Благодаря разнообразию типов стекла, оно используется в пористых областях, от зрения до космонавтов. Стекло изучается в таких предметах, как физическая химия.
Как делают стекло? В чем отличия современной и старой технологии производства? на сайте Недвио
Вопрос от читателя gate: как делают стекло? Каковы различия между современными и старыми технологиями производства?
ОТВЕТ: Знания о строении стекла и процессах его производства — одно из великих открытий всей человеческой жизни. Согласно мифу, разоблаченному римским писателем Плинием Старшим, стекло впервые было построено случайно. Ночью торговцы решили приготовить еду и разожгли костер с помощью кусков соды. Утром в пепле нашли кирпич из стекла.
Современные ученые скептически относятся к этой истории. Это связано с тем, что температура плавления стекла не может быть достигнута пламенем костра. До сих пор неизвестно, как впервые было изготовлено стекло, но нет сомнений, что это открытие было случайным.
Древний способ производства
Самые ранние стеклянные лаборатории, обнаруженные археологами, относятся к середине II века до нашей эры. Историю стекла можно свести к Древнему Египту. Египтяне создавали различные стеклянные предметы в глиняных сосудах.
Использование стекла в качестве строительного материала началось в 1 веке до н.э. Этому способствовало появление эмбу — новой технологии производства стекла в Сирии.
В римский период стекло превратилось из одного вспомогательного процесса в другой, что позволило создать разнообразные декоративные украшения и простую посуду. Однако после распада этого большого государства разработка новых методов изготовления стекла, по сути, прекратилась.
Прогресс в изменении способа производства стекла наметился только в конце первого тысячелетия. Европейские ремесленники заменили соду катасой, взятой из хвойных деревьев, и золой, смытой с пляжей. В производстве стекла немецкие мастера первыми придумали накатывать полый цилиндр на тонкий лист, придавая ему таким образом прямоугольную форму.
Новые способы, изобретенные в 19 веке
Промышленная революция 19 века привела к разработке новых методов и технологий производства стекла. Изобретение насоса высокого давления сделало ненужной работу художников. Химики обнаружили, что механические свойства стекла можно улучшить на 400% с помощью простого метода — нагрева при определенной температуре и быстрого охлаждения.
В 1871 году была изобретена машина для автоматизации процесса производства стекла с помощью цилиндрического метода производства. Однако вскоре он был заменен новым методом — вытягиванием стекла из расплава в тонкие ленты, что позволило добиться очень высоких механических свойств продукта. Ученые продолжают считать этот метод лучшим для производства плоского стекла.
Процветание стекла началось вскоре после Первой мировой войны. Технологические разработки позволили снизить стоимость производства стекла примерно на 60%. Стекольщики использовали метод прокатки путем вытягивания в течение более 70 лет.
Стекло, изготовленное таким способом, чаще всего встречается в домах, построенных в советское время. Легко узнаваемой особенностью является необычная поверхность.
Благодаря разнообразию типов стекла, оно используется в пористых областях, от зрения до космонавтов. Стекло изучается в таких предметах, как физическая химия.
История изобретения стекла
Стекло было известно по крайней мере 2000 лет назад. Римский историк Плиний описал события, которые привели к его изобретению. Согласно его версии, однажды моряки, перевозившие соду, высадились на корабль и провели ночь на пляже, покрытом чистым золотым песком.
Они приготовили ужин и разожгли костер, чтобы согреться. Однако на огонь были высыпаны мешки с грузом и содой. За ночь прошел дождь, смыв золу и пепел, оставив морякам вместо огня блестящую стеклянную поверхность.
Материалы, используемые для изготовления стекла
Материалы, используемые для изготовления стекла
Независимо от того, было ли стекло изобретено на самом деле или, по другой версии, родилось в результате экспериментов с сосудами из обожженной глины, люди узнали этот секрет давным-давно, в пятницу.
Для приготовления стекла необходимы три основных ингредиента.
Кварцевый песок — это чистый речной песок, состоящий из оксида кремния. На долю песка приходится около 75% синтеза стеклобоя. Он плавится при очень высоких температурах. Он должен быть нагрет до 1 700 градусов Цельсия. Качество песка в первую очередь определяет прозрачность и качество будущих изделий из стекла. Венецианские стекольщики, которые в Средние века изготавливали самое известное в Европе муранское стекло, импортировали специальный песок из Истрии, в то время как богемское стекло изготавливалось из мелкого песка для дробления кварца.
Сода (или поташ) необходима для расплавления песка при низких температурах. Добавление соды к песку в правильном соотношении снижает температуру нагрева стеклянной смеси почти вдвое.
В процессе нагревания сода расщепляется на оксид натрия или оксид калия, которые выступают в качестве катализатора плавления. В древности его получали из промывки золы после сжигания водорослей или хвойной древесины. Доля соды в стеклянной смеси составляет около 16-17%.
Известь или оксид кальция делает большинство химических стекол нерастворимыми и сильно блестящими. В XVII веке в богемское стекло впервые стали добавлять известняк или мел.
Сульфат натрия, котел и нефелиновый синтит также были добавлены в стекломассу. Оксиды различных металлов, таких как медь, железо и серебро, используются в качестве добавок для приготовления цветного стекла.
Этапы производства листового стекла
Все компоненты для производства стекла помещаются в печь и нагреваются до получения однородной жидкости.
Расплавленная масса загружается в гомогенизатор и перемешивается до полной однородности.
Стеклянная масса заливается в продолговатый резервуар, содержащий расплавленное олово. Стакан постепенно охлаждается, заливая равномерный слой стекла, даже толстый на его поверхности.
Замороженная стеклянная лента поступает на носитель, где ее проверяют на толщину и разрезают на стандартные стеклянные куски. Срезанные зубы и все отходы, не прошедшие контроль качества, отправляются на повторную обработку.
Готовые стеклянные панели проходят окончательный контроль качества и отправляются на склад готовой продукции.
Аналогичным образом, стекло производится для изготовления тортов, измерительных приборов, рождественских украшений и других изделий. Состав стекла может варьироваться в зависимости от требуемых свойств.
Как изготавливается стекло.
Кроме того, он может подвергаться процессу отверждения для повышения прочности. В результате стекло выдерживает сильные удары по поверхности.
Сегодня популярны двойные и тройные стеклопакеты, состоящие из двух или трех тонких слоев стекла, склеенных между собой специальным составом. Однако в основе каждого из них лежит золотой кварцевый песок, пищевая сода и обычная известь.
Они приготовили ужин и разожгли костер, чтобы согреться. Однако на огонь были высыпаны мешки с грузом и содой. За ночь прошел дождь, смыв золу и пепел, оставив морякам вместо огня блестящую стеклянную поверхность.
Как и из чего делают стекло? Описание, фото и видео
Интересно.
Люди сталкиваются со стеклянной посудой каждый день. Стекло — это почти магический предмет. С одной стороны, он прозрачен, а с другой — является материальным объектом. Материальные объекты становятся прозрачными, когда фотоны (кванты света) проходят через них, не поглощаясь. Но почему-то не все задумываются — как и из чего сделано стекло? Как происходит процесс?
Интересный факт:.
- Чтобы стекло разложилось, понадобится миллион лет.
- Стекло перерабатывается без потери качества.
- Самое толстое стекло в мире – это 26 см экран сиднейского аквариума.
Из чего делают стекло?
Для изготовления стекла ремесленник берет: кварцевый песок (основной ингредиент), известь, соду
Кварцевый песок, сода и известь сначала нагреваются в специальной печи до температуры 1700°C ниже точки замерзания. Песчинки собираются, гомогенизируются (превращаются в однородное вещество) и удаляются газы. Затем куски «окунают» в расплавленное олово при температуре свыше 1000 градусов Цельсия. Это олово плавает на поверхности благодаря своей низкой плотности. Чем меньше масса, поступающая в оловянную ванну, тем тоньше будет стекло при выходе из нее.
Последний этап — постепенное охлаждение. Материал помещается на специальный конвейер, где он охлаждается до температуры 250 градусов выше нуля. О том, почему стекло прозрачно, вы можете прочитать здесь.
Интересный факт:.
- Самое дорогим в мире считается Муранское стекло. Изделия из него стоят миллионы долларов. Венеция с древних времен славилась изготовлением качественного стекла. Достоверно известно, что в XIII веке правительство государства перенесло производство на крупный остров Мурано, и мастерам было категорически запрещено покидать его. Наказание – смертельный приговор. Кроме того, для туристов или других жителей Венеции также вход на остров был закрыт. Такие жесткие меры позволили сохранить тайну производства.
- Одним из самых интересных психических заболеваний Средневековья является «стеклянная болезнь». Человек при таком расстройстве думал, что сделан из стекла, и боялся разбиться. Таким недугом страдал французский король Шарль VI. Монарх носил всегда несколько слоев одежды и запрещал к себе прикасаться.
Какие функции выполняют сода и известь в процессе производства?
Сода помогает снизить температуру плавления в два раза. Без него становится очень трудно расплавить песок, что, в свою очередь, затрудняет соединение отдельных частиц вместе. Известь необходима для придания массе водостойкости. Если бы он не был добавлен, например, окно разрушилось бы после первого дождя, а стекло разбилось бы после контакта с водой.
Интересный факт:.
- Китай не производил стекло более 500 лет – с XIV по XIX века. Сейчас государство – один из лидеров производства, и контролирует треть мирового стеклянного рынка.
- 1994 год стал крайне активным в плане переработки стекла в США. Если выложить в одну линию все переработанные за тот год стеклянные изделия, получится своеобразная «дорога» на Луну.
Как получается цветное стекло?
Стекло производится не только в бесцветном виде. В дополнение к основным компонентам в плавильную печь добавляются соединения для получения окрашенного продукта.
- Оксиды железа дают стеклу насыщенный красный оттенок.
- Оксиды никеля – коричневый, фиолетовый (в зависимости от количества).
- Чтобы получить ярко-желтый оттенок, добавьте к песку, соде и извести оксиды урана.
- Хром делает стекло зеленым.
Какими характеристиками и свойствами обладает стекло?
Пропорции компонентов, используемых для производства стеклянных изделий, подбираются в соответствии с их назначением. Различают потребительское стекло, используемое в производстве стеклянной посуды, стекла и ювелирных изделий, и строительное стекло, используемое для витрин, окон и витражей.
Техническое стекло — самое толстое. Используется в тяжелой промышленности. Основным свойством стекла является его «способность» пропускать солнечный свет. Однако он не является совершенным. Например, обычное оконное стекло пропускает только 85% солнечного света. Стекло обладает низкой теплопроводностью, что просто означает, что оно не слишком нагревается от других продуктов. Это свойство широко применяется при использовании стекла в каминах (приборы — кухни и печи).
Интересный факт: Все слышали о пуленепробиваемом стекле. Процесс производства выглядит следующим образом. Несколько слоев стекла соединяются вместе, закрепляются полимерной пленкой и отправляются в печь. Первое пуленепробиваемое стекло было установлено в окне Белого дома в 1941 году.
Стекло — прекрасный материал. Процесс его создания сложен и травматичен, но интересен и очень нужен.
Это стекло изготовлено из одного компонента — природных кристаллов, добываемых в виде подвесок из кварца или горных кристаллов. Это вещество добывается из земли. Это чрезвычайно ценное стекло, используемое в производстве кварцевых часов и лабораторного оборудования.
История стекла и интересные факты
Что известно о стекле? Считается, что материал был привезен из Древнего Египта. Историки и редактор журнала «Наука и техника» Наталья Веспалова — редактор — узнали, что они уже производили его с третьего тысячелетия до нашей эры.
Однако геологи убеждены, что история стекла началась гораздо раньше. Так называемый обсидиан (вулканическое стекло естественного происхождения) используется с каменного века. На протяжении тысячелетий техника изготовления стекла, конечно, менялась, но основные ингредиенты оставались неизменными.
Во многом благодаря работе Михаила Ломоносова родился современный подход к стеклу. В XVIII веке ученые разработали технику производства цветного, прозрачного и непрозрачного стекла, используемого, в частности, в мозаике.
Стеклянная мозаика: заполнение.
Уже в 20 веке люди научились делать пуленепробиваемое стекло. Принцип заключается в следующем. Стеклянные листы укладываются слоями, а между ними помещается специальная мембрана. В 1941 году такое стекло впервые было установлено в окнах овального кабинета Белого дома США.
Тем не менее, самое дорогое стекло в мире — муранское. Этот материал изготавливается по специальной технологии на острове Мурано недалеко от Венеции. Его начали производить в 10 веке, и за несколько столетий он стал известен во всем мире. Сегодня цена небольшого кусочка самого простого муранского стекла начинается от 15 евро. Чтобы защитить подлинность технологии и избежать имитации, в 1994 году ассоциация производителей официально запечатала бренд Vetro Artistico Murano.
Сегодня процесс производства стекла автоматизирован, но оно по-прежнему выглядит немного волшебно. Удивительно, когда удается создать что-то новое из подручных материалов — то, чем мы пользуемся каждый день.
Сначала выучите его.
Подпишитесь и получайте последние новости из Казахстана, фото, видео и другие эксклюзивные материалы.
Для облегчения процесса выдувания жесткость расплавленного стекла увеличивается при незначительных изменениях его состава. Добавление небольшого количества натрона делает стекло более жестким и облегчает выдувание. (Натрон — это натуральное вещество, содержащее небольшое количество карбоната натрия и бикарбоната натрия).
Рынок
В 2019 году мировой рынок производства стекла оценивается в 127 млрд долларов США и, как ожидается, будет расти с темпом роста 4,1% в период с 2020 по 2027 год.
Ключевыми факторами, которые могут привести к развитию рынка, являются постоянно растущий спрос на повсеместное потребление и распространение искусственного интеллекта в потребительских и бизнес-приложениях.
Ожидается, что в следующем году уровни стекла будут играть важную роль в архитектурных решениях.
Последние тенденции указывают на быстрый переход к архитектуре зданий, максимально использующей естественный дневной свет за счет применения плоского стекла в крышах и фасадах. Стекла с тройной изоляцией и низким уровнем выбросов могут широко использоваться в «зеленых» зданиях по всему миру, поскольку они способствуют значительной экономии энергии. В ближайшие годы уровень солнечного стекла также значительно возрастет.
Сегодня Китай является крупнейшим в мире экспортером стекла и стеклопакетов, на его долю приходится более 23% мирового экспорта стекла и стеклопродукции на сумму около 18 миллиардов долларов США. На Германию и США приходится около 9% и 7% мирового экспорта стекла соответственно.
