Как сделать стекло
Как сделать стекло?
Мы каждый день сталкиваемся со стеклянными изделиями, но часто ли задумываемся: из чего сделано стекло, какова технология его изготовления? Родина стекол — древний Египет. Первые изделия (а им ни много ни мало 5 тысяч лет!) были достаточно непривлекательными на вид и почти непрозрачными. Технология изготовления современного стекла совсем иная. Рассмотрим, как сделать стекло, что входит в его состав.
к содержанию ↑Из чего состоит стекло?
В стекловарении применяют такие материалы:
- Кварцевый песок (примерно 75%). Именно от песка зависит качество готовой продукции.
Важно! Знаменитые на весь мир венецианские стеклодувы для изготовления муранского стекла используют песок, привезенный из провинции Истрия. В основе не менее известного богемского стекла — измельченный кварц.
- Сода. Это вещество помогает снизить температуру, необходимую для расплавления кварцевого песка. Сода, добавленная в смесь в правильных пропорциях, уменьшает температуру плавления кварца почти в два раза.
- Известь. Она делает стекло устойчивым к воздействию многих агрессивных химических веществ. Впервые известь была применена в 17 веке богемскими стеклодувами, в виде мела или известняка.
Стекло со специфическими свойствами имеет в своем составе окислы и различные металлы. Базовые материалы, из чего делают стекло (состав, пропорции) остаются прежними, а добавки могут быть самыми разными:
- Оксид бора. Уменьшает коэффициент теплового расширения стекла. Готовые изделия получаются блестящими и прозрачными.
- Свинец. Этот ингредиент применяют в хрустальном производстве. Хрустальные изделия приобретают характерный мелодичный звон.
- Марганец. Стекло получается с зеленоватым оттенком. Эффект окрашивания дают и такие металлы, как хром, кобальт и никель.
- Окислы железа делают стекло насыщенно-красным.
- Оксиды никеля придают фиолетовый и коричневый оттенок.
- Окислы урана делают стекло желтоватым
- Хром придает стеклу зеленый оттенок.
Физические характеристики:
- Плотность. Этот показатель во многом зависит от химического состава стекла и варьируется в пределах 220-650 кг/м³. С повышением температуры плотность стекла снижается. Оно становится более хрупким.
- Прочность. Вариативность прочности составляет от 50 до 210 кгс/мм². Если поверхность изделия слегка повреждена, то прочность уменьшается в 3-4 раза.
- Хрупкость. Это свойство — главная причина ограниченной области применения стекол.
- Термостойкость — способность противостоять воздействию высоких температур. Обычные сорта стекла выдерживают до 90 градусов. Для термоустойчивых сортов этот показатель выше в несколько раз.
Разновидности стекла
Область использования этого материала довольно широка — посуда, кухонные принадлежности, лампочки, элементы декора, оконные стекла. Этот список можно продолжать и дальше.
Какие же разновидности стекол применяют для изготовления разных изделий?
- Хрустальное. Содержит в своем составе окись свинца. Стекло прозрачное, блестящее, очень красивое. Применяется в основном при изготовлении посуды и сувениров.
- Кварцевое. При производстве используется кварцевый песок. Данный вид стекла способен выдержать значительные перепады температуры. Используется при производстве окон, изоляторов, лабораторной посуды, оптических приборов.
- Пеностекло. Это стеклянная масса с большим количеством пустот внутри. Обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами. Применяется в строительстве.
- Стекловата. Структура этого материала представляет собой массу стеклянных нитей, хорошо сопротивляющихся разрыву. Используют стекловату в строительстве и химическом производстве. Материал обладает высокой степенью огнестойкости, поэтому его применяют для изготовления специальной одежды пожарных и металлургов.
Отдельная группа — специальные виды стекол:
- Огнестойкое — устойчиво к воздействию высоких температур, выдерживает открытое пламя.
- Термостойкое — обладает низким значением коэффициента термического расширения, может выдержать резкие температурные перепады.
- Пуленепробиваемое — устойчиво к мощным механическим воздействиям.
Как делают стекло из песка?
Процесс изготовления стекол проходит в несколько этапов.
- Подготовка материалов: обогащение кварцевого песка, удаление из песка примесей железа, дробление известняка и доломита.
- Смешивание ингредиентов в определенных пропорциях. Концентрация различных составляющих зависит от заданных физических и химических характеристик готового изделия.
- Варка в стекловаренной печи. Диапазон температур, при которых происходит варка стекла, колеблется в пределах 800-1400 градусов. Кварцевый песок расплавляется, и стекло становится прозрачным и вязким.
Важно! После того, как получена однородная стекольная смесь, производится формирование стеклянных изделий с последующим резким охлаждением, а также физической и термической обработкой.
Информация, “как делают стекло” для детей, особенно интересна.
Как делают оконное стекло — нюансы производства:
- Все составляющие, используемые для производства стекла, загружаются в печь и разогреваются до получения однородной вязкой массы.
- Затем масса загружается в гомогенизатор, чтобы добиться полной однородности состава.
- Массу выливают в емкость с жидким оловом, чтобы поверхность получилась идеально гладкая.
- Далее стеклянная лента подается на конвейер для контроля толщины и нарезания на стандартные куски.
- Отходы от обрезки и бракованная продукция поступает в переплавку.
- Готовая стеклянная продукция проходит еще один этап контроля качества и направляется на склад.
Такая информация “из чего сделано стекло” для детей (и не только!) очень интересна.
к содержанию ↑Область применения стекла
Несмотря на существенный недостаток (повышенная хрупкость), стекло имеет достаточно широкую область использования — как в быту, так и в разных отраслях промышленности:
- Машиностроение. Стекло добавляют в противопригарные краски.
- Бумажная промышленность — пропитывают готовую бумажную массу.
- Строительство. Стекло применяют как добавку в кислото- и жаропрочные материалы.
- Химическая промышленность — в производстве моющих составов.
- Цветное стекло применяется в строительстве и при производстве декоративных изделий.
Видеоматериал
Стекло служит людям много лет, но процесс его создания остается притягательным и немного таинственным. Оно не просто защищает жилье людей от холода и жары, но и предоставляет практически неограниченное поле для творчества.
serviceyard.net
Как делают стекло?
Как делают стеклоЧеловек ежедневно сталкивается со стеклянными изделиями. Стекло почти волшебный предмет – с одной стороны прозрачное, с другой материальный объект. Вещество будет прозрачным, когда фотоны (кванты света) проходят сквозь него, не поглощаясь. Но почему-то далеко не каждому приходит в голову мысль – как и из чего делают стекло? Как происходит процесс?
Интересные факты:
- Чтобы стекло разложилось, понадобится миллион лет.
- Стекло перерабатывается без потери качества.
- Самое толстое стекло в мире – это 26 см экран сиднейского аквариума.
Кварцевый песок Из чего делают стекло?
Для изготовления стекла мастера берут: кварцевый песок (основная составляющая); известь; сода;
Вначале кварцевый песок, соду и известь нагревают в специальной печи до температуры 1700 градусов выше нуля. Песчинки соединяются между собой, после гомогенизируются (превращается в однородную субстанцию), газ удаляется. Масса «окунается» в расплавленное олово с температурой выше 1000 градусов, которая плавает на поверхности из-за более низкой плотности. Чем тоньше масса, попадающая в ванну с оловом, тем тоньше будет стекло на выходе.
Изготовление стеклаЗавершающим штрихом является постепенное охлаждение. Субстанцию помещают в специальный конвейер, где охлаждают до температуры 250 градусов выше нуля. Почему стекло прозрачное можно прочитать тут.
Интересные факты:
- Самое дорогим в мире считается Муранское стекло. Изделия из него стоят миллионы долларов. Венеция с древних времен славилась изготовлением качественного стекла. Достоверно известно, что в XIII веке правительство государства перенесло производство на крупный остров Мурано, и мастерам было категорически запрещено покидать его. Наказание – смертельный приговор. Кроме того, для туристов или других жителей Венеции также вход на остров был закрыт. Такие жесткие меры позволили сохранить тайну производства.
- Одним из самых интересных психических заболеваний Средневековья является «стеклянная болезнь». Человек при таком расстройстве думал, что сделан из стекла, и боялся разбиться. Таким недугом страдал французский король Шарль VI. Монарх носил всегда несколько слоев одежды и запрещал к себе прикасаться.
Какие функции выполняют сода и известь в процессе производства?
ИзвестьСода помогает уменьшить температуру плавления в 2 раза. Если ее не добавить, песок будет очень сложно расплавить, и соответственно – соединить отдельные песчинки между собой. Известь нужна, что масса стойко переносила воду. Если бы ее не было в составе, окно, например, растворилось бы сразу после первого дождя, а стакан лопнул после соприкосновения с водой.
Что такое венецианское стекло и зачем художники покупали яйца?Интересные факты:
- Китай не производил стекло более 500 лет – с XIV по XIX века. Сейчас государство – один из лидеров производства, и контролирует треть мирового стеклянного рынка.
- 1994 год стал крайне активным в плане переработки стекла в США. Если выложить в одну линию все переработанные за тот год стеклянные изделия, получится своеобразная «дорога» на Луну.
Как получается цветное стекло?
Стекло производят не только бесцветное. Чтобы получить цветное изделие, в печь для плавления, помимо основных компонентов, добавляют химические соединения:
- Оксиды железа дают стеклу насыщенный красный оттенок.
- Оксиды никеля – коричневый, фиолетовый (в зависимости от количества).
- Чтобы получить ярко-желтый оттенок, добавьте к песку, соде и извести оксиды урана.
- Хром делает стекло зеленым.
Какими характеристиками и свойствами обладает стекло?
Пропорции компонентов для изготовления стеклянных товаров подбирают в зависимости от их назначения. Выделяют: бытовое стекло – то, из чего после делают посуду, очки, украшения; строительное – витрины, окна, витражи;
Техническое стекло – наиболее плотное. Используется в тяжелой промышленности. Основное свойство стекла – «умение» пропускать через себя солнечный свет. Но не полностью. Так, стандартное оконное стекло пропускает лишь 85 % солнечного света. Стекло имеет малую теплопроводность, проще говоря – оно не слишком нагревается от других продуктов. Это свойство широко используется для использования стекла в каминах (бытовой техники – плитах и духовках).
Интересный факт: Все слышали о бронированном (пуленепробиваемом) стекле. Процесс его производства выглядит так: несколько стеклянных пластов соединяют между собой, фиксируют полимерными пленками и отправляют в печь. Первое пуленепробиваемое стекло установили на окна Белого дома в 1941 году.
Стекло – удивительный материал. Процесс его создания сложный и травмоопасный, но интересный и очень нужный.
www.voprosy-kak-i-pochemu.ru
Как делают стекло?
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? - Сайт для Всезнаек и Почемучек
Стеклянная посуда, окна в домах и многое другое – для нас сегодня это привычные предметы обстановки. Однако много веков назад стеклянные кубки стоили баснословно дорого, и их можно было встретить только на столах у наиболее богатых и знатных вельмож. 
Из чего же делают стекло, и как люди научились его изготавливать?
История изобретения стекла
Стекло было известно, по крайней мере, две тысячи лет назад. Древнеримский историк Плиний описал случай, в результате которого оно было изобретено. По его версии, однажды моряки, везшие на своем корабле соду, высадились заночевать на берегу, покрытом чистым золотым песком.
Они разожгли костер, чтобы приготовить ужин и согреться. Случайно один мешок из их груза прорвался, и сода высыпалась в костер. Ночью пошел дождь, смыл золу и головешки, и моряки увидели на месте костра сияющую стеклянную поверхность.
Компоненты для изготовления стекла
Так ли на самом деле было изобретено стекло, или, как гласит другая версия, оно получилось в ходе экспериментов с обжигом глиняных горшков – но люди овладели секретом его приготовления довольно давно.
Для того, чтобы изготовить стекло, требуется три основных компонента.
Кварцевый песок – это чистый речной песок, состоящий из оксида кремния. Доля песка в смеси для варки стекла составляет около 75%. Он плавится при очень высокой температуре: его нужно нагревать до 1700 градусов Цельсия. От качества песка во многом зависит прозрачность и качество будущих стеклянных изделий. Венецианские стеклодувы, изготавливавшие наиболее знаменитое в средневековой Европе муранское стекло, специально привозили песок из провинции Истрия, а для богемского стекла мастера измельчали в мелкий песок куски кварца.
Сода (или поташ) необходима для того, чтобы расплавить песок при более низкой температуре. Добавив в песок соду в нужной пропорции, температуру нагрева стеклянной смеси снижают практически вдвое. 
В процессе нагрева сода разлагается до оксида натрия или калия, который и служит катализатором плавления. В древности ее получали путем выщелачивания золы после сжигания водорослей или хвойных пород дерева. Доля соды в смеси для стекла составляет около 16-17%.
Известь, или окись кальция, делает стекло нерастворимым большинством химических веществ, крепким и блестящим. Впервые добавлять ее в стекло начали богемские стеклодувы в семнадцатом столетии, применяя для этого известняк или мел.
Кроме того, сегодня в массу для приготовления стекла добавляют сульфат натрия, таламит и нефелиновый сиенит. Для получения разноцветного стекла в качестве добавок используют окиси различных металлов: меди, железа, серебра и т.д.
Этапы производства листового стекла
Все ингредиенты, из которых производится стекло, загружают в печь и нагревают до образования жидкой однородной массы.
Расплавленную массу загружают в гомогенизатор и перемешивают до полной однородности.
Стеклянную массу выливают в длинную емкость, где находится расплавленное олово. На его поверхности стекло разливается ровным слоем одинаковой толщины, постепенно остывая.
Застывшая стеклянная лента поступает на конвейер, где производится контроль толщины и нарезка на стандартные куски стекла. Обрезанные неровные края и брак, не прошедший контроль качества, поступает на переплавку.
Готовое листовое стекло проходит последнюю проверку качества и отправляется на склад готовой продукции.
Аналогичным образом изготавливается стекло для производства посуды, измерительных приборов, елочных игрушек и другой продукции. Состав стекла может изменяться в зависимости от свойств, которые оно должно иметь.
Кроме того, для повышения прочности оно может подвергаться процедуре закаливания, приобретая способность выдерживать сильные удары по поверхности. 
Популярны сегодня дуплексные и триплексные стекла, склеенные специальными составами из двух или трех слоев тонкого стекла. Однако основу каждого из них составляют золотой кварцевый песок, питьевая сода и обычная известь.
www.vseznaika.org
