유리 생산

유리 생산에는 판유리를 생산하는 플로트 유리 공정과 병 및 기타 용기를 생산하는 유리 블로잉의 두 가지 주요 방법이 포함됩니다.그것은 유리의 역사 동안 다양한 방법으로 행해져 왔다.

유리 용기 제조

대체로 현대 유리 용기 공장은 "배치 하우스", "핫 엔드" 및 "콜드 엔드"의 세 부분으로 구성되어 있습니다.배치하우스는 원재료를 취급하고, 핫엔드는 전치, 성형기, 소둔 오븐 등 적절한 제조를 취급하며, 콜드엔드는 제품 검사 및 포장 장비를 취급합니다.

일괄처리시스템(배치하우스)

배치 가공은 유리 제조 공정의 초기 단계 중 하나입니다.배치 하우스는 단순히 대형 사일로(트럭 또는 철도 차량으로 공급)에 원재료를 보관하고 1~5일 분량의 자재를 보관합니다.일부 배치 시스템에는 원료 스크리닝/시브, 건조 또는 예열(칼렛)과 같은 재료 가공이 포함됩니다.자동인지 수동인지에 관계없이 배치 하우스는 일련의 슛, 컨베이어 및 스케일을 통해 유리 원료 레시피(배치)를 측정, 조립, 혼합하고 용해로에 전달합니다.배지는 "개집" 또는 "배치 충전기"에서 용광로로 들어갑니다.다양한 유리 유형, 색상, 원하는 품질, 원료 순도/가용성 및 용해로 설계에 따라 배치 레시피가 달라집니다.

핫 엔드

유리공장의 핫엔드는 녹은 유리가 유리제품으로 제조되는 곳입니다.배지는 용해로에 들어간 후 성형 공정, 내부 처리 및 아닐링으로 전달됩니다.

다음 표에는 실험실에서 대규모 유리 ^[1]생산 및 유리 용해 실험에 적용할 수 있는 일반적인 점도 고정점이 나열되어 있습니다.

log10( pa, Pa, s)	로그10((, P)	묘사
1	2	용융점(유리용융 균질화 및 피닝)
3	4	작업 지점(압착, 송풍, 고브 성형)
4	5	플로우 포인트
6.6	7.6	Littleton Softening 포인트(유리는 자체 무게로 눈에 띄게 변형됨).표준 절차 ASTM C338, ISO 7884-3)
8–10	9–11	부하에 따라[2] 확장도 연화점, Td
10.5	11.5	변형 지점(유리는 몇 시간 이내에 μm 스케일의 자체 무게로 변형됩니다.)
11–12.3	12–13.3	유리 전이 온도, Tg
12	13	어닐링 포인트(스트레스는 몇 분 이내에 해소됩니다)
13.5	14.5	스트레인 포인트(스트레스는 몇 시간 이내에 해소됩니다.)

용광로

배지는 배치 처리 시스템에 의해 제어된 느린 속도로 용해로 안으로 공급됩니다.용해로는 천연 가스 또는 연료로 작동하며 최대 1,575°C(2,867°F)^[3]의 온도에서 작동합니다.온도는 용해로 상부 구조 재료의 품질과 유리 조성에 의해서만 제한됩니다.용기 유리 제조에 사용되는 용해로는 "엔드 포트"(엔드 연소), "사이드 포트" 및 "산소 연료"가 있습니다.일반적으로 용해로 크기는 미터톤/일(MTPD) 생산 능력으로 분류됩니다.

성형공정

유리 용기 제작에는 현재 두 가지 주요 방법이 있습니다: 좁은 목 용기만을 위한 "블로우 앤 블로우" 방식과 병과 테이퍼 형태의 좁은 목 용기에 사용되는 "프레스 앤 블로우" 방식입니다.

두 가지 방법 모두 플라스틱 온도(1,050–1,200°C[1,920–2,190°F])에서 용융 유리의 흐름을 전단날로 절단하여 "곱"이라고 하는 단단한 유리 실린더를 형성합니다.망둥이는 병을 만들 수 있을 정도의 무게입니다.두 공정 모두 고브가 중력에 의해 떨어지는 것으로 시작하여 홈과 슛을 통해 블랭크 몰드로 유도됩니다. 블랭크 몰드는 두 반을 클램프하여 닫은 다음 위에서 "버플"로 씰링됩니다.

"블로우 앤 블로우"^[4] 프로세스에서 유리는 먼저 배플의 밸브를 통해 블랭크 아래의 "넥링 암"에 고정되는 3피스 "링 몰드"에 유리를 밀어 넣어 "마무리"를 형성합니다."완료"라는 용어는 용기의 열린 끝에 있는 세부 사항(캡 씰링 표면, 나사산, 변조 방지 캡의 리테이닝 리브 등)을 나타냅니다.그런 다음 압축 공기가 유리를 통해 뿜어져 나오고, 그 결과 속이 비어 있고 부분적으로 형성된 용기가 만들어집니다.그 후 2단계에서 압축공기를 다시 불어 최종 형상을 만든다.

용기는 크게 두 단계로 만들어진다.첫 번째 단계는 개구부 주변의 모든 세부 사항("마무리")을 성형하지만, 처음에는 컨테이너 본체가 최종 크기보다 훨씬 더 작게 제작됩니다.이렇게 부분적으로 제조된 용기는 "파리손"이라고 불리며, 매우 빠르게 블로우 몰딩되어 최종 모양이 됩니다.

"링"은 짧은 플런저에 의해 아래에서 씰링됩니다."세틀 블로"가 끝나면 플런저는 약간 수축하여 형성된 피부가 부드러워지도록 합니다."반격" 공기는 플런저를 통해 올라와 파리를 만듭니다.배플이 올라가고 블랭크들이 열립니다.파리슨은 "마침"으로 파리를 고정하는 "목걸이 암"에 의해 "몰드 측"으로 호 모양으로 반전됩니다.

목걸이 암이 원호의 끝에 도달하면 두 개의 몰드 하프(Mold half)목걸이 암이 살짝 열려 "마무리"에 대한 그립을 해제한 다음 빈 쪽으로 돌아갑니다."최종 블로헤드"를 통해 적용된 "최종 블로"는 유리를 불어내고 몰드 안으로 확장하여 최종 용기 모양을 만듭니다.

언론과 불다에서는 process,[4]은 parison 기운을 막아 버려서, 위해 고리와 빈 틀을 채우기 위해 유리를 누른 활약으로 긴 금속 플런저에 의해 형성된다.[5]그 과정 그 후는 한번 parison은 final-shape 곰팡이로 전근을 가고, 유리에 대해서는 틀에 날라가 버리는 것으로 계속되고 있다.

컨테이넌 다음에 대해서는 틀에서" 들고 가기용 식당."기구에 의해서, 대기 냉각이still-soft 잔을 내려 식히는 데 도움이 되는"deadplate",를 가지고 있었다 사람들에게 있다.마지막으로, 병들은 컨베이어로 그 병들이"deadplate"에 착륙 후 그냥 서 있다에 공기 주머니 있는"패들 을 밀어내다"에 의해. 그들은 지금 풀림에 휩싸이고 있다.

성형기

성형 기계는 용기를 형성하는 부품을 잡고 이동합니다.기계는 병을 형성하기 위해 작동 중인 19개의 기본 메커니즘으로 구성되며 일반적으로 압축 공기(고압 – 3.2bar, 저압 – 2.8bar)로 구동됩니다. 메커니즘은 전자적으로 타이밍을 맞춰 메커니즘의 모든 움직임을 조정합니다.가장 널리 사용되는 성형 기계 배열은 개별 단면 기계(또는 IS 기계)입니다.이 기계에는 5-20개의 동일한 섹션이 있으며, 각 섹션에는 컨테이너를 만드는 하나의 완전한 메커니즘 세트가 포함되어 있습니다.이 구간들은 일렬로 늘어서 있고, 고브 분배기라고 불리는 움직이는 슛을 통해 고브들이 각 구간으로 공급된다.섹션은 하나, 둘, 세 개 또는 네 개의 용기("싱글", "더블", "트리플" 및 "쿼드" 고브라고 함)를 동시에 만듭니다.여러 개의 홈이 있는 경우, "가위"가 홈을 동시에 절단하고, 동시에 블랭크 몰드에 떨어집니다.

성형 기계는 주로 압축 공기로 구동되며, 일반적인 유리 공장에는 필요한 압축 공기를 제공하기 위해 여러 개의 대형 압축기(총 30k~60k cfm)가 있습니다.그러나 최근에는 성형 공정의 더 나은 디지털 제어를 실현하는 서보 드라이브가 기계에 구현되었습니다.이 지사에서 산업 2.0을 초기화하기 위한 첫걸음이다.

용해로, 압축기 및 성형 기계는 일반적으로 물로 냉각되는 대량의 폐열을 발생시킵니다.성형기에 사용되지 않는 뜨거운 유리는 전용되며, 이 전용 유리('컬릿'이라고 함)는 일반적으로 물로 냉각되며, 때로는 수조 배치로 처리 및 분쇄되기도 한다.대부분의 경우 냉각 요건은 유지보수 시 백업을 위해 배치된 냉각 타워 뱅크에서 공유됩니다.

내과 치료

성형 과정 후, 일부 용기, 특히 알코올 알코올을 위한 용기는 내부 처리 또는 탈알칼화라고 불리는 내부 화학 내성을 개선하기 위한 처리를 거칩니다.이는 보통 황 또는 불소가 함유된 가스 혼합물을 고온에서 병에 주입함으로써 이루어집니다.가스는 일반적으로 성형 과정에서 사용되는 공기(즉, 용기의 마지막 블로우 중) 또는 성형 후 노즐을 통해 용기 입구로 가스 흐름을 유도합니다.이 처리를 통해 용기는 알칼리 추출에 대한 내성이 더욱 강해져 제품 pH가 증가하거나 경우에 따라 용기의 분해가 발생할 수 있습니다.

어닐링

유리가 식으면, 유리는 수축하고 굳는다.불균일한 냉각은 내부 응력으로 인해 유리가 깨지기 쉬운 원인이 될 수 있습니다. 표면이 먼저 냉각된 후 내부가 냉각되고 수축함에 따라 ^[6]장력이 발생합니다.어닐링에 의해 냉각도 실현됩니다.어닐링 오븐(업계에서는 Lehr로 알려져 있음)은 용기를 약 580°C(1,076°F)까지 가열시킨 다음 유리 두께에 따라 20~60분 동안 냉각시킵니다.

콜드 엔드

유리 용기 생산의 콜드엔드의 역할은 제조 공정에서 마지막 작업을 완료하는 것입니다. 폴리에틸렌 코팅에 스프레이를 뿌려 내마모성과 윤활성을 높이고, 용기에 결함이 있는지 검사하고, 용기에 라벨을 부착하고, 컨테이너를 포장하여 운송하는 것입니다.

코팅

유리 용기는 일반적으로 핫 엔드에서 한 번, 어닐 직전에 한 번, 어닐 직후 콜드 엔드에서 한 번 두 번의 표면 코팅은 어닐링 직후에 이루어집니다.핫엔드는 안전한 유기화합물 또는 무기염화스탄산염화물 중 하나를 사용하여 매우 얇은 주석(IV)산화물층을 도포한다.주석 기반 시스템만 사용되는 것은 아니지만, 가장 인기가 있습니다.사염화티타늄 또는 유기 티타늄산염도 사용할 수 있다.모든 경우 코팅은 유리 표면을 콜드 엔드 코팅에 더 접착력 있게 만듭니다.냉간단에서는 전형적으로 폴리에틸렌 왁스 층이 수성 에멀젼을 통해 도포된다.이렇게 하면 유리가 미끄러워져 긁히는 것을 방지하고 컨베이어에서 용기가 서로 달라붙는 것을 막을 수 있습니다.그 결과 눈에 보이지 않는 복합 코팅이 유리에 사실상 고정할 수 없는 표면을 제공합니다.사용 중인 표면 손상의 감소로 인해 코팅은 종종 강화제로 설명되지만 보다 정확한 정의는 강도 유지 코팅일 수 있다.

검사 장비

유리 용기는 100% 검사됩니다. 자동 기계 또는 때로는 사람이 모든 용기에 다양한 결함이 있는지 검사합니다.전형적인 결함에는 "체크"라고 불리는 유리의 작은 균열과 "스톤"이라고 불리는 이물질 포함물이 포함됩니다. 이물질은 용해로의 내화 벽돌 라이닝 조각으로, 용융된 유리 웅덩이에 떨어져 떨어지거나, 녹지 못하고 나중에 f에 포함되는 더 일반적인 크기의 실리카 과립(모래)입니다.inal 제품이것들은 최종 유리 제품에 파괴적인 요소를 부여할 수 있기 때문에 특히 선택하는 것이 중요합니다.예를 들어, 이러한 재료는 많은 양의 열에너지를 견딜 수 있기 때문에 유리 제품이 열 충격을 받아 가열 시 폭발적 파괴를 일으킬 수 있습니다.다른 결점으로는 "블리스터"라고 불리는 유리의 기포와 지나치게 얇은 벽이 있다.유리 제조에서 흔히 볼 수 있는 또 다른 결함은 "눈물"이라고 합니다."프레스 앤 블로우" 성형에서 플런저와 몰드가 정렬되지 않거나 잘못된 온도로 가열될 경우 글라스가 두 품목 중 하나에 달라붙어 찢어집니다.검사장비는 불량용기 제거뿐만 아니라 통계정보를 수집하여 핫엔드의 성형기계 운영자에게 중계합니다.컴퓨터 시스템은 고장 정보를 수집하여 컨테이너를 생산한 금형까지 추적합니다.이는 컨테이너의 몰드 번호를 읽어냄으로써 수행되며, 컨테이너는 이를 만든 몰드에 의해 (숫자 또는 점의 이진 코드로) 인코딩됩니다.작업자는 용기 샘플에 대해 다양한 검사를 수동으로 수행합니다(일반적으로 육안 및 치수 검사).

세컨더리 처리

때때로 컨테이너 공장은 "라벨링"과 같은 서비스를 제공할 것입니다.몇 가지 라벨링 기술을 사용할 수 있습니다.유리에 고유한 것은 적용 세라믹 라벨링 프로세스(ACL)입니다.유리 에나멜 페인트로 용기에 장식을 스크린 인쇄하여 구운 것입니다.이것의 한 예가 원조 코카콜라 병이다.

패키징

유리 용기는 다양한 방법으로 포장되어 있습니다.유럽에서 인기 있는 것은 각각 1000~4000개의 컨테이너가 있는 벌크 팔레트입니다.이 작업은 자동 기계(팔레타이저)에 의해 수행되며, 용기는 레이어 시트로 구분되어 정렬되고 쌓입니다.다른 가능성으로는 상자나 손으로 꿰맨 자루도 있다.포장이 완료되면 새로운 "재고 단위"에 라벨이 부착되고 창고에 보관된 후 최종적으로 배송됩니다.

마케팅.

선진국의 유리 용기 제조는 성숙한 시장 사업이다.2009년 ^[7]세계 평판 유리 수요는 약 5200만 톤이었다.미국, 유럽, 중국이 수요의 75%를 차지하고 있으며, 중국의 소비는 1990년대 초반 20%에서 50%^[7]로 증가했다.유리 용기 제조 또한 지리적 사업입니다. 제품은 무겁고 부피가 크며 주요 원료(모래, 소다재 및 석회암)를 쉽게 구할 수 있습니다.따라서 생산 설비는 시장 근처에 위치해야 합니다.일반적인 유리 용해로에는 수백 톤의 용융 유리가 보관되어 있기 때문에 매일 밤 또는 한 달 이내에 용해된 유리를 정지시키는 것은 실용적이지 않습니다.그러므로 공장은 일주일에 7일 24시간 가동된다.이는 생산률을 몇 퍼센트 이상 올리거나 낮출 기회가 거의 없다는 것을 의미한다.새로운 용해로와 성형 기계에는 수천만 달러가 소요되며 최소 18개월의 계획이 필요합니다.이러한 사실과 기계 라인보다 제품이 더 많은 것을 고려하면 재고에서 제품을 판매한다.따라서 마케팅/생산 과제는 4~12주 단기 및 24~48개월 장기 모두에서 수요를 예측하는 것입니다.공장은 일반적으로 도시의 요건을 충족시키는 규모입니다.선진국에서는 보통 인구 100만~200만명당 공장이 있습니다.일반적인 공장에서는 하루에 100만~300만 개의 컨테이너가 생산됩니다.유리는 성숙한 시장 제품이라는 위치에도 불구하고 높은 수준의 소비자 호응을 얻고 있으며 "프리미엄" 품질의 포장 형식으로 인식되고 있습니다.

라이프 사이클에 미치는 영향

유리 용기는 완전히 재활용이 가능하며, 많은 나라의 유리 산업은 높은 수익률을 보장하기 위해 높은 가격을 유지하는 정책을 가지고 있으며, 때로는 정부 규제에 의해 요구되기도 한다.95%의 수익률은 북유럽 국가(스웨덴, 노르웨이, 덴마크 및 핀란드)에서 드물지 않다.다른 ^{[citation needed]}나라에서는 50% 미만의 수익률이 일반적입니다.

물론 유리 용기 또한 재사용할 수 있으며, 개발도상국에서는 이러한 현상이 일반적이지만, 세척 용기의 재용융에 대한 환경적 영향은 불확실합니다.여기서 고려해야 할 요소는 세탁에 사용되는 화학물질과 민물, 그리고 일회용 용기를 다용도 용기의 절반(따라서 에너지 함량) 미만으로 훨씬 가볍게 만들 수 있다는 사실입니다.또한 선진국에서 재사용을 고려하는 중요한 요소는 알려지지 않은 미적격 안전의 구성요소(재사용 용기)를 사용할 경우의 위험과 그에 따른 제품 책임에 대한 생산자의 우려이다.

유리 용기가 다른 포장 유형(플라스틱, 골판지, 알루미늄)과 어떻게 비교되는지는 말하기 어렵습니다. 아직 결정적인 수명 주기 연구가 생산되지 않았습니다.

플로트 글라스 공정

플로트 글라스는 용해된 금속(일반적으로 주석)의 바닥 위에 용융된 유리를 띄워 만든 유리판입니다. 하지만 과거에는 납과 다양한 저융점 합금이 사용되었습니다.이 방법을 사용하면 시트의 두께가 균일해지고 표면이 매우 평평해집니다.현대의 창문은 플로트 글라스로 만들어졌다.대부분의 플로트 글라스는 소다 석회 유리이지만, 특수 붕규산염 ^[9]및 평면 패널 디스플레이^[8] 글라스는 플로트 글라스 공정을 사용하여 비교적 소량 생산됩니다.플로트 유리 공정은 1950년대에 Alastair Pilkington 경에 의해 발명된 이 기술을 개척한 영국의 유리 제조업체인 Philkington의 이름을 딴 Pilkington ^[10]공정으로도 알려져 있습니다.

환경에 미치는 영향

국지적 영향

모든 고농축 산업과 마찬가지로 유리 공장도 지역 환경에 미치는 영향이 중간 정도 높습니다.복합적인 것은 이들이 성숙한 시장사업자이기 때문에 같은 부지에 오랫동안 위치하여 주거침해로 이어지는 경우가 많다는 것이다.주택과 도시에 미치는 주요 영향은 소음, 민물 사용, 수질 오염, NOx와 SOx 대기 오염, 그리고 먼지이다.

소음은 성형 기계에서 발생합니다.압축 공기로 작동하며 최대 106dBA의 소음 수준을 생성할 수 있습니다.이 소음이 어떻게 인근 지역으로 전달되는지는 공장의 배치에 크게 좌우됩니다.소음 생성의 또 다른 요인은 트럭의 이동이다.일반적인 공장에서는 하루에 600T의 자재를 처리합니다.즉, 약 600T의 원재료가 현장에 들어와 다시 원재료를 완제품으로 만들어야 합니다.

물은 용해로, 압축기 및 사용되지 않은 용융 유리를 냉각하는 데 사용됩니다.공장에서의 물 사용량은 매우 다양하며, 녹은 유리 1톤당 1톤의 물이 사용될 수 있습니다.1톤 중 약 절반은 냉각을 위해 증발되고 나머지는 폐수 흐름을 형성합니다.

대부분의 공장에서는 유화 오일이 함유된 물을 사용하여 고브 절단 전단 블레이드를 냉각하고 윤활합니다.이 기름이 많은 물은 유출된 물과 섞여서 오염시킨다.공장에는 보통 이 유화유를 다양한 수준으로 제거하는 일종의 수처리 장비가 있습니다.

질소산화물은 공기 중에 가스가 연소되는 과정에서 발생하는 자연 생성물이며 가스 연소로에 의해 대량으로 생산됩니다.공기 오염 문제가 있는 도시의 일부 공장에서는 액체 산소를 사용하여 이를 완화할 수 있지만 (1) 재생기를 사용하지 않고 (2) 산소를 액화 및 운반해야 하는 탄소 비용을 고려할 때 이 논리는 매우 의심스럽다.유리 용해 공정의 결과로 황산화물이 생성된다.배치식을 조작하면 이 문제를 다소 완화할 수 있습니다.배기 ^[6]플룸 스크러빙을 사용할 수도 있습니다.

유리 제조 원료는 모두 먼지 원료로 분말 또는 입자로 납품됩니다.먼지 물질을 제어하는 시스템은 유지보수가 어려운 경향이 있으며, 매일 많은 양의 물질이 이동하기 때문에 먼지 문제가 발생하기 위해 소량의 물질만 배출하면 됩니다.칼렛(파손된 유리 또는 폐유리)도 유리 공장에서 이동하며 밀거나 깨졌을 때 미세한 유리 입자가 발생하는 경향이 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

외부 링크