Хрупкий материал: как и из чего делают стекло на самом деле
За изготовлением на первый взгляд такого простого продукта, как стекло, на самом деле стоит очень сложный технологический процесс и великое разнообразие вариантов
Стекло - это некристаллическое твердое вещество, которое в большинстве случаев он образуется при быстром охлаждении расплава определенного состава. Стекло может быть прозрачным или непрозрачным. Оно широко используется для изготовления окон, посуды, упаковки пищевых продуктов, а в оптике — для линз и зеркал. Вот как создается этот материал в промышленности.
Из чего делают стекло
Стекло обычно изготавливается из 3 ингредиентов: песка, известняка и кальцинированной соды. Песок или диоксид кремния - самая популярная основа для стекла. Он состоит из очень маленьких кристаллов. Если нагреть его до очень высоких температур, он расплавится и превратится в жидкость. После охлаждения он снова становится твердым, но переходит в другую форму — станет тонким прозрачным кусочком стекла.
Стекло, изготовленное из кремния, называется силикатным. Это не единственная основа для стекла, которую используют люди. Вместо песка также можно использовать следующие ингредиенты:
- Карбонат натрия - хороший вид стекла для окон и посуды.
- Боросиликатное стекло имеет низкие коэффициенты теплового расширения, что хорошо для лабораторного оборудования и повседневной посуды, а также автомобильных фар.
- Свинцовое стекло очень блестящее, с большим преломлением и красивым светом. Вот почему его часто используют для изготовления посуды, особенно из цветного стекла.
- Алюмосиликатное стекло обладает высокой термостойкостью и долговечностью, поэтому его часто используют для производства стекловолокна, стеклопластика, кухонной посуды и стекла для галогенных ламп.
Как мы уже говорили ранее, в производстве стекла, помимо песка, используются известняк и кальцинированная сода. Сода используется для ускорения процесса плавления, а известняк необходим для придания изделию большей прочности. Иногда известняк заменяют доломитом или используют вместе с ним, потому что эти 2 ингредиента обладают схожими качествами.
Как делают стекло
Давайте посмотрим, как изготавливается стекло на примере термополированного стекла, которое используется для окон, дверей, мебели, автомобильных стекол, зеркал и других изделий. Ее изготовление обычно включает не менее 4 этапов:
- Плавка: смесь песка, соды, известняка и / или доломита помещается в печь и плавится при температуре около 1480°С. В смесь можно добавлять около 20% стеклобоя. После длительного перемешивания появляются пузырьки газа, которые удаляются во время движения жидкого стекла. После этого лента из расплавленного стекла плавает в ванне с жидким оловом. Этот этап занимает до 50 часов.
- Формование: Жидкое стекло проходит по каналу и растекается по поверхности тонким слоем жидкого олова при температуре около 980 °C. На этом этапе стекло очень вязкое, поэтому оно не смешивается с оловом и образует плоскую стеклянную ленту. Ее толщина зависит от того, насколько быстро стекло растекается по олову, а ширина регулируется машинными роликами по бокам. После этого стеклянная лента покидает камеру при температуре около 1370 °C.
- Охлаждение: стеклянная лента продолжает двигаться и медленно затвердевает в камере отжига. Температура здесь тщательно контролируется и постепенно снижается примерно до 250 ° C. Когда лента выходит из камеры, она остывает и затвердевает при обдуве холодным воздухом. Теперь можно провести контроль качества стекла и, если оно хорошее, разрезать на листы.
- Покрытие: После резки на стекло можно наносить различные виды покрытий для улучшения его свойств, например, защиты от солнечных лучей или улучшенной изоляции и антибликового эффекта.