همه چیز درباره یک کارخانه شیشه سازی

 

روش ساخت شیشه در گذشته به‌صورت دستی و توسط کوره‌های کوچک ذوب که تنها توانایی ساخت یک نوع شیشه را داشت. اکنون با گذر زمان روش‌های ساخت شیشه تغییر کرده و به‌ صورت کاملاً صنعتی تبدیل‌شده است. شیشه امروزه در کارخانه شیشه تولید و روانه بازار می‌گردد.

 

شیشه

شیشه به عنوان یکی از مواد اولیه بسیار مفید و کارآمدی بود که در گذشته های دور توسط بشر کشف شد. ابتدای پیدایش و کشف شیشه در اثر فرایند هایی بود که در به وجود آمدن شیشه در ابتدا در اثر ایجاد آتش فشان ها رخ می داد این فرایند در اثر ترکیب مواد اولیه که پایه آن سیلیس می باشد و گرمای شدیدی که مواد آتش فشانی به مواد اولیه شیشه وارد می کرد و در اثر سرد شدن و تغییر دمای مواد شیشه به وجود می آمد به دلیل نوع ساختار شیشه و شکل پذیر بودن آن با گذشت زمان و پیشرفت علم و تکنولوژی، انسان ها به فکر ساخت شیشه به شکل ها و انواع مختلف افتادند.

• از مهم ترین موارد استفاده شیشه می توان به صنایع ساختمانی اشاره کرد. از گذشته تاکنون از شیشه به عنوان پوشش درب و پنجره استفاده مفید و فراوانی می شود. به همین دلیل توجه ویژه ای به تولید شیشه برای صنایع ساختمانی شد و این امر باعث شد تا رقابت ویژه ای در ساخت و تولید شیشه در کارخانه های مختلفی در سراسر جهان شکل بگیرد. امروزه به جز درب و پنجره از شیشه در موارد مختلف ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد بطوری که هم در ساختار کلی و هم زیبایی داخلی و خارجی تاثیر بسیار فراوانی را به همراه دارد.
• شیشه ماده‌ای شفاف است که نور را به‌راحتی و به‌وضوح از خود عبور می‌دهد و موجب می‌شود تا تصاویر پشت آن به‌وضوح قابل‌مشاهده باشد. زمانی که شیشه را ذوب می‌کنند مانند هر مایع دیگری رفتار گرانروی دارد و با کاهش دمای آن خاصیت گرانروی خود را ازدست‌داده و به حالت آرایش کریستالی شکل می‌گیرد. به همین دلیل از نظر ساختار مولکولی همانند مایعات نامنظم و همانند جامدات سخت و غیر متحرک می‌باشد. شیشه برای این که به این خاصیت دست یابد باید دمای بسیار بالایی به آن وارد گردد.
• برایتولید شیشه‌ سکوریت برخلاف دمای ذوب شیشه معمولی باید دمای بسیار بالاتری به آن وارد شود، تا خمیر شیشه به حالت مایع درآید دمایی نزدیک به 700 درجه سانتی گراد. دمای بالا در تولید شیشه سکوریت موجب می‌شود تا مقاومت مکانیکی شیشه افزایش بسیار بالایی داشته باشد.

طرز تهیه شیشه | تولید شیشه | ساخت شیشه

در ساخت و تهیه شیشه باید به موادی با کیفیت تبدیل شود. در طرز تهیه شیشه، ظرافت‌هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد. در ابتدا این گونه است که شیشه از موادی چون ماسه، آهک، کربنات سدیم، سیلیس تشکیل یافته‌اند. از موارد گفتنی برای طرز تهیه شیشه می توان گفت:

1. ماسه لازم برای تولید شیشه باید تقریباً کوارتز خالص باشد و کربنات سدیم نقش کمک ذوب را در شیشه دارد. همین طور سولفات سدیم و کلرات سدیم موجب از بین رفتن حباب های موجود در شیشه می شود. معمولا منطقه نشت ته نشینی ماسه محل کارخانه شیشه سازی را تعیین کرده است.
2. استفاده از نیترات سدیم باعث می شود رنگ سبزی که در بعضی از شیشه ها به علت وجود اکسید آهن دیده می شود از بین برود.
3. برای ذوب شیشه از کوره‌ی شیشه‌سازی می‌توان به کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. که مواد از یک سر به مخزن بزرگی که از جنس بلوک های نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.  و توانایی گرم شدن تا 1200 درجه سانتی گراد را دارد. در هر حال، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر این که اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند.
4. شکل دهی شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای مورد نظر، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد.

در نهایت می توان برای ساخت شیشه این گونه هم بازگو کرد که:

• برای ساخت شیشه می‌توان مواد را مخلوط، سپس ذوب‌ نموده سپس می توان به انواع طرح و شکل شیشه را حالت داد.
• شیشه‌های بریده در قالب‌های بطری ریخته می‌شوند و هوای فشرده به شیشه دمیده می‌شود تا شیشه‌ها به دیواره‌ها برسند و به شکل قالب درآیند.
• سپس بطری‌ها از قالب‌ها برداشته می‌شوند و شیشه‌های گرم روی یک تسمه در حال حرکت قرار می‌گیرند تا به آهستگی، دقیق و تحت شرایط کنترل‌شده خنک می‌شوند. با این شرایط تضمین می‌شود که گردوغباری در آن‌ها وارد نمی‌شود و شیشه شکسته نمی‌شود.
• کربنات سدیم به منظور کاهش دمای ذوب ماسه سیلیسی مصرف می گردد، در نتیجه می تواند هزینه انرژی در کارخانه را کاهش دهد ولی این ماده یک ایراد دارد. کربنات سدیم در آب حل می شود به همین خاطر به آن کربنات کلسیم یا آهک اضافه می کنند تا مانع از حل شدن شیشه در آب شود.
• محصول نهایی، شیشه ی کربنات-آهک-سیلیس نام دارد که ما آن را با نام شیشه می شناسیم.

 

مراحل ساخت شیشه

مراحل تولید شیشه در داخل کوره‌های ذوب شیشه به دو نوع مخزنی و بوته‌ای تقسیم می‌شود. کوره بوته‌ای توانایی تولید 2 تن خمیر شیشه و تولید شیشه در مقدار کم برای حفاظت کوره در برابر احتراق مناسب است. کوره‌های بوته‌ای ساخته‌شده از جنس خاک رس و پلاتین می‌باشد. کوره‌های مخزنی از جنس بلوک‌های نسوز هستند که مواد از سر مخزن بزرگ وارد کوره می‌شود. دمای کوره‌ها با گاز یا برق افزایش می‌یابد و گرم می‌شود. برای کاهش دمای دیواره کوره‌ها برای جلوگیری از ذوب و پوساندن آن از لوله‌های خنک آب که در اطراف کوره جاگذاری می‌شود استفاده می‌کنند. بعد از بی‌رنگ کردن و خارج کردن هوا و گاز موجود داخل شیشه برای کاهش شکننده بودن و مقاوم شدن آن به کوره دیگر با دمای بسیار پایین‌تر منتقل می‌گردد. با انجام برخی فرایندها تاب و موج شیشه را رفع می‌کنند. بعد از انجام مراحل ساخت شیشه و تولید آن زمان انتقال به بازار مصرفی می‌باشد. برای ساختن شیشه مراحلی باید انجام شود، در زیر به بررسی مراحل ساخت شیشه پرداخته‌ایم:

1. تهیه مواد اولیه و تبدیل آن‌ها به پودری با دانه‌های 0.1 تا 2 میلی‌متری
2. مخلوط کردن مواد به نسبت‌های مورد نیاز برای مراحل ساخت شیشه همراه با مقدار مورد نیاز آب برای ایجاد ترکیب شیمیایی شیشه.
3. ذوب کردن مواد اولیه و مخلوط کردن آن در کوره تا خمیر شیشه به دست بیاید.

 

مواد اولیه شیشه چیست | مواد اولیه ساخت شیشه | ماده اولیه شیشه

برای پاسخ به سؤال مواد اولیه شیشه چیست؟ ابتدا باید با مفهوم آن آشنا شد. شیشه یک جامد غیر بلوری می‌باشد که می‌تواند شکل یک جامد سخت و شکننده و یک ماده مذاب روان داشته باشد، این رفتار انتقال شیشه نامیده می‌شود. برای بررسی رفتار شیشه که به‌صورت بلوری شکننده یا مایعی لاستیکی شکل می‌باشد؛ باید از مواد اولیه ساخت شیشه که تشکیل‌دهنده شیشه است آگاهی داشت. مواد اولیه صنعت شیشه و انواع آن را به‌اختصار بیان می نماییم:

1. شیشه سیلیسی: مواد پایه شکل‌دهنده شیشه سیلیس می‌باشد و مناسب برای لوله‌های کوره با دمای بسیار بالا می‌باشد.
2. شیشه آهک سود دار: تشکیل‌شده از سیلیس – اکسید سدیم – منیزیم – آهک – آلومینا که به‌آسانی شکل می‌پذیرد و دارای شفافیت بالایی است همچنین مناسب لوازم دکوری و پنجره‌ها می‌باشد.
3. شیشه سدیم بورسلیکات: تشکیل‌شده از سیلیس- اکسید بور- اکسید سدیم – آلومینا می‌باشد و بیشترین کاربرد را در وسایل آشپزخانه و آزمایشگاهی دارد.
4. شیشه بلور: تشکیل شده از سیلیس+ اکسید سدیم+ اکسید سرب- اکسید پتاسیم- آلومینیا- اکسید روی می باشد و بیشترین کاربرد را در کارخانه‌ها دارد.
5. شیشه اکسیدی: تشکیل شده از آلومینا- اکسید ژرمانیم می‌باشد که برای فیبر نوری استفاده می‌گردد.

ماده اولیه شیشه در سایر مواد به‌صورت بازیافت شیشه‌های دیگر می‌باشد که برای کاهش حباب داخل شیشه و افزایش مقاومت به آن سدیم سولفات – سدیم کلرید – تری اکسید آنتیموان اضافه می‌نمایند.

مواد و عناصر ذکرشده با درصدهای معین و متغیری به‌عنوان مواد اولیه ساخت شیشه می‌باشد که انواع شیشه با کاربردهای مختلف تولید می‌شود. مواد اولیه صنعت شیشه، بیشترین تحول را در صنعت ساختمان‌سازی به وجود آورده است. با گذشت 2000 سال تا به الان بیشتر از 93 درصد شیشه از مواد اولیه ساخت شیشه شامل آهک سیلیس و کربنات سدیم تشکیل شده است. در طی این سالها در ترکیبات اصلی شیشه تغییرات کمی به وجود آمده است. از پایه‌ای‌ترین مواد اولیه ساخت شیشه سیلیسیم دی اکسید  Sio2 را می توان نام برد.

• ماده اولیه شیشه شامل ماسه، شیشه‌های خرد و شکسته، کربنات سدیم و سنگ‌آهک را نام برد.

 

تبدیل ماسه به شیشه | طرز ساخت شیشه از ماسه

1. ماسه به‌عنوان یکی از مواد اصلی در ترکیبات عناصر شیشه به چشم می‌خورد. قبل از هر چیزی باید بدانیم که ترکیب اصلی شیشه از ماسه، آهک و کربنات سدیم می‌باشد.
2. در تبدیل ماسه به شیشه، ماسه مورد نیاز باید تقریباً از کوارتز خالص باشد.
3. در بسیاری از موارد تعیین محل احداث کارخانه شیشه براساس منطقه‌های ته‌نشین شدن ماسه شیشه تعیین می‌شود. باید توجه داشت که در تبدیل ماسه به شیشه میزان آهن موجود در ماسه نباید از حد مجاز و معین برای مصارف مختلف تجاوز کند؛ زیرا در این صورت موجب تیره شدن شیشه‌ها می‌گردد.
4. در فرایند تبدیل ماسه به شیشه عناصر دیگری نیز اضافی می‌گردد که در میزان مقاومت، رنگ شفافیت و… تأثیر می‌گذارد.
5. شیشه ماده‌ای است که از لحاظ ساختار شبیه مایع است، ولی در دمای معمولی در برابر نیروی واردشده با تغییر شکل واکنش می‌دهد و در این صورت باید به عنوان ماده‌ی جامد در نظر گرفته شود.
6. شیشه از مواد شیمیایی گوناگونی ساخته‌شده است که مهم‌ترین این مواد از مواد معدنی است که می‌توان اکسیدهای سیلیسیم، فسفر و آرسینیک را نام برد.
7. در طرز ساخت شیشه از ماسه، آبسیدین (ماسه سیلیسی و ترکیبات سدیم و کلسیم) از جمله مواد اساسی ‌است. برای طرز ساخت شیشه از ماسه، تقریباً باید کوارتز خالص باشد. معمولاً کارخانه شیشه‌سازی برای شیشه در منطقه ته‌نشینی ماسه شیشه، قرار دارد.
8. در طرز ساخت شیشه از ماسه لازم به تبدیل شیشه از کوارتز خالص است.
9. تبدیل ماسه به شیشه در محل کارخانه شیشه سازی تعیین می شود. برای ظروف غذاخوری، مقدار آهن موجود در ماسه نباید از 45% و برای شیشه اپتیکی نباید از 0.015% تجاوز کند، چرا که آهن تاثیر نامطلوبی بر رنگ اغلب شیشه‌ها دارد.  در طرز ساخت شیشهاز ماسه کربنات سدیم نقش مهم ذوب را در شیشه دارد .

 

شیشه به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین مصالح و عضو ساختمان محسوب می‌شود که علاوه بر کارایی که دارد، زیبایی فضای داخل و نمای خارجی ساختمان را چند برابر می‌کند. برای شناخت بهتراست ابتدا با مواد تشکیل‌دهنده شیشه ساختمانی آشنا شده. در بررسی فرایند و عناصر شیشه ساختمانی مواد اصلی و پایه عناصر شیشه اکسید سیل سیم، نسوزید سدیم، اکسید کلسیم است که درصد این عناصر بنا به‌سختی شیشه می‌تواند متغییر باشد. برای افزایش مقاومت شیشه در برابر هوا و آب تثبیت‌کننده‌های سرب، کلسیم، منیزیم و روی و اکسید دو ظرفیتی باریم را به خمیر شیشه ساختمانی اضافه می‌کنند تا به مقاومت بالای شیشه دست یابند. با افزودن ترکیبات شیمیایی و فیزیکی سولفات سدیم، کلرات سدیم، املاح آرسنیک، آنتیموان حباب‌های تشکیل‌شده بر روی شیشه کاسته و از بین می‌برند. علاوه بر مواد ذکرشده در مواد تشکیل‌دهنده شیشه ساختمانی عناصر دیگری به شیشه افزوده می‌شود تا در شکل‌گیری شیشه ساختمانی شفاف و مقاوم کمک نمایند.

 

مراحل ساخت شیشه فلوت

شیشه فلوت نوعی شیشه است که مقاومت بسیار بالایی دارد و قطر شیشه فلوت تولیدشده می تواند از 0.5 تا 25 میلی‌متر باشد.

مراحل ساخت شیشه فلوت به این صورت است که:

1. شیشه در داخل کوره‌ای به دمای 1600 درجه سانتی گراد ذوب و به حالت خمیری درمی‌آید، این ذوب شدن بدون داگ هاوس است که از حرکت دورانی و گردابی روی شیشه جلوگیری می کند و اثر مطلوبی روی خواب نوری شیشه می‌گذارد.
2. مواد ذوب‌شده شیشه از طریق لوله‌ای که دمای داخلی آن 1000 درجه سانتی گراد می‌باشد به داخل گوی مواد هدایت می‌شود. که در این مرحله شیشه به صورت گسترده و یکدست روی مواد مذاب شناور می‌شود تا جایی که شیشه به ضخامت دلخواه دربیاید.
3. در تولید شیشه ابعاد بیشتر از 3 متر نمی‌باشد و با کنترل دما در داخل کوره دما را از 1000 به 700 درجه کاهش داده می‌شود تا شیشه پیوستگی و سفتی لازم را بدست آورد تا بتواند از گوی خارج شود. سپس به کانال تنش‌زدا هدایت می‌شود تا مرحله سخت و مقاوم شدن شیشه رخ دهد. بعد از مرحله کنترل و بررسی کیفیت شیشه به بازار مصرف عرضه می‌شود.

 

مراحل تولید شیشه سکوریت

1. مراحل ساخت شیشه سکوریت در بخش عملیات حرارتی از گرم کردن یکنواخت شیشه فلوت تا دمای نرمی شیشه (بالای 700 درجه سانتی گراد) می‌باشد. سپس به‌وسیله‌ی دمیدن هوای سرد به دو سطح شیشه سریعاً سرد می‌گردد که زمان سرد شدن تأثیر بسزایی در مقاومت شیشه دارد.
2. در نحوه تولید شیشه سکوریت در قسمت سردسازی شیشه، لایه‌های بیرونی آن سریع‌تر از لایه‌های داخلی خنک می‌گردند که این امر موجب استحکام شیشه و ایجاد فشار درونی در هسته آن می‌گردد. در این مرحله شیشه به دستگاه‌های پیشرفته دیاموند فرستاده شده و عبور از این دستگاه‌ها لبه شیشه پرداخت گردیده و براق می‌شوند.
3. سپس به دستگاه‌های جاسازی فرستاده‌شده و عملیات سوراخ کردن و یا برش الگو و یا جاسازی انجام می‌گردد.
4. شیشه محصولی است طبیعی که از شن، آهک و سدیم ساخته شده است. در تولید شیشه با توجه به رنگ آن تا 55% از شیشه بازیافت می‌شود و با اضافه نمودن مواد خام در دمای بالا سبب ذوب شیشه می‌شود.
5. مهم‌ترین منبع انرژی در انجام این فرآیند از تولید شیشه، گاز طبیعی است. پس از ذوب شیشه‌ی بازیافتی، جریان مذاب شیشه توسط کانالی وارد قالب می‌شود. در تولید شیشه از قالب‌گیری، شیشه شکل نهایی خود را به‌وسیله فشار هوا به دست می‌آورد.

تولید شیشه لمینیت

در تولید و مراحل ساخت شیشه لمینیت: به روی یکی از شیشه‌ها لایه PVB قرار می‌دهند و دوباره در لایه بعدی شیشه قرار می‌دهند. سپس شیشه لمینیت را وارد دستگاه اتوکلاو می‌کنند. داخل دستگاه خلأ کامل است که هوا را از بین شیشه‌ها خارج می کند به دلیل وجود گرما در داخل دستگاه اتوکلا لایه PVB بین دو شیشه می‌چسبد و باعث ایجاد استحکام و متصل شدن شیشه‌ها به هم می‌شود؛ همه این عوامل در تولید شیشه لمینت موجب مقاومت بالا شیشه در برابر صوت و دما است.

مطلب قبلی

نمایشگاه صنایع شیشه دوسلدورف (GLASSTEC)

مطلب بعدی

آشنایی با خط تولید شیشه تخت