Как делают цветное стекло: ЦВЕТНОЕ стекло.Факты о цветных стеклах
Как делают стекло? | Studialotus.ru
Люди каждый день сталкиваются с различными предметами из стекла.
Стекло считают практически волшебным изделием – имеет прозрачность и представляет собой материальный объект.
Вещества будут просвечивать, в случае если фотоны будут проходить через него и не будут поглощены.
Не много людей думают о том, как создают стекло и что используют, создавая его.
Предлагаем Вашему вниманию немного любопытной информации:
Стекло разлагается около 1000000 лет. Оно терпит переработку, не теряя своих качественных характеристик.
Самую большую толщину имеет стекло экрана в аквариуме Сиднея — двадцать шесть сантиметров.
ИЗ ЧЕГО ЕГО ИЗГОТАВЛИВАЮТ.
Чтобы изготовить стекло, мастерами берутся определенные пропорции:
Кварцевого песка — он является главной составляющей; извести; соды.
КАКИМ ОБРАЗОМ ЕГО ИЗГОТАВЛИВАЮТ.
Сначала смесь кварцевого песка с содой и известью кладут в печь и разогревают до 1700 C.
Происходит соединение песчинок, затем они становятся однородной субстанцией, происходит удаление газа.
После этого происходит опущение массы в олово, которое расплавилось и имеет температуру более 1000 C.
Чем более тонкая масса, которая находится в ванной, где и олово, тем более тонкое стекло получится в итоге.
СЕКРЕТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ.
В завершении процесса постепенно охлаждают массу. Она размещается в конвейере и охлаждается до 250 C.
Любопытные факты:
Самое дорогостоящее — Муранское стекло. Продукция с его применением оценивается миллионами долларов.
С давнего времени Венеция прославилась стеклом прекрасного качества.
Достоверным фактом является то, что в 13 веке государственным правительством было перенесено производство на территорию большого острова Мурано, и мастера не имели права покинуть этот остров, вплоть до наказания — смертного приговора.
Самое дорогим в мире считается Муранское стекло.
Помимо этого, туристам и другим жителям Венеции нельзя было посещать остров. С помощью строгих мер секрет изготовления остался сохранен.
Одно самое необычное психическое заболевание в Средневековье называлось «стеклянной болезнью». Люди, страдающие от этого недуга, думали, что они стеклянные и боялись, что разобьются.
Данная болезнь имелась у французского короля Шарля VI, который облачался в многослойную одежду и ни кому не разрешал притрагиваться к себе.
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА СОДА С ИЗВЕСТЬЮ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ?
С помощью соды плавление уменьшается вдвое. Не добавляя ее, песку станет весьма трудно расплавляться, таким образом, затруднится соединение песчинок друг с другом.
Присутствие извести необходимо для стойкости массы к воде. Не будь ее, окно, к примеру, было бы растворено под первым же дождем, а стакан треснул бы от воды.
Это интересно!
В Китае не было производства стекла больше пятисот лет — с 14 до 19 века. Теперь он в лидерах по этой отрасли и осуществляет контроль трети рынка стекла в мире.
1994 год стал очень энергичным в стекольной переработке в Соединенных Штатах Америки. Разместив предметы из стекла, которые были переработаны в течение того года, одной линией, можно получить своеобразную «дорогу» к Луне.
ПОЛУЧЕНИЕ ЦВЕТНОГО СТЕКЛА.
Стекла не создаются лишь бесцветными.
Для получения цветного изделия, в печь, в которой происходит плавление, кроме главных ингредиентов, производят добавление химических соединений:
Оксидов железа, которые придают красный цвет.
Оксидов никеля, которые обеспечивают коричневый, фиолетовый цвета (смотря сколько добавить).
Для получения ярко — желтого цвета, необходимо в основные компоненты добавить оксид урана.С помощью хрома стеклу придается зеленый цвет.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА СТЕКЛА.
Компоненты при создании продукции из стекла берут в определенных пропорциях, смотря какое назначение у будущего предмета.
Выделяются:
- Бытовой вид – те, из которых изготавливается посуда, очки и т.д.;
- строительные – из них осуществляют изготовление витрин, окон, витражей;
- технические – более плотные. Их применяет тяжелая промышленность.
Главное качество стекла – пропуск солнечного света сквозь себя, только не на 100%.
Пропускная способность света у стандартного стекла только 85%.
Обладает оно также малой теплопроводностью, так сказать несильным нагревом от прочих предметов.
Этим свойством пользуются при применении стекла в камине (кухонной технике – плиты, духовки и др.).
Это интересно!
Кто не слышал про бронированное (пуленепробиваемое) стекло!
Оно производится следующим образом: стеклянные пласты в определенном количестве соединяются друг с другом, фиксируются с помощью полимерных пленок и отправляются в печку.
Впервые стекло, которое имеет пуленепробиваемые свойства, было установлено на окнах в Белом доме в 1941 г.
Стекло — невероятное изделие. Создается весьма тяжело и травмоопасно, но как оно вызывает интерес и необходимо всем нам!
Производство стекла | ГЛАССКОР
Стекло появилось в жизни человека более пяти с половиной тысяч лет назад, но остается востребованным даже в 21 веке. Ученые считают, что наука о производстве стекла зародилась в Месопотамии и древнем Египте. Технология развивалась и видоизменялась, становясь все более популярной. Если же говорить о природном материале обсидианового или вулканического происхождения, то он заинтересовал людей ещё в каменном веке. Стекло встречалось очень редко, поэтому ценилось и использовалось для торговли.
Современные технологии позволяют производить различные виды стекла большими партиями и без особого труда. А само стекло прочно вошло в жизнь человека, ведь оно используется в разнообразных областях и встречается не только в чистом виде, но и в составе других востребованных материалов.
Процесс изготовления стекла
Особенность этого материала заключается в его зависимости от компонентов. Состав влияет на различные технические характеристики: прочность, прозрачность, устойчивость к высоким и низким температурам и пр.
Два основных элемента, без которых невозможно создать стекло, – это оксид кремния (его же называют кварцевым песком) и окись кальция. Соотношения этих веществ могут быть разными, что отражается на прочности и химической стойкости конечного продукта.
В состав могут входить оксиды натрия и калия, влияющие на плавкость материала. Самое распространенное и привычное стекло, которое используется для окон, посуды и емкостей, состоит из оксида кремния на 71 – 74%, оксида натрия на 5 – 7%, а на оставшиеся ~15% из добавок.
На данный момент для производства листового стекла используются следующие подходы:
- метод Фурко, разработанный в 1902 году и названный в честь его создателя;
- плавающий метод «флоат», впервые реализованный фирмой «Пилкингтон» в 1959 году. В последнее время подавляющее большинство продукции изготавливается именно этим способом.
Метод «флоат» состоит из нескольких этапов:
- Все входящие в состав ингредиенты тщательно измеряются при помощи электронных весов, а затем отправляются в печь.
- Под воздействием высокой температуры (1600 С) компоненты смешиваются между собой и становятся общей пузырящейся массой. Для получения однородного высококачественного материала пузырьки газа аккуратно удаляют.
- Затем массу отправляют в специальную ванну с оловом, температура которого составляет 1000 С. Поскольку плотность металла намного выше, то стекло не опускается на дно, а остается на поверхности, не соприкасаясь с бортами. Масса постепенно охлаждается, а поверхность становится ровной и гладкой.
- Толщина материала регулируется объемами используемых компонентов. Однако на этом этапе производство стекла не завершается. Температура массы в ванне с оловом опускается до 600 С, но для дальнейшей обработки необходимо снизить её до 250 С. Добиться этого помогает охлаждающий тоннель.
- Затем необходимо нарезать полотно на фрагменты нужного размера, при этом все оставшиеся кусочки не выбрасываются, а отправляются обратно в печь. Производство стекла в этом случае является полностью безотходным.
Очевидно, что такой сложный технологический процесс требует современного высокоточного оборудования. Чтобы произвести стекло по методу флоат, нужны:
- шихтосмесительная установка;
- стекловарительный агрегат;
- система возврата отходов;
- склад для хранения сырья;
- склад для обрезков;
- печь со специальной ванной;
- дополнительные склады и здания;
- участок для флоат расплава;
- производственная линия для формирования и нарезки стекла.
Производство особых видов стекла
Окна и посуда — это лишь малая часть вещей, для создания которых используется стекло. Этот материал особо популярен в дизайне и архитектуре, он позволяет создавать уникальные интерьеры и новые формы. Чаще всего для этих целей используется цветное стекло. Технология его производства немного отличается от стандартной.
Метод изготовления цветного стекла
Существуют различные способы изготовления цветного стекла, при этом можно получить разнообразные оттенки в зависимости от входящих в состав компонентов. В основной состав добавляют кобальт, титан, медь, железо, сернистые соединения свинца, кадмия и пр. Цвет определяется компонентом или их сочетанием, а интенсивность — объемом используемых веществ.
Существует два метода производства:
Самый простой способ окраски стекла — добавление красителей к массе на этапе плавки. У этого способа есть несколько недостатков: нужно выдерживать определенную температуру, чтобы добавки не улетучились, а расход красителей значительно выше, чем при использовании другой технологии.
Второй метод требует больше времени и возможностей, но сокращает расход красителя. Основное отличие этого способа от стандартной технологии в том, что стекло производится не из одного, а из двух слоев. К обычному прозрачному стеклу добавляется ещё один лист цветного, который в некоторых случаев заменяют цветной пленкой. В любом случае составление двух слоев — это сложный процесс, требующий особого внимания. Если линейный коэффициент будет отличаться, то один из пластов покроется трещинами и разрушится.
Декоративное стекло может быть цветным или прозрачным, но отличается от остальных видов необычной формой и орнаментами.
Жидкое стекло
Этот вид материала существенно отличается от традиционного представления о стекле, поэтому его часто называют силикатным клеем. Сфера применения этого материала очень широка: канцелярия, моющие средства, строительство и пр. Такую популярность обеспечивает уникальное сочетание свойств:
- высокая биологическая устойчивость к образованию плесени и грибка;
- способность увеличить огнеупорность и термостойкость;
- наличие сильной химической связи;
- способность повысить влагостойкость.
Изобрел жидкое стекло Ян Непомук фон Фукс. Этот немецкий химик совместил кремневую кислоту с щелочью и получил совершенно новый материал в 1818 году. Технология значительно изменилась, в наше время используется автоклав, а кремнезем обрабатывают содой с кремниевым песком или раствором гидроксида натрия.
Оптическое стекло
Сложно представить себе такую обширную область, как оптика, без стекла. Разнообразное оборудование используется в медицине, фотографии, астрономии и десятках других направлений. При этом процесс производства оптического стекла требует особой точности, профессионализма и чистоты. Выделяют два основных этапа:
- изготовление стекла. Все входящие в состав ингредиенты укладывают в специальные горшки высокой термостойкости и варят при температуре 1500 С в течение суток. Массу необходимо мешать, чтобы она оставалась однородной. Затем добавляются осветлители, которые меняют цвет массы. Процесс охлаждения занимает от 6 до 8 дней, после чего стеклянные заготовки проверяются на соответствие стандартам качества;
- обработка. Заготовки делятся на части при помощи алмазных пил, а затем шлифуются разнообразными абразивами до тех про, пока не будет достигнут нужный размер. Чтобы избежать брака, необходимо следовать технологии, соблюдать чистоту и использовать самое современное оборудование.
Кварцевое стекло
Этот вид материала отличается от остальных своим уникальным составом с 90-процентным содержанием кремнезёма, который отражается на свойствах стекла: низкой электрической проводимости, прозрачности, высокой термостойкости. Кварцевое стекло используется для создания современного высокоточного оборудования.
Однако технология изготовления такого материала имеет высокий показатель трудоемкости: чтобы размягчить кварц, требуется температура не ниже 1700 С. При этом расплав быстро испаряется, что затрудняет работу.
Гнутое стекло
Стильное и необычное гнутое стекло используется для создания оригинальных предметов мебели, декоративных изделий и пр. Моллированное стекло также пользуется популярностью в автомобильной промышленности. Особые свойства этого материала влияют на его технические характеристики — размер листа ограничен.
Стекольное полотно медленно нагревают до 650 С, чтобы оно могло принять форму заготовки. Этот процесс может занимать от 2 до 20 часов, точное время зависит от сложности желаемой формы. Затем стекло постепенно охлаждают и закаливают.
Закаленное стекло
Особые требования к прочности и надежности стекла привели к созданию нового материала. Каленое стекло выгодно отличается от других видов и подходит для использования в строительстве, медицине, железнодорожной промышленности, для изготовления мебели, витрин, посуды и пр. Закаленное стекло имеет высокую термостойкость, прочность и безопасность при разрушении. Последний пункт особо важен, ведь при разрушении каленое стекло рассыпается на осколки, которые не могут причинить вреда, поскольку не имеют острых краев.
Для производства такого стекла используется обычное стеклянное полотно, которое нагревают до 650 – 680 С, а затем охлаждают. Важно сохранить равномерное распределение воздуха с двух сторон.
Процесс изготовления стекла бывает разным и зависит от требований к конечному материалу и его свойствам. Существуют десятки разнообразных методик и способов производства стекла различных видов. Технология меняется в течение многих сотен лет, становится более совершенной и менее трудоемкой
Химия цветного стекла — сложные проценты
Нажмите, чтобы увеличить
Цветное стекло — это то, что является обычным явлением в нашей жизни, от зеленого цвета винных и пивных бутылок до красного, желтого и зеленого цветов светофора. Происхождение этих цветов — это то, о чем мы не задумываемся, но за это отвечает целый ряд различных элементов. На этом рисунке показаны некоторые из них и цвета, которые они придают.
Прежде чем более подробно обсуждать причину цвета, стоит обсудить химический состав самого стекла. На самом деле существуют разные виды стекла для разных целей. Подавляющее большинство стекла, которое мы используем ежедневно, — это известково-натриевое стекло; это прежде всего смесь диоксида кремния, оксида кальция (извести) и оксида натрия (соды). Он используется для различных целей, включая бутылки, контейнеры, оконные стекла и стаканы для питья. Однако это не единственный тип стекла, который мы можем изготовить.
Другим типом, с которым знакомы те, кто работает в научных лабораториях, является боросиликатное стекло. Помимо диоксида кремния, этот тип стекла содержит триоксид бора. Он обладает большей прочностью в сочетании с большей химической и термостойкостью, что обуславливает его использование в лабораториях, а также в посуде. Кроме того, он используется в линзах фонариков, пропуская более высокий процент света по сравнению с пластиком. Также возможен ряд других типов стекла, таких как свинцовое стекло, но они выходят за рамки этого поста.
На самом деле цветное стекло можно производить разными способами, но есть три основных метода. Первый включает введение в стекло оксидов переходных металлов или редкоземельных металлов. Обычно это достигается добавлением в стекло оксидов металлов. Ионы металлов поглощают определенные длины волн света, варьирующиеся в зависимости от металла, что приводит к появлению цвета. Здесь подробнее о том, что вызывает цвет ионов переходных металлов.
Другим способом введения цвета является образование коллоидных частиц. Это просто означает частицы вещества, взвешенные по всему стеклу. Эти частицы часто образуются в результате обработки теплом, образуя так называемые «яркие цвета». Коллоидные частицы рассеивают свет определенной частоты, когда он проходит через стекло, вызывая окрашивание. Примеры этих красителей в виде коллоидных частиц включают золото, придающее рубиново-красный цвет, и селен, придающий оттенки от розового до интенсивно-красного.
Последний основной способ придания цвета — простое добавление в стекло уже окрашенных частиц. Примеры этого типа окраски включают молочное стекло и дымчатое стекло; молочное стекло получают добавлением оксида олова.
Цветное стекло находит очевидное применение в декоративных целях – например, витражи используют окрашивающий эффект ионов металлов. Однако цвет стекла может быть не только эстетичным. Например, пивные бутылки окрашены в зеленый или коричневый цвет, чтобы отсечь определенные длины волн ультрафиолетового излучения, которые в противном случае могут способствовать порче пива и появлению «вонючего» вкуса. Он также используется в некоторых химических бутылках для аналогичной цели.
Цвет стекла — это гораздо больше, чем описано в этом кратком обзоре. Если вам интересно узнать об этом подробнее, перейдите по ссылкам ниже.
Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Хотите поделиться этим в другом месте? Ознакомьтесь с рекомендациями по использованию контента сайта.
Ссылки и дополнительная литература
- Свойства оптического стекла – Бах, Нейрот и другие (платный доступ)
- Цветное стекло — Университет Рутгерса
- Структурная химия стекол – KJ Rao (частично доступно онлайн)
- Цвета для бутылок/стекла – идентификация и информация об исторических стеклянных бутылках
Нравится Загрузка…
Из чего делают витражи и что придает им цвет?
Навигация
Вы видели много витражей — от стеклянных бутылок до церковных окон. Витражи производились и пользовались тысячелетиями благодаря своей красоте, технологичности и долговечности. Но из чего делают витражи? Ниже приводится краткое обсуждение витражей и проектов, которые мы любим делать с их помощью.
Цвет стекла
Нас часто спрашивают, как наше стекло приобретает свой цвет. Стекло, которое мы используем, сделано в определенных цветах. Он «окрашивается» в процессе производства, а не путем последующего окрашивания. Прозрачное стекло изготавливается из кварцевого песка и других ингредиентов, придающих ему необходимую прозрачность, температуру плавления и прочность.
Стекло окрашивается путем добавления оксидов металлов или металлических порошков в расплавленное стекло. В зависимости от металла стекло приобретает тот или иной цвет. Возможно, вы видели «кобальтово-синее» стекло — да, этот цвет получается из-за добавления кобальта. Оксиды меди также окрашивают стекло в голубой или голубовато-зеленый цвет. Сера и кадмий дают желтый цвет. Оксиды железа дают зеленый и коричневый цвет. Олово дает белый цвет. Хром дает изумрудно-зеленый цвет. В раннем производстве стекла самым редким цветом был красный. Это потому, что для красного цвета требовалась самая дорогая добавка — золото. Сегодня химики нашли другие ингредиенты, которые производят красный цвет, но в истинно старинных витражах вы не увидите много красного стекла. (Подробнее: см. статью «Элементы цвета» на сайте Geology.com, чтобы узнать больше об окрашивании стекла оксидом металла. Подробнее о производстве стекла см. в видео от Bullseye Glass.)
Еще дороже радужные и дихроичные стекла. Иридизированное стекло получают путем нанесения на стеклянный лист тонкого слоя оксида металла. Очки «Ирид» имеют эффект радуги. Дихроичное или «дихроичное» стекло изготавливается путем добавления в стекло нескольких ультратонких слоев этих оксидов. Это заставляет дихростекло менять цвет в зависимости от угла обзора. Благодаря этому свойству и некоторой текстуре для изменения угла обзора с помощью дихростекла можно создавать удивительные цветовые эффекты. (Подробнее: см. статью Википедии «Дихроичное стекло».) В нашей студии мы используем стекло разных цветов, в том числе красное, иридное и дихроичное. (Просмотрите наше портфолио, чтобы узнать, как мы используем цветное стекло. )
Освинцованные витражи
В Renegade мы используем витражи , материал , во всех своих работах, но когда мы ссылаемся на витражи , проект , это обычно окно для использования в доме, офисе или церкви. . На самом базовом уровне проект витража состоит из кусочков стекла, края которых каким-то образом соединены друг с другом.
Для соединения стекла обычно используются два материала – медная фольга и свинец. В каждом из них края стекла удерживаются в канале, который соответствует форме изделия. Медная фольга обычно используется любителями из-за простоты сборки. Свинец более дорог и сложен в использовании, но требует гораздо меньше припоя и дает очень однородный и предсказуемый результат. В Renegade мы используем свинец в наших витражных проектах, но мы часто ремонтируем изделия из медной фольги для клиентов.
Проект витража создается в несколько этапов. Во-первых, разрабатывается шаблон, который содержит информацию о точной форме и цвете каждой детали. Сегодня мы часто используем компьютерный дизайн для создания узоров, но многие художники-витражи до сих пор используют только карандаш и бумагу. Затем мы обычно печатаем этот шаблон в полном размере, чтобы использовать его при создании окна. Мы также можем использовать распечатки дизайна, чтобы помочь визуализировать и скорректировать окончательный проект. (Информацию о печати шаблонов для ваших собственных дизайнов см. на странице «Услуги».) Кусочки стекла вырезаются индивидуально в соответствии с шаблоном. Для этого используется набор инструментов, от резаков и плоскогубцев до алмазных шлифовальных машин.
Каждая часть помещается в H-образную полосу свинца, называемую пришла . Камешек разрезают и сгибают, чтобы плотно облегать каждый кусок. Затем концы коек спаиваются. Отделка изделия может включать в себя приклеивание стекла к раме — для получения более прочного окна — и, возможно, обработку рамы и припоя химическими веществами для их окрашивания.
После того, как окно будет готово, его необходимо очистить.