تكنولوژي توليد شيشه تخت داراي تاريخچه طولاني و پرفراز و نشيبي است. روميان قديم نخستين صفحات شيشه اي به ضخامت 40×40 سانتيمتر مربع را در قرن اول توليد نمودند. روش توليد يك نوع فرايتد شيشه ريختگي بود كه در آن مذاب شيشه در يك بستر ماسه اي ريخته و سپس نورد مي گرديد. در قرون وسطي, شيشه ورق فرايند دمش با دهان به وسيله ميله دم توليد مي شد. در شروع قرن بيستم, هر دو تكنولوژي به فرايند پيوسته نورد و كشش به صورت اتوماتيك درآمد. شيشه تخت صقيل خورده با كيفيت اپتيكي(نوري) بالا با كار هزينه بر بر روي شيشه نوردر شده با فرايندهاي سايش و صقيل بدست مي آمد. با فرايند انقلابي فلوت كه در بين سالهاي 1950 و 1960 توسط پيلكينتون توسعه يافت, توسعه و پيشرفت در زمينه شيشه تخت موقتا" خاتمه يافت, به صورت كلي شيشه تخت به صورت صنعتي امروزه بر طبق دو فرايند شكلدهي توليد مي گردد: فرايند فلوت كه محصولي صيقلي, شفاف توليد مي كند و فرايند نورد كه به شيشه اي نيمه شفاف مي انجامد, هر دو نوع شيشه به گروه شيشه هاي سودا-لايم-سيليسي تعلق دارند. آنها تركيب نسبتا" مشابهي دارند و در توليد آنها مواد اوليه مشابهي به كار مي رود.

توليد شيشه نورد شده

   امروزه, نام شيشه نورد شده توصيف كننده محصولات مختلفي از انواع شيشه تخت بيرنگ و رنگي است كه با اصطلاحات شيشه ايمني سيم دار, شيشه طرح دار سيمي, شيشه آنتيك , شيشه كليسايي(Catheral  glass) شيشه گلخانه اي دسته بندي و شناخته مي شوند. اين شيشه ها اكثرا" نيمه شفاف يا مات  هستند وعمدتا" در مناطقي از ساختمان به كار مي روند كه شفافيت كامل زائد و غير ضروري و يا حتي ناخوشايند است. در چنين مواردي عوامل سازه اي و تزئيني ايفاي نقش مي كنند. مثالهايي از اين است نورگير هاي سقف, شيشه كارخانه, گلخانه ها, اتاقهاي دفتر كار يا كريدورهاست. بر طبق ضخامت و ساختار سطحي شيشه نورد شده, اين محصول داراي نيمه شفافيتي از 50 تا 80 درصد است. تا پايان دهه شصت, شيشه تخت صيقلي از شيشه نورد شده با سايش و صيقل دهي سطوح كه پر هزينه بود توليد مي شد.

   نام شيشه ريختگي در تاريخ اين سمت به خوبي پايه گذاري شده است. اين نام (Cast glass) به زماني بر مي گردد كه چنين محصولاتي در يك فرايند ناپيوسته با شيشه مذاب روي قطعه اي آهني و سپس نورد تخت آن ساخته شده است. امروزه نوار پيوسته اي از شيشه بين دو غلطك خنك شوند, با آب كه هر يك در خلاف جهت هم مي گردند شكل مي گيرند. غلطكها با شيشه داغ ويسكوز در دماي 1200 درجه سانتيگراد از كوره ذوب به سمت غلطكها تغذيه مي گردد. يك آجر Tweel مقدار شيشه تغذيه شده را كنترل مي كند و باعث مي گردد كه ضخامت مطلوب نوار شيشه ها از پيش تنظيم گردد. براي توليد شيشه طرح دار (منقوش) يا صاف, غلطكها شكل دهنده به صورت عمودي روي يكديگر آرايش يافته اند و يك فاصله قابل تنظيم بين آنها تشكيل مي گردد, كه ضخامت نوار شيشه را تعيينن مي كند. پروفيل هايي مختلف شيشه طرح دار با منقوش كردن متناظر غلطك پائيني ايجاد مي گردد(شكل 6).

   جهت تنظيم و ترتيب دادن محل قرارگيري غلطك ها, مي توان دسته اي را در حوضچه مذاب پشت غلطك قبل از غلطك بالايي قرار داد. اين دسته وارد كردن توري سيمي را آسان تر مي نمايد, توري سيمي مي بايستي جهت توليد شيشه ايمني سيمي(سيم دار) وارد مذاب شود. اگر تنها نوارهاي باريكي نورد شود. كه لبه هاي آن به وسيله غلطكهاي اضافي قرار گرفته به صورت عمودي حدود 90 درجه خم گردد, به اصطلاح شيشه ناوداني شكل حاصل مي شود. پس از شكلدهي, غلطكهاي برنده, كه اصطلاحا" سيني غلطكي را تشكيل مي دهند, نوار شيشه اي را كه هنوز به صورت پلاستيك است به كانال تنش زدايي هدايت مي كنند. در كانال تنش زدايي دماي شيشه تا 100 درجه سانتيگراد كاهش مي يابد. نوار شيشه پس از آن با كانال تنش زدايي تا دماي اتاق سرد مي شود به تجهيزات برش هدايت مي گردد كه در آنجا جام به ابعاد دلخواه از پيوسته اي كه در حال آمدن است  بريده مي شود.

شيشه فلوت

   از زمان معرفي شيشه فلوت در سال 1959 توسط پلگينتون فرايند فلوت آرام آرام به نحو گسترده اي جايگزين ديگر فرايندهاي شيشه تخت گرديده است. امروزه حدود 180 طرح فلوت با ظرفيت توليدي در حدود 40 ميليون تن وجود دارد. اين مقدار متناظر با حدود                      35% كل توليد شيشه است.

   شيشه تخت حاصل از روش فلوت در مقايسه با فرايندهاي توليد قديمي تر شيشه تخت مزايايي دارد كه  عبارتند از :

   -فرايند فلوت قادر است شيشه تخت با كيفيت بالا در محدوده ضخامتي 5/0-25 ميلي متر با عرض نواري پيش از 3  متر توليد نمايد.

   -فرايند توليد شيشه فلوت ظرفيت توليد بالايي را بر خلاف فرايندهاي قبلي امكان پذير مي سازد.

   ارقام 75000 متر مربع يا 750-450 تن در روز متداول است.

   -فرايند پيوسته بوده و امكان اتوماسيون را تا ميزان زيادي ممكن مي سازد.

   -كيفيت نوري سطح شيشه فلوت با شيشه پليت سايش خورده پوليش شده قابل مقايسه است.

   -با توجه به پيشرفت هاي مداوم و بهبودهاي حاصله در 35 سال اخير فرايند فلوت بي دردسرتر و ايمن تر از ديگر فرايندهاي توليد شيشه است.

    به دليل داشتن كيفيت بسيار خوب, شيشه فلوت به صورت گسترده اي در زمينه اتومبيل و معماري به كار مي رود. تنها در زمينه خودروهاي موتوري, تقاضاي بالايي در خصوص كيفيت نوري وجود دارد, كه امروزه تنها با شيشه فلوت برآورده مي گردد. كيفيت عالي سطح امكان انجام فرايندهاي تكميلي مختلفي روي شيشه فراهم مي سازد, كه در ساليان اخير به محدوده وسيعي از محصولات انجاميده است. پوششهاي محافظ در برابر خورشيد و گرما, كه به خصوص در شيشه هاي دوجداره يا شيشه هاي ايمني طلقي به كار مي روندمثالهايي براي اين بازار رو به رشد هستند. شيشه در يك كوره ذوب در دماي حدود 1550 درجه سانتيگراد بدون داگ هاوس ذوب مي گردد. از اينرو حركت دوراني و گردابي نوارهاي شيشه رخ نميدهد, و همين عامل اثر مطلوبي بر خواص نوري شيشه تخت مي گذارد. ريزش مذاب شيشه به قسمت فلوت(شناور) از طريق كانالي رخ ميدهد كه در آن مقدار ريزش به وسيله يك بلوك (آجر) عمودي Tweel كنترل مي گردد. شيشه با دمايي برابر 1050 درجه سانتيگراد از روي يك سنگ لبه ريختگي بر روي حمام قلع مذاب مي ريزد كه قلب طرح يعني, قسمت شناور است و به صورت فيلمي با  ضخامت ثابت گسترده مي شود.

   فيلم  مزبور در جهت طول به صورت نواري با عرض بيش از 3 متر گسترده مي شود و با كنترل از 1050 درجه به 600 درجه سانتيگراد سرد مي گردد. در اين دما, نوار شيشه پيوستگي و سفتي لازم را دارد كه بتواند از حمام قلع بيرون آورده شده و به كانال تنش زدايي برسد. در 150 متر طول كوره تنش زدايي كه سخت شدن شيشه رخ ميدهد نوار شيشه  با كنترل سرد مي گردد تا از تنش هاي باقيمانده جلوگيري شود. پس از كوره تنش زدايي نوار شيشه به صورت پيوسته از بازرسي اپتيكي گذر مي كند تا معايب شيشه شناسايي گردد. نهايتا" نوار به ابعاد 6×3 بريده) و چيده مي شود.

   قسمت حمام قلع (فلوت) از واني (نسوز و گرافيت) براي نگهداري قلع مذاب و همچنين يك اتاق در حد امكان بدون نشت گاز تشكيل شده است كه براي نگهداري اتمسفر احيا كننده (10% گاز هيدروژن و 40% گاز نيتروژن) به كار مي رود تا از اكسيداسيون قلع جلوگيري شود. در فرايند فلوت از اين واقعيت بهره برده مي شود كه در خصوص دو مايع غير قابل امتزاج مايع با دانستيه كمتر بر روي مايع سنگين ت ربه شكل يك فيلم پخش و گسترده مي شود. يك زمينه محدود كاملا" صاف و مستول از مايع سبك تر  تحت تاثير وزن مخصوص و انرژي سطحي به وجود مي آيد.

    براي محقق بخشيدن به فرايند فلوت به دنبال مايعي بودند كه بتوان بر روي آن مذاب شيشه را ريخت به نحوي كه بتوان سطح كاملا" مستوي و يكنواختي به وجود آورد. اين مايع بايد بتواند شرايط ضروري ذيل را برآورده كند:

   -دانسيته بايستي بيشتر از دانسيته شيشه (gr/cm35/2) باشد.

   -نقطه ذوب بايستي كمتر از 600 درجه سانتيگراد باشد.

   فشار بخار در دماي حدود 1050 درجه سانتيگراد مي بايستي حتي المقدور كم باشد.

   -مايع نبايستي با مذاب شيشه واكنش شيميايي بدهد.

   Ga و In و Sn اساسا" براي استفاده در حمام فلوت بر طبق خواص فيزيكيشان مناسب هستند. قلع مايع بدان جهت انتخاب شد كه در ميان فلزات فوق الذكر ارزانترين بود. اين فلز همچنين كمترين واكنش با مذاب شيشه در 1050 درجه سانتيگراد را داشته و كمترين فشار بخار را دارد. دماهاي اشاره شده در فوق با توجه به تركيب شيشه  و وابستگي ويسكوزيته به دما تعيين مي گردد.

   اگر شيشه جاري شده روي قلع مذاب از حمام كشيده شود نواري به ضخامت 5-4 ميليمتر نتيجه مي گردد, كه كمي كمتر از ضخامت تعادلي تئوريكي است كه نوار تنها در اثر فرايند انتقال بر روي حمام قلع كشيده و گسترده شود. اين فرايند كنش مستقيم(direct  streteh)       (فرايند-DS) ناميده مي شود. توليد شيشه نازكتر يا ضخيم تر بر طبق اصل به اصطلاح " نورد از بالا" (TOP ROLLING) انجام مي گيرد. شاپ رولر ها چرخهاي دندانه دندانه (مضر س) (با قطر حدود 15 سانتي متر) هستند كه بر روي لبه هاي نوار شيشه در قسمت جلويي حمام قلع قرار مي گيرند. شيشه نازكتر يا ضخيم تر را مي توان با تنظيم زواياي اين چرخها ايجاد نمود, بسته به اينكه تاپ رولرها داراي مولفه نيرويي در نوار شيشه عمود بر جهت كنش به سمت بيرون يا داخل باشند.

  بدين خاطر كه تاپ رولرها بتوانند بر روي نوار شيشه تاثير بگذارند دما بايستي تا حدود 700 درجه سانتيگراد كاهش داده شود( h=10 ^ 8 dpa.s ) . براي كشش بعدي, دما دوباره تا 850 درجه سانتيگراد افزايش مي يابد و سپس به صورت پيوسته تا 600 درجه سانتيگراد كاهش مي يابد. اگر ما تنظيم زاويه مثبتي, فرايند ADS (كشش مستقيم كمك شده) داشته باشيم, ضخامت هاي كم شيشه تا 4 ميليمتر قابل توليد است, اگر ما تنظيمي زاويه منفي RADS(كشش مستقيم كمك شده معكوس) ضخامتهاي شيشه تا 12 ميليمتر قابل دستيابي است. توليد شيشه باز هم ضخيم تر خيلي پر هزينه است و از اينرو تنها گاها" صورت مي پذيرد.

   ما شيشه هاي لبه(به اصطلاح فندرها " fenders" ) كه نمي توانند مرطوب شوند روي حمام قلع نصب مي گردند گرافيت, به عنوان مانع به كار مي رود. توسط فرايند فندر ضخامت شيشه بين 12 تا 20 ميليمتر قابل دستيابي است.

   بر طبق هر يك از فرايندهاي شكلدهي مختلف برخلاف فرايندهاي شكلدهي قديمي تر مانند فرايند كشش يا نورد, شيشه فلوت خواص بهبود يافته اي را نشان ميدهد. اما به خاطر اين واقعيت كه در حمام قلع, هر يك از سطوح شيشه مي توانند با فازهاي مختلف واكنش دهند- سطح زيرين با قلع و سطح بالايي با اتمسفر احيا كننده – هر دو سطح خواص نسبتا"متفاوتي دارند. به خصوص از جنبه خواص نوري . با ريزش مذاب بر روي حمام قلع همانگونه كه در بالا گفته شد, نواري با ضخامت تقريبا" ثابت تشكيل مي شود. اختلاف هاي ضخامت به وسيله زاويه گوه مشخص مي گردد كه عمدتا" مقادير كمتر از 2 دقيقه  را دارد. علاوه بر اين, اعوجاج هاي سطح كه مي تواند به انحرافات (اعوجاج هاي) نموري منجر گردد, در رنج  mdptr  10 (ميلي ديوپتر) مي باشد و از اينرو نسبت به شيشه حاصله از فرايندهاي كشش بسيار كمتر است. رقمي كه هنوز هم براي چشم انسان قابل ديد و مرئي است حدود mdptr 60 (ميلي ديوپتر) مي باشد.

   سطح شيشه آنچنان صاف و هموار است كه شيارهاي موجود روي سطح با توجه به عوامل محدود كننده جاروب كننده هاي(اسكنرهاي) مكانيكي قابل اندازه گيري نيست.

   يك ساختار سطحي تقريبي تنها با ميكروسكوپهاي اتمي با resolution بالا قابل تشخيص است.

   استحكام خمشي شيشه تخت با توجه به ميكرو تركهاي موجود روي سطح تعيين مي گردد. اين ميكرو تركها از قبل در طي فرايند شكلدهي به وجود آمده اند. زماني كه شيشه  با ابزارهاي شكلدهي تماس پيدا مي كند. شيشه فلوت استحكام بسيار خوبي را نشان ميدهد و از اينرو حتي از شيشه پليت پوليش خورده نيز برتر است.

   علت اين است كه شيشه پليت پوليش خورده برخلاف شيشه سيلندري, در فرايند سايش با مواد ساينده برخورد مي كند. در مقايسه با سمت اتمسفري, سمت قلع استحكام كمي پائين تري دارد, به علت آنكه در معرض غلطكهاي انتقال قرار مي گيرد.

   تفاوتهاي ديگر بين طرف قلع و اتمسفر را مي توان در تركيب سطح جستجو نمود. سمت اتمسفر قليايي بيشتر و گوگرد كمتري نسبت به سمت قلع دارد. طرف قلع مقدار قلع به نحو قابل توجه بالاتري دارد. در تماس با حمام قلع, قلع تا عمقي برابر 30-20 ميكرون در سطح شيشه نفوذ مي كند. اين پديده انديس شكست بالاتر اين سطح را توضيح ميدهد. آزمايشات با محلولهاي اسيدي و همچنين قليايي نشان دادندكه رفتار خوردگي دو سطح در شروع خورندگي كمي متفاوت است. سطح سمت اتمسفر شستشو و جدايش بيشتري از يونهاي قليايي و رفتگي و زدايش شديدتري نسبت به سمت قلع نشان ميدهد. هر دو سطح سختي و مقاومت سايشي نسبتا" يكساني دارند.