Як виготовляється скло
Короткий посібник щодо виготовлення скла
Способи виготовлення скла зазнавали значних змін протягом багатьох століть і пройшли шлях від ремесла, що потребувало високої кваліфікації, до сучасного промислового виробництва великих обсягів продукції. Одним із найважливіших інновацій у галузі виробництва скла була розробка процесу виробництва листового скла, і ми хотіли б надати вам уявлення про те, як виготовляється листове скло сьогодні.
Від майстерності ремісників до промислового виготовлення
Скло вперше було вироблено приблизно в 5000 році до н. е. Протягом століть скло виготовляли вручну, і це тривало аж до 20-го століття, коли почалося масове виробництво листового скла промисловим способом. Проте скло мало один значний недолік: воно потребувало шліфування й полірування з обох сторін для отримання бажаної якості, і цей процес був дуже довгим і дорогим.
Можливо, саме тоді з’явилася найбільша інновація в історії виробництва скла — впровадження процесу виробництва листового скла, що набуло популярності в 1960-х роках. Цей прорив спричинив різке зростання використання скла в усьому світі.
Флоат-скло — це основа сучасних пропозицій Guardian: від сонцезахисного скла з напиленням до триплексного скла, антивідблискового та дзеркального скла.
Процес виготовлення листового скла
Процес виготовлення листового скла радше схожий на приготування ретельно продуманих страв. Спочатку потрібно зібрати всі необхідні інгредієнти, а потім дотримуватися конкретних етапів процесу, які включають нагрівання до потрібної температури, а потім охолодження в належний спосіб. Чітко дотримуйтеся рецепту, і отримаєте очікуваний якісний результат.
З чого складається скло?
В основному, сода-лайм-силіка складається з трьох основних компонентів: піску, соди-попелу та вапняку. Флоат-скло також містить доломіт, який використовується для підвищення твердості та хімічної стійкості листового скла.
Коротка історія скла
Найстаріші відомі скляні предмети, як-от кульки, датуються приблизно 2000 р. до н. е. Протягом століть виготовлення скла покладався на майстерне виготовлення окремих людей, і скло залишалося розкішним матеріалом, який зазвичай використовується для ювелірних виробів або декоративних виробів. Це було не лише в XIX столітті, коли скло стало звичним місцем у будинках і громадських будівлях. Хоча технологія листового скла вперше була запатентована на початку 20 століття, вона була значно вдосконалена та виведена на ринок у 1950-х роках компанією Pilkington Brothers Limited. До середини 1960-х років їхня версія процесу виготовлення листового скла почала замінювати традиційні методи виготовлення скла, пропонуючи покращену якість поверхні та зниження виробничих витрат.
Інноваційний метод виготовлення флоат-скла в Пілкінгтоні зараз є найбільш широко використовуваним методом виготовлення листового скла.
Як виготовляється листове скло?
Флоат-скло виготовляється шляхом розчинення сировини в печі (процес, який зазвичай називають плавленням), а потім безперервного наливання суміші на ванну з розплавленої форми. Гравітаційна вага та поверхневий натяг дозволяють йому плавати на поверхні та перетворюватися на плоский гладкий лист, відомий як стрічка. Після процесів плавлення та формування стрічка охолоджується та розрізається до розміру.
Звичайна ширина стрічки становить 3,21 метра (або 126 дюймів) в Європі, або 3,30 метра (130 дюймів) або 3,66 метра (144 дюйми) в Північній Америці. Стандартні розміри листового виробництва можуть дещо відрізнятися залежно від регіону. Товщина стрічки може становити від приблизно 2 до 19 мм, або від 3/32” до 3/4”.
Лінії з листового скла можуть мати довжину до 500 метрів (1600 футів) і постійно використовуються. Зазвичай термін служби лінії з виробництва флоат-скла становить приблизно 18–20 років. Лінія з виробництва листового скла середнього розміру може виробляти 600 тонн скла на день.
Подивіться у цьому відео, як виготовляється листове скло:
Яка сировина використовується у виробництві листового скла?
Сировина, яка використовується в процесі виготовлення листового скла, — це суміш кремнію, соди, вапняку та доломіту. За вагою флоат-скло містить приблизно 70–75 % силікагелю, 15 % соди та 15 % комбінації вапняку та доломіту. Флоат-скло також містить невелику кількість солі, вуглецю та оксиду заліза.
Кожен компонент відіграє важливу роль. Пісок Silica створює жорстку, склоподібну структуру. Сода-попіл знижує температуру плавлення діоксиду кремнію і робить скло пластичним і легше розчиняється. Вапняк діє як стабілізатор і підвищує міцність і жорсткість скла. Доломіт покращує контроль в’язкості скла та його стійкість до хімічних речовин.
Як працює процес плавлення
Після того, як кожна сировина була точно зважена відповідно до необхідного рецепту, її ретельно змішують у пакетному корпусі перед перенесенням у бункер для печі. Від 15 % до 25 % суміші партії стандартного листового скла складається з роздавленого скла, відомого як кульльте. Калюшка зазвичай постачається з попередніх партій, але може постачатися спеціалізованими компаніями з переробки або переробниками скла. Необхідно ретельно перевірити кульку, щоб переконатися, що вона відповідає стандартам якості.
Для введення суміші в піч використовуються інструменти, відомі як зарядні пристрої. Піч на лінії з флоат-скла має зону плавлення приблизно від 1500 до 1600 °C (від 2700 до 2900 °F).
У регенеративній печі ряд бічних пальників природного газу підтримує температуру. Кожен набір конфорок працює по черзі протягом приблизно 20 хвилин, перш ніж перемкнутися на інший бік. Вихлопний газ з печі подається через протилежний неактивний регенератор, підтримуючи температуру регенератора та зберігаючи значну кількість енергії.
Як формується скло
Після процесу плавлення розплавлена скляна стрічка подається в кондиціонуючий лоток через механізм талії, що обмежує потік. Розплавлене скло перемішували за допомогою лопатей, охолоджених у воді, перед потраплянням у олов’яну ванну. Перед тим, як плавити над розплавленою банкою, скло проходить через рухомий бар’єр, який називається «твітель». Розплавлена форма має низьку реакційну здатність зі склом і високу щільність, вищу, ніж розплавлене скло. Ці властивості дозволяють склу плавно плавати по поверхні, що призводить до ідеально пласких листів.
Товщина скла нормалізується приблизно на 6 мм. Різні товщини можуть бути досягнуті за допомогою робочих верхніх валиків, відомих як кульки, які розтягують скло, коли швидкість лінії збільшується для виготовлення тоншого скла. Для виготовлення товстішого скла верхні ролики стискають скло, а швидкість лінії знижується.
Наприкінці процесу формування температура скла знизиться від приблизно 1100 °C (2000 °F) до приблизно 600 °C (1100 °F). Скло залишає олов’яну ванну майже у твердому стані.
Важливість охолоджувального скла
Потім скло проходить у леру для відпалювання, щоб охолодити. Це зона з регульованою температурою, яка використовується для поступового охолодження свіжосформованого скла. Люр для відпалювання складається із закритого каналу з подальшим відкритим розтягуванням, що піддається впливу примусового повітря. Люри для відпалювання досить довгі і зазвичай проходять приблизно 200 метрів (700 футів).
Під час відпалювання примусове повітря знижує температуру скла до рівня навколишнього середовища. Коли скло охолоджується, внутрішні напруження видаляються, і скло приймає рівномірний профіль стресу. Однорідність профілю стресу дозволяє розрізати скло на промислові стокові листи та зберігати його.
Які властивості скла?
Сучасне архітектурно-будівельне скло виходить далеко за межі прозорості. Флоат-скло — це точно сконструйований матеріал із чітко визначеною міцністю, довговічністю та оптичною чіткістю.
Ці властивості дозволяють використовувати скло для широкого спектру застосувань. Термічна обробка, покриття та ламінування скла покращують властивості скла та додають функціональності, як-от підвищена міцність, захист від сонця, теплоізоляція, безпека, акустичні характеристики тощо.
Контроль якості у виробництві скла
Підтримка якості має вирішальне значення для виробництва скла. Датчики лазера або камери з високою роздільною здатністю використовуються для виявлення дефектів. Ці зони вирізаються зі скляних листів і використовуються як кулька.
Екологічні характеристики при виробництві скла
Ми прагнемо покращувати екологічну ефективність наших виробничих процесів і продуктів протягом усього їхнього життєвого циклу. Це включає використання меншої кількості природних ресурсів, мінімізацію відходів і постійне впровадження інновацій для ефективної та відповідальної роботи.
Видатним прикладом є наша печі в Башаражі, Люксембург, яка має технологію наступного покоління та є нашою найбільш енергоефективною піччю на сьогоднішній день.
Іншим прикладом є Guardian NEXA℠, ряд рішень із нижчого рівня викидів вуглекислого скла (зменшення вмісту вуглецю до 38 %*), що досягається оптимізацією процесів виробництва та вибору сировини.
Як виготовляється скло з частими запитаннями
Які етапи виробництва скла
Збирання сировини, плавлення, формування, охолодження та різання.
З чого складається скло?
Пісок, сода з попелом, вапняк і доломіт. Для покращення скла також можна додавати інші речовини.
Що таке листове скло?
Флоат-скло виготовляється шляхом наливання розплавленої сировини на ліжко розплавленої форми. Це призводить до ідеально рівномірних пласких скляних листів, які не потребують шліфування або полірування.
