stringtranslate.com

Стеклянный поплавок

Использование флоат-стекла на железнодорожном вокзале Кристал Пэлас в Лондоне

Флоат-стекло — это лист стекла , изготовленный путем плавления расплавленного стекла на слое расплавленного металла с низкой температурой плавления , обычно олова , [1] хотя в прошлом для этого процесса использовался свинец . [2] Этот метод позволяет получить лист одинаковой толщины и очень ровную поверхность. [3]

Современные окна обычно изготавливаются из флоат-стекла. [4] Большая часть флоат-стекла представляет собой натриево-известковое стекло , [5] хотя относительно небольшие количества специального боросиликатного стекла [6] и стекла для плоских дисплеев также производятся с использованием процесса флоат-стекла. [7] Процесс флоат-стекла также известен как процесс Пилкингтона , названный в честь британского производителя стекла Pilkington , [8] который впервые применил эту технику в 1950-х годах на своей производственной площадке в Сент-Хеленс, Мерсисайд . [9]

История

Старое окно с одним листом флоат-стекла в верхней левой части, 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 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 могла бы сохранять спокойствие при высоких температурах, необходимых для изготовления стекла, — особенно в США. Было выдано несколько патентов, [11] но в то время этот процесс был неработоспособен.

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 снижало потери и стоимость стекла. [12]

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 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 расплавленное стекло беспрепятственно течет под действием силы тяжести. [13] Успех этого процесса заключался в тщательном балансе объема стекла, подаваемого в ванну, где оно сплющивалось под действием собственного веса. [14] Полномасштабные прибыльные продажи флоат-стекла впервые были достигнуты в 1960 году, а в 1960-х годах этот процесс был лицензирован во всем мире, заменив предыдущие методы производства. [15]

Производство

Линия по производству флоат-стекла

Для 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 флоат-печи для 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. [16] 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 в естественной атмосфере окисляется с образованием диоксида олова (SnO 2 ). Диоксид олова, известный в производственном процессе как окалина, прилипает к стеклу. Для предотвращения окисления в оловянной ванне создается защитная атмосфера азота и водорода с положительным давлением .

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

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

Сегодня флоат-стекло является наиболее широко производимой формой стекла [17] и имеет множество коммерческих применений. [18] Благодаря высокому качеству без необходимости дополнительной полировки [19] и структурной гибкости во время производства, ему можно легко придавать различные формы, находясь в нагретом сиропообразном состоянии. [20] Это делает его идеальным для различных применений, таких как

Большинство видов специального стекла, таких как закаленное стекло , [25] матовое стекло , [26] многослойное безопасное стекло [27] и звуконепроницаемое стекло [28], состоят из стандартного флоат-стекла, подвергнутого дальнейшей обработке.

Рынок

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. [29]

Смотрите также

Ссылки и сноски

  1. ^ 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.
  2. ↑ Бинггели, Корки (7 октября 2013 г.). Материалы для внутренней отделки. Уайли . п. 86. ИСБН 978-1-118-30635-2. OCLC  819741821. 819741821.
  3. ^ Грувер, Микелл П. (2021). Основы современного производства: материалы, процессы и системы. Джон Уайли и сыновья . п. 207. ИСБН 978-1-119-70642-7.
  4. ^ Шекелфорд, Джеймс Ф. (2005). Введение в материаловедение для инженеров. Образование Пирсона . Прентис Холл . п. 237. ИСБН 978-0-13-142486-9.
  5. ^ Хатиб, Джамал (12 августа 2016 г.). Экологичность строительных материалов. Издательство Вудхед . п. 80. ИСБН 978-0-08-100391-6.
  6. ^ Вурм, январь (2007). Стеклянные конструкции: проектирование и строительство самонесущих обшивок. Springer Science & Business Media . п. 37. ИСБН 978-3-7643-7608-6.
  7. ^ Не все стекло для плоских дисплеев производится методом флоат-стекла. Компания Corning использует технику вытяжки с переливом , а Schott использует технику флоат-стекла (см. веб-сайт Schott, архивировано 1 февраля 2008 г. на Wayback Machine ).
  8. ^ Бейкер, Ян (21 июня 2018 г.). Пятьдесят материалов, которые создают мир. Спрингер . п. 66. ИСБН 978-3-319-78766-4.
  9. ^ «История Пилкингтона, Великобритания». www.pilkington.com . Проверено 9 апреля 2023 г.
  10. ^ Бессемер, Генри; Британский патент №. 12 101 (выпущен: 22 сентября 1848 г.).
  11. ^ 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, «Устройство для производства стеклянных листов или пластин», патент США №. 789 911 (подано: 30 июля 1902 г.; выдано: 16 мая 1905 г.).
  12. ^ «Двойная кража - правильный и неправильный способ украсть коммерческую тайну» . socxfbi.org . Проверено 29 апреля 2023 г.
  13. ^ Пилкингтон, LAB (1969). «Обзорная лекция. Процесс флоат-стекла». Труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . Королевское общество. 314 (1516): 1–25. Бибкод : 1969RSPSA.314....1P. дои : 10.1098/rspa.1969.0212. JSTOR  2416528. S2CID  109981215.
  14. ^ Патент США 2911759 - Производство листового стекла.
  15. ^ 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.
  16. ^ BHWS де Йонг, «Стекло»; в Энциклопедии промышленной химии Ульмана ; 5-е издание, том. A12, VCH Publishers, Вайнхайм, Германия, 1989, ISBN 3-527-20112-2 , стр. 365–432. 
  17. ^ Шиттих, Кристиан; Стаиб, Джеральд (10 декабря 2012 г.). Руководство по изготовлению стекла. Вальтер де Грюйтер . п. 61. ИСБН 978-3-0346-1554-9.
  18. ^ Шарма, СК (2016). Строительные материалы для гражданского строительства. Издательство Ханна. п. 362. ИСБН 978-93-82609-84-1.
  19. ^ 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.
  20. ^ Хеггер, Манфред; Аух-Швелк, Фолькер (12 февраля 2013 г.). Руководство по строительным материалам. Вальтер де Грюйтер . п. 86. ИСБН 978-3-0346-1455-9.
  21. ^ 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.
  22. ^ Спенс, Уильям П.; Култерманн, Ева (19 января 2016 г.). Строительные материалы, методы и технологии. Cengage Обучение . п. 516. ИСБН 978-1-305-53710-1.
  23. ^ Пунмиа, доктор Британской Колумбии; Джайн, Ашок Кумар (2003). Базовое гражданское строительство. Брандмауэр Медиа. п. 111. ИСБН 978-81-7008-403-7.
  24. ^ Дедек, Питер Б. (27 марта 2014 г.). Историческое сохранение для дизайнеров. А&С черный . п. 244. ИСБН 978-1-60901-509-1.
  25. ^ Хатиб, Джамал (12 августа 2016 г.). Экологичность строительных материалов. Издательство Вудхед . п. 97. ИСБН 978-0-08-100391-6.
  26. ^ 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.
  27. ^ Спайсер, Марк (30 ноября 2016 г.). Иллюстрированное руководство по навыкам снайпера. Перо и меч . п. 127. ИСБН 978-1-4738-8452-6.
  28. ^ Иглесиас, Карен (07 февраля 2014 г.). Инновационное использование материалов в архитектуре и ландшафтной архитектуре: история, теория и эффективность. МакФарланд . п. 76. ИСБН 978-0-7864-7080-8.
  29. ^ ""Рынок плоского стекла к 2010 году составит 39 миллионов тонн"" . Архивировано из оригинала 28 июля 2012 г. Проверено 11 августа 2010 г.

Внешние ссылки