薄玻璃“炼”成不易

0.12毫米的超薄玻璃，拿到手里感觉像一张纸一样轻薄。但将玻璃厚度从几年前的0.3毫米下降到现在的0.12毫米，科研人员却付出了巨大的努力。据介绍，每次下降0.1毫米，看似细微，但是增加的制作难度却超乎想像，整个过程的熔化工艺、成型工艺、切割工艺、检验包装和装备技术，都需要进行连续攻关，突破1000多项技术瓶颈。

玻璃的性能是否优越，关键在于原料的配比和高温熔化时原料产生的化学变化，而炉内的温度有着至关重要的作用，正负2度的温差就会影响玻璃的性能。长期参与超薄玻璃研发的蚌埠中显总经理任红灿告诉记者，他最关心温度的变化和炉内玻璃原料的熔化情况，有丝毫的偏差，整个生产线上的玻璃就要废掉，一天的损失就达50万元。

走近全封闭的超薄玻璃生产车间，记者虽然只能隔着厚厚的玻璃远远地观察生产线，但仍然感到酷热难耐。 “生产线的环境温度有四五十度，一进去就会汗流浃背。”任红灿告诉记者，对他而言，酷热不是最难受的，观测1600度左右炉温下玻璃原料的熔化情况，才是最让人头疼的一件事。炉内的温度将近1600度，里面红彤彤一片，除了刺眼睛，几乎什么都看不见。为了能直观看到熔化情况，任红灿拿出他的观察法宝——镜子。透过这个特制的茶色小镜子，可以看到炉内玻璃原料的熔化情况，就像煮粥时滚开的气泡。任红灿每次观察特别注意气泡的情况：“由于要增加玻璃的强度，就需要在制备玻璃的原料中增加一种金属元素，而这种金属元素的熔点要高于其他原料的熔点，所以熔化的过程要特别注意，气泡稍微有些异样就要在温度上及时进行调整。 ”

生产超薄玻璃的秘诀，除了精准控制高温窑炉的温度，还有一个关键步骤：锡槽。窑炉熔化的玻璃溶液流入锡槽装备中，因为锡液的密度较高，玻璃溶液可以浮在锡液表面，再用拉边机将玻璃拉薄，最后进入退火窑进行退火。窑炉、锡槽和退火是浮法工艺生产玻璃最为重要的三个环节，每个环节需要调整的参数都非常多。

“从实验室到产业化，最难的还是生产线上工艺参数的调整。实验室做出的超薄玻璃样品仅有10厘米宽，而工业生产的超薄玻璃要做到4米宽。这对玻璃强度、韧度的指标有着极大的考验，需要上万次的工艺参数调整。而每种功能不同的玻璃都需要重新调整工艺参数，这样的过程需要持续不断才能保证玻璃的最优性能。 ”任红灿说。

作为我国浮法玻璃工程科技领域的领军人物，蚌埠玻璃院院长彭寿对此更是深有体会。 “要把玻璃做薄，我们至少要面临几个难题：一是如何解决玻璃拉薄的问题；二是解决微缺陷的问题，就是一点气泡都不能有；三是解决熔窑、锡槽、退火窑三大热工设备的设计和制造问题；四是解决玻璃配方问题。此外，还要解决玻璃冷端的切裁、输送以及缺陷的在线检测等一系列难题。”彭寿自豪地说，他们把上述难题一一攻破，才取得了今天的成果。

全面打破技术垄断，超薄玻璃领跑世界

上世纪五十年代末，英国皮尔金顿玻璃公司向世界宣布玻璃浮法成型工艺研制成功，各国争相抢购专利，但是皮尔金顿却独独对中国进行技术封锁。这样的情况让当时的中国玻璃行业意识到，必须要走一条自主创新的道路。因为起步较晚，又没有任何经验可以借鉴，当时中国的装备和工艺都跟国外存在较大差距，根本无法做出厚度1.1毫米以下的超薄玻璃。

“虽然是一块薄薄的玻璃，但几年前完全依赖进口。”蚌埠玻璃院党委副书记李志铭告诉记者，超薄玻璃的核心技术长期被美国、日本的少数几家公司垄断，国内电子产品生产商不但价格没法协商，就是供应什么样的材料也要由人家说了算。为了不再受国外的技术掣肘，从2013年开始，蚌埠中显依托蚌埠玻璃院的技术支撑，全力攻关超薄玻璃，短短10个月内便完成0.3毫米至1.1毫米超薄浮法电子玻璃全系列的成功生产，创造了国内外同类超薄浮法电子玻璃生产线系列良品下线速度的新纪录。此后，在2014年、2015年、2016年、2018年，几乎每年一个台阶，从0.3毫米到0.2毫米，到0.15毫米，再到现在的0.12毫米，不断打破由自己创造的超薄浮法电子玻璃最薄纪录。

坚持与创新，让中国的超薄玻璃在国内国际市场上不断开疆拓土，实现了从跟跑、并跑向领跑的跨越。

2014年以前，我国生产的超薄玻璃在国际上几乎是零销量，短短4年的时间，中国造超薄玻璃在国际上的市场份额就快速增长到了40%。同时，由于中国技术的突破和创新，超薄玻璃的国际市场价格降低了2/3。 “多年前，手机、电脑、电视都很贵，现在价格相对便宜了很多，很大一部分原因就是显示屏玻璃不再依赖进口，成本降低了。 ”彭寿告诉记者，“一块显示屏的玻璃可以占整个产品成本的40%，所以玻璃的技术创新，推动了整个产品成本下降，消费者现在花较少的钱就能买到优质的电子产品。 ”

如今，蚌埠玻璃院先后建成了20余条超薄玻璃生产线，产品已在国内20余家主流面板企业批量应用，为下游产业降低成本约860亿元。李志铭透露，我国近年来引进的显示面板生产线有上百条，以前全部要从美国、日本进口超薄玻璃基板进行加工，如果打贸易战，我国的上百条生产线就有全部瘫痪的危险。 “不过我们现在不怕，因为我们不光超薄玻璃技术国际领先，制造能力国际领先，而且生产成本、单位能耗均低于国际同类产品，有很强的竞争力。 ”李志铭说。

创新永远在路上。在0.12毫米玻璃批量下线的时候，蚌埠玻璃院的科研人员已经在着手准备0.1毫米超薄玻璃的研发，期待着下一个世界纪录的诞生。

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