導入
21世紀では、ガラスは工業的に生産および切断されています。この記事では、特に板ガラスの製造について説明します。
工程と板ガラスの説明
板ガラスの製造工程と特徴
板ガラスには、「フロート」ガラス、窓ガラス、印刷強化ガラス、特定用途向けの特殊ガラスなど、さまざまな種類があります。コルバーン法、フォーコー法、ピッツバーグ法などの伝統的な技術を使用して製造された窓ガラスはガラスの歴史の一部と考えることができますが、他の印刷ガラスや特殊ガラスは主に、かなり限られた個別の市場向けに積層によって製造されています。現在、世界で生産される板ガラスの 80% 以上がフロートガラスです。
実は「フロート」とは、一定の品質の板ガラスを製造するための最新技術のことを指します。このプロセスは、溶融ガラスを液体金属の層に注ぎ、形成されたガラスが物理的および寸法の観点から十分に安定化したら冷却することから構成されます。この原理は、 19世紀半ばにヘンリー ベッセマーによって発見されました。 PPGなどの一部のガラスメーカーが「フロート」プロセスの実験を開始したときに、米国でさまざまな特許が申請されましたが、フロート ガラス技術の画期的な進歩は、1950 年代に明確で優れた技術に基づいてピルキントン ブラザーズ (PB) によって行われました。金属層に積層されたガラスを自然に研磨するという目的を定め、研削と研磨の作業を回避し、「フロート」ガラスを製造する最初のプロセスを開発することができ、商業的に成功しました。開発には7年間の集中的な努力と多額の費用が必要でした。
現在、「フロート」技術はさまざまな用途で板ガラスの製造に使用されています。
標準範囲内でありながら、2 ～ 12 mm の幅広い厚さでさまざまな品質レベルを実現します。これらすべての品質とそれに対応する寸法および物理的特性は、板ガラスの米国標準仕様 C-1036-691 とフランス/ヨーロッパ標準NF-EN 572-2 の 2 つの参考文書で詳しく説明されています。
「フロート」プロセス
1952 年にアラステア ピルキントン卿によって発明された「フロート」プロセスでは、原料の混合物が連続的に溶解炉に供給されます。オーブンから出ると、ガラスは溶けた錫の表面に浮かぶリボンを形成します。溶けた錫の表面は非常に滑らかで、ガラスの表面は完璧な平坦度になります。次に、ガラスリボンは完全に硬化してアニールされるまでゆっくりと冷却されます。このようにして得られたリボンは、一定の厚さであり、表面は完全に研磨されている。その後、テープは出荷用にプレートに切断されます。
BSN がフランスで使用したこのプロセスは、非常に「完璧」なガラスタイルを製造したため、このメーカーは 1968 年に競合他社であるサンゴバンに対して (失敗した) 買収入札を開始しましたが、サンゴバンはまだそれに興味を持っていませんでした。現在、市場に出回っているのは「フロートガラス」窓だけであり、逆説的ですが、これまでのプロセスで得られた不完全な窓こそが、ある種の魅力を獲得しているように見えます。
原料供給
原料混合物は電子的に0.1%の精度で秤量され、混合され湿らせられます。ガラス化可能な混合物を形成し、溶解炉に直接装填する前にカレットを加えます。カレットを添加すると、混合物の溶融温度を下げることができます。
砂処理
このオプションの位置は、工場で入手可能な原材料の実際の特性に応じて必要になる場合があります。
これには、砂の粉砕、加工、乾燥、磁気分離、均質化などのさまざまな機能が含まれます。
すべての場合において、砂処理施設は、プロジェクトで利用可能な砂と原材料を分析した後に定義する必要があります。
組成物の調製
このシステムはすでに処理された原材料を対象とし、持ち上げ、計量、混合の設備を備えています。集塵装置は通常粉塵が発生する場所に設置されます。工場または外部からの原材料、カレットの必要量に応じて、さまざまなスケールを備えた電子秤が適応されます。配合ワークショップは 1 日 24時間稼働するように設計されていますが、メンテナンス作業を可能にするために、必要なバッチ量を16 時間で生産できるように設計されています。ダンプカーには、加工原料を荷降ろしする設備が設けられる。原材料の相互汚染を防ぐために、(a) 砂、(b) ソーダ、(c) ドロマイトおよび石灰石に対して個別の飼料が提供されます。原材料は、配合ワークショップおよび保管施設のサイロに保管されます。配合ワークショップのサイロは、ソーダ、硫酸塩、その他の材料を地上で 1 か月間保管できるよう、最低 72 時間の稼働容量を備えて設計されています。
組成物の輸送
材料の輸送と混合には適切なシステムが使用されます。
溶解炉
耐火レンガで作られた典型的な炉には、 1,550 °Cで溶かされた最大 2,000 トンのガラスが含まれています。温度は常に監視されています。現在までに最も使用されているシステムの 1 つは高温計です。設置例。
「フロート」ラインのガラス溶解は、横型バーナーを備えた再生炉によって実行されます。
溶融ガラスは精製され、均質化されます。その後、ガラスは錫浴に入る前に制御された温度で調整されます。適切な動作を確保するために、オーブンには、圧力とガラスレベルを測定、記録、調整する自動装置、タイマーシステム、自動火炎反転、オーブンのさまざまな場所の機器の温度と天然ガス圧力の測定、記録、調整が装備されています。調整装置など。
煙は自然通風によって煙突から排出されます。環境を保護するために、煙は地域の規制に従って設計された強制通風による汚染除去装置を通過します。
錫のお風呂
精製されたガラスは炉からチャネルを通って到着し、透明ガラスの場合は1,100 °Cから色付きガラスの場合は1,170 °C以上まで、さまざまな温度で「フロート」浴内の溶融錫に注がれます。流量はリボンの幅と厚さを維持するために自動的に調整されます。 「フロート」バスは電気で加熱されます。
ガラスは溶けた錫の浴槽に浮かびます。 「トップローラー」と呼ばれる歯付きローラーが、まだ液体のガラスをリボンの端に引っ掛けて、ガラスを前方に移動させます。テーブルに敷かれるガラスの本来の厚さは5～6mmです。厚さ 5 mm 未満のリボンを取得したい場合は、ガラスを引き伸ばし、トップ ローラーはいわゆる「正の」角度を持ちます。 5 mm を超え、最大 12 mm までの厚さが必要な場合は、ガラスを押し戻すことになり、上部ローラーはいわゆる「負の」角度になります。厚さ 5 mm から外れるほど、希望の厚さを得るために追加するトップローラーの数が増えます。一部の錫バスでは、厚さ 0.5 mm のガラスを製造するために 20 個を超えるトップ ローラーが使用されます。
最初のフランスフロート工場は 1966 年にモーブージュ近くのブソワに BSN によって建設されました (59)。 1966 年以来、7 ～ 10 年ごとに冷間修理中にいくつかの改良が行われてきました。この製造ラインは現在も稼働しており、現在は日本の旭硝子社の所有となっています。
衣類ラック
物理的拘束を解放するために、リボンはストレッチャーと呼ばれる長いアニール炉で熱処理を受けます。温度はリボンの長手方向と横方向で厳密に制御されます。
ラックはガラスのアニールと冷却に使用されます。密閉ラックは金属構造で、放射線によってガラスを冷却し、製造仕様の要件に従って焼きなまします。
アニール後、ガラスは適切な冷却および加熱システムによって制御された方法で急速に冷却されます。ガラスはローラーコンベアでラックに搬送され、その間隔でリボンを完全に安全に支持できます。コマンドは駆動システムによって機械的にローラーに送信されます。
制御システムの電気的または機械的故障が発生した場合に引き継ぐために、バックアップ駆動システムが利用可能でなければなりません。すべてのローラーは動作中に取り外し可能です。ローラーの連続動作を保証するには、手動でドライブを操作するための装置だけでなく、低速緊急制御 (ポニー) も衣類ラック制御システムに統合する必要があります。
コントロールルーム
制御室により、溶解炉と「フロート」のすべてのパラメータを監視し、調整することができます。
最新の制御システムがフロートガラスプロセスに提供されます。これには、配合ワークショップ、溶解炉、フロートバス、乾燥ラック、ユーティリティ用の自動システムとデジタル制御が含まれます。設備の動作は、炉の近くにある中央制御室から制御されます。緊急時の操作、テスト、メンテナンスのために、各機械には独自のローカル制御装置が装備されます。
切断
永続的な管理(厚さ、光学品質、欠陥など) の下で、ガラスは「建築」規格およびその他のサブ寸法に合わせて 6000 x 3210 mm のプレートに切断されます。
冷ガラス設備としては、ローラーコンベア、ブレーキ付縦横切断システム、エッジカット機、傾斜ローラーコンベア、カレット排出装置、板分離装置、中小型用スタッカー等が挙げられます。
ローラーコンベアの速度、切断装置、破壊装置、分離装置の調整は、メイン制御室から制御する必要があります。
必要に応じて手動操作できるように、ローカルパネルが機械の近くに設置されています。プレートはフロートガラスの連続したリボンから切り取られます。
カレットリターンシステム
カレットは切断ライン上で自動的に収集され、破砕され、バッファ保管庫または保管ヤードに輸送されます。
昇降装置付きハンドリングシステム
このシステムにより、ガラス板を自動的にラックに積み重ねて保管および出荷することができます。
ガラスの配送
適切なサスペンションを備えた特別に設計されたトレーラーが、ガラス板 (20 トン) を積んだ架台を受け取ります。アセンブリは、多関節アームまたはエアクッションによって所定の位置に保持されます。
この店舗は、約 2 か月間の生産品を保管できるように設計されており、ガラスの取り扱いと輸送に必要な表面が備えられています。十分な棚とラックが備えられており、ガラス製のパッケージや箱を取り扱い、トラックに積み込むために必要な手段が備えられています。