Как из непрозрачного песка, делают прозрачное стекло? Как делается стекло? Как из него изготавливают стаканы и лимонадные бутылки? Как делают стекло на заводе.

Мы наконец-то ответим на вопрос, который многим не дает покоя: «Как из непрозрачного песка, делают прозрачное стекло?».
Начнем с того, что некоторое время назад стекла не существовало в принципе, и люди жили в пещерах. А с появлением этого хрупкого и прозрачного материала жизнь изменилась в корне. Сами подумайте, как много стеклянных вещей нас окружает сегодня: витрины, телескопы, экраны компьютеров, очки, различные емкости, даже дома научились строить из стекла.

Вообразите себе, сколько стекла производит человек, и сколько использует при этом песка. Как и для любого производства, сперва на завод поступает сырье — песок. И песок этот, не какой-нибудь, а специальный – кварцевый. Если сравнивать с морским, то кварцевый значительно мельче и белее.

Первый этап изготовления – печь. За раз в эту печь помещают до 170 тонн песка, и доводят температуру до 1500 градусов. Формула стекла – это не только песок (хоть его и большинство), но еще и некоторые вещества усиливающие его прочность. Заметьте, — прочность, но не прозрачность. Вот названия некоторых компонентов: сульфат, полевой шпагат, сода, селитра, доломит. Сода, к примеру, нужна только лишь для того, чтобы песок быстрее расплавился.

Уже в печи, вся эта смесь превращается в стекло. Вот только оно еще жидкое. Далее, пока стекло не остыло и не застыло, его заливают в формы (например для изготовления бутылок). Специальная автоматизированная установка режет на равные куски пластичную стекольную массу, выливающуюся из печи, и направляет эти куски в формовочный станок. Так как основными функциями производства занимаются машины, быстро приобретает нужную форму, не успевая затвердеть прежде.

Получается, секрет в самой печи? Неужели высокая температура позволяет сделать непрозрачную вещь прозрачной? Нет!

Вы удивитесь, но песок на самом деле был прозрачным еще до приезда на завод. Чтобы в этом убедиться, нам понадобиться микроскоп.

Из чего состоит песок? Верно, из песчинок. Вот на них и нужно смотреть под микроскопом. По факту, каждая песчинка кварцевого песка прозрачная! «Почему же тогда набрав песок в ладони, он не просвечивает как вода?».

А тут вступают в силу законы физики. Дело в том, что песчинки являются отдельными элементами с несколькими гранями. Вот эти самые грани и преломляют луч света, попадающий на них. Так и создается ощущение «непрозрачности».

Для еще большего понимания, проведем эксперимент. Возьмем прозрачную бутылку и разобьем ее молотком. Осколки дополнительно измельчим в ступке. Теперь высыпаем их на стол, и что мы видим? А видим мы непрозрачную кучу стекла.

В печи все происходит с точностью, да наоборот, нежели в нашем эксперименте. Печь объединяет «расколотые» песчинки в одно целое. Тут уже не важны геометрические параметры каждой отдельной песчинки, так как все они расплавятся и сольются в одно целое. Получится одна большая песчинка, которая с легкостью будет пропускать свет, т.е. получается стекло на заказ.

Как только люди научились делать прозрачное стекло и применять его в жизни, то возникла потребность в стекле непрозрачном. Были изобретены специальные порошки, которые не только могут затемнить прозрачный материал, но и придать ему нужный цвет. Вот таким вот, с виду не сложным образом создается стекло на заказ.

Вконтакте

Зачем вообще для стекловарения нужны печи? Дело в том, что чтобы из стекла сделать что-нибудь полезное, нужно его сначала расплавить, а плавится оно при температурах ни много, ни мало, 1400-1600 °С.

Сырьем для изготовления стекла служит, главным образом, кварцевый песок (оксид кремния SiO2)

Кварцевый песок

Чтобы придать стеклу необходимые свойства, кварцевый песок смешивают с разными добавками, в основном, это известняк (тот, который ракушечник, с фасадов зданий), полевой шпат, доломит, сода и красители (оксиды металлов)

Известняк

Полевой Шпат

Доломит

Таких добавок в стекле бывает до 20-30%. Вообще-то, чем больше добавок, тем ниже вязкость расплава (грубо говоря, он «текучее») и ниже температура плавления, т.е. его обрабатывать проще, например, выдувать бутылки и пр. можно уже при 800 °С. Но может быть и по-другому: если, например, в смесь оксид бора добавить, выйдет борсиликатное стекло, жаростойкое и устойчивое к перепадам температур - на радость домохозяйкам. Стекло же из чистого оксида кремния получится тугоплавким, из него чтобы что-нибудь выдуть, придется до 1600 °С разогреть.

В общем, с сырьем разобрались. Всё, что надо, тщательно очищают, измельчают (этим обычно специальные обогатительные фабрики/производства занимаются), перемешивают и засыпают в стекловаренную печь через специальное окно. Внутри печи в огромном бассейне за дело берется практически инфернальный огонь и превращает за несколько часов песок в жидкость.

Пламя внутри печи.

Кстати, раскочегаривание такой печи до нужной температуры - непростой, долгий, а главное, дорогой процесс (сколько топлива надо, чтоб такую огромную дуру на 2-9 тыс. тонн стекла разогреть!), поэтому, разжегши её единожды, стараются больше не гасить: процесс варки стекла за 10-15 лет службы печи прерывают только пару раз для холодного ремонта.

Естественно, смесь расплавляется не сразу вся, а постепенно; по мере расплавления она перемешивается, из нее выходят пузырьки воздуха. То, что уже хорошо расплавилось, собирается на дне бассейна (плотность-то у расплава выше) и по закону сообщающихся сосудов перетекает под стенкой, проходящей через бассейн, в другую его часть, подальше от пламени и еще не расплавленной смеси.

Тут температура немного ниже, и жидкое стекло отсюда поступает уже в следующую, рабочую ванну за пределами печи, а оттуда уходит на обработку. Чтобы получить, например, листовое стекло для окон и зеркал, его отливают и прокатывают почти как металл.

Чтобы получить идеально ровную поверхность, на современных заводах расплавленное стекло сначала выливают в бассейн, полный расплавленным оловом, и оно, стекло, плавая на поверхности олова, распределяется по нему равномерным тонким слоем и остывает примерно с 1000 до 600 °С, так получают так называемое флоат-стекло (float-glas).

Как я уже говорил, процесс этот непрерывный, и на выходе после охлаждения получается бесконечная стеклянная лента. Но прежде, чем её на куски разрезать, поверхность вновь нагревают газовыми горелками: таким образом запаиваются микротрещины, которые все равно образуются даже несмотря на постепенное охлаждение из-за разности напряжений внутри стекла при твердении. В результате стекло выходит особенно прозрачным.

Производство флоат-стекла

Старая технология, применявшаяся на советских заводах, предусматривала вертикальное вытягивание стеклянной ленты при интенсивном охлаждении поступающей из печи массы. Стекло, произведенное таким образом, отличается значительно большими оптическими искажениями.

Ну вот, вроде почти со всем разобрались. На картинке только еще одна непонятная часть печи осталась: регенератор. Штуковина замечательная и гениальная в своей простоте. За её изобретение еще в 1856 году младший из братьев Сименсов, Фридрих, получил английское дворянство. А смысл в том, чтобы экономить топливо для стекловаренной печи, подогревая воздух, подающийся в печь для горения. И экономия на топливе может достигать 40%!

Принцип работы регенератора

Регенератор состоит из двух одинаковых шахт, заполненных жаропрочными керамическими сборками, образующими внутри шахт множество мелких каналов для воздуха. Воздух поступает через первую шахту, попадает в печь через окно, смешивается с топливом (газом) и сгорает. Раскалённые продукты горения уходят через другое окно во вторую шахту, и прежде, чем выйти наружу, нагревают упомянутые керамические сборки. Потом, как они достаточно накалятся, минут через двадцать, поток воздуха пускают через вторую шахту, он в ней разогревается перед попаданием в печь, а отработанные газы начинают разогревать сборки в первой шахте. Затем цикл повторяется.

За рамками этого рассказа остались разнообразные жаропрочные керамические покрытия внутри печи (металл для такой температуры не годится). С ними всё тоже довольно занимательно: физические и химические процессы, протекающие во время плавления стекла, приводят к удивительным образованиям: внутри печи начинают расти сталактиты!

Стекло – это материал, что может менять свои технические свойства в зависимости от компонентов, из которых его изготовили. Благодаря этому оно может менять механическую прочность и термическую стойкость, прозрачность, возможность образования газонепроницаемости от совмещения с определенными металлами и сплавами.

Основным элементом, имеющим наибольший процент в составе стекла (от 40 до 96%) является кварцевый песок или же оксид кремния (IV) SiO2

Вторым по важности находится окись кальция СаО, дающая химическую стойкость стеклу и придающая блеск. Далее следуют различные оксиды щелочных металлов натрия (Na2O) или калия (K2O), благодаря которым стекло поддается плавке и выделке

Самым распространенным стеклом считается силикатное, а именно то, что используется в производстве окон, тары, различной посуды. Его состав начисляет 71-74% SiO2, от 5 до 7% CaO, ~15% Na2O и остальное в виде различных добавок Al2O3, MgO, Fe2O3, SO3.

В наше время листовое стекло производят двумя различными способами:

1. Методом Фурко, который разработал в 1902 году Эмиль Фурко.
2. Флоат (плавающий метод), разработанный в 1959 году фирмой «Пилкингтон», данный способ популярен до сих пор, и с его помощью производят более 90% стекла.

Остановимся детальнее на более распространенном плавающем методе получения этого материала.

Этапы производства стекла таким способом включают в себя:

1. Все компоненты для производства стекольной массы измеряются с большой точностью на электронных весах и отправляются в печь.
2. Далее при температуре 1600°С все превращается в сплошную массу. Ее доводят до однородного состояния с удалением пузырьков газа.
3. После этого полученную массу окунают в ванну с оловом температурой около 1000° С, при этом стекло благодаря более низкой плотности, чем у металла, плавает на его поверхности (основной принцип этого метода производства). В дальнейшем стекло охлаждается и приобретает гладкую поверхность.
4. В зависимости от количества загруженных расходных материалов определяется толщина стекла. После покидания оловянной ванны температура массы снижается до 600° С, которая всё ещё достаточно велика.
5. Чтобы снизить температуру до приемлемых 250° С стекло прокатывают на валиках через охлаждающий тоннель.
6. Далее остывшее сплошное полотно начинают нарезать на листы нужного размера, отходы при этом идут повторно в печь, обеспечивая безотходное производство.

Чтобы провернуть это сложную цепочку действий, ни одно производство не может обходиться без современных приборов.

Производство солнцезащитного стекла

Для падения пропускания солнечной и световой энергии стекла при производстве тонируют или окрашивают, они называются солнцезащитными. Окрашивают эти стекла в расплавленном виде, вводя оксиды металлов необходимого оттенка. Окрашенные Солнцезащитные стекла используются для остекления фасадов, в стеклопакетах в случае необходимости улучшения микроклимата или солнцезащиты в помещении.
Сейчас сильно выросло качество стекол с солнцезащитным покрытием в виде спецнапыления. Эти стекла становятся все более известными. Покрытие на них наносится при производстве. Оксид металла распыляется в печи, на ленту стекла при высокой температуре в 600 С. Оксид проникает в стеклянную структуру, делает покрытие прочным и устойчивым к внешним воздействиям.
Для декорирования оконных блоков, витражей, аквариумов и иных интерьерных деталей используют производство узорчатого стекла. Оно делается за счет нанесения на листовое стекло декоративных цветов, узоров и рисунков, его можно ламинировать и закалять, применять в звукопоглощающих и энергосберегающих стеклопакетах.
Светопропускание узорчатых бесцветных стекол выше цветных. В качестве декора можно также использовать тонированные гладкие стекла, которые защищают от ненужных взглядов и красиво рассеивают свет.
Таким образом производство стекла это сложный технологический процесс, требующий знания современных видов и разновидностей материалов. Ян Волховский, promplace.ru

Виды стекла

В зависимости от отрасли, которую собирается обслуживать предприятие, есть возможность наладить производство стекла различного типа. Среди наиболее востребованных модификаций:

• Кварцевое стекло . Наиболее распространенный и простой в изготовлении вид материала на основе кварцевого песка. Изделия из него обладают термостойкостью, прозрачностью, но при этом достаточно хрупкие. Такое стекло применяют, например, для изготовления колб и прочей лабораторной посуды.
• Известковое . Недорогой в производстве материал, который применяется для изготовления стеклотары, листового стекла и электрических ламп.
• Свинцовое . В состав стекольной массы добавляются кремнезем и оксид свинца. Используется в производстве хрусталя и элементов радиодеталей.
• Цветное стекло . Может быть прокрашенным в массе, тянутым, прокатным, узорчатым, гладким и двухслойным. Используется в качестве облицовочного материала, для декоративного остекления, изготовления витражей.
• Энергосберегающее (К-, И-, Е-, I-стекло). Производится путем нанесения на поверхность стекла тонкого невидимого покрытия с высокой теплопроводностью. Благодаря этому в помещении удерживается порядка 70% тепла, поступающего от отопительных приборов.
• Армированное стекло . Применяется для остекления оконных конструкций и перегородок в производственных помещениях. В толще стекла имеется металлическая сетка, благодаря которой при пожаре либо механическом повреждении конструкция не разлетается на осколки, а отламывается по линии среза.
• Тонированное . Используется для защиты от солнечных лучей. Производится путем добавления в стекольную массу оксидов металлов заданного оттенка.
• Солнцезащитное стекло . Соответсвующее покрытие наносится путем напыления. Проникая в толщу стекла, оксиды металлов придают поверхности дополнительную прочность и стойкость ко внешним воздействиям.
• Закаленное стекло . Материал получают посредством термообработки. После постепенного нагрева и последующего охлаждения стекло приобретает механическую прочность, что позволяет применять его, например, в автомобильной промышленности.
• Многослойное (Триплекс ). Содержит несколько слоев, склеенных прозрачными полимерами. Имеет высокую устойчивость к образованию сквозных отверстий, хорошую звукоизоляцию, не разлетается на осколки при ударах. Применяется чаще всего в качестве лобового стекла в автомобилях и в производстве стеклопакетов.
• Моллированное . Обычное стекло нагревают и придают заданную форму. В результате получают самые разнообразные изделия сложной, например, изогнутой конфигурации.
• Бронированное . Многослойная конструкция из нескольких стекол М1 и полимерного фотоотверждаемого состава. Может быть пленочным и беспленочным. Надежно защищает от пуль в соответствии с классом пулестойкости – В1, В2, В3, В4, В5.
• Противопожарное стекло . В РФ производится мало. Содержит арматуру, которая удерживает треснувшие при пожаре стекла на месте, предотвращая, тем самым, распространение пламени.

Сырье для производства стекла

Стеклом называют не только привычный всем материал, используемый для изготовления окон. В промышленности существует очень много разновидностей, которые служат для самых разных целей. Способы получения стекла в основном сводятся к термической обработке компонентов. Метод производства был открыт довольно давно, но в древние времена материал обладал низким качеством, так как люди не умели хорошо очищать его, и в составе оставалось много вредных примесей, которые значительно ухудшали свойства.

Стекло нередко было практически непрозрачным, имело зеленоватый оттенок, и было излишне хрупким. Это говорит о слишком высоком содержании металла или серы. Но с развитием технологий улучшалось и качество готовой продукции. Основное сырье:

• оксид кремния, который в большом количестве содержится в песке;
• оксиды бора, фосфора, теллура, германия;
• фторид алюминия;
• некоторые виды химически активных металлов и их соединения.

Производство лобовых стекол

Производство лобовых стекол – это не только надежная защита салона автомобильного транспорта от встречного воздуха, дождя и пыли, но еще и достойная безопасность.

Современные технологии позволяют изготавливать данную продукцию таким образом, что при аварии оно причиняет минимальный ущерб пассажирам. Лобовые стекла, изготовление которых усовершенствуется каждый день, обладают еще и отменными аэродинамическими особенностями.

Материалы для изготовления лобовых стекол

«Триплекс». Такие лобовые стекла основываются на трехслойной структуре: стекло-пленка из полимера-стекло. Средняя прослойка не дает стеклу разлетаться при ударе. Все осколки удерживаются за счет пленки, которая выступает в качестве армирующего материала.

Производство лобовых стекол «Сталинит» основывается на особой процедуре закалки. Это способствует образованию внутреннего напряжения на уране кристаллической структуры.

Такие лобовые стекла производства очень прочные. В момент удара стекло рассыпается на множество мельчайших осколков, которые также не наносят серьезных повреждений. Но в качестве лобовых стекол их используют крайне редко.

Технология изготовления лобовых стекол

Технология производства лобовых стекол основывается на следующих процессах: первым делом идет разметка по конфигурации и геометрическому размеру. Но осуществляется только лишь надрез. Затем по этому надрезу движется специальная горелка, которая нагревает стекло до определенной температуры. Это приводит к тому, что оно лопается вдоль всей линии надреза.

Далее идет процесс обработки кромок при использовании специальных абразивных лент. Потом лобовое стекло моется мыльным раствором для того, чтобы устранить остатков пыли. Затем оно покрывается специальным раствором, который не дает двум стеклам слипаться.

Следующим шагом идет проверка качества и устранение возможных дефектов. Затем идет соединение двух стекол вместе и придание им правильной конструкторской формы на специальном загибочном оборудовании.

Каждая форма относится к каждой марке автомобиля. Вся эта конструкция отправляется в печь, где нагревается до температуры порядка 760 градусов. Лобовое стекло становится пластичным, что позволяет приданию ему необходимой кривизны.

Затем стекло медленно охлаждается. После окончательного затвердевания между этими двумя заготовками укладывается прозрачная пленка. Все вышеуказанные процессы полностью автоматизированы. Это дает возможность получать стекла с одинаковыми свойствами.

Все о технологии производства, изготовления и резки стеклаВсе об обработке стекла

Технология обработки определенного вида стекла

В многочисленных сферах используются разные виды стекла, которые обладают индивидуальными характеристиками и при производстве требуют особых процессов обработки.

Солнцезащитное

Солнцезащитное стекло

Этот вид способен поглощать или пропускать ультрафиолет. Стекло подходит для изготовления экранов, козырьков, стеклопакетов и очков. Производство стекла такого типа осуществляется двумя методами.

Технология Фурио основана на прокатывании стеклянной массы сквозь валы, после чего листы помещают в охладительную камеру.

Метод Флоат – более современный и эффективный, так как исключает появления дефектов. Расплавленная масса ленточной формы поступает в резервуар с оловом. Благодаря ему, стекло охлаждается и обретает ровную поверхность. Затем материал попадает в печь, на него наносится слой диоксида металла нужного оттенка. Стекло повторно охлаждается и проверяется на наличие изъянов.

Автомобильное

Схема автомобильного стекла

Этот вид стекла также изготавливается двумя способами.

Метод «Триплекс» позволяет делать трехслойные изделия – между двумя стекольными слоями прокладывается полимерная скрепляющая пленка. Это предотвращает появление ранений при деформации автостекла. Стекло обладает ударопрочными и звукоизоляционными свойствами, что повышает безопасность водителя и пассажиров.

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

Моллированное

Или гнутое стекло, используется в архитектуре, которая давно перестала быть прямолинейной. При производстве изделий стекломасса нагревается до определенных температур, размягчается до эластичного состояния, и из нее легко слепить нужный предмет. Это происходит под влиянием силы тяжести, которая заставляет материал приобретать выпуклую или вогнутую форму.

Моллированное стекло

Зеркальное

Стекло основано на листовом материале. Для его изготовления используются сода, известняк, песок и минералы без железной руды. Ингредиенты смешивают, помещают в ванные печи непрерывного действия. Полученную массу прокатывают через металлические валы, обжигают, подвергают полировке, металлизируют. Это длительный процесс.

Зеркальное стекло

Бронированное

Схема бронированного стекла

Стекло отличается повышенной стойкостью к пробиванию. Это многослойный материал, состоящий из обычного и закаленного полотна. Для производства бронированного стекла используют стекла толщиной до 10 мм, которые склеивают защитной поливинилбутиральной пленкой в поперечном растяжении.

Такое изделие обладает множеством достоинств:

• поглощает ультрафиолет;
• исключает прослушивание;
• обеспечивает безосколочность при разбивании.

Оптическое

Это стекло используется в разных областях науки и техники. Из него делают контактные линзы, призмы, кюветы. Ассортимент изделий довольно широкий. Это однородный высокопрозрачный материал определенного химического состава. Для его варки используют чистые ингредиенты, без загрязняющих примесей. Задача технологов – стекломассу расплавить в горшковых пламенных печах и достичь высокой степени однородности. Для этого используют методы механического перемешивания.

Видео по теме: Производство стекла в деталях

Необходимое оборудование для производства стекла

Изготовление стекла основано на использовании специального оборудования. Необязательно, чтобы оно было зарубежное. Отечественные агрегаты ничуть не уступают иностранным аналогам. Производственные линии имеют идентичные системы, состоящие из таких видов устройств:

Оборудование для производства стекла

• оборудование для подготовки сырья;
• установки для смешивания шихты;
• стекловарительное оборудование;
• при расширенном производстве может применяться линия пескоструйной обработки и приборы для упаковки изделий.

На первом технологическом этапе подготовки сырья, наравне с простыми установками, используются высокотехнологичные агрегаты.

Транспортировку ингредиентов осуществляют конвейеры.

Очистку от вредных примесей производят сложные станки, среди которых есть магнитные сепараторы. Они извлекают из песка металлы, способные испортить свойства готовой продукции.

Чтобы измельчить вещество, применяют мощные дробилки.

Второй этап производства связан с подготовкой шихты. Выбор компонентов зависит от свойств готового продукта. В этом случае используют специальное оборудование.

Высокоточные весы помогают правильно рассчитать дозировку. С их помощью отмеряют нужное количество кварцевого песка, соды, извести. При необходимости добавляют второстепенные материалы, определяющие прочность, цвет, светопропускную способность стеклянного изделия.

Подготовленные компоненты поступают в шихтосмеситель, который равномерно распределяет материалы по массе.

Третий, основной этап, предполагает плавление стекла в специальных печах с индивидуальными тепловыми и технологическими режимами. Стекольное печное оборудование имеет две классификации.

Классификация оборудования по технологическому параметру

Электрическая горшковая печь

Горшковые печи – используют на мини-предприятиях. Они предназначены для малого количества продукции. В их полости устанавливается от одного до шестнадцати горшков. Устройства позволяют выполнять высококачественные изделия, которые отличаются высоким светопропусканием и однородным химическим составом. Они предназначены для оптического, светотехнического и медицинского стекла.

В стекольной промышленности распространены ванные печи непрерывного и периодического действия в виде больших прямоугольных емкостей. Они бывают разной конструкции и размера. Оборудование содержит расплавленное олово, необходимое для охлаждения стекломассы.

Крупногабаритные ванные печи оснащены системой автоматического контроля над горелками, необходимыми для распределения температуры, давления и газа по всей поверхности устройства. Производство стекла происходит в определенной последовательности по всем частям бассейна, оснащенного оборудованием.

Классификация оборудования по принципу нагревания

Пламенные печи рассчитаны на сжигание топлива. У них низкий коэффициент полезного действия, так как тепловая энергия распределяется на нагревание шихты и котлов.

Электрическое оборудование позволяет производить любой вид стекла. Для их питания необходим ток. В качестве нагревателя используется стекломасса – именно она при высоких температурах выступает в роли электролита. При эксплуатации электрических печей отсутствуют теплопотери с отходящими газами.

Комбинированные газоэлектрические установки объединяют два типа тепловой энергии. Сжигание газа нагревает и плавит шихту, стекломасса обретает высокую температуру путем прямого сопротивления.

На четвертом, заключительном, этапе изготовления изделий из стекла происходит формирование конечного продукта. Для этого подходят разные станки:

• охлаждающее оборудование;
• формировочные установки;
• выравниватели стекла.

Выравниватель стекла

Тенденции в развитии стекольного производства

Современное стекольное производство развивается по трем основным направлениям: улучшение условий труда, автоматизация процессов и ориентация на выпуск «зеленой» продукции.

Для решения поставленных задач ведутся разработка и внедрение новых технологий, включая передовые разработки IT отрасли, активная модернизация действующих производств, вводятся специальные программы, предусматривающие сокращение рабочего дня, страхование сотрудников, установку эффективного вентиляционного оборудования.

Компенсировать вред, причиняемый экологии в процессе варки стекла, предприятия стремятся за счет активного использования вторичного сырья.

Состав стекла

Компоненты входящие в состав стекла можно разделить на следующие типы:

• Основа
• Обязательные оксиды щелочных металлов
• Компоненты, придающие особые свойства
• Вспомогательные вещества

Также в некоторых случаях, добавляют стеклобой.

Основу любого стекла представляет собой кварцевый песок или диоксид кремния. При чем в смесь для будущего стекла попадает только отборный песок, очищенный от примесей железа и от малейших загрязнений, допускается около 2% примесей. От этого зависит прозрачность самого стекла.

Обязательные оксиды щелочных металлов различны в зависимости от типа стекла. Например:

• для оконного стекла используют оксиды натрия, кальция или алюминия
• для хрустального - оксиды калия и свинца
• для лабораторного - оксиды натрия, калия, бора
• для оптического - оксиды бария, алюминия, бора

Компоненты для придания особых свойств подбираются, исходя из желаемого эффекта, например добавляют оксиды титана или бария для придания термоустойчивости, и так далее.

Вспомогательные вещества в большинстве своем представляют из себя осветители, обесцвечиватели и красители.

Современные разработки

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

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

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

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

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

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

Разновидности сырья для производства стекла

В промышленности под стеклом понимается не только тот материал, из которого сделаны окна. Существует много его видов, у каждого из которых свое назначение.

Процесс производства стекла известен людям с давних времен, но самые первые его образцы не отличались высоким качеством. Тогда люди не умели очищать сырье, и в составе конечного продукта сохранялось слишком много примесей, таких как металл или сера. Их присутствие делало стекло мутным, зеленоватым и хрупким.

По мере развития технологий росло и качество стекла. Современные методы производства основаны на термической обработке исходного сырья.

Самым часто применяемым веществом для изготовления стекла является оксид кремния, получаемый преимущественно из кварцевого песка. В нем могут содержаться различные примеси, состав которых зависит от того, где находится месторождение. Например, в белом песке присутствует оксид железа, придающий стеклу зеленоватый оттенок.

Кроме оксида кремния, в качестве сырья для производства стекла используются:

• карбонат натрия;
• оксид бора;
• карбонат калия;
• сульфат натрия.

Такие вещества являются стеклообразующими. Каждое из них влияет на свойства готового продукта. Например, в результате смешения оксида кремния и карбоната натрия получится однородная масса, называемая жидким стеклом. Добавление известняка или доломита сделает сырье нерастворимым в воде.

К сырью могут быть добавлены вспомогательные материалы:

• красители;
• осветлители;
• глушители (придают стеклу матовость).

Добавки влияют на устойчивость материала к различному виду воздействиям, светопроницаемостью и т. д. Например, для производства оптического оборудования нужно стекло с оксидом свинца, повышающим уровень светопреломления.

Виды

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

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

Технология матирования стекла

Обычное стекло – это очень просто. Хочется как-то оживить интерьер, добавив ему ярких красок и оригинальности. Сделать это можно при помощи нанесения рисунка, применяя технологию матирования.

Технология матирования стекла создает на нем такой узор, который долговечен, его нельзя ничем стереть, смыть. Данный метод позволяет нанести логотип, подпись, любое пожелание или же просто красивую картинку.

Существуют следующие способы матирования:

• химический;
• механическая обработка;
• нанесение обжиговых матовых покрытий;
• лакокрасочное покрытие.

Технология матирования химическим методом

Имеется огромное количество химических растворов для матового травления стекла, в которые входит плавкая кислота. Данный способ позволяет получить самый высококачественный рисунок, по сравнению с другими технологиями. В связи с этим, он пользуется огромной популярностью.

Механическая обработка

К данному методу относится: гравировка, шлифовка, пескоструйная обработка, гранение. Каждый из них основан на воздействии на поверхность стекла абразивных материалов.

Обжиговое покрытие

Данная технология основана на нанесении матового слоя изображения и последующий обжиг в печи. В данном случае поверхность получается не сильно гладкой, в отличие от обычного травления.

Лакокрасочное покрытие

Матирование стеклянной поверхности данным способом подразумевает покрытие полупрозрачными органическими лаками, красками и полиуретаном. Такая технология на много проще пескоструйной обработки.

Помимо этого, можно получить высококачественное и красивое изображение на стекле при помощи лазерной обработки. Встречается и плазменное напыление металлов. Тут расплавленные металлические микрокапли разогревают поверхность стекла при соприкосновении с ним. Такой термический удар приводит к появлению микротрещин и сколов. С их помощью и формируются матовые области узора. Но такая технология не сильно популярна из-за ее сложности и высокой стоимости сопутствующего оборудования с ингредиентами.

В домашних условиях можно осуществлять матирование мелких изделий при помощи специального спрея или жидкости.

Положительные особенности матирования:

• без каких-либо красок вы сможете создать на стекле или зеркале матовый рисунок любой сложности и геометрии;
• такая обработанная поверхность стекла пропускает достаточное количество света и создает загадочный интерьер.

На масштабной выставке стекольной промышленности, которая состоится уже этим летом в ЦВК «Экспоцентр» вы сможете более детально ознакомиться со всеми технологиями производства стекла, матирования, резки и т.д.

В большом павильоне будет представлено оборудование и продукция от сотни иностранных компаний: Италии, Германии, Франции, Австрии, Белоруссии, Болгарии, Венгрии и многих других.

Все об обработке стеклаДекорирование стекла

Специфика изготовления стекла и влияние протекания техпроцессов на его свойства

Процесс создания стекла состоит из нескольких стадий.

Подготовка сырья и его подача в приемные бункеры, добавление дополнительных компонентов. Перед этим сырье измельчается до порошкообразного состояния. Пропорции должны быть идеально соблюдены, поэтому для дозировки компонентов используются электронные весы.

Выход стекла из плавильной печи

Отправка подготовленного вещества в плавильную печь. Здесь сырье для стекла расплавляется и превращается в однородную жидкую массу. Температура в печи настраивается в зависимости от того, стекло какого качества нужно получить.

Варка стекломассы, осуществляемая в ванне, наполненной расплавленным оловом, при температуре от 1200 ⁰С. В процессе варки в стекломассу могут быть добавлены красители. Из-за разницы в плотности жидкости не смешиваются, а поверхность стекла становится ровной и гладкой.

Если на каком-то из этих этапов допустить ошибку, то качество готового продукта может понизиться.

1. Придание изделию необходимой формы. На этом этапе стеклоизделие должно остыть до 250 ⁰С. Чтобы оно не получило трещины, остывание должно быть постепенным.
2. Закрепление формы. Этот процесс заключается в термической обработке и состоит из нескольких стадий: быстрое охлаждение, медленное воздействие, быстрое повышение температуры до обычной. Остывание не должно быть резким, иначе на стекле могут появиться трещины.
3. Проверка качества полученного изделия. Как правило, на конвейере присутствует специальный автомат, проверяющий стеклоизделие.
4. Упаковка готовой продукции.

Описанный выше процесс позволяет получить в результате стандартное стекло. Если требуется получение стекол с особыми свойствами, то использоваться другие методы.

Виды стекла и обработки зависимо от назначения

Для роста мехпрочности стекла в случае остекления окон, витрин, перегородок и т.д., листовое стекло надо закалить в спецпечах по принципу охлаждения-разогрева, то есть производства стекла закаленного. Изначально стекло разогревают немного выше температуры размягчения, потом сразу охлаждают при помощи струй холодного воздуха. Закаленное стекло подвергать мехдействиям нельзя, поэтому в случае надобности в них делают отверстия, вырезы, перед закалкой.
Закаленное стекло в несколько раз прочнее простого стекла, потому что при охлаждении сначала затвердевает стеклянная поверхность, а потом уже внутренние слои, в период остывания которых, в верхней слое стекла появляются остаточные напряжения сжатия, обеспечивающие прочность.
В разных государствах остекление верхних этажей, балконов и лоджий разрешается лишь закаленным стеклом, потому что в случае его разбития не появляется больших осколков, которые способны нанести повреждения. Есть стандарты качества по закаленному стеклу. В случае разрушения острым молотком, весом 75 граммов, закаленное стекло рассыпается меньше чем на четыре десятка осколков в квадрате 50х50, то есть не менее чем на полторы сотни осколков в 100х100.
Новинка стеклянной промышленности — стекла, ламинирующиеся вместе с прочной пленкой, спецламинирующей жидкостью. Подобная технология дает возможность защититься от повреждений в случае разрушении стекла, потому что все стекло на раме или пленке остается. Подобные конструкции имеют высокую шумоизоляцию, хорошую защиту от солнца.

Основной технологический метод производства

Горизонтальный вариант производства стекла производится на расплаве металла. В 1959 компания из Англии «Pilkington» создала варианты производства стекла листового. По таким разработкам, стеклянная лента формируется прямо на расплавленном олове. Так создается флоат-стекло и термически-полированное. Отличительные особенности флоат-стекла марки М1-М4 или полированного – большая светопропускающая возможность на уровне 89-90 процентов, отличные оптические свойства, за счет которых искажение изображения исключено, глянцевая поверхность. Как раз такое стекло на данный момент чаще всего применяется в производстве самых современных стеклопакетов, включая и многослойные. Ширина стеклянных листов бывает разной — 3 -19 мм. Стекло, с толщиной больше 8 миллиметров, чаще других применяется для производства витрин.

Вариант вертикального вытягивания – способ, который применяется в момент производства стекла «тянутого» с толщиной в 2 -12 мм, ВВС и БВВС. Метод такого вытягивания основывается на том, что из стекловаренной печи извлекают вязкую стеклянную массу и тщательно охлаждают ее в холодильных камерах, затем, с помощью спецмашин, производится вытягивание в непрерывные ленточки. Существует два варианта вытягивания – безлодочный и лодочный, БВВС и ЛВВС. В случае лодочного способа стеклянного производства форму по виду прямоугольного бруса, сделанную из огнеупорного материала, имеющую сквозную продольную щель, погружают в стеклянную массу.

Стекломасса при этом выдавливается над формой и моментально охлаждается при помощи водяных холодильников, установленных по обе стороны от нее, затем вращающиеся валки автомашины оттягивают затвердевшую стеклянную ленту. В случае такого способ стеклянного производства поверхность стеклянной ленты выходит я неравномерной, потому что создается продольная полосность по причине продольной щели в форме лодочки. Безлодочное же вертикальное вытягивание проходит без участия форм со свободной поверхностью. Вязкость массы стекла регулируется при помощи экранирования узла формирования и водяных холодильников оградительными спецустройствами. По краям ленты идет установка бортоформирующих роликов, при помощи которых создаются, а также удерживаются ее борта. В случае такого варианта стеклянного производства ленточная поверхность выходит более качественной, но перемены в температурном режиме и химсоставе стекломассы могут стать причиной сильных оптических искажений.

Технология резки стекла

Резка стекла – это довольно непростой процесс, но он самый популярный среди всех технологических операций с данным материалом. Чаще всего нам приходится резать стекло при обычной его замене в окне либо двери. Это самая распространенная потребность заказчиков в нынешнее время.

В связи с тем, что стекло обладает своеобразной структурой и отличается хрупкостью при непрофессиональном обращении с ним. Оно крошится, образовываются сколы, трещины.

Подгонка стекла под нужные размеры вызывает огромные трудности, если не знать технологию резки. Ведь еще совсем недавно многим профессиональным мастерам был известен только лишь один метод резки стекла при помощи алмазного стеклореза.

После этого процесса следовал механический надлом стекла, который не всегда был эффективным и даже небезопасным. Современные технологии внесли свои коррективы и существенно упростили данную операцию.

Данный вид операции можно встретить во многих отраслях промышленности: от остекления зданий и сооружений до отделки коттеджей. Для дизайнеров интерьера резка стекла открыла широкие горизонты творчества.

Для получения высокой точности готовой продукции, используются специальные шаблоны. Технология резки стекла подразумевает порезку данного материала, так как при попытке полного разрезания стекла, оно просто распадется на мелкие частички. Во избежание этого, на поверхности прочерчиваются неглубокие царапины, соответствующие контуру готовой продукции.

Стекло не имеет кристаллической решетки, и при механическом воздействии на него оно ломается по произвольной технологии. Данные надрезы способствуют правильному разлому, именно в этом месте.

При резке стекла большое значение имеет:

• диаметр инструмента, который осуществляет резку;
• скорость данной операции;
• угол заточки кромки реза;
• давление резца на поверхность стекла.

Соблюдая правильную технологию выполнения каждой операции, можно осуществить максимально простое и очень аккуратное разрезание листа стекла.

При помощи гидроабразивной резки стекла можно разрезать любую конструкцию данного материала, например, многослойное армированное стекло. Применяется такая технология на многих крупных предприятиях, которые производят стекло. С помощью тонкой линии реза можно создавать потрясающие декоративные изделия, которые будут иметь «хитроумное очертание».

Благодаря высокоточному оборудованию теперь можно изготовить то, что раньше делалось только лишь вручную. Любой чертеж, фотография или рисунок вводится в компьютер установки, и через несколько минут на выходе вы уже сможете наблюдать готовое изделие. Благодаря компьютерной системе оборудования можно получить максимальную точность выполнения данной операции.

Фигурная резка . Не всегда нам нужно ровно отрезать стекло. Зачастую возникает потребность в получении изделия нестандартной формы с интересным и необычным дизайном. В таких случаях применяется фигурная резка. Такие изделия все чаще используются для остекления различных строительных конструкций. Технология резки стекла данного типа обязывает наличие специального оборудования.

Технология обработки стекла

Изготовление кромки фигурной кромки, полировка, шлифовка, просверливание отверстий, склейка стекла по уникальной технологии и другие операции со стеклом – это переход на совершенно иной уровень оформления вашего интерьера.

Современная технология обработки стекла позволяет увеличить область его использования. Вы сможете применять данный материал в качестве витрин, дизайна мебели, дверей, перегородок, полок и т.д. Потребительские свойства стекла совершенствуются каждый день. Это приводит к выдвижению все новых и новых требований к методам его обработки.

Для того, чтобы стекло не причинило травму, его края шлифуют. Обработка кромок позволит создать индивидуальную деталь интерьера.

Существует несколько видов такой обработки:

• Фаска – шлифовка кромки стекла под углом в 45 градусов. Это самая распространенная операция.
• Фацет . В данном случае верхняя кромка стекла снимается до половины или трети. Все зависит от толщины изделия. Кромка такого стекла становится более выразительной. Ширина среза может доходить до 40 миллиметров. Внешний вид такого участка становится матовым, если его отшлифовать, и прозрачным – при полировке. Это самый трудоемкий и декоративный процесс.
• Карандаш . Кромка стекла снимается на 1-3 миллиметра.

Полирование, притупление и шлифование кромки сделает края стекла безопасными и ровными.

При помощи такой обработки, как фьюзинг (термическое соединение), вы сможете объединить несколько изделий из стекла. После нагревания данного материала до определенной температуры оно размягчается, и детали спекаются между собой. При этом их форма остается неизменной. С помощью фьюзинга можно добиться невероятных декоративных эффектов для витражного стекла.

Моллирование . Это еще один вид обработки стекла. Технология данной обработки заключается в придании листу необходимой формы. Для этого стекло нагревается до размягчения. Получают рельеф путем укладки стекла на конструкцию необходимой формы, после чего его обжигают в несколько этапов. Также, выполняется закалка стекла, чтобы оно было прочным, безопасным и термостойким. Применяют эту технологию для создания вставок из данного материала и изготовления габаритных деталей. Такая обработка довольно дорогостоящая, но очень эффективная и пользуется существенной популярностью.

Технология химического травления основана на взаимодействии паров плавиковой кислоты с поверхностью стекла. Благодаря травлению удается получить матовый и прозрачный рисунок, который может иметь разную глубину. Используют такую технологию для декорирования дорогостоящих высокохудожественных изделий из стекла.

Сверление . Данная технология позволяет получить в стекле отверстия любого диаметра. Во время сверления режущая часть сверла постоянно охлаждается при помощи воды. Сверлить стекло необходимо на больших оборотах, с минимальным давлением на поверхность и с двух сторон. В связи с тем, что во время сверления образуются микротрещины, необходимо производить последующую раззенковку отверстия. Выполняется такая операция при помощи сверла с алмазным напылением.

Технологии производства стекла в России

Технология производства стекла основывается на таких процессах, как:

• подготовка сырья;
• формирование шихты;
• варка стекла;
• охлаждение;
• формирование изделия;
• отжиг и обработка.

Этапы производства стекла

К основным компонентам при изготовлении стекла относятся такие вещества, как: кремнезем, SiO2 и Na2CO3. Двуокиси кремния в промышленном стекле содержится порядка 40-80 процентов, а в кварцевом – 96-100%. Во время стекловарения очень часто в качестве кремнезема используют кварцевый песок. При производственной необходимости его могут дополнительно обогатить.

Для осветления используют такие вещества, как сульфат, хлорид натрия, нитрат аммония и другие. Прежде чем приступить к варке стекла, все компоненты тщательно просеиваются, сушатся и тщательно перемешиваются до получения однородной массы (порошка). Если есть необходимость, то их дополнительно измельчают.

Следующим этапом идет помещение шихты в печь для варки стекла. После того, как она нагрелась, из нее испаряются гигроскопические и химически связанные частички воды. На этапе силикатообразования происходит разложение всех компонентов. Изначально они выглядят как спекшийся конгломерат.

С ростом температуры в печи начинают плавиться отдельные силикаты. Растворяясь, они образуют непрозрачную массу. Данный этап завершается при достижении температуры отметки в 1200ºС, когда остатки шихты уже растворились и расплав стал прозрачным.

На этом производство стекла в России не завершается. Стеклообразование – это процесс растворения зерен кварца в силикатном расплаве. В результате образуется однородная стекломасса. Данный процесс протекает намного медленнее, нежили силикатообразование, и занимает до 90 процентов времени провара шихты. В процессе варки стекломассы при температуре 1500-1600 градусов из нее удаляются остатки газов.

Производство стекла в России включает еще один этап – осветление. Тут, для ускорения процесса, добавляют осветлители, которые еще и снижают поверхностное натяжение стекломассы. При помощи огнеупорных мешалок весь расплав тщательно перемешивается. Также, через него могут пропускать сжатый воздух или газ.

Параллельно с осветлением идет еще и процесс гомогенизации. На этом этапе идет усреднение полученной стекломассы по составу при ее перемешивании.

Производство стекла в России завершается таким этапом стекловарения, как охлаждение (студка). При этом выдерживается та вязкость стекломассы, которая в дальнейшем позволит сформировать готовую продукцию. В основном, это температура порядка 700-1000ºС. На данном этапе самое главное очень медленно понижать температуру.

Производство любого стекла определяется установленными технологическими нормами. Формирование же готовых изделий из полученной стекломассы происходит механическим способом (прессовка, прокатка, выдувание и т.п.) на специальном стеклоформующем оборудовании.

Следующим этапом идет отжиг. Тут выдерживается определенная температура, при которой стекло немного мягкое. Это позволяет снять напряжение в стекле, которое появляется при быстром охлаждении.

Производство листового стекла

Листовое стекло изготавливается из двух основных ингредиентов – это карбонат натрия и кварцевый песок. Ранее, при изготовлении данной продукции использовался метод вертикального вытягивания. Но он финансово и технологически уже устарел.

Производство листового стекла сегодня – это «Флоат-метод». Основывается он на размещении стекломассы в специальной ванне, где находится расплавленное олово.

В промышленных масштабах производство листового стекла началось еще несколько десятилетий тому назад. Популярность данного типа продукции поддерживается благодаря новым современным и инновационным технологиям, которые обеспечивают непревзойденное качество.

Типы листового стекла

Листовое стекло может быть изготовлено следующих типов:

• термостойкое;
• огнестойкое;
• теплозащитное;
• закаленное;
• ударопрочное;
• ламинированное и т.д.

Это позволяет применять его в различных отраслях, но самым основным является строительство и автомобилестроение. Высочайший рост автомобильного рынка способствовал и увеличению производства листового стекла. Стоит отметить, что в данной отрасли стекло просто незаменимо.

Производство стекла в промышленных условиях

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

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

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

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

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

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

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

Технология изготовления

Реакция получения стекла происходит только под воздействием высокой температуры — не менее 1600 градусов. Для обеспечения таких условий используется специальная печь. Весь же процесс можно описать в виде взаимосвязанной последовательности этапов:

• 1. Вначале сырье тщательно измельчается до порошкового состояния и перемешивается между собой. При этом здесь важна идеальная точность, так что перед смешиванием компонентов нужно все отмерять при помощи электронных весов.
• 2. Далее порошок отправляется в плавильную печь, где при высокой температуре происходит процесс получения стекла. Все составные части расплавляются и образуют однородную жидкую массу. Температура обработки зависит от марки получаемого материала. При использовании тугоплавких материалов в качестве присадок, нужно увеличивать количество подаваемой тепловой энергии.
• 3. Далее расплав попадает в ванную с жидким оловом, прогретым до 1000 градусов Цельсия. Благодаря меньшему показателю плотности жидкости не перемешиваются между собой, зато стекло получает идеально ровную и гладкую поверхность.
• 4. После «оловянной ванны» материал продолжает свое движение по конвейеру, так как ему нужно остыть до температуры примерно 250 градусов, чтобы начался процесс затвердевания. При этом охлаждение должно быть постепенным, иначе изделие попросту треснет и придется отправлять его на утилизацию или переработку.
• 5. В конце происходит резка или изготовление стекла нужно конфигурации. Также на любом конвейере имеется автомат качества, проверяющий итоговый результат.

Такая технология изготовления стекла уже является давно устоявшейся, но не единственной. В некоторых ситуациях может использоваться другой подход. Это актуально с получением особых стекол, которые с кремниевым материалом имеют из общего лишь одно название. Они могут даже иметь жидкое физическое состояние, в то время, как все стекла привычно ассоциируются с высоким уровнем твердости.

Поэтому нужно рассмотреть еще один процесс — получение жидкого стекла. Он состоит в обработке кремнеземсодержащего сырья щелочными растворами натрия или калия. При этом для нормальной скорости протекания реакции нужна температура кипения щелочи и высокое давление, которое можно обеспечить при помощи специального оборудования.

Оборудование для изготовления стекла

Для производства стекла потребуются следующие устройства:

• управляемый канал для подачи сырья;
• механизм для разрезания жидкой массы;
• пресс на несколько форм с пультом управления;
• система охлаждения формирующей машины;
• гидропривод пресса;
• устройство, достающее готовое изделие из формирующего аппарата;
• линия-транспортер, управление которой будет осуществляться автоматически, без контроля оператора;
• , в которых будет осуществляться плавление сырья и отжиг готовой продукции;
• аппарат, наносящий краску, и механизм, высушивающий готовое стеклоизделие;
• аппарат, промывающий готовое стеклоизделие.

Требования к качеству

Готовое стеклоизделие должно отвечать техническим, функциональным, эргономическим и эстетическим требованиям.

Технические требования – это соответствие продукции требованиям нормативно-технических документов.

По функциональным требованиям поверхность стеклоизделия должна быть гладкой, исключено наличие посторонних включений и внешних дефектов.Согласно эргономическим требованиям, стеклоизделие необходимо производить удобным и безопасным в эксплуатации.

К эстетическим требованиям относятся оригинальный внешний вид, соответствие моде и высокое качество обработки.

Из чего делают стекло

В соответствии с классической технологией, основными сырьевыми компонентами в производстве стекла служат кварцевый песок, сульфат натрия, доломит и известняк. Для ускорения производственных процессов применятся так называемая шихта – специфические окислы, способствующие стеклообразованию. Они могут быть базовыми либо кислотными. Для придания стеклу заданных свойств используются вспомогательные «ингредиенты» – марганцевые, хромовые и кобальтовые красители, осветлители (селитра, трехокись мышьяка) и т. д.

Базовыми компонентами стекольной смеси являются песок (70%), сода и известь (30%). После добавления прочих веществ согласно технологическому процессу, масса перемешивается, расплавляется, охлаждается и нарезается на листы заданного размера. Современные производственные линии рассчитаны на выпуск листового стекла толщиной 2-50 мм и размером 5х3 м².

Особенности российского рынка

Лидерами стекольной промышленности Российской Федерации являются 11 заводов, крупнейшие среди которых: ОАО «Эй Джи Си БСЗ» (Нижегородская область), ОАО «Саратовстройстекло» (Саратовская область), ОАО «Салаватстекло» (Башкортостан), ООО «Эй Джи Си Флэт Гласс Клин», ООО «Пилкингтон Гласс» (Московская область). Именно перечисленные предприятия выпускают 90% отечественного листового стекла. Причем только 30% объема стекольной продукции на рынке поставляется из-за рубежа.

Стекольное производство потребляет 21% сырьевых ресурсов, порядка 8% топлива,13% электрической энергии от общего промышленного объема РФ.

Производство энергосберегающего стекла

Большой известностью пользуются стекла энергосберегающие (И-стекло, К-стекло, I-стекло, Е-стекло и иные несуществующие стекла). В реальности стекла называются Low-E (Лоу-И), точнее сказать Low Emission, К-стекло — название стекла низкоэмиссионного под маркой Пилкингтон. Создаются подобные стекла при помощи нанесения на стеклянную поверхность прозрачного тонкого покрытия, обладающего хорошей теплопроводностью. Главная характеристика энергосберегающего стекла — излучательная способность, которая в сезон отопления возвращает в жилое помещение до 70 процентов тепла, излучаемого обогревательными приборами.
Нанесение несколько-слойных покрытий на стекло превращает его в селективное стекло, которое способно выборочно отражать или пропускать оптическое излучение. Свет солнца сквозь такое стекло хорошо проходит, а излучение тепла отображается в квартиру обратно.
Селективное стекло бывает двух видов, имеет мягкое и твердое покрытия, зачастую на стекло такого класса наносится вакуумное напыление. По коэффициенту способности излучения разница равна 1,5 раза.

Изготовление стеклянных изделий

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

Производство промышленных стеклянных изделий

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

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

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

Как делают художественные стеклянные изделия

Художественные стеклянные изделия делают все из той же стеклянной массы. На производстве таких изделий стоит все та же печь, но только температура для изготовления немного ниже промышленных, около 1200 градусов. Непосредственно само изделие делают стеклодувы. Стеклодувы как ювелиры для стекла, они могут работать как в одиночку, так и парами или даже больше.

При помощи длинной трубки мастера по стеклу достают необходимое количество раскаленного стекла прямо из печи и сразу же начинают придавать ему форму различными методами, при этом периодически выдувая через трубку. В процессе можно будет добавить еще материала, например для каких либо дополнительных деталей. Совсем маленькие детали делаются отдельно, тоже различными методиками.

После формирования деталей и общей формы изделия, его на сутки помещают в другую печь для обжига. Как правило, температура в разогретом состоянии около 400 градусов, на ночь такую печь выключают и изделия в ней постепенно остывают до 70 градусов, там самым закаляясь и затвердевая.

Основные методы производства стекла

Изготовление стекла представляет собой сложный технологический процесс, основанный на знании химических формул и требующий больших инвестиций. Классический способ базируется на плавке исходного сырья с добавлением усилителей, красителей, глушителей и обесцвечивателей. Полученную массу охлаждают, чтобы не было мелких кристаллов. Она должна объединиться в монолит.

На сегодняшний день листовое стекло является основным продуктом промышленности.

Метод Эмиля Фурко

Предполагает вертикальную машинную вытяжку материала. Стекло подвергается плавлению в стекловаренной печи, затем полученная жидкая стекломасса вытягивается с помощью прокатных валов, перемещается в шахту охлаждения и распределяется на куски. На заключительном этапе лист шлифуется и полируется. Толщина изделия зависит от скорости вытягивания. Этот способ получил название – «вытянутое стекло».

Флоат-метод

В переводе с английского языка означает «плавать, держаться на водной глади». Идея изготовления изделий из стекла таким способом господствовала еще в начале XX века. Однако развитие она получила в середине прошлого столетия, когда английская компания «Пилкингтон» решила применить промышленный процесс на практике.

Флоат-метод заключается в том, что вязкая стеклянная масса после печи принимает горизонтальное положение. На плоском оборудовании она подается во флоат-ванную с расплавленным оловом и газовоздушной атмосферой. Материал плывет по поверхности, обретает форму и вбирает в себя микроскопические частицы олова. После чего стекломасса охлаждается и подвергается отжигу.

Полотно обретает гладкую поверхность. Его не нужно обрабатывать, полировать или шлифовать. Листовое стекло имеет:

• определенную стабильную толщину;
• высокое качество;
• хорошую светопропускную способность;
• отсутствие оптических дефектов;
• высокий уровень производительности.

Оно широко применяется в быту и в строительстве. Предметы, сделанные по флоат-методу, используются для оконных, облицовочных конструкций, витрин, зеркал, мебели, техники. Ассортимент товаров настолько велик, что неопытный потребитель может прийти в замешательство. На основе листового полотна делают армированное стекло с фигурными ячейками.

Вспомогательная обработка

Дополнительная обработка стекла предполагает нанесение лакокрасочного покрытия на ту сторону, которая не взаимодействовала с расплавленным оловом и не приобрела микроскопический оловянный слой. Определить качество поверхности стекла помогают специальное оборудование – оптический фильтр, ультрафиолетовая лампа. Способ определения оловянной стороны помогает окрашивать полотно полиуретановой эмалью, наносить определенные рисунки. Это открывает перспективы для нестандартных дизайнерских решений.

Сегодня многие предприниматели предпочитают заниматься вторичным бизнесом, который основан на переработке материала и на производстве определенных изделий. Это могут быть зеркала, сувениры из стекла, стеклопакеты, селективное стекло, элементы мебельной промышленности. Современные технологии, основанные на применении новейшего оборудования, позволяют получать из стекла разнообразную декоративную продукцию с необычными эксплуатационными качествами.

Производство стекла – прибыльное дело, имеющее много достоинств:

• востребованность;
• высокий уровень окупаемости затратных материалов;
• возможность изготовления широкого ассортимента товаров.

Рассмотреть себя в витрине магазина, умыться и глянуть утром в зеркало, понаблюдать за диковинным перемешиванием кофе с молоком сквозь прозрачные стенки чашки — привычные занятия. И никто не задумывается о том, какой путь делает стекло, чтобы стать неотъемлемым атрибутом быта современного человека. Все начинается со смешивания необычных ингредиентов.

Стекла начинается с подготовки и смешивания составных частей. От степени подготовки ингредиентов зависит качество стеклянных изделий.

Сырье

Наиболее распространено Название происходит от названия химического элемента оксида силициума — SiO 2 . Кварцевый песок — представитель данного вещества в природе.

Сульфат натрия, известняк, сода — вот из чего делают стекло. В состав добавляют немного стеклобоя.

Сортировка основы для стекла

Перед тем как изготовить стекло, песок просеивают и сортируют. Сырье худшего качества пускают на производство оконного стекла, лучшее — на изготовление посуды, украшений, оптических линз и художественных изделий. Сказывается разница в размере крупинок и химическом составе: чем мельче песок, тем шире сфера его применения. Если преобладают крупные песчинки, то такой песок — основное сырье для оконного стекла.

Начальная сортировка

Отсортированный песок транспортируют в цеха для дальнейшей обработки. Кварцевое сырье помещают в барабаны, стенки которых состоят из тончайшей пленки. Когда барабаны вращаются, песок омывается чистой водой без моющих средств. Пленка пропускает воду. Содержимое выбрасывается на конвейер, который протрясает содержимое, отсеивая крупные камешки.

Сортировка от металлов

Далее следует этап тонкой фильтрации для очищения песка от включений металлов. Попадание последних изменит химический состав стекла. Для этого используют спиралевидные вертикальные желоба. Под воздействием центробежной силы тяжелые металлические частички прижимаются к внутренне части желоба, более легкий песок по внешнему краю промывается и идет дальше.

Сушка

Влажное сырье подвергается сушке. Кварцевый песок подается на круглый вращающийся конвейер. Снизу он продувается горячим воздухом. Высушенное сырье подается к месту дальнейшей обработки.

Плавление

К песку добавляются остальные составные элементы. Все засыпается в плавильную печь. При температуре в 1600 градусов все переплавляется и перемешивается специальной лопаткой, которая постоянно охлаждается прохладной водой.

Охлаждение и выравнивание стеклянной поверхности

Полученная смесь выливается в ванны, наполненные расплавленным оловом. Плотность последнего меньше плотности горячего стекла, поэтому оно ровно растекается по ванне. При этом охлаждается до температуры в 600 градусов, ведь температура олова ниже температуры жидкого стекла. Крупный ролик вытягивает мягкое стекло и проталкивает дальше.

Нарезание

Полученный «бесконечный» стеклянный лист надрезается алмазом. Режущее устройство двигается по траектории под углом. Лист подается постоянно двигающимися валиками. Алмаз «улавливает» движения, подстраивается и надрезает ровные листы. Далее один из валиков приподнимается и стекло рассоединяется по линии отреза.

Перемещения стекла

Полученные листы перемещают при помощи роботов, которые имеют вакуумные насадки. Они захватывают стекло и переносят на указанное человеком с помощью пульта место.

Мы рассказали об основных этапах и технологии производства стекла прозрачного. Его чаще используют, чем цветное.

Цветное стекло

Для создания оригинальных витражей необходимы хрупкие стеклянные листы разных цветов. Перед тем как сделать цветное стекло, нужно выбрать желаемый цвет. В измельченное сырье добавляется химический элемент, который окрасит прозрачное стекло. Оранжевый цвет получится, если добавить сульфит кадмия и цинковые белила. Для создания красного оттенка — селен. От количества добавляемого вещества зависит цвет и интенсивность окрашивания.

Оборудование для изготовления

Процесс производства стекла, конечно, длительный, но в настоящее время большинство операций автоматизированы. Оборудование разнообразное и дорогостоящее.

Основное оборудование стекольных заводов:

• транспортные средства для перевозки песка из карьеров к конвейерам;
• конвейерные ленты для перемещения сырья к местам сортировки;
• барабаны для мытья песка;
• сортировочные устройства;
• фильтрующие установки;
• установки для смешивания компонентов;
• стеклоплавильные печи;
• ванны для выравнивания или устройства для вытягивания листов стекла;
• укомплектованные роликами конвейеры для передвижения стекла по цеху;
• автоматизированный прибор с алмазом для разрезания листов;
• пневматические захватывающие устройства.

Стекло в домашних условиях

Народные умельцы могут изготовить стекло даже дома. Для начала нужно просчитать пропорции компонентов. Изучив, из чего делают стекло, в состав будущей стеклянной смеси включают: песок, соду, известь, стекло битое.

Порядок изготовления стекла дома:

1. Подготовка основных компонентов. Необходимо 180 грамм пищевой соды нагреть на огне до испарения влаги. Прогреть 400 грамм просеянного промытого песка на огне, просушить. Измельчить 80 грамм извести. Засыпать в одну посуду. Добавить 10 грамм борной кислоты и две столовой соли пищевой.
2. Чтобы самому изготовить стекло, следует подготовить емкость. Металлическую посуду для сохранения целостности в сильном огне желательно обмазать смесью из жидкого стекла и глины в несколько слоев. Для этого несколько ложек глины для лепки перемешать с водой до жидкого состояния. Затем добавить одну-две ложки жидкого стекла. С помощью кисточки покрыть посуду.
3. Прокалить обмазанный сосуд на газе. Его поверхность покроется выпуклыми «пупырышками».
4. Подготовить стеклянный бой: разбитую посуду просеять. Три столовые ложки мелких стеклянных частичек засыпать в посуду для варки. Добавить остальное сырье.
5. Полученную шихту поставить в огонь. Поддувать можно с помощью горна. Через три-четыре часа смесь расплавится до жидкой консистенции стекла.

Стандарты качества

Видов стекла огромное множество. Для определения качества каждого вида созданы государственные стандарты, в котором описаны свойства и качественные характеристики.

Существуют ГОСТы для стекла кварцевого, листового, медицинского, многослойного, моллированного, неорганического, оптического и прочих разновидностей. В них описаны технологии производства, марки, методы определения качества, классификации.

Марки стекла

Крупные производственные компании занимаются выпуском листовых видов стекла широкого перечня. Это связано с популярным остеклением крупных офисных и торговых зданий в крупнейших городах. Поэтому производственники часто используют № 111-90 ГОСТ «Стекло листовое. Технические условия».

По назначению стекло подразделяют на такие марки:

• М1 — зеркальное улучшенное. Толщина изделий не более 6 мм и не менее 2 мм. Предназначено для ветровых стекол автомашин, зеркал качественных.
• М2 — зеркальное. Используют для производства зеркал, стекол в общественном транспорте.
• М3 — полированное техническое. Производят декоративные элементы мебели, зеркала.
• М4 — полированное оконное. Служит для качественного остекления конструкций светопрозрачных, безопасных стекол транспортных средств.
• М5 — неполированное оконное улучшенное. Используется для стекол сельскохозяйственного транспорта.
• М6 — неполированное оконное. Служит для создания светопрозрачных конструкций.
• М7 — полированное витринное. Толщина составляет от 6,5 мм до 12 мм. Используют при оформлении витрин, витражей.
• М8 — неполированное витринное. Из него изготавливают витрины, фонари.

Классификация стеклянных изделий

Вокруг человека полно предметов из стекла или с его включениями. Обобщить их можно по назначению использования.

Основные группы изделий из стекла:

1. Бытовые изделия. Которые в свою очередь подразделяют на хозяйственные, художественно-декоративные, кухонную посуду. Хозяйственные изделия служат для консервирования и хранения продуктов питания. Художественно-декоративные — обладают высокими эстетическими свойствами и служат для украшения интерьера. Кухонная утварь изготавливается из боросиликатного или ситаллового стекла, обладающего огнеупорными свойствами. Поэтому ассортимент представлен жаровнями, кастрюлями, утятницами.
2. Строительное — стекло, используемое в строительстве. Производство включает в себя стекло для окон, витрин, витражи, стеклопакеты, стеклоблоки, прочие строительные изделия.
3. Техническое — стекло, имеющее узкую специализацию. Включает в себя медицинское оптическое, лабораторную посуду, транспортное, используемое в электрике, детали для автомашин.

Применение стекла

Используется стеклянная продукция во многих сферах человеческой деятельности. В некоторых важна его твердость, в других — прозрачность, качество ценится везде одинаково.

Направления применения стекла:

1. Оптика. Первоочередное значение придается прозрачности будущих оптических элементов. Используется в научной, военной, аэрокосмической деятельности и для выпуска потребительской оптики.
2. Прозрачное стекло. Активно применяют в строительстве для возведения световых конструкций.
3. Цветное стекло — основа при создании витражей, прочих мозаик.
4. Художественное стекло. Данный вид используют для создания оригинальных украшений, элементов интерьера.
5. Стеклоэмаль. Это прочный материал с высокой устойчивостью к истиранию. Активно используется для покрытия керамической плитки, ванн, сантехники из фаянса, гальванических ванн.
6. Стеклоткань, стекловолокно. Из них производят стекловату, стеклотекстолит и другие материалы.
7. Оптическое волокно. Оно служит для изготовления особых нитей для проведения связи, интернета, телевизионных сетей.
8. Фотохромное стекло. Для защиты от света используется данный вид стекла. Применяют при производстве солнцезащитных очков, для затемнения окон в общественном транспорте.
9. Диэлектрическое стекло — активно используется для производства изоляторов в электротехнической промышленности.

Места производства стекла

Во многих странах бывшего СССР сохранились стекольные производства. Это обусловлено доступностью сырья и относительной простотой производства.

Стекольное производство в России представлено следующими компаниями:

ООО «БСЗ» - Боярский стекольный завод, крупнейший производитель. Выпускает закаленное, тонированное стекло и триплекс. Продукция используется в автомобильно-строительной промышленности: для ветровых стекол, боковых стекол в автомашинах. Расположен в городе Бор, Нижегородской области.

ОАО «Салаватстекло» выпускает листовое стекло для производства торгового оборудования, мебельной и транспортной промышленности. Предприятие производит стеклянные бутылки. Производство размещено в Республике Башкортостан, городе Салавате.

ОАО «Саратовстройстекло» выпускает стеклянные листы современным флот-способом. Предприятие изготавливает стекло марок М1, М4 и М7. Продукцию Саратовского стекольного завода использовали при строительстве Кремлевского дворца съездов, гостиницы «Россия» и ряде других.

ООО «Пилкингтон Гласс» — британский производитель стекольной продукции на территории Московской области. Изготавливает специализированную линию солнцезащитного стекла, которая широко применяется для остекления зданий. Продукция обладает высокими шумоизоляционными свойствами, поэтому используется при остеклении зданий рядом с автомобильными дорогами и железнодорожными ветками.

ООО «Гардиан Стекло Рязань» — предприятие России, в производстве которого применяются последние технологии и оборудование. Компания изготавливает стекловолоконную теплоизоляцию, солнцезащитное и мультифункциональное, энергосберегающее стекло. Работает линия производства зеркал с окрашенной поверхностью.

ОАО «Востек» — производственный комплекс, который занимается выпуском листов стекла для использования в производстве окон и остекления теплиц. Акционерное общество производит багетное, матированное, закаленное стекло. Занимается реставрацией католических храмов и прочих ценных построек, работает линия автоматического разрезания стекла. Продукция поставляется в Англию, Голландию, Германию. Производство находится в Городе Санкт-Петербург.

ЗАО «Символ» - московское предприятие изготавливает листовое стекло для автомобильной промышленности, предлагает широкий выбор ударостойкого многослойного стекла.

Можно изготовить стекло как на крупном промышленном производстве, так и дома. Основным действующим веществом является мелкий кварцевый песок. Самый главный вид оборудования — плавильная печь, процессы в которой полностью автоматизированы. Человек почти без усилий получает материал широкого спектра применения - от производства стеклопакетов до получения нитей оптоволокна.

Основу стекла составляет один из самых распространённых материалов: кварцевый песок. Его подвергают специальной обработке, нагревая до критических температур. При этом отдельные частички песка сплавляются между собой. Затем следует быстрое охлаждение получившейся массы, в ходе которого песчинки просто не успевают вернуться в первоначальное состояние.

Процесс изготовления стекла состоит из нескольких этапов :

1. Песок плавят до жидкого состояния в специальной печи. Кварцевый песок плавится при температуре 2300 градусов Цельсия. Добавление карбоната натрия (соды) снижает необходимую для стеклообразования температуру до 1500 градусов Цельсия. Однако сода вызывает разъедание стекла водой. Поэтому, чтобы нейтрализовать это явление, в стекло дополнительно вводят оксид кальция (известь).

2. В зависимости от назначения стекла в эту смесь добавляют другие химические вещества. Наиболее распространённая добавка для декоративных стекол — это оксид свинца, который обеспечивает блеск, а также низкую твёрдость, облегчающую резку. Чтобы сделать стекло более стойким, в него вводят оксиды магния или алюминия.

3. Чтобы придать стеклу нужный оттенок, в расплавленную массу добавляют оксиды различных металлов. Например, с помощью оксида железа его делают красным, оксида никеля — фиолетовым или коричневым, оксида урана — жёлтым. Медь или хром придают ему зелёный цвет разных оттенков.

4. Из расплавленной массы песка, соды, извести и других компонентов удаляют газовые пузырьки. Это подразумевает размешивание стекла до равномерной густоты и добавление таких веществ, как сульфат или хлорид натрия, оксид сурьмы.

5. Расплавленному стеклу придают форму. Это можно осуществлять одним из следующих способов:

• Стекло выливают в ванну с расплавленным оловом, используемым в качестве субстрата, и продувают сжатым азотом для формования и полировки. Именно так производят листовое стекло с 1950-х годов.
• Расплавленную массу выливают в форму и дают стеклу остыть. Этот метод использовался египтянами, именно так создаётся большинство оптических линз.
• Стекло собирают на конце полой трубы, а затем выдувают его, поворачивая эту трубу. Стекло формуется благодаря продуваемому воздуху, силе тяжести, действующей на его расплав, и любым инструментам, которые использует стеклодув. Так изготавливают вазы, стаканы, ёлочные игрушки и другие объёмные предметы.

6. Стеклу дают остыть, после чего его вновь подвергают тепловой обработке. Делается это, чтобы стекло стало более прочным. Этот процесс называется отжигом, при нём удаляются все точечные источники напряжений, которые могут образовываться в процессе охлаждения стекла.

7. На завершающем этапе на стекло наносят различные покрытия, ламинируют или обрабатывают его каким-либо другим способом для повышения прочности и стойкости. Листовое стекло режут на стандартные листы.