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ガラス産業における圧縮空気

ガラスの製造は、吸湿性のある混合物質の粉末が、炉の中の溶融を通過し、さまざまな製造工程を経て特定の形状に成形されます。また、ガラスに種類があるように、その製造工程にも違いがあります。フロート法で作られる板ガラスは、ガラスの塊を高温の溶融錫に入れることで、滑らかで反射性のある表面になります。中空ガラスは、プレスやブローで形を作り、仕上げや用途に応じて堅牢性や無味性が求められます。

ガラス製造における圧縮空気の品質に関する要件

ガラスの種類、仕上げ、その後の用途に関わらず、ガラス製造の様々な過程で、搬送、成形、冷却、制御のために圧縮空気が必要です。高い品質を提供し、長期にわたり継続した生産を保証するためには、塊や詰まり、汚染があってはなりません。加熱段階が2週間も続く炉では、生産停止は大きな問題です。

したがって、生産ラインをトラブルなく維持するためには、使用する圧縮空気がオイルフリー、パーティクルフリー、ドライであることが特に重要です。コストとエネルギー効率が高い生産を実現するためには、圧縮空気を必須の要求と周囲条件に個別に適合させる必要があります。

VDMAはレポートを用いて、様々な産業における圧縮空気の品質に関する重要な情報を提供しています。ガラス業界向けには、固形粒子の品質等級3、10℃以上の温度での湿度(蒸気)の等級4、10℃以下の等級2-3、そしてオイル濃度の等級2を定義しています。これらのクラスは、計装用空気(例:空圧駆動用)と搬送用空気(例:カレットやバッチの選別用、冷却用)の両方に関係します。

VDMAスタンダードシート4370より

ガラス製造への応用

ガラスの選別

廃ガラスの中で高い割合を占めるのは、購入されたものか、自社のバッチから融液に供給されたものである。異なる色のガラス屑を混ぜることはできないため、ガラス屑を色ごとに選別しなければなりません。選別には、高解像度のカメラシステム、光や圧縮空気を使用します。光がガラス屑を照らし、センサー付きのカメラが色を検出し、搬送用の空気が決められた方向にガラス屑を選別します。

搬送用の空気は、ガラスやコンベアベルトに付着物がないように、オイルフリーで清潔でなければならないだけでなく、カメラも圧縮空気によって清潔に保ち汚れから保護して、故障や選別工程で品質が低下しないようにはならなければいけません。この「洗浄用空気」は、光学システムを確実に保護するために、粒子、水分、油分の蒸気が含まれていないことが必要です。

運搬

窯で溶かされる主原料(砂、石灰、ドロマイト、ソーダ、硫酸塩)は吸湿性のある物質で構成されており、これらは原料のサプライヤーによって運ばれ、サイロへ吸い上げ/吹き出しがされます。これには乾燥した圧縮空気が使用されますが、この圧縮空気には、異物やオイル、あるいはオイルべーパーが含まれていないことが必要です。これにより、粉体がくっついたり固まったりしてパイプを詰まらせたり、サイロ内に堆積したりするのを防ぐことができます。

また、最終製品の輸送にも特別な課題があります。大規模な電力システムを介して、コンプレッサーステーションから工場の受け渡し場所まで行われます。また、屋外や工場内のホールでは、温度差が激しく、結露しやすいルートを通って長距離を移動することもあります。

事例紹介「特殊ガラス」も合わせてご覧ください。

空圧制御

ガラス製造の多くの機械は、空気圧で操作・制御されています。工程は、途切れがなく連動して、停止することはありません。ガラス生産は1年365日、24時間体制で行われており、生産の中断や停止は、経済的にもエネルギー的にも大きな問題となります。したがって、空気圧で制御されるすべての生産工程をアクティブにしておくことが重要です。バルブは空けておく必要があり、性能に影響を与えるような漏れがあってはなりません。ここで決定的な要因となるのは、常に確実に乾燥した圧縮空気を供給することです。湿度が高すぎると、短時間のうちに機械のバルブ内にエマルジョンが発生し、スライム化してしまい、結果的に生産の停止や中断を招くことになります。

アプリケーションレポート "クリスタルガラス "をご覧ください。

成形

中空ガラスの製造では、約1200℃のガラス塊を分割して対応する金型に一滴ずつ入れ、最初にプレス機で底面を成形し、次の工程で最大0.4MPaの圧縮空気を使って胴体を成形と、ガラスに「吹き付ける」ことで形を整えます。

ここでは、不純物や堆積物、含有物によって最終製品の品質に影響が出ないように、一定の圧力とクリーンな圧縮空気が必要です。

冷却・焼戻し

製造工程では、ガラスの種類や目的とする最終製品に応じて、制御された方法でゆっくりと冷却されます。これは通常、次の処理工程に向かう途中で周囲の空気によって行われるか、または、供給された予熱空気によって一定の温度と圧力が保たれた特別な「チャンバー」の中で行われます。急激な冷却は、ガラスの応力を増大させ、不安定でもろくなってしまいます。

冷却のテンパリングでは、ポリマーやワックスなどの物質をガラスに塗布することで、傷がつきにくく光沢のあるガラスにして、食器洗い機でもくすまないようにします。塗布工程は圧縮空気を使って行われ、薄く均一に、そして何よりも、吸気される周囲の空気に含まれる油分、水分、粒子などの異物がないことが求められます。

梱包

完成した瓶は、通常、真空グリッパーを使って適切な段ボール箱に自動的に入れられ、その後、梱包されます。ここでは、真空を発生させる目的などに、圧縮空気が頻繁に使用されます。また、生産に支障をきたさないためにも、ここまで清潔に保たれてきた完成品が、この最終工程で汚染されたり、汚されたりしないようにするために、不純物が入っていないことが求められます。

ケーススタディ "中空ガラス "もご覧ください。

References

アプリケーションレポートと使用事例

クリスタルガラス製造における圧縮空気の準備

ザクセン州のヴァイスヴァッサーにあるStölzle Lausitz GmbHは、世界有数のガラス工場です。

使用事例:特殊ガラス用の圧縮空気

ガラスセラミックスと特殊ガラスのリーディングテクノロジーグループです。

使用事例:中空ガラス用の圧縮空気

グローバルに活躍するお客様は、フランスで食品・飲料用の中空ガラスパッケージを製造しています。

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