Что делают из стекла? | Мир вокруг нас

Что такое стекло?

Стекло состоит из диоксида кремния, а если проще, то из кварцевого песка, в который при плавке добавляют некоторые добавки. В зависимости от состава шихты температура плавления стекла варьируется от 300 до 2500 градусов Цельсия, а получаемый материал может быть прозрачным или непрозрачным, бесцветным или цветным, все зависит от того, что добавили к песку.

Стекло обладает хрупкостью — и все же оно является жидкостью, только сверхвязкой, или переохлажденной. Известно, что очень старые стекла в окнах имеют внизу немного большую толщину, нежели вверху. В первой половине XX века несколько ученых независимо друг от друга производили опыты над стеклом — было необходимо точно оценить вязкость стекла.

В 1923 году Джон Уильям Рэлей, английский исследователь, произвел такой эксперимент. Стеклянный стержень длиной 1 метр и толщиной 5 мм был положен концами на два упора, а к его середине был подвешен груз массой 300 г. Опыт длился 7 лет, за это время центр стержня прогнулся на 29 мм.
Джон Уильям Стретт за работой
Фото: ru.wikipedia.org

В фирме «Дженерал Электрик» примерно в то же время был проведен аналогичный опыт, но в нем работали не со стержнем, а со стеклянной трубочкой. За 7 лет опыта стеклянная трубочка под нагрузкой прогнулась на 9 мм.

Что делают из стекла?

В основном из стекла изготавливают оконные стекла, зеркала, линзы, бутылки, лампочки, изоляторы. На это уходит большая часть произведенного стекла. Но кроме этого, из него варят смальту, цветное полупрозрачное стекло, из них делают витражи и целый спектр различных предметов: рамки, украшения, мозаику, декоративные панно.

Бронестекло, начиная со Второй мировой войны, защищает летчиков и танкистов от пуль стрелкового оружия и осколков снарядов.

В автомобилестроении используются стеклянные фары, лобовые, задние и боковые стекла. Для уменьшения травмоопасности вместо обычных стекол еще в начале XX века придумали делать лобовые стекла автомобилей из закаленного стекла. Оно было очень прочным, но при особенно сильном ударе разбивалось на мелкие кусочки — во избежание травмирования водителя и пассажиров. Уже с 1919 года на автомобилях Форда начали применять стекла триплекс.

В СССР закаленные автомобильные стекла начали производить в 1936 году (под названием «сталинит»), а триплексы на советских автомобилях начали массово устанавливать только в 1970-е, начиная со знаменитых «Жигулей».
Фото: Depositphotos

Новые виды стекла позволяют получать отличную посуду. Тарелки, сделанные из стекла, получаются дешевле тех, что из фарфора или фаянса — при полном сохранении функциональности. Люстры, вазы, рюмки, бокалы из граненого стекла — вне всякой конкуренции, спрос на них не падает уже много десятилетий, а начало его производства — XVIII век.

Для микроволновок отлично подходят стеклянные кастрюли — не в тарелках же мясо или рыбу там готовить.

В строительстве, кроме окон и дверей, используют стеклянные стеновые панели и стеклоблоки. Делают также стеклянные потолки и полы, но, разумеется, не из обычного, оконного, стекла.

Трехслойное стекло (триплекс) представляет собой очень интересный строительный материал. Вначале из него делали просто автомобильные стекла — прочные и не разрушающиеся даже при попадании в них камней. Но технологии производства этого вида стекла совершенствовались, его стали использовать в строительстве. Уже свыше 10 лет из триплекса по всему миру строят различные туристические аттракционы.

Мост Чжанцзяцзе
Фото: ru.wikipedia.org

Стеклянный мост Чжанцзяцзе шириной 6 и длиной 430 метров был построен в 2016 году в Китае, в районе Улинъюань. Подвешен он на высоте 260 метров.

В Альпах за последние 20 лет построено несколько таких аттракционов.
Вид на гору Эгюий-дю-Миди, Французские Альпы
Фото: ru.wikipedia.org

На горе Эгюий-дю-Миди (Франция) для туристов смонтирована стеклянная коробка из триплекса на высоте 3482 метра. Она расположена очень близко к горе Монблан, из нее открывается отличный вид на ледник Бессона.

В австрийских Альпах, недалеко от Зальцбурга, на высоте 2700 метров в 2013 году построены стеклянная видовая терраса и стеклянный же подвесной мост.

В Канаде в провинции Альберта в национальном парке Джаспер построен U-образный стеклянный мост, дающий туристам великолепный обзор. Сделан он на высоте около 300 метров и имеет длину около 30 метров.

Я лично не ходил по стеклянным мостам в Китае или в Альпах. У нас в Питере в здании Главного штаба размещен целый ряд экспозиций из фондов Эрмитажа, в том числе и полотна французских мастеров, начиная с XIX века до наших дней — классицизм, импрессионизм, постимпрессионизм и все последующие стили. В ходе просмотра экспозиции несколько раз приходится пользоваться красивыми мостиками между частями здания. Сделаны эти мостики из стекла. Так лично мне ходить по ним — неуютно.

Какие ощущения вызывает прогулка, когда видишь под ногами не жалкие 10, а 400−500 метров, мне и угадывать не хочется. Но есть люди, которым это нравится.

Например, в Китае в 2011 году на горе Тяньмэнь построена из триплекса с привлечением электроники «тропа страха». Сделана она не только из стекла. В ней есть сенсорные секции, с виду похожие на обычное стекло, которые при нажатии дают изображение, как будто у вас под ногами разрушилась секция тропы. А подвешена эта тропа на высоте 1400 м, длина ее составляет 1600 м. Великолепный аттракцион страха! Кому-то такое нравится.

А ведь основа изделий из стекла — обычный песок!

Теги:

стекло,
изделия из стекла

состав, технология производства и оборудование для завода

Твёрдые

12.09.201702.10.2017

О ЧЁМ СТАТЬЯ?

• Состав стекла
• Производство стекла в промышленных условиях
• Изготовление стеклянных изделий
  • Производство промышленных стеклянных изделий
  • Как делают художественные стеклянные изделия

Состав стекла

Компоненты входящие в состав стекла можно разделить на следующие типы:

• Основа
• Обязательные оксиды щелочных металлов
• Компоненты, придающие особые свойства
• Вспомогательные вещества

Также в некоторых случаях, добавляют стеклобой.

Основу любого стекла представляет собой кварцевый песок или диоксид кремния. При чем в смесь для будущего стекла попадает только отборный песок, очищенный от примесей железа и от малейших загрязнений, допускается около 2% примесей. От этого зависит прозрачность самого стекла.

Обязательные оксиды щелочных металлов различны в зависимости от типа стекла. Например:

• для оконного стекла используют оксиды натрия, кальция или алюминия
• для хрустального — оксиды калия и свинца
• для лабораторного — оксиды натрия, калия, бора
• для оптического — оксиды бария, алюминия, бора

Компоненты для придания особых свойств подбираются, исходя из желаемого эффекта, например добавляют оксиды титана или бария для придания термоустойчивости, и так далее.

Вспомогательные вещества в большинстве своем представляют из себя осветители, обесцвечиватели и красители.

Производство стекла в промышленных условиях

Начинается все с того что на завод по производству привозят все необходимые вещества. Основные компоненты из чего делают стекла это кварцевый песок, доломит, сода, известь. Все вещества проходят подготовительную обработку. Песок очищают от примесей железа, доломит и известь измельчают в дробилке. После чего все вещества смешиваются и на этом этапе также вмешивают компоненты, нужные для придания определенных свойств. Вся эта смесь называется шихтой. Шихта — это уже полностью готовая к дальнейшей обработке смесь, то есть это уже конкретно то из чего делают стекло.

Начинается технологический процесс по изготовлению стекла. Готовая шихта по конвейеру попадает в бункеры, из которых засыпается в погрузчик, и уже погрузчик заталкивает её в печь. Так как температура здесь колеблется от 1200 до 1600 градусов, в зависимости от типа будущего стекла, то такая печь работает непрерывно на протяжении нескольких лет. Потому что нельзя просто так взять и отключить такую печь, иначе она просто разрушится. Для того чтобы выключить такую печь потребуется около недели равномерного остывания. При такой температуре шихта превращается в стекломассу.

Из печи эта стекломасса сначала попадает в резервуар с мешалкой, а после того как она хорошо размешается, вытекает в студочную камеру. Здесь она остужается примерно до 1000 градусов. Из студочной части стекломасса попадает во флот-ванну. На этом этапе происходит интересный процесс. Флот ванна представляет собой ванну с расплавленным оловом, температура которого около 600-700 градусов по цельсию. По этому олову стекломасса буквально плывет и немного остывает, именно благодаря этой технологии она приобретает практически идеальную плоскость.

После ванны с оловом, лента стекла попадает в лер обжига, который в длину больше 100 метров, прокатываясь по которому оно постепенно остывает.

Следующий этап — это нарезка ленты на листы стекла. Здесь применяется очень хитрая технология. Нарезка происходит прямо по ходу движения ленты, что значительно ускоряет весь процесс изготовления стекла. Как на ходу можно нарезать ленту, спросите вы. Дело в том что резак двигается с абсолютно одинаковой с лентой скоростью и в это время режет её поперек, после чего возвращается в исходное положение. Итак мы получаем готовые листы стекла.

Теперь в работу вступает такое оборудование, как стоплеровочная машина. Как можно понять по названию она делает стопки из стекла. Перемещение листов стекла, происходит при помощи присосок, так как стекло очень хрупкое, но весит довольно много, то другим способом его никак нельзя передвинуть. После того как стопки образованы их перевозит специальный погрузчик, а дальше уже стекло распределяется на склады, магазины, в места где из них делают стеклопакеты и так далее.

Кстати почему стекло получается прозрачным? Дело в том что кварцевый песок полностью прозрачен. Но мы не можем ничего увидеть через песчинки из за многократного преломления света. Например, если вы раскрошите стекло на много частей то через них вы тоже ничего не увидите. А когда песок превращается в гладкую массу то тут мы уже видим прозрачный лист стекла.

Изготовление стеклянных изделий

Стеклянные изделия можно разделить на два больших вида. Первые это те изделия которые производятся в промышленных масштабах, так называемая стеклотара, например стеклянные бутылки, банки. Второй большой вид это художественные изделия. Так называются все изделия, которые делаются вручную стеклодувами, например вазы, стеклянные статуэтки, фигурки и тому подобное. При изготовлении стеклянных изделий, промышленного стекла и вообще любого стекла начальный этап производства всегда абсолютно схож, до получения стеклянной массы. Различны только компоненты входящие в состав шихты, температура плавления и последующая обработка получившейся стеклянной массы

Производство промышленных стеклянных изделий

Готовая стекломасса из печи попадается в линию стекла, из которой она вытекает в форме колбасы и нарезается резаком на цилиндрические капли, одна такая капля это будущая бутылка или банка. Капля направляется в так называемый черпак, который направляет их в формовочную машину. Она работает следующим методом: держатели берут каплю за край и держат в висячем положении, вся нижняя часть капли закрывается с двух сторон нужной формой, будь то банка или бутылка, на форме также могут быть определенные узоры. После того как форма закрылась держатель отодвигается и в каплю вставляется устройство для выдувки. Оно, как воздушный шарик, раздувает каплю изнутри сжатым воздухом и масса приобретает нужную форму. Излишки расплавленного стекла уходят в первоначальную форму.

Кстати для придания стеклу какого либо цвета или оттенка в шихту добавляют определенные вещества, например для придания зеленого цвета добавляют оксид железа или хрома, для голубого оксид меди и так далее.

Теперь почти готовые изделия двигаются по обогреваемому конвейеру, для того чтобы не произошел резкий перепад температур и изделие не треснуло. С этого конвейера погрузочная машина передвигает изделия в лер, по которому они медленно перемещаются и постепенно остывают. Здесь же их обрабатывают специальным раствором, который позволяет им скользить и двигаться гладко. А движутся они дальше на проверочную и упаковочную линию. После прохождения всех этапов мы получаем готовое изделие.

Как делают художественные стеклянные изделия

Художественные стеклянные изделия делают все из той же стеклянной массы. На производстве таких изделий стоит все та же печь, но только температура для изготовления немного ниже промышленных, около 1200 градусов. Непосредственно само изделие делают стеклодувы. Стеклодувы как ювелиры для стекла, они могут работать как в одиночку, так и парами или даже больше.

При помощи длинной трубки мастера по стеклу достают необходимое количество раскаленного стекла прямо из печи и сразу же начинают придавать ему форму различными методами, при этом периодически выдувая через трубку. В процессе можно будет добавить еще материала, например для каких либо дополнительных деталей. Совсем маленькие детали делаются отдельно, тоже различными методиками.

После формирования деталей и общей формы изделия, его на сутки помещают в другую печь для обжига. Как правило, температура в разогретом состоянии около 400 градусов, на ночь такую печь выключают и изделия в ней постепенно остывают до 70 градусов, там самым закаляясь и затвердевая.

Как делают стекло | Из чего сделано стекло?

Как делают стекло | Из чего сделано стекло? | Корнинг

• Инновация
• Материаловедение
• Стекло
• Как делают стекло

Как делают стекло

Как делают стекло

Все чудеса стекла сводятся к тающему песку

Стекло

сегодня стало настолько распространенным явлением, что легко смотреть сквозь него, не задумываясь. Он в наших окнах, на наших экранах, в наших шкафах и во многих устройствах, с которыми мы взаимодействуем каждый день. Несмотря на то, что стекло можно найти повсюду, вы можете прожить всю свою жизнь, мало зная о том, как оно сделано и из чего состоит. Даже если вы думаете, что знаете основы, вы только поверхностно ознакомились.

На высоком уровне стекло — это песок, который был расплавлен и химически преобразован. Если вы когда-нибудь были на пляже, то точно знаете, каким может быть горячий песок, оставаясь в своей твердой форме. Тепло, необходимое для превращения песка в жидкое состояние (в конечном итоге превращающееся в стекло), намного жарче, чем в любой солнечный день. Чтобы заставить песок расплавиться, вам нужно нагреть его примерно до 1700 ° C (3090 ° F), что примерно соответствует температуре, которой достигает космический шаттл, когда он снова входит в атмосферу Земли.

Песок, обычно используемый для изготовления стекла, состоит из мелких зерен кристаллов кварца, состоящих из молекул диоксида кремния, также известного как кремнезем. Когда эти молекулы нагреваются до достаточно высоких температур, песок плавится и теряет свою кристаллическую структуру, а при охлаждении приобретает совершенно другую структуру. Эта структура на молекулярном уровне находится где-то между жидкостью и твердым телом. Это промежуточное состояние известно как аморфное твердое тело, что означает, что оно имеет некоторую кристаллическую структуру твердого тела в сочетании с молекулярной неупорядоченностью жидкости.

В зависимости от песчаной смеси стекло может иметь различные свойства. Например, определенные элементы или химические вещества, смешанные с песком, могут изменить цвет стекла. Свойства стекла также могут меняться в зависимости от того, как оно изготовлено, и процессов, в которых оно впоследствии формируется. Чтобы укрепить стекло, производители могут использовать термическую закалку для его быстрого нагрева и охлаждения. Стекло также можно укрепить химически с помощью процесса ионного обмена, который делает поверхность стекла более прочной.

Стекло, с которым знакомо большинство людей, — это известково-натриевое стекло, которое представляет собой комбинацию соды (также известной как кальцинированная сода или сода для стирки), известняка и песка. Хотя вы можете производить стекло, просто нагревая, а затем быстро охлаждая кремнезем, производство натриево-известкового стекла немного сложнее. При добавлении соды (карбоната натрия) температура плавления песка снижается, поэтому он может превращаться в стекло при более низких температурах и экономить энергию при производстве. Однако добавление соды в смесь снижает ее химическую стойкость, делая ее склонной к растворению при контакте с жидкостями. Для большинства применений это нежелательно, поэтому в смесь также добавляют известняк (карбонат кальция), который действует как стабилизатор. После того, как смесь кремнезема, соды и известняка нагрета, ее можно охладить и отлить в форму для различных применений.

Компания Corning знает толк в стекле. Мы знаем, как укрепить его с помощью химических процессов, таких как ионный обмен, и мы знаем, как согнуть его, чтобы сделать оптическое волокно, способное растягиваться на огромные расстояния. Наши знания о стекле насчитывают более века, что позволяет нам оставаться в авангарде исследований и разработок. От простой натронной извести до сложных стеклянных структур, обеспечивающих дополненную реальность, стекло — это адаптируемый, широкий спектр материалов. Вот почему спустя более 165 лет мы все еще делаем новые открытия.

Празднование Периодической таблицы

Компания Corning отмечает 150-летие Периодической таблицы, освещая несколько элементов, жизненно важных для нашей работы, а также некоторые сентиментальные фавориты наших ученых.

Подробнее

История компании Corning в области упрочнения стекла

Компания Corning работала над повышением прочности стекла за несколько десятилетий до появления Corning® Gorilla® Glass.

Подробнее

Стекло: лучший инструмент в материаловедении Toolbelt

Материаловеды каждый день работают над тем, чтобы расширить наше понимание того, на что способно стекло.

Подробнее

стеклянных ингредиентов — из чего сделано стекло?

В ходе истории человеческая изобретательность и развитие технологий позволили нашим предкам завоевать способность создавать стекло около 3 тысяч лет назад.
назад. Несмотря на то, что наши современные технологии позволяют производить стекло в гораздо больших количествах, первоначальный рецепт и ингредиенты, которые были усовершенствованы в
Древний Египет, Рим и Персия остались почти такими же. По своей базовой структуре стекло состоит из чистого кремнезема, который чаще всего можно найти в песке.
Однако, поскольку чистый кремнезем имеет очень высокую температуру плавления и не является самым прочным материалом, в рецепты было введено много дополнительных веществ.
укрепить его и изменить многие его свойства, что помогло стеклу стать одним из самых распространенных материалов в современном обществе.

Вот основные компоненты современного стекла:

• Карбонат натрия
  (Na2CO3) представляют собой важный компонент современного стекла, добавляющий как положительные, так и отрицательные свойства. Он успешно снижает температуру плавления
  кремнезема до более приемлемых 1200 °C, но это также делает стекло водорастворимым.
• Для предотвращения водорастворимости стекла и улучшения его химической структуры, известь (оксид кальция, CaO), оксид магния (MgO) и оксид алюминия (Al2O3).