О стали

Какое сырье используется для производства стекла. Как делается стекло? (Два основных метода)

Главные компоненты в стеклопроизводстве

Свойства и характеристики любому материалу предают те элементы, которые входят в его состав. Шихта для выплавки стекла включает в себя следующие обязательные типы ингредиентов:

• базовый элемент;
• оксиды различных металлов щелочной группы;
• вещества, которые отвечают за определенные свойства;
• вспомогательные компоненты.

Кварцевый песок

Основным элементом при изготовлении стекла является кварцевый песок или оксид кремния. Этот компонент широко распространен. Добывают его открытым способом. Поэтому стоимость кремнезема относительно невысока. В среднем по рынку цена за 1 тонну обработанного кварцевого песка лежит в диапазоне 3–4 тысяч рублей.

Под обработкой этого компонента подразумевается его очистка от различных примесей и дробление до нужной фракции. Обычно, для шихты используют размер частицы 0,1–0,6 мм. После этого песочная смесь фасуется в мешки по 25 или 1000 кг и отправляется на стекольное производство. К основным достоинствам кварцевого песка относят:

• стойкость к химическим реакциям;
• невосприимчивость к физическим воздействиям;
• высокую сыпучесть, которая повышает точность дозирования.

Песочная смесь (ПС) для стекольного производства состоит из следующих компонентов:

• кремнезем (свыше 95%);
• оксид железа (до 0,25%);
• оксид алюминия (до 4%);
• влага (не более 0,5%).

Кварцевый песок

Согласно ГОСТ 22551–77 различают марки кварцевого песка в зависимости от того, для изготовления каких стеклянных изделий будет применяться песочная смесь:

• ООВС (особо ответственные с высокой светопрозрасностью);
• ОВС (ответственные с высокой светопрозрасностью);
• ВС (с высокой светопрозрачностью);
• С (светопрозрачные);
• Б (бесцветные);
• ПБ (полубелые);
• ПС (с пониженной светопрозрачностью);
• Т (темные).

В обозначении марок ПС после букв вышеперечисленных аббревиатур указаны три цифры, которые показывают массовую часть оксида железа в тысячных долях. А идущая следом буква «В» или цифра означает сорт смеси. Так, название марки ООВС–010–В говорит, что эта ПС высшего сорта предназначена для особо ответственных изделий с высокой светопрозрачностью. В ее составе содержится 0,01% оксида железа.

Оксид кальция

CaO предает стеклу твердость и увеличивает его стойкость к химическому воздействию. Данный компонент составляет около 10% во всей шихтовой смеси. Он существенно облегчает процесс плавления и осветляет стекломассу.

Оксид кальция добавляется в виде известняка, который состоит из карбоната кальция. Эта горная порода имеет белый или серый цвет. Также в качестве источника CaO на стекольном производстве используют доломит. Этот природный материал дополнительно содержит в себе оксид магния, который снижает скорость кристаллизации смеси при варке.

Породы известняка и доломита обязаны содержать менее 0,2% оксида железа. В то же время в первый элемент должно входить более половины CaO, а во второй более 30%. На стекольное производство горные породы доставляются в виде глыб и камней. Там они подлежат измельчению. И уже как известковая или доломитовая мука поступают в шихту. Цена варьируется от 8 до 10 тысяч рублей за тонну.

Калийная сода

Данный элемент, взаимодействуя с другими компонентами, уменьшает температуру плавления стекла, тем самым ускоряя технологический процесс. Окись калия не только способствует осветлению стекломассы, что влечет за собой улучшение светопропускания. Но и придает твердости готовому изделию.

Для того, чтобы получить калийную соду при выплавке стекла, в шихту добавляют поташ или карбонат калия. В его состав входит:

• окись калия (почти 70%);
• углекислый газ (около 30%).

При выплавке первый элемент принимает участие в стеклообразовании, а второй улетучивается. Окись калия отвечает за блеск стекла, придает ему неповторимый оттенок. Поэтому вещество используется в производстве хрусталя и оптики. Для получения листового стекла его добавляют крайне редко. Поташ бывает двух типов:

• кристаллический;
• кальцинированный.

Для производства стекла применяется второй вид, который содержит более 98% карбоната калия. Он представляет собой желтый порошок, который быстро накапливает влагу. Поташ, полученный искусственным путем из минералов, содержащих хлорид калия и двойной карбонат магния-калия, является дорогим материалом. И при производстве стекла используется мало.

Гораздо дешевле применять содово-поташную смесь, которая включает в себя оксиды калия и натрия. К тому же при таком варианте в шихту вводится сразу два ингредиента.

Свойства стекла

Для стекловидного состояния характерно наличие небольших участков правильной упорядоченной структуры, отсутствие правильной пространственной решетки, изотропность свойств, отсутствие определенной температуры плавления. Благодаря своей структуре стекло обладает рядом специфических свойств, к которым относятся прозрачность, хрупкость, высокая стойкость к атмосферным воздействиям, чувствительность к резким изменениям температуры. Этот материал непроницаем для воды и воздуха, обладает низкой электропроводностью.

Светопропускание

Светопропускание измеряют коэффициентом пропускания, светопропускание оконного стекла 90…92%, профильного 84…86%, стеклоблоков 82… 85%. Светопропускание зависит не только от вида стекла, но и от угла падения световых лучей. Поскольку стекло поглощает всего лишь около 2 % световых лучей, то основной причиной снижения светопропускания является отражение лучей. Оконное стекло обладает хорошим пропусканием в инфракрасной области спектра и плохо пропускает ультрафиолетовые лучи. Окно считается самым слабым конструктивным элементом стены здания в отношении воздействия внешней шумовой нагрузки. Усредненный коэффициент звукоизоляции стеклопакетов зависит как от расстояния между стеклами, так и от толщины стекла. Стремясь улучшить звукоизоляцию, используют стекла разной толщины, уделяя особое внимание качеству выполнения швов.

Теплопроводность

Теплопроводность обычного стекла при температуре до 100 град С составляет 0,4…0,82 Вт/(м-град С). Малой теплопроводностью обладают стекла, содержащие большое количество щелочных оксидов. Пеностекло, являющееся теплоизоляционным материалом, имеет теплопроводность 0,045…0,058 Вт/(м-град С).

Теоретическая прочность

Теоретическая прочность при растяжении большая и составляет для обычного оконного стекла 6500…8000 МПа. Однако фактическая прочность оконного стекла при растяжении и изгибе значительно меньше теоретической вследствие микродефектов в структуре и на поверхности стекла и составляет всего 30…90 МПа. Стекло обладает высокой прочностью на сжатие 700…1000 МПа, иногда до 1250 МПа. Плохо сопротивляется удару, т.е. оно хрупко: прочность при ударном изгибе составляет всего около 0,2 МПа. Твердость его равна 5…7 по шкале твердости.

Механизм обработки особого вида стекла

Солнцезащитное

Поглощает поглощать. пропускать ультрафиолетовые лучи, его применяют для производства экранов, козырьков, стеклопакетов и очков. Производство стекла такого типа осуществляется двумя методами.

Технология Фурио основана на прокатывании стеклянной массы сквозь валы, после чего листы помещают в охладительную камеру.
Метод Флоат – более современный и эффективный, так как исключает появления дефектов. Расплавленная масса ленточной формы поступает в резервуар с оловом. Благодаря ему, стекло охлаждается и обретает ровную поверхность. Затем материал попадает в печь, на него наносится слой диоксида металла нужного оттенка. Стекло повторно охлаждается и проверяется на наличие изъянов.

Автомобильное

Этот вид стекла также изготавливается двумя способами. Метод «Триплекс» изготовление трехслойных изделий – между двумя стекольными пластами вкладывается скрепляющая пленка. Это предупреждает появление порезов при разрушении автомобильного стекла.

«Ситалинит», или закаленное стекло подвергается дополнительной термической обработке, основанной на постепенном нагреве и быстром охлаждении в воздушном потоке. Технология предполагает строгое соблюдение температурного режима. Изделия обретают особую механическую прочность.

Гнутое

Применяется в архитектуре. Стеклосырее нагревают до предельной нормы, оно становится пластичным и можно легко слепить нужный элемент. Это происходит по закону силы тяжести —она заставляет массу приобретать выпуклую или вогнутую форму.

Зеркальное

Основа такого стекла — листовой материал. Здесь применяется сода, известняк, песок и минералы без железной руды; затем все компоненты смешиваются, помещаются в ванные печи, прокатываются через металлические валы, обжигаются и полируются

Бронированное

Материан повышенной устойчивости к разрушению. Он многослойный, из типового и закаленного полотна. Для производства бронированного стекла применяют данную продукцию толщиной до 10 мм, которую склеивают защитной пленкой.

Стекольное печное оснащение подразделяется по двум критериям

По технологическому принципу

Электрическая горшковая печь — для малого количества изделий. В отсеках размещается 1-16 горшков. Продукция применяется для оптического, светотехнического и медицинского стекла.

в стекольном производстве используютя также ванные печи непрерывного и периодического действия — габаритные четырехугольные сосуды (тип и размеа может быть разным). В оснащение добавляется расплавленное олово для охлаждения стеклосырья.

По характеру нагревания

Пламенные печи необходимы для сжигания топлива.Но они имеют низкий КПД. Электрическая аппаратура подходит для производства разнообразных типов стекла. для нагрева используется стекломасса – так называемый электролит. Применяя электрические печи, теплопотери отсутствуют. Комбинированные газоэлектрические механизмы (2 вида тепловой энергии): сгорание газа нагревает, плавит шихту; стеклосырье нагревается до максимума путем прямого сопротивления.

Вспомогательная обработка

Повторная обработка изделия — покрытие лако-красочными средствами стороны стекла,на которую не воздействовало расплавленное олово и на которой отсутствует оловянный слой. Качество специальной стороны стекла определяется с помощью следующих приборов – оптического фильтра и ультрафиолетовой лампы. В наши дни, владельцы предприятий отдают предпочтение заниматься вторичному бизнесу —переработка вещества для определенных изделий: зеркал, сувениров, стеклопакетов, мебели и т.д.

Изготовление стекла – выгодное вложение в производство.

К плюсам можно отнести:

• постоянный спрос на продукцию;
• гарантированная окупаемость затратного сырья;
• выпуск большого ассортимента продукции.
• Специальная аппаратура для производства стекла
• Устройства для изготовления стекла
• аппаратура для подготовки сырья;
• механизм для смешивания шихты;
• стекловарительное оснащение;
• при расширенном производстве — аппараты для пескоструйной обработки и механизм для упаковки продукции.

1 этап. Подготовка сырья. Применяются высокотехнологичные машины. Транспортировка происходит с помощью конвейеров. Просеивание от вредных субстанций осуществляется массивными установками, в том числе и магнитными сепараторами: из песка изымаютя металлы, которые могут повлиять на качество изделия. Для измельчения используют дробилки.

2 этап. Подготовка шихты. Определение элементов зависит от свойств готовогй продукции. Здесь применяется особое оборудование. Максимально точные весы помогают правильно вычислить дозировку. Они измеряют необходимое количество кварцевого песка, соды, извести. Иногда добавляются и другие элемент для плотности, цвета, светоотражения стеклянного изделия. Все эти элементы помещаются в шихтосмеситель для их равномерного распределения по массе.

3 этап. Главный. Плавка стекла печах со специальными тепловыми и механическими режимами. 

Производство стекла в промышленных условиях

Начинается все с того что на завод по производству привозят все необходимые вещества. Основные компоненты из чего делают стекла это кварцевый песок, доломит, сода, известь. Все вещества проходят подготовительную обработку. Песок очищают от примесей железа, доломит и известь измельчают в дробилке. После чего все вещества смешиваются и на этом этапе также вмешивают компоненты, нужные для придания определенных свойств. Вся эта смесь называется шихтой. Шихта — это уже полностью готовая к дальнейшей обработке смесь, то есть это уже конкретно то из чего делают стекло.

Начинается технологический процесс по изготовлению стекла. Готовая шихта по конвейеру попадает в бункеры, из которых засыпается в погрузчик, и уже погрузчик заталкивает её в печь. Так как температура здесь колеблется от 1200 до 1600 градусов, в зависимости от типа будущего стекла, то такая печь работает непрерывно на протяжении нескольких лет. Потому что нельзя просто так взять и отключить такую печь, иначе она просто разрушится. Для того чтобы выключить такую печь потребуется около недели равномерного остывания. При такой температуре шихта превращается в стекломассу.

Из печи эта стекломасса сначала попадает в резервуар с мешалкой, а после того как она хорошо размешается, вытекает в студочную камеру. Здесь она остужается примерно до 1000 градусов. Из студочной части стекломасса попадает во флот-ванну. На этом этапе происходит интересный процесс. Флот ванна представляет собой ванну с расплавленным оловом, температура которого около 600-700 градусов по цельсию. По этому олову стекломасса буквально плывет и немного остывает, именно благодаря этой технологии она приобретает практически идеальную плоскость.

После ванны с оловом, лента стекла попадает в лер обжига, который в длину больше 100 метров, прокатываясь по которому оно постепенно остывает.

Следующий этап — это нарезка ленты на листы стекла. Здесь применяется очень хитрая технология. Нарезка происходит прямо по ходу движения ленты, что значительно ускоряет весь процесс изготовления стекла. Как на ходу можно нарезать ленту, спросите вы. Дело в том что резак двигается с абсолютно одинаковой с лентой скоростью и в это время режет её поперек, после чего возвращается в исходное положение. Итак мы получаем готовые листы стекла.

Теперь в работу вступает такое оборудование, как стоплеровочная машина. Как можно понять по названию она делает стопки из стекла. Перемещение листов стекла, происходит при помощи присосок, так как стекло очень хрупкое, но весит довольно много, то другим способом его никак нельзя передвинуть. После того как стопки образованы их перевозит специальный погрузчик, а дальше уже стекло распределяется на склады, магазины, в места где из них делают стеклопакеты и так далее.

Кстати почему стекло получается прозрачным? Дело в том что кварцевый песок полностью прозрачен. Но мы не можем ничего увидеть через песчинки из за многократного преломления света. Например, если вы раскрошите стекло на много частей то через них вы тоже ничего не увидите. А когда песок превращается в гладкую массу то тут мы уже видим прозрачный лист стекла.

Характерные особенности различных видов стекол

Оконное стекло

Оконное стекло машинной выработки изготовляют толщиной 2—3—4—5—6 мм,чаще всего применяют стекло толщиной 2 мм.
Оконное стекло изготовляют в виде листов размером от 250х250 до 1600х2200 мм. Допускаются отклонения от указанных размеров: по ширине и длине +2 мм и —6 мм, по толщине +2 мм.
Выпускается стекло двух сортов, для которых стандартом: ограничиваются степень кривизны, полосности и волнистости, количество пузырей, царапин, камешков и т. п. Обычное оконное стекло пропускает не менее 84 % лучей видимой части солнечного спектра. Кроме него изготовляют и применяют другие виды стекла с иными величинами светопропускания, а также специальные стекла, описанные ниже.

Стекло декоративное

Стекло декоративное одна или обе поверхности которого имеют какой-либо узор, полученный обработкой пескоструйным аппаратом, травлением, гравировкой и т. п.; это стекло пропускает в зависимости от узора от 20 до 80% лучей видимой части спектра

Стекло увиолевое

Стекло увиолевое лучше всего — кварцевое, с содержанием Fе2О3< 0,01 %), пропускающее помимо лучей видимой части спектра не менее 25% ультрафиолетовых лучей; его применяют для остекления отдельных помещений детских садов, лечебных учреждений, оранжерей и т. п.

Стекло теплопоглощающее

пропускающее до 60% лучей видимой части спектра и поглощающее не менее 60% солнечных тепловых лучей; оно применяется для остекления витрин, окон специальных складов, холодильных установок и отдельных помещений лечебных учреждений.

Стекло армированное

Стекло теплопоглощающее с гладкой или узорчатой поверхностью, обычное или цветное, имеющее внутри металлическую сетку; его применяют для остекления фонарей верхнего света, проемов лестничных клеток и помещений, где требуется повышенная прочность при изгибе и ударе, а также огнестойкость; разбиваясь, такое стекло не дает осколков.

Стекло закаленное

Стекло закаленное прозрачное и глушеное, цветное и бесцветное), обладающее повышенной прочностью и термической стойкостью; сюда относится стекло безопасное — «сталинит», которое не дает осколков, а распадается на мелкие ячеистые частицы без режущих краев; эти стекла применяются для остекления витрин, дверей и т. п.

Стекло полузакаленное

Стекло полузакаленное обладающее повышенной прочностью.
Стекло гнутое (отожженное и закаленное) — для остекления кривых поверхностей.

Стекло светорассеивающее

Стекло светорассеивающее (матированное бесцветное или цветное, глушеное цветное или молочно-белое), дающее рассеянный свет при полном либо частичном отсутствии видимости; оно может быть рифленым, гладким, однослойным и накладным, т. е. двуслойным; применяется для остекления производственных помещений, требующих рассеянного света, выставочных помещений, лечебных и детских учреждений и т. п.

Стекло цветное

(декоративное) прозрачное всех цветов и оттенков может быть однослойным (гладкое и рифленое, армированное и узорчатое) и накладным, состоящим из слоев бесцветного и цветного стекла.

Витринное толстое стекло

Витринное толстое стекло толщиной 5—12 мм, изготовляют на непрерывном прокатном стане, затем медленно охлаждают, после этого шлифуют и полируют. Такое стекло применяется для оконных проемов больших размеров.
Жилищное, культурно-бытовое и промышленное строительство, сооружение высотных зданий, требует все больше высококачественного полированного зеркального стекла.

Как делают стекло?

Процесс производства стекла довольно опасен, так как требует очень высоких температур. Изучим его детальнее:

1. Кварцевый песок помещают в печь и плавят до состояния жидкости. Добавление соды позволяет снизить температуру плавления до 1200–1600 °C. Однако из-за нее стекло стало бы неустойчивым к воде, поэтому к ней добавляют известь. Песчинки расплавляются и склеиваются между собой, образовывая «жидкое стекло».
2. Далее в смесь добавляют другие компоненты (например, оксиды магния или алюминия), чтобы сделать стекло более прочным.
3. Если необходимо придать материалу особый оттенок, добавляют оксид нужного металла.
4. Полученную смесь размешивают так, чтобы из нее вышли пузырьки.
5. Далее жидкому стеклу придают форму. Самый древний способ — вылить смесь в форму и дождаться остывания. Сейчас же ее отправляют в ванну с расплавленным оловом (температура — около 700 °C) и продувают сжатым азотом.
6. Стекло охлаждают, а затем снова поддают тепловой обработке и удаляют несовершенства. После этого материал становится более прочным.
7. Теперь на стекло можно наносить необходимые покрытия или резать для дальнейшего использования.

Стекло водонепроницаемо благодаря извести в составе: Unsplash

Стекло — материал очень хрупкий, но при этом довольно тяжелый. Поэтому на производстве продумана система перемещения готовых листов. После нарезания они попадают на стоплеровочную машину, а она при помощи присосок складывает стекло в стопки.

Метод 2: выдувание стекла

В этом стеклоформующем методе расплавленное стекло раздувается в пузырь с помощью выдувной трубки. Оно используется для производства бутылок и другой тары.

Как это работает?

Инфляция относится к процессу расширения расплавленного куска стекла путем впрыскивания в него небольшого объема воздуха. Поскольку атомы в жидком стекле связаны прочными химическими связями в беспорядочной и неупорядоченной сетке, расплавленное стекло достаточно вязкое, чтобы его можно было выдувать. По мере остывания он медленно затвердевает.

Чтобы облегчить процесс выдувания, жесткость расплавленного стекла увеличивают за счет небольшого изменения его состава. Оказывается, добавление небольшого количества Натрона делает стекло более жестким для выдувания. (Натрон — это природное вещество, содержащее декагидрат карбоната натрия и бикарбонат натрия.)

При выдувании более толстые слои стекла охлаждаются медленнее, чем более тонкие, и становятся менее вязкими, чем более тонкие. Это позволяет производить выдувное стекло одинаковой толщины.

За последние пару десятилетий были разработаны более эффективные и действенные методы выдувания стекла. Большинство из них включает одни и те же шаги:

Шаг 1: Поместите стекло в печь и нагрейте его до 1300 °C, чтобы сделать его пластичным.

Шаг 2: Поместите один конец выдувной трубки в печь и катайте им по расплавленному стеклу, пока к нему не прилипнет «капля» стекла.

Шаг 3: Раскатайте расплавленное стекло по марверу, плоской металлической пластине, которая сделана из полированной стали, графита или латуни и прикреплена к деревянному или металлическому столу. Марвер используется для контроля формы, а также температуры стекла.

Марвер используется для формования стекла

Шаг 4: Вдуйте воздух в трубу, чтобы создать пузырь. Соберите больше стекла над этим пузырьком, чтобы сделать более крупный кусок. После того как стекло получило желаемый размер, дно готово.

Шаг 5: Прикрепите расплавленное стекло к стержню из железа или нержавеющей стали (обычно известному как острие), чтобы сформировать и перенести полую деталь из паяльной трубы.

Шаг 6: Добавьте цвет и дизайн, окунув его в битое цветное стекло. Эти раздавленные куски быстро прилипают к основному стеклу из-за высокой температуры. Сложные и подробные узоры можно построить, используя трость (стержни из цветного стекла) и муррин (стержни, разрезанные в поперечном сечении для выявления узоров).

Шаг 7: Возьмите полученное изделие обратно и раскатайте его еще раз, чтобы придать ему требуемую форму.

Шаг 8: Снимите стекло со стеклянной трубы с помощью стального пинцета. Обычно нижняя часть выдувного стекла отделяется от вращающейся выдувной трубы. Его можно извлечь из паяльной трубки одним касанием.

Шаг 9: Поместите выдувное стекло в печь для отжига и дайте ему остыть в течение нескольких часов. Во избежание случайного образования трещин не подвергайте его резким перепадам температуры.

Римское выдувное стекло IV века нашей эры

Этот метод требует особого терпения, упорства и сноровки. Для создания сложных и крупных изделий требуется группа опытных мастеров по стеклу.

Как получается цветное стекло?

Стекло производят не только бесцветное. Чтобы получить цветное изделие, в печь для плавления, помимо основных компонентов, добавляют химические соединения:

1. Оксиды железа дают стеклу насыщенный красный оттенок.
2. Оксиды никеля – коричневый, фиолетовый (в зависимости от количества).
3. Чтобы получить ярко-желтый оттенок, добавьте к песку, соде и извести оксиды урана.
4. Хром делает стекло зеленым.

Какими характеристиками и свойствами обладает стекло?

Пропорции компонентов для изготовления стеклянных товаров подбирают в зависимости от их назначения. Выделяют: бытовое стекло – то, из чего после делают посуду, очки, украшения; строительное – витрины, окна, витражи;

Техническое стекло – наиболее плотное. Используется в тяжелой промышленности. Основное свойство стекла – «умение» пропускать через себя солнечный свет. Но не полностью. Так, стандартное оконное стекло пропускает лишь 85 % солнечного света. Стекло имеет малую теплопроводность, проще говоря – оно не слишком нагревается от других продуктов. Это свойство широко используется для использования стекла в каминах (бытовой техники – плитах и духовках).

Интересный факт: Все слышали о бронированном (пуленепробиваемом) стекле. Процесс его производства выглядит так: несколько стеклянных пластов соединяют между собой, фиксируют полимерными пленками и отправляют в печь. Первое пуленепробиваемое стекло установили на окна Белого дома в 1941 году.

Стекло – удивительный материал. Процесс его создания сложный и травмоопасный, но интересный и очень нужный.

Интересно:  Из чего и как делают бумагу? Описание, фото и видео

Воздействие на окружающую среду

Основное воздействие производства стекла на окружающую среду обусловлено процессами плавления, при которых в атмосферу выделяются различные газы. Например, сжигание топлива или природного газа и разложение сырья приводят к выбросу диоксида углерода.

Аналогичным образом, при разложении сульфатов в материалах партии образуется диоксид серы, который способствует подкислению. При разложении соединений азота высвобождаются оксиды азота, что способствует подкислению и образованию смога. Кроме того, при испарении из сырья и расплавленных компонентов в атмосферу выбрасываются тонны частиц.

Другие факторы, такие как выбросы летучих органических соединений и образование твердых отходов в процессе производства, также вызывают экологические проблемы.

Однако переработанное стекло может решить многие из этих проблем. Его можно переработать несколько раз без значительной потери качества. Каждые 1000 тонн переработанного стекла могут привести к сокращению выбросов углекислого газа на 300 тонн и экономии энергии на 345 000 кВтч.

В меньшем масштабе переработка одной стеклянной бутылки может сэкономить достаточно энергии для питания 20-ваттной светодиодной лампы в течение часа.

Несмотря на то, что обе технологии производства значительно улучшились с точки зрения эффективности, дальнейшее сокращение выбросов частиц пыли, двуокиси углерода и двуокиси серы по-прежнему является основной экологической задачей при производстве листового стекла.

Изготовление стеклянных изделий

Стеклянные изделия можно разделить на два больших вида. Первые это те изделия которые производятся в промышленных масштабах, так называемая стеклотара, например стеклянные бутылки, банки. Второй большой вид это художественные изделия. Так называются все изделия, которые делаются вручную стеклодувами, например вазы, стеклянные статуэтки, фигурки и тому подобное. При изготовлении стеклянных изделий, промышленного стекла и вообще любого стекла начальный этап производства всегда абсолютно схож, до получения стеклянной массы. Различны только компоненты входящие в состав шихты, температура плавления и последующая обработка получившейся стеклянной массы

Производство промышленных стеклянных изделий

Готовая стекломасса из печи попадается в линию стекла, из которой она вытекает в форме колбасы и нарезается резаком на цилиндрические капли, одна такая капля это будущая бутылка или банка. Капля направляется в так называемый черпак, который направляет их в формовочную машину. Она работает следующим методом: держатели берут каплю за край и держат в висячем положении, вся нижняя часть капли закрывается с двух сторон нужной формой, будь то банка или бутылка, на форме также могут быть определенные узоры. После того как форма закрылась держатель отодвигается и в каплю вставляется устройство для выдувки. Оно, как воздушный шарик, раздувает каплю изнутри сжатым воздухом и масса приобретает нужную форму. Излишки расплавленного стекла уходят в первоначальную форму.

Кстати для придания стеклу какого либо цвета или оттенка в шихту добавляют определенные вещества, например для придания зеленого цвета добавляют оксид железа или хрома, для голубого оксид меди и так далее.

Теперь почти готовые изделия двигаются по обогреваемому конвейеру, для того чтобы не произошел резкий перепад температур и изделие не треснуло. С этого конвейера погрузочная машина передвигает изделия в лер, по которому они медленно перемещаются и постепенно остывают. Здесь же их обрабатывают специальным раствором, который позволяет им скользить и двигаться гладко. А движутся они дальше на проверочную и упаковочную линию. После прохождения всех этапов мы получаем готовое изделие.

Процедура варки стекла

Производство стекольной массы представляет собой комплексный процесс, состоящий из нескольких этапов. Первая стадия включает приготовление смеси с внесением в неё необходимых компонентов в заданной пропорции. Далее производится нагрев стеклоплавильной печи до температуры около 400 ºC. На этом этапе из ингредиентов испаряется содержащаяся в них влага, происходит температурное разложение различных солей. Далее температура постепенно повышается до +800…900 ºC. На этой стадии завершается процесс химического взаимодействия между всеми исходными компонентами.

Второй этап стекло образования начинается при повышении температуры плавильной печи до 1100 ºC. Все остававшиеся до этого в несвязанном состоянии компоненты полностью растворяются в стекольном расплаве. В итоге получается прозрачная стеклянная масса, однако не являющаяся по своему составу однородным веществом. Также её объём пропитан большим количеством пузырьков газа. Далее производственный процесс сводится к дальнейшему разогреву расплава до t = 1500 ºC. При данной температуре газовые пузырьки поднимаются к поверхности расплава и лопаются, либо растворяются в жидком стекле.

На этом этапе производится окончательное осветление стекла. Состав расплавленной жидкости становится однородным благодаря интенсивному перемешиванию поднимающимися к поверхности пузырьками газа. Так завершается изготовление стекольного расплава — самая долгая и трудоёмкая стадия во всём процессе.

Особые виды стекла

Существуют различные виды стекла, используемые для разных целей. Развитие стекольной промышленности и производство многофункциональных стекол позволяют решать архитектурные задачи в строительных конструкциях Эрагласс, а также использовать возможности для специальных технических и научных применений.

Плоское стекло

Плоское или листовое стекло наиболее распространенно в окнах, дверях, автомобильных стеклах, зеркалах и солнечных панелях. Его изготавливают путем распределения жидкого стекла до желаемой толщины и охлаждения в конечный продукт. Затем его можно согнуть.

Стеклопакет объединяет несколько стеклянных панелей в единую оконную систему. Большинство имеют двойное или тройное остекление. Стеклянные листы в стеклопакетах разделены прокладкой и неподвижным слоем воздуха или вакуума.

Стеновые стеклоблоки

Стеклоблоки изготавливаются из двух разных половинок, они спрессовываются и отжигаются вместе в процессе плавления стекла. Они используются в архитектурных целях при строительстве стен, световых люков и т. д. Они обеспечивают эстетичный внешний вид при прохождении света.

Бронированное

Пуленепробиваемое стекло имеет множество применений в различных отраслях промышленности, включая строительство. Оно делается из многослойного стекла, изготовленного по особой технологии. Бронированное стекло используется в зданиях, требующих безопасности, таких как ювелирные магазины, банки и посольства.

Кварцевое

Это однокомпонентный материал, который является одним из самых ценных материалов для науки и промышленности. Сырье – природный кристалл, добываемый из земли в виде горного хрусталя или пегматитового кварца. Его измельчают до мелкозернистого гранулята и расплавляют. Используется для изготовления деталей точной механики (кварцевые часы), колб ультрафиолетовых ламп, контейнеров химических реагентов, оборудования лабораторий.

Стеклокерамика

Стеклокерамика была разработана на заводе Corning и имеет общие свойства стекла и поликристаллических материалов. Изначально использовалась в зеркалах и креплениях астрономических телескопов. Стала известной благодаря стеклокерамическим варочным панелям, а также посуде и высокопроизводительным отражателям для цифровых проекторов.

Стеклокерамика имеет аморфную фазу и одну или несколько кристаллических фаз. Она производится путем «контролируемой кристаллизации» (в отличие от самопроизвольной), которая обычно не требуется в производстве стекла.

Светочувствительные стекла

Фоточувствительное стекло, также известное как фотоструктурированное или светочувствительное, представляет собой кристально чистое стекло, принадлежащее к семейству литий-силикатных. Предоставляет возможность получить изображение путем образования микроскопических металлических частиц в стекле после воздействия электромагнитного излучения. Является очень перспективным материалом для производства компонентов сложных микросистем.

Стекловолокно

Расплавленное стекло пропускается через сверхтонкие отверстия, создавая стеклянные нити. Затем их можно сплести в крупные образцы материала или оставить в пухлом веществе, используемом для тепло- или звукоизоляции. Изделия из стекловолокна включают монтажные платы, плавательные бассейны, двери, доски для серфинга, спортивное оборудование, корпуса лодок и внешние автомобильные детали.

Жидкое стекло

Покрытие на основе кремния или жидкое стекло, пожалуй, самый важный нанотехнологический продукт. Оно заполняет поры и недостатки, и может защитить любую поверхность от любого повреждения, такого как вода, ультрафиолетовое излучение, грязь, жара и бактериальные инфекции. Воздухопроницаемое покрытие имеет толщину в 500 раз тоньше человеческого волоса.

Хрусталь

Свинцовое хрустальное стекло – это особый вид стекла, который используется для изготовления различных декоративных элементов. При резке материала оптическое явление полного внутреннего отражения происходит очень резко, и, таким образом, создается приятный ослепительный блеск.

Технология формовки

Следующим шагом требуется из расплава получить заготовку определённой формы. Чаще всего, это листовое стекло определённой толщины и линейного размера. Современная стекольная промышленность располагает двумя технологиями получения листовых стёкол:

1. Метод Фурко;
2. Флоат-метод.

Метод Фурко

Технология Фурко получила своё наименование в честь французского изобретателя, впервые внедрившего данный метод в производство в начале ХХ века. В основе данной технологии лежит метод постепенного вытягивания стекольного расплава из стекловаренной печи через специальные валики. В результате непрерывного проката стеклянной массы получалось длинное полотно. По мере вытягивания, расплав поступал в специальную камеру, где происходило его постепенное охлаждение методом обдува нагретым воздухом.

Затем остуженная стеклянная лента при помощи особых стеклорезных станков раскраивается на листы требуемого размера. Толщина стеклянного листа регулируется посредством перемены скорости вытягивания расплава из печи. Из-за особенности изготовления, подобное стекло получило наименование «тянутое». Производство стёкол методом Фурко, несмотря на технологическую отсталость, используется и в настоящее время. Правда, данная методика всё более уступает позиции в стекольной отрасли другой технологии — флоат-методу.

Флоат-метод

Производство листового стекла при помощи флоат-метода является более современным способом, чем технология вытягивания. Название данного метода происходит от английского слова «флоат», что означает «плавать». Изобретателем данной методики считается британская стекольная компания «Пилкингтон», впервые разработавшая и внедрившая в производство этот способ получения листовых стёкол. С момента изобретения флоат-методики прошло чуть более полувека, но на сегодняшний день она стала основной технологией, повсеместно потеснив способ вытягивания Фурко.

Особенностью данного метода является изготовление листового стекла путём формовки его на поверхности металлического расплава. Из плавильной печи жидкое стекло выливается в ванну, заполненную расплавленным оловом. Стеклянный расплав, будучи легче олова, растекается по его поверхности, постепенно, застывая. Это достигается тем, что температура плавления олова значительно ниже, чем у стекла — на поверхности жидкого олова образуется стеклянный лист. Толщина его определяется определённым объёмом влитого в ванну жидкого стекла, а конфигурация листа — формой самой ванны. Производство листового стекла флоат-методом на сегодня является основной технологией в стекольной отрасли не только в России, но и во всём мире.