Vetro float e vetro laminato
Vetro float
Il processo float, inventato da Sir Alastair Pilkington nel 1952, produce vetro piano. Questo processo consente la produzione di vetro trasparente, colorato e rivestito per l'edilizia, e di vetro trasparente e colorato per i veicoli.
Ci sono circa 260 impianti float in tutto il mondo, con una produzione complessiva di circa 800.000 tonnellate di vetro alla settimana. Un impianto float, che opera ininterrottamente per un periodo compreso tra 11 e 15 anni, produce circa 6.000 chilometri di vetro all'anno, con spessori da 0,4 mm a 25 mm e larghezze fino a 3 metri.
Una linea float può essere lunga quasi mezzo chilometro. Le materie prime entrano da un'estremità e dall'altra escono lastre di vetro, tagliate con precisione secondo le specifiche, a velocità che possono raggiungere le 6.000 tonnellate a settimana. Nel mezzo si trovano sei fasi altamente integrate.
Fusione e raffinazione
Ingredienti a grana fine, la cui qualità è attentamente controllata, vengono miscelati per creare un lotto che confluisce nel forno riscaldato a 1500 °C.
Oggi, il float produce un vetro di qualità quasi ottica. Diversi processi – fusione, raffinazione e omogeneizzazione – avvengono simultaneamente nelle 2.000 tonnellate di vetro fuso nel forno. Avvengono in zone separate di un complesso flusso di vetro alimentato ad alte temperature, come mostra il diagramma. Si tratta di un processo di fusione continuo, che dura fino a 50 ore, che fornisce vetro a 1.100 °C, privo di inclusioni e bolle, in modo fluido e continuo al bagno di float. Il processo di fusione è fondamentale per la qualità del vetro; e le composizioni possono essere modificate per modificare le proprietà del prodotto finito.
Bagno galleggiante
Il vetro proveniente dal forno di fusione scorre delicatamente attraverso un beccuccio refrattario sulla superficie speculare dello stagno fuso, iniziando a 1.100 °C e lasciando il bagno di galleggiamento come un nastro solido a 600 °C.
Il principio del vetro float è rimasto invariato dagli anni '50, ma il prodotto è cambiato radicalmente: da un unico spessore di equilibrio di 6,8 mm a una gamma che va da submillimetrico a 25 mm; da una striscia spesso rovinata da inclusioni, bolle e striature a una perfezione quasi ottica. Il vetro float conferisce quella che è nota come finitura a fuoco, la lucentezza della porcellana nuova.
Ricottura, ispezione e taglio su ordinazione
● Ricottura
Nonostante la tranquillità con cui viene formato il vetro float, durante il raffreddamento si sviluppano notevoli tensioni nel nastro. Una tensione eccessiva può causare la rottura del vetro sotto la lama. L'immagine mostra le tensioni attraverso il nastro, rivelate dalla luce polarizzata. Per alleviare queste tensioni, il nastro viene sottoposto a trattamento termico in un lungo forno, noto come lehr. Le temperature sono attentamente controllate sia lungo il nastro che trasversalmente.
●Ispezione
Il processo float è rinomato per la produzione di vetro perfettamente piano e privo di difetti. Ma per garantire la massima qualità, l'ispezione viene eseguita in ogni fase. Occasionalmente, una bolla non viene rimossa durante la raffinazione, un granello di sabbia si rifiuta di fondersi, una vibrazione nello stagno provoca increspature nel nastro di vetro. L'ispezione automatizzata in linea svolge due funzioni. Rileva difetti di processo a monte che possono essere corretti, consentendo ai computer a valle di guidare le macchine di taglio intorno ai difetti. La tecnologia di ispezione consente ora di effettuare oltre 100 milioni di misurazioni al secondo lungo il nastro, individuando difetti che l'occhio nudo non sarebbe in grado di vedere.
I dati alimentano i tagliatori "intelligenti", migliorando ulteriormente la qualità del prodotto offerto al cliente.
●Taglio su ordinazione
Le mole diamantate rifilano le cimose – i bordi stressati – e tagliano il nastro nella misura richiesta dal computer. Il vetro float viene venduto al metro quadro. I computer traducono le esigenze dei clienti in schemi di taglio progettati per ridurre al minimo gli scarti.
Vetro laminato
Il processo di laminazione viene utilizzato per la produzione di vetro per pannelli solari, vetro piano stampato e vetro retinato. Un flusso continuo di vetro fuso viene colato tra rulli raffreddati ad acqua.
Il vetro laminato è sempre più utilizzato nei moduli fotovoltaici e nei collettori termici grazie alla sua maggiore trasmittanza. La differenza di costo tra vetro laminato e float è minima.
Il vetro laminato è speciale per la sua struttura macroscopica. Maggiore è la trasmittanza, migliore è la qualità dell'immagine e oggi il vetro laminato ad alte prestazioni a basso contenuto di ferro raggiunge in genere il 91% di trasmittanza.
È anche possibile introdurre una struttura superficiale sulla superficie del vetro. Diverse strutture superficiali vengono scelte a seconda dell'applicazione prevista.
Una struttura superficiale sbavata viene spesso utilizzata per migliorare la forza adesiva tra EVA e vetro nelle applicazioni fotovoltaiche. Il vetro strutturato viene utilizzato sia in applicazioni fotovoltaiche che termosolari.
Il vetro stampato viene prodotto con un processo a passaggio singolo in cui il vetro scorre verso i rulli a una temperatura di circa 1050 °C. Il rullo inferiore, in ghisa o acciaio inossidabile, è inciso con il negativo del motivo; il rullo superiore è liscio. Lo spessore è controllato regolando la distanza tra i rulli. Il nastro lascia i rulli a circa 850 °C e viene sostenuto da una serie di rulli in acciaio raffreddati ad acqua fino al forno di ricottura. Dopo la ricottura, il vetro viene tagliato a misura.
Il vetro retinato viene prodotto con un processo a doppio passaggio. Il processo utilizza due coppie di rulli formatori raffreddati ad acqua, azionati in modo indipendente, ciascuno alimentato da un flusso separato di vetro fuso proveniente da un forno fusorio comune. La prima coppia di rulli produce un nastro continuo di vetro, spesso la metà del prodotto finale. Questo viene ricoperto con una rete metallica. Viene quindi aggiunta una seconda alimentazione di vetro, per ottenere un nastro dello stesso spessore del primo e, con la rete metallica "inserita a sandwich", il nastro passa attraverso la seconda coppia di rulli che formano il nastro finale di vetro retinato. Dopo la ricottura, il nastro viene tagliato mediante speciali dispositivi di taglio e rottura.