Из чего делается стекло – Как делают стекло? — Научно-популярный журнал «Как и почему»

Стекло — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Стекло. Скифос. Цветное стекло. Восточное Средиземноморье. Первая половина I века. Эрмитаж Стеклянная гора вулкана Лечебного озера (англ. Medicine Lake Volcano). Калифорния. Фото Джулии Доннелли-Нолэйн (USGS) Молдавит. Минерал, образовавшийся из земной горной породы в результате падения метеорита. Беседнице. Чехия

Стекло́ — вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека. Структурно-аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии — от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного — в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты)[1][2]. Температура варки стёкол, от +300 до +2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и других)[2]. Прозрач

ru.wikipedia.org

Из чего делают стекло? - Интересно знать

31.10.2017 19:01 1032

Стекло является незаменимым предметом в нашей жизни. Оно встречается повсюду: в жилых домах, витринах магазинов и во всех видах транспорта.

А вы задумывались когда-нибудь, ребята, из чего изготавливают стекло?

 Люди научились делать стекло в Древнем Египте около 5 тысяч лет назад, но в отличие от современных стёкол, оно не было таким прозрачным как сейчас.  

Основным материалом для изготовления стекла является кварцевый песок.  К нему добавляют известь и соду и разогревают в специальной печи. Благодаря взаимодействию с содой песок лучше плавится. Известь же служит для укрепления полученного материала, и он не разрушается при взаимодействии с водой. Если бы известь не добавляли, то стекло могло просто раствориться от прикосновения с водой. Когда температура достигает 1700 градусов, все три материала смешиваются и становятся одним веществом, которое опускают в расплавленное олово при температуре больше 1000 градусов. Далее полученный материал помещают на конвейер, где он охлаждается до 250 градусов. Там же стекло нарезается на стандартные части и регулируется по толщине.

Для получения цветного стекла к песку кроме соды и извести добавляют соединения химических элементов. Например, зелёный цвет стекла можно получить при добавлении хрома, жёлтый – при добавлении оксида урана, а красный – оксида железа. Оксидом называют соединение химического элемента (например, металла) с кислородом.

Различные формы стекла получаются благодаря выдуванию его раскалённой массы. Существует такая профессия – стеклодув. Это мастер, изготавливающий стекла разных форм. Стеклодув использует в своей работе специальную длинную трубочку.

На её кончик он цепляет расплавленное стекло и выдувает образующийся пузырь. При этом стеклодув вращает трубочку, а пузырь попадает в специальную деревянную или металлическую формочку. Иногда мастера делают свои шедевры без форм. Выдуваемый из трубки пузырь они обрабатывают при помощи инструментов (щипцов, ножниц, гладилок и т.д.), придавая ему различные формы.

 


yznavaika.ru

Как производят стекло | Как это сделано

Зачем вообще для стекловарения нужны печи? Дело в том, что чтобы из стекла сделать что-нибудь полезное, нужно его сначала расплавить, а плавится оно при температурах ни много, ни мало, 1400-1600 °С.

Сырьем для изготовления стекла служит, главным образом, кварцевый песок (оксид кремния SiO2)


Кварцевый песок

Чтобы придать стеклу необходимые свойства, кварцевый песок смешивают с разными добавками, в основном, это известняк (тот, который ракушечник, с фасадов зданий), полевой шпат, доломит, сода и красители (оксиды металлов)


Известняк


Полевой Шпат


Доломит

Таких добавок в стекле бывает до 20-30%. Вообще-то, чем больше добавок, тем ниже вязкость расплава (грубо говоря, он «текучее») и ниже температура плавления, т.е. его обрабатывать проще, например, выдувать бутылки и пр. можно уже при 800 °С. Но может быть и по-другому: если, например, в смесь оксид бора добавить, выйдет борсиликатное стекло, жаростойкое и устойчивое к перепадам температур — на радость домохозяйкам. Стекло же из чистого оксида кремния получится тугоплавким, из него чтобы что-нибудь выдуть, придется до 1600 °С разогреть.

В общем, с сырьем разобрались. Всё, что надо, тщательно очищают, измельчают (этим обычно специальные обогатительные фабрики/производства занимаются), перемешивают и засыпают в стекловаренную печь через специальное окно. Внутри печи в огромном бассейне за дело берется практически инфернальный огонь и превращает за несколько часов песок в жидкость.


Пламя внутри печи.

Кстати, раскочегаривание такой печи до нужной температуры — непростой, долгий, а главное, дорогой процесс (сколько топлива надо, чтоб такую огромную дуру на 2-9 тыс. тонн стекла разогреть!), поэтому, разжегши её единожды, стараются больше не гасить: процесс варки стекла за 10-15 лет службы печи прерывают только пару раз для холодного ремонта.

Естественно, смесь расплавляется не сразу вся, а постепенно; по мере расплавления она перемешивается, из нее выходят пузырьки воздуха. То, что уже хорошо расплавилось, собирается на дне бассейна (плотность-то у расплава выше) и по закону сообщающихся сосудов перетекает под стенкой, проходящей через бассейн, в другую его часть, подальше от пламени и еще не расплавленной смеси.

Тут температура немного ниже, и жидкое стекло отсюда поступает уже в следующую, рабочую ванну за пределами печи, а оттуда уходит на обработку. Чтобы получить, например, листовое стекло для окон и зеркал, его отливают и прокатывают почти как металл.

Чтобы получить идеально ровную поверхность, на современных заводах расплавленное стекло сначала выливают в бассейн, полный расплавленным оловом, и оно, стекло, плавая на поверхности олова, распределяется по нему равномерным тонким слоем и остывает примерно с 1000 до 600 °С, так получают так называемое флоат-стекло (float-glas).

Как я уже говорил, процесс этот непрерывный, и на выходе после охлаждения получается бесконечная стеклянная лента. Но прежде, чем её на куски разрезать, поверхность вновь нагревают газовыми горелками: таким образом запаиваются микротрещины, которые все равно образуются даже несмотря на постепенное охлаждение из-за разности напряжений внутри стекла при твердении. В результате стекло выходит особенно прозрачным.


Производство флоат-стекла

Старая технология, применявшаяся на советских заводах, предусматривала вертикальное вытягивание стеклянной ленты при интенсивном охлаждении поступающей из печи массы. Стекло, произведенное таким образом, отличается значительно большими оптическими искажениями.

Ну вот, вроде почти со всем разобрались. На картинке только еще одна непонятная часть печи осталась: регенератор. Штуковина замечательная и гениальная в своей простоте. За её изобретение еще в 1856 году младший из братьев Сименсов, Фридрих, получил английское дворянство. А смысл в том, чтобы экономить топливо для стекловаренной печи, подогревая воздух, подающийся в печь для горения. И экономия на топливе может достигать 40%!


Принцип работы регенератора

Регенератор состоит из двух одинаковых шахт, заполненных жаропрочными керамическими сборками, образующими внутри шахт множество мелких каналов для воздуха. Воздух поступает через первую шахту, попадает в печь через окно, смешивается с топливом (газом) и сгорает. Раскалённые продукты горения уходят через другое окно во вторую шахту, и прежде, чем выйти наружу, нагревают упомянутые керамические сборки. Потом, как они достаточно накалятся, минут через двадцать, поток воздуха пускают через вторую шахту, он в ней разогревается перед попаданием в печь, а отработанные газы начинают разогревать сборки в первой шахте. Затем цикл повторяется.

За рамками этого рассказа остались разнообразные жаропрочные керамические покрытия внутри печи (металл для такой температуры не годится). С ними всё тоже довольно занимательно: физические и химические процессы, протекающие во время плавления стекла, приводят к удивительным образованиям: внутри печи начинают расти сталактиты!

 

Источник

kak-eto-sdelano.ru

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:

www.aif.ru

Из чего делают стекло?

 

Стекло – древнейший артефакт, найденный и используемый человеком. Именно найденный, поскольку не человек придумал и сделал первое стекло. Скорее всего, первое появилось из вулканической лавы еще много миллионов лет тому назад. Это вещество называют сейчас обсидианом.

Люди, постепенно познавая природу, заметили, что если смешать натуральную соду с песком и нагреть, то появляется прозрачное вещество. Так они узнали, из чего состоит стекло. По крайней мере, именно так описал этот процесс древнегреческий энциклопедист Плиний. И началась история использования людьми этого изделия, ставшего совершенно незаменимым в жизни человечества и сегодня.

Но существует и другая теория, объясняющая, из чего делают стекло. Некоторые ученые считают, что стекловидный материал появился как побочный продукт при обжиге глиняных изделий или выплавки меди.

Этот замечательный продукт сыграл выдающуюся роль в жизни человечества. Переоценить его значение невозможно. Получение стекла можно сравнить с такими открытиями человека, как изобретение колеса и добычей огня. Еще в древнем Египте из этого вещества изготавливались разнообразные украшения, им глазировали посуду, затем научились делать емкости для хранения различных жидкостей.

С XIII века производство стекла резко увеличилось. Центром его изготовления стала Венеция. Мастерам из этого города удалось узнать секреты производства восточного стекла, и они развили и улучшили технологию его создания. Стеклоделы смогли добиться прозрачности стекла, за счет добавления в него различных примесей, они научились делать из него разнообразную посуду, необычайно изящную и тонкую. Она стоила огромных денег. Вообще, тогда изделия из него использовались больше как украшения и предметы роскоши, произведения искусства. За эти произведения мастера-стеклодувы Венеции расплачивались своей свободой, заключенные на остров Мурано, они научились делать такие изделия, что слава муранского стекла распространилась по всему миру.

Время шло, и люди находили этому продукту другие применения. Технология изготовления стекла совершенствовалась. Покрывая одну сторону изделия отражающим слоем, амальгамой, они придумали зеркало. Стекло стало применяться при строительстве, прежде всего в создании храмов и дворцов. Научившись делать стекло цветным, мастера стали делать замечательной красоты витражи и окна. Со временем, стекло стало использоваться в науке. Люди узнали, что оно может рассеивать и концентрировать свет – изобрели увеличительные стекла, сделав микроскоп и телескоп. Эти изобретения сделали гигантский шаг в развитии естественных наук – биологии, астрономии, физики, медицине. Без этого изделия абсолютно невозможна научная деятельность практически ни в одном научном направлении.

Из чего состоит стекло? Как и в прежние времена, его делают из песка. Дело в том, что песок состоит во многом из диоксида кремния существующий в нем в кристаллах кварца. Он нагревается и плавится. Если его быстро охладить, то минералы не успевают образовать кристаллы, что делает их прозрачными. Если нужно, чтобы изделие было цветным, в него добавляют различные оксиды металлов. Из чего делают стекло, чтобы оно было максимально прозрачным? Для этого очищают песок так, что бы он состоял почти из одного кварца.

Сегодня есть много способов обработки, после чего получается продукт с разнообразнейшими свойствами от армированного и закаленного до бронированного и зеркального. Из чего делают стекло сегодня? Основа осталась прежней – простой песок. И что обнадеживает, что того, из чего делают стекло на планете Земля – огромное количество, и нам не грозит исчезновение этого природного ресурса со временем.

 

fb.ru

Как делают стекло, или Процесс, прошедший тысячелетия — журнал "Рутвет"

Делать стекло начали еще в древние времена – почти две с половиной тысячи лет назад. Изначально это был очень ответственный и довольно сложный процесс, и потому стеклянные изделия были весьма дорогими. Сейчас же производство стекла упростилось благодаря новым используемым технологиям, но тем не менее изделия из стекла все еще сложно назвать дешевым материалом.

Процесс создания стекла

Чтобы понять, как делают стекло, необходимо ознакомиться с этапами его производства:

  1. В печь загружаются все необходимые материалы (песок, сода и известь), которые разогреваются до очень большой температуры – свыше 1400 градусов по Цельсию. При этом сырьё плавится, образуя вязкую субстанцию.
  2. Далее полученная масса попадает в оловянную ванну, где ей придают необходимую форму. При этом температура нагрева спадает на несколько сотен градусов.
  3. В дальнейшем стекло проходит этап охлаждения, на котором производится дополнительная обработка (нанесение дополнительного покрытия, гравировка).
  4. Проводится нарезка стекла на необходимые куски и отправка на этап фасовки, где стекло упаковывается и направляется на склад.

Теперь стекло готово, и можно отправлять его на пункты сбыта.

Технология изготовления стекла из песка

Чтобы узнать, как делают стекло из песка, необходимо определиться, что вообще нужно для этого процесса. Для производства стекла используется кварцевый песок – чем чище, тем лучше. Именно этот элемент является основой, которая определяет будущие параметры – коэффициент пропускания света и прочность.

В зависимости от целей производства в кварцевый песок добавляются примеси, которые определяют его характеристики. Например, для создания хрустальных приборов понадобится использовать добавки, содержащие свинец. Примеси могут упрочить структуру стекла, а могут и ослабить её, поэтому при подборе материалов для процесса производства необходимо очень точное взвешивание. После него материалы плавятся и проходят цикл, описанный выше. Стоит добавить, что стекло может иметь разные степени обработки, которые зависят от целей эксплуатации.

Производства, где делают стекло, используют специальные стационарные установки. Процесс необходимо осуществлять непрерывно, иначе материалы в установке застынут, и придется строить новую печь. Зачастую период эксплуатации одной печи составляет до 15 лет, а потому необходимо хорошо наладить рынок сбыта изделий. Иначе рано или поздно складские помещения заполнятся готовой продукцией.

Стекло в нашей жизни: Почему запотевают окна?

Цветное стекло и красители

Другим не менее интересным вопросом может стать – как делать разноцветное стекло? Существует несколько способов окраски стекла, но основным является добавление красителей на этапе плавления материалов и образования жидкой стекольной массы. Для окраски используют оксиды разных металлов – хрома, меди, железа, ванадия, кадмия, железа, марганца и многих других. При добавлении красителей на начальном этапе необходимо строго соблюдать температурный режим, ведь для каждого из красителей необходима конкретная температура. В противном случае возможно испарение элементов или кристаллизация стекольной массы.

Из всего сказанного следует то, что создание стекла – это действительно тонкий и сложный процесс, который требует учета многих факторов, несоблюдение которых может привести к неудаче и потере средств.

www.rutvet.ru

Из чего сделано стекло?

Стекло - это удивительный материал. Его довольно трудно разрезать, но при этом легко разбить. Самая главная отличительная характеристика стекла - его прозрачность. Давайте разберемся, благодаря каким ингредиентам стекло получает свои уникальные свойства.

Ингредиенты стекла

Основными ингредиентами любого стекла являются кварцевый песок, карбонат кальция и известняк. Все эти составные части следует перемешать и поместить в печь, разогретую до 1400-1500 градусов Цельсия. В результате этой процедуры все смешанные ингредиенты превратятся в жидкую массу, которая при охлаждении обретет форму стекла.

Если вы хотите подробнее познакомиться с процессом создания стекла, вам следует прочитать нашу статью: Как делают стекло.

История создания стекла

Но стекло не всегда делали именно таким образом. Самое первое стекло вообще было сделано без участия человека, за много миллионов лет до начала нашей цивилизации. Ученые предполагают, что первое стекло появилось из вулканической лавы.

Первые люди, которые начали производить стекло, делали это из натуральной соды и песка. Они перемешивали эти ингредиенты и нагревали. Этот процесс описал Плиний (энциклопедист периода Древнегреческой цивилизации).

Еще одна точка зрения, объясняющая появление стекла, предлагает другой сценарий. Согласно ему, первый стекловидный материал был получен в процессе обжига глиняных изделий или во время выплавки меди.

Так или иначе, данное открытие имеет огромное значение в развитии человеческого общества. Производство стекла вполне можно сравнить с открытием огня или изобретением колеса и т. д.

Муранское стекло

В истории развития производства стекла нельзя не отметить великих мастеров из Венеции. Именно им, мастерам с острова Мурано, в XIII веке удалось добиться абсолютной прозрачности и невероятной тонкости стекла. С тех пор объемы производства стекла резко увеличились. Стеклянные изделия стали настоящими произведениями искусства и предметами роскоши.

Уже позднее появились первые зеркала с использованием стекла, цветные стекла, увеличительные стекла, микроскопы и те

elhow.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о