Из чего производят стекло: Как делают стекло? | Вечные вопросы

Содержание

Как делают стекло? | Вечные вопросы | Вопрос-Ответ

Основу стекла составляет один из самых распространённых материалов: кварцевый песок. Его подвергают специальной обработке, нагревая до критических температур. При этом отдельные частички песка сплавляются между собой. Затем следует быстрое охлаждение получившейся массы, в ходе которого песчинки просто не успевают вернуться в первоначальное состояние.

Процесс изготовления стекла состоит из нескольких этапов:

1. Песок плавят до жидкого состояния в специальной печи. Кварцевый песок плавится при температуре 2300 градусов Цельсия. Добавление карбоната натрия (соды) снижает необходимую для стеклообразования температуру до 1500 градусов Цельсия. Однако сода вызывает разъедание стекла водой. Поэтому, чтобы нейтрализовать это явление, в стекло дополнительно вводят оксид кальция (известь).

2. В зависимости от назначения стекла в эту смесь добавляют другие химические вещества.

Наиболее распространённая добавка для декоративных стекол — это оксид свинца, который обеспечивает блеск, а также низкую твёрдость, облегчающую резку. Чтобы сделать стекло более стойким, в него вводят оксиды магния или алюминия.

3. Чтобы придать стеклу нужный оттенок, в расплавленную массу добавляют оксиды различных металлов. Например, с помощью оксида железа его делают красным, оксида никеля — фиолетовым или коричневым, оксида урана — жёлтым. Медь или хром придают ему зелёный цвет разных оттенков.

4. Из расплавленной массы песка, соды, извести и других компонентов удаляют газовые пузырьки. Это подразумевает размешивание стекла до равномерной густоты и добавление таких веществ, как сульфат или хлорид натрия, оксид сурьмы.

5. Расплавленному стеклу придают форму. Это можно осуществлять одним из следующих способов:

Стекло выливают в ванну с расплавленным оловом, используемым в качестве субстрата, и продувают сжатым азотом для формования и полировки.
Именно так производят листовое стекло с 1950-х годов.
Расплавленную массу выливают в форму и дают стеклу остыть. Этот метод использовался египтянами, именно так создаётся большинство оптических линз.
Стекло собирают на конце полой трубы, а затем выдувают его, поворачивая эту трубу. Стекло формуется благодаря продуваемому воздуху, силе тяжести, действующей на его расплав, и любым инструментам, которые использует стеклодув. Так изготавливают вазы, стаканы, ёлочные игрушки и другие объёмные предметы.

6. Стеклу дают остыть, после чего его вновь подвергают тепловой обработке. Делается это, чтобы стекло стало более прочным . Этот процесс называется отжигом, при нём удаляются все точечные источники напряжений, которые могут образовываться в процессе охлаждения стекла.

7. На завершающем этапе на стекло наносят различные покрытия, ламинируют или обрабатывают его каким-либо другим способом для повышения прочности и стойкости. Листовое стекло режут на стандартные листы.

Смотрите также:

Из чего делают стекло

Можно удивиться тому, что когда в течение каждого дня люди видят изделия из стекла, не очень многие думают про то, как оно делается. Однако способ его изготовления достаточно интересный. И стеклом пользуются во многих областях деятельности. Из чего делают стекло вопрос достаточно интересный, а его процесс настоящее зрелище.

При производстве стекла пользуются главным компонентом, простым кварцевым песком. Непрозрачную субстанцию в сыпучем виде превращают в монолит. Она нагревается до достаточно высокой температуры. Потому происходит сцепление отдельных песчинок между друг другом. Смесь из стекла почти мгновенно охлаждается. Она не может принять своей исходной формы. Помимо всего, в стекле есть наличие соды, вода в не очень большом количестве с известняком. Чтобы получить цветной материал, внутрь расплавленной массы делается добавка оксидов металлов. Их выбирают в зависимости от того, какой нужен желаемый результат. К примеру, хром с медью в виде окисей могут дать зеленое окрашивание.

В отдельном виде оксид хрома позволяет получать желто-зелены. С помощью кобальта добиваются получения насыщенного синего цвета.

Стекло производят с помощью такой технологии:

в первую очередь, каждый компонент, который используется для приготовления стекла, вывешивается на точных электронных весах.
все отправляется внутрь огромной печи.
там поддерживают температуру в тысяча шестьсот градусов Цельсия, таким способом получается общая масса.
потом получают однородную массу, ее гомогенизируют.
избавляются от пузырьков с газом, масса из стекла помещается в ванну, где есть расплавленное олово.

его нагревают до температуры тысяча градусов Цельсия, у нее низкая плотность, чем ее имеет оловянный расплав.
стекло не смешивают с ним, оно остается на поверхности, происходит его охлаждение, приобретение идеальной гладкости.

Как и из чего делают стекло

Материал делают такой толщины, смотря какая дозировка, используемой массы, которая попадает внутрь ванны. Чем она будет меньше, тем изделие тоньше. Во время того, как волокно из стекла станет выходить из оловянной ванны, происходит снижение его температуры до шестисот градусов Цельсия. Но, оно будет пока довольно горячим для затвердевания. Потому требуется охладить еще раз. Простыня из стекла проходит по конвейеру, в котором вращаются ролики. Это происходит до того момента, пока не произойдет остывание массы до двухсот пятидесяти градусов Цельсия. Охлаждать надо понемногу. По-иному произойдет появление трещин. На конвейере есть наличие автоматического контроля, который позволяет наблюдать за качеством. С помощью этого определяют недостатки в материале. Их удаляют на каждом этапе в процессе изготовления. Единое полотно режут на листы с нужным размером. Когда режут стекло, обрезают его край. На нем могут остаться следы шестеренок. Имеющиеся отрезанные части смешивают с новой партией массы из стекла. Таким способом, когда получают стекло, отходов почти нету.

Теперь, когда известно, как получается стекло, известно, настал момент знать про него больше информации. Есть некоторые параметры, в соответствии с которыми делят стекла. Они могут быть трех категорий в соответствии с предназначением. Бытовыми стеклами пользуются, когда делают посуду, тару, очки, разные украшения.

В строительстве стеклом пользуются для:

изготовления стеклянных блоков;
пакетов;
витрин;
мозаик;
витражей.

Стекла бывают техническими. Их применяет химическая промышленность, область машинного строения. Для реализации стеклянных изделий организациям, участвующих в тендерах потребуется сертификат Регистра Проверенных организаций ( сертификат РПО)

Напоминаем, что если вам необходимо получить Декларацию о соответствии на стеклянную тару или на любое другое изделие, обращайтесь по телефону 8 800 505 62 07

Как производится стекло? | Статьи от компании «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.

Опубликовано: 1 сентября 2018

Прочное и безопасное стекло | Наука и жизнь

Фрагмент из книги: Леенсон И. А. Химия в технологиях индустриального общества. — Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2011.

Фото Натальи Домриной.

Распределение напряжений в стекле при изгибающей нагрузке: а — напряжение в листе закалённого стекла без нагрузки; б — напряжение в отожжённом стекле; в — напряжение в закалённом стекле под нагрузкой.

‹

›

Стекло — один из самых распространённых материалов, окружающих человека. И в то же время мы его чаще всего не замечаем — и когда смотрим в окно, и когда разглядываем витрины магазинов, и когда смотримся в зеркало. А всё потому, что чистое стекло прозрачно.

Стекло появилось много тысяч лет назад, и никто не знает, кто и как его изобрёл. Римский писатель и учёный Плиний Старший, живший в I веке, рассказывает, что как-то финикийские купцы развели огонь под сосудом, чтобы в пути сварить еду. Очаг они устроили, за неимением камней, из кусков соды, которая на жару расплавилась и образовала с песком и другими составными частями почвы первое рукотворное стекло. Вероятно, этот рассказ — выдумка. Хотя бы потому, что для расплавления соды нужна очень высокая температура, которую обычный костёр не даёт. Скорее всего, стекло изобрели представители одной из древнейших профессий — гончары. При обжиге глиняные сосуды, кирпичи нередко трескались. Поэтому их пытались предварительно обмазывать разными составами. Одна из смесей оказалась удачной: готовое изделие покрылось тонкой блестящей эмалью. Это и было первое стекло — непрозрачное и мутное. Но для гончарных изделий это не было недостатком. Со временем из смеси соды, песка и известняка (или мела) стали варить стекло, из которого делали украшения, флакончики для благовоний. Вводя в стекло различные добавки, научились окрашивать его в разные цвета.

Труднее всего было получить бесцветное прозрачное оконное стекло. Его не было даже у королей и императоров средневековой Европы. Окна построек представляли собой узкие щели или небольшие отверстия, которые в непогоду закрывали ставнями или завешивали кожами, холстами, или натягивали бычий пузырь. Самые богатые люди могли позволить себе вставить в окна прозрачные пластинки слюды. В Европе слюду добывали в Карелии. Большие пластинки слюды попадались редко и потому стоили очень дорого. Лишь в XIV веке в домах самых богатых людей появилось оконное стекло (в зданиях церквей его стали использовать раньше — примерно в X веке). Для выработки хорошего стекла прежде всего нужен был очень чистый белый песок, а он встречается нечасто. Обычный песок, содержащий примеси железа, окрашивает стекло в зелёный цвет. Поэтому когда-то все оконные стёкла были зеленоватыми. И чем больше в песке железа, чем песок темнее, тем менее прозрачным будет стекло. Сейчас из такого стекла делают бутылки.

Промышленность выпускает множество самых разнообразных сортов стекла: электровакуумное, светотехническое, оптическое, химико-лабораторное, термометрическое, медицинское, тарное, хрустальное… В их состав могут, помимо обязательного оксида кремния, входить оксиды разных элементов – алюминия, кальция, магния, бария, натрия, калия, железа, бора, цинка и даже мышьяка (например, в молочном светотехническом стекле).

Все знают, что основной недостаток многих стёкол — их хрупкость. Огромная масса стеклянных изделий ежедневно превращается в стеклянный бой. Помимо экономических убытков, разбитое стекло представляет опасность, так как свежий скол стекла очень острый. Недаром только что надломленную пластинку стекла можно использовать в качестве режущего инструмента в микротоме — приборе, делающем тончайшие срезы биопрепаратов для биологических исследований. Но оказывается, стекло можно сделать не только очень прочным, но и не дающим острых осколков.

Эта история началась давно — в XVII веке. Английский принц Руперт (полный титул — пфальцграф Рейнский, герцог Баварский) имел все шансы сделать блестящую военную карьеру. Но, оставив военную службу, он посвятил последние годы своей жизни искусству и науке. Одно из его открытий — закалённое стекло. Что же это такое?

Все знают, что бывает, когда в графин или гранёный стакан из толстого стекла наливают крутой кипяток: стекло лопается. Это происходит потому, что стекло — очень плохой проводник тепла; оно прогревается в сотни раз медленнее, чем, например, медь. Поэтому когда внутренняя часть стакана уже горячая, внешние его слои ещё холодные. В результате теплового расширения наружная часть изделия испытывает огромные нагрузки, которые оно часто не выдерживает. Чтобы толстостенные стеклянные изделия не разрушались, их следует нагревать (и охлаждать) медленно. Тем более это относится к изготовлению различных стеклянных изделий: после формования из полужидкой стеклянной массы их охлаждают до комнатной температуры очень медленно. Делается это в специальных печах, в которых температура понижается в течение многих часов. Эта процедура называется отжигом, а полученное таким образом изделие — отожжённым.

В плохо отожжённом стекле остаются внутренние напряжения, которые никак не изменяют его внешний вид (они видны только в поляризованном свете), но сильно ухудшают механические свойства. Эти напряжения часто концентрируются на краях, утолщённых частях изделий. В листовом стекле они могут следовать одно за другим, образуя как бы цепочку. Такое стекло очень трудно отрезать по прямой линии: неравномерно распределённые напряжения уводят трещину в сторону от нанесённой алмазом царапины.

Но отжечь стекло — только полдела. Поверхность даже хорошо отожжённого стекла, как правило, ослаблена множеством мельчайших трещинок, царапин, которые могут быть не видны невооружённым глазом. Особенно опасны микротрещины на краях стеклянных изделий. Именно с них и начинается разрушение. Под нагрузкой на концах трещинок концентрируются очень большие напряжения; трещина увеличивается и, в конечном счёте, прорезает всё изделие — оно раскалывается на части. Если каким-либо способом «залечить» поверхность стекла, сделать её очень ровной и гладкой, то такое стекло станет намного прочнее. Сделать это можно, например, химическим травлением поверхности. Если обычное оконное стекло опустить на несколько минут в смесь фтороводородной (плавиковой) и серной кислот, то с его поверхности будет стравлен слой толщиной до 0,1 мм. Оксид кремния из состава стекла при этом переходит в растворимый фторосиликат:

SiO₂•xH₂O+6HF→SiF₆^2-+(2+x)H₂O+2H⁺.

Чтобы обработанное таким образом стекло вновь не покрылось трещинками и царапинками из-за попадания на него пыли, а также для защиты от атмосферной влаги (она тоже понижает прочность стекла), его поверхность после сушки покрывают защитной плёнкой из кремнийорганических соединений. Частично «залечить» трещинки в только что купленном стакане можно и в домашних условиях. Для этого его надо осторожно нагреть в воде до её кипения и продолжать кипячение ещё минут десять. Такой стакан будет жить дольше.

В промышленности для упрочнения стекла его закаляют. Закалку осуществляют путём резкого охлаждения горячего стекла. Посмотрим, что будет, если расплавленное стекло вылить в холодную воду. Если лить его понемногу, отдельными каплями, то они не растрескиваются и после охлаждения остаются целыми. Если стекло нагрето до очень высокой температуры (когда оно совсем жидкое), то при падении в воду капельки стекла с достаточно большой высоты она превращается почти в идеальный шарик. Если же кончик стеклянной палочки расплавить на обычной горелке, которой пользуются стеклодувы, то образуется довольно вязкая капля, которая как бы нехотя отрывается от палочки и при этом тянет за собой стеклянную нить. При попадании в холодную воду такая капля принимает форму слезинки с длинным хвостиком. При вхождении в воду скорость падения капли резко замедляется, тогда как её полужидкий хвост продолжает двигаться с прежней скоростью. В результате хвостик у застывшей капли получается в виде змейки. Именно такие капли получил впервые принц Руперт, поэтому они названы его именем (другое название — батавские слёзки).

То, что слёзки остаются целыми, — далеко не самое удивительное их свойство. Они исключительно прочные: выдерживают сильные удары молотком по толстой грушевидной части. Но есть у слёзки ахиллесова пята: стоит надломить её тонкий хвостик поближе к основанию, как вся капля с треском рассыпается на мельчайшие кусочки. Если проводить этот эксперимент в темноте, то иногда видно свечение. Рассыпание слёзок может происходить с такой силой, что, если проводить опыт в стакане с водой, он разбивается, как при взрыве!

Чтобы объяснить необычные свойства слёзок, рассмотрим более подробно процесс их образования. При охлаждении капли возникают силы, которые тянут наружный слой внутрь, создавая в нём напряжения сжатия, а внутреннее ядро — наружу, создавая в нём напряжения растяжения. Отжиг (длительный нагрев при 100^оС) приводит к снятию напряжений, так как при повышенных температурах частицы стекла приобретают подвижность и переходят на свои «удобные» места.

Описанные свойства «рупертовых слёз» присущи в большей или меньшей степени всем стеклянным изделиям, которые не прошли отжиг. Такое стекло называется закалённым. Болонские стеклодувы, например, изготовляли круглые сосуды с толстым дном, которые быстро охлаждали на воздухе. Эти сосуды (их называли болонскими склянками) выдерживали сильные удары без разрушения. Но уже незначительные повреждения внутренней их части, например царапины, приводили к разрыву сосуда на части.

Высокая прочность закалённого стекла широко используется на практике. Если напряжения создаются в стекле направленно и равномерно, то они в значительной степени упрочняют его. Чтобы понять, почему это возможно, рассмотрим лист быстро охлаждённого с обеих сторон стекла.

Как и в случае шарика, наружные слои такого стекла будут испытывать сильное сжатие, которое по мере продвижения внутрь листа сначала уменьшается, а потом переходит в напряжение растяжения — оно максимально в центре, как это показано на рисунке. Распределение напряжений в нижней половине листа зеркально повторяет картину в верхней части.

Рассмотрим теперь, как будет вести себя под нагрузкой обычное стекло. Положим лист стекла на две опоры и надавим сверху. Верхняя изогнутая часть стекла будет испытывать сжатие, а нижняя часть — растяжение. Очевидно, что максимальные нагрузки приходятся на самые внешние слои — а они как раз и самые слабые — по причинам, о которых говорилось выше. При этом стекло начнёт разрушаться снизу, так как сжатие оно выдерживает в десять раз лучше, чем растяжение, как, впрочем, и другие материалы.

Проделаем ту же операцию с закалённым стеклом. Здесь прилагаемая механическая нагрузка приведёт к напряжениям, которые будут налагаться на уже имеющиеся в стекле. Казалось бы, это должно только ухудшить дело. Действительно, в верхней части стекла суммарное напряжение сжатия ещё более вырастет. Но дальше сложение напряжений приведёт к тому, что наиболее опасные напряжения растяжения будут максимальными где-то внутри листа, тогда как вблизи нижней поверхности напряжения могут оказаться очень малыми. Итак, под влиянием изгибающего усилия закалённое стекло испытывает по сравнению с отожжённым стеклом большее сжатие в верхнем слое и меньшее растяжение в нижнем слое. В результате на лист закалённого стекла, лежащего на двух опорах, могут встать несколько человек — лист прогнётся в 4—5 раз сильнее, чем обычное стекло, но не сломается! Закалённое стекло значительно превосходит обычное и по термическим нагрузкам — оно выдерживает перепады температур до 270^оС, тогда как обычное растрескивается уже при быстром изменении температуры на 70^оС.

Опыты по получению промышленного закалённого стекла начали проводить в последней четверти XIX века. Изобретателем особого «твёрдого стекла» считается итальянец де ла Басти. Стеклянные изделия, нагретые до красного каления, но не потерявшие своей формы, он погружал в ванну со смесью расплавленного жира и растительного масла, смешанных в определённой пропорции. Такую смесь можно было нагреть до нужной температуры (обычно от 150 до 300^оС) и таким образом регулировать скорость охлаждения в зависимости от состава стекла, формы изделия и его размеров. Испытывались и другие способы закалки — в расплавленном парафине при 200^оС, перегретым водяным паром, охлаждение листового стекла сдавливанием между холодными металлическими (или металлической и глиняной) пластинами. Такие опыты, в частности, проводил немец Ф. О. Шотт, который в 1886 году основал знаменитый стекольный завод (шоттовское стекло и поныне известно во всём мире; из него делают и лабораторную посуду высокого качества). Отличить закалённое стекло от простого можно по его оптическим свойствам: закалённое стекло обладает двойным лучепреломлением и в поляризованном свете будет казаться окрашенным.

В настоящее время закалённое стекло производят в большом количестве. Для закалки листового стекла его нагревают до 600—650^оС и затем быстро охлаждают путём равномерного обдувания воздухом на специальной обдувочной решётке. Такое стекло по своим термическим и механическим свойствам значительно превосходит обычное. Например, листовое отожжённое стекло толщиной 5—6 мм выдерживает без разрушения удар стального шара массой 800 г при его падении с высоты не более 15 см. Если же это стекло закалить, то оно уже сможет выдержать без разрушения удар аналогичного шара при его падении с высоты 120 см! Прочность на изгиб у закалённого стекла тоже в 4—5 раз выше, чем у обычного. Такое «небьющееся» стекло применяют для остекления вагонов, автомобилей, самолётов и т. д. Главная его особенность в том, что при аварии оно не даёт больших кусков с очень острыми краями, которые исключительно опасны, а рассыпается на небольшие (примерно 3—5 мм) кусочки округлой формы без острых краёв. Для ещё большей безопасности передние стёкла автомобилей делают из так называемого триплекса: комбинации из двух листов обычного или закалённого стекла, склеенных прозрачным и упругим слоем синтетического полимера. При ударе осколки такого стекла остаются на месте, так как удерживаются полимером.

Информация о книгах Издательского дома «Интеллект» — на сайте www.id-intellect.ru

Производство стекла

Компания EUROGLAS была создана в 1993 году благодаря поддержке многих партнёров относящихся к мелкому и среднему бизнесу. На сегодняшний день это предприятие является одним из самых крупных производителей стекла в Европе. Четыре завода компании EUROGLAS расположенных в Германии (Хальденслебен, Остервединген), во Франции (Хомбург) и в Польше (Уязд) производят флоат-стекло, просветлённое стекло с функциональным слоем для изготовления солнечных батарей, триплекс и стекло с покрытием, которое применяют для теплоизоляции и защиты от солнца.

Общий ежедневный объем произведённого стекла составляет 3 000 тонн. Одним из важных факторов успеха группы является возможность автономного обеспечения собственных предприятий по обработке стекла. С 60-х годов листовое стекло производиться по флоат-технологии. Основными видами сырья для производства флоат-стекла являются кварцевый песок, известь и сода. Также используется бой стекла. Все составляющие взвешивают и смешиваются. Плавление смеси проходит в плавильной ванне при температуре 1 600 °C. Печь, которую ввели в эксплуатацию работает без остановки в течении приблизительно 15 лет. Тестообразное жидкое стекло попадает в ванну с оловом. Благодаря специальной плотности масса расплывается по олову. При прохождении стекла исключительно ровной поверхностью по жидкому олову одновременно нагревается верхняя часть стекла и получается ровное, параллельное стекло, аналогично зеркалу. Толщина и ширина стекла устанавливаются специальным приспособлением — тропроллером. Теоретически возможно производить стекло толщиной 2-19 мм. На данный момент компания EUROGLAS производит стёкла толщиной 3-12 мм. После приобретения формы стекло попадает на участок охлаждения. На этом участке оно, двигаясь, охлаждается с 600°C до 60°C, что гарантирует равномерное и минимальное напряжение в стекле. Далее стекло режется на стандартные размеры, а именно 3 210 x 6 000мм. И только после этого оно готово к дальнейшей обработке.

EUROFLOAT

EUROWHITE

EUROLAMEX

EUROGLAS PV FLAT (закалённое стекло / солнцезащитное стекло)

Стекольная промышленность

ООО «Сибирское стекло»

В настоящее время в результате финального этапа реструктуризации АО «Завод «Экран» стекольное производство сосредоточено на ООО «Сибирское стекло».

Завод «Экран» начал работать в 1954 году – выпускать электронно-оптические приборы для радиолокации и телевидения. В середине 90-х годов, сохранив направление электронно-оптического приборостроения (сегодня его развивает АО «Экран-оптические системы»), на «Экране» стали производить стеклотару. К середине 2000-х предприятие уверенно вошло в ТОП-10 стеклотарных заводов страны. В декабре 2016 года на территории АО «Завод «Экран» создан индустриальный парк «ЭКРАН»; АО «Завод «Экран» присвоен статус управляющей компании промпарка.

ООО «Сибирское стекло» – якорный резидент индустриального парка – специализируется на изготовлении бесцветного и цветного тарного стекла. География поставок – регионы России от Урала до Дальнего Востока, Киргизия, Казахстан.

В стекольных комплексах установлено семь линий для выпуска облеченной стеклотары по технологии NNPB (Narrow Neck Press and Blow – узкогорлое прессовыдувание), уменьшающей вес бутылки на 30% – до 265 г, при сохранении прочностных характеристик. Всего же освоено 120 видов продукции: ее конкурентоспособность обеспечена, в том числе, современным инспекционным оборудованием с автоматической системой контроля качества более чем по десяти параметрам.

Возможности ООО «Сибирское стекло» позволяют одновременно производить до десяти наименований стеклоизделий (для перенастройки линий необходимо несколько часов). Здесь впервые в стекольной отрасли внедрили в промышленную эксплуатацию технологию нанесения на стеклотару укрепляющего покрытия с нанотрубками, синтезированными компанией OCSiAl. В ходе экспериментов, проведенных в цеховых условиях, доказано, что сопротивление гидростатическому давлению у тары с нанопокрытием на 10% выше, чем без него.

В 2020 году в конвейеров сошло 643,3 млн единиц стеклотары, причем 64% всего объема изготовили методом NNPB.

ООО «Сибирское стекло»

Генеральный директор – Антон Павлович Мор

630047, Новосибирск, ул. Даргомыжского, 8а
Тел. : +7 (383) 363-37-82, 363-37-71

sibstek.ru

АО «Завод «Экран»

Председатель правления – Павел Бобошик

630047, Новосибирск, ул. Даргомыжского, 8а
Тел. +7 (383) 363-37-70
Факс +7 (383) 363-37-68

www.park-ecran.ru
[email protected]

Флоат-стекло

Основной технологией производства стекла во всем мире является флоат-процесс, изобретенный в 50-ые годы 20 века сэром Аластером Пилкингтоном. В результате этого процесса производится прозрачное или тонированное в массе стекло, а также стекла с функциональными покрытиями, используемые в строительной и автомобильной отраслях. Первоначально было возможно производство стекла толщиной только 6 мм. Сегодня толщину возможно варьиировать от 0,4 до 25 мм.

Расплавленная стекольная масса температурой около 1000º C выливается в ванную с расплавленным оловом. Равномерно разливаясь, стекло формирует идеально гладкую поверхность. Толщина стекла задается комбинацией факторов, таких как нагрев/охлаждение, механическое воздействие бортоформирующих машин и скорость выхода стекла из ванны. После отжига (контролируемого процесса охлаждения) поверхности полученного стекла являются идеально гладкими и параллельными друг другу.

Во всем мире насчитывается около 260 флоат-линий, включая те, что находятся на стадии строительства или планирования. NSG Group/Pilkington принадлежит полностью или частично 48 флоат-линий во всем мире.

Флоат-линия, срок эксплуатации которой составляет от 11 до 15 лет, производит ежегодно около 6000 км стекла в год толщиной от 0,4 до 25 мм и шириной до 3,21 метра.

Компания Pilkington продала лиценцию на флоат-процесс более 40 производителям флоат-стекла в 30 странах.

Процесс производства флоат-стекла:

Сырье
Стекло на 98% состоит из следующих сырьевых компонентов: песок, кальцинированная сода, известняк и доломит. Запас этих природных компонентов довольно большой.
Подготовка сырья
Сырье проходит проверку в результате автоматизированного контроля и загружается на склад.
Шихта
Шихта — смешанное в определенных пропорциях сырье — загружается в плавильную печь. К шихте добавляется некоторое количество стеклобоя, которое снижает потребление газа, необходимого для плавильной печи.
Плавильная печь
Шихта и стеклобой попадают в плавильную печь, где газовые горелки поддерживают температуру более 1500°C. Каждый этап находится под тщательным контролем.
Флоат-ванна
Из плавильной печи расплавленная стекольная масса температурой около 1100°C выливается на поверхность расплавленного олова, объемом более 120 тонн. Благодаря тому, что поверхность олова является идеально ровной и гладкой, поверхности стекольной массы также становятся гладкими и ровными. Толщина стекла от 2 до 25 мм задается скоростью выхода стекла из ванны. На выходе из ванны в печи отжига стекло охлаждается до температуры 600°C.
Печь отжига
Остывшее и принявшее твердое состояние стекло проходит участок отжига. В процессе контролируемого процесса охлаждения, напряжение поверхности стекла модифициуется таким образом, чтобы стекло можно было порезать на листы равного размера. Полученное таким образом стекло имеет гладкую и ровную поверхность и не требует дальнейшей обработки (например, шлифовки)
Мойка
Стекло моется…
Проверка качества
…проверяется на соответствие заданному стандарту качества…
Резка
…и режется на листы заданного размера. Стекольные отходы повторно используются в качестве стеклобоя.
Снятие стекла с конвейера
Устройства для снятия стекла с конвейера берут стекло непосредсвтенно с конвейера. Это происходит примерно через полкилометра от начала флоат-линии.
Складирование и хранение
Стойки с пачками стекла отвозятся на склад. ..
Отгрузка
…или сразу же отгружаются клиентам.

Что такое стекло? | Как делают стекло?

Что такое стекло? | Как делают стекло? — Объясни это Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 января 2021 г.

Теперь вы это видите, а теперь нет. Стекло немного загадки. Достаточно сложно защитить нас, но он разбивается вдребезги. невероятная легкость. Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что, пожалуй, самое удивительное, он ведет себя как твердый материал… но это еще и что-то вроде замаскированной странной жидкости! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме будут иметь стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало … или стеклянная лампочка. Стекло — одно из старейших и самых универсальные материалы, созданные человеком. Давайте узнаем об этом больше.

Фото: Стеклянная загадка: Как нечто прозрачное для света кажется цветным? Цвета в этом стакане на самом деле нет! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи с разной длиной волны на разную величину, вызывая появление спектральных цветов.Это крупный план линзы Френеля с маяка.

Что такое стекло?

На фото: Витражи изготавливаются путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хром и олово в состав расплавленного стекла, чтобы придать ему разнообразные привлекательные цвета. Это витраж, разработанный художником. Эдвард Бёрн-Джонс в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.

Вы не поверите, но стекло изготавливается из жидкого песка. Ты сможешь сделать стекло, нагревая обычный песок (который в основном состоит из кремния диоксид), пока он не расплавится и не превратится в жидкость.Вы не найдете этого происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высокой температура 1700 ° C (3090 ° F).

Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он проходит полную трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру. Но это сколько бы вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют это аморфным твердым телом.Это как крест между твердым телом и жидкостью с некоторым кристаллическим порядком твердое тело и некоторая молекулярная хаотичность жидкости.

Стекло — такой популярный материал в наших домах. потому что он обладает множеством действительно полезных свойств. Кроме будучи прозрачным, его изготовить недорого, его легко придать форму, когда он расплавленный, достаточно устойчивый к нагреванию в застывшем состоянии, химически инертный (чтобы стеклянная банка не вступала в реакцию с предметами, которые вы в нее кладете), и его можно перерабатывать любое количество раз.

Как делают стекло?

Художественное произведение: Производство стекла упрощено: смешать и нагреть песок и переработанное стекло с карбонатом кальция и карбонат натрия.

Когда американские ученые испытали прототип атомная бомба в пустыне Нью-Мексико в 1945 году, взрыв превратился в песок в непосредственной близости от удара в стекло. К счастью, есть более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все им нужно огромное количество тепла.

На заводе по производству товарного стекла, песок смешивается с отработанным стеклом (из сборников вторсырья), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печь.Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономия энергии при изготовлении, но имеет досадный недостаток: из него получается стекло, которое растворяется в воде! В известняк добавлен, чтобы предотвратить это. Конечный продукт — натриево-кальциево-силикатное стекло. Это обычное стекло, которое мы можно видеть все вокруг нас.

Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин из PYREX® (задняя часть), выдерживает резкие перепады температур, в отличие от обычного стекла (переднее), которое разбивается. Обычная стеклянная банка спереди немного тоньше и значительно легче. Вы также можете увидеть, очень ясно, что боросиликатное стекло имеет слегка голубоватый цвет (как и оксид бора, из которого оно сделано).

После того, как песок растоплен, его либо высыпают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей, или «плавающие» (выливается в большую ванну с расплавленным оловом), чтобы получился идеально ровный листы стекла для окон. До сих пор иногда изготавливают необычную стеклянную тару. «взорвав» их.Заворачивается «комок» расплавленного стекла. вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается открытый конец трубы, в результате чего стекло взорвалось, как воздушный шар. С умелым выдуванием и точением можно получить самые разные удивительные формы. сделал.

Производители стекла используют несколько иной процесс в зависимости от типа стекла, которое они хотят сделать. Обычно другие химикаты добавляются для изменения внешнего вида или свойств готовое стекло. Например, химические вещества на основе железа и хрома добавлен в расплавленный песок, чтобы стекло стало зеленоватым.Боросиликатное стекло, пригодное для запекания (широко продается под товарный знак PYREX®) является производится путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает прекрасное хрустальное стекло, которое легче разрезать; высоко ценится ограненный свинцовый кристалл сверкает цветом, преломляя (изгибая) свет проходя через это. Некоторые специальные виды стекла производятся разный производственный процесс. Пуленепробиваемый Стекло изготовлено из многослойного или ламината, состоящего из нескольких слоев стекла и пластика, склеенных вместе. Закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах автомобилей, производится путем охлаждения расплавленного металла. стекло очень быстро, чтобы сделать его намного тверже.Витражное (цветное) стекло изготавливается путем добавления металлических соединений в стекло, пока оно расплавлено; разные Металлы придают отдельным сегментам стекла разные цвета.

Стекло — твердое тело … или жидкость?

Изображение: Вверху: В правильном кристаллическом твердом теле атомы расположены в аккуратный и предсказуемый способ. Внизу: в аморфном твердом теле, таком как стекло, расположение гораздо более случайное.

Это очень интересный вопрос.

Ответ — и то, и другое — и ни то ни другое! Существуют самые разные мнения о том, как относиться к таким материалам, как стекло, которые кажутся немного похожими на жидкости в некоторых отношениях и немного похожи на твердые тела в других.

В школах и из книг мы часто узнаем, что все твердые тела имеют фиксированная структура атомов.

На самом деле, существуют разные виды твердых тел, которые имеют очень различные структуры и не все, что мы называем «твердым», ведет себя точно так же. Подумайте о куске железа и кусок резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые тела, и все же резина сильно отличается от железа. Внутри каучука и железа есть свои атомы (в в случае железа) и молекул (в случае резины), расположенных в совершенно разными способами. Железо имеет правильную или кристаллическую структуру. (как карабин с атомами по углам), а резина — это полимер (состоящий из длинных цепочек молекул слабо связаны между собой). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода — почти уникальное твердое вещество, потому что она расширяется, чтобы начать с того момента, когда он зависнет. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом, жидком и газовом, а не о всех твердых телах, жидкости и газы ведут себя красиво, изящно и легко объяснимо. В исключения — это то, что делает науку действительно интересной!

Аморфные твердые вещества

Вернемся к стеклу.Вглядываться в микроскоп внутри стекла, и вы найдете молекулы, из которых он сделан расположены в неправильном порядке. Вот почему стекло иногда называется аморфным твердым телом (твердое тело без регулярного кристаллическая структура, которая должна быть у чего-то вроде металла). Ты можешь также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывала», т. е. озадачивающее утверждение, которое иногда можно встретить в научных книгах. Мы могли бы скажем, стекло немного похоже на жидкость и немного похоже на твердое тело.Имеет внутренняя структура, которая находится где-то между структурой жидкости и твердое тело, причем некоторые из них имеют порядок твердого тела, а некоторые — хаотичность жидкости.

Стекло — далеко не единственное аморфное твердое тело. Можно сделать тип воды, называемый аморфным льдом, который можно описать как между твердым веществом (вода) и жидкостью (лед). Вы делаете это с помощью охлаждающей воды очень быстро. Лед образуется так быстро, что не успевает собраться до его нормальной кристаллической структуры. Итак, что вы получаете, похоже на лед но в некотором роде ведет себя как жидкая вода.Другие вещества могут быть превращены в аморфные твердые тела. Солнечные элементы часто делают из так называемый аморфный кремний.

Фото: солнечная панель из аморфного кремния. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL (Министерство энергетики США / Национальные возобновляемые источники энергии) Энергетическая лаборатория) (фото № 22143).

Рекламные ссылки

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится в ультрафиолетовый свет.Эти кусочки стекла были изготовлены из урана, оставшегося после очистки завод Fernald по переработке урана недалеко от Цинциннати, Огайо, США. Стеклование (превращение материала в стекло) — один из способов избавиться от безопасность ядерных отходов. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.

Glass начинает ваш день с блеска: взгляд на часы, взгляд сквозь глазурь на солнце или дождь, хмурый взгляд в зеркало, песня из душ, когда вы умываетесь теплой водой, стекающей с солнечные панели на крыше.Стаканы упаковывают стол для завтрака, который сам по себе может быть сделанным из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всем формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы использовать стеклокерамическую варочную панель или микроволновая печь с металлической подкладкой окно, чтобы волны оставались внутри. Может быть, ты смотришь теплые круассаны через дверцу духовки из пирекса? (А это чайник стеклянный?)

Когда вы проверяете электронную почту во время завтрака (плохая привычка), скорость передачи данных в Интернете сжимается. в ваш дом через оптические волокна, как потоки солнечного света через теплоотражающие окна, которые сохраняют прохладу.Вы читаете слова через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленные Стекло гориллы вашего смартфона, оба заряжаются солнечной энергией из фотоэлектрических панелей на крыше. Говорящие головы бормоча тебе через экран телевизора в углу.

Затем вы отправляетесь на работу или в школу в застекленной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), согнувшись под лампами с низким энергопотреблением, покрытыми стеклом, чтобы они оставались долговечными. Если ты за рулем, по шоссе ты грохот может производиться из щебня и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах. Может быть, ты заглянешь в банк или почта по дороге, улыбаясь кассиру позади ее пуленепробиваемое окно, поскольку вы быстро делаете копию ваши водительские права (которые вы по неосторожности оставляете на стеклянной пластине копировального аппарата).

Фото: Стекло приносит вовнутрь! Это прекрасная часовня путников на ранчо Палос-Вердес, Калифорния, спроектированная Ллойдом Райтом (сыном Фрэнка Ллойда Райта). Фотография из коллекции калифорнийских фотографий Джона Б. Лавлейса в журнале Кэрол М.Американский проект Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Если это современное здание, ваш офис или школа может быть миниатюрным стеклянным собором; мы Считайте стекло хрупким и хрупким, но закаливайте его правильно из него можно делать стены, полы, крыши и лестницы; магазины демонстрируют свои изделия через огромные ламинированные панели, отполированные до совершенство.

И это лишь малая часть того, что стекло делает для нас. Есть загружает больше мест, где он прячется, от лампочек в термометры и металлокерамические пломбы в зубах корпусов лодок из стеклопластика, «наждачная бумага», которую мы используем для украшения (часто стеклянная бумага), и даже тензодатчики, предупреждающие нас о трещинах в зданиях. Прозрачный, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Что Вы могли бы хотеть большего? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно не воспринимаем как должное; везде и нигде — «невидимо прозрачно», так что мы даже не замечаем, что это есть!

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

На других сайтах

Книги

Стеклянный батискаф: Как стекло изменило мир Алан Макфарлейн и Джерри Мартин Алан Макфарлейн и Джерри Мартин.Профиль, 2002. Исследует историю стекла с древних времен до наших дней. Я считаю, что это та же книга (в другой упаковке), что и «Стекло: всемирная история» Алана Макфарлейна и Джерри Мартина. University of Chicago Press, 2002.
Введение в стекольную науку и технологию Дж. Э. Шелби. Королевское химическое общество, 2005. Текст для студентов, посвященный химическим и материаловедческим аспектам стекла. Охватывает различные типы стекла и их механические, оптические и другие свойства.
Стекло: механика и технология Эрика Ле Бурхиса. Wiley-VCH, 2014. Охватывает историю, структуру, свойства и применение стекла.
Наука о стекле Роберта Дормуса. Wiley, 1994. Классическое однотомное руководство по науке об аморфных стеклообразных телах.
Атомы под половицами Криса Вудфорда. Bloomsbury, 2015. Если вы ищете более беззаботный подход, то моя недавняя книга исследует чудеса стекла в «Главе 8: Великолепное остекление». Вы можете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

Ради искусства: риск и вознаграждение на 2000 градусов, Глория Доусон. The New York Times, 1 сентября 2016 года. Это слайд-шоу проходит за кулисами UrbanGlass, экспериментальной стекольной мастерской в Нью-Йорке.
работает: как Corning создала ультратонкий и сверхпрочный материал будущего, Брайан Гардинер, Wired, 24 сентября 2012 г. Истоки замечательного стеклокерамического материала, который в конечном итоге стал стеклом Gorilla Glass для смартфонов.
Удар за ударом: GlassLab приходит на Губернаторский остров Юлия Фельсенталь. The New York Times, 3 июля 2012 г. Представляем GlassLab в Музее стекла Корнинг.
Willow Glass: ультратонкое стекло, которое можно «обернуть» вокруг устройств. Автор Катя Москвич, BBC News, 5 июня 2012 г. Corning представляет тонкое и гибкое стекло для дисплеев следующего поколения.
«Шепчущий из стекла» Андреа Труппен. The New York Times, 27 января 2005 г. Мир Майкла Дэвиса, специалиста по реставрации старинного стекла.

Подкасты

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте эти:

Патент США 1 304 623: Стекло Юджина С. Салливана и Уильяма К. Тейлора, Corning, 27 мая 1919 г. Один из оригинальных патентов Corning на пирекс (боросиликатное стекло), в котором описывается его химический состав и физические свойства.
Патент США 1304623: Изделие из натриевого алюмосиликатного стекла, усиленное поверхностным слоем напряжения сжатия, Дэвид Бойд, Корнинг, 11 декабря 1973 г. Патент Corning на сверхпрочное «стекло Gorilla Glass», которое Apple использовала с таким большим эффектом в своих смартфонах и планшетах.
Патент США 20160368777: Водосольватированное стекло / аморфные твердые ионные проводники, Джон Б. Гуденаф и др., 22 декабря 2016 г. Один из самых новаторских химиков 20-го века предлагает совершенно новый тип батарей на основе стекла.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

PYREX® является зарегистрированным товарным знаком Corning Incorporated.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2021) Стекло. Получено с https://www.explainthatstuff.com/glass.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Что такое стекло? | Как делают стекло?

Что такое стекло? | Как делают стекло? — Объясни это Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 января 2021 г.

Теперь вы это видите, а теперь нет. Стекло немного загадки.Достаточно сложно защитить нас, но он разбивается вдребезги. невероятная легкость. Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что, пожалуй, самое удивительное, он ведет себя как твердый материал … но это также замаскированная странная жидкость! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме будут иметь стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало … или стеклянная лампочка. Стекло — одно из старейших и самых универсальные материалы, созданные человеком. Давайте узнаем об этом больше.

Фото: Стеклянная загадка: Как нечто прозрачное для света кажется цветным? Цвета в этом стакане на самом деле нет! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи с разной длиной волны на разную величину, вызывая появление спектральных цветов. Это крупный план линзы Френеля с маяка.

Что такое стекло?

На фото: Витражи изготавливаются путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хром и олово в состав расплавленного стекла, чтобы придать ему разнообразные привлекательные цвета.Это витраж, разработанный художником. Эдвард Бёрн-Джонс в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.

Вы не поверите, но стекло изготавливается из жидкого песка. Ты сможешь сделать стекло, нагревая обычный песок (который в основном состоит из кремния диоксид), пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вы не найдете этого происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высокой температура 1700 ° C (3090 ° F).

Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он проходит полную трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это сколько бы вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют это аморфным твердым телом. Это как крест между твердым телом и жидкостью с некоторым кристаллическим порядком твердое тело и некоторая молекулярная хаотичность жидкости.

Как делают стекло?

На заводе по производству товарного стекла, песок смешивается с отработанным стеклом (из сборников вторсырья), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печь. Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономия энергии при изготовлении, но имеет досадный недостаток: из него получается стекло, которое растворяется в воде! В известняк добавлен, чтобы предотвратить это. Конечный продукт — натриево-кальциево-силикатное стекло. Это обычное стекло, которое мы можно видеть все вокруг нас.

Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин из PYREX® (задняя часть), выдерживает резкие перепады температур, в отличие от обычного стекла (переднее), которое разбивается.Обычная стеклянная банка спереди немного тоньше и значительно легче. Вы также можете увидеть, очень ясно, что боросиликатное стекло имеет слегка голубоватый цвет (как и оксид бора, из которого оно сделано).

Стекло — твердое тело … или жидкость?

Это очень интересный вопрос.

В школах и из книг мы часто узнаем, что все твердые тела имеют фиксированная структура атомов.

На самом деле, существуют разные виды твердых тел, которые имеют очень различные структуры и не все, что мы называем «твердым», ведет себя точно так же. Подумайте о куске железа и кусок резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые тела, и все же резина сильно отличается от железа. Внутри каучука и железа есть свои атомы (в в случае железа) и молекул (в случае резины), расположенных в совершенно разными способами.Железо имеет правильную или кристаллическую структуру. (как карабин с атомами по углам), а резина — это полимер (состоящий из длинных цепочек молекул слабо связаны между собой). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода — почти уникальное твердое вещество, потому что она расширяется, чтобы начать с того момента, когда он зависнет. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом, жидком и газовом, а не о всех твердых телах, жидкости и газы ведут себя красиво, изящно и легко объяснимо. В исключения — это то, что делает науку действительно интересной!

Аморфные твердые вещества

Рекламные ссылки

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится в ультрафиолетовый свет. Эти кусочки стекла были изготовлены из урана, оставшегося после очистки завод Fernald по переработке урана недалеко от Цинциннати, Огайо, США. Стеклование (превращение материала в стекло) — один из способов избавиться от безопасность ядерных отходов. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.

Затем вы отправляетесь на работу или в школу в застекленной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), согнувшись под лампами с низким энергопотреблением, покрытыми стеклом, чтобы они оставались долговечными. Если ты за рулем, по шоссе ты грохот может производиться из щебня и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах.Может быть, ты заглянешь в банк или почта по дороге, улыбаясь кассиру позади ее пуленепробиваемое окно, поскольку вы быстро делаете копию ваши водительские права (которые вы по неосторожности оставляете на стеклянной пластине копировального аппарата).

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

На других сайтах

Книги

Стеклянный батискаф: Как стекло изменило мир Алан Макфарлейн и Джерри Мартин Алан Макфарлейн и Джерри Мартин.Профиль, 2002. Исследует историю стекла с древних времен до наших дней. Я считаю, что это та же книга (в другой упаковке), что и «Стекло: всемирная история» Алана Макфарлейна и Джерри Мартина. University of Chicago Press, 2002.
Введение в стекольную науку и технологию Дж. Э. Шелби. Королевское химическое общество, 2005. Текст для студентов, посвященный химическим и материаловедческим аспектам стекла. Охватывает различные типы стекла и их механические, оптические и другие свойства.
Стекло: механика и технология Эрика Ле Бурхиса. Wiley-VCH, 2014. Охватывает историю, структуру, свойства и применение стекла.
Наука о стекле Роберта Дормуса. Wiley, 1994. Классическое однотомное руководство по науке об аморфных стеклообразных телах.
Атомы под половицами Криса Вудфорда. Bloomsbury, 2015. Если вы ищете более беззаботный подход, то моя недавняя книга исследует чудеса стекла в «Главе 8: Великолепное остекление». Вы можете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

Ради искусства: риск и вознаграждение на 2000 градусов, Глория Доусон. The New York Times, 1 сентября 2016 года. Это слайд-шоу проходит за кулисами UrbanGlass, экспериментальной стекольной мастерской в Нью-Йорке.
работает: как Corning создала ультратонкий и сверхпрочный материал будущего, Брайан Гардинер, Wired, 24 сентября 2012 г. Истоки замечательного стеклокерамического материала, который в конечном итоге стал стеклом Gorilla Glass для смартфонов.
Удар за ударом: GlassLab приходит на Губернаторский остров Юлия Фельсенталь. The New York Times, 3 июля 2012 г. Представляем GlassLab в Музее стекла Корнинг.
Willow Glass: ультратонкое стекло, которое можно «обернуть» вокруг устройств. Автор Катя Москвич, BBC News, 5 июня 2012 г. Corning представляет тонкое и гибкое стекло для дисплеев следующего поколения.
«Шепчущий из стекла» Андреа Труппен. The New York Times, 27 января 2005 г. Мир Майкла Дэвиса, специалиста по реставрации старинного стекла.

Подкасты

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте эти:

Патент США 1 304 623: Стекло Юджина С. Салливана и Уильяма К. Тейлора, Corning, 27 мая 1919 г. Один из оригинальных патентов Corning на пирекс (боросиликатное стекло), в котором описывается его химический состав и физические свойства.
Патент США 1304623: Изделие из натриевого алюмосиликатного стекла, усиленное поверхностным слоем напряжения сжатия, Дэвид Бойд, Корнинг, 11 декабря 1973 г. Патент Corning на сверхпрочное «стекло Gorilla Glass», которое Apple использовала с таким большим эффектом в своих смартфонах и планшетах.
Патент США 20160368777: Водосольватированное стекло / аморфные твердые ионные проводники, Джон Б. Гуденаф и др., 22 декабря 2016 г. Один из самых новаторских химиков 20-го века предлагает совершенно новый тип батарей на основе стекла.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

PYREX® является зарегистрированным товарным знаком Corning Incorporated.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2021) Стекло. Получено с https://www.explainthatstuff.com/glass.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Что такое стекло? | Как делают стекло?

Что такое стекло? | Как делают стекло? — Объясни это Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 января 2021 г.

Теперь вы это видите, а теперь нет. Стекло немного загадки.Достаточно сложно защитить нас, но он разбивается вдребезги. невероятная легкость. Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что, пожалуй, самое удивительное, он ведет себя как твердый материал … но это также замаскированная странная жидкость! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме будут иметь стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало … или стеклянная лампочка. Стекло — одно из старейших и самых универсальные материалы, созданные человеком. Давайте узнаем об этом больше.

Фото: Стеклянная загадка: Как нечто прозрачное для света кажется цветным? Цвета в этом стакане на самом деле нет! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи с разной длиной волны на разную величину, вызывая появление спектральных цветов. Это крупный план линзы Френеля с маяка.

Что такое стекло?

На фото: Витражи изготавливаются путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хром и олово в состав расплавленного стекла, чтобы придать ему разнообразные привлекательные цвета.Это витраж, разработанный художником. Эдвард Бёрн-Джонс в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.

Вы не поверите, но стекло изготавливается из жидкого песка. Ты сможешь сделать стекло, нагревая обычный песок (который в основном состоит из кремния диоксид), пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Вы не найдете этого происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высокой температура 1700 ° C (3090 ° F).

Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в песчаный желтый материал, с которого вы начали: он проходит полную трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это сколько бы вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют это аморфным твердым телом. Это как крест между твердым телом и жидкостью с некоторым кристаллическим порядком твердое тело и некоторая молекулярная хаотичность жидкости.

Как делают стекло?

На заводе по производству товарного стекла, песок смешивается с отработанным стеклом (из сборников вторсырья), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печь. Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономия энергии при изготовлении, но имеет досадный недостаток: из него получается стекло, которое растворяется в воде! В известняк добавлен, чтобы предотвратить это. Конечный продукт — натриево-кальциево-силикатное стекло. Это обычное стекло, которое мы можно видеть все вокруг нас.

Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин из PYREX® (задняя часть), выдерживает резкие перепады температур, в отличие от обычного стекла (переднее), которое разбивается.Обычная стеклянная банка спереди немного тоньше и значительно легче. Вы также можете увидеть, очень ясно, что боросиликатное стекло имеет слегка голубоватый цвет (как и оксид бора, из которого оно сделано).

Стекло — твердое тело … или жидкость?

Это очень интересный вопрос.

В школах и из книг мы часто узнаем, что все твердые тела имеют фиксированная структура атомов.

На самом деле, существуют разные виды твердых тел, которые имеют очень различные структуры и не все, что мы называем «твердым», ведет себя точно так же. Подумайте о куске железа и кусок резины. Совершенно очевидно, что они оба твердые тела, и все же резина сильно отличается от железа. Внутри каучука и железа есть свои атомы (в в случае железа) и молекул (в случае резины), расположенных в совершенно разными способами.Железо имеет правильную или кристаллическую структуру. (как карабин с атомами по углам), а резина — это полимер (состоящий из длинных цепочек молекул слабо связаны между собой). Или подумайте о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода — почти уникальное твердое вещество, потому что она расширяется, чтобы начать с того момента, когда он зависнет. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом, жидком и газовом, а не о всех твердых телах, жидкости и газы ведут себя красиво, изящно и легко объяснимо. В исключения — это то, что делает науку действительно интересной!

Аморфные твердые вещества

Рекламные ссылки

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится в ультрафиолетовый свет. Эти кусочки стекла были изготовлены из урана, оставшегося после очистки завод Fernald по переработке урана недалеко от Цинциннати, Огайо, США. Стеклование (превращение материала в стекло) — один из способов избавиться от безопасность ядерных отходов. Изображение предоставлено Министерством энергетики США.

Затем вы отправляетесь на работу или в школу в застекленной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), согнувшись под лампами с низким энергопотреблением, покрытыми стеклом, чтобы они оставались долговечными. Если ты за рулем, по шоссе ты грохот может производиться из щебня и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах.Может быть, ты заглянешь в банк или почта по дороге, улыбаясь кассиру позади ее пуленепробиваемое окно, поскольку вы быстро делаете копию ваши водительские права (которые вы по неосторожности оставляете на стеклянной пластине копировального аппарата).

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

На других сайтах

Книги

Стеклянный батискаф: Как стекло изменило мир Алан Макфарлейн и Джерри Мартин Алан Макфарлейн и Джерри Мартин.Профиль, 2002. Исследует историю стекла с древних времен до наших дней. Я считаю, что это та же книга (в другой упаковке), что и «Стекло: всемирная история» Алана Макфарлейна и Джерри Мартина. University of Chicago Press, 2002.
Введение в стекольную науку и технологию Дж. Э. Шелби. Королевское химическое общество, 2005. Текст для студентов, посвященный химическим и материаловедческим аспектам стекла. Охватывает различные типы стекла и их механические, оптические и другие свойства.
Стекло: механика и технология Эрика Ле Бурхиса. Wiley-VCH, 2014. Охватывает историю, структуру, свойства и применение стекла.
Наука о стекле Роберта Дормуса. Wiley, 1994. Классическое однотомное руководство по науке об аморфных стеклообразных телах.
Атомы под половицами Криса Вудфорда. Bloomsbury, 2015. Если вы ищете более беззаботный подход, то моя недавняя книга исследует чудеса стекла в «Главе 8: Великолепное остекление». Вы можете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

Ради искусства: риск и вознаграждение на 2000 градусов, Глория Доусон. The New York Times, 1 сентября 2016 года. Это слайд-шоу проходит за кулисами UrbanGlass, экспериментальной стекольной мастерской в Нью-Йорке.
работает: как Corning создала ультратонкий и сверхпрочный материал будущего, Брайан Гардинер, Wired, 24 сентября 2012 г. Истоки замечательного стеклокерамического материала, который в конечном итоге стал стеклом Gorilla Glass для смартфонов.
Удар за ударом: GlassLab приходит на Губернаторский остров Юлия Фельсенталь. The New York Times, 3 июля 2012 г. Представляем GlassLab в Музее стекла Корнинг.
Willow Glass: ультратонкое стекло, которое можно «обернуть» вокруг устройств. Автор Катя Москвич, BBC News, 5 июня 2012 г. Corning представляет тонкое и гибкое стекло для дисплеев следующего поколения.
«Шепчущий из стекла» Андреа Труппен. The New York Times, 27 января 2005 г. Мир Майкла Дэвиса, специалиста по реставрации старинного стекла.

Подкасты

Патенты

Чтобы получить более подробные технические сведения, попробуйте эти:

Патент США 1 304 623: Стекло Юджина С. Салливана и Уильяма К. Тейлора, Corning, 27 мая 1919 г. Один из оригинальных патентов Corning на пирекс (боросиликатное стекло), в котором описывается его химический состав и физические свойства.
Патент США 1304623: Изделие из натриевого алюмосиликатного стекла, усиленное поверхностным слоем напряжения сжатия, Дэвид Бойд, Корнинг, 11 декабря 1973 г. Патент Corning на сверхпрочное «стекло Gorilla Glass», которое Apple использовала с таким большим эффектом в своих смартфонах и планшетах.
Патент США 20160368777: Водосольватированное стекло / аморфные твердые ионные проводники, Джон Б. Гуденаф и др., 22 декабря 2016 г. Один из самых новаторских химиков 20-го века предлагает совершенно новый тип батарей на основе стекла.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

PYREX® является зарегистрированным товарным знаком Corning Incorporated.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2021) Стекло. Получено с https://www.explainthatstuff.com/glass.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Наука о производстве стекла: как делается стекло?

На протяжении истории человечества был каменный век, затем бронзовый век и даже был железный век. Вопрос в том, как бы вы назвали возраст, в котором мы живем сейчас? Лично я голосую за то, чтобы назвать это «Стеклянным веком »!

(Изображение предоставлено Flickr)

Стекло повсеместно

Сегодня практически нет такой области жизни, в которой стекло не использовалось бы в той или иной форме. Окна домов, машин, кораблей, поездов и даже самолетов сделаны из листового стекла. Список изделий из стекла практически бесконечен: от сосудов для воды, стаканов, предметов декора, различных видов бутылок и солнцезащитных очков до очков, фляг, лабораторных принадлежностей, ламп накаливания, люминесцентных трубок и сотен других предметов, которые мы прямо или косвенно используем в повседневной жизни. жизнь. Вы когда-нибудь задумывались, как производится этот невероятно полезный материал?

Аппарат лабораторный из стекла. (Фото: Pxhere)

Мистицизм стекла: стекло — это жидкость?

Хотя стекло имеет множество применений, оно также имеет оттенок мистицизма — вероятно, из-за его странного химического и физического поведения.Он достаточно силен, чтобы защитить нас, но он также может разбиться на тысячи частей. Он сделан из непрозрачного песка , но при этом полностью прозрачен. И, что, пожалуй, самое поразительное, он выглядит и ведет себя как твердое тело, но на самом деле это замаскированная форма странной жидкости!

Наука изготовления стекла

В это трудно поверить, но стекло изготавливается из жидкого песка. В частности, стекло получают путем нагревания обычного песка (в основном состоящего из диоксида кремния SiO2) до тех пор, пока он не расплавится и не превратится в жидкость.Вы можете задаться вопросом, почему то же самое не происходит в жаркие дни на пляже, но ответ на этот вопрос довольно прост: температура плавления, необходимая для песка, очень высока, около 1700 ° по Цельсию .

Образец диоксида кремния. (Фото: LHcheM / Wikimedia Commons)

Когда расплавленный песок охлаждается, он не возвращается обратно в свое песчано-желтое состояние, с которого вы начинали — нагревание вызывает полное химическое преобразование, таким образом достигая новая внутренняя структура.Независимо от техники, используемой для охлаждения расплавленного песка, никогда не превращается в типичное твердое тело. Вместо этого он превращается в замороженную жидкость или — как бы сказал выпускник факультета материаловедения — в аморфное твердое тело . По сути, стекло больше похоже на нечто среднее между твердым телом и жидкостью, с некоторыми кристаллическими структурами, которые обычно встречаются в твердых телах, а также с некоторой молекулярной хаотичностью, часто наблюдаемой в жидкостях.

История изготовления стекла

Искусство изготовления стекла очень древнее.Точно неизвестно, когда человек впервые научился делать стекло, но некоторые стеклянные бусины, сделанные еще в 2500 году до нашей эры, были недавно обнаружены в Египте. В Вавилонии был найден стержень из синего стекла, изготовленный около 2600 г. до н.э. Из этих открытий видно, что даже древний человек умел делать стекло.

Как стекло производится в промышленности?

Я уже дал вам примерное представление о том, как делается стекло, но теперь давайте посмотрим, как производится стекло в надлежащих промышленных условиях.На заводе по производству промышленного стекла песок смешивают с кусками отработанного стекла (часто собираемыми при переработке), известняком (карбонат кальция CaCO3) и кальцинированной содой (карбонат натрия Na2CO3) перед нагреванием в печи. Кальцинированная сода добавляется в смесь исключительно с целью снижения температуры плавления песка, чтобы сэкономить энергию в производственном процессе. Однако у этого есть и нежелательный недостаток — получается стекло, которое растворяется в воде. Чтобы предотвратить это, в смесь добавляют известняк.Конечный продукт, полученный в результате этого процесса, технически называется натриево-кальциево-силикатным стеклом . Это натриево-известково-кремнеземное стекло — стекло общего назначения, которое мы обычно видим вокруг себя.

Тонированное стекло

Для производства различных видов стекла производители товарного стекла часто используют несколько разные процессы производства стекла. Это изменение часто происходит в форме добавления других химикатов. Химические вещества добавляются с целью изменения внешнего вида или свойств готового стекла.Например, химические вещества на основе хрома или железа добавляют к расплавленной смеси песка для получения стекла с зеленоватым оттенком, тогда как смешивание с солью кобальта дает синее стекло. Для изготовления жаропрочного стекла в расплавленную смесь добавляют оксид бора. Оксид свинца добавляют для получения тонкого хрустального стекла, которое при необходимости легче разрезать.

Закаленное стекло

Некоторые узкоспециализированные и сверхпрочные варианты стекла, такие как пуленепробиваемое или закаленное стекло, производятся с помощью другого производственного процесса.Чтобы сделать пуленепробиваемое стекло, нужно объединить несколько слоев стекла и пластика. Закаленное или закаленное стекло, используемое в лобовых стеклах и автомобилях, обычно получают путем очень быстрого охлаждения расплавленного стекла, чтобы сделать его намного более твердым.

Демонстрация пуленепробиваемого стекла, Нью-Йорк. (Фото: LHcheM / Wikimedia Commons)

Стекло можно найти в бесчисленных количествах — от лампочек в термометрах и стеклопластиковых корпусов лодок до наждачной бумаги (также называемой стеклянной бумагой), которую мы используем для декорирования, и тензодатчиков. которые предупреждают нас, когда здания трескаются.Стекло прозрачное, чистое, дешевое, инертное, прочное и бесконечно полезное. Что вы еще хотите? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы абсолютно считаем само собой разумеющимся, но оно неумолимо служит той цели, для которой предназначено, при условии, что вы используете его с осторожностью!

Как делают стекло?

Из всех изобретений человека стекло — одно из самых замечательных. У него достаточно твердости, чтобы защитить нас, но его легко разбить. Стекло также обладает удивительной способностью быть твердым телом, пропускающим свет — это свойство, которым обладают очень немногие материалы.

Хотя стекло сейчас является частью нашей повседневной жизни, в доисторические времена этот материал был самым ценным и востребованным предметом. Давайте узнаем больше о том, как этот материал изготавливается и используется для изготовления окон в наших домах.

Из чего сделано стекло?

Стекло сделано из кремния, который в основном представляет собой песок, но песок совсем не похож на стекло, так что же делает его прозрачным? В структуре стекла нет пустот, позволяющих рассеивать свет. В результате фотоны, попадающие в стекло, не поглощаются и не отклоняются, создавая прозрачный материал.

В прошлом стекло изготавливали путем нагревания песка до 3090 ° F, превращая его в расплавленную жидкость, которая затем превращалась в стеклянные изделия. Когда расплавленный песок охлаждается, молекулярная структура материала претерпевает значительные изменения. С научной точки зрения это состояние известно как аморфные твердые тела↗, и стекло — один из лучших примеров этого.

Процесс производства стекла, который мы используем сегодня, намного более эффективен, чем то, что мы обсуждали.

Сегодня стекло получают путем смешивания песка с карбонатом натрия, что снижает температуру плавления кремнезема.Однако этот процесс также делает смесь содового стекла водорастворимой. Поэтому в смесь часто добавляют известняк или карбонат кальция, чтобы предотвратить растворение стекла и сделать его водонепроницаемым.

Современный процесс производства стекла также включает использование нескольких добавок к смеси кремнезема для придания стеклу различных свойств, таких как прочность, проводимость, цвет и т. Д.

Как делают оконное стекло?

Первая задача — сделать оконное стекло полностью плоским.Неправильная толщина стекла может вызвать проблемы, такие как плохая оптика или несовместимость с оконными стеклами.

Хотя мы разработали несколько методов производства плоских стеклянных пластин, наиболее распространенным методом, используемым сегодня, является метод флоат-стекла↗, изобретенный сэром Аластером Пилкингтоном в 1952 году.

В этом методе расплавленное стекло выливают на расплавленное олово, образуя плоский слой, который плавает на поверхности олова. Стеклянную пластину оставляют охлаждаться до 1112 ° F, а затем перемещают на конвейерную ленту.Тонкость стекла зависит от скорости конвейера. Чем быстрее конвейер, тем тоньше будет лист стекла.

История оконного стекла

Первое известное использование стекла для окон датируется 680 годом нашей эры в Англии. В старых соборах часто очень тщательно создавались витражи, многие из них сохранились до наших дней.

Эти памятники показывают нам, что в прошлом люди уже экспериментировали со стекловарением. Одной из заметных личностей среди этих новаторов был Джабир ибн Хайян, персидский химик, который много экспериментировал с окрашиванием стекла.

Джабир записал свои открытия в книге под названием «Китаб ад-Дурра аль-Макнуна» или «Книга скрытой жемчужины». Однако люди того времени не имели доступа к сложной технике, которая есть у нас сейчас. В результате массовое производство оконного стекла было невозможно. Производство оконного стекла в настоящее время в значительной степени автоматизировано, а стоимость за последнее столетие значительно снизилась.

Типы стекла, используемого в окнах дома

Существует два основных типа оконного стекла, которые различаются в зависимости от производственного процесса.Производители используют эти стекла как основу для создания различных разновидностей стеклянных панелей.

Отожженное стекло

Отжиг — это процесс, при котором стекло медленно остывает после того, как оно застынет и перенесено из расплавленной оловянной основы. Постепенное охлаждение в контролируемой среде устраняет внутренние напряжения в стекле, делая его менее склонным к растрескиванию от механических ударов или перепадов температуры.

Закаленное стекло

Закаленное стекло производится путем охлаждения плоских сторон стекла струей воздуха.Дутье увеличивает скорость охлаждения внешней поверхности стекла по сравнению с внутренней. Этот процесс создает сжимающую силу на внешней поверхности стекла, которая уравновешивается растягивающими силами, развиваемыми внутри стекла. В результате стеклянная панель в 4-5 раз прочнее отожженного стекла. Закаленное стекло также безопаснее. В случае, когда стекло разбивается, оно разбивается на небольшие квадратные осколки, а не на длинные острые осколки.

Развитие производства стекла будет продолжаться

Glass привлекает нас на протяжении тысячелетий и продолжает привлекать нас сегодня.Хотя когда-то производство и владение этим волшебным материалом было дорогостоящим, теперь мы овладели искусством изготовления стекла и сделали большой шаг в разработке новых типов очков. Со временем мы продолжим видеть улучшения в производственных процессах и в типах производимого стекла.

стекло

Что такое стекло и как его производят?
Стекло — это твердый материал, обычно хрупкий и прозрачный, часто встречающийся в нашей повседневной жизни. Он состоит в основном из песка (силикаты, SiO2) и щелочи.
Эти материалы при высокой температуре (т. Е. В вязком расплавленном состоянии) сливаются вместе; затем они быстро охлаждаются, образуя жесткую структуру, но не успевают образовать кристаллическую регулярную структуру.
В зависимости от конечного использования и области применения состав стекла и скорость охлаждения будут варьироваться для достижения соответствующих свойств для конкретного применения. Вот общие ингредиенты для получения стекла:
1. Песок (SiO2 кремнезем)
В чистом виде он существует в виде полимера (SiO2) n.

2. Кальцинированная сода (карбонат натрия Na2CO3)
Обычно SiO2 размягчается до 2000 ° C, где он начинает разлагаться (при 1713 ° C большинство молекул уже могут свободно перемещаться). Добавление соды снизит температуру плавления до 1000 ° C, что сделает его более управляемым.
3. Известняк (карбонат кальция или CaCo3) или доломит (MgCO3)
Карбонат кальция, также известный как известь, в природе встречается в виде известняка, мрамора или мела.
Сода делает стакан водорастворимым, мягким и не очень прочным.Поэтому добавление извести увеличивает твердость и химическую стойкость, а также обеспечивает нерастворимость материалов.
Другие материалы и оксиды могут быть добавлены для улучшения свойств (тонировка, долговечность и т. Д.), Создания различных эффектов, цветов и т. Д.
Основные свойства стекла
Это следующие Основные характеристики стекла:
— Твердый и твердый материал
— Неупорядоченная и аморфная структура
— Хрупкое и легко ломаемое на острые части
— Прозрачное для видимого света
— Инертный и биологически инертный материал.
— Стекло на 100% пригодно для вторичной переработки и является одним из самых безопасных упаковочных материалов благодаря своему составу и свойствам.
Стекло используется в архитектуре, освещении, передаче электроэнергии, инструментах для научных исследований, оптических приборах, бытовых инструментах и даже текстильных изделиях. Стекло не портится, не корродирует, не оставляет пятен и не выцветает, поэтому является одним из самых безопасных упаковочных материалов.
Эти свойства можно модифицировать и изменять путем добавления других компаундов или термообработки.
Типы стекла и его применение на рынке
Ниже описаны основные типы стекла:
Коммерческое стекло или натриево-известковое стекло:
Это наиболее распространенное и менее дорогое коммерческое стекло. В состав известково-натриевого стекла обычно входит 60-75% кремнезема, 12-18% соды и 5-12% извести. Небольшой процент других материалов может быть добавлен для определенных свойств, таких как окраска.
— Имеет светопропускание, подходящее для использования в оконных стеклах;
— Имеет гладкую и непористую поверхность, что позволяет легко очищать стеклянные бутылки и упаковочное стекло;
— Емкости из известково-натриевого стекла практически инертны, устойчивы к химическому воздействию водных растворов, поэтому они не загрязняют содержимое внутри и не влияют на вкус.
В то время как чистое стекло SiO2 не поглощает УФ-свет, натриево-известковое стекло не пропускает свет с длиной волны менее 400 нм (УФ-свет).
Недостатками известково-натриевого стекла является то, что оно не устойчиво к высоким температурам и резким перепадам температур. Например, каждый слышал, как разбивается стакан при наливании жидкости при высокой температуре, например, для приготовления чая.
В некоторых случаях известково-натриевое стекло используется в основном для изготовления бутылок, банок, повседневных стаканов и оконных стекол.
Свинцовое стекло :
Свинцовое стекло состоит из 54-65% SiO2, 18-38% оксида свинца (PbO), 13-15% соды (Na2O) или поташа (K2) и различных других оксидов. Когда содержание PbO меньше 18%, стекло называют хрустальным.
— В умеренных количествах свинец увеличивает прочность;
— В больших количествах снижает температуру плавления и снижает твердость, делая поверхность мягкой;
— Кроме того, он имеет высокий показатель преломления, что обеспечивает высокую яркость стекла.
Эти два последних свойства делают его подходящим для декоративных целей.
Стекло с высоким содержанием оксида свинца (т.е. 65%) может использоваться в качестве радиационно-защитного стекла, поскольку свинец поглощает гамма-лучи и другие формы вредного излучения, например, для ядерной промышленности.
Как и натриево-известковое стекло, свинцовое стекло не выдерживает высоких температур или резких перепадов температуры.
Боросиликатное стекло:
Боросиликатное стекло в основном состоит из диоксида кремния (70-80%), оксида бора B2O3 (7-13%) и небольших количеств щелочей (оксидов натрия и калия), таких как 4-8% Na2O и K2O и 2-7% оксида алюминия (Al2O3).
Бор обеспечивает большую устойчивость к тепловым изменениям и химической коррозии.
Подходит для промышленных химических производств, в лабораториях, в фармацевтической промышленности, в лампах для мощных ламп и т. Д. Боросиликатное стекло также используется в домашних условиях для изготовления плит и других жаропрочных продуктов. Он используется для домашних кухонь и химических лабораторий, потому что он имеет большую устойчивость к тепловому удару и обеспечивает большую точность лабораторных измерений при нагревании и охлаждении.
Есть и другие особые виды стекла, в которые добавляются другие вещества. Например:
906 906 Церий 9026 Поглощение инфракрасного излучения 906
Элемент
Свойства
Глинозем Улучшает химическую стойкость и увеличивает вязкость в более низких диапазонах температур
Красители
Металлы и оксиды металлов для изменения цвета (например,марганец и селен в обесцвеченный газ, кобальт для синего, медь для красного, никель дает синее, фиолетовое или черное стекло, титан дает желтовато-коричневый цвет и т. д.).
Оксид бария Стекло, содержащее барий, не такое тяжелое, как кристалл свинца, но имеет такой же блеск благодаря высокому показателю преломления.
Фтор Фторсодержащие материалы, такие как плавиковый шпат (CaF2) или фосфаты, образующие мелкие кристаллические частицы в стекле, которые создают мутное и непрозрачное впечатление
К недавно разработанным формам стекла относятся:
— Безопасное стекло , состоит из двух частей листового стекла, соединенных пластиком, чтобы стекло не рассыпалось при разбивании.
— Стекловолокно , изготовленное из расплавленного стекла, сформованного в непрерывные волокна, которое используется для изготовления тканей или электроизоляции
— Пеностекло , изготовленное путем улавливания пузырьков газа в стекле для получения губчатого материала для изоляционных целей.
Химический состав,% по массе наиболее распространенных видов стекла 66 Silica 906 Натриево-кальциевый кремнезем 9 0656 9026
Элемент
Тип стекла
Боросиликатное стекло Алюмосиликатное стекло Свинцово-боратное стекло
SiO2 7031 906 756% 62% 54-65%
Al2O3 1% 2-7% 17% 2%
CaO 8%
MgO 4% 7%
Na2O 12-18% 4-8% 1% 13-15%
K2O 7-13% 5%
PbO 18-38%

другие материалы можно найти через другие типы
материалов следующие веб-страницы:
Нержавеющая сталь Монель
Тефлон Полипропилен ПВХ Поливинилхлорид
Информацию о периодических элементах можно найти на этой веб-странице:
Элементы периодической таблицы
Как производится промышленное стекло?
Чтобы понять, как вы производите товарное стекло, важно знать, из чего оно сделано — жидкого песка. Нагревая обычный песок, состоящий в основном из диоксида кремния, можно сделать стекло; однако не все так просто.
Продолжайте читать в сегодняшнем блоге, чтобы узнать, как производится коммерческое стекло и как в Northern Utah Glass выпускаются лучшие стеклянные изделия.
Что такое стекло?
Чтобы превратить песок в жидкость, он должен плавиться при невероятно высоких температурах 3090 ℉. Когда расплавленный песок охлаждается, он превращается в совершенно другую внутреннюю структуру. Неважно, насколько сильно вы охлаждаете песок, он никогда не превратится в полностью твердое тело, а только в замороженную жидкость или аморфное твердое тело, как это называют материаловеды.Это нечто среднее между твердым телом и жидкостью, включающее в себя некоторый кристаллический порядок твердого тела и случайную молекулярную структуру жидкости.
Происхождение стекла
Считается, что древний процесс выдувания стекла и форм был изобретен сирийцами в I веке до нашей эры. и с тех пор превратился в прекрасный процесс сегодняшнего дня. Только во второй половине XIX века стекло перешло от ручного сбора, выдувания и отделки горлышка к автоматизированному процессу.После 1850 г. сырье было автоматически смешано и отправлено в печь. Примерно в 1904 году производители начали использовать стекло в лампах.
Как производится коммерческое стекло
На промышленном стекольном заводе вы смешиваете песок с отработанным стеклом из сборников для вторичной переработки, кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняком (карбонат кальция) и нагреваетесь в печи. Сода снижает температуру плавления песка, помогая экономить энергию во время производственного процесса. Конечный продукт — натриево-известково-кремнеземное стекло — обычное стекло, которое мы видим повсюду.
Когда песок плавится, его либо разливают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей, либо в товарном стекле «плавают» (выливают в большую ванну с расплавленным металлическим оловом). Таким образом получаются идеально плоские оконные листы. стекло можно использовать во многих областях.
Метод изготовления плоского стекла был впервые разработан сэром Алистером Пилкингтоном в 1952 году и в настоящее время является стандартным способом его изготовления с использованием шестиэтапного процесса. Этот процесс включает:
1.Плавление и рафинирование: Печь плавит стекло при требуемой температуре, очищает и гомогенизирует его, чтобы обеспечить выход стекла с температурой 2012 ℉ без каких-либо пузырьков или вставок.
2. Поплавковая партия: Затем стекло выталкивается из носика на слой жидкого расплавленного олова. Высокая вязкость расплавленного стекла не смешивается с жидким расплавленным оловом, поэтому оно остается сверху и «плавает». С небольшой силой тяжести он создает идеально выровненную контактную поверхность. Контроль, при котором скорость стекла распространяется по линии расплавленного олова, определяет его толщину.
3. Покрытие: По желанию заказчика на стекло наносятся покрытия. В нем используются передовые высокотемпературные роботы, владеющие охлаждающей лентой стекла, охватывающей участок линии.
4. Отжиг: Длинная печь охлаждает стекло при различных температурах, благодаря чему стекло идеально соответствует требованиям заказчика. Он включает в себя датчик, определяющий уровень напряжения стекла, который контролирует температуру печи.
5.Инспекция: Чувствительный автоматизированный метод проверяет процесс, чтобы предотвратить появление песчинок или пузырьков, которые могут привести к более низкому качеству продукции.
6. Резка на заказ: Теперь пора разрезать стекло с помощью компьютерной программы и продать его клиенту. Любые отходы возвращаются в печь в виде стеклобоя. (переработанное битое или отработанное стекло).
Типы обработки стекла
Стекловары используют различные процессы для создания различных видов товарного стекла. Обычно они добавляют другие химические вещества для изменения внешнего вида или свойств готового стекла, например, с добавлением железа и хрома в расплавленный песок для создания стекла с зеленоватым оттенком.
Витражное стекло состоит из металлических компонентов, добавляемых к стеклу в процессе его плавления, при этом разные металлы создают отдельные сегменты стекла, которые придают ему разные цвета. Добавление оксида свинца дает прекрасное хрустальное стекло, которое легче разрезать. Высоко ценимый ограненный кристалл свинца сияет цветом, как будто преломляет (изгибает) проходящий через него свет.
Различное применение стекла Стекло
имеет множество применений и предоставляет множество вариантов выбора. Ищете ли вы окна для ресторанов, школ, церквей, витрин или квартир, есть множество размеров и стилей. Вы также можете использовать коммерческое стекло для зеркал, ширм, душевых дверей, раздвижных дверей, окон, французских дверей, входных дверей, столешниц и т. Д. С множеством стилей, цветов и материалов, подходящих к вашему декору. Есть много скрытых мест, где находится стекло, таких как термометры, цементные пломбы в зубах, стеклопластиковые корпуса лодок и многое другое.Из-за привлекательного и недорогого вида стекла, украшение им является обычным делом во многих зданиях.
Связаться с компанией Northern Utah Glass
Если вам нужны коммерческие окна или стеклянные двери, позвоните нам. Вы можете рассчитывать на профессиональный и красивый внешний вид от наших опытных технических специалистов, независимо от типа бизнеса и размера вашей собственности. Мы более чем счастливы предоставить БЕСПЛАТНУЮ цитату и запланировать бесплатную смету на дому. Свяжитесь с нами сегодня!
.

Элемент	Свойства
Глинозем	Улучшает химическую стойкость и увеличивает вязкость в более низких диапазонах температур
Красители	Металлы и оксиды металлов для изменения цвета (например,марганец и селен в обесцвеченный газ, кобальт для синего, медь для красного, никель дает синее, фиолетовое или черное стекло, титан дает желтовато-коричневый цвет и т. д.).
Оксид бария	Стекло, содержащее барий, не такое тяжелое, как кристалл свинца, но имеет такой же блеск благодаря высокому показателю преломления.
Фтор	Фторсодержащие материалы, такие как плавиковый шпат (CaF2) или фосфаты, образующие мелкие кристаллические частицы в стекле, которые создают мутное и непрозрачное впечатление

Элемент	Тип стекла
Боросиликатное стекло	Алюмосиликатное стекло	Свинцово-боратное стекло
SiO2	7031	906 756%	62%	54-65%
Al2O3		1%	2-7%	17%	2%
CaO		8%
MgO		4%		7%
Na2O		12-18%	4-8%	1%	13-15%
K2O						7-13%	5%
PbO					18-38%