유리 제조 공정:고대 기원부터 현대 기술까지

유리 제조 공정은 세라믹 도자기에 유리 표면 유약을 코팅했던 기원전 3500년으로 거슬러 올라갑니다. 산업 및 과학 용도로 유리 제조 공정에 현대적인 변형이 많이 있지만 창문, 식품 및 음료 용기, 장식용 모양을 만드는 데 사용되는 전통적인 유리는 여전히 고대에 사용된 것과 동일한 세 가지 재료로 만들어집니다. 이들은 모래, "소다회"라고 불리는 알칼리 기반 탄산수소나트륨, 석회석에서 나온 석회입니다. 이 세 가지 주요 성분은 약 화씨 2,500°(섭씨 1,371°) 온도의 용광로에서 함께 융합된 후, 유리 색상이나 광채를 변경하기 위해 몇 가지 부성분을 첨가할 수 있습니다. 그런 다음 수백도 냉각되어 파이프, 그릇, 거울, 창문 등을 불거나 누르거나 끌어당겨 모양을 만들 수 있습니다.

유리 제조 공정에 소다회를 도입하는 것은 초기 융점을 최고 화씨 약 4,100°(섭씨 2,200°)에서 화씨 2,700°(섭씨 1,482°)로 낮추는 방법으로 초기에 발견되었습니다. 그러나 소다회는 유리를 어느 정도 수용성으로 만들기 때문에 이를 방지하기 위해 석회석에서 나온 석회를 첨가했으며, 화학적 안정성이 더 뛰어나기 때문에 이제 산화알루미늄과 같은 다른 화학물질이 석회를 대체합니다. 소다석회 유리는 여전히 전체 유리 생산의 90%를 차지하고 있습니다.

유리가 냉각되면 형태를 만들기가 더 쉬워지지만 유리 제조 과정에서 유리가 깨지는 것을 방지하기 위해 강도를 더하기 위해 지속적으로 재가열해야 합니다. 이 절차를 어닐링이라고 합니다. 유리를 강화하기 위해 유리를 재가열한 다음 찬 공기를 불어서 갑자기 냉각시키는 추가 강화 공정도 사용됩니다.

고대 유리 제조 공정에서 가장 일반적인 성형 방법은 길고 속이 빈 파이프 끝에 있는 녹은 유리 공에 공기를 불어넣는 것이었고, 로마인들은 아름다운 꽃병과 그릇을 만들기 위해 이 방법을 완벽하게 사용했습니다. 플로트 유리 제조는 1959년 영국 회사가 발명한 것으로, 표면에 주석을 녹인 탱크에 녹인 유리를 부어 넣는 방식으로 이루어지는 현재 최대 규모의 생산 방식이다. 유리는 주석 위에 떠서 매우 부드러운 시트로 형성되고 창 모양으로 절단될 수 있습니다. 백운석은 유리의 무색 품질을 유지하기 위해 판유리 제조에 0.1% 미만 수준으로 포함되는 경우가 많습니다. 금속 원통이 회전하고 공기가 유입될 때 금속 원통 내부 주위에 녹은 유리 흐름을 끌어들이는 것은 실험실에서 사용되는 전구, 진공관 및 유리 제품용 다양한 유리 파이프를 만드는 데 사용되는 또 다른 빈번한 유리 제조 공정입니다.

다른 유형의 특수 유리에는 납 유리가 포함됩니다. 납 유리는 최소 20%의 산화 납을 함유하고 절단 및 면처리 시 광택이 납니다. 조리용기, 실험기구 등에 사용되는 내열유리 제품은 산화붕소나 규산알루미노산염 화합물을 5% 첨가하여 만듭니다. 유색유리 제품은 갈색과 호박색 색상에는 황화철, 녹색 색상에는 크롬산철, 파란색 색상에는 백색 코발트를 첨가하여 만들어집니다. 천연 블로운 유리는 화학적 첨가물이 필요 없이 빨간색에서 주황색을 띕니다.

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