02177575073 - 09124855351 telegram facebook googleplus intagram twitter farsi english

فرایند تولید شیشه

24 مرداد 1395
Author :  

شيشه دست‌ ساز يا شيشه فوتي‌ يكي از صنايع‌ دستي قديمي ايران است‌ و به‌ فرآورده‌ يي‌‌اطلاق ميشود كه‌ مراحل‌ اساسي‌ توليد آن با دست‌ انجام گرفته باشد.‌ قدمت‌ اين‌ محصول به‌ 2500 تا 3000 سال پيش از ميلاد ميرسد.‌ شيشه جسمي است‌ شفاف، شكننده و تركيبي از سيليكاتهاي قليايي‌ كه‌ اين‌ اجسام را در‌كوره‌ ذوب‌ مي‌نمايند و بوسيله دست‌ يا به‌ كمك قالب‌هاي مخصوص به‌ آنها شكل ميدهند.‌اشيايي‌ كه‌ از مناطق مختلف كشور نظ‌ير شوش، ري‌، ساوه‌، و نيشابور از زير خاك به‌ دست‌‌آمده نشان دهنده ساخت‌ اينگونه‌ ظروف‌ در اكثر نقاط كشور در گذشتههاي دور ميباشد.‌ظروف‌ شيشه يي‌ در اوايل‌ دوره‌ ي اسلامي‌ بيشتر شامل‌ بط‌ري، قوري‌، گلدان و فنجان بوده‌‌است‌ كه‌ براي مصارف‌ خانگي بكار مي‌رفته. برخي‌ اشيا باقي‌ مانده متعلق به‌ قرون‌ هشتم و‌نهم ميلادي‌ است‌ كه‌ بدون‌ تزئين ميباشد. همچنين تعدادي‌ دكمه شيشه يي‌ كه‌ طي يكي از‌حفريات ناحيه ي حسنلو بدست‌ آمده متعلق به‌ عهد هخامنشي است‌ كه‌ بر وجود و رونق‌‌شيشه گري در آن عصر گواهي‌ ميدهد.‌ يكي ديگر از فنون مرتبط با شيشه گري دستي، تراش شيشه بوسيله ي دست‌ يا چرخ است‌ و‌در روي‌ بعضي از ظروف‌ شيشه يي‌ قرن نهم كه‌ در سامره و ايران پيدا شده تراشهايي‌ عالي‌‌از صورت‌ انسان وجود دارد.‌ براي مثال اشيا كشف شده توسط‌ هيات اكتشافي‌ موزه‌ ي متروپوليتن در نيشابور را مي‌توان ‌نام برد.‌ هم اينك شيشه گري در بخشهايي‌ از كشور رواج دارد و دست‌ اندركاران آن با كمك وسايل‌ ‌ابتدائي‌ مصنوعاتي‌ مصرفي‌ و هنري توليد مي‌كنند.‌ كارگاههاي شيشه گري معمولا داراي سقفهاي بلند و پنجرههاي بلند هستند كه‌ باعث‌ خروج‌‌هواي گرم ناشي‌ از كار كردن‌ كوره‌ها ميشود و هواي داخل‌ كارگاه را متعادل‌ و قابل‌ تحمل‌نگاه ميدارد. براي استفاده‌ از چند نوع شيشه با رنگ‌هاي متفاوت‌ در هر كارگاه شيشه گري‌دو يا چند كوره‌ اصلي وجود دارد. ماده‌ اوليه براي ساخت‌ شيشه بيشتر ضايعات شيشه يي‌ و‌شيشه خرده‌ هايي‌ است‌ كه‌ از نقاط مختلف شهرها جمع آوري‌ ميگردد و گاهي‌ نيز از سيليس‌كه ماده‌ اصلي شيشه است‌ به‌ عنوان ماده‌ ي اوليه شيشه گري استفاده‌ ميشود.‌ درجه‌ حرارت‌ لازم‌ براي ذوب‌ سيليس 1827 درجه‌ سانتيگراد است‌. اما در مواردي‌ كه‌ مخلوط ‌شيشه و سيليس مورد استفاده‌ قرار گيرد به‌ منظور پائين آوردن‌ درجه‌ ذوب‌ مواد ديگري‌مانند كربنات، براكس‌، شوره‌، نيترات و مواد قليائي‌ ديگر به‌ ماده‌ ي اوليه افزوده‌ ميشود.‌ يكي از مهمترين‌ عوامل‌ در شيشه گري دستي نحوه ي ساخت‌ رنگهاي شيشه است‌. براي اين‌‌منظور از اكسيدهاي فلزات كه‌ به‌ صورت‌ پودر در بازار وجود دارد استفاده‌ مي‌نمايند. مصنوعات شيشه يي‌ به‌ دو گونه‌ فوتي‌ و پرسي‌ توليد ميشود.‌ براي توليد شيشه ي فوتي‌ ابتدا مواد اوليه مصرفي‌ كه‌ عمدتا خرده‌ شيشه است‌ در داخل‌‌كوره‌ ريخته و حرارت‌ داده‌ ميشود تا به‌ صورت‌ مذاب در آيد. اين‌ عمل، يعني تبديل‌ شيشه‌خرده‌ به‌ شيشه ي مذاب به‌ نسبت درجه‌ ي حرارت‌ كوره‌ بين 36 تا 48 ساعت‌ به‌ طول‌ميانجامد و هنگامي‌ كه‌ شيشه به‌ صورتي‌ كاملا مذاب در آمد، استاد كار وسيله اي فلزي بنام ‌دم را به‌ داخل‌ شيشه ي مذاب فرو برده‌ و كمي آنرا مي‌چرخاند و بعد از اينكه مقدار كمي از ‌شيشه ي مذاب كه‌ اصطلاحا بار ناميده ميشود از داخل‌ كوره‌ برداشته شد، در لوله‌ مي‌دمد‌تا گوي كوچكي كه‌ به‌ گوي اول‌ موسوم است‌ به‌ دست‌ آيد بعد از سر دو سخت شدن اين‌‌گوي مجددا دم‌ را به‌ داخل‌ شيشه ي مذاب فرو برده‌ و شيشه لازم‌ را براي ساخت‌ وسيله ي ‌مورد نظ‌ر بر مي‌دارد تهيه ي گوي اول‌ به‌ صنعتگر كمك مي‌كند تا مقدار شيشه يي‌ كه‌ در‌مرحله ي دوم‌ بر مي‌دارد در تمام نقاط داراي قط‌ر مساوي‌ بوده‌ و شيئي كه‌ ساخته ميشود در‌تمام نقاط قط‌ر يكسان داشته باشد. اما بدليل آنكه در اين‌ مرحله، غلظت‌ شيشه ي مذاب‌براي فرم پذيري كم‌ است‌ و از سويي‌ حتما مي‌بايست داراي قط‌ر مساوي‌ و فرم مناسب‌‌باشد، لوله‌ ي دم‌ روي‌ ميله يي‌ كه‌ داراي سرد و شاخه‌ است‌ قرار گرفته و صنعتگر ضمن‌چرخاندن مداوم‌ آن به‌ وسيله ي قاشق‌ چوبي‌ به‌ فرم دادن‌ شيشه مي‌پردازد و براي‌پيشگيري از چسبيدن شيشه ي مذاب به‌ قاشق‌ هر چند يكبار آن را به‌ وسيله ي آب خيس‌ميكنند كه‌ به‌ اين‌ كار قاشقي كردن‌ بار مي‌گويند. بعد از مرحله ي قاشقي كردن‌ بار، گوي‌در داخل‌ قالب‌ قرار گرفته و عمل دميدن به‌ وسيله ي دهان و در مواردي‌ به‌ وسيله ي‌كمپرسور انجام مي‌شود. شيشه ي پرسي‌ نيز همانند شيشه ي فوتي‌ نياز به‌ سرد شدن تدريجي دارد و به‌ همين جهت‌ميبايست بعد از تكميل جهت رسيدن گرمايش‌ به‌ درجه‌ ي حرارت‌ هواي معمولي‌ داخل‌‌گرمخانه‌ قرار داده‌ شود.‌ بعد از مرحله ي ساخت‌ نوبت‌ به‌ عمليات تكميلي مي‌رسد و محصول شيشه اي به‌ وسيله ي‌تراش، نقاشي‌ يا مات كردن‌ تزئين مي‌گردد. براي مات كردن‌ شيشه مي‌بايست از اسيدي كه‌ بتواند قسمتي از سط‌ح‌ شيشه را در خود حل‌ ‌كند استفاده‌ شود تنها اسيدي كه‌ شيشه در برابر آن مقاومت‌ ندارد اسيد فلوريدريك‌ است‌‌اما كار كردن‌ با اين‌ اسيد بسيار خط‌رناك است‌ و در ضمن مقرون‌ به‌ صرفه‌ نيز نيست.‌بنابراين‌ بجاي آن از محلول آمونيوم هيدروژن‌ فلوريديا مواد مشابه‌ ديگر براي مات كردن‌‌شيشه استفاده‌ ميكنند.‌ براي مات كردن‌ شيشه، وسايل‌ شيشه اي را به‌ مدت چند دقيقه در محلول قرار داده‌ و‌سپس خارج‌ مي‌نمايند و با آب مي‌شويند رنگهايي‌ كه‌ معمولا براي نقاشي‌ روي‌ شيشه بكار‌ميرود اكسيدهاي فلزات مختلف بصورت‌ پودر است‌ كه‌ با تربانتين و روغن‌ مخصوصي مخلوط‌ساييده ميشود و آنرا به‌ صورت‌ مخلوط غليظي‌ در مي‌آورند و با آن بروي‌ شيشه نقاشي‌‌ميكنند سپس به‌ منظور ثابت‌ كردن‌ رنگ‌ اشيا نقاشي‌ شده، آنها را به‌ مدت 2 تا 4 ساعت‌‌در كوره‌ يي‌ با دماي 500 تا 600 درجه‌ ي سانتيگراد قرار مي‌دهند، سپس كوره‌ را خاموش و‌بعد از سرد شدن كامل‌ كوره‌، اشيا را از آن خارج‌ مي‌نمايند.‌ جهت تراش روي‌ شيشه از سنگ مخصوصي كه‌ درجه‌ سختي آن بيش از سختي شيشه است‌‌استفاده‌ مي‌نمايند. براي اين‌ منظور از سنگهاي ديسك مانندي كه‌ با سرعت‌ لازم‌ قادر به‌‌چرخش‌ هستند استفاده‌ به‌ عمل مي‌آيد. سرعت‌ چرخهاي تراش و ديسك تراشكاري‌ بستگي‌مستقيم به‌ نوع تراش دارد. صنعتگران تراشكار نخست محلهايي‌ را كه‌ مي‌بايست تراش بخورد مشخص نموده‌ و سپس با‌نگهداشتن ظرف شيشه يي‌ در دست‌ و نزديك‌ كردن‌ آن به‌ سنگ تراش نقش دلخواه روي‌‌شيشه را حك‌ مي‌نمايند و سپس آن قسمتها را صيقل مي‌دهند.‌ هم اكنون محصولات شيشه يي‌ دست‌ ساز كشورمان شامل‌ انواع ظروف‌ مصرفي‌ و تزئيني‌است‌ كه‌ بخش عمده ي آن توسط‌ كارگاههاي شيشه گري تهران توليد و عرضه‌ مي‌شود.‌يكي از طرح‌هاي جذاب و زيباي شيشه‌هاي تزئيني ، شيشه‌هاي فيوزينگ مي‌باشد . در شيشه‌هاي فيوزينگ طرح مورد نظر با برش‌هايي از شيشه و توسط اعمال حرارت به صفحه اصلي شيشه‌اي فيوز مي‌گردد (اتصال مي‌يابند) . براي توليد شيشه‌هاي فيوزينگ تزئيني به كوره ، كفي كوره ، آستركف و شيشه نيازمنديم . كوره فيوزينگ مهمترين وسيله لازم براي فيوز شيشه مي‌باشد . اين كوره با پوشش‌هاي سراميكي سنتي يا با دستاوردهاي جديد ساخته مي‌شود . تفاوت بين كوره سراميكها و كوره فيوزينگ شيشه در محل المنتها است . كوره فيوزينگ داراي المنتهاي الكتريكي مي‌باشد كه در بالاي كوره و در كناره‌ها و كف كوره قرار دارند . دليل اين امر انتشار يكسان حرارت در تمام سطح شيشه مي‌باشد . كوره‌هاي گازي نيز مي‌توانند براي فيوزينگ استفاده گردند ، اما در اينصورت مشكلات زيادي به وجود خواهد آمد . انواع كوره‌ها : المنت‌هاي حرارتي كوره‌هاي الكتريكي ممكن است در بالاي كوره يا اطراف ديواره‌هاي داخلي كوره باشد . كوره‌هايي كه المنت‌هاي حرارتي آنها بالاي كوره قرار دارند حرارت از بالا ( Top Fired ) ناميده مي‌شوند و آنهايي كه المنت‌هاي حرارتي‌شان در كناره‌هاي كوره كار گذاشته شده است حرارت از كنار ( Side Fired ) ناميده مي‌شوند . مكان و نظم المنت‌هاي حرارتي توسط چگونگي حرارت ديدن شيشه تعيين مي‌گردد . كوره فيوزينگ شركت آبگينه از نوع حرارت از بالا مي‌باشد كه داراي 15 المنت‌ حرارتي در سقف كوره يعني بر روي درب آن است . در توليد محصولات فيوزينگ مهمترين عامل شيشه‌هاي مخصوص فيوزينگ مي‌باشند كه بايد ضريب انبساط حرارتي متناسبي داشته باشند . از لحاظ فيوزينگ شيشه ، اگر دو شيشه بتوانند با هم فيوز شوند ، هماهنگ هستند . در اين حالت پس از خنك كردن مناسب تا دماي اتاق ، هيچ تنش بيش از اندازه‌اي كه منجر به شكست شود ، در قطعه نهايي وجود ندارد . آزمايشهايي كه براي تشخيص هماهنگي شيشه‌ها وجود دارند عبارتند از : 1) كشش ريسمان 2) تنش سنجي 3) آزمايش قطعهبه عنوان مثال آزمايش كشش ريسمان خيلي سريع و بدون استفاده از كوره انجام مي‌شود و بر اساس اين واقعيت است كه اگر رشته‌اي از دو شيشه كشيده شده كه شبيه به هم منقبض نمي‌شوند ، به يكديگر فيوز شوند ، رشته خم خواهد شد . مراحل عمليات حرارتي براي فيوزينگشش مرحله در سيكل حرارتي فيوزينگ وجود دارد كه دو مرحله براي گرمايش و چهار مرحله براي سرمايش بوده و عبارتند از : 1) گرمايش اوليه : مرحله‌اي است كه شامل حرارت دادن شيشه از دماي اتاق تا درست بالاي دماي نقطه كرنش شيشه مي‌باشد . در شيشه‌هاي رنگي اين دما رنجي از 400 تا c 0 485 مي‌باشد . در طول اين مرحله گرمايش در سرعتي درست زير سرعت دمايي كه سبب شكست مي‌گردد ، شروع مي‌شود . اين سرعت با اندازة ضخيم‌ترين لايه منفرد از شيشه تغيير مي‌كند . هنگاميكه دما به نقطة كرنش برسد مرحله دوم شروع مي‌گردد . 2) گرمايش سريع : در اين مرحله شيشه فيوز نشده از دماي نقطة كرنش تا دمايي كه در آن لايه‌هاي شيشه منفرد تا حد مطلوب فيوز نشده‌اند ، حرارت داده مي‌شود . اين مرحله از سيكل حرارتي در مقايسه با مرحلة قبل خيلي سريعتر مي‌باشد . دماي فيوز به فرمول شيشه و ضخامت آن بستگي دارد . وقتي كه فيوز دلخواه بدست آمد ، مرحلة بعدي شروع مي‌گردد . 3) سرمايش سريع : خنك نمودن شيشه فيوز شده از بالاترين دما كه در طول مرحلة گرمايش سريع به آن رسيديم تا دماي آنيلينگ را سرمايش سريع گويند . براي مقابله با كريستاليزه شدن ، خنك كردن بايد با سرعت خنك شدن كوره مطابقت داشته باشد . هنگاميكه دما به رنج آنيلينگ رسيد (تقريباً c 0 540) مرحلة چهارم شروع مي‌شود . 4) نگهداري در دماي آنيل : در اين مرحله ، كوره در يك دماي ثابت (دماي آنيلينگ بهينه) نگهداشته مي‌شود . زمان و دماي نگهداري بستگي به شيشه و ضخامت آن دارد . هنگاميكه دماي شيشه با دماي تاقچه كوره برابر شد و تنشهاي ناشي از نابرابري حرارت دادن يا كار مكانيكي برطرف شد مرحله پنجم آغاز مي‌گردد . 5) سرد كردن از دماي آنيل :اين دما بين دو دماي نگهداري در آنيل و نقطة كرنش محدود مي‌شود . تنها زمان جلوگيري از پيشرفت تنش دائمي در قطعة نهايي در طول اين مرحله مي‌باشد . 6) خنك كردن تا رسيدن به دماي اتاق :اين مرحله جهت جلوگيري از شكست مي‌باشد . سرعت حداكثر خنك كردن مجاز براي جلوگيري از شكست بستگي به ضخامت دارد ولي عموماً سريع است . عموماً به كوره‌ها اجازه داده مي‌شود تا به طور طبيعي خنك گردند . زمانها و دماها براي هر نوع شيشه و براي هر ضخامتي متفاوت مي‌باشد .از زمان معرفي شيشه فلوت در سال 1959 توسط پيلكينگتون فرآيند فلوت آرام آرام به نحو گسترده‌اي جايگزين فرآيندهاي شيشه تخت گرديده است . امروزه حدود 180 طرح فلوت با ظرفيت توليدي در حدود 40 ميليون تن در سال وجود دارد . اين مقدار متناظر با حدود 35 % كل توليد شيشه در جهان است .شيشه تخت حاصل از روش فلوت در مقايسه با فرآيندهاي توليد قديمي‌تر شيشه تخت مزايايي دارد كه عبارتند از :-فرآيند فلوت قادر است شيشه تخت با كيفيت بالا در محدوده ضخامتي 5/0 تا 25 ميليمتر با عرض نواري بيش از 3 متر توليد نمايد . -فرآيند توليد شيشه فلوت ظرفيت توليد بالايي را بر خلاف فرآيندهاي قبلي امكان‌پذير مي‌سازد . -فرآيند فلوت پيوسته بوده و امكان اتوماسيون را تا ميزان زيادي ممكن مي‌سازد . -كيفيت نوري سطح شيشه فلوت با شيشه پليت سايش خورده پوليش شده قابل مقايسه است . -با توجه به پيشرفت‌هاي مداوم و بهبودهاي حاصله در 35 سال اخير فرآيند فلوت بي‌دردسرتر و ايمن‌تر از ديگر فرآيندهاي توليد شيشه است . تاريخچه توليد شيشه شناور :پيوسته كردن فرآيند توليد شيشه تخت كه از اوايل قرن بيستم آغاز شد ، مسير پر فراز و نشيبي را طي كرده است . در اين مسير سه روش كشش ، نورد و شناور ، تقريباً مراحل آزمايشي خود را همزمان آغاز كردند . دو روش اول به سرعت ارزش تجاري خود را كسب كردند و در توليد انبوه شيشه تخت به كار رفتند . اما عدم موفقيت اين روشها در توليد شيشه‌هاي تخت بدون اعوجاج و بدون نوسانات شديد ضخامت و نيز دردسرهاي فراوان پرداخت و صقيل شيشه نورد شده سبب شد تا نهايتاً توجه شيشه سازان به مزاياي روش شناور جلب شود . جرقه فكري روش شناور را فردي بنام “ لومباردو ” ايتاليايي زد كه در سال 1900 راهي براي توليد صفحات دي الكتريك تخت با استفاده از مايعي مثل موم يا پارافين بر روي مايع جيوه ابداع كرد و آنرا به ثبت رساند . بلافاصله در سال 1920 ميلادي “ ويليام هيل ” آمريكايي روش جديدي را براي توليد شيشه تخت بر اساس روش ابداعي لومباردو به ثبت رساند . در اين روش او مذاب شيشه را بر روي سطح مذاب ديگري از فلزات ريخت و سپس با كشيدن مذاب شيشه بر روي سطح فلز حمام مذاب آنرا به صورت ورقه‌اي صاف درآورد . آزمايشهاي اوليه در سال 1920 در كارخانه “ گريگتون ” از شركت آمريكايي “ Pitsburg Plat Glass ” (PPG) صورت گرفت . در اين كارخانه سعي شد با شناور كردن مذاب شيشه بر روي آنتيموان مذاب ، عمل تخت كردن شيشه صورت گيرد . ولي آزمايش به دليل عدم موفقيت در تهيه و ساخت بدنه حوضچه‌اي كه بتواند آنتيموان مذاب را نگه دارد متوقف شد . موفقيت ساخت يك واحد آزمايشي به روش شناور در سال 1950 ميلادي نصيب شركت انگليسي “ برادران پيلكينگتون ” شد . در اين روش كه اولين واحد موفق تجاري آن در سال 1959 ميلادي در انگلستان به توليد رسيد مذاب شيشه پس از طي مراحل ذوب و حبابزدايي ، با استفاده از همزنهاي مكانيكي مخصوص ، همگون و با درجه حرارت 1050 درجه سانتيگراد و از طريق آجر نسوز يكپارچه‌اي به نام آجر لبه (Spout) وارد حمام قلع مذاب مي‌گردد . مقدار مذاب ورودي به حمام با كمك يك ديواره معلق متحرك (Tweel) كنترل مي‌شود . مذاب شيشه در حمام قلع ، با شناور شدن بر روي مذاب قلع و در نتيجه تعادل بين نيروهاي كشش سطحي به صورتي كاملاً صاف ، تخت و بدون اعوجاج در مي‌آيد . ضخامت نوار شيشه در داخل حمام قلع با اعمال منحني دمايي خاص و با استفاده از انبركهاي غلتكي مستقر در كناره‌ها و نيز تسمه‌هاي گرافيتي ، ساخته مي‌شود . شرح كلي فرآيند فلوت :در اين روش ، شيشه در يك كوره ذوب در دماي حدود 1550 درجه سانتيگراد بدون داگ‌هاوس ذوب مي‌گردد . از اينرو حركت دوراني و گردابي نوارهاي شيشه رخ نمي‌دهد ، و همين عامل اثر مطلوبي بر خواص نوري شيشه تخت مي‌گذارد . ريزش مذاب شيشه به قسمت فلوت از طريق كانالي رخ ميدهد كه در آن مقدار ريزش به وسيله يك بلوك آجر عمودي (Tweel) كنترل مي‌گردد . شيشه با دمايي حدود 1050 درجه سانتيگراد از روي يك سنگ لبه از جنس فيوزكست بر روي حمام قلع مذاب مي‌ريزد كه قلب طرح قسمت شناور است و به صورت فيلمي با ضخامت ثابت گسترده مي‌شود . فيلم مزبور در جهت طولي به صورت نواري با عرض بيش از 3 متر گسترده مي‌شود و با كنترل از 1050 به 600 درجه سانتيگراد سرد مي‌گردد . در اين دما ، نوار شيشه پيوستگي و سفتي لازم را دارد كه بتواند از حمام قلع بيرون آورده شده و به كانال تنش‌زدايي برسد . در 150 متر طول كوره تنش‌زدايي كه سخت شدن شيشه رخ ميدهد نوار شيشه با كنترل سرد مي‌گردد تا از تنش‌هاي باقيمانده جلوگيري شود . پس از كوره تنش‌زدايي نوار شيشه به صورت پيوسته از بازرسي اپتيكي مي‌گذرد تا معايب شيشه شناسايي گردد و نهايتاً نوار شيشه بريده مي‌شود . حمام فلوت :حمام فلوت داراي طولي حدود 40-50 متر و عمق تقريبي 6-7 سانتيمتر و عرض متغير 4-7 متر مي‌باشد . حمام از يك پوسته فلزي كه داخل آن با كمك آجرهاي شاموتي مخصوص پوشيده شده است ، تشكيل مي‌شود . نيمي از حمام دو جداره و المنتهاي گرمايي در داخل جداره تعبيه شده‌اند . كنترل دما ، فشار ، اتمسفر و بويژه وضعيت نوار مذاب به صورت اتوماتيك و كامپيوتري انجام مي‌شود . در واقع قسمت حمام فلوت (حمام قلع) از واني “ نسوز و گرافيت ” براي نگهداري قلع مذاب و همچنين يك اتاق در حد امكان بدون نشت گاز تشكيل شده است كه براي نگهداري اتمسفر احيا كننده “ 10% گاز هيدروژن و 90% گاز نيتروژن ” بكار ميرود تا از اكسيداسيون قلع جلوگيري شود . در فرآيند فلوت از اين واقعيت بهره برده مي‌شود كه در خصوص دو مايع غير قابل امتزاج ، مايع با دانسيته كمتر بر روي مايع سنگين‌تر به شكل يك فيلم پخش و گسترده مي‌شود . يك زمينه محدود كاملاً صاف و مستول از مايع سبك‌تر تحت تأثير وزن مخصوص و انرژي سطحي بوجود مي‌آيد . براي تحقق بخشيدن به فرآيند فلوت به دنبال مايعي بودند كه بتوان بر روي آن مذاب شيشه را ريخت به نحوي كه بتوان سطح كاملاً مستوي و يكنواختي به وجود آورد . اين مايع بايد بتواند شرايط ضروري ذيل را برآورده كند :-دانسيته بايستي بيشتر از دانسيته شيشه gr/cm3 5/2 باشد . -نقطه ذوب بايستي كمتر از 600 درجه سانتيگراد باشد . -فشار بخار مايع در حدود 1050 درجه سانتيگراد حتي‌المقدور كم باشد . -مايع نبايستي با مذاب شيشه واكنش شيميايي بدهد . Ga ، In اساساً براي استفاده در حمام فلوت بر طبق خواص فيزيكي‌شان مناسب هستند . قله مايع بدين جهت انتخاب شد كه در ميان فلزات بالا ارزانترين بود . اين فلز همچنين كمترين واكنش با مذاب شيشه در 1050 درجه سانتيگراد را داشته و كمترين فشار بخار را دارد . معايب و مشكلات شيشه فلوتيكي از مشكلات اين روش اين است كه لبه ديواره معلق “ Tweel ” در داخل مذاب قرار دارد و اين خود سبب پيدايش ناخالصي‌ها و آلودگي مذاب مي‌شود كه بعدها پس از مدتي تلاش براي حل اين مشكل با پوشاندن لبه ديواره معلق از پلاتين ، نهايتاً لبه آنرا از مذاب خارج كردند . يكي ديگر از مشكلات بسيار اساسي و مهم اين روش پيچيدگي توليد شيشه‌هاي نازك بود . كارهاي اوليه نشان مي‌داد كه توسعه و پخش مذاب بر روي قلع تا زماني صورت مي‌گيرد كه ورقه مذاب به يك ضخامت تعادلي در حدود 6 ميليمتر برسد . تجربيات اوليه براي تغيير ضخامت شيشه توليدي با بالا و پايين آوردن سرعت غلتكهاي انتهايي انجام شد ، ولي تجربه نشان داد كه اگر سرعت غلتك انتهايي را براي كاهش ضخامت شيشه كم كنند ، عرض ورقه شيشه به شدت كم مي‌شود . مثلاً در تغيير ضخامت به اين روش از 6 به 4 ميليمتر عرض ورقه از 5/2 متر به 75 سانتيمتر مي‌رسيد . لذا از همان ابتدا مشخص بود كه براي كنترل ضخامت ، تحول مهمي بايد در فرآيند توليد شيشه شناور صورت گيرد . براي كنترل ضخامت روي تركيب شيشه نيز كار شد ، ولي نتيجه چندان رضايت بخش نبود . آزمايشهاي انجام شده نشان داد كه تغيير ضخامت با تغيير تركيب كه تعادل بين نيروهاي كشش سطحي را تغيير ميدهد ، قدرت تنظيمي بين 6 تا 7 ميليمتر را بيشتر ندارد . پس از تلاشهاي فراوان ، تغيير منحني دما در حمام قلع و عملكرد توامان تغيير دما و حركت انبرهاي بالشتكي لبه‌گير براي كنترل ضخامت بسيار موفقيت‌آميز بودند . در اين روش مذاب با دماي حدود 1050 درجه سانتيگراد (گرانروي 104 پواز) وارد حمام قلع مي‌شود . دماي حمام بتدريج كاهش يافته و در دماي حدود 700 درجه سانتيگراد غلتكهاي زوجي ، لبه‌هاي طرفين شيشه را در اختيار مي‌گيرند . به اين ترتيب عرض شيشه ثابت مي‌ماند . پس از تثبيت عرض و فائق آمدن بر كشش سطحي ، دوباره دماي حمام افزايش مي‌يابد و درجه حرارت نوار شيشه به حدود 850 درجه سانتيگراد ميرسد . در اين مرحله سرعت غلتكهاي انتهايي را افزايش داده و ضخامت را كنترل و تنظيم مي‌كنند . بدين ترتيب امكان توليد شيشه‌هاي نازكتر از 6 ميليمتر و يا ضخيمتر از آن به روش شناور فراهم مي‌شود . براي توليد شيشه‌هاي ضخيمتر از ضخامت تعادلي ، حركت مذاب در حمام قلع توسط موانع يا ميله‌هاي گرافيتي كنترل مي‌گردد و مانع از پخش آن در عرض حمام مي‌شوند . در اين روش ضخامت ورقه توليدي به مقدار و سرعت كشش شيشه در حمام بستگي دارد . براي جلوگيري از تأثيرات منفي موانع گرافيتي بر روي لبه‌هاي شيشه سعي مي‌كنند كه طول اين موانع در حداقل مورد نياز باشد . در سال 1969 ميلادي توليد شيشه‌اي به ضخامت 15 ميليمتر با اين روش امكان‌پذير گشت . سومين مشكل مهم روش فلوت ، معضلات شيميايي اين روش بود . وجود كمترين ناخالصي در حمام قلع ، بويژه حضور اكسيژن و گوگرد در فضاي حمام ، حتي در حد يك در ميليون ، با قلع تركيب مي‌شوند و تركيباتي چون SnO و SnS بوجود مي‌آورند كه پس از تبخير و مهاجرت به نواحي سردتر حمام بر روي ورقه شيشه مذاب شبنم مي‌زنند و لكه‌هاي چسبنده‌اي روي سطح ورقه شيشه به وجود مي‌آورند . علاوه بر آن چون حلاليت اكسيد قلع مذاب كم است ، در صورت پيدايش اكسيد قلع ، اين اكسيد به صورت لكه شناوري روي سطح مذاب قلع شناور شده و سطح زيرين شيشه را معيوب مي‌كند و به مرور با نفوذ در ساختار مولكولي شيشه ، در آن باقي مي‌ماند و هنگام خم شيشه در كوره‌هاي عمليات حرارتي ، مثلاً در توليد شيشه خودرو ، سبب پيدايش كدري روي سطح شيشه مي‌شود . كاهش اين ناخالصيها و كنترل دور گردش آنها در كوره و حمام از موارد مهم موفقيت روش فلوت است . سيكل آلودگي گوگرد و اكسيژن در حمام قلع :اگر چه همه بررسي‌هاي ممكن نشان مي‌داد كه قلع بهترين و مناسب‌ترين فلز بستر براي شناور سازي نوار شيشه است ، اما ويژگي شيميايي اين عنصر ميل شديد تركيبي‌اش با اكسيژن و گوگرد است كه در شرايط دمايي بالا تشديد مي‌گردد به تدريج در فرآيند توليد شيشه مشكلات خاص خود را ايجاد مي‌نمايد . اكسيژن و گوگرد در دو سيكل شيميايي متفاوت سبب آلودگي سطح شيشه و نيز تخريب المنت‌هاي گرمايي حمام قلع مي‌شود . سيكل آلودگي گوگرد با تشكيل سولفور قلع (استانو) در مذاب قلع آغاز مي‌شود . اين سولفور در محدوده‌ دمايي 1000-1050 درجه سانتيگراد به سرعت بخار شده و از محيط قلع خارج مي‌شود . بخار سولفور استانو ، در چرخه كنوكسيوني اتمسفر حمام قلع به نقاط سردتر مهاجرت كرده و بر روي سطح سقف حمام و المنتهاي گرمايي آن كندانسه مي‌شود و پس از طي فرآيند ناقص احيا ، سولفور قلع به قلع فلزي و نهايتاً مخلوطي از سولفور قلع و قلع فلزي به شكل لكه‌هاي ريز و پايدار (با قطره‌هاي متفاوت از 100 تا 1000 ميكرون) بر روي سطح شيشه چكه مي‌كند . وجود ppm 10 سولفور در اتمسفر حمام منجر به تشكيل 100 ميلي‌گرم سولفور قلع در هر متر مكعب از فضاي حمام در دماي 1000-1050 درجه سانتيگراد مي‌گردد . نقش گوگرد در مقايسه با اكسيژن در مورد تشكيل لكه‌هاي سطحي بسيار زيادتر است و لازم است كه بهاي لازم به وجود و حضور اين عنصر در حمام قلع داده شود . براي كنترل سيكل آلودگي گوگرد روش‌هاي متفاوتي تجربه شده است . با توجه به اينكه سقف محل تجمع سولفور قلع است اساس روش‌هاي اوليه تميز كردن سقف حمام با استفاده از دمش هوا يا گرم كردن ناحيه سقف و تسريع فرآيند احيا چكه در يك محدوده زماني كوتاه بود كه معمولاً در هنگام تميز كردن سقف شيشه ، توليد غير قابل استفاده مي‌شد . اكنون روش ريشه‌اي‌تري در اين مورد اتخاذ شده است . در واقع تجربه سالهاي گذشته در مورد كنترل كاهش سولفات سديم كه بيشتر در كشورهاي اروپايي جهت كاهش آلودگي محيط زيست انجام مي‌گرفت ، نشان داد كه اين كاهش به شدت در تقليل سيكل گوگرد مؤثر بوده است . به همين جهت اكنون براي كنترل اين چرخه آلودگي از ورود گوگرد به داخل حمام قلع از طريق اتمسفر كوره و يا نوار شيشه حتي‌الامكان با كاهش مصرف عوامل گوگرد دار خودداري مي‌شود . سيكل آلودگي اكسيژن نيز با تركيب اكسيژن و قلع و تشكيل اكسيد قلع (استانو) آغاز مي‌گردد . بخشي از اكسيد قلع حاصل تبخير و بخشي نيز در مذاب قلع حل مي‌شود . بخار SnO در نواحي سردتر روي سطح شيشه كندانسه و موجب تشكيل لكه‌هاي پايدار بر روي سطح شيشه مي‌شود . اكسيد قلع محلول پس از رسيدن به حد اشباع از مذاب قلع خارج و به صورت اكسيد استانيك روي سطح مذاب قلع شناور گشته و سطح زيرين نوار شيشه را آلوده و كدر مي‌كند . از همان ابتداي شكل‌گيري اين تكنولوژي براي كاستن از مسأله آلودگي اكسيژن ، تنها راه عملي جلوگيري از ورود اكسيژن به داخل حمام تشخيص داده شد و در اين رابطه ضمن كنترل اتمسفر حمام با استفاده از هيدروژن و نيتروژن ، روش‌هاي دقيقتري براي درزبندي و جلوگيري از نفوذ ديفوزيوني اكسيژن به داخل حمام اتخاذ شد وجود حدود 10 درصد هيدروژن در اتمسفر حمام قلع ، در صورت اكسيژن به داخل حمام با جذب آن و تشكيل مولكولهاي H2O ، سيكل آلودگي اكسيژن را متوقف مي‌سازد . به هر حال در حال حاضر مسأله آلودگي اكسيژن و گوگرد ، مشكل عمده در توليد شيشه فلوت نمي‌باشد و روش‌هاي كنترل و محدود كردن آن كاملاً شناخحته شده هستند . اما آلودگي سطح نوار شيشه به قلع يا اكسيد قلع هنوز از مباحث جالب و مورد پيگيري در اين صنعت است . بررسي‌هاي فعلي نشان داده است كه در تركيب صد انگستروم اول سطح شيشه بيش از 30 درصد اكسيد قلع وجود دارد . در مواردي آلودگي‌هاي سطحي اگر چه ممكن است ظاهراً محسوس نباشد ولي در مراحل بعدي كار با شيشه ، بويژه در فرآيندهاي تكميلي مثل توليد شيشه نشكن يا خم براي مصارف ساختماني يا اتومبيل سبب پيدايش كدري در سطح شيشه مي‌گردند . نتيجه‌گيري :ابداع فرآيند شناور (فلوت) براي توليد پيوسته نواري از شيشه تخت با دو سطح موازي ، بدون اعوجاج و بدون نوسانات ضخامت ، گنجينه گرانبهايي از انواع كاوشهاي علمي و تكنولوژيكي را براي مهندسان و دانشمندان به همراه داشته است . انديشمندان تلاشهاي زيادي كرده‌اند تا جنبه‌هاي مختلف اين فرآيند اعجاب‌انگيز را با استفاده از قوانين فيزيك توضيح دهند . دستيابي به قانونمنديهاي حاكم بر تشكيل نوار شيشه در اين فرآيند اكنون عرصه‌هاي جديدتري را در تكوين و ابداعات نوين اين تكنولوژي ايجاد كرده است و توسعه و تكميل اين تكنولوژي در سالهاي اخير سرعت بيشتري يافته و از شكل اوليه خود بسيار فاصله گرفته است . اكنون نسل جديدي از واحدهاي توليد شيشه فلوت در حال شكل‌گيري است . تركيب شيشه :تركيب نرمال شيشه با مقدار 9/0 % Fe2O3 08/0 %SO3 K2O Fe2O3 MgO CaO Na2O Al2O3 SiO2 0.3 0.3 0.1 3.5 9.2 14.3 0.3 72.0 خلاصه :در قلب صنعت شيشه جهان ، فرآيند فلوت قرار دارد كه توسط پيلكينگتون در سال 1959 بوجود آمد كه شيشه شفاف ، رنگي و پوششي دار براي ساختمان و شيشه شفاف و رنگي را براي وسايل نقليه توليد مي‌كند . اين فرآيند ، قادر به ساخت شيشه با ضخامت 6 ميليمتر است و حالا قادر به توليد شيشه‌هايي به ضخامت 4/0 ميليمتر و حتي تا 25 ميليمتر است .شيشه مذاب ، در تقريباً دماي 1000 درجه سانتيگراد بطور مداوم از كوره روي حمام باريك قلع مذاب ريخته مي‌شود . شيشه مذاب روي قلع شناور مي‌شود ، به صورت يك سطح صاف روي آن پخش مي‌شود . ضخامت شيشه به وسيله سرعتي كه نوار شيشه در حال جامد شدن از حمام كشيده مي‌شود و كنترل مي‌گردد . سپس آنيل مي‌گردد (با سرمايش كنترل شده) و شيشه به عنوان محصولي پوليش شده با حرارت كه داراي سطوح واقعاً موازي است.

458 Views
Super User
  • 02177575073 - 02177573490
  • 09124855351
  • این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید

مشاوره و طراحی دکوراسیون داخلی

Recent Works

پیغام خود را بگذارید

  Mail is not sent.   Your email has been sent.
Top