주석유리 온실을 만드는 데는 어떤 공정이 사용되나요?

유리 제조 공정

산, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 산화물을 주원료로 사용하여 유리 및 유리 제품을 만듭니다. 다양한 유리 제품의 제조 방법은 고유한 특성을 가지고 있지만 주요 공정은 유사합니다(그림 1).

간략한 역사 기원전 2600년 바빌론에는 녹색 유리막대가 있었습니다. 기원전 2500년에는 메소포타미아와 이집트에서 유리구슬을 만들 수 있었습니다. 최초의 유리 제품은 유리 블록을 조각하여 만들어졌습니다. 나중에 이집트인들은 점토와 모래를 사용하여 특정 모양의 모래 코어를 만들고 모래 코어를 액체 유리에 층별로 담근 다음 모양을 만들고 유색 유리 스트립으로 장식한 후 모래 코어를 제거했습니다. 유리 오브제를 만들어 보세요. 기원전 1200년에 이집트인들은 개방형 주형을 사용하여 유리를 그릇, 접시, 컵 및 기타 제품에 압착했습니다. 고대 중국의 유리 제조 기술은 서주(西周) 왕조 시대에 싹텄습니다. 납과 규산바륨유리는 전국시대에 등장했습니다. 한나라 시대에는 유리벽, 구슬 등을 주조하고 주조한 것이 있었습니다. 기원전 200년에 바빌로니아인들은 유리를 불어넣기 위해 속이 빈 철관을 처음으로 사용했습니다. 취관으로 유리 제품을 불어내는 것은 유리 제조 분야의 획기적인 발전입니다. 서기 1세기 로마인들은 다양한 색의 유리를 막대 모양으로 그려 다발로 배열하고 제련한 후 일정한 패턴과 단면을 가진 유리판을 잘라내어 이를 가열하고 용접하여 주형에 1,000개를 만들었다. - 꽃 유리 제품. 그들은 유리 표면을 조각하고 연마하고, 유약을 칠하고, 유리에 금을 삽입하는 기술을 익혔으며, 어두운 유리 위에 유백색 유리를 놓은 다음 유백색 유리를 갈아서 무늬가 있는 조각을 만듭니다. , 조각된 유리병. 7세기에 시리아인들은 유리를 불어서 공을 만든 다음 소량의 유리액에 담근 철제 이젝터 핀을 사용하여 공 바닥에 붙인 다음 블로우 파이프에서 유리를 자르고 이젝터 핀을 사용하여 가열했습니다. 용광로에 있는 열린 공을 연화시키고 급속 회전의 원심력을 사용하여 유리를 공으로 녹이는 것을 크라운 방법이라고 합니다. 11세기부터 16세기까지 베니스는 유리 제조의 중심지가 되었습니다. 당시 유리의 색을 중성화, 탈색시키기 위해 연석을 사용하여 무색투명한 유리를 만들었고, 유색칠, 유리금도금, 유리연삭, 조각 등 로마인의 장식방법을 복원하였다.

1615년 영국인들은 유리를 녹이는 연료로 목재 대신 석탄을 사용했는데, 이로 인해 녹는 온도가 높아졌다. 1635년에는 부싯돌을 원료로 하고 산화납을 도입해 굴절률이 높고 분산이 크며 조각과 분쇄가 쉬운 납 크리스털 유리를 만들었습니다. 1688년 프랑스에서는 붓는 방식을 사용해 판유리를 만들었고, 이를 갈아서 연마해 거울을 만들었습니다. 17세기 말, 북유럽에서는 볼 부는 방식 대신에 부는 튜브 방식을 사용했는데, 원통을 길이에 따라 잘라서 재가열한 후 그 자체의 무게로 인해 철제 탁자 위에서 여러 조각으로 납작하게 만들었습니다. 많이 좋아지고 출력도 높아졌습니다. 1790년에 Swiss P.L. Guinan은 매우 균일한 광학 유리를 생산하기 위해 유리액을 교반하는 방법을 발명했습니다. 1821년에는 분할 금형이 유리 성형에 사용되었습니다. 1867년 독일 지멘스 형제는 유리 용해를 위한 석탄 연소 재생기 연속 탱크 가마를 건설하여 연료 소비를 줄이고 유리 생산량을 획기적으로 늘렸습니다. 1880년에 독일인 O. Schott와 E. Abbe는 유리 구성과 특성 간의 관계를 연구하여 유리 구성 요소의 범위를 확장했습니다. 1882년에 Arbogast는 중공 유리 제품을 성형하기 위한 프레스 블로우 방법을 발명했습니다. 1885년에 Ashley는 반자동 병 제조 기계를 제작하고 병 제조를 위한 블로우 블로우 방법을 확립했습니다. 1904년부터 1905년까지 미국의 M.J. Owens는 흡입 성형을 사용한 전자동 병 제조 기계를 성공적으로 제조했습니다. 드립 피더의 개발은 1910년에 시작되었습니다. 이후 피더를 이용하여 원료를 공급하는 다양한 자동성형기가 등장하여 계속 발전하였고, 유리병, 단지 등이 지속적으로 대량, 고속으로 생산되기 시작하였다. 1912년 벨기에 E. Fulco는 판유리를 만들기 위해 여물통 벽돌과 상부 기계를 통해 용융 유리를 인발하는 공정을 제안했으며 1913년에는 산업 생산에 사용되어 판유리와 창유리를 대량 생산하기 시작했습니다. 1910년 미국의 I.W.콜번(I.W. Colburn)이 판유리의 수평인발법을 연구하여 1916년에 Libbey Owens Company에 의해 생산에 성공하였습니다. 1930년 미국 피츠버그 글래스 컴퍼니(PPG)는 홈 없는 상향 공법을 사용해 판유리를 생산했다. 1931년에 연속 유리섬유 생산 방법이 발명되었습니다.

1959년 영국 필킹턴사(Pilkington Company)가 발명한 평면 유리 플로트 성형품이 생산에 투입되었으며, 유리액이 용탕(주석) 표면에 떠서 성형 품질이 크게 향상되었습니다.

원재료에는 주원료와 보조원료가 포함됩니다. 전자는 네트워크 구조를 형성하기 위해 유리에 도입되는 네트워크 외부의 산화물, 중간 산화물 및 산화물과 같은 원료를 말하며, 후자는 유리의 용융을 가속화하거나 특정 필수 특성을 얻을 수 있게 합니다.

주요 원료 : 투입되는 산화물의 성질에 따라 산성 산화물 원료, 알칼리 금속 산화물 원료, 알칼리 토금속 산화물 원료로 구분된다.

①산화물 원료 : SiO2, B2O3, Al2O3 등의 원료 SiO2는 규산염 유리의 유리 구조의 골격입니다. 이는 유리에 높은 강도, 우수한 화학적 안정성, 내열성 및 낮은 팽창을 제공하지만 유리의 용융 온도와 점도를 증가시킵니다. SiO2에 대해 언급된 원료는 규사, 사암 및 규암입니다. 유리에 B2O3를 첨가하면 유리의 열팽창을 줄이고 굴절률을 향상시키며 급속한 열 변성과 화학적 침식에 대한 저항성을 높이고 온도가 높을 때 유리의 점도를 낮추고 온도가 높을 때 유리의 점도를 높일 수 있습니다. 낮은. B2O3에 대해 언급된 원료는 붕사 또는 붕산입니다. 유리에 Al2O3를 첨가하면 유리의 결정화 경향을 감소시키고 화학적 안정성을 향상시키며 강도를 향상시키고 유리 점도를 높일 수 있습니다. 사용되는 원료는 주로 K2O나 Na2O, SiO2를 함유한 장석이며, 공업용 알루미나도 사용할 수 있다.

②알칼리금속산화물 원료 : Na2O, K2O를 포함한 원료. 유리에 Na2O, K2O 성분을 첨가하면 용융온도를 낮추고 점도를 낮출 수 있으나 유리의 화학적 안정성을 악화시킵니다. 인용된 원료는 소다회(Na2CO3)와 칼륨알칼리(K2CO3)이다.

③알칼리토금속산화물 원료 : CaO, MgO, BaO, ZnO, PbO 등의 원료. 유리에 CaO, MgO를 첨가하면 소다규산유리의 결정화 경향이 약해지고, 화학적 안정성이 향상되며, 고온에서 유리의 점도가 낮아지고, 유리의 용융 및 정화가 촉진될 수 있으나, 온도가 낮아지면 점도가 급격하게 증가하여 성형이 이루어지게 됩니다. 운영이 어렵다. 인용된 원료는 석회석(CaCO3)과 로돌라이트(MgCO3), 또는 CaO와 MgO를 모두 함유한 백운석이다. BaO와 ZnO는 종종 유리의 화학적 안정성과 굴절률을 조정하기 위해 첨가됩니다. 사용되는 원료는 종종 산업용 ZnO와 BaCO3, BaSO4 또는 Ba(NO3)2입니다. 유리에 PbO를 첨가하면 굴절률과 분산이 크게 증가하여 유리가 단파장 광선을 흡수하게 됩니다. 동시에 비중이 증가하고 용융 온도가 감소하며 금속 젖음성이 좋습니다. PbO에 대해 언급된 원료는 적색 납과 황색 납 또는 산업용 질산납입니다.

또한 파유리는 흔히 클링커라고 불리는 주요 원료이기도 하며, 이는 더 낮은 온도에서 녹을 수 있고 유리 배치의 녹는 데 기여할 수 있습니다.

보조 원료에는 일반적으로 청징제, 착색제, 탈색제, 불투명화제, 플럭스 등이 포함됩니다.

① 청징제: 유리 용해 시 배기가스를 분해하고 유리 용해물에서 기포 배출을 촉진합니다. 백색비소, 산화안티몬, 질산염, 안티몬산나트륨, 글라우버염 등이 있다.

② 착색제: 유리에 다양한 색상을 부여합니다. 일반적으로 전이 금속 Co, Ni, Mn, Cr, Cu, Fe, CdS, CdSe, Se, Au, Ag 등의 화합물입니다.

③탈색제 : 탈색은 화학적 탈색과 물리적 탈색으로 나누어진다. 화학적 탈색에는 산화제를 첨가하여 유색 화합물을 무색 또는 연한 색상으로 산화시키는 작업이 포함됩니다. 물리적 탈색은 보색의 원리를 바탕으로 하며, FeO, Fe2O3, Cr2O3, TiO2 및 기타 불순물의 색상을 상쇄하기 위해 착색제를 첨가합니다. 예를 들어 산화철을 사용하면 유리가 청록색으로 보이게 됩니다. 일반적으로 철을 높은 값으로 산화시키기 위해 질산염과 산화세륨을 첨가하면 착색력이 약해집니다. Se, Co, Ni 및 Mn 화합물을 첨가하여 적자색을 생성할 수도 있는데, 이는 Fe 화합물의 청록색과 보색되어 무색이 되지만 광투과율이 감소합니다.

④불투명제: 유리를 식힐 때 조밀한 결정이 석출되어 빛을 산란시켜 불투명하게 만든다. 일반적으로 사용되는 것은 수정석, 불화규산나트륨과 같은 불화물, 인산칼슘과 같은 인산염입니다.

생산 공정에는 주로 배치 재료 준비, 용해, 성형, 어닐링 및 후처리와 같은 단계가 포함됩니다.

배치 준비: 먼저 블록 원료의 파쇄, 젖은 원료의 사전 건조, 철 함유 원료의 철 제거 등 원료를 전처리합니다. 분쇄에 적합한 입자 크기는 0.25~0.5mm입니다. 너무 거친 입자는 완전히 녹기가 쉽지 않으며 유리에 잔여 분말석이나 실리콘이 풍부한 결절이 형성됩니다. 너무 미세한 입자는 날아가거나 응집되기 쉽습니다. 클러스터. 특정 입자 크기의 원료를 공식에 따라 정확하게 계량한 후 드럼, 패들 또는 디스크 믹서로 혼합합니다.

용해: 유리 배치 재료를 고온에서 녹이고 정화하여 기포와 돌이 없는 균일한 유리 액체를 형성합니다. 유리 배치 재료의 용융 온도는 구성 요소에 따라 다르며 일반적으로 1300~1600℃입니다. 배치 재료는 고온에서 일련의 물리적, 화학적 반응을 거쳐 점차적으로 완전히 녹습니다. 온도가 높아질수록 점도가 크게 감소하고, 그 안에 함유된 다량의 공기와 원료의 분해로 발생하는 가스가 상승하여 용탕 밖으로 빠져나가 용탕을 맑게 만든다. 고온에서는 기포가 제거되지만 유리액의 화학적 조성도 균일해지는 경향이 있습니다. 필요에 따라 기계적 외력을 가하여 휘저어 줍니다. 정화 및 균질화가 완료된 후 유리액이 성형 요구 사항에 적합한 점도에 균일하게 도달하도록 온도를 낮춥니다.

용해는 유리 용광로에서 이루어집니다. 대량생산을 위해서는 탱크가마에서 연속적으로 용융됩니다. 배치 재료는 가마의 한쪽 끝에서 추가되고 형성된 유리 액체는 다른 쪽 끝에서 배출됩니다. 소규모 생산 시 도가니 가마에서 간헐적으로 용융됩니다.

성형은 용융된 유리를 고정된 기하학적 형태의 제품으로 가공하는 과정입니다. 유리가 냉각되면 액체, 플라스틱 상태에서 고체 상태로 바뀌며 유리 공급, 회수, 성형 및 마무리의 생산 단계를 연결합니다. 수동으로 재료를 선택할 때 유리 액체의 점도는 일반적으로 102.2Pa·s입니다. 기계가 자동으로 재료를 공급할 때는 102~103Pa·s이며 이는 유리 액체 점도의 10~100배에 해당합니다. 명확하다. 금형에 들어가는 유리 방울의 적합한 점도는 일반적으로 103.5Pa·s이며, 탈형 시 점도는 106Pa·s여야 합니다. 이 가소성 범위 내에서 유리 프릿은 전단, 접착, 취입, 압연 및 기타 성형 작업이 수행됩니다. . 생산 시간이 길면 유리 조성을 조정하여 점도 전이를 늦추고 결정화 경향을 줄여 성형 과정에서 너무 빨리 경화되고 결정화되는 것을 방지해야 합니다. 일반적으로 사용되는 유리 성형 방법에는 블로잉, 프레싱, 드로잉, 붓기, 롤링 등이 포함됩니다.

① 블로잉 방식: 컵, 식기, 병, 캔, 전구 등 속이 빈 유리 제품을 만드는 데 사용됩니다. 수동으로 불 때 약 1.5m 길이의 속이 빈 철제 취관을 사용하며 한쪽 끝은 유리액(피킹 재료)에 담그고 다른 쪽 끝은 마우스피스로 사용합니다. 재료를 선택한 후 롤링 플레이트(그릇)에 고르게 굴리고 공기를 불어 유리 거품을 형성합니다. 유리 거품은 금형 없이도 자유롭게 불어서 최종적으로 떨어뜨릴 수 있습니다. 취관. 대형 제품을 성형할 때에는 충분한 재료를 모으기 위해 재료를 집고 굴리는 작업을 반복해야 합니다. 기계적으로 불어내는 동안, 용융된 유리는 유리 용해로 출구에서 흘러나와 피더를 통해 정해진 무게와 모양의 액적을 형성하고 예비 금형에 불어 넣거나 가압합니다. 최종 형태의 제품으로 불어지기 위해 성형 금형으로 옮겨졌습니다. 예비 형태로 불어넣은 후 완제품으로 만드는 블로우 블로우 방식은 입이 작은 식기나 병을 만드는 데 적합합니다. 예비 형상으로 압착한 후 완제품으로 불어넣는 압력 불어넣는 방식은 입이 큰 그릇과 벽이 얇은 병 및 항아리를 만드는 데 적합합니다.

코닝의 벨트 블로잉 머신은 특수한 형태의 기계식 블로잉 머신입니다. 먼저 회전하는 롤러를 통해 간격을 둔 블록이 있는 벨트로 용융 유리를 누릅니다. 버블 블로잉 기계의 여러 블로잉 헤드가 유리 벨트에서 동시에 작동하여 예비 모양으로 불어냅니다. 완제품. 전구 껍질, 전자 튜브 껍질, 물컵 등을 제조하는 데 적합합니다.

② 압착 방식: 그릇, 접시, 원통, 렌즈, 이미징 스크린, 콘, 벽돌 등과 같은 개방적이고 견고한 제품을 만드는 데 사용됩니다. 수동압착은 쇠막대를 이용해 재료를 꺼내어 정해진 양만큼 금형에 넣은 후 금형 코어(펀치)를 눌러 금형 캐비티에 용융유리를 채우고 눌러 완성품을 만드는 방식이다. 기계적 프레싱은 블로우 방식과 동일한 공급 방식을 사용하여 유리 액체를 멀티 몰드 프레스의 금형으로 절단하고 자동으로 금형 코어를 떨어뜨려 성형합니다. 프레싱 공법으로 형성된 유리액의 표면층은 금형 및 금형 코어와의 접촉으로 인해 빠르게 냉각되어 보다 두껍고 얕은 제품 제조에 적합합니다.

③드로잉 방법 : 유리관, 막대, 섬유, 창, 평판 등을 만드는 데 사용됩니다.

튜브를 수동으로 당길 때 철 파이프를 사용하여 재료를 반복적으로 집어 들고 다량의 유리 액체를 수집하고 균일하게 굴려서 재료 거품의 상단을 다른 철 막대로 붙여서 집어 올립니다. 재료를 넣고 공기를 불어넣고 특정 속도로 천천히 엽니다. 기계적 당김은 상향 당김, 하향 당김, 수평 당김으로 구분됩니다. 유리관을 기계적으로 인발할 때, 먼저 유리액이 관 인발 풀로 유입되고, 내열합금이나 내화물의 맨드릴과 샤프트 중앙으로 유입된 공기에 의존하여 관 뿌리를 형성합니다. 견인 롤러에 의해 튜브로 끌려갑니다. 연속섬유 연신 방법은 연신 도가니의 유리액 온도를 조절하는 것입니다. 도가니 바닥에 100개 이상의 누출이 있습니다. 고속 회전 연신 메커니즘은 연속 섬유를 뽑아 배럴에 감습니다. . 플레이트를 기계적으로 당기는 방법은 채널 형성 챔버의 유리 액체 레벨로 유리판을 당기는 것입니다. 액체 표면에 홈이 있는 유리 벽돌을 홈이 있는 당김 방식이라고 하며, 유리 액체가 벽돌 홈에서 분출되며, 자유 액체 표면이 위쪽으로 당겨지고 회전하는 롤러가 수평으로 당겨지는 방식을 홈이 없는 당김 방식이라고 합니다. 수평으로 잡아당기는 방식이다. 플로트 드로잉에서 유리액은 오버플로 포트를 통해 고온의 주석액 표면으로 흘러가며 동시에 유리판으로 끌려갑니다. 주석 액체 표면의 고온 표면 장력을 사용하여 부드럽고 매끄럽게 만듭니다.

④주입방식 : 광학유리, 건축장식제품 등을 생산하는데 사용된다. 그 중 원심주조법은 대구경 유리관, 용기, 대용량 반응솥, 유리콘 등을 생산하는데 사용된다. 붓는 데 사용되는 유리액은 점도가 낮아서 금형 내에서 응고되어야 합니다. 원심 주입 중에 유리 액체가 금형에 주입된 후 유리 액체가 응고될 때까지 원심력에 의해 금형 벽에 가압됩니다.

⑤콜링 방식 : 두꺼운 유리판, 엠보싱 평판유리, 와이어 평판유리 등을 제작하는데 사용됩니다. 용융된 유리를 금속 플랫폼에 붓고 압력 롤러를 사용하여 판으로 늘이거나 두 개의 롤러 사이의 틈으로 용융 유리를 연속적으로 흐르게 하여 평판으로 굴릴 수 있습니다. 롤러에 문양을 새겨 엠보싱 평판을 형성합니다. 철망유리는 롤러 사이에 금속선을 끼워서 형성됩니다.

어닐링의 목적은 유리 제품의 영구적인 응력과 구조적 불균형을 제거하는 것입니다. 유리는 열전도율이 낮기 때문에 제품이 성형된 후 냉각과정에서 표면층과 내부층 사이에 온도차가 발생하게 되는데, 표면층이 응고되고 내부층이 점성을 갖게 되면 온도차는 존재하지만 응력이 발생하게 된다. 이러한 온도차는 표면층이 실온으로 냉각될 때 발생하며, 내부층은 계속해서 냉각되고 수축되며, 동시에 표면층은 인장 응력을 생성합니다. 영구적으로 존재하는 압축 응력. 제품의 각 부분에 열처리로 인한 영구응력의 크기와 분포가 균일하지 않게 되어 유리제품의 강도에 영향을 미치게 되며, 응력집중으로 인해 유리제품이 깨질 수도 있습니다. 어닐링은 유리 내의 유해한 장력을 제거하고 새로운 응력이 발생하는 것을 방지합니다. 어닐링 중에 유리 제품은 열간 성형 후 어닐링 온도로 가열되거나 유지되어 원래의 응력이 완화되고 제거된 다음 유리가 완전히 강체 상태에 들어간 후 온도 차이가 발생하는 온도 이하로 천천히 냉각됩니다. 내부 층과 외부 층 사이에는 일시적인 응력만 생성됩니다. 전이 온도 범위 내에서 유리(예: 광학 유리, 온도계 유리)의 특정 특성 및 기능의 점도가 크기 때문에 구조 입자가 천천히 움직이므로 그 특성이 온도와 일치하는 평형 상태에 도달할 시간이 없습니다. 사용 중에 천천히 평형이 이루어지므로 성능 변화가 발생하므로 충분한 시간 동안 어닐링 온도를 유지해야 합니다.

영구적인 열응력을 없애는 어닐링과 달리 유리를 담금질하는 것은 열처리를 통해 유리 표면에 압축응력을 발생시켜 유리의 강도를 높이는 방법이다. 유리 제품을 연화 온도에 가깝게 가열한 후 공기나 오일과 같은 냉각 매체로 즉시 담금질하여 유리 제품 표면에 균일한 영구 압축 응력을 생성할 수 있습니다. 이 압축 응력은 손상을 상쇄할 수 있습니다. 유리제품에 작용하는 외력에 의해 인장응력이 발생하여 제품의 강도가 4~5배 증가하여 강화유리 제품이 됩니다.