Szkło float i szkło walcowane
Szkło float
Proces float, wynaleziony przez Sir Alastair Pilkington w 1952 r., pozwala na produkcję szkła płaskiego. Proces ten umożliwia produkcję szkła przezroczystego, barwionego i powlekanego do budynków oraz szkła przezroczystego i barwionego do pojazdów.
Na świecie jest około 260 zakładów float o łącznej wydajności około 800 000 ton szkła tygodniowo. Zakład float, który działa bez przerwy przez 11-15 lat, wytwarza około 6000 kilometrów szkła rocznie o grubości od 0,4 mm do 25 mm i szerokości do 3 metrów.
Linia float może mieć prawie pół kilometra długości. Surowce wchodzą na jednym końcu, a z drugiego wychodzą tafle szkła, precyzyjnie przycięte do specyfikacji, w tempie nawet 6000 ton tygodniowo. Pomiędzy nimi znajduje się sześć wysoce zintegrowanych etapów.
Topienie i rafinacja
Drobnoziarniste składniki, których jakość jest ściśle kontrolowana, są mieszane, aby stworzyć partię, która trafia do pieca nagrzanego do 1500°C.
Float obecnie produkuje szkło o jakości zbliżonej do optycznej. Kilka procesów – topienie, rafinacja, homogenizacja – odbywa się jednocześnie w 2000 tonach stopionego szkła w piecu. Występują one w oddzielnych strefach w złożonym przepływie szkła napędzanym wysokimi temperaturami, jak pokazuje diagram. Łącznie tworzy to ciągły proces topienia, trwający nawet 50 godzin, który dostarcza szkło w temperaturze 1100°C, wolne od wtrąceń i pęcherzyków, płynnie i nieprzerwanie do kąpieli float. Proces topienia jest kluczowy dla jakości szkła; a składy można modyfikować, aby zmienić właściwości gotowego produktu.
Kąpiel pływająca
Szkło z pieca do topienia delikatnie spływa po ogniotrwałym wylewce na lustrzaną powierzchnię stopionej cyny, zaczynając od temperatury 1100°C i opuszczając kąpiel flotacyjną jako stała wstęga w temperaturze 600°C.
Zasada produkcji szkła float nie zmieniła się od lat 50., ale sam produkt zmienił się dramatycznie: od pojedynczej grubości równowagi 6,8 mm do zakresu od submilimetra do 25 mm; od wstęgi często naznaczonej inkluzjami, pęcherzykami i prążkami do niemal optycznej perfekcji. Szkło float zapewnia to, co jest znane jako wykończenie ogniowe, połysk nowej porcelany.
Wyżarzanie, kontrola i cięcie na zamówienie
● Wyżarzanie
Pomimo spokoju, z jakim formowane jest szkło float, w trakcie chłodzenia wstęgi powstają znaczne naprężenia. Zbyt duże naprężenie i szkło pęknie pod nożem. Na zdjęciu widać naprężenia wstęgi, ujawnione przez światło spolaryzowane. Aby złagodzić te naprężenia, wstęga jest poddawana obróbce cieplnej w długim piecu zwanym odprężarką. Temperatury są ściśle kontrolowane wzdłuż i w poprzek wstęgi.
●Kontrola
Proces float jest znany z produkcji idealnie płaskiego, bez skaz szkła. Jednak aby zapewnić najwyższą jakość, kontrola odbywa się na każdym etapie. Czasami podczas rafinacji nie usuwa się pęcherzyka, ziarenko piasku nie chce się stopić, drżenie cyny powoduje powstawanie zmarszczek na wstędze szkła. Zautomatyzowana kontrola on-line robi dwie rzeczy. Ujawnia błędy procesu w górnym biegu, które można skorygować, umożliwiając komputerom w dolnym biegu kierowanie nożami wokół wad. Technologia kontroli pozwala obecnie na wykonywanie ponad 100 milionów pomiarów na sekundę na wstędze, lokalizując wady, których nieuzbrojone oko nie byłoby w stanie dostrzec.
Dane te napędzają „inteligentne” noże tnące, co pozwala na dalszą poprawę jakości produktu oferowanego klientowi.
●Cięcie na zamówienie
Diamentowe tarcze przycinają krawędzie krawędzi – naprężone krawędzie – i tną wstęgę na wymiar określony przez komputer. Szkło float sprzedawane jest na metry kwadratowe. Komputery tłumaczą wymagania klientów na wzory cięć zaprojektowane tak, aby zminimalizować straty.
Szkło walcowane
Proces walcowania jest stosowany do produkcji szkła do paneli słonecznych, wzorzystego szkła płaskiego i szkła zbrojonego. Ciągły strumień stopionego szkła jest wlewany pomiędzy chłodzone wodą walce.
Szkło walcowane jest coraz częściej stosowane w modułach PV i kolektorach cieplnych ze względu na wyższą przepuszczalność. Różnica w kosztach między szkłem walcowanym a szkłem typu float jest niewielka.
Szkło walcowane jest wyjątkowe ze względu na swoją makroskopową strukturę. Im wyższa przepuszczalność, tym lepiej, a obecnie wysokowydajne szkło walcowane o niskiej zawartości żelaza osiąga zwykle 91% przepuszczalności.
Możliwe jest również wprowadzenie struktury powierzchniowej na powierzchnię szkła. Różne struktury powierzchniowe są wybierane w zależności od zamierzonego zastosowania.
Zadziorna struktura powierzchni jest często stosowana w celu zwiększenia siły adhezji między EVA a szkłem w zastosowaniach PV. Szkło strukturalne jest stosowane zarówno w zastosowaniach PV, jak i termo-solarnych.
Szkło wzorzyste powstaje w procesie jednoprzebiegowym, w którym szkło przepływa do rolek w temperaturze około 1050°C. Dolna żeliwna lub nierdzewna rolka jest grawerowana negatywem wzoru; górna rolka jest gładka. Grubość jest kontrolowana poprzez regulację odstępu między rolkami. Wstęga opuszcza rolki w temperaturze około 850°C i jest podtrzymywana przez szereg chłodzonych wodą stalowych rolek do odprężarki wyżarzającej. Po wyżarzaniu szkło jest cięte na wymiar.
Szkło zbrojone jest wytwarzane w procesie podwójnego przejścia. Proces ten wykorzystuje dwie niezależnie napędzane pary chłodzonych wodą wałków formujących, z których każdy zasilany jest oddzielnym strumieniem stopionego szkła ze wspólnego pieca do topienia. Pierwsza para wałków wytwarza ciągłą wstęgę szkła, o połowie grubości produktu końcowego. Jest ona pokrywana siatką drucianą. Następnie dodawany jest drugi strumień szkła, aby uzyskać wstęgę o tej samej grubości co pierwsza, a następnie, z siatką drucianą „w kanapce”, wstęga przechodzi przez drugą parę wałków, które tworzą ostateczną wstęgę szkła zbrojonego. Po wyżarzaniu wstęga jest cięta za pomocą specjalnych układów tnących i zatrzaskowych.