Как делают стекло
Свою жизнь стекло начинает в песчаном карьере. Добывают только белый песок и всего несколько тысяч тонн в год. За то он очень белый. Это чистейший оксид кремния, почти без примесей. Большая часть стекла идет на изготовление стеклянных дверей, душевых ограждений, оптических линз. Остатки песка уходят на стеклянную посуду, бокалы т.п. Из всех полезных ископаемых – песок наверно самый легко добываемый. Он в природе находится уже в готовом состоянии. Прежде, чем стать стеклянной дверью, этому песку придется пройти огонь, воду и медные трубы, правда в обратном порядке. Начинается все с сурового кастинга. Весь песок из карьера поступает в сортировочную галерею, где его очищают от инородных примесей и сортируют по размеру частиц. Когда полезный минерал окончательно отсортирован, его из карьера перевозят на фабрику. На фабрику подготовки стекла. Первым делом его моют, это делается с помощью устройства, напоминающего стиральную машину.
Намытый таким образом песок, называют белое золото. После того, как песок избавили от камешков и других инородных включений, его ждет тонкая фильтрация. В нем могут находиться мельчайшие частички различных металлов, а они в стекле не нужны. Финальную очистку песок проходит на спиральных фильтрах. Под действием центростремительной силы частицы железа и других тяжелых металлов, прижимаются к краю водоворота, а песок и вода отходят в сторону. Простая физика 5-го класса, а работает на самом современном заводе Европы. Теперь идеально чистый песок можно отправлять а плавильную печь. Но сначала его необходимо высушить. Через песок пропускают горячий воздух, и только после полного высыхания, его загружают в вагоны для отправки в стеклоплавильную фабрику.
Вместе с кварцевым песком в печь загружают сульфат натрия, известняк и соду, правда не такую, как у нас на кухне. Все это расплавляется и превращается в жидкую субстанцию. После того, как в печи сварилась «стеклянная каша», ее нужно перемешать, как манную кашу, чтобы не было комочков. Только ложка побольше и рассчитана на температуру +1600 градусов С. Сегодня , практически повсеместно, для изготовления листового стекла используется метод флотации. На дне печи установлена огромная ванна с расплавленным оловом. Стекло просто выливают эту ванну, а так как меньше плотности олова
- Р жидкого стекла — 1,4 г/см.куб.
- Р олова – 7,31 г/м.куб.
Оно растекается ровным слоем по поверхности. Постепенно стекло начинает остывать и кристаллизоваться. В этой ванне стекло становится похоже на пластилин. На выходе из печи стекло имеет температуру 600 градусов С. Непрерывная лента из стекла двигается по конвейеру и постепенно остывает . Теперь эту бесконечную стеклянную «ириску» нужно разрезать на равные части.
как производят, из чего его делают и как научились
Процесс производства стеклаСтеклянная 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.
Но один мешок из их груза прорвался, и сода высыпалась в костер. Ночью пошел дождь, смыл золу и головешки, и в результате моряки увидели на месте костра сияющую стеклянную поверхность.
Из каких компонентов делают стекло
Из каких компонентов делают стеклоТак 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, а также 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.
Как производят стеклоКроме того, для повышения прочности оно может подвергаться процедуре закаливания. В результате стекло приобретает 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.
Как делают стекло | Из чего сделано стекло?
Как делают стекло | Из чего сделано стекло? | Корнинг- Инновация
- Материаловедение
- Стекло
- Как делают стекло
Как делают стекло
Как делают стекло
Из чего сделано стекло? Все чудеса стекла сводятся к плавящемуся песку.
Стеклосегодня стало настолько распространенным явлением, что легко смотреть сквозь него, не задумываясь. Он в наших окнах, на наших экранах, в наших шкафах и во многих устройствах, с которыми мы взаимодействуем каждый день. Несмотря на то, что стекло можно найти повсюду, вы можете прожить всю свою жизнь, мало зная о том, как оно сделано и из чего состоит. Даже если вы думаете, что знаете основы, вы только поверхностно ознакомились.
На высоком уровне стекло — это песок, который был расплавлен и химически преобразован. Если вы когда-нибудь были на пляже, то точно знаете, каким может быть горячий песок, оставаясь в своей твердой форме. Тепло, необходимое для превращения песка в жидкое состояние (в конечном итоге превращающееся в стекло), намного жарче, чем в любой солнечный день. Чтобы заставить песок расплавиться, вам нужно нагреть его примерно до 1700 ° C (3090 ° F), что примерно соответствует температуре, которой достигает космический шаттл, когда он снова входит в атмосферу Земли.
Песок, обычно используемый для изготовления стекла, состоит из мелких зерен кристаллов кварца, состоящих из молекул диоксида кремния, также известного как кремнезем. Когда эти молекулы нагреваются до достаточно высоких температур, песок плавится и теряет свою кристаллическую структуру, а при охлаждении приобретает совершенно другую структуру. Эта структура на молекулярном уровне находится где-то между жидкостью и твердым телом. Это промежуточное состояние известно как аморфное твердое тело, что означает, что оно имеет некоторую кристаллическую структуру твердого тела в сочетании с молекулярной неупорядоченностью жидкости.
В зависимости от песчаной смеси стекло может иметь различные свойства. Например, определенные элементы или химические вещества, смешанные с песком, могут изменить цвет стекла. Свойства стекла также могут меняться в зависимости от того, как оно изготовлено, и процессов, в которых оно впоследствии формируется.
Чтобы укрепить стекло, производители могут использовать термическую закалку для его быстрого нагрева и охлаждения. Стекло также можно укрепить химически с помощью процесса ионного обмена, который делает поверхность стекла более прочной.
Стекло, с которым знакомо большинство людей, — это известково-натриевое стекло, которое представляет собой комбинацию соды (также известной как кальцинированная сода или сода для стирки), известняка и песка. Хотя вы можете производить стекло, просто нагревая, а затем быстро охлаждая кремнезем, производство натриево-известкового стекла немного сложнее. При добавлении соды (карбоната натрия) температура плавления песка снижается, поэтому он может превращаться в стекло при более низких температурах и экономить энергию при производстве. Однако добавление соды в смесь снижает ее химическую стойкость, делая ее склонной к растворению при контакте с жидкостями. Для большинства применений это нежелательно, поэтому в смесь также добавляют известняк (карбонат кальция), который действует как стабилизатор.
Компания Corning знает толк в стекле. Мы знаем, как укрепить его с помощью химических процессов, таких как ионный обмен, и мы знаем, как согнуть его, чтобы сделать оптическое волокно, способное растягиваться на огромные расстояния. Наши знания о стекле насчитывают более века, что позволяет нам оставаться в авангарде исследований и разработок. От простой натронной извести до сложных стеклянных структур, обеспечивающих дополненную реальность, стекло — это адаптируемый, широкий спектр материалов. Вот почему спустя более 165 лет мы все еще делаем новые открытия.
Празднование Периодической таблицы
Компания Corning отмечает 150-летие Периодической таблицы, освещая несколько элементов, жизненно важных для нашей работы, а также некоторые сентиментальные фавориты наших ученых.
Подробнее
История компании Corning в области упрочнения стекла
Компания Corning работала над повышением прочности стекла за несколько десятилетий до появления Corning® Gorilla® Glass.
Подробнее
Стекло: лучший инструмент в материаловедении Toolbelt
Материаловеды каждый день работают над тем, чтобы расширить наше понимание того, на что способно стекло.
Подробнее
Процесс производства стекла | Как изготавливается стекло
Стекло известно своей хрупкостью, а также твердостью, что делает его типичным твердым телом. В то же время его можно квалифицировать как жидкость из-за его несколько текучей природы. Но с научной точки зрения стекло — это то, что называется аморфным твердым телом — состоянием между двумя состояниями материи. По проводимости стекло не имеет ни теплового, ни электрического, так как не вступает в реакцию с общеизвестными химическими соединениями.
Из чего сделано стекло?
Основным сырьем для производства стекла являются песок, сода, известняк, осветлители, красящее и блестящее стекло. Стеклянный песок составляет около ¾ всего состава стекла.
Как производят стекло?
Флоат-линия почти подобна стеклянной реке, которая выходит из печи перед процессом охлаждения.
Пробирается почти на 300 метров, после чего разрезается на большие листы; эти листы обычно имеют размер 3,21×2,25 метра. Таким образом, флоат-линия способна круглосуточно производить стекло.
Флоат-стекло
Флоат-стекло, широко известное как листовое стекло, производится путем плавания расплавленного стекла на слое расплавленного олова. Расплавленное стекло растекается по поверхности металла и производит высококачественный, постоянно ровный лист стекла, который затем разрезают на требуемые размеры. Этот метод дает стеклу однородную толщину и очень плоскую поверхность. Изготовленное таким образом стекло не имеет волн и искажений. Эта технология позволяет непрерывно производить стекло 24/7. Таким образом, это стеклянная река, которая выходит из печи перед охлаждением, продвигаясь по пути около 300 метров, а затем разрезается на очень большие листы, которые чаще всего имеют размеры 3,21×2,25 метра. Процесс производства флоат-стекла можно разделить на пять универсальных этапов:
1.
Дозирование сырья:
Основные компоненты, включающие кварцевый песок, оксид кальция, сода и магний взвешиваются и смешиваются в партии, к которым добавляется переработанное стекло (стеклобой). Использование «стеклобоя» снижает потребление энергии. Материалы тестируются и хранятся для последующего смешивания под компьютерным контролем. Превосходная прозрачность Saint-Gobain Clear Glass является результатом чистоты сырья, точности состава и строгого соблюдения высоких стандартов качества в производственном процессе. У компании есть специальный завод по обогащению песка в Таде, где кварцевый песок (который будет использоваться в производстве) очищается, а из материала удаляется избыточное содержание железа.
2. Плавка сырья в печи:
Смешанное сырье проходит из смесительного бункера в пятикамерную печь, где оно расплавляется. Температура в печи достигает 1600°C.
3. Налив расплавленного стекла в ванну с оловом:
Затем расплавленное стекло «плавает» в ванне с расплавленным оловом при температуре около 1000°C.
Он образует «ленту», которая обычно составляет от 5 до 6 мм. Путем надлежащей вытяжки стекла через сложный процесс с использованием машин с верхним валом толщина ленты составляет 1,9 мм.мм до 19 мм может быть достигнуто. Стекло, обладающее высокой вязкостью, и олово, обладающее высокой текучестью, не смешиваются, а контактная поверхность между этими двумя материалами является идеально плоской, поэтому конечный продукт называется «плоским» стеклом.
4. Охлаждение расплавленного стекла в печи для отжига:
После выхода из ванны с расплавленным оловом стекло, теперь имеющее температуру 600°C, достаточно остыло, чтобы попасть в камеру для отжига, называемую лер. Теперь стекло достаточно твердое, чтобы проходить через ролики, и подвергается отжигу, что изменяет внутренние напряжения, позволяя его резать и обрабатывать предсказуемым образом и обеспечивая плоскостность стекла. Поскольку обе поверхности огнеупорные, их не нужно шлифовать или полировать
5.Проверка качества, автоматическая резка и хранение:
После охлаждения стекло подвергается строгой проверке качества.
Затем он разрезается на листы размером до 6000 мм x 3660 мм, которые, в свою очередь, автоматически укладываются в штабели, складируются и готовятся к транспортировке.
Флоат-стекло используется для остекления зданий, где требуется полная прозрачность. Он используется в качестве основного материала для безопасного стекла , отражающего стекла и самоочищающегося стекла, среди прочего. Его можно использовать в точной механике, особенно там, где требуется экстремальная плоскостность поверхности. Например, для визуальных дисплеев.
Стекло Saint-Gobain известно самым низким содержанием железа (654 части на миллион), что делает его самым прозрачным стеклом в своей категории (чем ниже содержание железа, тем прозрачнее стекло). Обладая непревзойденной чистотой и исключительной прозрачностью, это стекло используется в качестве основы. для производства других продуктов и имеет широкое применение. Это также база для «Стеклянного щита» Saint-Gobain, новой инициативы компании, направленной на обеспечение безопасности и социального дистанцирования в постпандемическом мире
901:00 08 марта 2023 г.