Оконное стекло из чего сделано: Из чего делают стекло? — Детская онлайн энциклопедия «Хочу всё знать»

Из чего делают стекло? — Детская онлайн энциклопедия «Хочу всё знать»

Сейчас тебе предстоит познакомиться с материалом, который называется стеклом. «Зачем с ним знакомиться? – скажешь ты. – Я стекло давно знаю» Многие люди, так же как и ты, считают его обыкновенным. На самом деле, привычный всем материал – очень интересен. И начнем знакомство с ним с ответа на вопрос: из чего делают стекло?

Основной его состав довольно простой – кварцевый песок, сода и известь.

Однако стекло не получится, если все его компоненты просто смешать. Потому стекло выплавляют в специальных печах. Но кварцевый песок плавится при очень высокой температуре – 1700 градусов! Здесь-то и нужна сода. Ведь с ее помощью температуру плавления песка уменьшают вдвое.

Следующее важное вещество в составе – это известь. Ее добавляют, чтобы стекло не боялось воды. Ведь оконное «стекло» только из песка и соды растворилось бы от любого дождя! А в стакан невозможно было бы налить чай… Но стекло бывает не только бесцветным и прозрачным.

Если добавить к расплавленной массе оксиды (это такие химические соединения) разных металлов, то стекло получится цветным. Например, с помощью оксида железа его делают красным, оксида никеля – фиолетовым или коричневым, оксида урана – желтым. Медь или хром придают ему зеленый цвет разных оттенков.

Теперь ты знаешь, из чего делают стекло. Но известно немало занимательных фактов, связанных с ним. Например, такой: Мастера средневековой Венеции научились изготавливать особенно красивые и тонкие стеклянные изделия – посуду и украшения, которые стоили очень дорого. Чтобы другие не узнали секретов этого стекла, мастеров отправили на остров Мурано, где они стали жить отдельно от всех людей, не имея возможности с ними общаться. А слава мурановского стекла, которое мастера-стеклодувы делали на острове, шагнула далеко за пределы Венеции. Со временем стекло стали использовать не только в производстве посуды, украшений или

зеркал.

Люди узнали, что изогнутое стекло может рассеивать или концентрировать световой луч. И научились делать линзы. Сегодня такие линзы из увеличительного стекла применяются в разных оптических приборах, от привычных всем очков до микроскопов и телескопов.

И когда ты вырастешь и станешь ученым – например, биологом или астрономом, то сможешь наблюдать в микроскоп за молекулами и атомами или с помощью телескопа увидишь дальние звезды и галактики.

Из чего состоит стеклопакет?

Стеклопакет — это герметичная, неразборная часть оконной конструкции. Он состоит из нескольких стеклянных полотен (обычно — два или три, бывает и больше), соединенных между собой по периметру через дистанционную рамку с перфорацией, которая  наполнена специальными гранулами для поглощения остаточной влажности воздуха внутри стеклопакета и защиты стекла от запотевания.

На рисунке 4 показана принципиальная схема устройства стандартного однокамерного стеклопакета.
Стекла 1 зафиксированы дистанционной рамкой 2, которая наполнена поглотителем влаги 3 и зафиксирована в конструкции бутиловой мастикой 4. Вся оконная конструкция тщательно загерметизирована специальным гер-метиком 5.
Сразу оговоримся и заодно рассеем распространенное заблуждение — большинство стеклопакетов изнутри заполнены воздухом или инертным газом, никакого вакуума там нет! При попытке вакуу-мировать стеклопакет (иначе говоря, откачать из него воздух) плоскопараллельные стекла неизбежно деформируются (выгнутся внутрь) под действием атмосферного давления, а герметичность соединения стекла и дистанционной рамки будет нарушена.

Таким образом, между двумя стеклами, герметизированными по периметру, образуется изолированная камера, заполненная сухим воздухом или инертным газом с низкой теплопроводностью (чаще всего — аргоном). В зависимости от количества камер сте-клопакеты можно разделить на однокамерные (состоящие из двух стекол) или двухкамерные (три стекла). Дополнительная камера увеличивает тепло и шумоизоляцию сте-клопакета, но, с другой стороны, увеличивает вес створки и нагрузку на петли
Только герметичное соединение позволяет осуществить основной принцип термоизоляции — постоянно сохранять внутри стеклопакета сухой воздух или другой газ, которые являются лучшими термоизоляционными материалами.
Если стеклопакет не герметичен, то в него попадает влага, постоянно присутствующая в воздухе, и сопротивление теплопередаче такого, уже не герметичного стекло-пакета, не будет отличаться от обычного стекла.

Самый экономичный вариант стеклопакета — это однокамерный стеклопа-кет. Стандартный однокамерный стеклопакет имеет толщину 24 мм, его формула: 4-16-4 (два стекла по 4 мм толщиной и между ними дистанционная рамка 16 мм), и он снижает уровень наружного шума примерно на 34 Дб.
На практике почти все фирмы предлагают на выбор 3-4 варианта стеклопакетов. Но варианты, предлагаемые фирмами, зачастую удобны производителям, а заказчик остается недоволен. Поэтому попытаемся разобраться с критериями непростого выбора стеклопакета.

Классификация стеклопакетов
Стеклопакеты классифицируются по количеству воздушных камер на однокамерные (два стекла) и двухкамерные (три стекла) и так далее.

В маркировке стеклопакетов указываются толщина и тип стекол, ширина дистанционной рамки, количество воздушных прослоек, а также тип газа, используемого для их заполнения.
Для стекол обычно применяется следующая основная маркировка (более подробно типы стекол, применяемые в стеклопакетах, будут рассмотрены в следующих статьях):

М — обычное оконное стекло, полученное методом вытяжки;

F — оконное стекло, полученное флоат-способом;

К — стекло с твердым низкоэмиссионным покрытием, полученное по технологии On-line;

I — стекло с мягким низкоэмиссионным покрытием,полученное по технологии Off-line;

S — стекло, окрашенное в массе;

PI — теплоотражающая пленка.

Для газов, заполняющих межстекольное пространство, применяется следующая маркировка:
Воздух — пробел по умолчанию;
Аг — аргон.
Конструкции стеклопактов имеют условное обозначение, например: 4М1-16-4М1. Это означает, что однокамерный сте-клопакет сделан из стекла марки М1 толщиной 4 мм. Расстояние между стеклами -16 мм. Промежуток между стеклами заполнен обычным воздухом.

Несколько простых советов.

Мы не рекомендуем использовать стеклопакеты, у которых расстояние между стеклами более 16 мм — это выброшенные на воздух деньги.

Дальнейшее его увеличение не только не повышает, но даже понижает теплоизоляцию стеклопакета, в то время как себестоимость его становится выше.
Мы рекомендуем заказывать стеклопакеты с энергосберегающими стеклами, т.к. их комбинация с инертными газами-наполнителями «добавляет» еще около 70% к теплоизоляционным свойствам и стеклопакет становится почти вдвое теплее.

Нужно помнить, что максимальные размеры стеклопакета для домашних условий по ширине и высоте не должны превышать 3,2×3,0 м. При больших размерах стеклопакета и узкой дистанции между стеклами может произойти их деформация, т.е. при снижении температуры и уменьшении объема воздуха внутри стеклопакета стекла соединятся между собой. Последствия деформации стекла — его разрушение и разгерметизация стеклопакета. Небольшие по размерам стеклопакеты могут разрушиться зимой, когда при уменьшении объема воздуха внутри камеры стекло не имеет возможности прогнуться по короткой стороне.

Поэтому важно заказывать стеклопакеты не у тех, кто собирает их, условно говоря, «в гараже» (встречаются и такие производители), а у фирм, зарекомендовавших себя на этом сегменте рынка.

Оконная фурнитура.

В принципе понятно, что это -механизм закрывания и открывания окна. Современная оконная фурнитура коренным образом отличается от привычных шпингалетов, крючков, защелок и т.п., которые постоянно заедали, не закрывали ничего или, наоборот, если закрывали, то открыть, зачастую, окна или форточки было очень трудно.

В настоящее время фурнитура делается по суперсовременным технологиям и из высокопрочных сплавов.
Ведущие фирмы-производители выпускают фурнитуру в модульном варианте, т.е. существует базовая (стандартная) комплектация для окон эконом-класса, но есть и множество дополнительных опций, позволяющих сформировать функциональные свойства окна согласно индивидуальным пожеланиям клиента.

Дополнительные опции фурнитуры защищают от отжима ния створки (взлома) и нежелательного открывания окна детьми, выполняют различные режимы проветривания.

Кроме того, существует такой механизм, как микролифт для оконных створок. Ведь со временем любая, даже идеально собранная оконная створка, может начать провисать под собственным весом. Для решения этой проблемы, разработан и выпускается специальный миниатюрный роликовый микролифт, приподнимающий створку пластикового окна. Такой микролифт крепится внизу створки, это его оптимальное положение, потому что именно эта часть окна со временем больше всего страдает от собственного веса и, провисая, начинает задевать раму.

Помимо основных режимов открывания, поворотного и поворотно-откидного, современная оконная фурнитура позволяет устанавливать окно в режим «зимнего проветривания». При этом (обычно ручка повернута на 45° вверх) происходит разгерметизация окна по всему периметру створки, и образуется щель в несколько миллиметров (такое проветривание также называется микрощелевым). Такой режим обеспечивает подачу воздуха в помещение, не создавая сквозняка, и предотвращает запотевание стекол зимой и в помещениях с плохой вентиляцией.

Также существует противо-взломная фурнитура, изготовленная из специальной стали, которая выдерживает нагрузку на разрыв до 1500 кг и выполняет функции запирания окна и защиты от проникновения и взлома, а также ручки с замком, которые позволяют защитить окна от открытия детьми и от поворота ручки при высверливании с противоположной стороны.

Отраслевая энциклопедия. Окна, двери, мебель

В этой статье описывается история возникновения стекла и развития стекловарения в мире от времен Древнего Египта до наших дней. Особое внимание уделено методам производства оконного стекла, использовавшимся в различное время.

Происхождение стекла

Изготовление листового стекла началось около 2000 лет назад. Но до его появления уже существовали основные приемы работы с расплавленным стеклом и разнообразная техника изготовления несложных изделий из стекла в виде бус, сосудов и браслетов.

Возникновение древнего стеклоделия восходит примерно к III тыс. до н. э. К этому периоду древними мастерам создан новый материал – стекло. Создание стекла по масштабам открытия — колоссальное научно-техническое достижение, его появление в истории техники и культуры может быть сопоставлено с открытием металлов, керамики и металлических сплавов.

Как, где, когда и кто начал делать искусственное стекло? На этот вопрос существуют разные версии. Стекло – искусственный материал, который создан человеком, но известны и природные стекла — обсидианы, которые образуются в магматических расплавах при высоких температурах во время извержения вулканов и падение метеоритов. Обсидианы представляют собой полупрозрачные черные стекла, обладающие высокой твердостью, и коррозионной стойкость и использовались в древности в качестве режущего инструмента. Некоторые считают, что именно обсидианы толкнули человека на создание их искусственных аналогов, однако области распространения природных и искусственных стекол не совпадают. Наиболее вероятно, что представления о стекле развивались в тесной связи с изготовление гончарных изделий и металлообработкой. Возможно, на ранних стадиях стеклоделия древние мастера увидели аналогии в свойствах стекла и металлов, которое и определили технологические приемы обработки стекла. Признав стекло аналогичным металлу (пластичность в горячем состоянии, твердость в холодном), древние создали возможность перенести в стеклоделие приемы обработки металлов. Таким путем были заимствованы тигли для варки стеклянной массы, формы для отливки изделий, технологические приемы горячей обработки (литье, сварка). Этот процесс происходил постепенно, особенно на первых этапах, настолько различны по своей природе стекло и металл.

Наиболее ранняя «теория» происхождения стекла – предложена римским ученым Плинием Старшим в «Естественной истории»:

«Однажды, в очень далекие времена, финикийские купцы везли по Средиземному морю груз добытой в Африке природной соды. На ночлег они высадились на песчаном берегу и стали готовить себе пищу. За неимением под рукой камней обложили костер большими кусками соды. Поутру, разгребая золу, купцы обнаружили чудесный слиток, который был тверд как камень, горел огнем на солнце и был чист и прозрачен как вода. Это было стекло».

Рассказ этот мало достоверен, даже сам Плиний начинает его cловами «fama est…..» или «по слухам…», потому что образование стекла при температуре пламени костра на открытом пространстве произойти не может. Всего вероятнее предположение немецкого ученого Вагнера, который связывает появление стекла с получением металлов. В процессе плавления меди и железа образовывались шлаки, которые могли под действием тепла превращались в стекло. Сейчас трудно установить, как именно было изобретено стекло, но без сомнений это открытие было случайным.

Самые древние изделия имели только стекловидный слой на поверхности фаянса, и найдены в гробнице фараона Джосера (III династия Древнего царства в Египте, 2980-2900 г.г. до н.э). Образцы стекла в виде слитков, датируемые XXII-XXI вв. до н. э., обнаружены при раскопках в области Древнего Двуречья.

Стеклоделие в Древнем Египте и Месопотамии

Наиболее ранние археологически известные стекольные мастерские датируются серединой II тыс. до н. э. Необходимо отметить, что сначала был получен сам материал (стекло), а затем осознается его новизна, и раскрываются его свойства. Приемы обработки нового материала подбираются применительно к его свойствам: вытягивание, сгибание, накручивание. Лишь со временем были подобраны и приспособлены и другие приемы: литье, прессование, обкатка.

История стеклоделия начинается с изготовление бус. Новый материал нашел свое применение в непроизводственной сфере, и изделия из него приравнивались к ценностям благородных камней и самоцветов. К древнейшими изделиями из стекла считаются стеклянные бусы царицы Хатшепсут, которая правила Египтом в 1525-1503 гг. до н. э. и стеклянный кубок, имеющий иероглифическую надпись с именем фараона Тутмоса III, относящийся ко времени Нового царства.

К середине II тыс. до н. э. стеклоделие сложилось в основных чертах почти одновременно в разных очагах древнейших цивилизаций Египте и Месопотамии. Единственным источником, на основании которого можно судить о становлении и начальных этапах истории стекла и его происхождении являются готовые изделия: бусы, вставки, сосуды. Как считают ученые, бусы для египтян выполняли функцию амулетов.

Начиная с середины VIII в. до н. э. набор найденных находок расширяется и к бусам и сосудам прибавляются перстни, браслеты, ритуальная и туалетная посуда, которых стали находить не только в районе Средиземноморье, но и на Кавказе и Западной Европе. Значительно повышаются декоративность и сложность найденных изделий. Техника изготовления изделий усложняется, мастера наряду с формовкой, навивкой и литьем, освоили и другие приемы работы с расплавленным стеклом: резание, гравировку, шлифовку, полировку и прессование в формах, различных по конструкции и материалу. Технические приемы обработки стеклянной массы сопровождалось усложнением инструментария и оборудования мастерской.

Изобретение процесса выдувания стекла

К началу римского периода стеклоделием был накоплен весьма большой производственный опыт и знания, чтобы сделать подлинный переворот в области технологии изготовления изделий из стекла.

Первой «революцией» в стекловарении считается изобретение метода выдувания стекла. Процесс выдувания изделий из расплавленной стекломассы начался с важнейшего изобретения – стеклодувной трубки сирийскими мастерами между 27 г. до н. э и 14 г. н. э. С открытием процесса выдувания стеклянных изделий Сирия на целые сотни лет становится крупнейшим центром стеклоделия. Изобретение выдувания привело к рождению нового качества и составило основу не только древнего, но и современного методов изготовления стеклянной посуды, а впоследствии и оконного стекла

Выдувание – ранее вспомогательная операция, в римское время стало использоваться как самостоятельный прием. После набора стекломассы на стеклодувную трубку мастер выдувал исходную заготовку в деревянную форму и получал различные стеклянные полые изделия в виде кувшинов, банок, кубков флаконов. Наряду с простой посудой мастера выполняли и декоративные уникальные предметы, украшенные нитями и накладом из цветного стекла.

Первое оконное стекло

Первое оконное, по настоящему плоское стекло впервые появилось значительно позже, в Древнем Риме. Оно было обнаружено при раскопках Помпеи и датируется годом извержения вулкана Везувий, 79 г. н. э. Оконное стекло получали методом литья на плоскую каменную поверхность. Конечно, качество стекла при этом сильно отличалось от современного. Это стекло было окрашенным в зеленоватые тона и матовым (бесцветное стекло в то время изготавливать еще не умели), содержало большое количество пузырей, что говорило о низкой температуре варки, и было довольно толстым (около 8-10 мм). Но, тем не менее, это был первый случай применения стекла в архитектуре, что дало значительный толчок к дальнейшему развитию стекловарения и распространению стекла по всей Европе.

Краун процесс

2-я революция в стекловарении произошла приблизительно в начале II в., когда сирийские мастера изобрели совершенно новую для тех времен технологию производства плоского стекла – краун (crown) или как его в России называли лунный способ. Это идея возникла, возможно, при выдувании больших плоских тарелок. Стекло изготавливались методом выдуванием больших пузырей, которые на следующей стадии отделялись от стеклодувной трубки, и прикреплялась к другой трубке — понтии. После интенсивного вращения на понтии, исходная заготовка под действием центробежных сил утончалась и превращалась в плоский круглый диск (см. рис.). Диаметр этого диска мог достигать 1,5 м. Из него уже после охлаждения вырезали куски стекла квадратной и прямоугольной формы. Центральная часть диска имела утолщение – след от понтии, который назывался «бычьим глазом». Как правило, эта часть диска не использовалась и шла на переплавку, однако, в некоторых средневековых зданиях эти кругляшки до сих пор сохранились (см. рис.).

Эта технология позволяла получать стекло довольно хорошего для тех времен качества, практически без искажений. Неудивительно, что эта технология просуществовала вплоть до середины XIX века. Так, известный всем и один из старейших в мире производителей стекла — английская компания Пилкингтон (Pilkington) полностью прекратил использовать краун процесс только в 1872 г.

Однако существовала и проблема — ограничение по размерам. С помощью краун процесса невозможно было получить стекло большого размера. Поэтому на протяжении многих лет в разных странах Европы осуществлялись попытки усовершенствования этой технологии, что привело к созданию нового метода производства стекла – метода выдувания цилиндров.

Производства оконного стекла цилиндрическим способом

В целом этот метод был очень похож на краун процесс, но при этом стеклодув набирал стекло из горшка в несколько приемов и раздувал заготовку (пульку) в форму цилиндра при постоянном вращении. Для формования цилиндрической формы мастер раскачивал заготовку в специальной прямоугольной яме. После затвердевания заготовки, суженные концы отделяют специальным нагретым крюком. Затем внутри охлажденного цилиндра делают продольный разрез и выправляют в плоские листы в особых “правильных печах”, где цилиндры постепенно разогреваются до размягчения на плоских основаниях их глины и разглаживаются в лист деревянной чуркой, закрепленной на железный стержень. К концу XIX века для выдувания цилиндров стали использовать воздушные насосы, а вскоре появился и метод механического вытягивания цилиндров (см. рис.).

Применение более эффективного метода производства оконного стекла позволил увеличить размер листового стекла и снизить количество отходов стеклянного боя. Так, установленные в 1910 году на одной из английских фабрик Пилкингтон (Pilkington) воздушные машины американского инженера Джона Любберса (John H. Lubbers) позволили получать стеклянные цилиндры длиной до 13 м и диаметром до 1 м.

Производство оконного стекла методом вытягивания из расплава

Уильям Кларк из Питтсбурга первый предложил способ производства листового стекла вытягиванием со свободной поверхности расплав. В 1857 г. он представил английский патент, согласно которому, формование плоского листа осуществляется медленным вертикальным вытягиванием затравки с поверхности расплава. В течение последующих 50 лет старались решить основную проблему – сужение ленты стекла при вытягивании, но все попытки были неудачными.

В 1871 году бельгийский изобретатель Ф.Вэллин (F.Vallin) получил французский патент (№ 91787) на производство оконного стекла механическим вытягиванием стекла. Для непрерывной подачи расплава он предложил систему горшков, которые связаны между собой трубкой, так что стекломасса из одного горшка поступала в другой. В последний большой овальный горшок, который был заключен в трубу, опускалась металлическая пластина (затравка). Формование плоского листа происходило при движении этой пластины вверх. В трубе также располагались по бокам стекла воздушные трубки с отверстиями для охлаждения стекла. Лист стекла поддерживался роликами, покрытыми асбестовой тканью. Вытягивание стекла может происходить в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. В последнем случае предусматривался специальный металлический валок. Вэллин был гениальным изобретателем и предложил практически все основные элементы механического вытягивания, которые в 20 столетии будут применяться во всех способах вытягивания стекла. В то время, когда ванные печи были неизвестны, он представил систему стекловаренных горшков, в которых осветленная стекломасса поступала снизу по трубкам из одного горшка в другой, до основного, из которого происходило вытягивание стекла. Эта система непрерывной подачи расплава стала основой появления ванных стекловаренных печей. В 1890 году Вэллин основал в Гифорсе компанию по производству оконного стекла механическим вытягиванием.

В 1905 году бельгийский инженер Эмиль Фурко (Emile Fourcault) предложил свой способ вертикального вытягивания стекла. При этом старейшем способе (ВВС) используется шамотная лодочка, из щели которой под действием гидростатического давления вытекает постоянный поток стекла. Скорость вытягивание можно регулировать глубиной погружения лодочки. Лента стекла из лодочки поступала в шахтную камеру, где с двух сторон находятся водо-охлаждаемые трубки, и далее по роликам поступала в печь отжига. Для предотвращения сужения ленты по краям ленты были установлены бортоформующие ролики и охлаждаемые трубки. Толщина ленты стекла определялась скоростью вытягивания и температурой в зоне вытяжки («луковицы»). Первые машины Фурко для вытягивания листового стекла были установлены в Бельгии и Чехии в 1913 году. Производительность 11 машин, установленных на одной ванной печи, составляла 250 тонн стекла в день.

Процесс вытягивания стекла позволил производить дешевое оконное стекло с огненно-полированными поверхностями Основной дефект тянутого стекла появляется при формовании (вытягивании) и связан с нарушением плоскостности стекла. Такие нарушения приводят к оптическому эффекту линзы и искажению изображения. Тянутое (машинной выработки) оконное стекло широко применялось в строительстве для остекления окон и теплиц.

Производство оконного стекла методом литья и шлифования

Как уже говорилось выше, и краун процесс и метод выдувания цилиндров, да и метод ВВС имели ряд недостатков, связанных либо с наличием оптических дефектов и искажений, либо с невозможностью получить листы стекла большого размера. Поэтому как альтернатива с начала XIX века в Европе использовался также еще один способ производства методом литья и последующего отжига литого прокатного стекла. В нем горшок с расплавленным стеклом выливался прямо на разливочный стол и прокатывался роликами. Для отжига применялась специальная печь с несколькими рядами полок, позволяющая увеличить загрузочную мощность. Прокатное стекло могло быть изготовлено любого требуемого размера и толщиной 3-6,5 мм. Этим методом изготавливали цветное и бесцветное узорчатое стекло, а также большие листы неполированного оконного стекла. Особой популярностью пользовалось узорчатое цветное стекло для остекления окон в церквях и соборах.

В дальнейшем с появлением потребности в более качественном стекле на финальном этапе стали применять абразивную обработку поверхностей стекла. В то время это был трудоемкий, длительный и многоступенчатый процесс, который включал перемещение горшка с расплавом стекла, отливку и раскатку в лист, отжиг, шлифовку и полировку. Время обработки стекла составляло около 17 часов.

В начале XX века рост автомобильной промышленности стимулировал развитие более эффективных высокопроизводительных методов производства полированного стекла. Одним из пионеров этого метода была также компания Пилкингтон (Pilkington), которая в 1923 году совместно с компанией Форд Моторс разработала и запустила непрерывный процесс производства прокатного стекла. Расплав стекла плавился в ванной печи и через сливное устройство непрерывным потоком проходил через водоохлаждаемые валы и прессовался до заданной толщины. Основная проблема заключалась в получении качественного расплава в ванной печи. В 1925 году этот метод был дополнен машиной для односторонней шлифовки и полировки. Следующим шагом к автоматизации производства была разработка машин для двухсторонней шлифовки и полировки стекла. После долгих экспериментов и трудных сборочных работ первая поточная линия производства полированного стекла была запущена на фабрике Пилкингтон в Донкастере (Великобритания) в 1935 году. Непрерывная лента стекла длиной 300 м двигалась со скоростью 66 м/час и обрабатывалась одновременно с двух сторон огромными плоскими шлифовальными дисками. Введение этой технологии явилось наиболее значительной разработкой в длинной истории производства полированного стекла.

Более дорогое полированное стекло обладало хорошим оптическим качеством, и с успехом использовалось для остекления зданий, витрин, транспорта, изготовления зеркал. Но процесс производства полированного стекла всегда отличался большой энергоемкостью, высокими операционными и капитальными затратами. Отходы стекла при шлифовке и полировке доходили до 20%. Так, например, производственная линия двухстороннего непрерывного шлифования и полировки компании Пилкингтон (Pilkington) в Коули Хилл (Великобритания) в 1944 году, включая стекловаренную печь, лер, станки для шлифовки и полировки растягивалась на более чем 430 м. Современники замечали с гордостью или сожалением, что производственная линия была на 21 м длиннее самого большого в то время океанского лайнера «Queen Mary».

К середине XX века назрела необходимость использования новых более простых и дешевых методов производства высококачественного стекла.

Переход на новые способы производства оконного стекла – флоат-процесс

Заслуга создания революционного способа производства полированного стекла (флоат процесс) принадлежит Сэру Аластару Пилкингтону (Alastair Pilkington).

Лайонел Александр Бетин (Аластар) Пилкингтон родился в 1920 году, после окончания школы в Шерборне поступил в Тринити Колледж в Кембридже, где получил свою первую научную степень в области механики. Во время войны он покинул университет и поступил на службу в Королевскую артиллерию. Участвовал в военных действиях в Греции и на Крите. После освобождения из плена в конце войны, он вернулся в Кембридж для продолжения учебы и решил продолжить карьеру как гражданский инженер. В марте 1947 году он был назначен техническим помощником на фабрике листового стекла Пилкингтон, а через два года выполняет обязанности производственного менеджера на фабрике в Донкастере. В 1952 году Аластар возвращается в Сент-Хеленс, и под его руководством начинаются экспериментальные работы над разработкой флоат процесса. В результате первых экспериментов, он предложил для формования и транспортировки ленты стекла использовать расплав металла. В 1953 году на первой опытной установке был изготовлен образец флоат-стекла (float-glass) шириной 300 мм. В 1955 году на новой экспериментальной установке было получено флоат-стекло шириной 760 мм, и правление Пилкингтон принимает смелое и рискованное решение о строительстве производственной флоат линии (float-line) шириной 2540 мм. Компания надеялась на успех, но в тоже время понимала, что в случае неудачи финансовые потери будут составлять миллионы фунтов. С другой стороны, успешный запуск линии гарантировал значительный и революционный скачок в технологии листового стекла за всю длительную историю производства стекла.

Производственная линия, работающая по флоат-методу, была введена в Коулей Хилле (Великобритания) 6 мая 1957 года. Многие в то время не верили в новый процесс, и говорили, что эта линия не произведет даже 1 m² стекла. Только через 14 месяцев было получено первое качественное флоат-стекло (float-glass) толщиной 6,5 мм, и 20 января 1959 года компания Пилкингтон официально опубликовала пресс-релиз, в котором представила флоат-процесс следующими словами:

«Флоат-процесс является наиболее фундаментальным, революционным и важным достижением в производстве стекла в 20 столетии»

В соответствии с разработанной компанией Пилкингтон (Pilkington) флоат-способом стекломасса из студочного бассейна при температуре 1100°С непрерывной лентой поступает из стекловаренной печи на поверхность расплавленного олова. Лента выдерживается при достаточно высокой температуре для удаления всех дефектов и неровностей на поверхности стекла. Так как поверхность расплавленного металла является идеально ровной поверхностью, то стекло приобретает “огненно-полированную” блестящую поверхность, которая не нуждается в дальнейшей шлифовке и полировке. При проведении экспериментов установлено, что расплавленная стекломасса не растекается бесконечно на поверхности расплавленного олова. Когда силы тяжести и поверхностного натяжения уравновешиваются, лента приобретает равновесную толщину около чуть меньше 7 мм. Для получения ленты стекла различной толщины были созданы методы, основанные на регулировании вязкости стекла в зоне формования и величины растягивающего усилия. Если необходимо получить толщину ленты стекла больше 7 мм, то ее сжимают несмачивающими бортовыми ограничителями.

В начале работе возникла проблема выбора расплавленного металла, который должен находиться в жидком состоянии в пределах температурного интервала от 600 до 1050°С, иметь низкие значения давления паров, а величина плотности должна быть выше, чем стекла. Исследования показали, что всем этим требованиям соответствует олово, которое почти не взаимодействует со стеклом, и является вполне доступным и дешевым продуктом. Но олово при высоких температурах окисляется кислородом с образованием оксидных соединений. Поэтому, чтобы исключить окисление поверхности расплава олова, во флоат-ванне необходимо создавать инертную атмосферу азота с малой добавкой водорода. После формования лента стекла охлаждается до 620°С и транспортируется в печь отжига.

Вклад участников

Толстов Илья

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

Стекло оконное, цветное, армированное, узорчатое, теплосберегающее, многослойное, закаленное, солнцезащитное

Стекло — отделочный материал, без которого трудно представить строительство хотя бы одного здания. Но мало кто знает, что стекло было известно людям более 55 веков назад. Самые древние образцы обнаружены в Египте. По данным археологов, на Руси владели секретами производства стекла более 1000 лет назад. А в 1634 году впервые упоминается о русском стекольном заводе. Но, несмотря на свою древнюю историю, производство стекла получило широкое распространение лишь в конце 19 века. А технология изготовления стекла в листах была разработана лишь в 20 веке.
В настоящее время на рынке строительных материалов можно обнаружить стекло, различное по назначению и области применения: оконное, цветное, армированное, узорчатое, теплосберегающее, многослойное, закаленное, солнцезащитное.
Попробуем дать краткую характеристику каждому виду стекла и разобраться, в чем же состоит основное отличие одного вида стекла от другого.

Оконное стекло: служит для остекления окон, балконов, оранжерей и прочих светопрозрачных конструкций промышленного и гражданского строительства, для изготовления витражей, используется при остеклении световых фонарей. Листы оконного стекла высокого качества должны быть прозрачными и бесцветными, не иметь на своей поверхности никаких матовых или радужных пятен. Допускаются голубоватые или зеленоватые оттенки. Прочность такого стекла зависит от большого количества составляющих: от способа производства и обработки поверхности, однородности стекольной массы, степени проводимого отжига или закалки. Выбирая стекло нужно учесть, что появившиеся в его объеме во время производства микротрещины или какие-либо неоднородности понижают прочность более чем в 100 раз. Для обычного оконного стекла применяется в основном стекло толщиной от 2,5 до 4 мм. Но для окон большого размера и витражей они не подходят, не выносят большой ветровой нагрузки. Поэтому в этом случае следует устанавливать стекло толщиной 6 – 10 мм. Чем выше расположено окно, тем толще должно быть стекло.

Цветное стекло: применяется для остекления световых проемов различных помещений, художественное оформление фасадов зданий и интерьеров помещений, внутренняя облицовка, изготовление витражей. В строительстве в основном применяется стекло, окрашенное в стекольной массе. По технологии изготовления такое стекло делают как бутылочное. Существует технология изготовления цветного стекла накладным способом. При таком способе изготовления лист состоит из двух частей, плотно соединенных между собой в процессе формования. Но соединение основного (бесцветного) стекла с цветным (более тонким) является очень дорогостоящей процедурой. Поэтому подходит только для остекления поверхностей малой площади. По действующему стандарту на цветном стекле не допускается пузырьков воздуха размером более 0,8 мм. Считается допустимым, если на листе встретиться одна растянутая полоса длиной менее 13 мм или пара царапин длиной до 10 мм. Если полосы длиннее или их на поверхности стекла больше, то такое стекло – бракованное. Качество цветного стекла определяют путем внешнего осмотра: стекло рассматривают при естественном освещении с расстояния один метр. Цветное стекло иногда называют абсорбирующим, так как оно поглощает или абсорбирует большее количество световой энергии, по сравнению с обычным прозрачным стеклом.

Армированное стекло: используется в качестве материала для остекления окон, световых фонарей, остекления различных перегородок в производственных, жилых и общественных помещениях, для устройства оконных ограждений. Метод производства армированного стекла такой: еще в процессе изготовления стекла на лист помещают стальную сетку с квадратными ячейками 12,5х12,5мм или 25х25 мм. Сетку располагают параллельно поверхности листа и точно посередине. Сетку изготавливают сварным методом из стальной проволоки. Для стекла высшего качества используют стальную сетку, с нанесенным на нее защитным алюминиевым покрытием. Сетка должна располагаться по всей площади стекла на расстоянии не менее 1,5 мм от поверхностного слоя. Полученное таким методом стекло является достаточно прочным материалом, с повышенными характеристиками по огнестойкости и безопасности. Но нужно учесть, что способ армирования не повышает прочность стекла, а даже наоборот, несколько снижает ее. От воров такое стекло тоже не убережет. Основным достоинством армированного стекла является то, что наличие металлической сетки не позволяет осколкам стекла разлететься, а стеклу выпасть из переплета, если в него, например, влетит камень. Армированное стекло высокого качества должно легко отламываться, причем точно по линии надреза и не растрескиваться. В противном случае, а так же при наличии в стекле большого количества пузырей – такое стекло является бракованным. Выпускается рифленое армированное стекло, у такого стекла на одну из поверхностей нанесен узор или рифления. Так же армированное стекло может быть и цветным. Окрашивание происходит в процессе производства методом окрашивания стекломассы окислами металлов. Наиболее распространенными являются золотисто-желтое, зеленоватое, голубое и лилово-розовое стекло. Порезку армированного стекла делают обычным способом, а затем отделяют куски друг от друга. Выступающие по краям кусочки тонкой проволоки удаляют плоскогубцами. При остеклении рекомендуется крепить армированное стекло в оконных переплетах штапиками сплошного типа, причем с четырех сторон. Штапики лучше устанавливать через резиновые прокладки или с использованием замазки.

Узорчатое стекло: применяется для остекления оконных и дверных проемов, для устройства перегородок в общественных, жилых и промышленных зданиях. Неудачным считается применения узорчатого стекла в помещениях с высокой запыленностью. Узорчатое стекло имеет хорошо видимый рельефный рисунок, нанесенный на одну или на обе поверхности. Такое стекло может быть как бесцветным, так и цветным. Цветное стекло получают путем окрашивания в массе или нанесением на одну из поверхностей листа окиснометаллического покрытия. Узорчатое стекло является декоративным материалом и успешно применяется для изготовления витражей ширм, для оформления интерьера вестибюлей, фойе различных общественных помещений, кафе и ресторанов. Цвет и рисунок стекла должен отвечать существующим стандартам. Так глубина рельефных покрытий, нанесенных на стекло должна быть от 0,5 мм до 1,5 мм. Узорчатое стекло, как другие виды стекла, должно пропускать и рассеивать свет. Светопропускание бесцветного узорчатого стекла с узором на одной стороне – 0,75, с узором на обеих сторонах – 0,7, цветного узорчатого стекла – от 30 до 60%.

Теплосберегающее стекло: основная область применения такого стекла – производство стеклопакетов. Как известно, около 40 % тепла из помещения буквально « утекает» через оконные проемы. Это происходит за счет того, что оконное стекло в помещении нагревается, то есть поглощает тепло, а затем излучает его обратно, причем, не только в помещение. Наиболее действенным методом уменьшения передачи тепла во внешнюю среду — это задержать его на поверхности стекла. Именно для этого на поверхность стекла наносится специально разработанное для этих целей оптическое покрытие. Главным достоинством такого покрытия является способность отражать тепло обратно в помещение. Покрытие стекла может быть как мягким (i-стекло), так и твердым (К-стекло). Стекло с твердым покрытием имеет небольшую поверхностную дымку, которая при ярком освещении выглядит так, как будто стекло было помыто грязной водой.

Многослойное стекло: наиболее удачным является использование в качестве стекла, защищающего от взлома, пуль, от огня и различных шумов, для защиты от различных травм, а также для изготовления изолирующих стеклопакетов. Многослойное или ламинированное — это стекло, состоящее из двух и более слоев стекла. Между собой несколько стекол склеиваются при помощи ламинирующей жидкости или пленки. Слои стекла могут быть одного или разных типов. Ламинирование стекла является достаточно сложным процессом. Выполняется при помощи автоматической линии и включает в себя несколько операций. Ламинирование стекла не повышает буквально механическую прочность стекла. Многослойное стекло становиться при разрушении абсолютно безопасным для человека. Осколки ламинированного стекла при разрушении не разлетаются во все стороны, а продолжают как бы «висеть» на специальной пленке. Кроме того, многослойное стекло хорошо защищает от ультрафиолетового излучения.

Закаленное стекло: чаще всего применяется в качестве материала для остекления окон, балконов, различных перегородок, лестничных маршей, при изготовлении и остеклении дверей, а так же при производстве ламинированных стекол и изолирующих стеклопакетов. При производстве закаленного стекла используются листовое полированное, неполированное, а так же узорчатое стекло. Все необходимые вырезы и отверстия, а также обработку кромок в стекле делают предварительно, еще до процесса закаливания. Так как уже закаленное стекло, для исключения его разрушения, нельзя подвергать каким-либо методам механического воздействия. Процесс закалки стекла состоит в том, что сначала стекло нагревают, а после этого – очень быстро охлаждают воздушными струями. При охлаждении происходит затвердевание поверхностных слоев стекла, в них возникает остаточное напряжение, что, в дальнейшем, и обуславливает термостойкость и поверхностную прочность стекла. Прочность закаленного стекла, если сравнивать с обычным стеклом, в 5-6 раз больше. По существующему стандарту, при повреждении закаленное стекло должно рассыпаться на мелкие осколки. Наиболее слабым местом у закаленного листа стекла остаются его кромки. При монтаже готовой конструкции из закаленного стекла важно оберегать торцы и углы от ударов, царапин и прочих повреждений. Прозрачное закаленное стекло имеет светопропускание 84 %.

Солнцезащитное стекло: применяется для остекления окон и балконных конструкций, а также для остекления различных устройств, служащих для защиты от солнца: козырьков, различных экранов и прочее. Солнцезащитные стекла имеют особенность или поглощать или отражать излучение. Стекло, поглощающее тепло, получают путем добавления в процессе производства стекла специальных добавок, окрашивающих стекломассу в зеленовато-голубой или серый цвет. Такие стекла могут пропускать 65-75 % световых лучей и всего 30-35 % ультракрасных лучей. Способность поглощать или пропускать лучи напрямую зависит от толщины стекла. Стекло темных тонов имеет довольно высокий коэффициент светопоглощения. Поэтому данное стекло имеет особенность сильно нагреваться и его не рекомендуется использовать для наружного остекления. Второй вид стекла, защищающего от солнца – это стекло, с нанесенными на одну его сторону прозрачных для видимых лучей света покрытий. Покрытия обычно используют окисно-металлические, керамические или полимерные. Такие стекла так же имеют способность поглощать инфракрасное солнечное излучение, но значительно меньше нагреваются и их светопропускающие характеристики в очень малой степени зависят от толщины листа. При применении для остекления окон комнаты солнцезащитных стекол замечено, что летом в ней не так жарко. К тому же, контрастность и яркость освещаемых предметов меньше, что значительно снижает утомляемость глаз. Однако цветные стекла не защищают от прямых солнечных лучей, поэтому от штор или жалюзи отказываться не стоит. При приобретении солнцезащитного стекла нужно учесть, что допускается лишь незначительное искажение цветов предметов, просматриваемых через такое стекло.

Всё, что Вы хотели знать о стекле

Проектные решения

На протяжении многих столетий люди использовали стекло исключительно для заполнения «световых отверстий» во внешних стенах. Эта ситуация кардинальным образом изменилась за последние тридцать лет. Сегодня стекло является полноценным строительным материалом, с помощью которого можно создавать прозрачные конструкции, чтобы чувствовать себя ближе к природе. Напыление на фасадном стекле влияет на его зеркальность, которая может варьироваться: иметь высокую степень отражения, отражать цвета, или же иметь низкую зеркальность.

Шелкотрафаретная печать
Трафаретная печать предназначена как для полного окрашивания, так и для отдельных участков поверхности стекла. Цветовой слой прочно закрепляется на стекле в последующем процессе термической обработки (закалки). Эта технология идеально подходит как для создания парапетов, так и для больших поверхностей с однородным окрашиванием, таких как зоны стемалита.

Дизайнерское стекло
Прозрачные элементы могут быть заметной и функциональной частью декора. Вариантов множество, начиная гравировкой и механической струйной обработкой по трафаретной печати на керамических изделиях, и заканчивая многослойным стеклом с внутренним покрытием. Также стекло может быть украшено декоративным узором или символикой, иллюстрацией или матовой гравировкой.

Термопереносная цветная печать на стекле
Термопереносная цветная печать — альтернатива одноцветной трафаретной печати, здесь также используются эмалевые или керамические краски. Рисунок с помощью цифровой печати переносится на переводную фольгу, которая затем фиксируются на стекле. После этого оно отправляется на закалку, во время которой фольга сгорает без остатка, а рисунок остается на поверхности стекла.

Цветные пленки в многослойном стекле
При производстве многослойного стекла заказчики могут выбирать из широкой палитры различных цветных пленок, которые могут быть скомбинированы для получения желаемого цвета конечного изделия.

Гнутое (моллированное) архитектурное стекло
Архитекторы и дизайнеры любят чередовать прямые линии, углы и изломы с плавными изгибами. Стеклу, при его использовании в качестве основного элемента фасада здания, придается желаемая форма с помощью процесса гнутья с последующей закалкой или гнутья в гравитационной печи.

Так в гравитационной печи лист стекла помещается над гибочным штампом и нагревается до температуры 550 — 620℃. После того как заготовка достигает температуры размягчения, лист за счет силы притяжения медленно опускается в форму и принимает необходимый вид. Затем следует процесс охлаждения, от которого многое зависит. Медленное охлаждение, при отсутствии остаточного напряжения, позволяет получить стекло, пригодное для дальнейшего нанесения узора, в то время как быстрое охлаждение создает частично закаленное или высокопрочное закаленное стекло, непригодное для дальнейшей обработки.

Китай Из закаленного стекла Производители, Поставщики, Фабрика — Сделано в Китае

Утепленное оконное стекло закаленное сделано в Китае, толщина от 3мм-10мм

ФУНКЦИИ:
1) Помогите уменьшить потерю тепла через окно

2) Намного сильнее и лучше удерживать изолирующий газ, чем многие традиционные конструкции.

3) Стеклопакет также обладает высокими звукоизоляционными свойствами.

4) Стеклопакет представляет собой гибкое стекло, так как используемые стекла могут быть изменены в соответствии с требованиями.

Приложения
Окна с двойным остеклением
Коммерческие ненесущие стены
Стеклянные фасады
Стеклянные мансардные окна
Стеклянные навесы

Наше преимущество:
1) Энергосбережение: из-за низкой теплопроводности герметичного воздуха между стеклами, изолирующее стекло может уменьшить теплопередачу изнутри наружу. Таким образом, это может сэкономить 30% -50% энергии.
2) Против росы: изоляционное стекло наполнено достаточным количеством осушителя, чтобы эффективно поглощать внутреннее пространство пара или проникать снаружи, обеспечивая абсолютную сухость газа во внутреннем пространстве. Экономия энергии: из-за низкой теплопроводности герметичного Воздух между стеклом, изолирующее стекло может уменьшить теплопередачу изнутри наружу. Таким образом, это может сэкономить 30% -50% энергии.
3) Звукоизоляция: однослойное стекло может снизить шум до 20-22 дБ. Обычное изоляционное стекло снижает шум до 29-31, а специальное изоляционное стекло может быть уменьшено до 45 дБ.

Доступность:

1) толщина: 3 мм-10 мм

2) Стандартные размеры: индивидуальные

Пакет:

1) Стандартный фанерный кейс

2) Фанерный кейс

3) кадр от ослабленных блоков

Hot Tags: утепленное оконное стекло закаленное, Китай, производители, поставщики, фабрика, сделано в Китае

Как делают окна из стекла

Глядя в идеально гладкое прозрачное стеклянное окно, задумывались ли вы, как оно было создано? Многие люди не осознают, что красивые окна, которые они используют каждый день в своих домах, автомобилях и офисных зданиях, прошли невероятный процесс, чтобы достичь того размера и формы, в которых они находятся сейчас.

Давайте начнем с процесса создания стекла, а затем перейдем к тому, как это стекло становится окнами, которые вы видите каждый день.

Как делают стекло

Стеклянные окна производятся на фабрике, где температура достигает 1500 градусов Цельсия. Вот что происходит:

• Стекловаренные материалы комбинированные. Сюда входят песок, кальцинированная сода, доломит, известняк и соляной кек.
• Эти материалы смешиваются с излишками стекла и нагреваются в печи до 1500 градусов Цельсия. Печи вмещают более 1200 тонн стекла.
• Стекло плавится, а затем нагревается до 1200 градусов Цельсия.
• Стекло загружается в ванну с расплавленным оловом. Олово идеально подходит для стекловарения, так как прекрасно смешивается со стеклом.
• Стекло плавает на поверхности олова, превращаясь в лист. Температура снижается, и лист поднимается на ролики. Из-за разницы в скорости потока и скорости роликов получаются листы стекла разной толщины и ширины.
• Стекло охлаждают и медленно нагревают, чтобы увеличить прочность и предотвратить разрушение. Или его закаляют, то есть повторно нагревают и охлаждают внезапными порывами холодного воздуха.
• Стекло может быть застеклено и покрыто стеклопакетами, теплопоглощающими красками или другими покрытиями.

Как делают окна

Теперь, когда стекло создано, как оно становится окном в вашем доме? Вот что происходит на оконном заводе:

• Размеры вводятся так, чтобы соответствовать определенному окну.Стекло нарезается на станках по желаемому размеру.
• Стекло очищается аппаратом высокого давления.
• Стекла скреплены между собой.
• Кусочки каркаса нарезаются и свариваются.
• Рама и стекло собраны.

Как видите, процесс изготовления окон сложен и требует сложного оборудования и опытных специалистов.

Как делают обычное оконное стекло

Стекло — это несложная конструкция.Однако, если бы изобретатель был призван разработать метод изготовления оконного стекла, не имея предварительного знакомства с этим предметом, используемый метод, казалось бы, был бы последним, к которому он, вероятно, придет. Обычное оконное стекло принято называть выдувным. Тому, кто не знаком с способом его изготовления, термин «взорванный» дает очень несовершенное представление о нем. Это правда, что продувка — большая и важная часть операции, но было бы невозможно очистить плоское стекло3 одним только выдуванием.Есть три способа, которыми можно получить плоские столы или стеклянные тарелки, один из которых вообще не предполагает выдувания. Стекло, изготовленное с помощью последнего процесса, называется листовым стеклом. Стекла, изготовленные с помощью двух систем, требующих выдувания, называются, соответственно, «краун-стеклом» и «цилиндрическим стеклом», исходя из особенностей методов их производства. Сначала мы опишем способ получения КОРОННОЕ СТЕКЛО Устройство печей для производства стекла уже было описано в статье под названием «Выдувание стекла», опубликованной на странице 90 текущего тома.Рабочий набирает на конце своей трубы большую массу стекла, выполняя последовательные операции точно так, как описано в упомянутой статье, за исключением того, что для изготовления стекла для кроны он берет на себя гораздо больший вес. Пирог также раскатывает его по «марверу» так же, как при изготовлении бутылок; но в настоящей операции требуется большая осторожность, чтобы предотвратить возникновение неравенства, поскольку масса пластикового стекла намного больше. Сформовав шар на мраморе до тех пор, пока он не примет форму груши, помощник — обычно мальчик — тем временем слегка растягивает его, дуя, затем его размягчают в небольшом пространстве и снова катят по мрамору, чтобы исправить любые нюансы, которые могут образовались во время последнего нагрева, и в то же время собрать наибольшую массу стекла на крайнем конце, технически называемом «слитком».«Луковица теперь еще больше расширяется за счет взрыва легких рабочего, при этом она поддерживается за счет того, что труба опирается на горизонтальный стержень, называемый« слитковый стержень », до тех пор, пока он не приобретает форму почти сферы. В примерах i; слиток «не используется, другие эквивалентные приспособления, кроме 1?» заменил его. Его используют, чтобы помочь рабочему вращать колбу, чтобы она как можно более приближалась к шарообразной форме. Затем его выводят на забойную яму. Это круглое отверстие в печи, перед которым на небольшом расстоянии сооружается экран из каменной кладки, который простирается достаточно далеко, чтобы защитить рабочего от жары.Его лицо также защищено раском, имеющим отверстия со стеклянными пластинами, чтобы он мог видеть свои работы. Трубу с расширенной колбой укладывают поперек крюка, выступающего за экран каменной кладки. Здесь нижняя часть колбы (слитка) подвергается прямому воздействию высокой температуры, а труба быстро вращается рабочим, создаваемая таким образом центробежная сила быстро превращает колбу из формы шара в форму вытянутого сфероида, т. Е. , он распространяется в стороны, пока сторона, противоположная огню, не станет почти плоской.Помощник теперь прикрепляет к центру стороны, противоположной трубе, железный стержень, называемый «понтиль» или «пунти», так, чтобы улитка стояла как можно ближе к оси вращения. Затем первый рабочий немедленно отсоединяет трубу, касаясь горлышка горячего стекла холодным утюгом, смоченным водой. Сторона, к которой до сих пор была прикреплена труба, теперь представлена ​​печи. При продолжении вращения стекло начинает расширяться, отверстие, оставшееся после отделения трубы, становится все больше и больше, пока, наконец, вся колба внезапно не превратится в единый плоский стол.Однако до того, как этот результат будет достигнут, необходимо переместить колбу в большую печь, называемую «мгновенная печь», которая имеет отверстие, подобное «нижнему отверстию», за исключением того, что оно больше. Стекло теперь имеет форму плоской круглой пластины, но в том месте, где крепится острие, на нем останется выступ, называемый «яблочко». Чтобы форма тарелки не изменилась, вращение поддерживается до тех пор, пока глаза не остынет достаточно, чтобы поддерживать себя.Затем другой помощник берет ее на большую железную вилку, и после того, как она отламывается, пластина переносится в печь для отжига, где она остается на 24 часа. После отжига стекло можно разрезать до нужных размеров и упаковать. Приведенный выше план дает лишь смутное представление о навыках, необходимых для изготовления коронного стекла. Обязательно опускается описание всех мелких манипуляций, требующих максимальной сноровки. Однако было сказано достаточно, чтобы дать читателю правильные представления об общих принципах метода.Стекло Crown сейчас не производится ни в этой стране, ни в Европе, а так широко, как СТЕКЛО ЦИЛИНДРА При изготовлении цилиндрического стекла выдувание распространяется только до образования цилиндра, открытого с обоих концов. На самом деле обдув на протяжении всего процесса сопровождается манипуляциями своеобразного характера; только выдувание не даст желаемого результата. Отверстия печи несколько приподняты, а платформы выступают из основания печи, по одной на каждое отверстие или горшок, на котором стоит рабочий.Эти платформы имеют значительную длину и между ними вырыты ямы значительной глубины, позволяющие рабочим раскачивать колбу в процессе удлинения. Манипуляции такие же, как и с коронным стеклом, до точки, где глобус расширяется, и до сих пор уже были описаны. Когда взрывная волна впервые попадает в пластиковое стекло, расширение происходит в той части грушевидной массы, которая называется шейкой. Рабочий теперь держит 1’P.ll над головой, а вес толстой части Масса прижимает расширенную часть вниз до тех пор, пока она не примет форму горлышка бутылки, как у больших бутылок, используемых аптекарями для своих настоек и т. д.Расширенной части, которой теперь дают возможность остыть, что она легко делает из-за ее тонкости, становится жесткой. Затем рабочий приступает к сложной манипуляции. Он продувает трубу, одновременно вращая ее, чтобы сохранить цилиндрическую форму расширяющейся части, а также раскачивает шар в одной из ям, описанных выше, таким образом удлиняя цилиндр. Стекло по мере того, как оно становится тонким, остывает и становится жестким, и одна из самых сложных частей операции состоит в расширении стекла до необходимого размера именно в то время, когда оно становится настолько холодным, чтобы оставаться в надлежащей форме.Когда стенки цилиндра повсюду стали однородной толщины и достигнута надлежащая длина, конец, наиболее удаленный от закрываемой трубы, имеет полусферическую форму. Этот конец теперь подвергается быстрому нагреву у горловины печи и разрывается сильным дутьем через трубу; теперь труба поворачивает деталь, разрываясь, и расширяется за счет центробежной силы до размеров более холодных частей цилиндра. Цилиндр теперь помещен в раму, а труба отсоединена.Конец, от которого была отделена трубка, теперь имеет форму верхней части бутылки аптекаря. Поэтому эту часть необходимо удалить. Для этого рабочий вынимает из печи маленькими железными стержнями небольшой кусок пластикового стекла и, разделяя два стержня, вытягивает стекло в раскаленный пластиковый шнур, который наматывается на цилиндр именно там, где он начинает сжиматься. шея. Цилиндр, нагретый таким образом, полностью раскалывается в направлении нагретой линии при прикосновении к холодной воде.Теперь нужно открыть цилиндр. Это достигается размещением стержня горячего железа продольно вдоль боковой стороны цилиндра; при внезапном охлаждении он трескается от края до края. Теперь он подается в печь для отжига и печь для правки. Конструкция этой печи своеобразна. Он состоит из свода, в котором вращается железный каркас, поддерживающий платформы, называемые выравнивающими камнями. Размещены проемы | вокруг этой печи, у которой стоят рабочие. Цилиндр из стекла I кладется в первое отверстие треснутой стороной вверх и нагревается до тех пор, пока он не станет пластичным. Как только это произойдет, рабочие с помощью лебедки вращают платформу и вставляют второй цилиндр.Частичный оборот приводит нагретый цилиндр к следующему отверстию, где рабочий раскладывает его с помощью инструмента, состоящего из деревянного бруска на железной ручке. К этому времени готов еще один цилиндр, и платформы снова вращаются. Первый цилиндр — уже не цилиндр, а пластина — теперь обрабатывается третьим рабочим, который сглаживает его с помощью инструмента, подобного описанному выше. Затем стекло пропускают через несколько камер, температура которых постепенно снижается, до тех пор, пока оно не станет достаточно отожженным.Затем его разрезают на листы и упаковывают для продажи. Никакое словесное описание Ган не дает представления о легкости, с которой эти операции продвигаются вперед, или о навыках, необходимых для достижения таких результатов с помощью используемых простых методов. Труд тяжелый и требует равной, если не большей, оплаты любого ручного труда. Некоторые из выдувных цилиндров очень большие: от четырех до пяти футов в длину и от двенадцати до четырнадцати дюймов в диаметре. Этот процесс является одним из самых интересных для наблюдения во всем диапазоне механических операций, и он хорошо возместит некоторые дополнительные хлопоты и время тем, кто, возможно, никогда не видел его в исполнении, если случайно приведет их к стекольной фабрике.

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 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 можешь 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 полный трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру. Но это как бы сильно вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют 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, 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 называется натриево-кальциево-силикатным стеклом. 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 емкость 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 использования в духовке (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. все 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, что он зависает. 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, аккуратно 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 была бы похожа на металл). Вы можете также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывает». 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, с некоторым порядком твердого тела и некоторые из хаотичность жидкости.

Стекло — далеко не единственное твердое аморфное вещество. 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).

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится 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 сделана из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всеми формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы используя 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 стеклянный чайник?)

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 отражающие тепло 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 продержаться. Если вы едете, по шоссе вы 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 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 странников 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 думайте о стекле как о хрупком и хрупком, 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 делает за нас стекло. 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, которые предупреждают нас, когда здания трескаются.Ясно, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Какие 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!

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

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». Возможно, вы сможете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

• Ради искусства: риск и награда 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.
Стекло
• работает: как компания 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 Джулия 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 натрийалюмосиликатного 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.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

PYREX® — зарегистрированная торговая марка Corning Incorporated.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки, или расскажите об этом 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 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 можешь 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 полный трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это как бы сильно вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют 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, 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 называется натриево-кальциево-силикатным стеклом. 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 емкость 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 использования в духовке (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. все 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, что он зависает. 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, аккуратно 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 была бы похожа на металл). Вы можете также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывает». 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, с некоторым порядком твердого тела и некоторые из хаотичность жидкости.

Стекло — далеко не единственное твердое аморфное вещество. 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).

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится 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 сделана из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всеми формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы используя 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 стеклянный чайник?)

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 отражающие тепло 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 продержаться. Если вы едете, по шоссе вы 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 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 странников 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 думайте о стекле как о хрупком и хрупком, 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 делает за нас стекло. 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, которые предупреждают нас, когда здания трескаются.Ясно, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Какие 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!

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

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». Возможно, вы сможете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

• Ради искусства: риск и награда 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.
Стекло
• работает: как компания 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 Джулия 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 натрийалюмосиликатного 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.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

PYREX® — зарегистрированная торговая марка Corning Incorporated.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки, или расскажите об этом 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 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 можешь 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 полный трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это как бы сильно вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют 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, 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 называется натриево-кальциево-силикатным стеклом. 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 емкость 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 использования в духовке (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. все 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, что он зависает. 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, аккуратно 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 была бы похожа на металл). Вы можете также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывает». 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, с некоторым порядком твердого тела и некоторые из хаотичность жидкости.

Стекло — далеко не единственное твердое аморфное вещество. 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).

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится 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 сделана из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всеми формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы используя 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 стеклянный чайник?)

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 отражающие тепло 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 продержаться. Если вы едете, по шоссе вы 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 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 странников 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 думайте о стекле как о хрупком и хрупком, 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 делает за нас стекло. 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, которые предупреждают нас, когда здания трескаются.Ясно, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Какие 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!

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

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». Возможно, вы сможете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

• Ради искусства: риск и награда 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.
Стекло
• работает: как компания 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 Джулия 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 натрийалюмосиликатного 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.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

PYREX® — зарегистрированная торговая марка Corning Incorporated.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки, или расскажите об этом 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 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 можешь 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 полный трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это как бы сильно вы ни охлаждали песок, он никогда не перестанет твердый. Вместо этого он становится своего рода замороженной жидкостью или какими-то материалами. ученые называют 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, 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 называется натриево-кальциево-силикатным стеклом. 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 емкость 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 использования в духовке (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. все 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, что он зависает. 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, аккуратно 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 была бы похожа на металл). Вы можете также см. стекло, описываемое как «замороженная переохлажденная жидкость». Это еще один способ сказать «стекло — это жидкость, которая никогда не застывает». 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, с некоторым порядком твердого тела и некоторые из хаотичность жидкости.

Стекло — далеко не единственное твердое аморфное вещество. 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).

Для чего мы используем стекло?

Фото: Стекло можно использовать для вторичной переработки других материалов. материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится 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 сделана из дымчатого стекла, и есть бутылки и банки со всеми формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы могли бы используя 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 стеклянный чайник?)

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 отражающие тепло 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 продержаться. Если вы едете, по шоссе вы 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 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 странников 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 думайте о стекле как о хрупком и хрупком, 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 делает за нас стекло. 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, которые предупреждают нас, когда здания трескаются.Ясно, чистый, привлекательный, инертный, дешевый, прочный и эффективный. Какие 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!

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

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». Возможно, вы сможете прочитать некоторые из них в Интернете в Google Книгах, перейдя по этой ссылке.

Статьи

• Ради искусства: риск и награда 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.
Стекло
• работает: как компания 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 Джулия 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 натрийалюмосиликатного 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.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

PYREX® — зарегистрированная торговая марка Corning Incorporated.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки, или расскажите об этом 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 …

видов оконного стекла для вашего дома

Если вас интересуют новые или заменяемые окна для вашего дома, вы, естественно, захотите провести исследование и убедиться, что вы выбираете правильные окна. Хотя вам не обязательно быть экспертом, вам нужно знать базовую терминологию, касающуюся окон, и знать, сколько различных типов доступно.Вот все, что вам нужно знать о различных типах оконного стекла, чтобы вы могли выбрать то, что лучше всего подходит для вашего дома или проекта.

Флоат-стекло

Флоат-стекло названо в честь процесса формования расплавленного стекла в большие плоские панели. Во время процесса расплавленное стекло плавает на расплавленном олове, в результате чего получается максимально гладкая большая и тонкая стеклянная панель.

Это простой лист стекла перед тем, как его разрезают, обрабатывают, модернизируют и вставляют в раму — исходный материал для вашего окна.Это недорогое бесцветное стекло как отправная точка для создания качественных окон, стеклянных дверей и панелей.

Многослойное безопасное стекло

Многослойное стекло — это сверхпрочное стекло с повышенной безопасностью, созданное путем сплавления как минимум двух стекол вокруг внутреннего слоя ПВБ (поливинилбутираля). В этом процессе используется процесс плавления при высокой температуре и давлении для создания сверхпрочной панели.

Если вам нужно, чтобы стекло оставалось в раме, если оно разбито по соображениям безопасности, это будет одним из лучших вариантов.В конце концов, это технология многослойного стекла, которую вы найдете в лобовом стекле вашего автомобиля: она гарантирует, что объект, сталкивающийся со стеклом, не ударит пассажира и не разбрызгивает осколки стекла внутри.

Затуманенное стекло

Непрозрачное стекло — это любой тип стекла, через которое проникает свет, но не видно сквозь него. Узоры на затемненном стекле могут быть матовыми, протравленными, покрытыми или иначе оформленными так, чтобы вы не могли смотреть сквозь них и видеть больше, чем нечеткие тени того, что находится позади.Вот почему это самый популярный вид стекла для окон в ванных комнатах, душевых дверей и входных дверей.

Хотя есть некоторые споры о том, действительно ли оно обеспечивает достаточно уединения для ванных комнат и душевых или нет, затемненное стекло обычно того стоит для тех, кто хочет больше естественного света в помещении.

Отожженное стекло

Отжиг — это медленный, тщательный и контролируемый процесс охлаждения панели из листового стекла. Целью этого процесса является укрепление стекла за счет уменьшения нагрузки, вызываемой его быстрым охлаждением.

Обычно это следующий шаг для флоат-стекла, и теперь можно проводить дальнейшие обновления. Отожженное стекло — не идеальный выбор для окон, так как при разбивании на нем останутся осколки и большие острые осколки.

Тонированное стекло

Тонированное стекло — это любое стекло, в которое добавлена ​​окраска. Это может быть сделано по нескольким причинам, включая эстетический дизайн, конфиденциальность и уменьшение тепла от солнечного света. Тонированные стекла также могут служить защитой от вредных ультрафиолетовых лучей.

Обычно вы видите тонированные стекла на транспортных средствах, мансардных окнах и декоративных панелях, но вы также можете использовать их для внешних окон, чтобы немного повысить уровень конфиденциальности.

Закаленное стекло

Закаленное стекло — это отожженное стекло с четырехкратной прочностью. Закаленное стекло нельзя резать, поэтому процесс закалки происходит только после того, как отожженное стекло будет разрезано и обработано до нужного размера. Стекло нагревается до температуры выше 1200 градусов, а затем быстро охлаждается. Сделать термо-пропитку

Стекло закаленное

м, стекла запекаются при 550 градусах.

Если стекло неустойчиво, оно лопнет. Этот метод проверяет стекло перед тем, как его использовать в реальных условиях.Вероятно, в вашей машине есть закаленное безопасное стекло, чтобы вы могли разбить его в случае опасности.

Изолированное стекло

Стеклопакеты с изоляцией входят в состав блока, оптимизированного с точки зрения энергоэффективности. Это могут быть два или три стекла с аргоном в промежутках между ними. Стеклянные панели в изолированном блоке обычно представляют собой многослойное или закаленное безопасное стекло.

Стеклопакет оконный блок также имеет осушающий компонент, гарантирующий, что конденсат не будет образовываться между стеклами, где его нельзя будет стереть.Изолированные стеклянные окна — отличный выбор для наружного стекла, которое поможет вам снизить расходы на отопление и охлаждение.

Не все стеклопакеты созданы одинаково, поэтому обязательно сравните свои варианты для получения наилучших показателей энергоэффективности.

Зеркальное стекло

Для создания зеркального стекла панно имеет металлическое покрытие с одной стороны. Это покрытие запечатано дополнительным защитным герметиком, создающим зеркальный эффект. Обычно зеркальное стекло используется в декоративных целях, например, на стенах, мебели и дверях.Зеркальное стекло — это красиво, но обычно его не используют для наружных окон.

Низкоэмиссионное стекло

Стекло с низким коэффициентом излучения имеет специальное покрытие для отражения теплового излучения. Покрытие low-e не пропускает инфракрасные лучи, в то время как свет по-прежнему фильтруется. Почему это так полезно для дома? Летом тепло отводится от вашего дома, а зимой тепло в помещении отражается обратно в дом и не уходит через окна.

Это означает снижение затрат на отопление и охлаждение.Стекло с низким энергопотреблением может быть дорогостоящим вложением, но в конечном итоге оно того стоит. Некоторые типы низкоэмиссионных покрытий вызывают колеровку, поэтому обязательно проверьте некоторые образцы лично, чтобы убедиться, что вы согласны с тем, как стекло будет выглядеть в вашем доме.

Армированное стекло

Wire Glass не обязательно считается стеклом с защитой, но это огнестойкое стекло. Вот почему его чаще всего используют в школах, больницах и других коммерческих зданиях. Проволочная сетка, встроенная в стекла, будет удерживать стекло в раме, если оно расколется под воздействием высокой температуры — например, при пожаре в здании.

Он также может выдержать взрыв пожарного шланга, не разнося осколки повсюду. Хотя армированное стекло отлично подходит для многих коммерческих применений, вы нечасто увидите его в дизайне жилых домов.

Термоупрочненное стекло

Чтобы сделать панели из отожженного стекла вдвое более прочными, его повторно нагревают до температуры выше 1200 и затем охлаждают. Оно не так быстро охлаждается, как закаленное стекло, поэтому оно не такое прочное. Термоупрочненное стекло прочнее, чем стекло более низких сортов, но оно все же может расколоться и разбиться на острые куски.Его не часто используют для наружных окон, пока он не будет также ламинирован.

Действительно ли энергоэффективные окна важны?

Знаете ли вы, что существует так много разных видов стекла? Теперь, когда вы знаете немного больше о технологии изготовления стекла и о том, какие типы стекла используются для изготовления окон в жилых домах, вы сможете выбрать для своего дома что-то привлекательное, безопасное и сохраняющее внешний вид на своем месте.

Компания Feldco готова помочь вам с оконным стеклом.Мы предлагаем много разных стилей стекла с нашими сменными окнами, чтобы вы могли получить идеальный вариант для своего дома.