Из чего получают стекло: Как и из чего делают стекло? Описание, фото и видео

Стекло – это материал, по некоторым свойствам не имеющий аналогов. До сих пор для его производства используются натуральные ингредиенты, повторная переработка испорченного изделия может происходить неоднократно без потери качества и почти без отходов.

Определение

Стекло может находиться в нескольких агрегатных состояниях на разных этапах производства. И все же, стекло – что такое и из чего его делают?

Согласно научному определению, стеклом является всякое аморфное тело, полученное методом расплава, которое при увеличении вязкости приобретает свойства твердого тела. При этом процесс перехода из одного состояния в другое является обратимым.

История материала

В повседневной жизни мы ежедневно используем стекло. Что такое и из чего его делают – это редко задаваемые в современности вопросы, настолько нам привычен материал. Ученые считают, что стекло впервые было получено случайно, проследить зарождение технологии невозможно. Первые изделия датируются примерно 2540 годом до нашей эры. В древней рецептуре присутствовали три компонента – сода, песок и глинозем. В дальнейшем научились улучшать свойства материала, добавляя к основным ингредиентам мел, доломит и другие составляющие. Весь состав, из которого варится стекло, называется шихта.

Цветное стекло начали получать, используя природные пигменты – окиси хрома, оксид никеля, кобальтовые добавки. Первое формованное изделие было получено в 1-м веке нашей эры римскими мастерами. Они же изобрели листовое стекло. Технология производства стекла в листах состояла в выдувании огромного, в человеческий рост цилиндрического пузыря из горячей массы. Пока она не остыла, ее разрезали вдоль длинной части и раскладывали на поддонах для выравнивания. Такая техника была распространена повсеместно до начала 20-го века. В России стекольное производство было открыто в 17-м веке и располагалось в селе Духанине, мастерами в то время были только иностранцы.

Состав

Для множества целей используется стекло. Что такое стекло, мы уяснили, а что представляют собой его основные ингредиенты? Состав исходных ингредиентов за весь период практики изготовления материала практически не изменился. Три основных компонента составляют основу (шихту) – это кремнезем или кварцевый песок, сода (оксид натрия) и оксид кальция, известный под названием известь. Составляющие соединяются в определенных пропорциях и плавятся в печи при температуре от 300 до 2500 °С. В состав шихты, в зависимости от желаемых свойств, добавляются поташ, борный ангидрид, битое стекло предыдущих варок или сырье вторичной переработки.

Технология

Для усиления или ослабления свойств соединений в процесс плавки добавляют усилители, глушители, красители, обесцвечиватели и т. д. После варки массу быстро охлаждают, что позволяет избежать образования кристаллов. Из всех составляющих самый большой процент в рецептуре занимает песок — от 60 до 80%. Песок выступает остовом, вокруг которого формируется стекловидный материал. Технология производства стекла остается неизменной в течение столетий.

Известь является еще одним компонентом, без которого не производится стекло. Что такое оксид кальция в составе ингредиентов? Эта составляющая придает материалу химическую устойчивость и усиливает блеск. Стекло можно выплавить лишь из песка и соды, но без извести оно растворится в воде. Третьим игроком в составе шихты является оксид металла — натрия или калия (до 17%). В смесь вводится в виде кальцинированной соды или поташа. Эти составляющие уменьшают температуру плавления, позволяя отдельным песчинкам полностью расплавиться и соединиться в монолит.

Виды

В зависимости от используемых компонентов в составе шихты, разделяют виды стекла:

• Кварцевое. Изготавливается из одного компонента – кремнезема. Обладает высокими качествами: устойчиво к высокой температуре (до 1000 °С) и термоудару, пропускает видимый и ультрафиолетовый спектр излучения. Производство связано с высокими энергетическими затратами, поскольку кремнезем (силикатное стекло) — тугоплавкое сырье и плохо поддается формовке. Основные сферы применения – химическая и лабораторная посуда, части оптических систем, ртутные лампы и пр.
• Натриево-силикатное. Изготавливается из двух компонентов, состав стекла – силикатный песок и сода (1:3). По своим свойствам имеет широкое применение в промышленности в качестве компонента какого-либо процесса, но не применяется в других сферах, изделия из него не изготавливаются. Основной недостаток – растворяется в воде.
• Известковое. Самый распространенный вид материала, из которого производится большинство изделий – листовое стекло, стеклотара, зеркальное полотно, посуда и многое другое.
• Свинцовое. В классический состав стекла (шихты) пропорционально добавляется оксид свинца. Свинцовое стекло отличается повышенными диэлектрическими свойствами, что позволяет использовать его в качестве лучшего изолирующего состава в телевизионных трубках, осциллографах, конденсаторах и пр. Наличие свинца в стеклянной массе придает материалу дополнительный блеск, сверкание, что часто используется при изготовлении художественных изделий, посуды и т. д. Хрусталь – один из видов свинцового стекла.
• Боросиликатное. Добавка оксида бора в состав материала увеличивает его устойчивость к термическому удару до 5 раз, существенно улучшаются химические свойства. Боросиликатное стекло используется для изготовления труб и лабораторно-химической посуды, изделий для бытовых нужд. Масштабным примером использования служит зеркало, созданное на основе боросиликатного стекла для крупнейшего в мире телескопа.
• Прочие виды стекла – алюмосиликатные, боратные, цветные и др.

Виды оконных стекол

Оконное стекло самый востребованный вид материала. Оно пропускает солнечный свет, осуществляет теплоизоляцию зимой и летом, препятствует проникновению шума, эстетически оформляет оконный проем и выполняет еще множество функций. На сегодняшний день существует широкий выбор видов стекла, каждый из которых отвечает определенным требованиям:

• Энергосберегающее. Вид стекла, тонированного в массе или покрытого специальной пленкой, которая обеспечивает проникновение в помещение коротковолнового солнечного излучения, а длинноволновое излучение отопительных приборов из помещения не выпускается. Второе название – селективное стекло. На сегодняшний день разработано несколько типов покрытий. Наиболее перспективными являются – К-стекло (нанесение окислов металлов на поверхность) и i-стекло (вакуумное многослойное напыление серебра — диэлектрика).
• Солнцезащитное. Снижает пропускание солнечного света в помещение. Разделяют на два вида – отражающее и поглощающее. Эффект достигается либо тонировкой стекла в массе при варке, либо нанесением специальной пленки на поверхность.
• Декоративное. Оконное стекло с дополнительными эстетическими характеристиками – узорчатое, цветное и т. д.

Безопасные стекла

Одним из отрицательных качеств стекла является его хрупкость, существуют технологии упрочнения материала. Самые распространенные виды:

• Армированное. Листовое стекло, при формовке которого в массу внедряется металлическая сетка. Сфера применения – производственные помещения, уличные осветительные приборы, облицовка лифтовых шахт и т. п.
• Ламинированное или триплекс. Два или больше стекол скрепляются между собой специальной пленкой или жидкостью. Этот вид материала существенно снижает уровень шума в помещениях. Также при использовании дополнительных цветофильтров при ламинации способно выполнять солнцезащитные функции. Триплекс обладает повышенной механической устойчивостью, при разбивании полотна осколки остаются прикрепленными к пленке, что делает его максимально безопасным для применения при фасадном, балконном, оконном, дверном остеклении.
• Огнестойкое. Чаще всего производится по технологии ламинации специальными пленками, которые при температуре свыше 120 °С меняют свои физические свойства и, расширяясь, становятся матовыми, придавая стеклу жесткость.
• Защитное. Представляет собой многослойный материал, состоящий из нескольких видов стекла, скрепленного полимерной пленкой. Например, силикатное стекло скрепляется с поликарбонатом и органическим стеклом. Такой светопрозрачный блок устойчив к механическим, химическим, ударным повреждениям. К защитным видам стекла относятся пулестойкое, ударостойкое, устойчивое к пробиванию и другие типы. Технические требования к материалу и классификация защитных стекол регулируются ГОСТом Р 51136.
• Закаленное. Обладает высокими прочностными характеристиками. Эффект обеспечивает технология производства стекла — в специальной тоннельной печи листы краткосрочно подвергаются воздействию высокой температуры и быстро охлаждаются. При разбивании закаленное стекло рассыпается на мелкие осколки, не несущие угрозы жизни и здоровью. Недостатком является невозможность механической обработки закаленного полотна, при малейшем воздействии оно разрушается. Большинство изделий из закаленного стекла сначала формуются, режутся или обрабатываются иным способом и только после этого проходят закалку.

Автостекло

Стекла для автомобилей обладают повышенными прочностными характеристиками, отвечающими требованиям безопасности. На сегодняшний день при производстве используются две технологии – ламинация (триплекс) и закаливание (сталинит):

• Закаленное получают термической обработкой обычного силикатного стекла, разогревая его в печи до температуры +600 °С с последующим быстрым охлаждением. Оно приобретает механическую и термическую прочность, но при сильных ударах разрушается, распадаясь на мелкие безопасные осколки, у которых отсутствуют режущие и колющие кромки. Российская маркировка – буква «З», европейская – «Т» или Tempered.
• Ламинированное – это два тонких листовых стекла, скрепленных полимерной пленкой под действием температуры и вакуума. Свойства стекла таковы, что оно остается целостным при сильных воздействиях, не распадается на осколки, если лопнуло. Части остаются скрепленными пленкой. У триплекса есть дополнительные возможности – тонировка цветофильтрами в процессе ламинации, дополнительная шумоизоляция салона, низкая теплопроводность и пр.

Современные разработки

Двадцатый век можно назвать временем широкого применения стекла. После разработки технологии механических способов получения материала его стали применять в самых разных областях — в качестве тончайшего волокна в сферах телекоммуникаций, с не меньшим успехом используется большими многотонными блоками в строительных технологиях.

Свойства стекла многообразны, их до сих пор продолжают изучать в научных институтах, а умельцы находят новые способы применения и изобретают новые виды. В 1940 году стеклоделы представили миру пеностекло. Его качествами является:

• Легкость — не тонет в воде, имеет ячеистую структуру, удельный вес немного превышает вес пробки.
• Влагоустойчивость, долговечность.
• Экологичность (в классический рецепт шихты добавлен кокс).
• Пожаробезопасен (не горит) и заглушает огонь.
• Материал можно распиливать на куски без ущерба для качества.

Сферой применения стали изоляционные материалы для опасных производств, холодильных камер и пр.

Для солнечных батарей используют стекло с проводящим покрытием из тонкого слоя оксида металлов. Панели с покрытием работают при температурах около 350 °С. Кроме того, такое стекло монтируют в кабины самолетов, чтобы избежать наледи и сохранить тепло внутри кабины.

Важным достижением современности стала возможность производства стеклокерамики. Материал изготавливается по технологии обычного стекла, но на последнем этапе охлаждения процесс замедляется, и происходит кристаллизация в массе материала. Катализаторами служат специальные добавки, которые никак не влияют на внешнее состояние стекла, но образуют мелкие кристаллы. Материал без деформации выдерживает высокие температуры и более устойчив ко всем видам повреждений. Используется в ракетостроении, бытовой технике, лабораториях, частях двигателя и во многих других областях.

Что такое стекло? | Как изготавливается стекло?

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 31 декабря 2019 года.

Теперь вы видите это, а теперь нет. Стекло немного загадки. Это достаточно сложно защитить нас, но это разрушает невероятная легкость Он сделан из непрозрачного песка, но полностью прозрачный. И, что самое удивительное, он ведет себя как твердый материал … но это также таинственная замаскированная жидкость! Вы можете найти стекло, куда бы вы ни посмотрели: большинство комнат в вашем доме есть стеклянное окно и, если не это, возможно, стеклянное зеркало… или стеклянная лампочка. Стекло является одним из старейших и наиболее универсальные созданные человеком материалы. Давайте узнаем больше об этом.

Фото: стеклянная загадка: как что-то прозрачное для света выглядит цветным? Цвета в этом стекле на самом деле не там! Стеклянные линзы преломляют (изгибают) световые лучи разных длин волн в разной степени, вызывая появление спектральных цветов. Это крупный план линзы Френеля от маяка.

Что такое стекло?

Фото: Витраж сделан путем добавления солей металлов, таких как железо, марганец, хрома и олова для ингредиентов расплавленного стекла, чтобы придать ему различные привлекательные цвета.Этот витраж, разработанный художником Эдвардом Берн-Джонсом, находится в соборе Святого Филиппа в Бирмингеме, Англия.

Верьте или нет, стекло сделано из жидкого песка. Ты можешь сделать стекло путем нагрева обычного песка (который в основном сделан из кремния диоксид), пока он не тает и не превращается в жидкость. Вы не найдете это происходит на вашем местном пляже: песок тает на невероятно высоком температура 1700 ° C (3090 ° F).

Когда расплавленный песок остывает, он не превращается обратно в мелкий желтый материал, с которого вы начали: он подвергается полной трансформация и приобретает совершенно иную внутреннюю структуру.Но это не имеет значения, сколько вы охладите песок, он никогда не превращается в твердое вещество. Вместо этого это становится своего рода замороженной жидкостью или какими материалами Ученые называют аморфное твердое вещество. Это как крест между твердым веществом и жидкостью с некоторыми кристаллического порядка твердые и некоторые из молекулярной случайности жидкости.

Стекло — такой популярный материал в наших домах потому что он имеет все виды действительно полезных свойств. Помимо будучи прозрачным, его недорого сделать, легко придать форму, когда расплавленный, достаточно устойчивый к нагреванию, химически инертен (чтобы стеклянная банка не реагировала на то, что вы положили в нее), и это может быть переработано любое количество раз.

Как изготавливается стекло?

Работа: Упрощенное производство стекла: смешайте и нагрейте 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 песок в непосредственной близости от удара в стекло. К счастью, Существуют более простые и менее экстремальные способы изготовления стекла, но все им нужно огромное количество тепла.

На коммерческом стекольном заводе песок смешивается с отходами стекла (из вторичных коллекций), кальцинированной содой (карбонат натрия) и известняк (карбонат кальция) и нагревают в печи.Сода снижает температуру плавления песка, что помогает экономить энергию при производстве, но у нее есть неприятный недостаток: он производит стекло, которое растворяется в воде! добавлен известняк, чтобы остановить это. Конечный продукт называется натриево-кальциево-силикатным стеклом. Это обычный стакан, который мы можно увидеть все вокруг нас.

Фото: боросиликатное стекло, такое как этот кувшин PYREX® (сзади), может выдерживать экстремальные изменения температуры, в отличие от обычного стекла (лицевого), которое разбиваетсяОбычная 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 расплавлен, его либо наливают в пресс-формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей или «плавучих» (вылил сверху большой чан с расплавленным оловом), чтобы сделать идеально плоским листы стекла для окон. Необычные стеклянные контейнеры до сих пор иногда делают «взорвав» их.»Кобель» (кусок) расплавленного стекла обернут вокруг открытой трубы, которая медленно вращается. Воздух продувается открытый конец трубы, в результате чего стекло взрывается, как воздушный шар. С умелым выдуванием и поворотом, все виды удивительных форм могут быть сделали.

Производители стекла используют немного другой процесс в зависимости от типа стекла, которое они хотят сделать. Обычно другие химические вещества добавляются, чтобы изменить внешний вид или свойства готовое стекло. Например, химикаты на основе железа и хрома добавили в расплавленный песок, чтобы сделать стекло с зеленоватым оттенком.Печка доказательство боросиликатного стекла (широко продается под торговая марка PYREX®) сделано путем добавления оксида бора к расплавленной смеси. Добавление оксида свинца делает тонкое хрустальное стекло, которое легче разрезать; высоко ценится ограненный свинцовый кристалл сверкает цветом, поскольку он преломляет (гнет) свет проходя через это. Некоторые специальные виды стекла изготавливаются другой производственный процесс. пуленепробиваемый стекло изготавливается из многослойного стекла или многослойного стекла, склеенного пластиком все вместе. Закаленное стекло, используемое в автомобильных ветровых стеклах, изготавливается путем охлаждения расплава стекло очень быстро, чтобы сделать его намного сложнее.Окрашенное (цветное) стекло получают добавлением металлических соединений к стеклу, когда оно расплавлено; разные металлы дают отдельным сегментам стекла разные цвета.

Является ли стекло твердым … или жидким?

Artwork: Top: в обычном 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! Существуют разные мнения о том, как ссылаться на такие материалы, как стекло, которые кажутся немного похожими жидкости в некоторых отношениях и немного похожи на твердые в других.

В школах и в книгах мы, как правило, узнаем, что все твердые вещества имеют фиксированная структура атомов.

На самом деле, есть различные виды твердых веществ, которые имеют очень различные структуры и не все, что мы описываем как «твердое» поведение точно так же. Подумай о комке железа и кусок резины. Совершенно ясно, что они оба твердых, и все же резина очень отличается от железа. Внутри резины и железа есть свои атомы (в случай железа) и молекулы (в случае резины) расположены в совершенно разные способы.Железо имеет правильную или кристаллическую структуру (как скалолазная рамка с атомами по углам), в то время как резина — это полимер (изготовленный из длинных цепочек молекул слабо связаны друг с другом). Или подумай о воде. Как вы, возможно, обнаружили, вода является почти уникальным твердым веществом, потому что она расширяется для начала, когда он замерзает. Короче не все подходит аккуратно в наши представления о твердом теле, жидкости и газа, а не все твердые вещества, жидкости и газы ведут себя хорошо, аккуратно и легко объяснимо. Исключение составляют вещи, которые делают науку действительно интересной!

Аморфное твердое вещество

Вернемся к стеклу.Всматриваться в микроскоп внутри стекла, и вы найдете молекулы, из которых он сделан расположены нерегулярно. Вот почему стекло иногда упоминается как аморфное твердое вещество (твердое вещество без регулярного кристаллическая структура, что-то вроде металла). Ты можешь также увидеть стекло, описанное как «замороженная переохлажденная жидкость». Это другой способ сказать, что «стекло — это жидкость, которая никогда не застывала», что загадочное утверждение, которое вы иногда найдете 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 некоторыми из порядка твердого тела, а некоторые из случайность жидкости.

Стекло ни в коем случае не является единственным аморфным твердым веществом. Можно сделать тип воды, называемый аморфным льдом, который можно описать как между твердым (вода) и жидким (лед). Вы делаете это, охлаждая воду очень быстро. Лед формируется так быстро, что у него нет времени на строительство до его нормальной, кристаллической структуры. Так что вы получаете выглядит как лед но ведет себя как-то похоже на жидкую воду.Другие вещества могут быть превращается в аморфные твердые вещества тоже. Солнечные батареи часто сделаны из что называется аморфным кремнием.

Для чего мы используем стекло?

Фото: стекло может быть использовано для переработки других материалы. Урановое стекло имеет необычный желто-зеленый цвет и светится ультрафиолетовый свет. Эти кусочки стекла были сделаны с использованием отходов урана из завод по переработке урана Fernald около Цинциннати, штат Огайо, США. Витрификация (превращение материала в стекло) является одним из способов утилизации ядерные отходы безопасно.Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Стекло начинает свой день с блеска: взгляд на часы, взгляд сквозь глазурь на солнце или дождь, хмурый взгляд в зеркале, песня из душ, как вы моете с водой, сочащейся теплой от солнечные панели на крыше. Очки упаковывают стол для завтрака, который может сам быть сделаны из копченого стекла, и есть бутылки и банки всех формы и цвета. Готовя завтрак на кухне, вы можете используя стеклокерамическую варочную панель или микроволновая печь с металлической подкладкой окно, чтобы держать волны внутри.Может быть, вы смотрите теплые круассаны через дверь печи Pyrex? (И это стеклянный чайник?)

Когда вы проверяете свою электронную почту за завтраком (плохая привычка), скорость передачи данных в Интернете увеличивается в ваш дом через оптические волокна, так же, как потоки солнечного света через теплоотражающие окна, которые держат вас в прохладе. Вы читаете слова через стеклянную ЖК-панель вашего ноутбука или закаленного стекло гориллы вашего смартфона, оба заряжены солнечной энергией из фотоэлектрических панелей на крыше. Говорящие головы бормочет у тебя через экран телевизора в углу.

Затем вы отправляетесь на работу или в школу, в стеклянной машине, автобусе, поезде (возможно, даже вертолет), сгорбившись под низкоэнергетическими лампами, покрытыми стеклом, чтобы сделать их последними Если вы за рулем, шоссе вы Рев вниз может быть сделан из заполнителей и асфальта, в том числе переработанное стекло; даже белые полосы посередине используют крошечное стекло бусинки, чтобы они сияли в ваших фарах. Может быть, вы загляните в банк или почта на вашем пути, улыбаясь в кассу позади ее пуленепробиваемое окно, как вы делаете быструю копию ваши водительские права (которые вы небрежно оставляете на стекле ксерокса).

Фото: стекло приносит снаружи! Это замечательная Часовня Путников в Ранчо Палос Вердес, Калифорния, созданная Ллойдом Райтом (сыном Фрэнка Ллойда Райта). Фото из коллекции калифорнийских фотографий Джона Б. Ловеласа в американском проекте Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Если это современное здание, ваш офис или школа могут быть мини-стеклянным собором; мы думать о стекле как о хрупком и хрупком, но ужесточить его правильно и вы можете сделать стены, полы, крыши и лестницы из него; магазины показать свои товары через огромные, ламинированные панели, полированные до совершенство.

И это только крошечный выбор вещей, которые стекло делает для нас. Есть загружает больше мест, которые вы найдете скрывающимися от лампочек в термометры и керметные пломбы в зубах к стекловолоконным корпусам лодок, «наждачная бумага», которую мы используем для декорирования (часто это стеклянная бумага), и даже тензодатчики, которые предупреждают нас, когда здания трескаются. Очистить, чистый, привлекательный, нереактивный, дешевый, сильный и эффективный. какой больше вы могли бы хотеть? Стекло — один из тех волшебных материалов, которые мы считаем само собой разумеющимся; везде и нигде — «невидимо прозрачно», так мы даже не замечаем, что это там!

Как изготавливается стекло? Из чего сделано стекло?

Стекло — немного загадка…

Это сделано с песком и все еще непрозрачно

Он прочный и долговечный, но легко разбивается

Он ведет себя как твердое тело, но на самом деле это жидкость.

Стекло изготовлено из жидкого песка и всегда будет оставаться (и очень густой) жидкостью. Вот почему античные оконные стекла толще в нижней части, так как стекло со временем медленно перемещалось вниз.

Чтобы превратить песок (диоксид кремния) в жидкость, требуется температура почти 2000 градусов С, и во времена фараонов — когда стекло было впервые изобретено 5000 лет назад — они должны были использовать сильфоны, чтобы песок был достаточно горячим для плавления. ,

Что касается того, как стекло изготавливается естественным путем, то стекло использовалось со времен каменного века, когда для изготовления режущих инструментов и наконечников копий использовался черный обсидиан (вулканическое стекло, образовавшееся в результате удара лавы о песок).

Когда ученые испытали первые атомные бомбы в пустыне Нью-Мексико, тепло от ядерных взрывов превратило окружающий песок в море стекла.

Из чего сделано стекло?

Итак, из чего конкретно сделано стекло? Песок (диоксид кремния или диоксид кремния) смешивают с известняком (карбонат кальция) и кальцинированной содой (карбонат натрия).

Кальцинированная сода используется, поскольку она снижает температуру плавления песка и делает процесс производства менее энергоемким. Если бы вы только использовали газировку без извести, вы бы получили стекло, которое растворяется в воде, поэтому добавляется известь, чтобы ваши оконные стекла не разжижались при первой ливне.

Это натриево-натриевое стекло — это стекло, которое вы видите вокруг себя — в мобильных телефонах и зеркалах, ветровых стеклах и окнах. Для изготовления окон расплавленное стекло «плавает» поверх чана с расплавленным оловом, чтобы получить идеально плоские кусочки стекла.

Стекло, выдутое вручную, изготавливается путем взятия кусочка («шарик» или «собрать») расплавленного стекла и помещения его на конец трубки и надувания его в пузырь («париж»). Стеклодув («gaffer») берет «стек» из стекла и катит его на мраморной или железной плите («marver»), чтобы начать формировать пузырь.Стеклодув будет продолжать наносить удары по стеклу, возвращая его обратно к отверстию в печь («отверстие славы»), чтобы при необходимости нагревать его.

Это отвечает за то, из чего сделано стекло, но есть много других вещей, добавленных к стеклу …

видов стекла

Итак, теперь мы увидели, как изготавливается стекло, мы можем посмотреть на разные виды стекла и из чего оно сделано.

Пуленепробиваемое стекло изготавливается из тонких слоев стекла и пластика, соединенных вместе, а закаленное стекло — это стекло, которое очень быстро охлаждается, чтобы сделать его особенно прочным.

При добавлении различных химикатов образуются различные виды и цвета стекла. Добавляя оксид бора к расплавленному стеклу, вы делаете жаропрочную посуду PYREX®.

Чтобы сделать украшения из хрусталя, вам нужно добавить свинец (оксид свинца) в стекло на этапе обжига. Ограненный свинцовый кристалл славится своей искоркой, поскольку он изгибает (преломляет) проходящий через него свет.

Чтобы сделать желтое стекло, вы добавляете сульфид кадмия или для этого в течение всего ночного флуоресцентного свечения добавляете некоторое количество оксида урана (широко используемого в производстве вазелинового стекла).

Вот как изготавливается стекло, но в нем не учитываются все умения и опыт стеклодува, который превращает кремнезем, соду и известь в нечто потрясающе красивое.

,

стекло | Определение, состав и факты

Стекло , неорганический твердый материал, который обычно прозрачен или полупрозрачен, а также тверд, хрупок и непроницаем для природных элементов. Стекло превратилось в практичные и декоративные предметы с древних времен, и оно по-прежнему очень важно в таких разных приложениях, как строительство зданий, домашняя утварь и телекоммуникации. Это делается путем охлаждения расплавленных ингредиентов, таких как кварцевый песок, с достаточной скоростью, чтобы предотвратить образование видимых кристаллов.

Подробнее на эту тему

строительство: стекло как строительный материал

Стекло претерпело значительное развитие во второй индустриальной эпохе. Изготовление прозрачного листового стекла было усовершенствовано в …

Краткая обработка стекла следует. Стекло подробно рассматривается в ряде статей. Витраж и эстетические аспекты дизайна стекла описаны в витражах и изделиях из стекла.Состав, свойства и промышленное производство стекла покрыты промышленным стеклом. Физические и атомные характеристики стекла обрабатываются в аморфном твердом теле.

Сорта стекла сильно различаются по химическому составу и физическим качествам. Большинство сортов, однако, имеют определенные общие черты. Они проходят через вязкую стадию охлаждения от состояния текучести; они проявляют цветовые эффекты, когда стеклянные смеси сплавляются с определенными оксидами металлов; в холодное время они являются плохими проводниками электричества и тепла; большинство типов легко ломаются ударом или ударом и показывают конхоидальный перелом; и они слабо подвержены воздействию обычных растворителей, но легко подвергаются воздействию плавиковой кислоты.

стекло; Капля принца Руперта Капля принца Руперта — это капля стекла, образовавшаяся в результате быстрого охлаждения расплавленного стекла в холодной воде. Новинка 1600-х годов, капли используются сегодня, чтобы продемонстрировать прочность закаленного стекла. Изображение здесь, полученное с использованием поляризованных линз, показывает напряжение и потенциальную энергию, хранящуюся в стекле в виде радуги. © Тайлер А. Гордон

Состав коммерческого стекла

Коммерческие стаканы можно разделить на натриево-известково-силикатные и специальные стаканы, большая часть производимого тоннажа относится к первому классу.Такие стекла изготавливаются из трех основных материалов — песка (диоксид кремния или SiO ₂ ), известняка (карбонат кальция или CaCO ₃ ) и карбоната натрия (Na ₂ CO ₃ ). Плавленый кварц сам по себе является отличным стеклом, но, поскольку температура плавления песка (кристаллического кремнезема) выше 1700 ° C (3092 ° F) и поскольку очень высокие температуры достигают таких высоких температур, его использование ограничено теми, в которых его превосходные свойства — химическая инертность и способность противостоять внезапным изменениям температуры — настолько важны, что стоимость оправдана.Тем не менее, производство плавленого кварцевого стекла является довольно большой отраслью; он изготавливается различного качества, и, когда он предназначен для оптических целей, используемым сырьем является горный хрусталь, а не кварцевый песок.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Чтобы снизить температуру плавления кремнезема, необходимо добавить флюс; это назначение карбоната натрия (кальцинированной соды), который делает флюсующим агентом оксид натрия.При добавлении около 25 процентов оксида натрия к кремнезему температура плавления снижается с 1723 до 850 ° C (от 3133 до 1562 ° F). Но такие стекла легко растворимы в воде (их растворы называются жидким стеклом). Добавление извести (оксида кальция или CaO), поставляемого известняком, снова делает стекло нерастворимым, но слишком большое его количество делает стекло склонным к расстекловыванию, то есть к осаждению кристаллических фаз в определенных диапазонах температур. Оптимальный состав составляет около 75 процентов кремнезема, 10 процентов извести и 15 процентов соды, но даже это слишком подвержено расстекловыванию во время определенных операций механического формования, чтобы быть удовлетворительным.

При изготовлении листового стекла обычно используют 6 процентов извести и 4 процента оксида магния (оксид магния или MgO), а в бутылочном стекле около 2 процентов оксида алюминия (оксид алюминия или Al ₂ O ₃ ) составляет часто присутствует. Также добавляются другие материалы, некоторые из которых вводятся для облегчения рафинирования стекла (то есть для удаления пузырьков, оставшихся в процессе плавления), в то время как другие добавляются для улучшения его цвета. Например, песок всегда содержит железо в качестве примеси, и, хотя материал, используемый для изготовления бутылок, специально выбран из-за его низкого содержания железа, небольшие следы примесей по-прежнему придают контейнеру нежелательный зеленый цвет; используя селен и оксид кобальта вместе со следами триоксида мышьяка и нитрата натрия, можно нейтрализовать зеленый цвет и получить так называемое белое (обесцвеченное) стекло.

Оптическое и высокотемпературное стекло

Стаканы очень разных и зачастую гораздо более дорогих композиций изготавливаются, когда необходимы специальные физические и химические свойства. Например, в оптических очках требуется широкий диапазон составов для получения разнообразных показателей преломления и дисперсии, необходимых для того, чтобы разработчик линз производил многокомпонентные линзы, которые свободны от различных дефектов, связанных с одной линзой, таких как хроматическая аберрация , Особо чистые ультрапрозрачные оксидные стекла были разработаны для использования в волоконно-оптических телекоммуникационных системах, в которых сообщения передаются в виде световых импульсов по стеклянным волокнам.

Когда обычное стекло подвергается внезапному изменению температуры, в нем возникают напряжения, которые делают его подверженным разрушению; однако, уменьшая его коэффициент теплового расширения, можно сделать его гораздо менее восприимчивым к тепловому удару. Стекло с самым низким коэффициентом расширения — плавленый кварц. Другим известным примером является боросиликатное стекло, используемое для изготовления домашней посуды, коэффициент расширения которого составляет всего одну треть от коэффициента расширения типичного натриево-кальциево-силикатного стекла.Чтобы осуществить это восстановление, большая часть оксида натрия, добавляемого в качестве флюса, заменяется оксидом борного (B ₂ O ₃ ) и некоторым количеством извести глиноземом. Другое знакомое специальное стекло — это свинцовое хрустальное стекло, используемое при изготовлении превосходной посуды; используя в качестве флюса монооксид свинца (PbO), можно получить стекло с высоким показателем преломления и, следовательно, с желаемым блеском и блеском.

Добавление цвета и специальных свойств

Агенты, используемые для окрашивания стекла, обычно представляют собой оксиды металлов.Один и тот же оксид может давать разные цвета с разными стеклянными смесями, а разные оксиды одного и того же металла могут давать разные цвета. Фиолетово-синий кобальта, хромово-зеленый или желтый хрома, дихроичный канареечный цвет урана и фиолетовый марганца постоянны. Оксид железа образует оливково-зеленый или бледно-голубой цвет в зависимости от стекла, с которым он смешивается. Оксид железа дает желтый цвет, но требует окислителя для предотвращения восстановления до состояния двухвалентного железа.Свинец дает бледно-желтый цвет. Оксид серебра дает постоянное желтое пятно. Тонкоизмельченный растительный уголь, добавленный в натриево-известковый стакан, дает желтый цвет. Селениты и селенаты дают бледно-розовый или розовато-желтый цвет. Теллур, кажется, дает бледно-розовый оттенок. Никель с калийно-свинцовым стеклом дает фиолетовый цвет, а коричневый с содово-известковым стеклом. Медь дает синий павлин, который становится зеленым, если доля оксида меди увеличивается.

стеклянный кубок кубок для вина, синее стекло, украшенное белой и золотой эмалью, Иран, середина 19-го века; в Бруклинском музее, Нью-Йорк. Фотография Триша Майо. Бруклинский музей, Нью-Йорк, подарок мистера и миссис Чарльз Уилкинсон в честь Ирмы Л. Фраад, 76.147.3

Важным классом материалов являются халькогенидные стекла, представляющие собой селениды, содержащие таллий, мышьяк, теллур и сурьму в различных пропорциях. Они ведут себя как аморфные полупроводники. Их фотопроводящие свойства также ценны.

Некоторые металлические стекла имеют магнитные свойства; Их характеристики простоты изготовления, магнитной мягкости и высокого удельного электрического сопротивления делают их полезными в магнитных сердечниках силовых трансформаторов.

Производство стекла на протяжении веков

Много разных полезных и декоративных изделий были сделаны из стекла на протяжении веков. История стекла как творческого искусства определяется отчасти техническими достижениями в его производстве и отделке, а отчасти — вкусом и модой.

стеклодувное Расплавленное стекло на стеклодувном стержне. © Ройик Евгений / Shutterstock.com

Стекло было впервые изготовлено в древнем мире, но его раннее происхождение неясно.Египетские стеклянные бусы — самые ранние из известных стеклянных предметов, датируемые примерно 2500 годом до нашей эры. Позже в египетской цивилизации был изготовлен тип стекла, характеризуемый перьями или зигзагообразными узорами цветных нитей на поверхности стеклянного сосуда.

Истинное происхождение современного стекла было в Александрии в период Птолемея, а затем в Древнем Риме. Александрийские мастера усовершенствовали технику, известную как мозаичное стекло, в которой кусочки стеклянных тростей разных цветов были вырезаны поперек, чтобы сделать различные декоративные узоры.Стекло Millefiori, для которого трости режутся таким образом, чтобы создавать узоры, напоминающие цветочные формы, является разновидностью мозаичного стекла.

стеклянная чаша Чаша из прессованного мозаичного стекла, предположительно из Александрии, Египта, 1-го века до нашей эры; в музее Виктории и Альберта в Лондоне. Предоставлено Музеем Виктории и Альберта

Формованное стекло также было разработано на ранней стадии, стекло прессовалось в форму, чтобы сформировать определенную форму. Различные виды украшений, включая гравировку и цвет также были возможны.

Стеклодувное производство, вероятно, было разработано в I веке до н.э. стеклодувами в Сирии. С этой техникой возможности формирования стекла в желаемые формы были безграничны. Стекло можно дуть в форму или иметь совершенно свободную форму. Римляне усовершенствовали камео, в котором дизайн был произведен, вырезая слой стекла, чтобы оставить дизайн в облегчении.

Портлендская ваза, римское камео-стекло, I век н.э .; в Британском музее. Предоставлено попечителями Британского музея

Следующие крупные события в истории стекла произошли в 15 веке в Венеции.Уже в 13 веке венецианский остров Мурано стал центром производства стекла. Вначале венецианские стеклодувы использовали многие древние и средневековые декоративные приемы для производства богато окрашенных и декоративных предметов, имеющих мотивы, характерные для итальянского ренессанса.

Мурано: стеклодув Ремесленник на острове Мурано, недалеко от Венеции. © Боян Бречель — Банк фотографий не выпущен / Getty Images

Позже они разработали прозрачное стекло, похожее на хрустальное, под названием cristallo, , которое должно было стать основой для процветающей экспортной торговли и распространения по всей Европе.Простые выдувные стекла такого типа были очень востребованы в 16 веке. Такое стекло пригодно для украшения с помощью гравировки деликатных узоров; Используемая с начала 16-го века, техника оставалась популярной даже в 18-м веке по всей Европе. Гравировка алмазными точками практиковалась, в частности, в Нидерландах и в Германии.

В конце 17-го века Богемия стала важной областью производства стекла, и это оставалось важным до начала 20-го века. К 17 веку Англия делала стекло в венецианской традиции, которая отличалась простотой.Около 1675 года стеклодув Джордж Джордж Равенскрофт обнаружил, что добавление оксида свинца к стеклу венецианского типа дает твердое, более тяжелое стекло. Хрусталь свинца, как было известно, впоследствии стал любимым видом стекла для изысканной посуды.

Равенскрофт, Джордж: стеклянная кружка стеклянная кружка Джорджа Равенскрофта, c. 1674–80; в музее Виктории и Альберта в Лондоне. Предоставлено Музеем Виктории и Альберта, Лондон

Эмалирование вошло в моду в середине 18-го века в Англии, что привело к развитию типа стекла, иногда называемого бристольским стеклом.В 18 веке в моду вошло резание стекла. Поскольку эта техника была усовершенствована, стало возможным большое разнообразие эффектов. В конце концов, к концу 18-го века, когда эта техника получила дальнейшее развитие в Ирландии, вся поверхность стекла была глубоко вырезана для отражения света. Этот свинцовый хрусталь с английской и ирландской огранкой был имитирован в Европе и Соединенных Штатах и ​​остается популярным по сей день Уотерфордский кристалл является важным примером этого типа.

В период модерна произошли некоторые важные изменения.Стекло Favrile, изобретенное Louis Comfort Tiffany, с его плавными формами, полученными из натуралистических форм и его блестящей поверхностью, вызывало большое восхищение и особенно повлияло на производителей стекла в Центральной Европе. Французский производитель стекла Эмиль Галле и фирма Daum Frères также были важными дизайнерами эпохи модерна.

Рене Лалик, один из лидеров французского искусства стекла, изготовил стекло с рельефным декором. Компания Steuben Glass из Нью-Йорка производила предметы из прозрачного стекла, часто с гравированными или надрезанными узорами.

Дверная панель из стекла Lalique, разработанная Норманом Миллером, в церкви Св. Матфея, приход Св. Лаврентия, Джерси. © Библиотека изображений E & E — Heritage-Images / Imagestate Эта статья была недавно исправлена ​​и обновлена ​​Эми Тикканен, менеджером по исправлениям.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• строительство: стекло как строительный материал

  Стекло претерпело значительное развитие во второй индустриальной эпохе.Изготовление прозрачного листового стекла было усовершенствовано в конце 19 века, так же как и методы пескоструйной обработки и травления. В США в 1905 году Либби Оуэнс Glass Company…

• Искусство консервации и реставрации: стекло и другие стекловидные материалы

  С древних времен стекло использовалось как для декоративного, так и для повседневного использования. Стекло , глазурь, эмаль и фаянс — четыре стекловидных изделия — изготовлены из трех основных компонентов: кремнезема, щелочи и небольшого количества кальция. Стекло , глазури и эмаль (но не фаянс)…

• аморфное твердое вещество: прозрачные стекла

  Термины «стекло» и «оконное стекло» часто используются взаимозаменяемо в повседневном языке, поэтому знакомо это древнее архитектурное применение аморфных твердых веществ.Оксидные стекла, такие как те, которые описаны в таблице, не только отлично впускают свет, но и хороши…

,

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия Стеклянный шар с цветными стеклянными формами внутри Эдо-Кирико, традиционное ремесло из хрусталя в Асакусе, Токио, Япония. Стекло имеет два слоя, цветной слой вне прозрачного слоя.

Стекло — это твердый материал, который может быть изготовлен в разных формах. Это обычно прозрачно, но это может также быть сделано в цветах. Стекло в основном сделано из кварца; стекло, сделанное только из кварца, называется кварцевым стеклом.

Стекло, используемое для изготовления окон и бутылок, представляет собой особый тип, называемый натриево-кальциевым стеклом, состоящим из примерно 75% диоксида кремния (SiO ₂ ), оксида натрия (Na ₂ O) из карбоната натрия (Na ₂ ). CO ₍₃ ), оксид кальция, также называемый известью (CaO), и несколько незначительных добавок.

Изменяя пропорции и добавляя различные ингредиенты, можно сделать много видов стекла. Цветное стекло изготавливается путем добавления небольшого количества оксидов металлов. Например, синий цвет задается крошечными количествами оксида кобальта.

Хрустальное стекло изготавливается путем добавления оксидов свинца и цинка. Это на самом деле не кристалл, потому что все стекло является некристаллическим твердым веществом. Хрустальное стекло называется хрустальным, если оно было разрезано вручную:

«Вырезанное стекло» — это стекло, которое было полностью декорировано вручную с помощью вращающихся колес.Порезы производятся на абсолютно гладкой поверхности стекла рабочими, которые держат и перемещают деталь к металлическим или каменным колесам различного размера «. ^[1]

Поскольку стекло используется для изготовления линз, слово «очки» часто означает очки.

Миф о том, что стекло на самом деле является жидкостью, проистекает из того факта, что старые окна в домах и церквях (возраст 200–300 лет) иногда немного не в форме: толще снизу, чем сверху. Это на самом деле связано с процессом изготовления стекла в прошлом, который привел к тому, что стеклянная панель на одном краю была толще, чем на другом.Было разумно установить окна с толстым краем внизу. Иногда окно может быть найдено с толстым краем в верхней части окна.

Стекло можно перерабатывать снова и снова. Стеклянные бутылки и банки можно легко перерабатывать для производства новых стеклянных бутылок и банок или использовать в промышленности в качестве заполнителя (строительного материала) или песка.

1. ↑ Американская ассоциация хрусталя. [1]

Wikimedia Commons имеет СМИ, связанные с Glass .

,