как производят, из чего его делают и как научились

Процесс производства стекла

Стеклянная посуда, окна в домах и многое другое – для нас сегодня это привычные предметы обстановки. Однако много веков назад стеклянные кубки стоили баснословно дорого, и их можно было встретить только на столах у наиболее богатых и знатных вельмож. Из чего же делают стекло, и как люди научились его изготавливать?

История изобретения стекла

Стекло было известно, по крайней мере, две тысячи лет назад. Древнеримский историк Плиний описал случай, в результате которого оно было изобретено. По его версии, однажды моряки, везшие на своем корабле соду, высадились заночевать на берегу, покрытом чистым золотым песком.

Они разожгли костер, чтобы приготовить ужин и согреться. Но один мешок из их груза прорвался, и сода высыпалась в костер. Ночью пошел дождь, смыл золу и головешки, и в результате моряки увидели на месте костра сияющую стеклянную поверхность.

Из каких компонентов делают стекло

Из каких компонентов делают стекло

Так ли на самом деле было изобретено стекло, или, как гласит другая версия, оно получилось в ходе экспериментов с обжигом глиняных горшков – но люди овладели секретом его приготовления довольно давно.

Для того, чтобы изготовить стекло, требуется три основных компонента.

Кварцевый песок – это чистый речной песок, состоящий из оксида кремния. Доля песка в смеси для варки стекла составляет около 75%. Он плавится при очень высокой температуре: его нужно нагревать до 1700 градусов Цельсия. От качества песка во многом зависит прозрачность и качество будущих стеклянных изделий. Венецианские стеклодувы, изготавливавшие наиболее знаменитое в средневековой Европе муранское стекло, специально привозили песок из провинции Истрия, а для богемского стекла мастера измельчали в мелкий песок куски кварца.

Сода (или поташ) необходима для того, чтобы расплавить песок при более низкой температуре. Добавив в песок соду в нужной пропорции, температуру нагрева стеклянной смеси снижают практически вдвое.

В процессе нагрева сода разлагается до оксида натрия или калия, который и служит катализатором плавления. В древности ее получали путем выщелачивания золы после сжигания водорослей или хвойных пород дерева. Доля соды в смеси для стекла составляет около 16-17%.

Известь, или окись кальция, делает стекло нерастворимым большинством химических веществ, крепким и блестящим. Впервые добавлять ее в стекло начали богемские стеклодувы в семнадцатом столетии, применяя для этого известняк или мел.

Кроме того, сегодня в массу для приготовления стекла добавляют сульфат натрия, таламит и нефелиновый сиенит. Для получения разноцветного стекла в качестве добавок используют окиси различных металлов: меди, железа, серебра и т.д.

Этапы производства листового стекла

Все ингредиенты, из которых производится стекло, загружают в печь и нагревают до образования жидкой однородной массы.

Расплавленную массу загружают в гомогенизатор и перемешивают до полной однородности.

Стеклянную массу выливают в длинную емкость, где находится расплавленное олово. На его поверхности стекло разливается ровным слоем одинаковой толщины, постепенно остывая.

Застывшая стеклянная лента поступает на конвейер, где производится контроль толщины и нарезка на стандартные куски стекла. Обрезанные неровные края, а также брак, не прошедший контроль качества, поступает на переплавку.

Готовое листовое стекло проходит последнюю проверку качества и отправляется на склад готовой продукции.

Аналогичным образом изготавливается стекло для производства посуды, измерительных приборов, елочных игрушек и другой продукции. Состав стекла может изменяться в зависимости от свойств, которые оно должно иметь.

Как производят стекло

Кроме того, для повышения прочности оно может подвергаться процедуре закаливания. В результате стекло приобретает способность выдерживать сильные удары по поверхности.

Популярны сегодня дуплексные и триплексные стекла, склеенные специальными составами из двух или трех слоев тонкого стекла. Однако основу каждого из них составляют золотой кварцевый песок, питьевая сода и обычная известь.

Производство Стекла. Как делают стекло в 2022 году

Стекло окружает нас в быту повсюду, и если раньше оно ассоциировалось в основном с окнами и посудой, то сегодня уверенно отвоевывает территорию у других отделочных материалов интерьере и на фасадах городских зданий.

Содержание

Особенности российского рынка

Лидерами стекольной промышленности Российской Федерации являются 11 заводов, крупнейшие среди которых: ОАО «Эй Джи Си БСЗ» (Нижегородская область), ОАО «Саратовстройстекло» (Саратовская область), ОАО «Салаватстекло» (Башкортостан), ООО «Эй Джи Си Флэт Гласс Клин», ООО «Пилкингтон Гласс» (Московская область). Перечисленные предприятия выпускают 90% отечественного листового стекла. 30% объема стекольной продукции на рынке поставляется из-за рубежа.

Стекольное производство потребляет 21% сырьевых ресурсов, порядка 8% топлива,13% электрической энергии от общего промышленного объема РФ.

Виды стекла

Среди востребованных модификаций:

• Кварцевое стекло. Наиболее распространенный и простой в изготовлении вид материала на основе кварцевого песка. Изделия из него обладают термостойкостью, прозрачностью, но при этом достаточно хрупкие. Такое стекло применяют, например, для изготовления колб и прочей лабораторной посуды.
• Известковое. Недорогой в производстве материал, применяемый для изготовления стеклотары, листового стекла и электрических ламп.
• Свинцовое. В состав стекольной массы добавляются кремнезем и оксид свинца. Используется в производстве хрусталя и элементов радиодеталей.
• Цветное стекло. Может быть прокрашенным в массе, тянутым, прокатным, узорчатым, гладким и двухслойным. Используется в качестве облицовочного материала, для декоративного остекления, изготовления витражей.
• Энергосберегающее (К-, И-, Е-, I-стекло). Производится путем нанесения на поверхность стекла тонкого невидимого покрытия с высокой теплопроводностью. Благодаря этому в помещении удерживается порядка 70% тепла, поступающего от отопительных приборов.
• Армированное стекло. Применяется для остекления оконных конструкций и перегородок в производственных помещениях. В толще стекла имеется металлическая сетка, благодаря которой при пожаре либо механическом повреждении конструкция не разлетается на осколки, а отламывается по линии среза.
• Тонированное. Используется для защиты от солнечных лучей. Производится путем добавления в стекольную массу оксидов металлов заданного оттенка.
• Солнцезащитное стекло. Покрытие наносится путем напыления. Проникая в толщу стекла, оксиды металлов придают поверхности дополнительную прочность и стойкость к воздействию солнечного света.
• Закаленное стекло. Материал получают посредством термообработки. После постепенного нагрева и последующего охлаждения стекло приобретает механическую прочность, что позволяет применять его, например, в автомобильной промышленности.
• Многослойное (Триплекс). Содержит несколько слоев, склеенных прозрачными полимерами. Имеет высокую устойчивость к образованию сквозных отверстий, хорошую звукоизоляцию, не разлетается на осколки при ударах. Применяется чаще всего в качестве лобового стекла в автомобилях и в производстве стеклопакетов.
• Моллированное. Обычное стекло нагревают и придают заданную форму. В результате получают изделия сложной, например, изогнутой конфигурации.
• Бронированное. Многослойная конструкция из нескольких стекол М1 и полимерного фотоотверждаемого состава. Может быть пленочным и беспленочным. Надежно защищает от пуль в соответствии с классом пулестойкости — В1, В2, В3, В4, В5.
• Противопожарное стекло. В РФ производится мало. Содержит арматуру, которая удерживает треснувшие при пожаре стекла на месте, предотвращая, тем самым, распространение пламени.

Оборудование для производства стекла

Перечень

Выбор оборудования зависит от вида выпускаемого продукта. При этом производитель практически не играет роли. Отечественные агрегаты не уступают по качеству зарубежным аналогам. Все стандартные линии имеют одинаковый набор компонентов:

• Агрегаты для подготовки сырья. Сюда относятся станки для отделения примесей, в частности, магнитные сепараторы, которые извлекают из песка частички металлов, а также мощные дробилки для измельчения ингредиентов.
• Установки для смешивания шихты (шихтосмесители). Компоненты подбираются в зависимости от состава конечного продукта.
• Весовое оборудование. Высокоточные весы позволяют правильно дозировать компоненты.
• Стекловарильные установки.
• Конвейерное оборудование. Необходимо для транспортировки ингредиентов.

Также потребуются упаковочная линия и, возможно, установка для пескоструйной обработки.

Оборудование для производства различных видов стекла выглядит достаточно схоже. Одними из наиболее сложных считаются установки для изготовления автомобильных стекол, что связано с жесткой стандартизацией конечного продукта. Здесь присутствуют специфические охладительные линии, станки для склейки, а также приборы для обработки изделий полимерами, которые придают поверхности дополнительную прочность.

Печи для производства стекла

Для плавления стекла применяют специальные печи с различными технологическими режимами. Данное оборудование классифицируется по двум показателям.

Классификация по технологическим параметрам

На небольших предприятиях по производству оптического, светотехнического и медицинского стекла используют горшковые печи. Оборудование рассчитано на выпуск небольшого количества продукции (в печи устанавливается 1-16 горшков) с высокими характеристиками светопропускания и однородности.

Также в стекольной промышленности часто применяют ванные печи непрерывного либо периодического действия, имеющие вид массивных емкостей прямоугольной формы. Конструкция и размеры их могут быть разными. В состав линий входят установки с расплавленным оловом, где охлаждается стекломасса.

Купногабаритные ванные печи комплектуются комплексами автоматического контроля работы горелок, что позволяет регулировать и равномерно распределять давление, температуру и газовый компонент на рабочей поверхности.

Классификация по принципу нагрева

По принципу нагрева различают плазменные и электрические печи. Первые работают от сжигания топлива и обладают низким КПД, поскольку тепловая энергия используется для нагрева шихты и котлов.

В качестве нагревательного элемента здесь выступает стекломасса, которая под действием высоких температур приобретает свойства электролита. Основное преимущество установок — отсутствие теплопотерь с исходящими газами.

Также существуют комбинированные газоэлектрические печи, где для плавки шихты используется газовый нагрев, а стекломасса нагревается посредством прямого сопротивления.

Из чего делают стекло?

В соответствии с классической технологией, основными сырьевыми компонентами в производстве стекла служат кварцевый песок, сульфат натрия, доломит и известняк. Для ускорения производственных процессов применятся так называемая шихта — специфические окислы, способствующие стеклообразованию. Они могут быть базовыми либо кислотными. Для придания стеклу заданных свойств используются вспомогательные «ингредиенты» — марганцевые, хромовые и кобальтовые красители, осветлители (селитра, трехокись мышьяка) и т. д.

Базовыми компонентами стекольной смеси являются песок (70%), сода и известь (30%). После добавления прочих веществ согласно технологическому процессу, масса перемешивается, расплавляется, охлаждается и нарезается на листы заданного размера. Современные производственные линии рассчитаны на выпуск листового стекла толщиной 2-50 мм и размером 5х3 м².

Технология производства стекла + Видео как делают

Его производство — трудозатратный и кропотливый процесс, который требует профессионального владения технологиями и крупных капиталовложений. Классический способ изготовления стекла основан на плавке исходной массы, куда дополнительно вводятся обесцвечиватели, глушители, красители, усилители и т. д. Далее состав охлаждается и режется, исходя из заданных параметров. На данный момент в мире популярны 2 технологии производства стекла.

Метод Эмиля Фурко

Технология основана на вертикальной машинной вытяжке материала. Стекольная масса плавится в стекловарной печи и вытягивается посредством прокатных валов, а затем подается в шахту охлаждения и режется. Почти готовые листы подвергаются шлифовке и полировке. Толщину изделий регулируют при помощи изменения скорости вытягивания.

Флоат-метод [основной]

Технология предполагает, что расплавленная стекольная масса из печи помещается на горизонтальные поддоны и подается во флоат-ванну с расплавленным оловом и газовоздушной атмосферой. Перемещаясь по поверхности, будущее стекло приобретает плоскую форму и напитывается частицами олова. Затем листы охлаждаются и подвергаются отжигу. Преимущества метода: высокая производительность, отсутствие необходимости в последующей обработке (шлифовке, полировке). Кроме того, такое стекло обладает:

• правильной геометрией, одинаковой толщиной по всему листу;
• высоким качеством;
• прозрачностью;
• прекрасными оптическими свойствами.

Аналогичным способом изготавливают армированное стекло с фигурными ячейками.

Полное видео о всем процессе как делают, включая подготовку песка:

Дополнительная обработка

В данном случае речь идет о нанесении лакокрасочного материала на сторону стекла, не контактировавшую с расплавленным оловом. Технология находит применение в создании нестандартных дизайнерских решений.

Технология производства зеркал

Зеркальную поверхность получают путем декоративной обработки листового стекла. По краю заготовки выполняют фацеты шириной 4-30 мм и углом наклона к лицевой поверхности 5-30°.

Затем на тыльную сторону наносят отражающий слой серебра толщиной 0.15-0.3 мкм и покрывают пленкой на медной основе для электрохимической защиты серебряного слоя. Завершает процесс нанесение лакокрасочных материалов, предотвращающих механическое повреждение поверхности. В их качестве могут использоваться эпоксидные эмали, поливинилбутиральные и нитроэпоксидные составы.

Еще один способ изготовление зеркал — металлизация стекла путем вакуумного испарения и катодного распыления.

Отдельная статья: Как делают зеркала

Технология производства цветного стекла + Видео

По внешнему виду и соответственно технологии изготовления выделяют несколько типов листового стекла: тянутое, узорчатое, гладкое, окрашенное в массе, двухслойное, выполненное при помощи нанесения окисных пленок заданного цвета.

Базовый состав материала аналогичен используемому для изготовления оконного листового стекла. Для окрашивания применяются чаще всего молекулярные красители. Наибольшим спросом пользуются изделия красного, голубого, зеленого, фиолетового, синего, молочно-белого, желтого, оранжевого и черного цветов.

По типу окрашивания стекла могут быть прозрачными, глушеными либо мраморовидными. В последнем случае эффект достигается посредством неполного смешивания цветной стекольной массы с глушеным стеклом.

В качестве красителей выступают окислы металлов, сернистые соединения железа, свинца, кадмия и меди, а также сера и селен. Интенсивность цвета зависит как от выбранного красителя, так и от свойств самого стекла. Экспериментируя с несколькими пигментами, есть возможность получать десятки вариантов окрашивания.

Отличия технологии производства цветного стекла от изготовления обычного листового заключаются в специфике процессов варки и формования. Так, во время варки необходимо особенно тщательно относиться к соблюдению температурного и газового режимов, алгоритму подачи в печи шихты и возвратного боя. Целый ряд красящих компонентов при нагревании улетучивается, соответственно, даже небольшие отклонения от технологии могут стать причиной получения некондиции.

Из-за существенной разницы в теплоотдаче наружных и внутренних слоев при охлаждении первые затвердевают быстрее. Таким образом, чем тоньше лента, тем равномернее она охлаждается. Именно поэтому метод вертикального лодочного вытягивания не используется для производства утолщенного листового стекла.

Варка цветного стекла осуществляется в стекловаренные печи производительностью 2-15 тонн в сутки с бассейном небольшой глубины (300-700 мм). Режим варки устанавливается соответственно типу и составу стекла, а также свойствам используемых добавок. Некоторое время назад варку цветных стекол стали выполнять в печах прямого нагрева без рекуператоров и регенераторов.

Требования к производственным помещениям

На сегодняшний день наиболее рентабельным считается стекольное производство мощностью порядка 600 и более тонн продукции в сутки. Соответственно, расположение завода следует подбирать с учетом наличия поблизости месторождений кварцевого песка и компонентов стекловарной шихты, мест компактного проживания населения и дорожных, в том числе, железнодорожных развязок.

Технологический цикл допускает ввод железнодорожных путей на территорию предприятия, соответственно, следует исключить наличие в сооружениях открытых сгораемых конструкций, покрытий и перекрытий, а ширина подъездных путей должна быть достаточной для подачи пожарных машин.

Сооружения, где ведется непосредственно производство стекла, принадлежат к категории Г в отношении пожарной безопасности, остальные здания — к категории Д.

Согласно действующим санитарным нормам, стекольное производство относится к III классу и должно быть отделено санитарно-защитной зоной шириной 300 м. Также на предприятии необходимо установить систему фильтрации сточных вод и воздушные фильтры.

Каждое здание на предприятии должно быть подключено к системам водоснабжения, водоотведения, электроснабжения, теплоснабжения, газоснабжения, проточной вентиляции.

Тип и этажность сооружений зависят от состава, вида, количества и габаритов производственного оборудования. Как правило, речь идет об одноэтажных многопролетных зданиях с сеткой колонн 30х12 и 36х12 м, высотой 14.4 и 16.5 м. Каркас зданий выполняют из сборных ж/б или стальных несущих конструкций.

Знаете ли вы, почему стекло прозрачное?

You are here: Home / News / Знаете ли вы, почему стекло прозрачное?

28 сентября 2018 г. by Bobby Warren

Вы когда-нибудь спрашивали себя: если стекло сделано из твердых материалов, то почему оно прозрачно? Талантливые стекольщики, дизайнеры и вспомогательный персонал Wooster Glass Co. работают с этим материалом каждый божий день, и уникальные свойства стекла легко принять как должное. Вот несколько интересных фактов о материале и о том, что делает стекло прозрачным.

Стекло состоит в основном из этого вещества, которое содержится в песке

Если вы были на берегу озера Эри или любого другого пляжа, то, скорее всего, вы ходили по песку. Знаете ли вы, что основным компонентом стекла является песок? Ну, технически, основным ингредиентом является компонент песка: кварц, он же диоксид кремния или кварцевый песок.

Кварц сочетается с другими материалами, или вы можете считать их ингредиентами, как в рецепте. Хотя эти ингредиенты могут различаться, они включают такие материалы, как кальцинированная сода, доломит и известняк.

Ингредиенты нагреваются, а затем охлаждаются

Компания Wooster Glass Co. не производит стекло, а использует стеклянные изделия ряда производителей. Мы используем стекло таких компаний, как Pilkington North America и PGW, в различных автомобильных, архитектурных, декоративных, безопасных и жилых целях.

Компания Pilkington Glass зародилась в Англии, где Аластер Пилкингтон изобрел процесс производства флоат-стекла. Пилкингтон разработал способ взять ингредиенты, из которых состоит стекло, нагреть их, а затем погрузить в ванну с расплавленным оловом. Кварцевый песок, кальцинированная сода, доломит и известняк нагреваются примерно до 1800 градусов по Фаренгейту (около 1000 градусов по Цельсию). При такой температуре они превращаются в расплавленную жидкость. Ведутся споры о том, является ли стекло твердым или жидким. Ученые описывают его как аморфное твердое тело.

В 1952 году Аластер Пилкингтон понял, что может вылить расплавленное стекло на слой расплавленного олова. Когда расплавленное стекло выливается в неглубокую ванну с расплавленным оловом, оно растекается. Это также создает гладкую поверхность. Его вытягивают из расплавленного олова и разрезают на листы, также называемые литами. Что делает флоат-процесс привлекательным для производителей стекла, так это снижение затрат. Причина в том, что литы не нужно шлифовать и полировать, чтобы они стали гладкими, а стекло прозрачным и прозрачным.

Перед тем как разрезать стекло, оно охлаждается (называется отжигом), что способствует повышению прочности конечного продукта.

Вот почему стекло прозрачно

Стекло прозрачно по очень техническим причинам. Короче говоря, состав стекла позволяет свету проходить сквозь него. Марк Миоданик создал урок о том, почему стекло прозрачно, и вы можете посмотреть это развлекательно-познавательное видео, чтобы узнать больше об этом увлекательном процессе.

«Трудно представить современную цивилизацию без стекла, и тем не менее, для такого важного материала мы редко задумываемся о стекле и его влиянии. Именно потому, что самое важное и полезное качество стекла — безликость и невидимость, мы часто забываем, что оно вообще есть». Марк Миодовник

Какие стекольные работы вам нужны?

Спасибо, что потратили несколько минут на то, чтобы узнать, почему стекло прозрачно. Миодовник был прав, говоря, что люди редко думают о стекле и его влиянии. Но в Wooster Glass мы думаем об этом каждый день.

Если мы когда-нибудь сможем помочь с вашим стеклянным проектом, будь то ремонт или замена лобового стекла, создание витрины или крупный коммерческий проект, сообщите нам об этом. Вы можете позвонить нам по телефону 330-264-8652 или связаться с нами онлайн.

Рубрики: Новости С тегами: Производство, Природа стекла

Как производится стекло? Производство стекла 101

Вы когда-нибудь смотрели на впечатляющее окно или стеклянную мебель и задавались вопросом: как делается стекло? Для материала, столь широко распространенного, мало кто знает все тонкости изготовления стекла. В этой статье мы изложим основы стеклоделия, чтобы вы могли оценить тонкости этого невероятного материала. Мы также ответим на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов о стекле, от самых распространенных до непонятных.

Из чего сделано стекло?

Нас многие спрашивают: Стекло делается из песка? Это наполовину правильно — сырье для стекла на самом деле состоит из трех ингредиентов: песка, известняка и кальцинированной соды. Чтобы сделать стекло, эти три ингредиента нужно смешать и нагреть в гигантской печи. В конце концов, смесь плавится в жидкость, называемую стеклом. Правильно: стекло на самом деле жидкость!

Для ясности, когда мы говорим «нагреть в печи», мы имеем в виду серьезный жара. Для правильного формирования жидкого стекла температура печи должна быть не менее 1700°C (3090°F). Все, что ниже этого экстремального уровня нагрева, может быть недостаточным для изготовления стекла. Излишне говорить, что в отличие от пивоварения или ткачества тканей, производство стекла не то, что можно делать дома.

Как жидкое стекло становится твердым?

Компания abc Glass Processing обычно использует большие листы флоат-стекла или листового стекла, которые можно легко резать или формовать. Это сырое, необработанное или закаленное стекло в его основной форме — такое, которое, если его разбить, разбивается на крупные куски. До сих пор мы объясняли, как стекло образуется в виде жидкой смеси, но как оно превращается в плоские твердые листы, которые мы обычно называем «стеклом»?

Существует два основных способа изготовления листового стекла: прокатка и плавание. Оба требуют охлаждения жидкого стекла до тех пор, пока оно не превратится в плоский твердый материал. В первом методе используются гигантские валики для расплющивания стекла в тонкие листы, которые оставляют остывать, прежде чем придать им желаемую форму. Последний способ заключается в том, чтобы оставить обжигающе горячую жидкость «плавать» поверх расплавленного олова, пока она не достигнет гораздо более низкой температуры. Конечным результатом является безупречный плоский лист твердого стекла.

Можно ли перерабатывать стекло?

Конечно! Стекло является одним из наиболее пригодных для повторного использования материалов в мире, его можно повторно использовать и перерабатывать снова и снова. Переработанное стекло составляет 95% сырья для большинства новых изделий из стекла. Чем больше переработанного стекла используется в производственном процессе, тем меньше энергии потребляется печами. Эта эффективность делает производство стекла одной из самых устойчивых отраслей в современном мире. Итак, если вы хотите помочь планете в эти трудные времена, обязательно переработайте эти стеклянные бутылки!

Некоторые популярные виды использования переработанного стекла

• Изготовление новых изделий из стекла
• Изоляционные изделия из стекловолокна
• Производство кирпичей, в которых стекло используется в качестве флюса
• Изделия из искусственного газона и искусственной травы
• Фильтрующий материал для воды
• Светоотражающие краски
• Наждачная бумага и другие абразивные материалы

Каждый год abc Glass processing перерабатывает около 120 тонн стекла.