Песок, температура и прозрачность — как создается стекло

Интересные идеи / 
Истории из жизни

Печь, высокая температура, ярко оранжевые капли стекла, идущие по конвейеру – я запомнила этот мир таким. Мир стекла и прозрачности, граничащей с призрачностью. Ведь когда видишь готовый продукт – бокал, ампулу, банку или новогодний шарик – тяжело поверить в то, что все начинается с обычного песка, что все создается человеком.

Тот день был очень жарким. Душным. Плотным. И прозрачным. Мы сидели в кафе с кондиционером и окном на всю стену. Владимир Александрович рассматривал стакан профессиональным взглядом, а я думала о самой высокой температуре, которую способен выдержать человек.

— Какая температура была в печи, когда вы делали ремонт? – спрашиваю я о том, что интересовало меня с детства. – Никто точно не знает, — говорит Владимир, — но тонкая ткань превращалась в пепел за несколько секунд. – Как же вы выдерживали? – не могу поверить я. – Мы заходили в печь на 1-2 минуты, делали, что могли и выходили. За нами шла следующая пара и так по цепочке, – просто отвечает Владимир, не видя в этом никакого подвига.

Это можно назвать адом на земле, но стекольщики называют это просто – работой.

Сутки по цепочке. 1540° в печи. Кипящее стекло. Это можно назвать адом на земле, но стекольщики называют это просто – работой.

— Такая температура ведь не везде, — успокаивает меня Владимир, — ремонты в печи случались по несколько раз в год, остальное время мы прохлаждались, температура в цехах всего лишь на чуть-чуть выше сегодняшней, — улыбается он и смотрит в окно. – А ты знаешь, что такие окна раньше делались из халявы? – спрашивает он и начинает рассказывать. Про стеклянный цилиндр, из которого выдували подобные изделия, о елочных игрушках, которые очень любят стеклодувы, о муранском стекле, которое так красиво переливается на солнце, и о стеклодроте, который тянется бесконечной линией.

Я слушаю его и мне начинает казаться, что весь окружающий мир, на самом деле, — сделан из стекла. Владимиру Александровичу 69, и он до сих пор запускает новые стекловарные печи. – Мастеров стеклодувов когда-то не выпускали из Италии, чтобы они не раскрывали секреты мастерства, — говорит Владимир, — но теперь все несколько иначе. Хотя заменить человека при изготовлении тех же елочных игрушек все равно не удалось.

Стеклодув и выдувальщик – разница, оказывается в размере изделия. Медицинское стекло и пищевое – разница в составе. Кремний, натрий, кальций, сода. Мел. Песок. Мне показалось, что я разговариваю с химиком, но нет, Владимир – стекловар.

 – Если стекло идет с браком, это видно уже в печи, — говорит он. И не ждет результатов анализа песка, который все равно покажет, что всю партию нужно отправить в стеклобой. – Этому учат? – спрашиваю я, вспоминая о том месте на заводе, где огромными насыпями лежал мелко битый брак. – Нет, этому не учат. Все на практике, – отвечает Владимир и вспоминает.

Он не захотел уйти на пенсию и забыть обо всем. Потому что специалистов его уровня очень мало.

Он не захотел когда-то идти вверх по карьерной лестнице. Потому, что любую работу нужно делать хорошо. Он не захотел искать более прохладных мест назначения. Потому, что различал хорошее стекло и плохое прямо на старте, не дожидаясь бесконечной линии остывания. Он никогда не пропускал ремонты, когда в печи нужно буквально плавиться. Потому, что знал, что и в какой последовательности делать. Он не захотел уйти на пенсию и забыть обо всем. Потому, что специалистов его уровня очень мало. А муранское стекло потому и стало известным на весь мир, что знания о нем передавали от отца к сыну, из поколения в поколение.

Старший сын Владимира тоже стекольщик. И это совсем другая история. Совсем другой автоматизированный мир. – Раньше стекловары следили за параметрами, а теперь больше следят за порядком, — говорит он, — наши 100 тонн продукции в сутки – это капля, по сравнению с современными мощностями. Но печи… печи те же, — улыбается он, — 1600°.

– А знаешь, что стекло растворяется в воде? – спрашивает Владимир, раскрывая секреты вековых практик. Я не знала. Как не знала того, что с течением времени ничего, на самом деле, не меняется. Прогресс, автоматизация и достижения – стеклянная капля, по сравнению с чистыми душами настоящих стекловаров. Тянульщиков. Технологов. Мастеров. Тех, кто умеет работать. Не боится работы. Не убегает от горячих часов. Не думает о легкости. Только о любви. И о том, что любую работу нужно делать хорошо. Полностью. От чистого сердца. Такого, как настоящее, высокопробное, прозрачное стекло, равным которому нет никакого другого материала.

Любую работу нужно делать хорошо. Полностью. От чистого сердца. Такого, как настоящее, высокопробное, прозрачное стекло.

Мне больше не было жарко. И не душно. День был по-прежнему плотным. И прозрачным. Я рассматривала стакан и думала о вечном. О том, что весь мир держится на таких светлых людях, как Владимир Александрович.

Как изготовить стекло — технология производства

Рассмотреть себя в витрине магазина, умыться и глянуть утром в зеркало, понаблюдать за диковинным перемешиванием кофе с молоком сквозь прозрачные стенки чашки — привычные занятия. И никто не задумывается о том, как изготовить стекло, чтобы стать неотъемлемым атрибутом быта современного человека. Все начинается со смешивания необычных ингредиентов.

Технология производства стекла начинается с подготовки и смешивания составных частей. От степени подготовки ингредиентов зависит качество стеклянных изделий.

Сортировка основы для стекла

Перед тем как изготовить стекло, песок просеивают и сортируют. Сырье худшего качества пускают на производство оконного стекла, лучшее — на изготовление посуды, украшений, оптических линз и художественных изделий. Сказывается разница в размере крупинок и химическом составе: чем мельче песок, тем шире сфера его применения. Если преобладают крупные песчинки, то такой песок — основное сырье для оконного стекла.

Охлаждение и выравнивание стеклянной поверхности

Полученная смесь выливается в ванны, наполненные расплавленным оловом. Плотность последнего меньше плотности горячего стекла, поэтому оно ровно растекается по ванне. При этом охлаждается до температуры в 600 градусов, ведь температура олова ниже температуры жидкого стекла. Крупный ролик вытягивает мягкое стекло и проталкивает дальше.

Нарезание

Полученный «бесконечный» стеклянный лист надрезается алмазом. Режущее устройство двигается по траектории под углом. Лист подается постоянно двигающимися валиками. Алмаз «улавливает» движения, подстраивается и надрезает ровные листы. Далее один из валиков приподнимается и стекло рассоединяется по линии отреза.

Оборудование для изготовления стекол

Процесс производства стекла, конечно, длительный, но в настоящее время большинство операций автоматизированы. Оборудование разнообразное и дорогостоящее.

Основное оборудование стекольных заводов:

• транспортные средства для перевозки песка из карьеров к конвейерам;
• конвейерные ленты для перемещения сырья к местам сортировки;
• барабаны для мытья песка;
• сортировочные устройства;
• фильтрующие установки;
• установки для смешивания компонентов;
• стеклоплавильные печи;
• ванны для выравнивания или устройства для вытягивания листов стекла;
• укомплектованные роликами конвейеры для передвижения стекла по цеху;
• автоматизированный прибор с алмазом для разрезания листов;
• пневматические захватывающие устройства.

Воздействие на окружающую среду

Основное воздействие производства стекла на окружающую среду обусловлено процессами плавления, при которых в атмосферу выделяются различные газы. Например, сжигание топлива или природного газа и разложение сырья приводят к выбросу диоксида углерода.

Аналогичным образом, при разложении сульфатов в материалах партии образуется диоксид серы, который способствует подкислению. При разложении соединений азота высвобождаются оксиды азота, что способствует подкислению и образованию смога. Кроме того, при испарении из сырья и расплавленных компонентов в атмосферу выбрасываются тонны частиц.

Другие факторы, такие как выбросы летучих органических соединений и образование твердых отходов в процессе производства, также вызывают экологические проблемы.

Однако переработанное стекло может решить многие из этих проблем. Его можно переработать несколько раз без значительной потери качества. Каждые 1000 тонн переработанного стекла могут привести к сокращению выбросов углекислого газа на 300 тонн и экономии энергии на 345 000 кВтч.

В меньшем масштабе переработка одной стеклянной бутылки может сэкономить достаточно энергии для питания 20-ваттной светодиодной лампы в течение часа.

Несмотря на то, что обе технологии производства значительно улучшились с точки зрения эффективности, дальнейшее сокращение выбросов частиц пыли, двуокиси углерода и двуокиси серы по-прежнему является основной экологической задачей при производстве листового стекла.

Стекло в домашних условиях

Народные умельцы могут изготовить стекло даже дома. Для начала нужно просчитать пропорции компонентов. Изучив, из чего делают стекло, в состав будущей стеклянной смеси включают: песок, соду, известь, стекло битое.

Вот как изготовить стекло для дома:

1. Подготовка основных компонентов. Необходимо 180 грамм пищевой соды нагреть на огне до испарения влаги. Прогреть 400 грамм просеянного промытого песка на огне, просушить. Измельчить 80 грамм извести. Засыпать в одну посуду. Добавить 10 грамм борной кислоты и две столовой соли пищевой.
2. Чтобы самому изготовить стекло, следует подготовить емкость. Металлическую посуду для сохранения целостности в сильном огне желательно обмазать смесью из жидкого стекла и глины в несколько слоев. Для этого несколько ложек глины для лепки перемешать с водой до жидкого состояния. Затем добавить одну-две ложки жидкого стекла. С помощью кисточки покрыть посуду.
3. Прокалить обмазанный сосуд на газе. Его поверхность покроется выпуклыми «пупырышками».
4. Подготовить стеклянный бой: разбитую посуду просеять. Три столовые ложки мелких стеклянных частичек засыпать в посуду для варки. Добавить остальное сырье.
5. Полученную шихту поставить в огонь. Поддувать можно с помощью горна. Через три–четыре часа смесь расплавится до жидкой консистенции стекла.

Как делают особые виды стекла

В настоящее время производят много разных типов стекла, которые нашли своё применение в самых разных сферах. Какие же это стёкла?

Цветное

Чтобы получить тот или иной цвет стекла, в смесь добавляют разные химические элементы:

• Хром придаёт зелёный оттенок.
• Оксид урана – ярко-жёлтый.
• Оксиды никеля – фиолетовый или коричневый.
• Оксиды железа – оттенки красного цвета.
• Оксид меди – голубой и зелёный в зависимости от типа стекла.
• Оксид кобальта – в зависимости от его количества получают оттенки от голубого до фиолетово-синего.

Плоское стекло

Это листовое стекло, которое устанавливается в обычных окнах, зеркалах, автомобильной технике. Его делают нужной толщины, охлаждают и при необходимости сгибают. А для того, чтобы сделать стеклопакет, несколько стеклянных листов соединяют рядом друг с другом. Бывают 2-х и 3-х камерные стеклопакеты, между которыми находится вакуум или воздух

Стеновые стеклоблоки

Это красивые стекла, которые применяют при изготовлении световых люков, различных архитектурных решениях. Когда через эти стёкла проходит свет, они выглядят очень даже симпатично. Стеновые стеклоблоки делают из 2-х листов стекла, которые спрессовываются и обжигаются.

Бронированное

Это многослойное стекло, которое имеет пуленепробиваемое свойство. Бронированное стекло изготавливают по специальной технологии и применяют при строительстве банков, ювелирных магазинов, в автомобилях и других объектах, требующих высокий уровень безопасности. Впервые бронированное стекло установили в США в 1941 г. на окна Белого дома.

Кварцевое

Это стекло из одного компонента – природного кристалла, который добывается в виде пегматитового кварца или горного хрусталя. Добывают это вещество из земли. Это очень ценное стекло, которое используется для изготовления кварцевых часов и лабораторного оборудования.

Стеклокерамика

Этот вид стекла был придуман на заводе Corning. Стеклокерамика обладает свойствами стекла и поликристаллических веществ. Это стекло применяют в зеркалах, телескопах, проекторах, варочных панелях. Стеклокерамика создаётся путём контролируемой кристаллизации, которая не применяется при производстве стандартных стёкол.

Стеклоэмаль

Применяют такой тип материала для покрытия керамических и металлических изделий (керамическая плитка, посуда, сантехника), кухонных плит, водонагревателей, стиральных машин. Изделия, покрытые стеклоэмалью, прочные, стойкие к внешним повреждениям, имеют отличительный блеск. А горячее эмалирование металлических ванн придаёт им долговечность и прочность.

Светочувствительные стекла

Это стекло имеет очень чистый состав. Его главное свойство – при воздействии электромагнитным излучением через него видно изображение. Применяют фоточувствительные стёкла при изготовлении микросистем.

Стекловолокно

Это очень тонкие нити из стекла, которые применяют в объёмном виде для звуко- и теплоизоляции. Также стекловолокно применяют в бассейнах, дверях, автомобилях, товарах для спорта.

Жидкое стекло

Это стекло тоньше обычного волоса в 500 раз! Жидкое стекло заполняет любые поверхности, заполняя трещины и другие неровности. Этот нанотехнологическое изделие обеспечивают защиту от жидкостей, высоких температур, УФ-излучения, бактерий.

Хрусталь

Это стекло содержит свинец. Хрусталь применяют для изготовления предметов декора. Отражение света от хрусталя происходит резко, что придают вещам красивый блеск.

Богемское

Другое название этого вида стекла – богемский хрусталь. Это очень красивое стекло, которое высоко ценится уже много столетий. Его делают вручную: режут, гравируют, выдувают и окрашивают. Богемское стекло производят в Чехии.

Оптическое

Эти стёкла однородны, имеют свою степень прозрачности для максимальной компенсации искажений. При их производстве в шихту нередко добавляют редкоземельные вещества.

Оптическое стекло имеет свой показатель преломления и коэффициент средней дисперсии, что определяют следующие виды: кроны, кронфлинты, флинты. По ГОСТу существует целых 180 марок оптических стёкол.

Самые лучшие и сложные оптические стёкла применяют в космонавтике, военной промышленности, научных исследованиях.

Фотохромные и атермальные стёкла

Фотохромные стёкла могут менять светопоглощение при изменении освещённости, а термохромные – при смене температуры окружающей среды. Яркий пример – это очки-хамелеоны.

В автомобилях некоторые автовладельцы устанавливают атермальные стёкла, которые предотвращают нагрев салона на солнечном свете сохраняя при этом хорошую светопропускаемость.

Электрохромное стекло

В состав многослойного электрохромного стекла входят прозрачные электроды и плёнка с жидкими кристаллами. Эти вещества располагаются между слоями обычных стёкол. При подаче напряжения на электроды электрохромное стекло может менять свою прозрачность.

Смарт-стекло

Это современные стёкла, которые могут изменять свои свойства (прозрачность, матовость и др.) при изменении яркости света, подаче электронапряжения и температуры.

Облегчённое

Облегчённая стеклотара очень удобна за счёт сниженной массы, которая не меняют свои свойства. К примеру, пустая бутылка 660 мл будет весить всего 360 гр. Облегчённое стекло делают следующим образом. В момент формирования стеклянной капли она распределяется по заготовке более равномерно.

Посмотрите интересное видео, как сделать жидкое стекло из обычного силикагеля (наполнителя для кошачьего туалета).

Стандарты качества

Видов стекла огромное множество. Для определения качества каждого вида созданы государственные стандарты, в котором описаны свойства и качественные характеристики.

Существуют ГОСТы для стекла кварцевого, листового, медицинского, многослойного, моллированного, неорганического, оптического и прочих разновидностей. В них описаны технологии производства, марки, методы определения качества, классификации.

Стекло на Руси. Развитие ремесленного дела

К нам стекло попало из Византии. Осуществляя раскопки в Киево-Печерской лавре, археологами были найдены стекольные мастерские, относящиеся к XI веку. Изделий, конечно, сохранилось не много и большинство секретов мастерства оказались утраченными. А потому сложно предположить, какой именно была история стекла в России и была ли она вообще.

Всемирная история неоднократно подтверждает: некоторые вещи человечеству приходилось изобретать заново. Возрождение стекольного дела произошло в XVII веке, а именно в 1639, когда мастер из Швеции Ю. Койет отстроил неподалеку от Санкт-Петербурга завод, производивший стекла для окон и аптекарские склянки, через 30 лет открылся Измайловский завод. Там изготавливались только дорогие изделия, прообразом которых стали венецианские шедевры.

В XVIII веке в окрестностях Санкт-Петербурга функционировало уже несколько стекольных предприятий. Была разработана новая технология производства цветного стекла. Изделия отделывались серебром и золотом, а также украшались разного рода эмалями.

Марки стекла

Крупные производственные компании занимаются выпуском листовых видов стекла широкого перечня. Это связано с популярным остеклением крупных офисных и торговых зданий в крупнейших городах. Поэтому производственники часто используют № 111-90 ГОСТ «Стекло листовое. Технические условия».

По назначению стекло подразделяют на такие марки:

• М1 — зеркальное улучшенное. Толщина изделий не более 6 мм и не менее 2 мм. Предназначено для ветровых стекол автомашин, зеркал качественных.
• М2 — зеркальное. Используют для производства зеркал, стекол в общественном транспорте.
• М3 — полированное техническое. Производят декоративные элементы мебели, зеркала.
• М4 — полированное оконное. Служит для качественного остекления конструкций светопрозрачных, безопасных стекол транспортных средств.
• М5 — неполированное оконное улучшенное. Используется для стекол сельскохозяйственного транспорта.
• М6 — неполированное оконное. Служит для создания светопрозрачных конструкций.
• М7 — полированное витринное. Толщина составляет от 6,5 мм до 12 мм. Используют при оформлении витрин, витражей.
• М8 — неполированное витринное. Из него изготавливают витрины, фонари.

Классификация стеклянных изделий

Вокруг человека полно предметов из стекла или с его включениями. Обобщить их можно по назначению использования.

Основные группы изделий из стекла:

1. Бытовые изделия. Которые в свою очередь подразделяют на хозяйственные, художественно-декоративные, кухонную посуду. Хозяйственные изделия служат для консервирования и хранения продуктов питания. Художественно-декоративные — обладают высокими эстетическими свойствами и служат для украшения интерьера. Кухонная утварь изготавливается из боросиликатного или ситаллового стекла, обладающего огнеупорными свойствами. Поэтому ассортимент представлен жаровнями, кастрюлями, утятницами.
2. Строительное — стекло, используемое в строительстве. Производство включает в себя стекло для окон, витрин, витражи, стеклопакеты, стеклоблоки, прочие строительные изделия.
3. Техническое — стекло, имеющее узкую специализацию. Включает в себя медицинское оптическое, лабораторную посуду, транспортное, используемое в электрике, детали для автомашин.

Рынок

В 2021 году мировой рынок производства стекла оценивался в 127 миллиардов долларов, и, по прогнозам, в период с 2021 по 2027 год он будет расти на 4,1%.

Основными факторами, способными стимулировать рост рынка, являются постоянно растущий спрос на бытовую электронику и проникновение искусственного интеллекта в потребительские и бизнес-приложения.

Плоское стекло, как ожидается, будет играть ключевую роль в архитектурных решениях в течение ближайшего года.

Недавняя тенденция предполагает быстрый переход в архитектуре зданий, который максимизирует естественный дневной свет за счет интеграции плоского стекла в крыши и фасады. Поскольку плоское низкоэмиссионное стекло с тройной изоляцией из серебра способствует значительной экономии энергии, его можно широко использовать в экологичных зданиях по всему миру. Солнечное плоское стекло, вероятно, также значительно вырастет в ближайшие несколько лет.

В настоящее время Китай является ведущим мировым экспортером стекла и изделий из него, на его экспорт приходится более 23% мирового экспорта стекла и изделий из него на сумму около 18 миллиардов долларов. На долю Германии и США приходится примерно 9% и 7% мирового экспорта стекла.

Применение стекла

Используется стеклянная продукция во многих сферах человеческой деятельности. В некоторых важна его твердость, в других — прозрачность, качество ценится везде одинаково.

Направления применения стекла:

1. Оптика. Первоочередное значение придается прозрачности будущих оптических элементов. Используется в научной, военной, аэрокосмической деятельности и для выпуска потребительской оптики.
2. Прозрачное стекло. Активно применяют в строительстве для возведения световых конструкций.
3. Цветное стекло — основа при создании витражей, прочих мозаик.
4. Художественное стекло. Данный вид используют для создания оригинальных украшений, элементов интерьера.
5. Стеклоэмаль. Это прочный материал с высокой устойчивостью к истиранию. Активно используется для покрытия керамической плитки, ванн, сантехники из фаянса, гальванических ванн.
6. Стеклоткань, стекловолокно. Из них производят стекловату, стеклотекстолит и другие материалы.
7. Оптическое волокно. Оно служит для изготовления особых нитей для проведения связи, интернета, телевизионных сетей.
8. Фотохромное стекло. Для защиты от света используется данный вид стекла. Применяют при производстве солнцезащитных очков, для затемнения окон в общественном транспорте.
9. Диэлектрическое стекло — активно используется для производства изоляторов в электротехнической промышленности.

Метод 2: выдувание стекла

В этом стеклоформующем методе расплавленное стекло раздувается в пузырь с помощью выдувной трубки. Оно используется для производства бутылок и другой тары.

Как это работает?

Инфляция относится к процессу расширения расплавленного куска стекла путем впрыскивания в него небольшого объема воздуха. Поскольку атомы в жидком стекле связаны прочными химическими связями в беспорядочной и неупорядоченной сетке, расплавленное стекло достаточно вязкое, чтобы его можно было выдувать. По мере остывания он медленно затвердевает.

Чтобы облегчить процесс выдувания, жесткость расплавленного стекла увеличивают за счет небольшого изменения его состава. Оказывается, добавление небольшого количества Натрона делает стекло более жестким для выдувания. (Натрон — это природное вещество, содержащее декагидрат карбоната натрия и бикарбонат натрия.)

При выдувании более толстые слои стекла охлаждаются медленнее, чем более тонкие, и становятся менее вязкими, чем более тонкие. Это позволяет производить выдувное стекло одинаковой толщины.

За последние пару десятилетий были разработаны более эффективные и действенные методы выдувания стекла. Большинство из них включает одни и те же шаги:

Шаг 1: Поместите стекло в печь и нагрейте его до 1300 °C, чтобы сделать его пластичным.

Шаг 2: Поместите один конец выдувной трубки в печь и катайте им по расплавленному стеклу, пока к нему не прилипнет «капля» стекла.

Шаг 3: Раскатайте расплавленное стекло по марверу, плоской металлической пластине, которая сделана из полированной стали, графита или латуни и прикреплена к деревянному или металлическому столу. Марвер используется для контроля формы, а также температуры стекла.

Марвер используется для формования стекла

Шаг 4: Вдуйте воздух в трубу, чтобы создать пузырь. Соберите больше стекла над этим пузырьком, чтобы сделать более крупный кусок. После того как стекло получило желаемый размер, дно готово.

Шаг 5: Прикрепите расплавленное стекло к стержню из железа или нержавеющей стали (обычно известному как острие), чтобы сформировать и перенести полую деталь из паяльной трубы.

Шаг 6: Добавьте цвет и дизайн, окунув его в битое цветное стекло. Эти раздавленные куски быстро прилипают к основному стеклу из-за высокой температуры. Сложные и подробные узоры можно построить, используя трость (стержни из цветного стекла) и муррин (стержни, разрезанные в поперечном сечении для выявления узоров).

Шаг 7: Возьмите полученное изделие обратно и раскатайте его еще раз, чтобы придать ему требуемую форму.

Шаг 8: Снимите стекло со стеклянной трубы с помощью стального пинцета. Обычно нижняя часть выдувного стекла отделяется от вращающейся выдувной трубы. Его можно извлечь из паяльной трубки одним касанием.

Шаг 9: Поместите выдувное стекло в печь для отжига и дайте ему остыть в течение нескольких часов. Во избежание случайного образования трещин не подвергайте его резким перепадам температуры.

Римское выдувное стекло IV века нашей эры

Этот метод требует особого терпения, упорства и сноровки. Для создания сложных и крупных изделий требуется группа опытных мастеров по стеклу.

Подробное руководство по стеклу: от песка до прозрачности

Стекло, возможно, является самым универсальным материалом, который когда-либо открывал человечество. Неудивительно, что при наличии множества различных видов стекла существуют тысячи уникальных применений, созданных из этих невероятных ресурсов.

У подавляющего большинства людей сложилось впечатление, что стекло из-за его веса является более дорогим материалом, чем пластик. Тем не менее, это распространенное заблуждение, которое увековечивалось пластиковой промышленностью на протяжении десятилетий. На самом деле, стекло служит дольше, чем пластик, и его можно перерабатывать бесконечно, доказывая, что этот материал намного превосходит то, что нам говорили.

Давайте посмотрим, что такое стекло и как оно делается!

‍

‍

Краткая история стекла

Процесс производства стекла может показаться сложным, но на самом деле он довольно прост и существует уже более миллиона лет. Первые упоминания о стекле были найдены с использованием вулканического стекла или обсидиана (стекло, созданное природой), которое использовалось в качестве наконечников стрел, ножей, денег или украшений.

Богатая история выдувания стекла восходит к 1 веку до нашей эры, когда самые старые из известных стеклодувов начали осваивать торговлю в Сирии и Палестине. С тех пор выдувание стекла и производство стекла получили широкое распространение, быстро став одним из самых ценных строительных материалов для самых разных целей.

‍

‍

Из чего сделано стекло?

‍
Стекло начинается с песка, вроде того, что мы находим на наших любимых пляжах. Это тонкое, почти порошкообразное вещество состоит из смеси песка, характерного для стекла, и кварца, называемого кварцевым песком.

Стеклянные контейнеры в основном изготавливаются из базовой смеси кремнезема, известняка и кальцинированной соды, переплавленной в вязкую жидкость. Когда основа расплавляется, ее иногда обрабатывают дополнительными материалами, чтобы изменить функциональность после охлаждения. Эти различные смеси создают уникальные свойства, поэтому стекло лучше всего подходит для определенной цели.

Существуют различные типы ингредиентов стекла, кроме этой основы, но 90% ¹ всего производимого стекла начинается с этих трех. Конечно, с различными добавками можно использовать по-разному, например, сделать стекло более прочным, более термостойким или добавить цвета.

Одинаково для разных цветов стеклянных изделий, каждый оттенок создается по-разному, с добавками, подчеркивающими яркость цвета. Большинство этих добавок представляют собой различные типы оксидов, например, диоксид марганца для прозрачного или светло-фиолетового стекла, оксид хрома для зеленого и так далее.

Часто цвет также зависит от различных металлических добавок, таких как железо или никель. Однако добавляются другие важные компоненты, которые могут изменить цвет, такие как кальций, уголь и различные фосфаты. Каждый оттенок стекла не может быть объединен в процессе, потому что добавки будут вступать в химическую реакцию друг с другом.

После того, как определенные ингредиенты объединены, смесь нагревается в высокотемпературной печи до температуры выше 3000 градусов! Температура настолько экстремальна, что кварцевый песок плавится в жидкость, которая неизбежно затвердевает в стекло, которое мы используем каждый день.

Существует несколько различных процедур, которые можно использовать для формования стекла в различные изделия, его можно выдувать вручную или на машине, заливать в форму или так называемое флоат-стекло.

‍

‍

Выдувное стекло

Выдувное стекло обычно предназначено для художественных или индивидуальных изделий, но некоторые машины также используются для выдувания стекла в более крупном производственном процессе.

Декоративные узоры, выдуваемые вручную, более сложны и требуют человеческого прикосновения, что делает их более желанными и немного менее распространенными, чем обычно производимое стекло. В этом процессе «капля» или большая жидкая стеклянная сфера прикрепляется к концу металлического стержня, называемого выдувной трубкой, затем стеклодув использует трубку как соломинку, чтобы вдувать воздух в стекло.

После того, как стекло расширится на воздухе, им можно манипулировать с помощью термостойких инструментов, таких как пинцет. Стекло часто повторно нагревают и повторно выдувают до тех пор, пока не будет достигнута правильная форма, добавляя другое цветное стекло для корректировки дизайна.

Затем конечный продукт затвердевает, помещая его в печь, обычно регулируемую при температуре около 900 градусов. Это позволяет стеклу медленно охлаждаться, предотвращая повреждения и обеспечивая его качество.

‍

‍

Стеклянные формы

Формы являются более распространенной формой производства стекла и используют те же методы, что и выдувание. Профессиональные стеклодувы иногда используют формы для своих изделий, но не так часто, как выдувное стекло. Хотя и выдувное, и формованное стекло можно изготавливать машинным способом, чаще всего можно увидеть форм , изготовленных таким образом.

В этом процессе капля отрезается лезвием с синхронизацией и перемещается в формовочную машину.

Затем машина использует метод прессования и выдувания для формования стекла в специальной форме, используя силу тяжести и одновременно нагнетая горячий воздух в каплю. Это вдавливает стекло в углы формы.

Затем форму удаляют, а стекло повторно нагревают при более низкой температуре. Снижение температуры означает, что стекло постепенно охлаждается для обработки и окончательной обработки продукта.

‍

‍

Флоат-стекло

Последний вариант обработки стекла называется методом флоат-стекла. Этот подход используется в основном для больших стеклянных плит, таких как окна или строительные материалы. Использование процесса флоат-стекла создает плиту без искажений, которую можно разрезать на более мелкие части, что идеально подходит для единиц массового производства.

Расплавленное стекло выкладывается на большую плиту из олова, материала, который отталкивает стекло — подумайте о масле и воде, здесь применима та же идея. Стекло плавает над оловом и равномерно распределяется по поверхности, при этом температура регулируется до тех пор, пока его можно будет медленно охлаждать с течением времени.

Любому стеклу требуется время для охлаждения, поэтому оно является таким стабильным материалом. По сравнению с другими методами, флоат – самый молодой процесс в производстве стекла, так как он был открыт всего 70 лет назад в 19 веке.50-е годы! Довольно примечательно, что спустя миллионы лет после открытия стекла мы все еще изучаем новые способы производства этого адаптируемого ресурса.

‍

‍

Потенциал стекла

‍

Хотя существуют различные типы процессов производства стекла, продукт остается одним и тем же: неорганический твердый материал, непроницаемый для природных элементов. Этот конечный продукт можно бесконечно перерабатывать и перерабатывать, создавая новые области применения для каждого нового продукта. Поэтому, когда мы разбиваем стекло, это не потерянный продукт, а потенциал для чего-то совершенно нового.

Стекло — интересный материал, потому что со стеклом открываются безграничные возможности. Система вторичной переработки обочины перерабатывает только около 24% ² стекла… а стекло, которое не перерабатывается, останется на свалке в течение миллиона лет!

Стекло всегда следует перерабатывать, потому что эти материалы являются бесценным ресурсом, и Lasso делает именно это!

‍

Будьте в курсе ♻️ для упрощения утилизации знаний и получения уведомлений, когда Lasso запустится рядом с вами!

‍

‍

#recyclingrevolution

‍

‍

‍

<sup>Источники: 90 017 1. https://www.thomasnet.com/articles/plant-facility-equipment/soda-lime -glass/
2. https://www.gpi.org/glass-recycling-facts</sup>

‍

Как производится стекло? | Vermont Public

Как производится стекло? Почему бьется стекло? Почему лопаются пузыри? Как внутри пузыря? Мы делаем все ясно в этом эпизоде! Наши вопросы от детей из Аризоны, Бразилии, Калифорнии и Камбоджи.

Идет загрузка…

Стекло производится из кварцевого песка. Этот особый песок отправляется стекольному производителю или на фабрику, где его помещают в огромную печь или духовку при температуре 2400 градусов по Фаренгейту. Это намного горячее, чем ваша домашняя духовка, которая, вероятно, достигает только 500 градусов.

В Simon Pearce, компании по производству выдувного стекла в Виндзоре, штат Вирджиния, печь работает постоянно и поддерживает температуру 24 часа в сутки, 365 дней в году без единого охлаждения.

Стеклодувы используют кварцевый песок, потому что он очень чистый. Майк Кушинг из Саймона Пирса говорит, что он сильно отличается от пляжного песка. «В песке есть много минералов и других элементов, которые отфильтровываются для нашего процесса. Забавный факт о стекле заключается в том, что все стекло прозрачное. Если вы видите кусок стекла зеленого или синего цвета, он просто меняет цвет, добавляя металл к процессу. Когда вы расплавите кварцевый песок, если вы добавите медь в эту смесь, очень небольшое количество превратит ваше стекло в синий цвет ».

Добавление серы или свинца сделает ваше стекло желтым, оксида никеля — фиолетовым, железа — коричневым. И есть другие химические вещества, которые можно добавить, чтобы обесцветить стекло, если кварцевый песок не совсем чистый.

Песок плавится в горячей печи, в результате чего получается жидкое или расплавленное стекло, прозрачное и очень горячее, и оно движется подобно лаве.

Большая часть стекла выливается в формы, чтобы придать стеклу другую форму, например бутылки, горячее жидкое расплавленное стекло выливается в форму формы, затем оно остывает и вуаля, это банка. Такие вещи, как окна, которые очень плоские и прямые, выливаются на плоскую поверхность, и они плавятся в этой форме. Это похоже на то, как если вы нальете воду на тарелку и поместите ее в морозильную камеру, она превратится в замороженный лист льда.

Но есть еще один способ, которым люди создают формы из стекла, и он называется выдуванием стекла.

Процесс производства Саймона Пирса сейчас очень похож на тот, которым производили стекло тысячу лет назад.
«Горячее стекло прилипает к металлическому стержню», — говорит Кушинг. «Мы используем полые металлические стержни, чтобы собрать жидкое стекло из печи. Оно очень похоже на мед, когда вы собираете его из печи. Это похожая текстура, и вы берете это стекло из печи, и мы используем различные инструменты, чтобы придать ему форму. в форму, которую мы хотели бы. И все наши части имеют деревянную форму. Поэтому, когда вы доводите стекло до температуры, которая является достаточно твердой, вы можете фактически поместить это стекло в форму, и вы дуете через полую трубу, и она принимает форма изделия, которое вы пытаетесь сделать».

Credit Jane Lindholm / VPR

/

VPR

В компании Simon Pearce в Виндзоре, штат Вирджиния, художник формирует расплавленное стекло, выдувая его через полый металлический стержень.

Стеклодув дует через стержень, чтобы придать стеклу форму. Затем они используют специальный инструмент, чтобы срезать стекло со стержня.

Затем с помощью тепла они доработали верхнюю часть объекта, как стакан для питья, чтобы он был красивым и гладким.

Работа со стеклом может быть опасной, если стекло не охлаждать с нужной скоростью, оно может разорваться на миллионы мелких осколков.

Выдувное стекло очень искусно, но большая часть стекла, которое мы используем, используется для таких вещей, как бутылки и банки, которые, скорее всего, производятся на заводе с помощью машины, но процесс очень похож, с использованием стальных форм, и стекло заливается в судно и машина могут обеспечить поток воздуха, формирующий изделие.

Кредит Джейн Линдхольм / VPR

/

VPR

Каково это внутри пузыря? Мы узнаем все о пузырях с исполнительным директором Монтширского музея науки, у которого есть некоторые идеи.