Стекло из чего делается: Из чего делают стекло. Виды, способы изготовления стекла ☑️ EraGlass

Содержание

Как делается стекло? Как из него изготавливают стаканы и бутылки?

Если вам интересно, откуда берется стекло, пойдите на пляж. Почти все стекло делается из песка, который на самом деле является измельченным кварцем. Песок содержит небольшую примесь железа. Именно железо придает стеклу, сделанному из обычного песка, зеленоватый цвет. Для производства абсолютно бесцветного прозрачного стекла, стекловары используют селен. Этот минерал придает стеклу легкий красноватый оттенок, который компенсируется зеленоватым цветом, и в результате стекло кажется бесцветным. (Для производства стекла других цветов стеклодувы добавляют другие вещества: кобальт — для глубокого синего цвета; марганец — для фиолетового; хром или железо — для зеленого.)

Чтобы получить стекло, песок необходимо расплавить. Вам наверняка приходилось ходить по раскаленному песку в солнечный день, поэтому вы догадываетесь, что для этого его нужно нагреть до очень высоких температур. Кубик льда тает при температуре около 0°С. Песок начинает плавиться при температуре не менее 1710 °С, что превышает максимальную температуру нашей привычной духовки почти в семь раз. Нагревание любого вещества до такой температуры требует больших затрат энергии, а следовательно, и денег. По этой причине при производстве стекла для повседневных нужд стекловары добавляют в песок вещество, помогающее песку плавиться при более низких температурах — примерно 815 °С. Обычно этим веществом является кальцинированная сода.

Однако, если при расплаве использовать смесь только песка с кальцинированной содой, можно получить удивительный сорт стекла — стекло, растворяющееся в воде (прямо скажем, не самый лучший выбор для стаканов).

Чтобы стекло не растворялось, нужно добавлять третье вещество. Стекловары прибавляют к песку и соде измельченный известняк (вы наверняка видели этот красивый белый камень).

Ученые до сих пор спорят, чем следует считать стекло — твердым веществом или очень вязкой (сиропообразной) жидкостью. Поскольку стекла окон старых домов внизу толще, а вверху тоньше, некоторые заявляют, что стекло со временем стекает. Однако на это можно возразить, что раньше оконные стекла делали не идеально ровными и люди просто вставляли их в рамы более толстым краем вниз. Даже изделия из стекла времен Древнего Рима не демонстрируют никаких признаков «текучести». Таким образом, пример со старым оконным стеклом не поможет разрешить вопрос, является ли стекло в действительности жидкостью высокой вязкости.

Стекло, из которого обычно делают окна, зеркала, стаканы, бутылки и лампочки, называется натриево-кальциево-силикатным. Такое стекло очень прочное, а в расплавленном виде ему легко придать нужную форму. Кроме песка, кальцинировавной соды и известняка в эту смесь (специалист говорят «шихту») входит немного окиси магния окиси алюминия, борной кислоты, а также вещества, предотвращающие образование пузырьков воздуха в этой смеси.

Все эти ингредиенты соединяют и смесь (шихту) помещают в гигантскую печь (самые большие из этих печей могут вмещать почти 1110000 кг жидкого стекла).

Сильный огонь печи нагревает смесь, пока она не начнет плавиться и не превратится из твердого» вещества в тягучую жидкость. Жидкое стекло продолжают прогревать при высоких температурах, пока из него не исчезнут все пузырьки и прожилки, поскольку сделанная из него вещь должна быть абсолютно прозрачной. Когда масса стекла становится однородной и чистой, огонь уменьшают и ждут пока стекло, превратится в вязкую, тягучую массу — как горячий ирис. Затем стекло выливают из печи в отливную машину, где оно разливается по отливным формам и формуется.

Однако при производстве полых вещей, например, бутылок, стекло приходится выдувать, как воздушный шарик. Раньше выдувание стекла можно было увидеть во время ярмарок и карнавалов, ныне этот процесс частенько показывают по телевизору. Вы, вероятно, видели, как стеклодувы дуют в кусок горячего стекла, висящего на конце трубки, и создают удивительные фигурки. Но выдувать стекло можно и с помощью машин. Основной принцип стеклодувов — дуть в стеклянную каплю, пока в середине не образуется воздушный пузырь, который станет полостью в готовой вещи.

После того как стеклу придана необходимая форма, его подстерегает новая опасность — оно может треснуть при охлаждении до комнатной температуры. Во избежание этого мастера стараются контролировать процесс охлаждения, подвергая застывающее стекло термообработке. Последний этап обработки — снятие лишних капелек стекла с ручек чашек или полировка тарелок с помощью специальных химикатов, делающих их идеально гладкими.

Долгое время учёные полагали родиной этого великого изобретения Египет. Это убеждение основывалось на том, что в гробнице фараона Аменхотепа (XVI век до нашей эры) нашлись несколько синих и зелёных бусинок, которые и считались древнейшим стеклом.

Однако позже в шумерском городе Ур на юге Месопотамии — области между реками Тигр и Евфрат — археологи нашли уже не отдельные бусинки, а целые бусы из стекла. Возраст этого женского украшения почти четыре с половиной тысячи лет. Более древних стеклянных изделий нигде не найдено.

Поделиться ссылкой

«Из чего делают стекло?» — Яндекс Кью

Производитель стекла «Vistrum»

Как делают стекло? | Материалы, методы производства и прочее

01/ Стекло твердое или жидкое?

Стекло представляет собой аморфное твердое вещество. Другими примерами аморфных твердых тел являются резина и пластик.

Твердые материалы могут быть определены как кристаллические или аморфные. Кристаллические тела состоят из внутреннего порядка. Это означает, что атомы или частицы расположены в определенном порядке. Напротив, в аморфном твердом теле нет порядка, потому что атомы расположены беспорядочно.

Иногда стекло классифицируют как переохлажденную жидкость. В результате это означало бы, что атомы внутри стекла медленно движутся. Однако такое описание стекла часто считают неточным или вводящим в заблуждение, поскольку атомы не движутся свободно.

Следовательно, стекло представляет собой аморфное твердое тело, а не переохлажденную жидкость. Несмотря на это, важно отметить, что даже аморфные твердые тела по-прежнему считаются состоянием вещества, находящимся между твердым и жидким.

02/Из чего сделано стекло?

Основными материалами для изготовления стекла являются песок, кальцинированная сода (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция). Но некоторые типы стекла будут иметь различные добавки для улучшения их назначения.

Песок

Песок представляет собой гранулированный материал, обычно встречающийся вблизи пляжей, рек или пустынь. Обычно это определяется размером. Например, он меньше гравия, но крупнее ила. Однако это также может быть определено его составом.

Формирование песка может занять тысячи лет. Это потому, что он образуется, когда камни разрушаются и разрушаются. Поэтому точный состав песка зависит от того, какие вещества присутствуют в породах.

Горные породы, содержащие кварц (кремнезем), разрушаются исключительно долго. Тем не менее, кварцевый песок является основным типом песка, который используется для производства стекла. Это потому, что он содержит большое количество диоксида кремния.

Силикат, также называемый двуокисью кремния (SiO2), представляет собой соединение в стекле, которое придает ему множество превосходных свойств. Некоторые из этих свойств включают:

Низкое тепловое расширение — имеет низкую тенденцию к изменению своей формы, объема, площади или плотности при изменении температуры
Устойчивость к термическому удару — может противостоять резкому изменению температуры, вызывающему напряжение
Устойчивость к высоким температурам — обычно может выдерживать температуры до 1832–2732 °F)
Устойчив к химическому выветриванию — выдерживает большинство кислот
Прозрачный — для видимого света, ультрафиолетового и инфракрасного

В целом песок является основным материалом, используемым для производства стекла. Кварцевый песок является лучшим типом для изготовления стекла, поскольку он содержит большое количество диоксида кремния. Это соединение придает стеклу многие из его замечательных свойств.

Кальцинированная сода (карбонат натрия)

Кальцинированная сода, также называемая карбонатом натрия, натронной известью или промывочной содой (Na2CO3), представляет собой еще одно соединение, добавляемое в стекло. Чистая кальцинированная сода представляет собой белую водорастворимую соль.

Кальцинированная сода добавляется в стекло, потому что она снижает температуру плавления диоксида кремния (основного компонента кварцевого песка). Следовательно, кальцинированная сода является флюсом — веществом, которое может снизить температуру плавления другого вещества.

Для производства стекла требуется флюс, такой как кальцинированная сода, поскольку температура плавления кварцевого песка исключительно высока и составляет 3110 °F. Следовательно, это делает производственный процесс более эффективным за счет снижения температуры плавления кварцевого песка до 1562 ° F.

Известняк (карбонат кальция)

Известняк, также называемый карбонатом кальция (CaCO3), представляет собой еще одно соединение, добавляемое в стекло. Чистый известняк представляет собой белый порошок, плохо растворимый в воде.

Известняк добавляют в стекло, поскольку он помогает стабилизировать стекло. Таким образом, он увеличивает долговечность стекла, чтобы предотвратить его разрушение.

Отходы переработанного стекла

Стекло полностью пригодно для вторичной переработки и может перерабатываться неограниченное время без ущерба для его качества. Благодаря этому из старого стекла можно сделать новое стекло.

Процесс относительно прост. Все, что для этого требуется, — это очистить стекло, раздавить его, а затем переплавить для получения нового продукта.

Добавки

В зависимости от типа производимого стекла необходимы различные добавки для изменения свойств стекла. Например, в стекло добавляют борную кислоту, чтобы сделать его более термостойким.

Другими примерами добавок являются:

Нитрат бария — делает стекло более прозрачным и предотвращает изменение цвета
Оксид бария — может использоваться в качестве флюса
Железо — позволяет стеклу поглощать больше тепла и инфракрасной энергии
Оксид лантана — увеличивает показатель преломления стекла
Оксид магния — повышает стабильность стекла
Сульфат натрия — предотвращает образование пузырьков воздуха в стекле

03/Как исторически производилось стекло?

Стекло производилось на протяжении многих веков, и считается, что оно возникло в Месопотамии, скорее всего, около 2500 г. до н.э. Древние люди, возможно, открыли стекло, экспериментируя с нагретым песком.

Производство стекла в древние времена было несколько ограничено. Однако Римская империя усовершенствовала производство стекла, добавив в процесс кальцинированную соду.

Стеклоделие получило широкое распространение, и многие страны Азии и Европы усовершенствовали это искусство. В результате в процесс были включены различные добавки для изменения цвета стекла или повышения его долговечности.

Поскольку для плавления песка требуются высокие температуры, использовались печи, так как открытый огонь не обеспечивал достаточного тепла. Кроме того, некоторые печи топили углем вместо дров, потому что уголь выделяет больше тепла.

Сегодня процесс производства стекла расширился, и теперь его можно производить в больших объемах. Стекло также используется для более широкого спектра целей, а это означает, что процесс стал более совершенным с использованием различных методов и добавок.

04/Как производится стекло?

Обзор

Сегодня стекло производится из песка, переработанного стекла или их комбинации. Песок или переработанное стекло плавятся, как правило, с кальцинированной содой, поэтому температура плавления снижается. Снижение температуры плавления повышает эффективность процесса, поскольку это означает, что для плавления песка требуется меньше тепла.

Пока песок растапливается, помимо кальцинированной соды можно добавить и другие добавки. Например, это могут быть добавки, изменяющие цвет стекла, повышающие его показатель преломления или повышающие термостойкость.

Песок обычно плавится в металлическом контейнере, помещенном в печь. Внутри печи песок переходит из твердого состояния в жидкое. Это жидкое состояние позволяет атомам двигаться более свободно. Следовательно, расположение атомов будет меняться при охлаждении, и это позволяет стеклу формироваться как аморфное твердое тело.

Когда песок полностью расплавится, его вынимают из печи для охлаждения. Существуют различные методы охлаждения стекла в зависимости от его применения. Тем не менее, все стекло должно быть сформировано до того, как оно остынет.

По мере охлаждения стекло становится более вязким (это означает, что консистенция становится более липкой). Из-за этого легче придать форму.

Процесс флоат-стекла

Наиболее распространенным методом изготовления листового стекла является процесс флоат-стекла. Флоат-стекло производится путем нагревания сырья — кварцевого песка, известняка, кальцинированной соды и магния в печи. После плавления он распределяется по значительному слою расплавленного олова. При движении вдоль роликов в печи отжига во время контролируемого процесса охлаждения эта смесь медленно затвердевает над расплавленным оловом. Отсюда выходит единая непрерывная гладкая лента стекла.

1. Пакетирование сырья

«Комбинирование» относится к смеси сырья, используемого для производства стекла. Партия должна быть точно измерена для достижения желаемого состава стекла. Прежде чем эти материалы можно будет использовать, они должны быть измельчены в мелкие частицы.

Дозирование сырья различается для разных видов стекла. Поэтому флоат-стекло требует особой смеси сырья.

Основными компонентами флоат-стекла (известково-натриевого стекла) являются:

Кварцевый песок (73%)
Сода кальцинированная (13%)
Оксид кальция (9%)
Магний (4%)
Стеклобой (стеклобой)

2.

Плавка сырья в печи

Сырье объединяется в периодическом процессе, а затем подается в печь, где оно нагревается примерно до 2732 °F вместе со стеклобоем (отходами стекла). Большинство печей для флоат-стекла вмещают около 1200 тонн стекла.

3. Налив расплавленного стекла на ванну с оловом

Расплавленное стекло заливают в ванну, наполненную расплавленным оловом. Этот процесс забирает расплавленное стекло из подающего канала. Ворота, известные как твил, регулируют количество стекла, которое можно вылить на расплавленное олово. Олово имеет высокий удельный вес, когезивно и не смешивается с расплавленным стеклом, что делает его идеальным материалом для производства флоат-стекла.

4. Охлаждение стекломассы в лере отжига

Печь лера отжига представляет собой длинную печь с градиентом температуры. Он используется для отжига (медленного охлаждения) флоат-стекла, транспортируемого по градиенту на роликах или конвейерной ленте. В результате стекло после отжига становится прочнее, с меньшими внутренними напряжениями и меньшим риском разрушения.

5. Проверка качества, автоматическая резка и хранение

После того, как стекло остынет, оно будет проверено на наличие дефектов. Его также можно разрезать по мере необходимости и бережно хранить, так как большие листы стекла требуют особого ухода.

Процесс плавления стекла

Процесс плавления стекла — это еще один метод изготовления плоского стекла. Однако вместо того, чтобы подвешивать расплавленное стекло в расплавленном олове, оно подвешивается в воздухе.

1. Плавление

Процесс начинается с плавления сырья — кварцевого песка, кальцинированной соды и любых необходимых добавок.

2. Рафинирование

После этого расплавленные материалы гомогенизируются (делаются однородными) перед переходом к следующему этапу.

3. Формовка

Затем стекло выгружается из печи в изопару. Изопипа представляет собой большой накопительный желоб с V-образным дном. Чтобы контролировать вязкость смеси и гарантировать равномерный поток, изотрубка тщательно нагревается.

Лист стекла, все еще прикрепленный к изопипе, подается в волочильный механизм для удлинения и охлаждения на воздухе. На ключевые характеристики, такие как толщина стекла, влияет точный контроль этого процесса.

4. Отжиг

Отжиг происходит, когда стекло все еще находится в воздухе. Температура тщательно контролируется, чтобы стекло не остывает слишком быстро.

5. Резка

После того, как стекло полностью остынет, его можно безопасно разрезать и бережно хранить.

Метод производства покровного стекла для электроники

Флоат-метод компании AGC позволяет производить стекло на том же уровне, что и метод плавления при производстве покровного стекла для электронного оборудования.

Кроме того, процесс производства флоат-стекла позволяет производить большое количество стекла за один раз благодаря большому размеру печи.

Таким образом, можно сказать, что флоат-метод позволяет производить стекло с меньшими затратами на единицу продукции, чем метод плавления при производстве покровного стекла для электронных приложений.

Компания AGC внедрила флотационный метод, применив передовую технологию, которая позволяет осуществлять вышеуказанное производство.

05/метод производства AGC

Сырье, которое AGC использует для своего флоат-стекла:

Силикагель
Стеклобой
Карбонат натрия
Доломит
Известняк
Сульфат натрия
Оксид железа или соединения металлов (для окрашивания)

Процесс флоат-стекла AGC включает смешивание сырья, его плавление в печи и заливку расплавленного стекла в ванну с расплавленным оловом. Когда стекло плавает в ванне с оловом, оно затвердевает. Затем стеклянная лента перемещается в зону отжига, где постепенно охлаждается при транспортировке на роликах. Покрытия можно наносить на стекло после его затвердевания.

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 задавались вопросом: 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.

Производство стекла Pilkington началось в Англии, где Аластер Пилкингтон изобрел процесс 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 прозрачное

Стекло прозрачное 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.

Мир Окон