Способ получения стекла кратко

Стекло. Виды и применение. Свойства и производство. Особенности

Стекло – группа материалов имеющих различную химическую структуру, общим показателем для которых является свойство переходить при охлаждении из жидкого состояния в твердое без образования кристаллической решетки.

Технология производства

Существует много разновидностей стекла, технология производства которых отличается. В общем ее можно описать как варку. Материал в зависимости от применяемого сырья расплавляется и выдерживается при температуре 1200-1600°С на протяжении от 12 до 96 ч. За этот период времени используемая сырьевая масса поддается химическим изменениям. В материале происходит множество химических реакций, в конце которых он приобретает свойства стекла.

Сформированная при варке масса в горячем состоянии является жидкой. В вязком состоянии она используется для формирования различных изделий, которые при застывании становятся твердыми.

Стекло варится в шамотных горшках вместимостью до 1,5 тонны. В одну печь помещают от нескольких до 10-20 горшков. Также на некоторых производствах применяются ванные печи, которые работают в режиме непрерывной варки стекла до 5 лет, после чего меняются или поддаются ремонту.

Стекольная масса нуждается в соблюдении строгого температурного режима при остывании. Если изделие остынет быстрее допустимой скорости, то оно треснет. В связи с этим на производстве этому уделяется особое внимание.

Свойства стекла

Материал сочетает в себе ценные качества, такие как:

• Прозрачность.
• Твердость.
• Низкий коэффициент температурного расширения.
• Малая теплопроводность.
• Термостойкость.
• Высокая твердость.

При всех достоинствах, у стекла имеется и недостаток – хрупкость. В отличие от металлов и прочих материалов при механическом воздействии оно не деформируется, а разлетается на осколки. Осколки могут иметь острые кромки, что несет опасность.

Материал имеет достаточно большую массу. По этому показателю он практически приравнивается ко многим видам металлов. При этом зачастую стекла гораздо тверже, и могут поцарапаться только алмазным инструментом или изделиями с твердыми напайками.

Виды стекла по сырьевому составу

Для изготовления стекла может использоваться различное сырье. От него зависят свойства и внешний вид материала. Различают следующие разновидности стекла:

• Кварцевое.
• Натриево-силикатное.
• Известковое.
• Свинцовое.
• Боросиликатное.

Существуют и другие разновидности стекол, которые однако не нашли промышленной популярности. Они больше подходят для узкоспециализированных задач. К примеру, такой редкой разновидностью является урановое стекло, которое раньше использовалось для изготовления ваз, чаш и прочей посуды.

Кварцевое стекло

Материал является самым простым в плане сложности химического состава. По сути это просто сваренный кварцевый песок. Хотя изделие и простое в плане состава, но сложное в изготовлении. Это связано с высокой температурой плавки песка. С расплавленной кварцевой массой сложно работать, формируя необходимые изделия, что делает материал не распространенным.

В частности из него делают химические стаканы, колбы для ртутных ламп. Для менее ответственных изделий его применение нерационально. Важным качеством кварцевого стекла является высокая температурная устойчивость. Оно не меняет свою форму при нагреве до температуры +1000°С. Материал хорошо переносит резкие перепады температуры. При неравномерном сильном разогреве или охлаждении поверхности он может давать трещины.

Натриево-силикатные

Материал получается в результате совместной варки оксида кремния и оксида натрия. Последний компонент это обычная сода, которая действует как флюс. Плавка и варка стекла выполняется при температуре +900°С. Главная особенность таких стекол в том, что они растворяются в воде. Однако, несмотря на это они получили широкое распространение в промышленности.

Известковые

Это стекло является практически натриево-силикатным, в которое добавлена известь. Включение последнего компонента делает материал устойчивым к растворению в воде. Именно этот тип стекла широко использовали в древности благодаря сравнительной легкости его производства.

Известковые стека производят и в наше время, но немного по усовершенствованной технологии. В него добавляют оксид алюминия, оксид магния и прочие компоненты, позволяющие повысить качество готового изделия. Зачастую оконные стекла сделаны именно из этого материала, как и большинство зеркал. Массовая доля всего производимого в мире стекла является известковым.

Свинцовые

Несмотря на название, в состав этого стекла помимо свинца также включены сода, кремнезем и еще несколько оксидов. Этот материал является очень эффективным электрическим изолятором. Благодаря этому его используют при изготовлении микросхем, изоляторов для конденсаторов.

Эта разновидность стекла отличается повышенным блеском. Подавляющее число так называемых хрустальных изделий являются свинцовыми стеклами. Это дорогой материал с высокими декоративными качествами.

Боросиликатные

В став боросиликатного стекла включен оксид бора. За счет этого материал отличается высокой устойчивостью к температурному воздействию как минимум в 2 раза выше, чем у обычных видов стекла. Его часто называют пирекс. Это его торговое название, которое было присвоено производителем, разработавшим его рецептуру. Высокая стойкость материала к термоудару делают боросиликатное стекло популярным при производстве посуды. Из него делают тарелки, кастрюли, чашки и т.д.

Виды стекол применяемых в остеклении

Помимо различия по сырью, также осуществляется классификация стекла на виды и по другим критериям. Они бывают:

• Ламинированные.
• Закаленные.
• Армированные.
• Энергосберегающие.
• Солнцезащитные.
• окрашенные в массе.
• Окрашенные.

Ламинированные

Ламинированное стекло также называют триплекс. Это листовой материал, состоящий из нескольких слоев обычного стекла, между которыми располагается пленка или полимер. Наличие последних делает материал более крепким и безопасным. При разбивании он не разлетается на мелкие осколки. В связи с этим его используют для изготовления лобовых стекол для автомобилей.

В целом материал имеет массу достоинств. Его сложнее разбить, он лучше останавливает ультрафиолет. За счет пленки при взгляде на него с внешней стороны создается эффект поляризации, снижающий просматривание.

Закаленные

Эти стекла поддаются термической или химической обработки. За счет этого они становятся более крепкими и твердыми. Их очень сложно разбить или поцарапать. Их используют для изготовления триплекса, стеклопакетов для окон. В случае разбивания, что бывает редко, закаленное стекло разлетается на мелкие не острые безопасные осколки.

Армированные

Эти стекла содержат внутри металлическую сетку. Она выступает в качестве армирующего слоя. За счет нее обеспечивается высокая ударопрочность. В случае разбивания осколки стекла удерживаются на сетке. Это позволяет ему по-прежнему выполнять свою функцию, хотя и менее эффективно.

Стекло считается эффективным для удержания распространения огня и дыма. Его часто используют для остекления хозяйственных построек, СТО, гаражей, автомоек. За счет сетки внутри окна разбиваются с меньшей вероятностью, чем обычные стекла. Армированное изделие хорошо пропускает свет, но искажает изображение. По этой причине оно совершенно непригодно для установки в окна домов, административных и офисных зданий.

Энергосберегающие

Это низкоэмиссионные виды стекла. Они наделены весьма важным качеством – отражают обратно тепловые лучи при воздействии с одной стороны. Их применяют для сборки стеклопакетов для окон. За счет них тепло помещения при попадании на остекление не проходит наружу. При этом свет и тепло от солнечных лучей проникают внутрь помещения без проблем.

Эффект энергосбережения может достигаться напылением на стекла специального состава или путем приклеивания пленки. Нужно отметить, что энергосберегающее остекление может дополнительно работать и в обратную сторону, препятствовать проникать солнечного тепла внутрь помещения.

Солнцезащитное

Изделие этого типа работает на отражение солнечного тепла. Оно используется для изготовления стеклопакетов. Оно размещается отражающей стороной на улицу, за счет чего внешнее тепло не проникает в помещение. Стоимость такого стекла может существенно отличаться. Самые дорогие способны отражать солнечное тепло, при этом пропускать внутрь практически весь свет. За счет этого в помещение поступает нормальное дневное освещение.

Окрашенные в массе

Такое стекло является менее прозрачным. За счет этого оно поглощает часть света и тепла. Чаще всего при его изготовлении используются цветные пигменты: зеленые, коричневые, бронзовые, серые.

За счет поглощения тепла поверхность стекла сильно разогревается. Установлено, что у стекол с поглощением света на 50% температура поверхности днем может дойти до +90°С. Касание к ним в такие моменты вызывает ожог на коже. Использование таких стекол на окнах также нежелательно и по причине пагубного влияния на человека. Тусклый свет через такое окно приводит к нарушению ориентированию во времени, порчи зрения.

Окрашенные

Такие стекла изначально являются прозрачными. Для снижения пропускной способности они могут окрашиваться с одной из сторон. Как следствие сквозь них может проникать меньше света. Кроме этого отдельные виды красок дают возможность сохранить отличную прозрачность с одной стороны и зеркальный эффект с другой.

Источник

Производство стекла – технологический процесс

Стекло — это специфическое вещещство, которое является единственным в своем роде. Процесс его создания ориентирован на переработку естественного сырья, которое при обработке не теряет свойства. В производстве существует несколько видов агрегатных состояний стекла:

Это конденсат вещества, в состав которого входят:

• сода;
• кварцевый песок;,
• доломит;
• известняк;
• разнообразные примеси.

Стекло производится методом плавки, оно становится твердым, а свойства кристаллического вещества, соответственно, теряются.

Основные способы производства стекла

Выплавка стекла — трудоемкий технологичный процесс, для успешности которого необходимо знание химии и вложение немалых средств. Основной (привычный) метод — плавка первичного сырья с применение катализаторов, красителей, глушителей и нейтрализующих компонентов. Затем продукт охлаждают, чтобы не образовались мелкие кристаллы — должно получиться цельная субстанция.

В наши дни листовое стекло — основная продукция производства.

Метод Эмиля Фурко

Представляет собой аппаратную вытяжку вещества. Происходит процесс плавки в стекловаренной печи, затем полученная жидкая в результате выходит стекломасса, которую вытягивают при помощи прокатных валов. Затем она помещается в шахту застывания и раскладывается на отсеки. В итоге поверхность шлифуется и полируется. Плотность стекла зависит от скорости вытягивания. Такой метод называется – «вытянутое стекло».

Флоат-метод

Название метода происходит от английского слова «float» — «плавать». Суть данного способа — жидкая стеклянная субстанция после печи принимает горизонтальное положение. На плоской установке она помещается во флоат-ванную с расплавленным оловом и газовоздушной атмосферой. Вещество плывет по поверхности, принимает форму и впитывает микроскопические частицы олова. Далее продукт остужают и отжигают. Данный продукт не нужно шлифовать — он сразу получается гладким.

Характеристики листового стекла:

• постоянную плотность;
• высокое качество;
• отличное светоотражающее свойство;
• нет оптических изъянов;
• практичность;
• возможность долговременной эксплуатации.

Применяют такую продукцию как в быту, так и на строительных объектах. Комплектующие, сделанные по флоат-методу, используют для оконных, облицовочных конструкций, витрин, зеркал, мебели, техники.

Вспомогательная обработка

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

Изготовление стекла – выгодное вложение в производство.

К плюсам можно отнести:

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

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

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

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

Стекольное печное оснащение подразделяется по двум критериям

По технологическому принципу

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

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

По характеру нагревания

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

Механизм обработки особого вида стекла

Солнцезащитное

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

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

Автомобильное

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

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

Гнутое

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

Зеркальное

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

Бронированное

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

Оптическое

Данный продукт применяется в различных областях науки и техники. Используется также для контактных линз, призмы, кюветы. Он производится таким образом — варятся чистые компоненты, без примесей. Стеклосырьн нужно расплавить в горшковых пламенных печах и вымесить до однородной массы, используя механическое перемешивание. Ассортимент таких изделий довольно многообразен.

Источник