Стекло из чего получают: Из чего делают стекло. Виды, способы изготовления стекла ☑️ EraGlass

Из чего делают стекло и как проходит этот процесс

Опубликовано: 20 сентября 2021, 19:54

Стекло: Pexels

Окна, украшения, посуда и декор. Куда ни глянь — повсюду нас окружают стеклянные изделия. Люди научились производить стекло тысячи лет назад и с тех пор усовершенствовали этот процесс. Как и из каких компонентов его получают? Объясним простыми словами.

Из чего делают стекло?

Для его производства нужно натуральное сырье. Основное из них — песок, а точнее, его особый ингредиент — кварц:

• Оксид кремния (кварц) — основа стекла, 75% его состава. Его качество напрямую влияет на результат. Поэтому для производства стекла используют только отборный песок с минимальным процентом примесей (до 2%). Тогда материал получится прозрачным.
• Сода (около 15% состава) нужна, чтобы снизить температуру плавления песка и упростить процесс производства. Иначе песок пришлось бы помещать в температуру более 2000 °C.
• Оксид кальция, или известь (10% состава), обеспечивает водонепроницаемость. Без нее вода растворила бы материал. Но благодаря извести из стекла можно делать посуду, окна и пр.

Также для разных видов стекла используют оксиды щелочных материалов:

• оксиды натрия, кальция или алюминия — для изготовления окон;
• оксиды калия и свинца — для хрусталя;
• оксид алюминия — элемент сапфирового стекла для часов, отличающегося особой прочностью;
• оксиды бария, алюминия, бора — для оптики.

Стекло: Unsplash

Состав стекла может отличаться в зависимости от необходимого цвета. Чтобы придать ему оттенок, при выплавке добавляют особые красители, содержащие оксиды:

• Красный цвет получают благодаря оксиду железа.
• Ярко-желтый окрас обеспечивает оксид урана.
• Для зеленого стекла необходим оксид хрома и меди.

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.

История стекла и интересные факты

Что известно о стекле? Родиной этого материала считается Древний Египет. Как пишет историк и главред журнала «Наука и техника» Наталья Беспалова, здесь его научились производить еще в третьем тысячелетии до нашей эры.

Однако геологи уверены, что история стекла началась гораздо раньше. Так называемый обсидиан (вулканическое стекло, произведенное естественным образом) использовали еще в каменном веке.

За тысячи лет технология изготовления стекла, безусловно, изменилась, но базовые компоненты остались неизменными.

Во многом современный подход к производству стекла родился благодаря трудам Михаила Ломоносова. В XVIII веке ученый разработал технологию изготовления цветных прозрачных и непрозрачных стекол, используемых в частности для мозаик.

Мозаики из стекла: Unsplash

Уже в ХХ веке люди научились делать пуленепробиваемое стекло. Принцип такой: стеклянные листы укладываются слоями, а между ними помещается особая пленка. Впервые такое стекло было установлено в 1941 году в окна Овального кабинета Белого дома США.

Тем не менее самым дорогим в мире остается муранское стекло — материал, созданный по особым технологиям на острове Мурано недалеко от Венеции. Его начали производить в Х веке, и через несколько столетий оно стало знаменитым на весь мир. Сегодня цена даже простейшего небольшого изделия из муранского стекла стартует от €15. Чтобы защитить подлинную технологию и избежать подделок, в 1994 году ассоциация производителей официально закрепила товарный знак Vetro Artistico Murano.

В наше время процесс изготовления стекла автоматизирован, но даже теперь он немного напоминает магию. Удивительно, что из подручных материалов создается нечто новое — то, что мы применяем ежедневно.

Оригинал статьи: https://www.nur.kz/family/school/1661729-iz-chego-delayut-steklo/

Автор: Анастасия Нагорная

Из чего делают стекло? Виды стекла, процесс изготовления. Состав бытового стекла.

Краткое содержание статьи:

• Состав стекла.
• Физические свойства.
• Виды стекла.
• Как делают стекло?
• Применение в промышленности
• Видео: процесс изготовления вещества

 

Сталкиваясь со стеклянными изделиями ежедневно, мало кто из нас задумывается – из чего делают стекло? Как протекает процесс его производства? Появившись в Древнем Египте 5 тысяч лет назад, стекло было очень мутным, и имело непривлекательный вид. Материал, с которым мы сталкиваемся сейчас, был получен гораздо позже.

 

 

Состав стекла.

Для стекловарения используют чистый кварцевый песок (около 75%), известь и соду. Для получения продукта со специфическими свойствами, в состав могут входить оксиды и металлы.

• Оксид борной кислоты. Понижает коэффициент теплового расширения полученных изделий, и повышает блеск и прозрачность готовых изделий.
• Свинец. Этот компонент добавляют при производстве хрусталя. Изделия из хрусталя более холодные на ощупь и имеют характерный для этого материала блеск и звон.
• Марганец. Добавление этого тяжелого металла способствует получению продукции с зеленым оттенком. Помимо марганца, при помощи никеля, хрома или кольта, можно получить изделия других цветов.

 

Физические свойства.

Самые главные характеристики стекла:

• Плотность. Данная характеристика зависит от химического состава и колеблется от 2200 до 6500 кг/м³. При повышении температуры, плотность стекла уменьшается и оно становится особенно хрупким.
• Прочность. В зависимости от вида стекла, его прочность варьируется от 50 до 210 кгс/мм². Небольшое повреждение поверхности материала, снижает этот показатель в 3-4 раза.
• Хрупкость. Хрупкость стекла и неспособность противостоять удару, ограничивает его применение в некоторых сферах жизни. При добавлении в состав материала определенных химических элементов, данная характеристика увеличивается.
• Термостойкость. Термостойкость – способность материала выдержать огромные температурные перепады. Обычное оконное стекло может выдержать температуру до 90°С. В промышленности эти показатели увеличиваются в разы.

 

Виды стекла.

Многие изделия, сделанные из стекла, мы видим на улице и используем в повседневной жизни. Это стеклянная посуда, лампочки, очки, окна. В зависимости от физических и химических свойств, стекло используют также в производстве витрин, зеркал, светильников. Какие же виды этого однородного аморфного тела существуют и что из него делают?

• Хрустальное стекло. Содержит в своем составе оксид свинца. Высокая прозрачность и блеск придают такому стеклу привлекательный и эстетичный вид. Используют, в основном, для изготовления посуды и сувенирных изделий.
• Кварцевое стекло. В составе присутствует чистейший кварцевый песок. Благодаря тому, что изделия из кварцевого стекла могут выдержать большие температурные скачки, из него делают лабораторную посуду, изоляторы, оптические приборы, окна.
• Пеностекло. Представляет собой стеклянную массу, имеющую в своем составе многочисленные пустоты. Отличные тепловые и звукоизоляционные свойства обусловили его широкое применение в строительстве.
• Стекловата. Имеет вид тонких стеклянных нитей, имеющих высокое сопротивление разрыву. Используют как в строительстве, так и в химической промышленности. Стекловата огнестойка. Поэтому ее используют в составе материала для пошива одежды сварщиков и пожарных.

К этому списку можно добавить стекла, имеющие специфические свойства:

• Огнестойкое. Противостоит действию открытого пламени и выдерживает высокую температуру.
• Термостойкое. Имеет низкий коэффициент термического расширения и выдерживает резкие скачки температуры
• Пуленепробиваемое. Ударопрочное стекло способное противостоять мощным ударам.

 

Как делают стекло?

Производство стекла включает в свой процесс следующие этапы:

1. Подготовка необходимых материалов. Приготовленное сырье нуждается в специальной обработке. Кварцевый песок обогащают, и из его состава удаляют примеси железа. Известняк и доломит тщательно дробят.
2. Смешивание материала в определенных соотношениях. Количество того или иного материала и его процентное соотношение в подготовленной примеси зависит от требуемых физических и химических свойств стеклоизделий.
3. Варка в стекловаренных печах. Стадия варки происходит при высокой температуре, диапазон которой колеблется от 800°С до 1400°С. Идет активный процесс плавки кварцевого песка, и стекломасса становится вязкой и прозрачной.

После получения однородной стекольной смеси, происходит формирование будущих изделий, резкое охлаждение продукции с последующей термической и физической обработкой.

 

Применение в промышленности

Применение прозрачного, износостойкого и прочного материала, имеющего гладкую поверхность, поражает воображение. Несмотря на то, что стекло очень хрупкий материал, его широко используют в различных областях промышленности и быта.

• Машиностроение – входит в состав противопригарных красок, которыми обрабатывают транспорт.
• Бумажная промышленность – пропитка готовой бумажной массы.
• Строительство – добавляют в кислотостойкие материалы и в жароупорные конструкции из бетона.
• Химическая промышленность – производство моющих средств.

Этот функциональный материал можно гнуть, кроить, плавить и получать из него неповторимые и прекрасные изделия. Именно поэтому цветное стекло активно используют для декоративных работ при строительстве общественных зданий и изготавливают всевозможные сувениры.

 

Категории стекла

По своему назначению стекло делится на следующие категории:

• Бытовое стекло. Эта группа состоит из пяти подгрупп – кухонная посуда, бытовая посуда, ламповые изделия, художественные изделия и посуда хозяйственного назначения.
• Строительное стекло – листовое стекло, витрины, стеклопакеты, теплоизоляционные стеклопакеты, армированное стекло.
• Стекло технического назначения – лабораторные приборы, защитные изделия для промышленности, стекловата, оптика.

 

Помимо защиты наших домов от ветра, дождя и холода, стекло дает человеку обширную область для творчества. Процесс создания его так же красив и загадочен, как и сам материал. Стекло прозрачное, твердое, стойкое к кислотам, стало незаменимым материалом в архитектуре и в повседневном быту.

В этой статье мы подробно рассмотрели, из чего делают стекло. Этот материал занял особое, важное место в жизни человека, без него многие бытовые вещи бы оказались намного сложнее.

 

Видео: процесс изготовления вещества

Далее можно увидеть поэтапный процесс ручного изготовления стекла профессиональными стеклодувами:

Какие общие свойства из стекла. Из чего делают стекло – процесс изготовления, состав и свойства

Стекло – один из самых древних и универсальных по своим свойствам материалов, известных человеку.

Со стеклом человек познакомился очень давно. Найденные археологами фаянсовые украшения, относящиеся к периоду первой династии фараонов, говорят о том, что в Египте стекло было известно ещё 5 тысяч лет назад. Обнаруженная при раскопках в Месопотамии цилиндрическая печать из стекла относится к периоду династии Аккада, то есть имеет возраст более 4 тысяч лет. Изделия из стекла, найденные в Японии и Индии, произведены примерно 2 тысячи лет назад. Но единого мнения о времени и месте появления стекла у учёных нет.

Как же появилось стекло?

Одна из легенд гласит, что финикийские купцы готовили пищу на песчаном берегу во время стоянки. Очаг они сложили не из камней, а их кусков африканской соды. Топливом служила солома. Проснувшись утром, они обнаружили на пепелище слиток из стекла.

Русским мастерам секреты стеклянного производства были знакомы более тысячи лет назад. В те времена щёлочь, песок и известь были сырьём для получения стекла. В качестве щёлочи использовали золу растений или соду.

Химический состав стекла

Стёкла бывают естественными и искусственными. Естественное стекло может образоваться, например, при извержении вулкана или при попадании молнии в залежи кварцевого песка. Но в природе так мало возможностей для образования естественного стекла, что для своих нужд человечество давно научилось получать искусственное стекло.

Стекло – аморфное тело, получаемое переохлаждением расплава, который состоит из различных окислов.

В зависимости от того, какой окисел является основным компонентом, различают силикатные стёкла (SiO2), боратные (В203), фосфатные (Р205) и комбинированные (боросиликатные и др.).

Силикатное стекло

Наиболее распространено силикатное стекло. Основная его составная часть – двуокись кремния (SiO2). На 70-75% стекло состоит из неё. Получают двуокись кремния из кварцевого песка. Окись кальция (CaO) – второй компонент стекла, придающий ему химическую стойкость и блеск. В давние времена источником окиси кальция служили морские раковины или зола деревьев, так как люди не были знакомы с известняком. Кроме этих двух компонентов, в состав стекла входят оксид натрия (Na2O) и оксид калия (K2O), которые необходимы для плавки стекла. Источниками оксидов служат сода (Na2CO3) и поташ (K2CO3). Если стекло состоит только из кремнезёма высокой чистоты, оно называется кварцевым.

Физические свойства стекла

По физическим свойствам стёкла подразделяются на обычные, жаростойкие и цветные.

Обычные стёкла

Известны три группы обычных стёкол: иззвестково-натриевое, известково-калиевое и известково-натриево-калиевое.

Известково-натриевое , или содовое, стекло применяется для выпуска оконных стёкол, посуды.

Высокая термостойкость известково-калиевого, или поташного, стекла позволяет применять его в производстве аппаратуры и высококачественной посуды.

Известково-натриево-калиевое стекло обладает высокой химической стойкостью. Наиболее часто применяется в производстве посуды.

Хрупкость – основной недостаток обычных стёкол. Для расширения области применения обычного стекла его закаливают и получают закалённое стекло, которые называется сталинит. Из обычного стекла создают также триплекс – многослойное стекло.

Жаростойкие стёкла

Жаростойкие стёкла называют огнеупорными, термостойкими. Они применяются в изделиях, которые эксплуатируются в особых условиях. К жаростойким стёклам относятся боросиликатное стекло, лабораторное стекло и ситаллы.

Высокая антикоррозийная стойкость боросиликатного стекла и его теплостойкость позволяет использовать это стекло для создания специальных установок в химическом машиностроении. Из такого стекла получается также прекрасная жаростойкая кухонная посуда. Такая же высококачественная посуда может быть изготовлена и из лабораторного стекла. А ситаллы успешно используются в машиностроении.

Цветные стёкла

После застывания стеклянная масса имеет голубовато-зелёный или желтовато-зелёный оттенок. Но если ввести в шихту различные оксиды металлов, которые в процессе варки стекла изменяют его структуру, то после остывания стекло сможет выделять определённые цвета из проходящего через него светового спектра.

Такие стёкла применяются для изготовления художественных изделий, витражей, посуды.

Стекло соединило в себе две стихии: огонь и лёд. Огонь помогает стеклу появиться на свет. На лёд стекло становится похожим, когда застывает в форме какого-нибудь изделия.

Современным людям невозможно представить свою жизнь без стекла. Оно окружают нас повсюду: дома, в транспорте, на работе и на отдыхе. Невозможно назвать хотя бы одну отрасль промышленности, в которой стекло не использовалось бы.

Все твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Аморфные имеют неупорядоченную структуру и могут плавиться при достаточно высокой температуре. В науке стеклом принято называть все аморфные тела, которые образуются в результате переохлаждения расплава.

Стеклом в обыденной жизни называют прозрачный хрупкий материал. В зависимости от того или иного компонента, входящего в состав исходной стекломассы, в промышленности различают следующие виды стекла: силикатные, боратные, боросиликатные, алюмосиликатные, бороалюмосиликатные, фосфатные и другие.

Базовый метод получения стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.

Физические, механические и химические свойства стекла:

Плотность стекол зависит от компонентов, входящих в их состав. Так, стекломасса, в больших количествах включающая оксид свинца, более плотная по сравнению со стеклом, состоящим помимо прочих материалов и из оксидов лития, бериллия или бора.

Прочность на сжатие — способность материала сопротивляться внутренним напряжениям при воздействии извне каких-либо нагрузок. При этом степень прочности того или иного вида стекла зависит от химического вещества, входящего в его состав. Более прочны стекла, включающие в свой состав оксиды кальция или бора. Низкой прочностью отличаются стекла с оксидами свинца и алюминия. Различные повреждения (трещины, глубокие царапины) значительно снижают величину прочности материала. Для искусственного увеличения показателя прочности поверхность некоторых стеклоизделий покрывают кремнийорганической пленкой.

Хрупкость — механическое свойство тел разрушаться под действием внешних сил. Величина хрупкости стекла в основном зависит не от химического состава образующих его компонентов, а в большей степени от однородности стекломассы (входящие в его состав компоненты должны быть беспримесными, чистыми) и толщины стенок стеклоизделия.

Твердость — механическое свойство одного материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого. Определить степень твердости того или иного материла можно с помощью специальной таблицы-шкалы, отражающей свойства некоторых минералов, которые расположены по возрастающей, начиная с менее твердого, талька, твердость которого взята за единицу, и заканчивая самым твердым — алмазом с твердостью в 10 условно принятых единиц.Степень твердости того или иного вида стекла в основном зависит от химического состава входящих в него компонентов. Так, использование при создании стекломассы оксида свинца значительно снижает твердость стекла. И, напротив, силикатные стекла достаточно плохо поддаются механической обработке.

Теплоемкость — свойство тел принимать и сохранять определенное количество теплоты при каком-либо процессе без изменения состояния. Теплоемкость стекла прямо зависит от химического состава компонентов, входящих в состав исходной стекломассы. Чем выше в стекломассе содержание оксидов свинца и бария, тем ниже показатель теплопроводности. А легкие оксиды, такие, например, как оксид лития, способны повысить теплопроводность стекла. Стекло с низкой теплоёмкостью остывает намного медленнее.

Теплопроводность — свойство тел пропускать через себя теплоту от одной поверхности до другой, при условии, что у них разная температура. Стекло плохо проводит тепло. Причем наиболее высокий показатель теплопроводности отмечен у кварцевого стекла. С уменьшением доли оксида кремния в общей массе стекла или при замене его на любое другое вещество уровень теплопроводности понижается.

Температура начала размягчения — это температура, при которой аморфное тело начинает размягчаться и плавиться. Самое твердое — кварцевое — стекло начинает деформироваться только при температуре 1200-1500 °С. Другие типы стекол размягчаются уже при температуре 550-650 0С. Величина температуры начала плавления того или иного сорта и вида стекла определяется химическим составом компонентов. Так, тугоплавкие оксиды кремния или алюминия повышают температурный уровень начала размягчения, а легкоплавкие (оксиды натрия и калия), напротив, понижают.

Тепловое расширение — явление расширения размеров того или иного тела под воздействием высоких температур. Материалы для отделок следует подбирать так, чтобы величина их теплового расширения соответствовала тому же показателю стекломассы основного изделия. Коэффициент теплового расширения стекол прямо зависит от химического состава исходной массы. Чем больше в стекломассе щелочных оксидов, тем выше показатель температурного расширения, и, наоборот, присутствие в стекле оксидов кремния, алюминия и бора снижает эту величину.

Термостойкость — способность стекла не поддаваться коррозии и разрушению в результате резкой смены внешней температуры. Этот коэффициент зависит не только от химического состава массы, но и от размера изделия, а также от величины теплоотдачи на его поверхности.

Химическая стойкость — способность того или иного тела не поддаваться воздействию воды, растворов солей, газов и влаги атмосферы. Показатели химической стойкости зависят от качества стекломассы и воздействующего агента. Так, стекло, не подвергающееся коррозии при действии воды, может деформироваться при воздействии щелочных и солевых растворов.

Оптические свойства:

Преломление света — изменение направления светового луча при его прохождении через границу двух прозрачных сред. Величина, показывающая преломление света стекла, всегда больше единицы.

Отражение света — это возвращение светового луча при его падении на поверхность двух сред, имеющих различные показатели преломления.

Дисперсия света — разложение светового луча в спектр при его преломлении. Величина дисперсии света стекла прямо зависит от химического состава материала. Наличие в стекломассе тяжелых оксидов увеличивает показатель дисперсии.

Поглощение света – способность той или иной среды уменьшать интенсивность прохождения светового луча. Показатель поглощения света стекол невысок. Он увеличивается лишь при изготовлении стекла с применением различных красителей, а также особых способов обработки готовых изделий.

Рассеяние света — это отклонение световых лучей в различных направлениях. Показатель рассеяния света зависит от качества поверхности стекла. Так, проходя сквозь шероховатую поверхность, луч частично рассеивается, и потому такое стекло выглядит полупрозрачным.

Комиссия по терминологии АН СССР дала такое определение стеклу:

«Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от химического состава и температурной области затвердения и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым».

Стекло- считают техническим термином в отличие от научного термина «стеклообразное состояние». В стекле могут оказаться пузыри, мелкие кристаллики. В материале из стеклообразного вещества, может быть даже специально образовано очень большое число мельчайших кристалликов, делающих материал непрозрачным или придающих ему иную окраску. Такой материал называют «молочным» стеклом, окрашенным стеклом и т.д.

Современные понятия различают термины «стекло» и «стеклообразное состояние». «Стеклообразного состояния»: «Веществом твердое некристаллическое, образовавшееся в результате охлаждения жидкости со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации во время охлаждения». Н.В. Соломин, «стеклом называется материал, в основном состоящий из стеклообразного вещества».

Все вещества, находящиеся в стеклообразном состоянии обладают несколькими общими физико-химическими характеристиками. Типичные стеклообразные тела:

1. изотопы, т.е. свойства их одинаковы во всех направлениях;

2. при нагревании не плавятся, как кристаллы, а постепенно размягчаются, переходя из хрупкого в тягучее, высоковязкое и в капельножидкое состояние;

3. расплавляются и отвердевают обратимо, вновь приобретают первоначальные свойства.

Обратимость прессов и свойств указывает на то, что стеклообразующие расплавы и затвердевшее стекло являются истинными растворами. Переход вещества из жидкого состояния в твердое при понижении температуры может происходить двумя путями: вещество кристаллизуется либо застывает в виде стекла.

По первому пути могут следовать почти все вещества. Однако путь кристаллизации обычен только для тех веществ, которые будучи в жидком состоянии, обладают малой вязкостью и вязкость которых возрастает сравнительно медленно, вплоть до момента кристаллизации.

Ко второй группе в решающей мере зависят от концентрации щелочей или от концентрации каких либо других избранных компонентов. Зависимость их от состава влияет на: вязкость, электропроводность, скорость диффузии ионов, диэлектрические потери, химическая стойкость, светопропускание, твердость, поверхностное натяжение.

Плотность обычных натрий-калий-силикатных стекол, в том числе и оконных, колеблется в приделах 2500-2600 кг/м3. При повышении температуры от 20 до 1300оС плотность большинства стёкол уменьшается на 6-12%, то есть на 100оС плотность уменьшается на 15кг/м3. Предел прочности обычных отожженных стекол при сжатии составляет 500-2000МПа, оконное стекло 900-1000МПа.

Твердость стекла зависит от химического состава. Стекла имеют различную твердость в пределах 4 000-10 000МПа. Наиболее твердым является кварцевое стекло, с увеличением содержания щелочных оксидов твердость стекол снижается.

Хрупкость. Стекло наряду с алмазом и кварцем относится к идеально хрупким материалам. Поскольку хрупкость четче всего проявляется при ударе, её характеризуют прочностью на удар. Прочность стекла на удар зависит от удельной вязкости.

Теплопроводность. Наибольшую теплопроводность имеют кварцевые стекла. Обычное оконное стекло имеет 0,97Вт/(м. К). С повышением температуры теплопроводность увеличивается, теплопроводность зависит от химического состава стекла.

Высокая прозрачность оксидных стекол сделала их незаменимыми для остекления зданий, зеркал и оптических приборов, включая лазерные, телевизионной, кино- и фототехники и так далее. Для строительного листового стекла, оконного, витринного необходимо учитывать, что коэффициент светопропускания прямо зависит от отражающей способности поверхности стекла и от его поглощающей способности. Теоретически даже идеальное, не поглощающее свет стекло не может пропускать света более 92%.

Оптические свойства стекла: показатель преломления способность стекла преломлять падающий на него свет. Для производства керамических красителей очень важен показатель преломления. От него зависит насколько сильно будет отражать свет керамическое изделие и как будет выглядеть.

Механические свойства: упругость свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки. Упругость характеризуют такие величины как модуль нормальной упругости, который определяет величину напряжений, возникающих под влиянием нагрузки при растяжении (сжатии).

Внутреннее трение: Стеклообразные системы, обладают способностью поглощать механические, в частности, звуковые и ультразвуковые колебания. Затухание колебаний зависит от состава неоднородностей в стекле.

Термические свойства силикатных систем являются важнейшими свойствами как при изучении так и при изготовлении керамических и стеклянных изделий.

Удельная теплоемкость: — определяются количеством тепла Q, требуемым для нагревания единицы массы стекла на 1оС.

Химическая устойчивость- устойчивость по отношению к различным агрессив-ным средам — одно из очень важных свойств стекол важно для медицыны. Закаленные стекла разрушаются в 1,5-2 раза быстрее, чем стекла хорошо отожженные. В современном строительстве для оконных, дверных и других проемов применяются специальные стекла с солнце и теплозащитными свойствами. Для этих стекол важно спектральных характер светового потока, прошедшего через осветление, оценка цветового тона. На основе этих характеристик осуществляется выбор определенного вида стекла, а также определение теплотехнических и светотехнических свойств, их влияние на условия работы, дизайн зданий и сооружений.

С давних пор для осветления и придания жилому помещению уюта делали окна. Атак как стекло было большой редкостью, то вместо него использовались другие материалы. К счастью, в настоящее время стекло не редкость: его используют везде и для разных целей. Причем купить можно не только обыкновенное оконнное стекло, но и цветное для изготовления витражей.

Все твердые тела делят на кристаллические и аморфные. Последние обладают свойством плавиться при достаточно высокой температуре. В отличие от кристаллических тел они имеют структуру лишь с небольшими участками упорядоченно соединенных ионов, причем эти участки соединены между собой так, что образуют асимметрию.

В науке (химия, физика) стеклом принято называть все аморфные тела, которые образуются в результате переохлаждения расплава. Эти тела вследствие постепенного увеличения степени вязкости оказываются наделенными всеми признаками твердых тел. Они также обладают свойством обратного перехода из твердого в жидкое состояние.

Стеклом в обыденной жизни называют прозрачный хрупкий материал. В зависимости от того или иного компонента, входящего в состав исходной стекломассы, в промышленности различают следующие виды стекла: силикатные, боратные, боросиликатные, алюмосиликатные, бороалюмосиликатные, фосфатные и другие.

Как и любое другое физическое тело, стекло обладает рядом свойств.

Физические и механические свойства стекла

Плотность стекол зависит от компонентов, входящих в их состав. Так, стекломасса, в больших количествах включающая оксид свинца, более плотная по сравнению со стеклом, состоящим помимо прочих материалов и из оксидов лития, бериллия или бора. Как правило, средняя плотность стекол (оконное, тарное, сортовое, термостойкое) колеблется от 2,24×10 в кубе — 2,9×10 в кубе кг/м3. Плотность хрусталя несколько больше: от 3,5 х 10 в кубе — 3,7 х 10 в кубе кг/м3.

Прочность . Под прочностью на сжатие в физике и химии принято понимать способность того или иного материала сопротивляться внутренним напряжениям при воздействии извне каких-либо нагрузок. Предел прочности стекла составляет от 500 до 2000 МПа (хрусталя — 700-800 МПа). Сравним эту величину с величиной прочности чугуна и стали: соответственно 600-1200 и 2000 МПа.

При этом степень прочности того или иного вида стекла зависит от химического вещества, входящего в его состав.

Более прочны стекла, включающие в свой состав оксиды кальция или бора. Низкой прочностью отличаются стекла с оксидами свинца и алюминия.

Предел прочности стекла на растяжение составляет всего 35-100 МПа. Степень прочности стекла на растяжение в большей степени зависит от наличия различных дефектов, образующихся на его поверхности. Различные повреждения (трещины, глубокие царапины) значительно снижают величину прочности материала. Для искусственного увеличения показателя прочности поверхность некоторых стеклоизделий покрывают кремнийорганической пленкой.

Хрупкость — механическое свойство тел разрушаться под действием внешних сил. Величина хрупкости стекла в основном зависит не от химического состава образующих его компонентов, а в большей степени от однородности стекломассы (входящие в его состав компоненты должны быть беспримесными, чистыми) и толщины стенок стеклоизделия.

Твердостью обозначают механическое свойство одного материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого. Определить степень твердости того или иного материла можно с помощью специальной таблицы-шкалы, отражающей свойства некоторых минералов, которые расположены по возрастающей, начиная с менее твердого, талька, твердость которого взята за единицу, и заканчивая самым твердым — алмазом с твердостью в 10 условно принятых единиц.

Часто твердость стекла «измеряют» с помощью шлифования, используя так называемый метод определения абразивной твердости. В таком случае ее величина устанавливается в зависимости от скорости отслаивания единицы поверхности стеклоизделия при определенных условиях проведения шлифовки.

Степень твердости того или иного вида стекла в основном зависит от химического состава входящих в него компонентов. Так, использование при создании стекломассы оксида свинца значительно снижает твердость стекла. И, напротив, силикатные стекла достаточно плохо поддаются механической обработке.

Теплоемкостью называют свойство тел принимать и сохранять определенное количество теплоты при каком-либо процессе без изменения состояния.

Теплоемкость стекла прямо зависит от химического состава компонентов, входящих в состав исходной стекломассы. Его удельная теплота при средней температуре равна 0,33-1,05 Дж/(кгхК). Причем чем выше в стекломассе содержание оксидов свинца и бария, тем ниже показатель теплопроводности. Но вот легкие оксиды, такие, например, как оксид лития, способны повысить теплопроводность стекла.

При изготовлении стеклоизделий следует помнить о том, что аморфные тела, обладающие низкой теплоемкостью, остывают значительно медленнее, чем тела с высоким показателем теплоемкости. У таких тел наблюдается также увеличение количества теплоемкости с повышением внешней температуры. Причем в жидком состоянии этот показатель растет несколько быстрее. Это характерно и для стекол различных типов.

Теплопроводность . Таким термином в науке обозначают свойство тел пропускать через себя теплоту от одной поверхности до другой, при условии, что у последних разная температура.

Известно, что стекло плохо проводит тепло (кстати, это свойство широко используется в строительстве зданий). Уровень его теплопроводности в среднем составляет 0,95-0,98 Вт/(м х К). Причем наболее высокий показатель теплопроводности отмечен у кварцевого стекла. С уменьшением доли оксида кремния в общей массе стекла или при замене его на любое другое вещество уровень теплопроводности понижается.

Температура начала размягчения — это такая температура, при которой тело (аморфное) начинает размягчаться и плавиться. Самое твердое — кварцевое — стекло начинает деформироваться только при температуре 1200-1500 °С. Другие типы стекол размягчаются уже при температуре 550-650 0С. Эти показатели важно учитывать при различных работах со стеклом: в процессе выдувания изделий, при обработке краев этих изделий, а также при термической полировке их поверхностей.

Величина температуры начала плавления того или иного сорта и вида стекла определяется химическим составом компонентов. Так, тугоплавкие оксиды кремния или алюминия повышают температурный уровень начала размягчения, а легкоплавкие (оксиды натрия и калия), напротив, понижают.

Тепловое расширение . Этим термином принято обозначать явление расширения размеров того или иного тела под воздействием высоких температур. Эту величину очень важно учитывать при изготовлении стеклоизделий с различными накладками по поверхности. Материалы для отделок следует подбирать так, чтобы величина их теплового расширения соответствовала тому же показателю стекломассы основного изделия.

Коэффициент теплового расширения стекол прямо зависит от химического состава исходной массы. Чем больше в стекломассе щелочных оксидов, тем выше показатель температурного расширения, и, наоборот, присутствие в стекле оксидов кремния, алюминия и бора снижает эту величину.

Термостойкостью определяется способность стекла не поддаваться коррозии и разрушению в результате резкой смены внешней температуры. Этот коэффициент зависит не только от химического состава массы, но и от размера изделия, а также от величины теплоотдачи на его поверхности.

Оптические свойства стекла

Преломление света — так в науке называют изменение направления светового луча при его прохождении через границу двух прозрачных сред. Величина, показывающая преломлние света стекла, всегда больше единицы.

Отражение света — это возвращение светового луча при его падении на поверхность двух сред, имеющих различные показатели преломления.

Дисперсия света — разложение светового луча в спектр при его преломлении. Величина дисперсии света стекла прямо зависит от химического состава материала. Наличие в стекломассе тяжелых оксидов увеличивает показатель дисперсии. Именно этим свойством и объясняется явление так называемой игры света в хрустальных изделиях.

Поглощением света определяют способность той или иной среды уменьшать интенсивность прохождения светового луча. Показатель поглощения света стекол невысок. Он увеличивается лишь при изготовлении стекла с применением различных красителей, а также особых способов обработки готовых изделий.

Рассеяние света — это отклонение световых лучей в различных направлениях. Показатель рассеяния света зависит от качества поверхности стекла. Так, проходя сквозь шероховатую поверхность, луч частично рассеивается, и потому такое стекло выглядит полупрозрачным. Это свойство, как правило, используют при изготовлении стеклянных абажуров для ламп и плафонов для светильников.

Химические свойства стекла

Среди химических свойств необходимо особо выделить химическую стойкость стекла и изделий из него.

Химической стойкостью в науке называют способность того или иного тела не поддаваться воздействию воды, растворов солей, газов и влаги атмосферы. Показатели химической стойкости зависят от качества стекломассы и воздействующего агента. Так, стекло, не подвергающееся коррозии при действии воды, может деформироваться при воздействии щелочных и солевых растворов.

Силикатные стекла отличаются необычным сочетанием свойств, прозрачностью, абсолютной водонепроницаемостью и универсальной химической стойкостью. Все это объясняется спецификой состава и строения стекла.

Плотность стекла зависит от химического состава и для обычных строительных стекол составляет 2400…2600 кг/м 3 . Плотность оконного стекла — 2550 кг/м». Высокой плотностью отличаются стекла, содер­жащие оксид свинца («богемский хрусталь») — более 3000 кг/м 3 . По­ристость и водопоглощение стекла практически равны 0 %.

Механические свойства. Стекло в строительных конструкциях чаще подвергается изгибу, растяжению и удару и реже сжатию, поэтому главными показателями, определяющими его механические свойства, следует считать прочность при растяжении и хрупкость.

Теоретическая прочность стекла при растяжении — (10…12) 10 3 МПа. Практически же эта величина ниже в 200…300 раз и составляет от 30 до 60 МПа. Это объясняется тем, что в стекле имеются ослабленные участки (микронеоднородности, дефекты поверхности, внутренние напряжения). Чем больше размер стеклоизделий, тем вероятнее нали­чие таких участков. Примером зависимости прочности стекла от размера испытуемого изделия служит стеклянное волокно. У стекло­волокна диаметром 1…10 мкм прочность при растяжении 300…500 МПа, т. е. почти в 10 раз выше, чем у листового стекла. Сильно снижают прочность стекла на растяжение царапины; на этом основана резка стекла алмазом.

Прочность стекла при сжатии высока — 900… 1000 МПа, т. е. почти как у стали и чугуна. В диапазоне температур от — 50 до + 70° С прочность стекла практически не изменяется.

Стекло при нормальных температурах отличается тем, что у него отсутствуют пластические деформации. При нагружении оно подчи­няется закону Гука вплоть до хрупкого разрушения. Модуль упругости стекла Е= (7…7,5) 10 4 МПа.

Хрупкость — главный недостаток стекла. Основной показатель хрупкости — отношение модуля упругости к прочности при растяже­нии E/R p . У стекла оно составляет 1300. ..1500 (у стали 400…460, каучука 0,4…0,6). Кроме того, однородность строения (гомогенность) стекла способствует беспрепятственному развитию трещин, что является не­обходимым условием для проявления хрупкости.

Твердость стекла, представляющего собой по химическому составу вещество, близкое к полевым шпатам, такая же, как у этих минералов, и в зависимости от химического состава находится в пределах 5…7 по шкале Мооса.

Оптические свойства стекла характеризуются светопропусканием прозрачностью), светопреломлением, отражением, рассеиванием и др. Обычные силикатные стекла, кроме специальных (см. ниже), пропу­скают всю видимую часть спектра (до 88…92 %) и практически не пропускает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Показатель пре­ломления строительного стекла (п = 1,50…1,52) определяет силу отра­женного света и светопропускание стекла при разных углах падения света. При изменении угла падения света с 0 до 75° светопропускание стекла уменьшается с 90 до 50 %.

Теплопроводность различных видов стекла мало зависит от их состава и составляет 0,6…0,8 Вт/(м К), что почти в 10 раз ниже, чем у аналогичных кристаллических минералов. Например, теплопроводность кристалла кварца — 7,2 Вт/(м К).

Коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) стек­ла относительно невелик (для обычного стекла 9 10 -6 К -1). Но из-за низкой теплопроводности и высокого модуля упругости напряжения, развивающиеся в стекле при резком одностороннем нагреве (или охлаждении), могут достигать значений, приводящих к разрушению стекла. Это объясняет относительно малую термостойкость (способ­ность выдерживать резкие перепады температур) обычного стекла. Она составляет 70…90° С.

Звукоизолирующая способность стекла довольно высока. Стекло толщиной 1 см по звукоизоляции приблизительно соответствует кир­пичной стене в полкирпича — 12 см.

Химическая стойкость силикатного стекла — одно из самых уни­кальных его свойств. Стекло хорошо противостоит действию воды, щелочей и кислот (за исключением плавиковой и фосфорной). Объ­ясняется это тем, что при действии воды и водных растворов из наружного слоя стекла вымываются ионы Na + и Са ++ и образуется химически стойкая пленка, обогащенная SiO 2 . Эта пленка защищает стекло от дальнейшего разрушения.

TYDEX: Кварцевое стекло

Скачать статью «Кварцевое стекло для производства оптики» (PDF, 96 KB)

Кварцевое стекло является отличным материалом для производства оптических компонент для решения задач в ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра.

Кварцевое стекло может быть получено разными методами — высокотемпературным плавлением кристаллов натурального кварца, плавлением высокочистого песка, а также в результате плавления не натурального, как в первых двух случаях, а предварительно синтезированного и, т.о., обогащенного кремний-содержащего сырья.

Компания «Тидекс» изготавливает оптику из следующих марок кварцевого стекла:

• УФ кварцевое стекло марки КУ-1, которое получают высокотемпературным гидролизом четыреххлористого кремния (SiCl4) в кислород-водородном пламени;
• УФ-ИК, кварцевое стекло марки Infrasil 302, получаемое плавлением природного кристаллического кварца в электрической печи, с последующией очисткой.

Эксплуатация этих кварцевых стекол возможна до температуры 950°C, при этом, благодаря их очень низкому коэффициенту теплового расширения они могут быть быстро нагреты и охлаждены практически без риска необратимого разрушения из-за термоудара. Эти свойства вместе с уникально высоким, по сравнению с большинством других стекол, пропусканием, способствует их широкому использованию для производства высококачественной оптики  от простых окон, линз и призм до сложных элементов с многослойными диэлектрическими покрытиями: лучеделителей, элементов, смешивающих (пропускающих одновременно) излучение разных длин волн, холодных/горячих зеркал и т. д., и т.п. Являясь достаточно инертными материалами к большинству веществ, в том числе и к воздействию практически всех химических кислот, эти кварцевые стекла также находят применение в агрессивных окружающих средах.

Диэлектрические свойства вместе с очень высокой электрической восприимчивостью и низкой теплопроводностью в широком диапазоне температур, позволяют использовать их в качестве термо- и электро-изоляторов.

Редкая комбинация отличной температурной, химической и УФ стабильности вместе с высоким пропусканием в ГУФ, делают эти кварцевые стекла уникальными для создания проекционных шаблонов/масок для целей фотолитографии.

ООО «Тидекс» производит и поставляет широкий спектр оптических компонент из кварцевых стекол марок КУ-1 и Infrasil 302. Примеры можно найти в следующих специальных разделах:

• Оптические компоненты для Nd:YAG лазеров;
• Оптические компоненты для лазеров, излучающих в УФ, видимом и ближнем ИК-диапазонах;

Оптика для спектроскопии:

• Подложки для FTIR-светоделителей
• Плоскопараллельные и клиновидные окна

УФ кварцевое стекло марки КУ-1 характеризуется высоким пропусканием в УФ,  видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра. КУ-1 не имеет характерных для минерального кварцевого стекла (плавленого кварца) полос поглощения в диапазоне 170-250нм, однако обладает интенсивным поглощением в диапазоне 2600-2800нм, вследствие наличия группы ОН в стекле. Материал отличается отсутствием флюоресценции и характеризуется радиационно-оптической стабильностью. КУ-1 практически не содержит пузырей и включений.

Ближайшими аналогами КУ-1 являются стекла следующих марок:
Suprasil Standard (Heraeus), Spectrosil A and B (Saint-Gobain) and Corning 7940 (Corning), Dynasil 1100 and 4100 (Dynasil).

УФ-ИК кварцевое стекло марки Infrasil 302 характеризуется уникальными физическими свойствами и превосходными оптическими характеристиками от УФ до ИК-области спектра, что определяет его предпочтительность среди прочих материалов для изготовления оптики в широком диапазоне длин волн. Материал не имеет какого-либо существенного поглощения в области от 250нм и не имеет «водяного» (ОН) поглощения в районе 2700нм. Стекло марки Infrasil 302 практически не содержит пузырей и включений.

В ИК диапазоне спектра ближайшим аналогом Infrasil 302 являются стекла следующих марок: КС-4В и КИ (в настоящее время обе марки не выпускаются).

Таблица основных свойств

Описание параметра	Марка кварцевого стекла
	КУ-1	Infrasil 302
Максимальный доступный размер блока материала, мм	наплавленный блок диаметром 220 мм и толщиной 200 мм	наплавленный блок диаметром 570 мм и толщиной до 350 мм
Диапазон пропускания материала, нм	160-4350	175-4350
Диапазон пропускания материала со значением пропускания более 90%, нм	200-1250	300-2700
Значения пропускания материала в зависимости от длины волны в УФ (для образца 10мм толщины)	170 нм — более 65% 180 нм — 85% 190 нм — 88%	170 нм — более 50% 260 нм — 77% 270 нм — 85%
Содержание гидроксильных (ОН) групп, ppm	< 2000	< 8
Флюоресценция (после УФ возбуждения)	отсутствует	сине-фиолетовая
Примесный состав по основным металлам, ppm	< 5	< 25
Двулучепреломление, нм / см	< 5	< 5
Метод получения	высокотемпературный гидролиз четыреххлористого кремния (SiCl4) в кислород-водородном пламени	высокотемпературная вакуумная плавка природного кристаллического кварца с последующей очисткой
Верхняя граница (температура) отжига, oС	1120	1180
Температура размягчения, oС	1600	1730
Радиационно-оптическая стабильность (к гамма-излучению)	стабилен	хорошая, нет заметной деградации пропускания при облучении ионизирующим излучением
Оптическое качество материала: — содержание пузырей и включений в объеме материала 100см3, мм2 — совокупная площадь сечения всех пузырей в объеме материала 100см3, мм2 — максимальный размер пузырей в одном кг материала, мм — оптическая однородность материала при диаметре блока: 220 мм 190 мм 70-90 мм	Определяется ГОСТом 15130-86 0 категория по DIN 58927, MIL — G -174 B < 0. 03 < 0.2 delta n < 5 × 10 -6 delta n < 5 × 10 -6 delta n < 5 × 10 -6	Стандарт Heraus 0 категория по DIN 58927, MIL — G -174 B < 0.1 < 0.2 delta n порядка 6 × 10 -6

Одинаковые свойста

Плотность , г/см3	2.21
Показатель преломления	nF(486нм)=1.4631 nd(588нм)=1.4585 nC(656нм)=1.4564
Постоянная Аббе	67.8
Температурный коэффициент линейного расширения в диапазоне T 20-1000oC, oC-1	0.55 × 10-6
Твердость по Кнупу, кг/мм2	500
Коэффициент Пуассона, (T = 25oC)	0. 17
Модуль объемной деформации, ГПа (T = 25 o С)	36.9
Предел прочности при растяжении, МПа	50
Предел прочности при сжатии, ГПа	1.1
Модуль Юнга , ГПа (T = 25oC)	73
Предел прочности, MПа ( T = 25oC)	50
Модуль сдвига, ГПа ( T = 25oC)	31
Температура деформации , oC	1025
Максимальная рабочая температура , oC	950 – постоянная , 1200 – кратковременная
Электрическая прочность, кВ/см ( T  = 25oC)	250-400
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×K) ( T=25oC)	1. 38
Удельная теплоемкость, Дж/(кг×K) (T=25oC)	728
Химическая стабильность	Высокая устойчивость к воде и кислотам, кроме HF

Значения показателя преломления в зависимости от длины волны

(для марки КУ-1 использовать значения до 2 микрометров)

Длина волны, микроны	Показатель преломления	Длина волны, микроны	Refractive преломления
0.2	1.551	1.0	1.450
0. 22	1.528	1.1	1.450
0.25	1.507	1.2	1.448
0.3	1.488	1.3	1.447
0.32	1.483	1.5	1.445
0.36	1.475	1.6	1.443
0.4	1.470	1.7	1.442
0. 45	1.466	1.8	1.441
0.5	1.462	1.9	1.440
0.55	1.460	2.0	1.438
0.60	1.458	2.2	1.435
0.65	1.457	2.4	1.431
0.7	1.455	2.6	1.428
0. 75	1.454	2.8	1.424
0.8	1.453	3.0	1.419
0.85	1.452	3.2	1.414
0.9	1.452	3.37	1.410

ООО «Тидекс» предлагает оптические компоненты из указанных марок кварцевого стекла, характеризующиеся точностью формы поверхности (проходящий волновой фронт TWD или плоскостность) до 0.1lambda (lambda = 633нм) и чистотой поверхности 20/10scr/dig (стандарт MIL-0-13830А). Стандартные каталожные окна Д12.7мм и Д25.4мм доступны со склада.
 
Типичные кривые пропускания кварцевых стекол КУ-1 и Infrasil 302, учитывающие Френелевские потери на отражение, представлены на рис. 1 и 2.

Рис. 1 КУ-1 и Infrasil 302, пропускание в диапазоне длин волн 150-1000 нм.
Толщина образца 10 мм. 

Рис. 2  КУ-1 и Infrasil 302, пропускание в диапазоне длин волн
            1000-4500 нм. Толщина образца 10 мм. 

Обращаем Ваше внимание на то, что данная статья приведена только для информации. Мы не поставляем кварцевые стекла марок КУ-1 и Infrasil 302 в заготовках, равно как и полуфабрикаты из них, а только готовые компоненты с покрытиями и без оных.

Склад продукции

Продукция,  доступная для заказа и готовая к отгрузке.

Склад продукции.

Условия приобретения

Минимальный заказ/ Доставка/ Условия оплаты/ Гарантии…

Новый продукт 2022

Импульсный терагерцовый спектрометр ITS-2

«Тидекс» модифицировал импульсный терагерцовый спектрометр ITS-1 и создал новую модель — ITS-2, которая является комплексным решением для широкополосной терагерцовой спектроскопии во временной области.

Получение оргстекла, реакция получения органического стекла

Органическое стекло – один из наиболее востребованных полимерных конструкционных материалов, обладающий высокой прочностью, диэлектрическими свойствами и устойчивостью к действию атмосферных явлений и агрессивных сред. Промышленностью изготавливается бесцветное и окрашенное оргстекло, которое может быть как прозрачным, так и матовым. Материал выпускается в нескольких видах: листовое, блочное оргстекло и цветное оргстекло, а также в виде изделий сложной формы. Оргстекло применяется в строительстве, машиностроении, химической и других отраслях промышленности. Также из него изготавливают различные элементы декора, сувенирную и рекламную продукцию (брелоки, визитницы, вывески и т.д.).
В качестве исходного сырья для получения органического стекла используют метилметакрилат, который получают из метилового спирта и метакриловой кислоты. Оргстекло получают по следующей реакции:

Метилметакрилат – это бесцветная жидкость, которая, вступая в реакцию полимеризации, превращается в стеклообразную массу. Реакция получения оргстекла протекает на свету при нагревании и в присутствии катализаторов (перекись водорода, перекись бензола и др.):

Конечным продуктом реакции полимеризации является полиметилметакрилат, молярная масса которого составляет 20 000 – 200 000. Этот материал представляет сбой твердое прозрачное вещество, отличающееся высокой ударопрочностью. При нагревании до 100 – 150 0С он становится пластичным, а при более высокой температуре происходит деполимеризация с образованием жидкого метилметакрилата.

Для получения органического стекла в ходе реакции полимеризации в полиметилметакрилат вводятся пластификаторы, красители и различные присадки. Все это позволяет придать оргстеклу требуемый цвет, прозрачность и форму.
Промышленностью выпускается листовое акриловое стекло, а также различные полиметилметакрилатв гранулах, из которого изготавливают оргстекло экструзионным или литьевым методом.

Метод получения оргстекла блочной полимеризацией

Листовое оргстекло получают методом блочной полимеризации, при котором реакция протекает в формах в присутствии инициаторов и пластификаторов. Формы изготавливают из обычного силикатного стекла с толщиной стенки 5 – 11 мм, также применяются стальные и алюминиевые формы. Зазор между листами формы регулируется при помощи эластичных вкладышей, что позволяет получать изделия из оргстекла различной толщины.
Технологический процесс производства листового акрилового стекла состоит из нескольких этапов:

Форполимер получают в специальных аппаратах, куда помещают жидкий метилметакрилат с добавлением инициатора (перекись бензола). Для получения вязкой сиропообразной жидкости смесь тщательно перемешивают и нагревают до 70 – 80 0С в течение 2 ч. Также форполимер можно получить, растворив в жидком мономере «крупку», которая представляет собой измельченные обрезки или бракованные листы органического стекла. Для получения требуемой молекулярной массы «крупку» тщательно просеивают и подвергают термообработке.

Перед заливкой в формы в форполимер вводят пластификаторы (фталаты, перкарбонаты), красители, замутнители и другие присадки для получения требуемых свойств готового оргстекла. Для получения однородной смеси полученную массу тщательно перемешивают, фильтруют и подвергают вакуумизации.

Готовый форполимер заливают в формы, которые размещают на специальных тележках в горизонтальном положении. Процесс полимеризации происходит в туннельных полимеризационных камерах, где формы с форполимером постепенно нагреваются до температуры 120 0С в течение 24 – 48 ч. Для более равномерного прогрева в камерах происходит постоянный обдув форм горячим воздухом.
После окончания реакции полимеризации листы органического стекла охлаждаются, извлекаются из форм и подвергаются окончательной обработке (шлифовка, полировка и т.д.).

Благодаря техническим характеристикам оргстекла, этот материал нашел широкое применение в промышленности. Однако, у многих зачастую встает вопрос: как резать оргстекло в домашних условиях? Подробнее о резке оргстекла читайте в этой статье.

Метод получения органического стекла суспензионной полимеризацией

Для изготовления из органического стекла изделий сложной формы применяют литьевой и экструзионный методы, где в качестве исходного сырья используют гранулированный полиметилметакрилат. Этот материал получают полимеризацией в суспензии, при этом размер гранул полиметилметакрилата зависит от количества и вида стабилизатора, а также скорости перемешивания акриловой смеси. В качестве стабилизаторов обычно применяются метилцеллюлоза, соли полиакриловой кислоты и т.д.

Полимеризацию проводят в автоклаве под давлением 0,3 – 0,5 МПа. На первом этапе в автоклав заливают жидкий мономер, дистиллированную воду и стабилизатор суспензии. Полученную смесь перемешивают и вводят в нее пластификаторы, красители и инициаторы. Затем акриловая масса нагревается до температуры полимеризации, которая составляет 70 – 75 0С, но допускаются и более высокие значения до 120 – 130 0С. Для придания материалу специальных свойств в акриловую массу также добавляют термостабилизаторы, регуляторы молекулярной массы и др. Длительность процесса полимеризации составляет до 4 ч.

После завершения полимеризации гранулы полиметилметакрилата отделяют от жидкости центрифугированием, а затем промывают и просушивают при температуре 100 0С. Готовый гранулированный полимер расфасовывают в упаковки или отправляют на переработку.

Из полимеров, размеры частиц которых не превышают 0,2 мм, органическое стекло получают методом горячего прессования. Полимеры же с более крупными гранулами используют для изготовления оргстекла литьевым и экструзионным методом.

Как появилось стекло — АКТУАЛЬНОЕ СТЕКЛО — cтекольно-зеркальная мастерская — резка стекла и зеркал в Екатеринбурге и области

Первое стекло (непрозрачное, почти черное) родила сама природа, и образовалось оно из раскаленной лавы, вырвавшейся на поверхность земли миллионы лет назад. Такое вулканическое стекло назвали обсидианом. В каменном веке обсидиан использовался для обработки режущих инструментов.

Позднее (55 веков назад) человек научился изготавливать стекло сам. Родиной искусственного стекла ученые называют Месопотамию и Древний Египет. Обследуя мумию царицы Хатшепсут, археологи нашли ожерелье из крупных неровных зеленовато-черных блестящих стекляшек. Древнеегипетские стеклоделы не умели получать прозрачное стекло, ведь для этого нужна высокая температура в печи (1500°С), а для изготовления цветного стекла мастера примешивали железо, медь или марганец.

Особенно распространенным было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное медью, а зеленое стекло получали окрашиванием медью и железом. Синее стекло, окрашенное кобальтом, появилось в Египте в начале н. э. Исходным сырьем для изготовления стекла служили песок, известь и щелочь — органическая (зола растений) либо неорганическая (сода). Археологами в конце XIX в. недалеко от Фив были обнаружены руины древнеегипетской стекольной мастерской: остатки печей, фрагменты тиглей для плавки стекла, разрушенные стеклянные сосуды и стеклянные палочки разного цвета. В одной из пирамид древнего Египта (созданной в XIV в. до н. э.) исследователями также была обнаружена фреска, изображающая древних стеклоделов за работой.

Так, ученым в общих чертах удалось восстановить технологию стеклоделия того времени. К XV в. до н. э. стекло массово производилось не только в Египте, но и в Передней Азии, и на Крите. К IX в. до н. э. были открыты технологии для производства бесцветного стекла. Первое известное «пособие» по стеклоделию датируется650 г. до н. э. и представляет собой таблички, хранившиеся в библиотеке ассирийского царя Ашшурбанипала. Технологии производства стекла из природных материалов представляли собой тщательно охраняемую тайну, они применялись лишь при дворе правителей наиболее могущественных государств. В Индии, Корее, Японии найдены стеклянные изделия, возраст которых относится к2000 г. до н. э. В Китае в V-III вв. до н. э. стеклянные изделия появляются в большом количестве, в том числе бусы с «глазовидным» узором и специфическим химическим составом.

Первые письменные свидетельства об изготовлении стекла пяти цветов в Поднебесной относятся к концу III в. В эллинистический период произошло дальнейшее развитие технологии стеклоделия, что позволило производить стеклянные изделия большого размера (столовую посуду). Также была разработана технология смешения стекла нескольких цветов для получения мозаичных структур. В этот период бесцветное стекло начало цениться больше цветного, поэтому были усовершенствованы и технологии его изготовления. Одним из величайших периодов в истории стекла стал период Римской империи, когда человек научился выдувать стекло и придавать стеклянным предметам желаемую форму и размер. Римляне варили стекло не на костре, а в стекловаренной печи, сложенной из камня. Поэтому им удавалось получать более высокие температуры, и стекло у них плавилось уже по-настоящему, превращаясь в ослепительно сияющую жидкость. Первые в Италии стекловарни были устроены при Цезаре в Риме, тогда же возникла и мозаика.

Во времена императора Тита (конец I в. н. э.) применялись уже оконное литое стекло и стеклянные пластинки для облицовки стен. Листовое оконное стекло было большой роскошью и редкостью и применялось лишь для церквей вплоть до конца XII ст. Частные жилища у богатых римских патрициев были снабжены слюдяными окнами. В начале I в. н. э. один римский мастер сделал длинную и тонкую железную трубку с небольшим расширением на конце. На другой ее конец он насадил деревянный мундштук, чтобы защитить губы от ожога. Это простое изобретение оказалось поистине гениальным, ведь на протяжении почти двух тысяч лет все стеклянные изделия создавались при помощи этой трубки. Искусство стеклоделия в Древнем Риме находилось на высоком уровне, к выдающимся образцам мирового искусства относится Портландская ваза (хранится в Британском музее). После падения Римской империи (конец V в.) центр стеклоделия перемещается в Византию, где освоили выплавку цветного непрозрачного стекла (смальты) для мозаики, сменившую каменную мозаику.686 г. н. э. считается годом создания первых витражей из стекла. Раскопки свидетельствуют, что на Руси знали секреты производства стекла более тысячи лет назад, а широко эта отрасль стала развиваться в первой половине XI в.

При раскопках в слоях XI-XIII вв. обнаружено множество мастерских по производству стеклянных бус и браслетов, которые были тогда очень модными украшениями. Таким образом, первоначально стекло и изделия из него появились не как предмет первой необходимости, а как предмет искусства, роскоши. Первое упоминание о стеклянных заводах в России относится к царствованию Алексея Михайловича. В1635 г. близ Можайска шведом Елисеем Коэтом был построен первый в России стекольный завод, а в1668 г. — Измайловский завод под Москвой. При Петре I на Воробьевых горах построили государственный стекольный завод. В1748 г. М.В. Ломоносов организовал при Петербургской академии лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла, варил смальту, разработав палитру цветной стеклянной мозаики. В1753 г. им была построена для производства цветного стекла Усть-Рудицкая фабрика под Петербургом. Д. И. Менделееву принадлежит заслуга первой научной трактовки строения стекла. К1913 г. в России работало уже 275 стекольных заводов. За годы Советской власти в СССР создана мощная стекольная промышленность, оснащенная совершенным по тем временам оборудованием. Но история возникновения современного стекла — это другая история.

(По материалам журнала «Вестник промышленности»)

Как делают стекло | Из чего сделано стекло?

Как делают стекло | Из чего сделано стекло? | Корнинг

• Инновация
• Материаловедение
• Стекло
• Как делают стекло

Как делают стекло

Как делают стекло

Все чудеса стекла сводятся к тающему песку

Стекло

сегодня стало настолько распространенным явлением, что легко смотреть сквозь него, не задумываясь. Он в наших окнах, на наших экранах, в наших шкафах и во многих устройствах, с которыми мы взаимодействуем каждый день. Несмотря на то, что стекло можно найти повсюду, вы можете прожить всю свою жизнь, мало зная о том, как оно сделано и из чего состоит. Даже если вы думаете, что знаете основы, вы только поверхностно ознакомились.

На высоком уровне стекло — это песок, который был расплавлен и химически преобразован. Если вы когда-нибудь были на пляже, то точно знаете, каким может быть горячий песок, оставаясь в своей твердой форме. Тепло, необходимое для превращения песка в жидкое состояние (в конечном итоге превращающееся в стекло), намного жарче, чем в любой солнечный день. Чтобы заставить песок расплавиться, вам нужно нагреть его примерно до 1700 ° C (3090 ° F), что примерно соответствует температуре, которой достигает космический шаттл, когда он снова входит в атмосферу Земли.

Песок, обычно используемый для изготовления стекла, состоит из мелких зерен кристаллов кварца, состоящих из молекул диоксида кремния, также известного как кремнезем. Когда эти молекулы нагреваются до достаточно высоких температур, песок плавится и теряет свою кристаллическую структуру, а при охлаждении приобретает совершенно другую структуру. Эта структура на молекулярном уровне находится где-то между жидкостью и твердым телом. Это промежуточное состояние известно как аморфное твердое тело, что означает, что оно имеет некоторую кристаллическую структуру твердого тела в сочетании с молекулярной неупорядоченностью жидкости.

В зависимости от песчаной смеси стекло может иметь различные свойства. Например, определенные элементы или химические вещества, смешанные с песком, могут изменить цвет стекла. Свойства стекла также могут меняться в зависимости от того, как оно изготовлено, и процессов, в которых оно впоследствии формируется. Чтобы укрепить стекло, производители могут использовать термическую закалку для его быстрого нагрева и охлаждения. Стекло также можно укрепить химически с помощью процесса ионного обмена, который делает поверхность стекла более прочной.

Стекло, с которым знакомо большинство людей, — это известково-натриевое стекло, которое представляет собой комбинацию соды (также известной как кальцинированная сода или сода для стирки), известняка и песка. Хотя вы можете производить стекло, просто нагревая, а затем быстро охлаждая кремнезем, производство натриево-известкового стекла немного сложнее. При добавлении соды (карбоната натрия) температура плавления песка снижается, поэтому он может превращаться в стекло при более низких температурах и экономить энергию при производстве. Однако добавление соды в смесь снижает ее химическую стойкость, делая ее склонной к растворению при контакте с жидкостями. Для большинства применений это нежелательно, поэтому в смесь также добавляют известняк (карбонат кальция), который действует как стабилизатор. После того, как смесь кремнезема, соды и известняка нагрета, ее можно охладить и отлить в форму для различных применений.

Компания Corning знает толк в стекле. Мы знаем, как укрепить его с помощью химических процессов, таких как ионный обмен, и мы знаем, как согнуть его, чтобы сделать оптическое волокно, способное растягиваться на огромные расстояния. Наши знания о стекле насчитывают более века, что позволяет нам оставаться в авангарде исследований и разработок. От простой натронной извести до сложных стеклянных структур, обеспечивающих дополненную реальность, стекло — это адаптируемый, широкий спектр материалов. Вот почему спустя более 165 лет мы все еще делаем новые открытия.

Празднование Периодической таблицы

Компания Corning отмечает 150-летие Периодической таблицы, освещая несколько элементов, жизненно важных для нашей работы, а также некоторые сентиментальные фавориты наших ученых.

Подробнее

История компании Corning в области упрочнения стекла

Компания Corning работала над повышением прочности стекла за несколько десятилетий до появления Corning® Gorilla® Glass.

Подробнее

Стекло: лучший инструмент в материаловедении Toolbelt

Материаловеды каждый день работают над тем, чтобы расширить наше понимание того, на что способно стекло.

Подробнее

Как делают стекло и из чего оно сделано?

Из всех изобретений человека стекло — одно из самых замечательных. У него достаточно твердости, чтобы защитить нас, но его легко разбить. У стекла также есть удивительная особенность быть твердым телом, которое пропускает свет — это свойство, которым обладают очень немногие материалы.

Хотя сейчас стекло является частью нашей повседневной жизни, в доисторические времена этот материал был самым ценным и востребованным предметом. Давайте узнаем больше о том, как этот материал производится и используется в окнах в наших домах.

Из чего сделано стекло?

Стекло сделано из кремния, который в основном представляет собой песок, но песок совсем не похож на стекло, так что же делает его прозрачным? В структуре стекла нет пустот, которые позволяли бы свету рассеиваться. В результате фотоны, попадающие в стекло, не поглощаются и не отклоняются, создавая прозрачный материал.

В прошлом стекло изготавливали путем нагревания песка до 3090°F, превращая его в расплавленную жидкость, из которой затем формовали стеклянные изделия. Когда расплавленный песок остывает, молекулярная структура материала претерпевает значительные изменения. В научных терминах это состояние известно как аморфное твердое тело↗, и стекло — один из лучших его примеров.

Процесс производства стекла, который мы используем сегодня, намного более эффективен, чем то, что мы обсуждали.

Сегодня стекло производят путем смешивания песка с карбонатом натрия↗, снижая температуру плавления кремнезема. Однако этот процесс также делает смесь соды и стекла водорастворимой. Поэтому в смесь часто добавляют известняк или карбонат кальция, чтобы предотвратить растворение стекла и сделать его водонепроницаемым.

Современный процесс производства стекла также включает использование нескольких добавок со смесью кремнезема для придания стеклу различных свойств, таких как прочность, проводимость, цвет и т. д.

Как производится оконное стекло?

Первая задача состоит в том, чтобы убедиться, что оконное стекло абсолютно плоское. Дефекты толщины стекла могут вызвать такие проблемы, как плохая оптика или несовместимость с оконными стеклами.

Несмотря на то, что мы разработали несколько методов изготовления плоских стеклянных пластин, наиболее распространенным методом, используемым сегодня, является метод флоат-стекла↗, изобретенный сэром Аластером Пилкингтоном в 1952.

В этом методе расплавленное стекло выливается на расплавленное олово, образуя плоский слой, который плавает поверх поверхности олова. Стеклянную пластину оставляют охлаждаться до 1112°F, а затем перемещают на конвейерную ленту. Тонкость стекла зависит от скорости конвейера. Чем быстрее конвейер, тем тоньше будет лист стекла.

История оконного стекла

Первое известное использование стекла для окон датируется 680 годом нашей эры в Англии. В старых соборах часто были очень тщательно сделанные витражи, многие из которых сохранились до наших дней.

Эти памятники показывают нам, что люди в прошлом уже экспериментировали со стекловарением. Одной из заметных личностей среди этих новаторов был Джабир ибн Хайян, персидский химик, который много экспериментировал с окрашиванием стекла.

Джабир записал свои открытия в книгу под названием «Китаб ад-Дурра аль-Макнуна» или «Книга сокрытой жемчужины». Однако у людей того времени не было доступа к сложной технике, которая есть у нас сейчас. В результате массовое производство оконных стекол стало невозможным. Производство оконных стекол в настоящее время в значительной степени автоматизировано, а стоимость значительно снизилась за последнее столетие.

Типы стекол, используемых в окнах дома

Существует два основных типа оконного стекла, которые различаются в зависимости от основного производственного процесса. Производители используют эти стекла в качестве основы для создания различных разновидностей стеклянных панелей.

Отожженное стекло

Отжиг — это процесс, при котором вы даете стеклу медленно остыть после его затвердевания и переноса из основы из расплавленного олова. Постепенное охлаждение в контролируемой среде снимает внутренние напряжения внутри стекла, делая его менее склонным к растрескиванию от механических ударов или изменений температуры.

Закаленное стекло

Закаленное стекло изготавливается путем охлаждения плоских сторон стекла с помощью струи воздуха. Дуновение увеличивает скорость охлаждения внешней поверхности стекла по сравнению с внутренней. Этот процесс создает сжимающую силу на внешней поверхности стекла, которая уравновешивается силами растяжения, возникающими внутри стекла. В результате стеклянная панель в 4-5 раз прочнее отожженного стекла. Закаленное стекло также более безопасно. В случае, когда стекло разбивается, оно разбивается на мелкие квадратные осколки, а не на длинные острые осколки.

Развитие производства стекла продолжится

Стекло привлекало нас тысячи лет и продолжает привлекать нас сегодня. Когда-то этот волшебный материал был дорогим в производстве и хранении, но теперь мы овладели искусством изготовления стекла и совершили прорыв в разработке новых типов очков. Со временем мы продолжим наблюдать улучшения в производственных процессах и типах производимого стекла.

Хотите узнать больше о том, как Бреннан может обновить внешний вид вашего дома?

Свяжитесь с нашей командой и запишитесь на бесплатную домашнюю демонстрацию.

Бесплатная оценка

Как делают стекло: из чего делают стекло

Искусство изготовления стекла — древнее искусство. Это был процесс, который оттачивался тысячи лет. По мере того, как технологии становятся все более совершенными, производители стекла начали производить флоат-стекло, которое намного прочнее, долговечнее и совместимо с такими процессами обработки стекла, как ламинирование, закалка, травление кислотой, пескоструйная обработка и т. д. Сегодня небоскребы, сверкающие стеклянными окнами, можно увидеть повсюду. В моде дома с большими французскими окнами. Стеклянные перегородки и душевые стены сегодня являются общими почти для всех домов. Во всем, от автомобилей до мобильных телефонов, используется стекло.

История изготовления стекла

Искусство изготовления стекла восходит к 2600 г. до н.э. в Месопотамии. Египтяне практиковали изготовление стекла около 2500 г. до н.э. Искусственное стекло впервые появилось в египетской или месопотамской цивилизациях, тогда как в каменном веке использовались инструменты из вулканического стекла обсидиана. Древний Китай, однако, научился делать стекло немного позже.

Стеклянные бусины известны как одни из первых изделий из стекла. Считается, что их создание в первую очередь случайно. В позднем бронзовом веке производство стекла прекратилось. В то время стекло было роскошью.

Археологические раскопки предполагают использование стекла в Англии в средние века. В 10 веке витражи нашли место в соборах и окнах дворцов. После эпохи Возрождения архитектурные методы существенно изменились, что привело к уменьшению количества витражей как строительного материала. Бытовое использование стекла увеличилось после промышленной революции. Сосуды, стеклянные окна и стеклянные бусы приобрели популярность в Европе в этот период. В 19 веке многие люди предпочитали стеклянные окна и двери в качестве декоративного элемента. В конце 19века некоторые дизайнеры вернули витражи в декоративные окна. Именно в этот период мистер Тиффани открыл несколько способов изготовления куполообразных изделий из стекла.

Истинную универсальность использования стекла в качестве строительного материала люди открыли только в 20 веке. Благодаря технологии производства стекла, получившей промышленный бум, вы можете производить несколько различных типов стекла. Закаленное стекло, многослойное стекло, пуленепробиваемое стекло и интеллектуальное стекло стимулировали использование стекла в зданиях. Сегодня в нескольких небоскребах, маленьких и больших домах и офисах стекло используется практически во всех аспектах строительства и дизайна.

Какие бывают виды стекла?

Поскольку стекло имеет широкий спектр применения, оно бывает разных типов. Каждый из них различается по прочности и дизайну. В домах и офисах стекло используется во всем: от больших окон до перегородок и душевых стен. Новая технология позволила производителям преодолеть типичные недостатки стекла – хрупкость, постоянную прозрачность и полное отсутствие звукоизоляции.

В зависимости от используемого сырья стекло можно разделить на следующие типы.

1. Плавленый кварц или стекло из плавленого кварца

Этот тип стекла очень устойчив к атмосферным воздействиям. Его молекулы расположены хаотично. Этот тип стекла используется в трубчатых светильниках и печах.

2. Натриево-кальциевое кварцевое стекло

Этот тип стекла обычно используется в окнах и является одним из наиболее распространенных типов стекла, производимых во всем мире.

3. Натриевое боросиликатное стекло

В этот тип стекла добавляется оксид бора. Это делает стекло менее склонным к растрескиванию. Он в основном используется для изготовления лабораторного оборудования и кухонной утвари.

4. Стекло с оксидом свинца

Стекло

на основе оксида свинца обладает высокими отражающими свойствами, что делает его фаворитом среди ювелиров. Его кристаллы блестяще отражают свет.

5. Прозрачное стекло

Прозрачное стекло, также известное как флоат-стекло, обеспечивает исключительную чистоту и прозрачность для беспрепятственного обзора, что делает его оптимальным выбором для панорамных окон.

6. Тонированное стекло

Обычно известное как отожженное стекло, тонированное стекло изготавливается с покрытием или пленкой для придания ему цвета и уменьшения пропускания света.

Типы стекла с добавленной стоимостью:

Помимо этого, обычное стекло было обновлено, чтобы соответствовать различным вариантам дизайна, чтобы повысить ценность вашего стекла. Некоторые из самых уникальных и полезных очков с добавленной стоимостью включают следующее.

1. Умное стекло

Умное стекло, по сути, решение для обеспечения конфиденциальности, представляет собой тип стекла, которое может изменять свою непрозрачность одним нажатием кнопки. Этот тип стекла обычно изготавливается с использованием ионов, зажатых между разными слоями стекла. При приложении электрического тока эти ионы меняют положение, изменяя непрозрачность стекла. Умное стекло широко используется как в жилых, так и в коммерческих зданиях. Умное стекло, как и AIS Swytchglass, также считается экологически эффективным из-за его способности предотвращать/разрешать освещение и тепло в помещении.

2. Акустическое стекло

Как следует из названия, акустическое стекло используется для контроля звука в помещении; таким образом, заботясь о соответствующих потребностях в децибелах или потребностях в контроле звука. Это самый модный способ звукоизоляции жилого помещения или коммерческого офиса. Акустическое стекло широко используется в домах, студиях звукозаписи и частных офисах. Этот тип стекла оптимален для людей, которые не хотят громоздкой звукоизоляции.

3. Матовое стекло

Матовое стекло — это стекло с добавленной стоимостью, обеспечивающее конфиденциальность. Он не совсем прозрачен, что означает, что он обеспечивает конфиденциальность и частичную видимость. Его можно использовать в окнах и перегородках. Душевые перегородки, двери, полки шкафов и подвесные потолки также используют матовое стекло. Матовое стекло в основном используется людьми, которые хотят уединения, но оно также может быть выбрано дизайнером. AIS Krystal Frosted Glass — это идеальный способ обеспечить конфиденциальность и добавить эстетическую привлекательность вашему жилому пространству.

4. Энергосберегающее стекло

Энергосберегающее стекло используется в экологически чистых зданиях для поддержания баланса между эстетикой и экологичностью. Он направлен на экономию энергии, поскольку он работает, предотвращая или позволяя солнечному излучению проникать в комнату. AIS Ecosense — это энергоэффективное стекло, разработанное специально для индийских клиентов. AIS Ecosense позволяет помещению оставаться ярким и свежим, ограничивая проникновение солнечной энергии в помещение. Он бывает разных видов и может использоваться как во внешней, так и во внутренней архитектуре.

Помимо этого, в различных отраслях промышленности часто используются несколько других типов стекла. К ним относятся автомобильное стекло, декоративное стекло, окрашенное сзади стекло и многослойное стекло. Вне зависимости от сорта, стекло является истинным благословением для человечества.

Как производится стекло?

В компании Asahi India Glass Ltd. для производства безупречных листов флоат-стекла используются самые высококачественные технологии производства стекла. Используемый метод представляет собой процесс PPG, открытый сэром Алистером Пилкингтоном в 1919 году.52 и до сих пор является самым надежным процессом производства флоат-стекла. Естественно, в нем задействовано много этапов, и на каждом этапе большое внимание уделяется точности и тщательности производства стекла.

От выбора правильного типа и соотношения ингредиентов для стекла до их научного освоения для производства стекла в том виде, в каком мы его знаем, здесь мы отвечаем на вопрос о том, как производится стекло посредством пошагового процесса:

1. Плавление и рафинирование

Чтобы сделать прозрачное стекло, нужен правильный набор сырья. Он состоит из кварцевого песка (SiO2), оксида натрия (Na2O) из кальцинированной соды, оксида кальция (CaO) из известняка/доломита, доломита (MgO) и полевого шпата (Al2O3). Эти ингредиенты смешиваются в нужной пропорции, и вся партия отправляется в печь, нагретую до 1500 градусов Цельсия.

Для придания цвета стеклу в шихту также подмешивают некоторые оксиды металлов.

2. Поплавковая ванна

Расплавленный материал из печи стекает во флоат-ванну, состоящую из зеркальной поверхности из расплавленного олова. Этот материал входит в ванну при температуре 1500 градусов по Цельсию и выходит из ванны при температуре около 650 градусов по Цельсию. Его форма на выходе похожа на сплошную ленту.

3. Покрытие для отражающего стекла

После этого, если производятся отражающие стеклянные поверхности, которые помогают сохранять прохладу в помещении, следуют процедуры нанесения покрытия, при которых на поверхность охлаждаемой ленты наносится либо твердое, либо мягкое покрытие при высоких температурах.

4. Отжиг

Затем выполняется процесс, называемый отжигом, для устранения внутренних напряжений, образовавшихся в стекле. Этот процесс позволяет стеклянной ленте проходить через слой, который устраняет любое давление на поверхность стекла и постепенно охлаждает ее, придавая ей окончательную затвердевшую форму. Это облегчает резку стекла и придание ему соответствующей формы.

5. Проверка

Более 100 миллионов проверок могут быть выполнены с помощью точных и передовых технологий контроля на протяжении всего процесса производства стекла для выявления пузырьков воздуха, напряжений или песчинок, которые отказываются плавиться. Это необходимо для проверки качества окончательной формы стекла.

6. Резка под заказ

Наконец, алмазные стали используются для обрезки и разрезания стеклянных лент на квадратные формы.

Использование стекла в строительстве и архитектуре

На протяжении многих лет стекло как никакой другой материал характеризовало современную архитектуру. Стеклянные материалы отличают внешний вид фасадов и играют решающую роль в энергоэффективности зданий.

Использование стекла в коммерческом и жилом секторах растет как на дрожжах. Этот универсальный материал в настоящее время считается символом достатка и роскоши и постепенно становится фаворитом архитекторов.

Виды стекла, используемые в архитектуре

В архитектуре и дизайне стекло предлагается в различных стилях, таких как тонированное, флоат-стекло, двойное остекление, солнцезащита и т. д. Каждое стекло обладает своими собственными качествами.

Преимущества стекла в архитектуре

Благодаря стеклу инфраструктура выглядит более эффектно и изысканно. Использование стекла в строительстве придает зданию красоту. Его использование обеспечивает архитектурный вид для внешней отделки. При использовании в интерьере стекло также экономит пространство.

Остекление зданий выполняет функциональные требования сохранения тепла, освещения и энергосбережения. Он также добавляет ощущение непосредственности и гармонии в любое окружение.

Чем стеклянные решения AIS отличаются от остальных?

Мы предлагаем различные решения в зависимости от потребностей вашего проекта и предоставляем индивидуальные решения для удовлетворения всех ваших потребностей в стекле. У нас есть продукты, которые в пять раз прочнее обычного стекла на рынке. Они позволяют архитекторам и подрядчикам создавать лучшие архитектурные проекты.

Почему стоит выбрать AIS Glass?

Дизайн и долговечность:

Выбирая стеклянные решения AIS, вы гарантированно получаете долговечные, эстетически привлекательные и гибкие конструкции.

Безопасность и безопасность:

Наши стеклянные решения обеспечивают повышенную безопасность и надежность, что делает их лучшим вариантом для использования в местах с повышенным уровнем безопасности.

Шумоподавление:

Современные домовладельцы также могут использовать наши решения для контроля уровня звука и эффективной изоляции. Если ваш офис или дом расположен рядом с оживленным рынком, железнодорожной станцией или аэропортом, эти решения могут иметь жизненно важное значение для защиты от шума.

AIS Glass — ведущая интегрированная компания по производству стекла в Индии, обслуживающая автомобильную, архитектурную и потребительскую стекольную промышленность. У нас есть более 13 стеклянных сборочных единиц, и мы гордимся тем, что производим стекло высшего класса. Наши продукты сделаны с изяществом и настроены в соответствии с потребностями наших клиентов. Наши инновационные стеклянные решения включают акустическое стекло, AIS Swytchglass, AIS Securityglass и AIS Décor. Наши специалисты изготавливают, закупают и монтируют нужные вам типы стекла и соблюдают при этом безупречные стандарты. С AIS Glass вы можете погрузиться в мир стеклянных решений, призванных изменить ваш образ жизни.

Как производится коммерческое стекло?

Чтобы понять, как производить коммерческое стекло, важно знать, из чего оно состоит — из жидкого песка. Нагревая обычный песок, состоящий в основном из двуокиси кремния, можно сделать стекло; однако это не так просто.

Продолжайте читать в сегодняшнем блоге, чтобы узнать, как производится коммерческое стекло и как компания Northern Utah Glass предлагает лучшие изделия из стекла.

Что такое стекло?

Чтобы превратить песок в жидкость, он должен плавиться при невероятно высоких температурах 3090℉. Когда расплавленный песок остывает, он превращается в совершенно другую внутреннюю структуру. Однако не имеет значения, насколько сильно вы охлаждаете песок, он никогда не станет полностью твердым, а просто замерзшей жидкостью или аморфным твердым телом, как это называют материаловеды. Это нечто среднее между твердым телом и жидкостью, включающее кристаллический порядок твердого тела и случайную молекулярную структуру жидкости.

Происхождение стекла

Говорят, что древний процесс выдувания стекла и выдувания форм был изобретен сирийцами в I веке до н.э. и с тех пор превратился в прекрасный процесс сегодняшнего дня. Только во второй половине 19век, когда производство стекла перешло от ручного сбора, выдувания и обработки горлышка к автоматизированному процессу. После 1850 года сырье автоматически смешивалось и подавалось в печь. Примерно в 1904 году производители начали использовать стекло в лампочках.

Как производится коммерческое стекло

На коммерческом стекольном заводе вы смешиваете песок с стеклянными отходами из сборников вторичной переработки, кальцинированной содой (карбонатом натрия) и известняком (карбонатом кальция) и нагреваете в печи. Сода снижает температуру плавления песка, помогая экономить энергию в процессе производства. В результате получается натриево-кальциево-силикатное стекло — обычное стекло, которое мы видим повсюду.

Когда песок тает, его либо заливают в формы для изготовления бутылок, стаканов и других емкостей, либо «плавают» в коммерческом стекле (выливают поверх большого чана с расплавленным металлическим оловом). В результате получаются идеально плоские листы оконное стекло вы можете использовать во многих приложениях.

Метод изготовления плоского стекла был впервые разработан сэром Алистером Пилкингтоном в 1952 году и в настоящее время является стандартным способом его изготовления, состоящим из шести этапов. Этот процесс включает:

1. 1. Плавление и рафинирование: Печь плавит стекло при необходимой температуре, очищает и гомогенизирует его, чтобы гарантировать, что стекло выходит при температуре 2012℉ без каких-либо пузырьков или вкраплений.
2. 2. Флоат Партия: Затем стекло выталкивается из носика на слой жидкого расплавленного олова. Высокая вязкость расплавленного стекла не смешивается с жидким расплавленным оловом, поэтому оно остается сверху и «плавает». С небольшой силой тяжести он создает идеально ровную контактную поверхность. Контроль, при котором скорость стекла распространяется по линии расплавленного олова, определяет его толщину.
3. 3. Покрытие: По спецификации заказчика на стекло наносится покрытие. Он использует передовых высокотемпературных роботов на охлаждающей ленте стекла, охватывающей участок линии.
4. 4. Отжиг: В длинной печи стекло охлаждается при различных температурах, благодаря чему стекло идеально соответствует спецификациям заказчика. Он включает в себя датчик, определяющий уровень напряжения стекла, который контролирует температуру печи.
5. 5. Инспекция: Чувствительный автоматизированный метод инспектирует процесс, чтобы предотвратить любую песчинку или пузырьки, которые могут привести к снижению качества продукции.
6. 6. Резка на заказ: Теперь пришло время вырезать стекло с помощью компьютерной программы и продать его клиенту. Любые отходы возвращаются обратно в печь в виде стеклобоя. (переработанное битое или отработанное стекло).

Типы процессов обработки стекла

Стеклодувы используют различные типы процессов для производства различных видов коммерческого стекла. Обычно они добавляют другие химические вещества для изменения внешнего вида или свойств готового стекла, например, с добавлением железа и хрома, добавляемых в расплавленный песок для создания стекла с зеленым оттенком.

Витражное стекло состоит из металлических соединений, добавляемых в стекло, когда оно расплавлено, и различные металлы создают отдельные сегменты стекла, которые придают ему разные цвета. Добавление оксида свинца позволяет получить тонкое хрустальное стекло, которое легче резать. Драгоценный свинцовый хрусталь сияет цветом, словно преломляя (изгибая) проходящий через него свет.

Различное использование стекла

Стекло имеет множество применений и предлагает множество вариантов выбора. Ищете ли вы окна для ресторанов, школ, церквей, витрин или квартир, есть множество размеров и стилей. Вы также можете использовать коммерческое стекло для зеркал, экранов, душевых дверей, раздвижных дверей, окон, французских дверей, входных дверей, столешниц и т. д. с множеством стилей, цветов и материалов, которые соответствуют вашему декору. Есть много скрытых мест, где находится стекло, например термометры, цементные пломбы в зубах, корпуса лодок из стекловолокна и многое другое. Из-за привлекательных и недорогих аспектов стекла его украшение является обычным явлением во многих зданиях.

Свяжитесь с Northern Utah Glass

Если вам нужны коммерческие окна или стеклянные двери, позвоните нам. Вы можете рассчитывать на профессиональный и красивый внешний вид от наших технических специалистов, независимо от типа бизнеса или размера вашей собственности. Мы будем более чем рады предоставить БЕСПЛАТНУЮ цитату и запланировать бесплатную оценку на дому. Свяжитесь с нами сегодня!

 

Процесс производства стекла | Как изготавливается стекло

Стекло известно своей хрупкостью, а также твердостью, что делает его типичным твердым телом. В то же время его можно квалифицировать как жидкость из-за его несколько текучей природы. Но с научной точки зрения стекло — это то, что называется аморфным твердым телом — состоянием между двумя состояниями материи. По проводимости стекло не имеет ни теплового, ни электрического, так как не вступает в реакцию с общеизвестными химическими соединениями.

Из чего сделано стекло?

Основным сырьем для производства стекла являются песок, сода, известняк, осветлители, красящее и блестящее стекло. Стеклянный песок составляет около ¾ всего состава стекла.

Как производят стекло?

Флоат-линия почти подобна стеклянной реке, которая выходит из печи перед процессом охлаждения. Пробирается почти на 300 метров, после чего разрезается на большие листы; эти листы обычно имеют размер 3,21×2,25 метра. Таким образом, флоат-линия способна круглосуточно производить стекло.

Флоат-стекло

Флоат-стекло, широко известное как листовое стекло, производится путем плавания расплавленного стекла на слое расплавленного олова. Расплавленное стекло растекается по поверхности металла и производит высококачественный, постоянно ровный лист стекла, который затем разрезают на требуемые размеры. Этот метод дает стеклу однородную толщину и очень плоскую поверхность. Изготовленное таким образом стекло не имеет волн и искажений. Эта технология позволяет непрерывно производить стекло 24/7. Таким образом, это стеклянная река, которая выходит из печи перед охлаждением, продвигаясь по пути около 300 метров, а затем разрезается на очень большие листы, которые чаще всего имеют размеры 3,21×2,25 метра. Процесс производства флоат-стекла можно разделить на пять универсальных этапов:

1. Дозирование сырья:

Основные компоненты, включающие кварцевый песок, оксид кальция, сода и магний взвешиваются и смешиваются в партии, к которым добавляется переработанное стекло (стеклобой). Использование «стеклобоя» снижает потребление энергии. Материалы тестируются и хранятся для последующего смешивания под компьютерным контролем. Превосходная прозрачность прозрачного стекла Saint-Gobain является результатом чистоты сырья, точности состава и строгого соблюдения высоких стандартов качества в процессе производства. У компании есть специальный завод по обогащению песка в Таде, где кварцевый песок (который будет использоваться в производстве) очищается, а из материала удаляется избыточное содержание железа.

2. Плавка сырья в печи:

Смешанное сырье проходит из смесительного бункера в пятикамерную печь, где оно расплавляется. Температура в печи достигает 1600°С.

3. Налив расплавленного стекла в ванну с оловом:

Затем расплавленное стекло «плавает» в ванне с расплавленным оловом при температуре около 1000°C. Он образует «ленту», которая обычно составляет от 5 до 6 мм. Путем надлежащей вытяжки стекла через сложный процесс с использованием машин с верхним валом толщина ленты составляет 1,9 мм.мм до 19 мм может быть достигнуто. Стекло, обладающее высокой вязкостью, и олово, обладающее высокой текучестью, не смешиваются, а контактная поверхность между этими двумя материалами является идеально плоской, поэтому конечный продукт называется «плоским» стеклом.

4. Охлаждение расплавленного стекла в печи для отжига:

После выхода из ванны с расплавленным оловом стекло, теперь имеющее температуру 600°C, достаточно остыло, чтобы попасть в камеру для отжига, называемую лер. Теперь стекло достаточно твердое, чтобы проходить через ролики, и подвергается отжигу, что изменяет внутренние напряжения, позволяя его резать и обрабатывать предсказуемым образом и обеспечивая плоскостность стекла. Поскольку обе поверхности огнеупорные, их не нужно шлифовать или полировать

5.Проверка качества, автоматическая резка и хранение:

После охлаждения стекло подвергается строгой проверке качества. Затем он разрезается на листы размером до 6000 мм x 3660 мм, которые, в свою очередь, автоматически укладываются в штабели, складируются и готовятся к транспортировке.

Флоат-стекло используется для остекления зданий, где требуется полная прозрачность. Он используется в качестве основного материала для безопасного стекла, отражающего стекла и самоочищающегося стекла, среди прочего. Его можно использовать в точной механике, особенно там, где требуется экстремальная плоскостность поверхности. Например, для визуальных дисплеев.

Стекло Saint-Gobain известно самым низким содержанием железа (654 части на миллион), что делает его самым прозрачным стеклом в своей категории (чем ниже содержание железа, тем прозрачнее стекло). Обладая непревзойденной чистотой и исключительной прозрачностью, это стекло используется в качестве основы. для производства других продуктов и имеет широкое применение. Это также база для «Стеклянного щита» Saint-Gobain, новой инициативы компании, направленной на обеспечение безопасности и социального дистанцирования в постпандемическом мире

26 сентября 2022 г. | 5 минут чтения

Как стекло может принести эстетический баланс в вашу спальню?

19 сентября 2022 г. | 3 минуты чтения

5 причин, по которым лакированное стекло лучше всего подходит для декора вашего дома

14 сентября 2022 г. | 3 минуты чтения

Почему закаленное стекло более прочное, чем обычное стекло?

08 сентября 2022 г. | 3 минуты на чтение

Лучшие настенные зеркала, которые придадут изюминку вашей комнате

Как делают стекло — Discovery Express

15.08.2017

3 комментария

 

Сегодня практически невозможно жить без стекла — материала, который используется во многих предметах, которыми мы пользуемся каждый день. От банки с лимонадом, зеркала, в котором мы чистим зубы, окон и лобовых стекол, до экранов компьютеров или смартфонов; стекло окружает нас везде, куда бы мы ни пошли. Но как мы открыли и начали производить стекло, и из чего оно сделано?

Что такое стекло?

Стекло представляет собой смесь песка и других минералов, которые сплавляются вместе при очень высоких температурах, образуя материал, идеально подходящий для широкого спектра применений. Форма стекла возникает естественным образом в жерле вулкана, когда сильный жар извержения плавит песок, образуя обсидиан, твердый черный стеклообразный камень. Это было впервые использовано людьми в качестве наконечников для копий. Сегодня мы освоили процесс изготовления стекла и можем производить множество различных видов стекла в бесконечном количестве цветов, формируемых в широкий ассортимент продукции. Мы даже можем использовать стекло в упаковке и строительстве!

С химической точки зрения стекло на самом деле больше похоже на жидкость, но при комнатной температуре оно настолько вязкое (густое или липкое), что выглядит и ощущается как твердое тело. При более высоких температурах стекло постепенно становится мягче и больше похоже на жидкость. Воздействие на материалы таких высоких температур позволяет отливать стекло, выдувать его, прессовать и формовать в различные формы!

История стекла

История стекла Люди используют натуральное стекло (обсидиан) почти столько же, сколько мы живем на этой планете. Археологи обнаружили свидетельства существования первого искусственного стекла 4000 г. до н.э. Это более шести тысяч лет назад! Однако это стекло не было бесцветным, как большинство стекол сегодня; примеси в сырьевых минералах, используемых для производства стекла, делали готовый продукт насыщенным цветом. Мы не знали, как удалить примеси до первого века нашей эры. В 1670-х годах Джордж Равенскрофт узнал, что, добавляя свинец в сырье, используемое в процессе производства стекла, он может устранить помутнение, которое мешало стеклу быть полностью прозрачным. . ​

Новое стекло, которое он создал, было мягче и его было легче декорировать, добавляя ему блеска и красоты. Это также оказалось неоценимым для оптической промышленности — благодаря изобретению Равенскрофта стали возможными оптические линзы (например, те, что в очках, которые помогают людям лучше видеть), телескопы и микроскопы.

К концу 1800-х годов производство стекла перешло от ручного выдувания к полуавтоматическому процессу, в котором используется автоматизированное оборудование для производства 200 стеклянных бутылок в час. Это примерно в три раза больше, чем можно было бы получить, используя старый метод! Сегодня производство стекла представляет собой современную высокотехнологичную отрасль, в которой качество, дизайн и уровень обслуживания имеют решающее значение для того, чтобы стать лучшими в своем деле. Современные стекольные заводы в настоящее время способны производить миллионы стеклянных емкостей в день различных цветов, но наиболее популярными остаются зеленый и коричневый цвета, за которыми следует прозрачное стекло.

Как делают стекло?

Для изготовления стекла необходимы три основных «ингредиента»: песок/кремнезем, карбонат натрия и известь/оксид кальция. Наиболее важным компонентом стекла является песок или кремнезем, который плавится при чрезвычайно высокой температуре (2000 градусов по Цельсию или 3632 градуса по Фаренгейту)! Первоначально в смесь добавляли карбонат натрия, чтобы снизить температуру плавления песка и сделать процесс более эффективным. Сегодня мы можем легко производить карбонат натрия из поваренной соли (хлорида натрия). Эта добавка также приводит к тому, что смесь стекла становится растворимой в воде, поэтому мы должны добавить оксид кальция из известняка, чтобы предотвратить его растворение в воде. Эти три ингредиента тщательно взвешивают и смешивают вместе, чтобы сформировать партию. Затем стеклянную партию нагревают в печи для получения жидкого стекла. Затем машинный ролик сплющивает стекло в листы, которые сначала охлаждают (или «замораживают» до твердого состояния), а затем разрезают на пластины.

Другим используемым процессом является плавающий метод. Вместо того, чтобы сворачивать стекло в листы, жидкость выливается из печи на поверхность расплавленного олова. Атмосфера тщательно контролируется, чтобы позволить стеклу остыть, прежде чем оно будет разрезано на куски. Чтобы сделать такие предметы, как вазы, мастера выдувают шарик жидкого стекла с помощью длинной трубки. Затем они могут выдувать мягкое стекло руками, как показано на изображении ниже.

Персонализируйте свое стекло

Прогуливаясь по проходам антикварных или сувенирных лавок, вы, возможно, видели интересные узоры, выгравированные на поверхности зеркала, рамы для картины или стеклянной чашки. Эта персонализация популярна, потому что она делает стекло уникальным и индивидуальным. Если вы хотите создать свое собственное травленое стекло, вам не нужно делать это профессионально или иметь дело со сложными пескоструйными аппаратами! С помощью наборов для рукоделия, которые можно купить в ближайшем магазине товаров для рукоделия и хобби, вы можете легко превратить кусок стекла в собственное произведение искусства.

Наборы для травления стекла — это доступные решения для простой стеклянной посуды. С помощью набора Deluxe для травления стекла от Armor Products* вы можете нанести рисунок на стекло в три простых шага:

1. Сначала выберите трафарет и нанесите его на стекло, потирая палочкой-аппликатором.
   
2. Затем нанесите толстый слой протравочного крема и подождите, пока он сделает свое дело.
   
3. Примерно через минуту смойте крем и трафарет водой, чтобы открыть свое обновленное стекло!
   

*Discovery Express Kids не спонсируется Amour Products и никоим образом не связана с ней

Авторы изображений:

Баррозу, Ариадна. «Стакан с водой на белом фоне». Выпущено в общественное достояние. Загружено 09.08.17 с сайта publicdomainpictures.net

Камбон, Пьер. «Гладиатор на стеклянном сосуде». Выпущено в общественное достояние. Загружено 09.08.17 с сайта commons.wikimedia.org

Storey, Cymbeline. «Примеры Ravenscroft Glass».