Флоат-стекло
Флоат-стекло — это лист стекла, изготовленный путем плавления расплавленного стекла на слое расплавленного металла с низкой температурой плавления , обычно олова . [1] хотя свинец . в прошлом для этого процесса использовался [2] Этот метод дает листу равномерную толщину и очень ровную поверхность. [3] Процесс флоат-стекла также известен как процесс Пилкингтона , названный в честь британского производителя стекла Пилкингтона . [4] которые впервые внедрили эту технику в 1950-х годах на своей производственной площадке в Сент-Хеленс, Мерсисайд . [5]
Современные окна обычно изготавливаются из флоат-стекла. [6] хотя компания Corning Incorporated использует метод перегрузки . [7]
Чаще всего флоат-стекло представляет собой натриево-известковое стекло . [8] хотя относительно небольшое количество специального боросиликата [9] и стекло для плоских дисплеев также производятся с использованием процесса флоат-стекла.
История
[ редактировать ]
До 16 века оконное стекло или другое плоское стекло обычно вырезалось из больших дисков (или ронделей) крон-стекла . Листы стекла большего размера изготавливались путем выдувания больших цилиндров , которые разрезались и сплющивались, а затем разрезались на стекла. Большинство оконных стекол в начале 19 века изготавливалось цилиндрическим методом . «Цилиндры» были от 6 до 8 футов (от 180 до 240 см) в длину и от 10 до 14 дюймов (от 25 до 36 см) в диаметре, что ограничивало ширину, на которую можно было разрезать стеклянные панели, и в результате окна были разделены фрамугами на прямоугольные. панели.
Первые достижения в автоматизации производства стекла были запатентованы в 1848 году Генри Бессемером . [10] Его система производила непрерывную ленту из плоского стекла, формируя ленту между роликами. Это был дорогостоящий процесс, так как поверхности стекла нуждались в полировке. Если бы стекло можно было установить на идеально гладкое, плоское тело, подобное поверхности открытой кастрюли со спокойной жидкостью, это значительно снизило бы затраты. Были предприняты попытки сформировать плоское стекло в ванне с расплавленным оловом — одной из немногих жидкостей, более плотных, чем стекло, которая была бы спокойной при высоких температурах, необходимых для изготовления стекла — особенно в США. Было получено несколько патентов, [11] [12] но в то время этот процесс был неосуществим.
До разработки флоат-стекла листы листового стекла большего размера изготавливались путем отливки большой лужи стекла на железную поверхность с последующей полировкой с обеих сторон, что было дорогостоящим процессом. С начала 1920-х годов непрерывную ленту листового стекла пропускали через длинную серию линейных шлифовальных и полировальных машин, что уменьшало потери и стоимость стекла. [13]
Стекло более низкого качества, тянутое стекло, изготавливалось путем вытягивания вверх из лужи расплавленного стекла тонкого листа, удерживаемого по краям роликами. По мере охлаждения поднимающийся лист затвердевал, и его можно было разрезать. Обе поверхности были более низкого качества, т.е. не такими гладкими и однородными, как у флоат-стекла. Этот процесс продолжал использоваться в течение многих лет после разработки флоат-стекла.
Между 1953 и 1957 годами на заводе Cowley Hill Works в Сент-Хеленс, Ланкашир, сэр Аластер Пилкингтон и Кеннет Бикерстафф из британской компании Pilkington Brothers разработали первое успешное коммерческое применение для формирования непрерывной ленты стекла с использованием ванны с расплавленным оловом , по которой течет расплавленное стекло. беспрепятственно под действием силы тяжести. [14] Успех этого процесса заключался в тщательном балансе объема стекла, подаваемого в ванну, где оно расплющивалось под собственным весом. [15] Полномасштабные прибыльные продажи флоат-стекла были впервые достигнуты в 1960 году, а в 1960-х годах этот процесс был лицензирован во всем мире, заменив предыдущие методы производства. [16]
Производство
[ редактировать ] | Этот раздел в значительной степени или полностью опирается на один источник . ( май 2021 г. ) |
Для изготовления флоат-стекла используется обычное сырье для производства стекла , обычно состоящее из песка , кальцинированной соды ( карбонат натрия ), доломита , известняка , соляного кека ( сульфат натрия ) и т. д. Другие материалы могут использоваться в качестве красителей, осветляющих агентов или для корректировки физических свойств. и химические свойства стекла. Сырье смешивается в периодическом процессе, затем вместе с контролируемой пропорцией стеклобоя (отходов стекла) подается в печь , где оно нагревается примерно до 1500 °C. Обычные печи для флоат-стекла имеют ширину 9 м и длину 45 м и вместимость более 1200 тонн стекла. После расплавления температура стекла стабилизируется примерно на уровне 1200 °C, чтобы обеспечить однородную плотность .
Расплавленное стекло подается в «оловянную ванну», ванну расплавленного олова (шириной около 3–4 м, длиной 50 м, глубиной 6 см) из подающего канала и переливается в оловянную ванну с помощью известной керамической губки. в качестве носика. [17] Количество стекла, которое можно вылить на расплавленное олово, контролируется заслонкой, называемой твил .
Расплавленное олово подходит для процесса флоат-стекла, поскольку оно имеет более высокую плотность, чем стекло, поэтому расплавленное стекло плавает на нем. Его точка кипения выше, чем температура плавления стекла, а давление пара при температуре процесса низкое. Однако олово окисляется в естественной атмосфере с образованием диоксида олова (SnO 2 ). Диоксид олова, известный в производственном процессе как окалина, прилипает к стеклу. Для предотвращения окисления в оловянной ванне создается с положительным давлением защитная атмосфера азота и водорода .
Стекло растекается по поверхности жести, образуя плавающую ленту одинаковой толщины с идеально гладкой поверхностью с обеих сторон. По мере того как стекло течет по оловянной ванне, температура постепенно снижается от 1100 °C до тех пор, пока примерно при 600 °C лист можно будет поднять из банки на ролики. Стеклянная лента вытягивается из ванны роликами с контролируемой скоростью. Изменение скорости потока и скорости валков позволяет формовать стеклянные листы различной толщины. Верхние ролики, расположенные над расплавленным оловом, можно использовать для контроля как толщины, так и ширины стеклянной ленты.
После выхода из ванны стеклянный лист проходит через леровую печь примерно 100 м, где его постепенно охлаждают, чтобы он отжигался без напряжения и не растрескивался от изменения температуры. На выходе из «холодного конца» печи стекло разрезается машинами.
Использование
[ редактировать ]
Сегодня флоат-стекло является наиболее широко производимой формой стекла. [18] с множеством коммерческих приложений. [19] Благодаря высокому качеству не требуется дополнительная полировка. [20] Благодаря структурной гибкости во время производства ему можно легко придавать различные формы в нагретом, сиропообразном состоянии. [21] Это делает его идеальным для различных применений, таких как
- Автомобильные стекла (например, лобовые стекла, окна, зеркала) [22]
- Зеркала [23]
- Мебель (например, столы и полки) [24]
- Изолированное стекло
- Окна [25] и двери
Большинство форм специализированного стекла, например, закаленного стекла , [26] матовое стекло , [27] многослойное безопасное стекло [28] и звуконепроницаемое стекло [29] состоят из стандартного флоат-стекла, прошедшего дополнительную обработку.
Рынок
[ редактировать ]По состоянию на 2009 год на мировом рынке флоат-стекла, не считая 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), Carlex Glass и Cardinal Glass Industries. [30]
См. также
[ редактировать ]- Натриево-известковое стекло , включая состав и некоторые свойства флоат-стекла.
- Производство стекла
- Расчет партии стекла
Ссылки и сноски
[ редактировать ]- ^ Рише, Паскаль (05 февраля 2021 г.). Энциклопедия стекольной науки, технологии, истории и культуры . Джон Уайли и сыновья . стр. 73–74. ISBN 978-1-118-79939-0 .
- ^ Бинггели, Корки (7 октября 2013 г.). Материалы для внутренней отделки . Уайли . п. 86. ИСБН 978-1-118-30635-2 . OCLC 819741821 . 819741821.
- ^ Грувер, Микелл П. (2021). Основы современного производства: материалы, процессы и системы . Джон Уайли и сыновья . п. 207. ИСБН 978-1-119-70642-7 .
- ^ Бейкер, Ян (21 июня 2018 г.). Пятьдесят материалов, которые создают мир . Спрингер . п. 66. ИСБН 978-3-319-78766-4 .
- ^ «История Пилкингтона, Великобритания» . www.pilkington.com . Проверено 9 апреля 2023 г.
- ^ Шекелфорд, Джеймс Ф. (2005). Введение в материаловедение для инженеров . Образование Пирсона . Прентис Холл . п. 237. ИСБН 978-0-13-142486-9 .
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2008 г. Проверено 30 января 2008 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Хатиб, Джамал (12 августа 2016 г.). Экологичность строительных материалов . Издательство Вудхед . п. 80. ИСБН 978-0-08-100391-6 .
- ^ Вурм, Январь (2007). Стеклянные конструкции: проектирование и строительство самонесущих обшивок . Springer Science & Business Media . п. 37. ИСБН 978-3-7643-7608-6 .
- ^ Бессемер, Генри; Британский патент №. 12 101 (выпущен: 22 сентября 1848 г.).
- ^ Уильям Э. Хил, «Производство оконного и листового стекла», Архивировано 17 августа 2017 г. в патенте США Wayback Machine №. 710 357 (подано: 25 января 1902 г.; выдано: 30 сентября 1902 г.)
- ^ Халберт К. Хичкок, «Аппарат для производства стеклянных листов или пластин». Архивировано 17 августа 2017 г. в Wayback Machine, патент США №. 789 911 (подано: 30 июля 1902 г.; выдано: 16 мая 1905 г.).
- ^ «Двойная кража – правильный и неправильный способ украсть коммерческую тайну» . socxfbi.org . Проверено 29 апреля 2023 г.
- ^ Пилкингтон, лаборатория (1969). «Обзорная лекция. Процесс флоат-стекла». Труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . 314 (1516). Королевское общество: 1–25. Бибкод : 1969РСПСА.314....1П . дои : 10.1098/rspa.1969.0212 . JSTOR 2416528 . S2CID 109981215 .
- ^ Патент США 2911759 - Производство листового стекла.
- ^ Насименто, Марсио Луис Феррейра (сентябрь 2014 г.). «Краткая история патента на плоское стекло – шестьдесят лет флоат-процесса» (PDF) . Мировая патентная информация . 38 : 50–56. дои : 10.1016/j.wpi.2014.04.006 .
- ^ BHWS де Йонг, «Стекло»; в Энциклопедии промышленной химии Ульмана ; 5-е издание, том. А12, Издательство VCH, Вайнхайм, Германия, 1989 г., ISBN 3-527-20112-2 , стр. 365–432.
- ^ Шиттих, Кристиан; Стаиб, Джеральд (10 декабря 2012 г.). Руководство по изготовлению стекла . Вальтер де Грюйтер . п. 61. ИСБН 978-3-0346-1554-9 .
- ^ Шарма, СК (2016). Строительные материалы для гражданского строительства . Издательство Ханна . п. 362. ИСБН 978-93-82609-84-1 .
- ^ Леско, Джим (14 декабря 2007 г.). Промышленный дизайн: Руководство по материалам и производству . Джон Уайли и сыновья . п. 222. ИСБН 978-0-470-05538-0 .
- ^ Хеггер, Манфред; Аух-Швелк, Фолькер (12 февраля 2013 г.). Руководство по строительным материалам . Вальтер де Грюйтер . п. 86. ИСБН 978-3-0346-1455-9 .
- ^ Рише, Паскаль (05 февраля 2021 г.). Энциклопедия стекольной науки, технологии, истории и культуры . Джон Уайли и сыновья . п. 1092. ИСБН 978-1-118-79939-0 .
- ^ Спенс, Уильям П.; Култерманн, Ева (19 января 2016 г.). Строительные материалы, методы и технологии . Cengage Обучение . п. 516. ИСБН 978-1-305-53710-1 .
- ^ Пунмиа, доктор Британской Колумбии; Джайн, Ашок Кумар (2003). Базовое гражданское строительство . Брандмауэр Медиа. п. 111. ИСБН 978-81-7008-403-7 .
- ^ Дедек, Питер Б. (27 марта 2014 г.). Историческое сохранение для дизайнеров . А&С черный . п. 244. ИСБН 978-1-60901-509-1 .
- ^ Хатиб, Джамал (12 августа 2016 г.). Экологичность строительных материалов . Издательство Вудхед . п. 97. ИСБН 978-0-08-100391-6 .
- ^ Шунк, Эберхард; Остер, Ханс Йохен (21 января 2013 г.). Руководство по устройству крыш: Скатные крыши . Вальтер де Грюйтер . п. 160. ИСБН 978-3-0346-1563-1 .
- ^ Спайсер, Марк (30 ноября 2016 г.). Иллюстрированное руководство по навыкам снайпера . Перо и меч . п. 127. ИСБН 978-1-4738-8452-6 .
- ^ Иглесиас, Карен (7 февраля 2014 г.). Инновационное использование материалов в архитектуре и ландшафтной архитектуре: история, теория и эффективность . МакФарланд . п. 76. ИСБН 978-0-7864-7080-8 .
- ^ " "Рынок листового стекла к 2010 году составит 39 миллионов тонн" " . Архивировано из оригинала 28 июля 2012 г. Проверено 11 августа 2010 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Процесс производства флоат-стекла от Стекольной ассоциации Северной Америки
- Процесс производства флоат-стекла из физических свойств Viglacera компании Glass Company.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
