Флоат-метод
Наступило время перехода на новые способы производства оконного стекла. Переворот в технологии производства стекла произвёл флоат-процесс.
Заслуга создания революционного способа производства полированного стекла (флоат-процесс) принадлежит Сэру Аластару Пилкингтону.
Лайонел Александр Бетин (Аластар) Пилкингтон родился в 1920 году, после окончания школы в Шерборне поступил в Тринити Колледж в Кембридже, где получил свою первую научную степень в области механики. Во время войны он покинул университет и поступил на службу в Королевскую артиллерию. Участвовал в военных действиях в Греции и на Крите. После освобождения из плена в конце войны, он вернулся в Кембридж для продолжения учебы и решил продолжить карьеру как гражданский инженер.
В марте 1947 году он был назначен техническим помощником на фабрике листового стекла, а через два года выполняет обязанности производственного менеджера на фабрике в Донкастере. В 1952 году Аластар возвращается в Сент-Хеленс, и под его руководством начинаются экспериментальные работы над разработкой флоат-процесса. В результате первых экспериментов, он предложил для формования и транспортировки ленты стекла использовать расплав металла.
В переводе с английского языка означает «плавать, держаться на водной глади». Идея изготовления изделий из стекла таким способом господствовала еще в начале XX века. Однако развитие она получила в середине прошлого столетия, когда английская компания «Пилкингтон» решила применить промышленный процесс на практике.
Флоат-метод заключается в том, что вязкая стеклянная масса после печи принимает горизонтальное положение. На плоском оборудовании она подается во флоат-ванную с расплавленным оловом и газовоздушной атмосферой. Материал плывет по поверхности, обретает форму и вбирает в себя микроскопические частицы олова. После чего стекломасса охлаждается и подвергается отжигу.
В 1953 году на первой опытной установке был изготовлен образец флоат-стекла (float-glass) шириной 300 мм.
В 1955 году на новой экспериментальной установке было получено флоат-стекло шириной 760 мм, и правление принимает смелое и рискованное решение о строительстве производственной флоат-линии (float-line) шириной 2540 мм. Компания надеялась на успех, но в тоже время понимала, что в случае неудачи финансовые потери будут составлять миллионы фунтов. С другой стороны, успешный запуск линии гарантировал значительный и революционный скачок в технологии листового стекла за всю длительную историю производства стекла.
Производственная линия, работающая по флоат-методу, была введена в Коулей Хилле (Великобритания) 6 мая 1957 года. Многие в то время не верили в новый процесс, и говорили, что эта линия не произведет даже 1 м2 стекла. Только через 14 месяцев было получено первое качественное флоат-стекло (float-glass) толщиной 6,5 мм, и 20 января 1959 года компания Пилкингтон официально опубликовала пресс-релиз, в котором представила флоат-процесс следующими словами: «Флоат-процесс является наиболее фундаментальным, революционным и важным достижением в производстве стекла в 20 столетии».
Сэр Аластер Пилкингтон вместе со своим партнером Кеннетом Бикерстаффом потратил семь лет на усовершенствование и патентование его коммерчески успешного производства. Американские изобретатели несколько раз пытались создать улучшенный и более дешевый способ замены дорогостоящего листового стекла, но безуспешно. Его прорыв позволил компании Pilkingtons долгие годы доминировать на мировом рынке высококачественного листового стекла. Начиная с начала 1960-х годов все ведущие мировые производители плоского стекла получили лицензии на использование процесса флоат-стекла.
В соответствии с разработанной компанией Пилкингтон (Pilkington) флоат-способом стекломасса из студочного бассейна при температуре 1100 °C непрерывной лентой поступает из стекловаренной печи на поверхность расплавленного олова. Лента выдерживается при достаточно высокой температуре для удаления всех дефектов и неровностей на поверхности стекла. Так как поверхность расплавленного металла является идеально ровной поверхностью, то стекло приобретает «огненно-полированную» блестящую поверхность, которая не нуждается в дальнейшей шлифовке и полировке.
При проведении экспериментов установлено, что расплавленная стекломасса не растекается бесконечно на поверхности расплавленного олова. Когда силы тяжести и поверхностного натяжения уравновешиваются, лента приобретает равновесную толщину около чуть меньше 7 мм. Для получения ленты стекла различной толщины были созданы методы, основанные на регулировании вязкости стекла в зоне формования и величины растягивающего усилия. Если необходимо получить толщину ленты стекла больше 7 мм, то ее сжимают несмачивающими бортовыми ограничителями.
В начале работы возникла проблема выбора расплавленного металла, который должен находиться в жидком состоянии в пределах температурного интервала от 600 до 1050 °C, иметь низкие значения давления паров, а величина плотности должна быть выше, чем стекла.
Исследования показали, что всем этим требованиям соответствует олово, которое почти не взаимодействует со стеклом, и является вполне доступным и дешевым продуктом. Но олово при высоких температурах окисляется кислородом с образованием оксидных соединений. Поэтому, чтобы исключить окисление поверхности расплава олова, во флоат-ванне необходимо создавать инертную атмосферу азота с малой добавкой водорода. После формования лента стекла охлаждается до 620 °C и транспортируется в печь отжига.
Полотно обретает гладкую поверхность. Его не нужно обрабатывать, полировать или шлифовать.
В настоящий момент, пройдя модернизацию, эта технология продолжает массово использоваться.
Предметы, сделанные по флоат-методу, широко применяются в быту и в строительстве, используются для оконных, облицовочных конструкций, витрин, зеркал, мебели, техники.
Ассортимент товаров настолько велик, что неопытный потребитель может прийти в замешательство. На основе листового полотна делают армированное стекло с фигурными ячейками.
Дополнительная обработка стекла предполагает нанесение лакокрасочного покрытия на ту сторону, которая не взаимодействовала с расплавленным оловом и не приобрела микроскопический оловянный слой. Определить качество поверхности стекла помогают специальное оборудование – оптический фильтр, ультрафиолетовая лампа. Способ определения оловянной стороны помогает окрашивать полотно полиуретановой эмалью, наносить определенные рисунки. Это открывает перспективы для нестандартных дизайнерских решений.
Современные технологии, основанные на применении новейшего оборудования, позволяют получать из стекла разнообразную декоративную продукцию с необычными эксплуатационными качествами.
Изготовление стекла основано на использовании специального оборудования. Необязательно, чтобы оно было зарубежное. Отечественные агрегаты ничуть не уступают иностранным аналогам. Производственные линии имеют идентичные системы, состоящие из таких видов устройств:
✓ оборудование для подготовки сырья; установки для смешивания шихты;
✓ стекловарительное оборудование;
✓ при расширенном производстве может применяться линия пескоструйной обработки и приборы для упаковки изделий.
На первом технологическом этапе подготовки сырья, наравне с простыми установками, используются высокотехнологичные агрегаты.
Транспортировку ингредиентов осуществляют конвейеры.
Очистку от вредных примесей производят сложные станки, среди которых есть магнитные сепараторы. Они извлекают из песка металлы, способные испортить свойства готовой продукции.
Чтобы измельчить вещество, применяют мощные дробилки.
Второй этап производства связан с подготовкой шихты. Выбор компонентов зависит от свойств готового продукта. В этом случае используют специальное оборудование.
Высокоточные весы помогают правильно рассчитать дозировку. С их помощью отмеряют нужное количество кварцевого песка, соды, извести. При необходимости добавляют второстепенные материалы, определяющие прочность, цвет, светопропускную способность стеклянного изделия.
Подготовленные компоненты поступают в ших-тосмеситель, который равномерно распределяет материалы по массе.
Третий, основной этап, предполагает плавление стекла в специальных печах с индивидуальными тепловыми и технологическими режимами.
