Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Использование флоат-стекла на железнодорожном вокзале Кристал Пэлас , Лондон

Флоат-стекло - это лист стекла, изготовленный путем плавания расплавленного стекла на слое расплавленного металла, обычно олова , хотя в прошлом использовались свинец и другие различные сплавы с низкой температурой плавления . Этот метод дает листу однородной толщины и очень ровным поверхностям. [1]

Современные окна сделаны из листового стекла. Большая часть флоат-стекла - это натриево-известковое стекло , хотя относительно небольшие количества специального боросиликата [2] и стекла для плоских дисплеев также производятся с использованием процесса флоат-стекла. [3] Процесс производства флоат-стекла также известен как процесс Pilkington , названный в честь британского производителя стекла Pilkington , который впервые применил эту технологию в 1950-х годах на своей производственной площадке в Сент-Хеленсе, Мерсисайд .

История [ править ]

Старое окно с листом флоат-стекла в верхнем левом углу, Йена , Германия . Остальные секции, возможно, не являются флоат-стеклом, на что указывают искаженные отражения дерева.

До 16 века оконное стекло или другое плоское стекло обычно вырезали из больших дисков (или ронделей) коронного стекла . Большие листы стекла изготавливались путем выдувания больших цилиндров, которые разрезались и сплющивались, а затем разрезались на стекла. Большинство оконных стекол в начале 19 века изготавливали цилиндрическим методом . «Цилиндры» имели длину от 6 до 8 футов (от 180 до 240 см) и от 10 до 14 дюймов (от 25 до 36 см) в диаметре, что ограничивало ширину разрезания оконных стекол и приводило к тому, что окна разделялись фрамугами на прямоугольные. панели.

Первые достижения в области автоматизации производства стекла были запатентованы в 1848 году Генри Бессемером . [4] Его система производила непрерывную ленту из плоского стекла, формируя ленту между роликами. Это был дорогостоящий процесс, так как поверхности стекла требовали полировки. Если бы стакан можно было поставить на идеально гладкое плоское тело, например, на поверхность открытого поддона со спокойной жидкостью, это значительно снизило бы затраты. Были предприняты попытки сформировать плоское стекло на ванне с расплавленным оловом - одной из немногих жидкостей, более плотных, чем стекло, которые были бы спокойными при высоких температурах, необходимых для производства стекла, - особенно в США. Было выдано несколько патентов [5], но в то время этот процесс был неработоспособен.

До появления флоат-стекла большие листы листового стекла изготавливались путем заливки большой лужи стекла на поверхность железа и последующей полировки обеих сторон, что было дорогостоящим процессом. С начала 1920-х годов непрерывная лента из листового стекла пропускалась через длинную серию линейных шлифовальных и полировальных машин, что уменьшало потери стекла и стоимость.

Стекло более низкого качества, тянутое стекло, изготавливали путем вытягивания вверх из ванны расплавленного стекла тонкого листа, удерживаемого по краям роликами. По мере охлаждения поднимающийся лист становился жестким, и его можно было разрезать. Две поверхности были более низкого качества, т.е. не такими гладкими или однородными, как у флоат-стекла. Этот процесс продолжался в течение многих лет после разработки флоат-стекла.

Между 1953 и 1957 годами сэр Аластер Пилкингтон и Кеннет Бикерстафф из британской компании Pilkington Brothers разработали первое успешное коммерческое применение для формирования непрерывной стеклянной ленты с использованием ванны с расплавленным оловом, по которой расплавленное стекло беспрепятственно течет под действием силы тяжести. [6] Успех этого процесса заключался в тщательном балансе объема стекла, подаваемого в ванну, где оно сплющивалось под действием собственного веса. [7] Полномасштабные прибыльные продажи флоат-стекла были впервые достигнуты в 1960 году, а в 1960-х годах процесс был лицензирован во всем мире, заменив предыдущие методы производства. [8]

Производство [ править ]

Линия для производства флоат-стекла

Флоат - стекло использует общие стекольной сырье , как правило , состоят из песка , кальцинированной соды ( карбоната натрия ), доломита , известняка и сульфата натрия ( сульфат натрия ) и т.д. Другие материалы могут быть использованы в качестве красителей, рафинирования агентов или отрегулировать физическое и химические свойства стекла. Сырье смешивается в периодическом процессе, а затем подается вместе с подходящим стеклобоем.(отходы стекла) в контролируемом соотношении в печь, где они нагреваются примерно до 1500 ° C. Обычные стекловаренные печи имеют ширину 9 м, длину 45 м и содержат более 1200 тонн стекла. После расплавления температура стекла стабилизируется примерно до 1200 ° C для обеспечения однородного удельного веса .

Расплавленное стекло подается в «ванну с оловом», ванну с расплавленным оловом (шириной около 3–4 м, длиной 50 м, глубиной 6 см), из канала подачи и выливается в ванну с оловом с помощью известной керамической кромки. как носик губы. [9] Количество стекла, которое может вылиться на расплавленное олово, контролируется заслонкой, называемой щелью .

Олово подходит для процесса производства флоат-стекла, поскольку оно имеет высокий удельный вес, является когезионным и не смешивается с расплавленным стеклом. Однако олово окисляется в естественной атмосфере с образованием диоксида олова (SnO 2 ). Диоксид олова, известный в процессе производства как окалина, прилипает к стеклу. Для предотвращения окисления оловянная ванна снабжена защитной атмосферой из азота и водорода с положительным давлением .

Стекло стекает по оловянной поверхности, образуя плавающую ленту с идеально гладкими с обеих сторон поверхностями одинаковой толщины. По мере того, как стекло течет по ванне с оловом, температура постепенно снижается с 1100 ° C до примерно 600 ° C, когда лист можно поднимать с жести на ролики. Стеклянная лента снимается с ванны роликами с регулируемой скоростью. Изменение скорости потока и скорости роликов позволяет формировать листы стекла различной толщины. Верхние ролики, расположенные над расплавленным оловом, можно использовать для управления как толщиной, так и шириной стеклянной ленты.

После выхода из ванны лист стекла проходит через печь для обжига лера примерно на 100 м, где постепенно охлаждается, так что он отжигается без деформации и не трескается при изменении температуры. На выходе из «холодного конца» печи стекло режется машинами.

Использует [ редактировать ]

Светильник из флоат-стекла. Обычное флоат-стекло имеет зеленый цвет в более толстых листах из-за примесей Fe2 + .

Сегодня флоат-стекло является наиболее широко используемой формой стекла в потребительских товарах. Благодаря как высокому качеству, не требующему дополнительной полировки, так и его структурной гибкости во время производства, ему можно легко придавать различные формы, находясь в нагретом сиропообразном состоянии. Это делает его идеальным для множества приложений, таких как

  • Автомобильные стекла (например, лобовые стекла, окна, зеркала)
  • Зеркала
  • Мебель (например, в столах и на полках)
  • Изолированное стекло
  • Окна и двери

Большинство форм специального стекла, таких как закаленное стекло , матовое стекло , многослойное безопасное стекло и звуконепроницаемое стекло, состоят из стандартного флоат-стекла, прошедшего дополнительную обработку.

Рынок [ править ]

По состоянию на 2009 год на мировом рынке листового стекла, за исключением Китая и России, доминируют четыре компании: Asahi Glass , NSG / Pilkington , Saint-Gobain и Guardian Industries . Другие компании включают Sise Cam AS, Vitro, ранее PPG , Central Glass, Hankuk (HanGlas), Zeledyne и Cardinal Glass Industries. [10]

См. Также [ править ]

  • Натриевое стекло , включая состав и некоторые свойства флоат-стекла
  • Производство стекла
  • Расчет партии стекла

Ссылки и сноски [ править ]

  1. ^ «Поэтапное производство флоат-стекла» . Пилкингтон . Проверено 18 июля 2017 года .
  2. ^ "Borosilikatglas BOROFLOAT® | SCHOTT AG" . www.schott.com . Проверено 18 июля 2017 .
  3. ^ Не все стекла для плоских дисплеев производятся методом флоат-стекла. Компания Corning использует технику нисходящей вытяжки , в то время как Schott использует технику флоат-стекла (см. Веб-сайт Schott ).
  4. ^ Бессемер, Генри; Британский патент № 12,101 (выпущено: 22 сентября 1848 г.).
  5. ^ См .:
    • Уильям Э. Хил, «Производство оконного и листового стекла», патент США № 710 357 (подано 25 января 1902 г .; выдано 30 сентября 1902 г.).
    • Халберт К. Хичкок, «Аппарат для производства стеклянных листов или пластин», патент США № 789911 (подано 30 июля 1902 г .; выдано 16 мая 1905 г.).
  6. Перейти ↑ Pilkington, LAB (1969). «Обзорная лекция. Процесс флоат-стекла». Труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . Королевское общество. 314 (1516): 1–25. Bibcode : 1969RSPSA.314 .... 1P . DOI : 10,1098 / rspa.1969.0212 . JSTOR 2416528 . S2CID 109981215 .  
  7. ^ Патент США 2911759 - Производство листового стекла
  8. Перейти ↑ Nascimento, Marcio Luis Ferreira (сентябрь 2014 г.). «Краткая история патента на плоское стекло - 60 лет флоат-технологии» (PDF) . Мировая патентная информация . 38 : 50–56. DOI : 10.1016 / j.wpi.2014.04.006 .
  9. ^ BHWS де Йонг, "Стекло"; в Энциклопедии промышленной химии Ульмана ; Издание 5-е, т. A12, Издательство VCH, Вайнхайм, Германия, 1989 г., ISBN 3-527-20112-2 , стр. 365–432. 
  10. ^ " " Рынок плоского стекла к 2010 году составит 39 миллионов тонн " " . Архивировано из оригинала на 2012-07-28 . Проверено 11 августа 2010 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Процесс производства флоат-стекла от Стекольной ассоциации Северной Америки
  • Процесс производства флоат- стекла из физических свойств Viglacera Glass Company.