วิธีการผลิตกระจกเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากตลอดระยะเวลาหลายร้อยปีที่ผ่านมา จากงานฝีมือที่มีทักษะสูงไปสู่การผลิตภาคอุตสาหกรรมที่มีปริมาณมากในปัจจุบัน กระบวนการผลิตกระจกโฟลตคือหนึ่งในนวัตกรรมที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมกระจก และเราอยากให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการผลิตกระจกโฟลตในปัจจุบันแก่คุณ
กระจกถูกค้นพบเป็นครั้งแรกประมาณ 5,000 ปีก่อนคริสตกาล งานฝีมือของบุคคลครองตลาดมานานหลายร้อยปี จวบจนกระทั่งศตวรรษที่ 20 ที่การผลิตกระจกได้กลายเป็นอุตสาหกรรมและผลิตออกมาเป็นแผ่นจำนวนมาก แต่ยังมีข้อเสียที่สำคัญข้อหนึ่งคือ กระจกต้องเจียรและขัดเงาทั้งสองด้านเพื่อให้ได้คุณภาพตามที่ต้องการ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานานและเสียค่าใช้จ่ายสูง
การเปิดตัวกระบวนการผลิตกระจกโฟลตซึ่งเป็นที่นิยมในทศวรรษ 1960 อาจเป็นนวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์กระจก ความก้าวหน้านี้ทำให้เกิดการใช้กระจกเพิ่มขึ้นอย่างมากไปทั่วโลก
กระจกโฟลตเป็นพื้นฐานของตัวเลือก Guardian ในปัจจุบัน ตั้งแต่กระจกเคลือบผิวสะท้อนรังสีจากดวงอาทิตย์ ไปจนถึงกระจกนิรภัยลามิเนต กระจกตัดแสงสะท้อน และกระจกเงา
กระบวนการผลิตกระจกโฟลตนั้นก็เหมือนกับการเตรียมและการปรุงอาหารที่วางแผนไว้อย่างรอบคอบ คุณเริ่มต้นโดยการรวบรวมส่วนผสมที่จำเป็นทั้งหมด จากนั้นทำตามชุดกระบวนการเฉพาะ ซึ่งประกอบด้วยการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ถูกต้อง จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างถูกวิธี ผลลัพธ์จะคุ้มค่าความพยายามถ้าทำตามที่สูตรบอกทุกประการ
โดยหลักแล้ว กระจกโซดาไลม์ซิลิกาประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ ทราย โซดาแอช และหินปูน นอกจากนี้ กระจกโฟลตยังมีโดโลไมต์ที่ใช้เพื่อเพิ่มความแข็งและความต้านทานทางเคมีของกระจกโฟลต
วัตถุกระจกที่เก่าแก่ที่สุด เช่น ลูกปัด มีอายุประมาณ 2,000 ปีก่อนคริสตกาล เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่การผลิตกระจกต้องอาศัยงานฝีมือที่มีทักษะของบุคคล และกระจกยังคงเป็นวัสดุที่หรูหรา ซึ่งมักใช้สําหรับเครื่องประดับหรือของตกแต่ง จนกระทั่งศตวรรษที่ 19 กระจกได้กลายเป็นที่พบเห็นได้ทั่วไปในบ้านและอาคารสาธารณะ แม้ว่าเทคโนโลยีกระจกโฟลตจะได้รับการจดสิทธิบัตรครั้งแรกในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 แต่ก็มีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสําคัญและนําออกสู่ตลาดในทศวรรษ 1950 โดย Pilkington Brothers Limited ในช่วงกลางทศวรรษ 1960 กระบวนการโฟลตที่พวกเขาพัฒนาขึ้นเริ่มเข้ามาแทนที่วิธีการผลิตกระจกแบบดั้งเดิม ซึ่งให้คุณภาพพื้นผิวที่ดีขึ้นและลดต้นทุนการผลิต
ปัจจุบันวิธีผลิตกระจกโฟลตที่เป็นนวัตกรรมของ Pilkington เป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตกระจกแผ่นเรียบ
กระจกโฟลตทําโดยการละลายวัตถุดิบในเตาหลอม (กระบวนการที่เรียกกันทั่วไปว่าหลอมละลาย) แล้วเทส่วนผสมอย่างต่อเนื่องลงในอ่างดีบุกหลอมเหลว แรงโน้มถ่วงและแรงตึงผิวช่วยให้ลอยบนพื้นผิวดีบุกและเปลี่ยนเป็นแผ่นเรียบแบนที่เรียกว่าริบบิ้น หลังจากกระบวนการหลอมละลายและขึ้นรูปแล้ว ริบบิ้นจะถูกทําให้เย็นลงและตัดให้ได้ขนาด
ความกว้างโดยทั่วไปของริบบิ้นคือ 3.21 เมตร (หรือ 126 นิ้ว) ในยุโรป และ 3.30 เมตร (130 นิ้ว) หรือ 3.66 เมตร (144 นิ้ว) ในอเมริกาเหนือ ขนาดการผลิตกระจกโฟลตมาตรฐานนั้นอาจแตกต่างกันเล็กน้อยโดยขึ้นอยู่กับภูมิภาค ความหนาของริบบิ้นมีตั้งแต่ประมาณ 2 ถึง 19 มม. หรือ 3/32 นิ้วถึง 3/4 นิ้ว
สายการผลิตกระจกโฟลตยาวได้ถึง 500 เมตร (1,600 ฟุต) และยังคงใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง โดยปกติแล้ว สายการผลิตกระจกโฟลตจะมีอายุการใช้งานประมาณ 18 ถึง 20 ปี สายการผลิตขนาดกลางสามารถผลิตกระจกได้ประมาณ 600 ตันต่อวัน
กระบวนการของกระจกโฟลตจะเริ่มต้นด้วยส่วนผสมของวัตถุดิบ ได้แก่ ส่วนผสมหลักของทรายซิลิกา โซดาแอช หินปูน และโดโลไมต์ เมื่อพิจารณาจากน้ำหนัก กระจกประกอบด้วยทรายซิลิกา 70-75%, โซดาแอช 15%, รวมถึงหินปูนและโดโลไมต์รวมกัน 15% กระจกโฟลตยังมีตะกอนเกลือ คาร์บอน และไอรอนออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อย
แต่ละองค์ประกอบมีบทบาทสําคัญ ทรายซิลิกาสร้างโครงสร้างกระจกแข็งและเหมือนแก้ว โซดาแอชช่วยลดอุณหภูมิหลอมของซิลิกาและทําให้กระจกสามารถอ่อนตัวและละลายได้ง่ายขึ้น หินปูนทำหน้าที่เป็นสารช่วยคงสภาพ และช่วยเพิ่มความทนทานและความแข็งของกระจก โดโลไมต์ช่วยเพิ่มการควบคุมความหนืดและความทนทานต่อสารเคมีของกระจก
เมื่อวัตถุดิบแต่ละชิ้นได้รับการชั่งอย่างถูกต้องตามสูตรที่ต้องการแล้ว วัตถุดิบจะถูกผสมอย่างทั่วถึงในอาคารเตรียมวัตถุดิบก่อนที่จะนําไปไว้ในเตาหลอม 15% ถึง 25% ของการผสมเป็นชุดสําหรับกระจกโฟลตมาตรฐานจะประกอบขึ้นจากกระจกบดที่เรียกว่าเศษกระจกหรือคัลเลต คัลเลตมักจะได้มาจากกระบวนการผลิตก่อนหน้า แต่ก็อาจได้รับจากบริษัทรีไซเคิลเฉพาะทางหรือผู้แปรรูปกระจกได้เช่นกัน คัลเลตต้องได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าตรงตามมาตรฐานคุณภาพ
เครื่องมือที่เรียกว่าเครื่องชาร์จใช้เพื่อใส่ส่วนผสมลงในเตาหลอม เตาหลอมสายการผลิตกระจกโฟลตมีโซนหลอมที่อุณหภูมิประมาณ 1,500 ถึง 1,600 °C (2,700 ถึง 2,900 °F)
ในเตาหลอมแบบรีเจนเนอเรทีฟ หัวเผาก๊าซธรรมชาติที่ติดตั้งด้านข้างหลายจุดทำหน้าที่รักษาอุณหภูมิของเตา หัวเตาแต่ละชุดจะทํางานเป็นเวลาประมาณ 20 นาทีก่อนสลับไปยังอีกฝั่งหนึ่ง ไอเสียจากเตาหลอมจะถูกส่งผ่านรีเจนเนอเรเตอร์ที่ไม่ใช้งานฝั่งตรงข้าม ซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิของรีเจนเนอเรเตอร์และรักษาพลังงานจำนวนมากได้
หลังจากกระบวนการหลอม ริบบิ้นกระจกหลอมเหลวจะถูกป้อนลงในอ่างปรับสภาพ(conditioning basin) ผ่านกลคอดควบคุมการไหล (flow‑restricting waist mechanism) น้ำแก้วหลอมเหลวถูกคนด้วยใบพัดระบายความร้อนด้วยน้ําก่อนที่จะไหลเข้าสู่อ่างดีบุก ก่อนที่จะลอยตัวอยู่เหนือดีบุกหลอมเหลว น้ำแก้วจะไหลผ่านแผงกั้นที่ปรับระดับได้ซึ่งเรียกว่าทวีล (Tweel) ดีบุกหลอมเหลวมีปฏิกิริยาต่ํากับกระจกและมีความหนาแน่นสูง ซึ่งสูงกว่าน้ำแก้วหลอมเหลว คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้กระจกสามารถลอยบนพื้นผิวดีบุกได้อย่างราบรื่น ส่งผลให้ได้แผ่นกระจกที่มีความเรียบเนียนสมบูรณ์แบบ
ความหนาของกระจกจะคงที่อยู่ที่ประมาณ 6 มม. การปรับความหนาที่แตกต่างกันสามารถทําได้โดยการใช้งานลูกกลิ้งด้านบนที่เรียกว่า เนิร์ลส์ (Knurls) จะทำการดึงยืดแผ่นกระจกในขณะที่เพิ่มความเร็วสายการผลิตเพื่อให้ได้กระจกที่บางลง ในการผลิตกระจกที่หนาขึ้น ลูกกลิ้งด้านบนจะทำการบีบอัดกระจก และลดความเร็วของสายการผลิต
เมื่อสิ้นสุดกระบวนการขึ้นรูป อุณหภูมิของกระจกจะลดลงจากประมาณ 1,100 °C (2,000 °F) เป็นประมาณ 600 °C (1,100 °F) แผ่นกระจกจะออกจากอ่างดีบุกในสภาวะที่เกือบเป็นของแข็ง
จากนั้นกระจกจะผ่านเข้าไปในพื้นที่ในการลดอุณหภูมิของกระจก (annealing lehr) เพื่อระบายความร้อน ซึ่งเป็นพื้นที่ควบคุมอุณหภูมิที่ใช้ในการค่อย ๆ ทําให้กระจกที่เพิ่งขึ้นรูปใหม่เย็นลง พื้นที่ประกอบด้วยส่วนช่องปิด ก่อนต่อด้วยช่วงเปิดที่มีการเป่าลมเข้ามาอย่างต่อเนื่อง พื้นที่ในการลดอุณหภูมิของกระจกยาวค่อนข้างมากประมาณ 200 เมตร (700 ฟุต)
ระหว่างกระบวนการลดอุณหภูมิของกระจก ลมที่ถูกเป่าจะช่วยลดอุณหภูมิของกระจกลงอย่างต่อเนื่อง จนมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ เมื่อกระจกเย็นลง ความเค้นภายในจะถูกขจัดออก และกระจกจะมีรูปแบบความเค้นที่สม่ําเสมอ ความสม่ำเสมอของโครงสร้างความเค้นนี้ ช่วยให้สามารถตัดกระจกออกเป็นแผ่นสต็อกมาตรฐานอุตสาหกรรมและจัดเก็บได้
กระจกงานสถาปัตยกรรมสมัยใหม่มีมากกว่าความโปร่งใส กระจกโฟลตเป็นวัสดุที่ออกแบบอย่างแม่นยําโดยมีความแข็งแรง ความทนทาน และความคมชัดของแสงที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน
คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้กระจกสามารถใช้งานได้หลากหลาย การอบด้วยความร้อน การเคลือบผิว และการลามิเนต เป็นกระบวนการที่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของกระจกและเพิ่มสมรรถนะการใช้งาน เช่น ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้น การการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ การเป็นฉนวนกันความร้อน ความปลอดภัย การรักษาความปลอดภัย ประสิทธิภาพการดูดซับเสียง เป็นต้น
การรักษาคุณภาพเป็นสิ่งสําคัญในการผลิตกระจก เซ็นเซอร์เลเซอร์หรือกล้องความละเอียดสูงใช้สําหรับตรวจจับข้อบกพร่อง ส่วนดังกล่าวจะถูกตัดออกจากแผ่นกระจกและนำกลับไปใช้เป็นเศษกระจก
เราทุ่มเทเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของกระบวนการผลิตและผลิตภัณฑ์ของเราตลอดอายุการใช้งาน ซึ่งรวมถึงการใช้ทรัพยากรธรรมชาติน้อยลง การลดของเสีย และการสร้างสรรค์นวัตกรรมอย่างต่อเนื่องเพื่อดําเนินงานอย่างมีประสิทธิภาพและมีความรับผิดชอบ
ตัวอย่างที่โดดเด่นคือเตาหลอมของเราในเมืองบาชาราช (Bascharage) ประเทศลักเซมเบิร์ก ซึ่งมาพร้อมเทคโนโลยีรุ่นใหม่และถือเป็นเตาหลอมที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงที่สุดของเราจนถึงปัจจุบัน
อีกตัวอย่างหนึ่งคือ Guardian NEXA™ ซึ่งเป็นโซลูชันกระจกคาร์บอนต่ํา (ลดปริมาณคาร์บอนฝังตัวได้สูงสุดถึง 38%*) ซึ่งทําได้โดยการปรับกระบวนการผลิตและการเลือกวัตถุดิบให้เหมาะสม
การรวบรวมวัตถุดิบ การหลอม การจัดรูปทรง การระบายความร้อน และการตัด
ทราย โซดาแอช หินปูน และโดโลไมต์ นอกจากนี้ ยังสามารถเติมสารอื่นๆ ลงไปเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้กับกระจกได้อีกด้วย
กระจกโฟลตผลิตโดยการเทส่วนผสมที่หลอมเหลวลงบนอ่างดีบุกเหลว ส่งผลให้ได้แผ่นกระจกเรียบสม่ําเสมออย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งไม่จําเป็นต้องเจียหรือขัด