يوجد اليوم ثلاثة أنواع من الزجاج المسطح في العالم: السحب المسطح، وطريقة التعويم، والصقل. يُعدّ الزجاج المسطح، الذي يُشكّل أكثر من 90% من إجمالي إنتاج الزجاج حاليًا، المادة الأساسية في صناعة الزجاج المعماري عالميًا. تأسست عملية إنتاج الزجاج المسطح عام 1952، مما وضع معيارًا عالميًا لإنتاج الزجاج عالي الجودة. تتضمن عملية إنتاج الزجاج المسطح خمس خطوات رئيسية:
● المكونات
● الذوبان
● التشكيل والطلاء
● التلدين
● التقطيع والتغليف
مكونات
مرحلة الدفعات هي المرحلة الأولى، حيث تُجهّز المواد الخام للصهر. تشمل هذه المواد الرمل، والدولوميت، والحجر الجيري، ورماد الصودا، والميرابيليت، وتُنقل بالشاحنات أو القطارات. تُخزّن هذه المواد الخام في غرفة الدفعات. تحتوي غرفة المواد على صوامع، وقواديس، وسيور ناقلة، ومزالق، ومجمعات غبار، وأنظمة تحكم ضرورية، تتحكم في نقل المواد الخام وخلط مواد الدفعات. منذ لحظة وصول المواد الخام إلى غرفة المواد، تتحرك باستمرار.
داخل غرفة الخلط، ينقل حزام ناقل طويل ومسطح المواد الخام باستمرار من صوامع المواد الخام المختلفة إلى رافعة الدلو طبقةً تلو الأخرى، ثم يُرسلها إلى جهاز الوزن للتحقق من وزنها المركب. تُضاف إلى هذه المكونات شظايا الزجاج المُعاد تدويره أو مخلفات خط الإنتاج. تحتوي كل دفعة على حوالي 10-30% من الزجاج المكسور. تُضاف المواد الجافة إلى الخلاط وتُخلط مع الدفعة. تُرسل الدفعة المختلطة من غرفة الخلط إلى صومعة رأس الفرن للتخزين عبر الحزام الناقل، ثم تُضاف إلى الفرن بمعدل مُتحكم به بواسطة وحدة التغذية.
التركيبة النموذجية للزجاج
ساحة الكُوليت
قم بتغذية المواد الخام المختلطة إلى مدخل الفرن حتى 1650 درجة باستخدام القادوس
ذوبان
الفرن النموذجي هو فرن لهب عرضي مزود بستة وحدات تجديد، بعرض حوالي 25 مترًا وعرض 62 مترًا، وبطاقة إنتاجية يومية تبلغ 500 طن. الأجزاء الرئيسية للفرن هي حوض الصهر/المصفي، حوض العمل، وحدة التجديد، وفرن صغير. كما هو موضح في الشكل 4، فهو مصنوع من مواد حرارية خاصة، وله هيكل فولاذي على الإطار الخارجي. تُرسل الدفعة إلى حوض الصهر الخاص بالفرن بواسطة وحدة التغذية، حيث يُسخّن حوض الصهر إلى 1650 درجة مئوية بواسطة مسدس رش الغاز الطبيعي.
يتدفق الزجاج المنصهر من حوض الصهر إلى منطقة العنق عبر المصفي، ويُحرَّك بالتساوي. ثم يتدفق إلى الجزء العامل، ويبرد ببطء إلى حوالي ١١٠٠ درجة مئوية ليصل إلى اللزوجة المناسبة قبل وصوله إلى حمام القصدير.
التشكيل والطلاء
عملية تشكيل الزجاج السائل المُصفّى إلى لوح زجاجي هي عملية معالجة ميكانيكية وفقًا للميل الطبيعي للمادة، ويبلغ السُمك الطبيعي لهذه المادة 6.88 مم. يتدفق الزجاج السائل من الفرن عبر منطقة القناة، ويتم التحكم في تدفقه بواسطة باب قابل للتعديل يُسمى "المكبس"، ويبلغ عمقه حوالي ± 0.15 مم داخل الزجاج السائل. يطفو الزجاج على القصدير المنصهر، ومن هنا جاء اسم الزجاج العائم. لا يتفاعل الزجاج والقصدير مع بعضهما البعض، ويمكن فصلهما؛ إذ إن مقاومتهما المتبادلة في الشكل الجزيئي تجعل الزجاج أكثر نعومة.
الحمام عبارة عن وحدة محكمة الغلق في جو مُتحكم فيه من النيتروجين والهيدروجين. ويشمل فولاذًا داعمًا، وأغلفة علوية وسفلية، ومواد حرارية، وقصدير وعناصر تسخين، وجو مُختزل، وأجهزة استشعار درجة الحرارة، ونظام تحكم حاسوبي في العمليات، ويبلغ عرضه حوالي 8 أمتار وطوله 60 مترًا، ويمكن أن تصل سرعة خط الإنتاج إلى 25 مترًا في الدقيقة. يحتوي حمام القصدير على ما يقرب من 200 طن من القصدير النقي، بمتوسط درجة حرارة 800 درجة مئوية. عندما يُشكل الزجاج طبقة رقيقة في نهاية مدخل حمام القصدير، تُسمى صفيحة الزجاج، وتعمل سلسلة من سحّابات الحواف القابلة للتعديل على كلا الجانبين. يستخدم المُشغل برنامج التحكم لضبط سرعة فرن التلدين وآلة سحب الحواف. يمكن أن يتراوح سمك الصفيحة الزجاجية بين 0.55 و25 مم. يُستخدم عنصر التسخين الفاصل العلوي للتحكم في درجة حرارة الزجاج. مع تدفق الصفيحة الزجاجية باستمرار عبر حمام القصدير، ستنخفض درجة حرارتها تدريجيًا، مما يجعل الزجاج مسطحًا ومتوازيًا. في هذه المرحلة، يُمكن استخدام أكيراكوت ® في طلاء الأغشية العاكسة، والأغشية منخفضة الانبعاثية، وأغشية التحكم الشمسي، والأغشية الكهروضوئية، والأغشية ذاتية التنظيف على أجهزة الترسيب الكيميائي للبخار الحراري. في هذه المرحلة، يكون الزجاج جاهزًا للتبريد.
مقطع عرضي للحمام
يتم نشر الزجاج في طبقة رقيقة على القصدير المنصهر، ويُحفظ منفصلاً عن القصدير، ويُشكل في شكل لوحة
يوفر عنصر التسخين المعلق إمدادًا بالحرارة، ويتم التحكم في عرض وسمك الزجاج بواسطة سرعة وزاوية ساحب الحافة.
التلدين
عند خروج الزجاج المُشكّل من حمام القصدير، تصل درجة حرارته إلى 600 درجة مئوية. عند تبريد لوح الزجاج في الغلاف الجوي، يبرد سطحه أسرع من داخله، مما يُسبب ضغطًا شديدًا على السطح وإجهادًا داخليًا ضارًا للوح الزجاج.
قسم من فرن التلدين
عملية تسخين الزجاج قبل وبعد التشكيل هي أيضًا عملية تكوين إجهاد داخلي. لذلك، من الضروري التحكم في الحرارة لخفض درجة حرارة الزجاج تدريجيًا إلى درجة حرارة المحيط، أي التلدين. في الواقع، تُجرى عملية التلدين في فرن تلدين مُعدّ مسبقًا بتدرج حراري (انظر الشكل 7) بعرض حوالي 6 أمتار وطول 120 مترًا. يتضمن فرن التلدين عناصر تسخين ومراوح يتم التحكم فيها كهربائيًا للحفاظ على استقرار توزيع درجة الحرارة العرضي لألواح الزجاج.
النتيجة من عملية التلدين هي أن الزجاج يتم تبريده بعناية إلى درجة حرارة الغرفة دون إجهاد أو توتر مؤقت.
القطع والتغليف
تُنقل ألواح الزجاج المُبرّدة في فرن التلدين إلى منطقة القطع عبر طاولة أسطوانة متصلة بنظام تشغيل فرن التلدين. يمرّ الزجاج بنظام فحص مباشر لإزالة أي عيوب، ويُقطع بعجلة قطع ماسية لإزالة حافة الزجاج (تُعاد تدوير مادة الحافة كزجاج مكسور). ثم يُقطع بالحجم الذي يطلبه العميل. يُرشّ سطح الزجاج بمسحوق، بحيث يُمكن تكديس ألواح الزجاج وتخزينها لتجنب الالتصاق أو الخدش. بعد ذلك، تُقسّم ألواح الزجاج السليمة إلى أكوام للتغليف باستخدام آلات يدوية أو آلية، ثم تُنقل إلى المستودع للتخزين أو الشحن للعملاء.
بعد أن تخرج اللوحة الزجاجية من فرن التلدين، يتم تشكيل اللوحة الزجاجية بالكامل ونقلها إلى منطقة التبريد لمواصلة خفض درجة الحرارة