Производство стекла началось, по меньшей мере, еще в третьем тысячелетии до н.э., о чем свидетельствуют частички стекла найденные в Междуречье. Производство стекла, которое некогда было редким искусством, стало распространенной отраслью промышленности, где изделия, изготовленные из стекла, используются как в коммерческом, так и домашнем применении, в качестве стеклянных емкостей, изоляционного материала, армирующего волокна, линз и в прикладном искусстве. Хотя материалы, используемые для изготовления стекла, могут варьироваться, основной процесс, того, как производят стекло остается одним и тем же, и он описывается далее.
Изделие из стекла
Возьмите достаточное количество кремнистого песка. Он, также, называется кварцевый песок, кремнистый песок является основным компонентом в производстве стекла. Стекло без примесей железа используется для изготовления прозрачного стекла, так как железо, при его наличии, делает стекло зеленоватого оттенка. Если не удается найти песок без примесей железа, то оттеночный эффект можно исключить, добавив небольшое количество диоксида марганца.
Добавьте в песок карбонат натрия и окись кальция. Карбонат натрия (или сода) снижает температуру, которая необходима для производства стекла в промышленных масштабах. При этом, она позволяет воде проникать сквозь стекло, поэтому карбонат натрия или гидроокись кальция, добавляется для того, чтобы нейтрализовать данное свойство. Оксид магния и/или алюминия, также, может быть добавлен для того, чтобы сделать стекло более прочным. Как правило, данные добавки образуют не более 26-30 процентов от стекольной шихты.
Чтобы улучшить качество стекла, добавьте другие химические элементы, в соответствии с целью его использования. Самой распространенной добавкой для производства декоративного стекла является оксид свинца, который придает блеск прозрачным стеклянным изделиям, а также пластичность, что делает процесс резки стекла проще, и, кроме того, снижает температуру плавления. Линзы для очкового стекла могут содержать оксид лантана, из-за его преломляющих свойств, в то время как, железо помогает стеклу поглощать тепло.
Хрусталь может содержать до 33 процентов оксида свинца; однако, чем больше оксида свинца, тем больше требуется мастерства, чтобы придать расплавленному стеклу форму, поэтому многие производители хрусталя делают выбор в пользу меньшего количества свинца, содержащегося в стекле.
Если необходимо изготовить стекло определенного цвета, добавьте в него химические вещества. Как упоминалось выше, примеси железа в кварцевом песке придает стеклу зеленоватый оттенок, поэтому оксид железа, как и окись меди, добавляется для увеличения зеленого оттенка. Соединения серы придают желтоватый, янтарный, коричневатый или даже черноватый оттенок стеклу, в зависимости от того, сколько углерода или железа добавляется в смесь.
Поместите смесь в хороший термостойкий тигель или резервуар.
Расплавьте смесь до жидкого состояния. Для изготовления промышленного кварцевого стекла, плавка осуществляется в газовой печи, в то время как специальное стекло может производиться с использованием электрической плавильной печи, котловой печи или обжигательной печи.
Изделие из стекла
Кварцевый песок без добавок превращается в стекло при температуре 2,300 градусов Цельсия (4,174 градусов фаренгейта). При добавлении карбоната натрия (соды) температура уменьшается до необходимого уровня для изготовления стекла, до 1,500 градусов Цельсия (2,732 градусов фаренгейта).
Удалите пузырьки и обеспечьте однородность расплавленной стекольной массы. Это означает, что необходимо помешивать смесь до состояния плотной консистенции и добавить химические вещества, такие как сульфат натрия, хлорид натрия или триоксид сурьмы.
Форма расплавленного стекла. Придание формы стеклу можно осуществить одним из нескольких способов: расплавленное стекло заливается в форму и остывает в ней. Этот метод использовался египтянами, и с его помощью в настоящее время изготавливаются линзы.
Большая часть расплавленного стекла может скапливаться на конце полой трубки, в которую, затем, дуют воздух, одновременно с этим, вращая трубку. Форма стеклу придается с помощью воздуха, который поступает через трубку, сила гравитации притягивает к себе расплавленное стекло и стеклодув использует различные инструменты для работы с расплавленным стеклом.
Расплавленное стекло можно вылить в ванну с расплавленным оловом, в качестве основы, и нагнетать с помощью азота под давлением, для придания стеклу формы и глянца. Стекло, изготавливаемое с помощью этого метода, называется полированным листовым стеклом и это, как раз тот метод, с помощью которого изготавливаются оконные стекла, начиная с 1950 года.
Оставьте стекло остывать.
Чтобы усилить прочность стекла, нужно прибегнуть к термообработке. Данный процесс называется обжигом, и с его помощью удаляются повреждения, которые образовались во время процесса охлаждения стекла. Когда этот процесс завершен, стекло можно покрывать, ламинировать или обрабатывать другим способом, для улучшения его прочности и долговечности.
Отжиг является следующим процессом производства, в котором отполированное стекло заданной формы, помещается в печь, разогретую не менее чем до 600 градусов Цельсия (1,112 градусов фаренгейта), а после, быстро охлаждается («закаливается»), с помощью сильного потока воздуха под высоким давлением. Отожженное стекло ломается на мелкие осколки 6,000 фунт-силы на квадратный дюйм (фунт/кв.дюйм), в то время, как закаленное стекло ломается на маленькие осколки не менее, чем при 10,000 фунт/кв.дюйм и, как правило, около 24,000 фунт/кв.дюйм.
Измельченные осколки старого стекла могут добавляться в стеклянную смесь, перед тем, как расплавляют стекло, для того, чтобы переработать его в новое стекло. Старое стекло или «стеклянный бой» сначала должен быть проверен на наличие примесей, которые могут ослаблять свойства нового стекла, при их попадании в него.
Компоненты, которые Вам понадобятся:
- кварцевый песок (диоксид кремния);
- карбонат натрия (сода);
- оксид кальция (гидроксид кальция);
- прочие оксиды и соли: (например, оксид магния, оксид алюминия, оксид железа, окись магния или натрия, или кальциевые соли по желанию);
- оксид свинца (по желанию);
- термостойкий тигель, формовая или полая трубка;
- обжигательная печь или термошкаф для стекла на этом изготовление стекла завершается.
Гонсало Альвес (Astronium fraxinifolium) Семейство: Анакардиевые Коммерческие названия: zebrawood (Великобритания); тайгервуд (США) Распространение: Бразилия Описание древесины Гонсало Альвес Древесина красновато-коричневого цвета, пятнистая и с темными коричневыми полосами. Зерно неправильное, переплетенное с чередующимися слоями твердого и мягкого материала. Древесина средней текстуры. Весит 950 кг/м3; удельный вес .95. Механические свойства Гонсало Альвес – твердая, тяжелая, плотная, прочна…
Геду Нохор (Entandrophragma angolense) Семейство: Мелиевые Другие названия: edinam (Великобритания и Гана); тиама (Франция, Кот-д’Ивуар); калунги (Бельгия, Заир); геду лохор, геду ноха (Нигерия); эдусси (Камерун) Распространение: Африка Описание древесины Геду Нохор Древесина тускло-красновато-коричневого цвета, однако, встречаются экземпляры с розовато-коричневыми дугами. Зерно сцепленное. Текстура средней грубости. Поверхность блестящая. Вес около 540 кг/м3; удельный вес .54. Механические…
Габун (Aucoumea klaineana) Семейство: Бурзеровые Коммерческие названия: okoume (Франция); габун (Великобритания); комбогала (Конго) Другие названия: ангума (Габон); mofoumou, n’goumi (Экваториальная Гвинея) Распространение: Экваториальная Гвинея, Габон и Республика Конго Описание древесины Габун Сердцевина светло-розовато-коричневая. Древесина прямо зернистая, средней однородной текстуры. Вес варьируется от 370 до 560 кг/м3; удельный вес .43. Механические свойства Габун – слабая, легкая…
Фустик (Chlorophora tinctora) Семейство: Тутовые Другие названия: морал (Эквадор); желтое дерево (Вест-Индия); татаюба (Бразилия) Распространение: Вест-Индия, Тропическая и Южная Америка Описание древесины Фустик Это дерево изначально было источником красителей в дополнение к его использованию. Сердцевина дерева золотисто-желтая, иногда с более темными прожилками. Древесина прямо зернистая, с умеренно грубой текстурой. Вес около 880-960 кг/м3; удельный вес…
Кордия Бразильская (Cordia goeldiana) Семейство: Бурачниковые Другие названия: Frei Jorge (Бразилия); Кордия Вуд, Дженни Вуд (США) Распространение: Бразилия, в основном в бассейне Амазонки Кордия Бразильская – описание древесины Сердцевина от золотисто-коричневого до темно-коричневого цвета. Древесина прямо зернистая, текстура средняя и равномерная и средней плотности. Вес 400-700 кг/м3; удельный вес .59. Механические свойства Кордия Бразильская имеет…
Стекло – материал, который однозначно выделяется на фоне остальных, произведенных человеком. В первую очередь это благодаря свойствам данного материала. Несмотря на то что один из видов стекла добывается в виде минерала, обычно этот продукт становится результатом человеческой жизнедеятельности.
Свойства стекла
Кроме того факта, что существует температура плавления стекла, и что из этого материала можно делать самые разнообразные изделия, он имеет много других свойств. Плотность стекла во многом зависит от его химического состава, этот показатель характеризует отношение объема к весу материала. Так, этот показатель самый низкий у кварцевого стекла.
Воздействие температуры
Отдельного внимания стоит температура плавления стекла. Несмотря на хрупкость материала, для того чтобы перевести в жидкое состояние, потребуется нагреть его до высоких температур. Что касается обычного стекла, то его температура плавления колеблется от 425 до 600 о С, у кварцевого этот показатель достигает 1000 о С. Из-за своей хрупкости и, соответственно, сложности произведения действительно больших деталей из стекла, появилась необходимость создания такого материала, который мог бы быть более прочным, сохраняя при этом остальные свойства. И в 1936 году в продажу поступает органическое стекло. Температура плавления оргстекла низкая, составляет всего 160 о С, а при 200 о С материал доходит до кипения. Применяется оргстекло буквально везде, поскольку прозрачность у него такая же, как и у других но вот по удароустойчивости оно стоит на порядок выше.
Виды стекла
Если временно не рассматривать оргстекло, а вспомнить о других видах данного материала, то их насчитывается четыре: обычное, кварцевое, боросиликатное и хрустальное. Каждый вид имеет свои особые черты, которые выделяют его среди остальных.
Обычное стекло
К этому виду стекла относят содовое, поташное, а также известково-натриево-калиевое. Первый вид используется для производства оконных стекол, посуды, различной стеклотары. Поташное имеет более высокую температура плавления. Стекла такого типа используются для создания высококачественной посуды. Эта разновидность обычного стекла имеет выраженный блек и прозрачность. Последний вид также активно используется для производства посуды.
Кварцевое стекло
Этот вид стекла получают путем плавления сырья высокой чистоты. Поэтому ответ на вопрос о том, при какой температуре плавится стекло кварцевое, – 1000 о С. Это демонстрирует тот факт, что данный тип материала ещё и самый термостойкий, поэтому, если опустить его в раскаленном виде в холодную воду, он не будет трескаться. Благодаря этому кварцевое стекло можно использовать при очень высоких температурах, ведь чтобы привести его жидкое состояние, температура должна достигать 1500 о С.
Боросиликатное стекло
Этот вид стекла имеет в своем составе большое количество оксида бора, чем и объясняется его название. Благодаря введению в состав этого вещества, оно может быть гораздо прочнее других видов. Стойкость к термоудару у боросиликатного стекла может превышать этот показатель у известкового в 5 раз. Другие показатели связаны с химической стойкостью стекла, позволяют активно использовать его в электротехнике. Чтобы размягчить этот вид описываемого материала, необходимо нагреть его до температуры 585 о С.
Хрустальное стекло
Все знакомы с хрусталем, именно этот материал считается самым высокосортным среди различных стекол, он не только имеет неповторимый блеск, но и обладает способностью сильно преломлять свет. Хрустальное стекло может быть свинцовосодержащим и бессвинцовым. Первые имеют больший вес и демонстрируют красивую игру света, из них делают посуду или сувениры. Бессвинцовые стекла чаще применяются в оптических приборах и характеризуются высоким качеством.
В создании этой статьи участвовала наша опытная команда редакторов и исследователей, которые проверили ее на точность и полноту.
Количество источников, использованных в этой статье: 18. Вы найдете их список внизу страницы.
Команда контент-менеджеров wikiHow тщательно следит за работой редакторов, чтобы гарантировать соответствие каждой статьи нашим высоким стандартам качества.
Декоративные вазы, подносы, тарелки и другие украшения из стекла придадут вашему дому оригинальный стиль и очарование. Вы можете создать их своими руками, переплавив скопившиеся стеклянные бутылки. Это прекрасный способ превратить старые ненужные бутылки в нечто новое и изящное. Для этого потребуется время и определенная практика. В совершенстве освоив технику плавки стекла, вы найдете великолепное применение ненужным стеклянным бутылкам.