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.
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.
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.
