Na kojoj temperaturi pijesak postaje staklo? Originalni krovni i dizajnerski krovovi: Kako sami napraviti staklo kod kuće. Metode i tehnologije za samostalnu proizvodnju stakla i proizvoda od stakla - peći, armature

Proizvodnja stakla započela je barem već u trećem tisućljeću prije Krista, o čemu svjedoče čestice stakla pronađene u Mezopotamiji. Proizvodnja stakla, nekoć rijetka umjetnost, postala je glavna industrija, s proizvodima od stakla koji se koriste iu komercijalnim i u kućanstvima, kao stakleni spremnici, izolacijski materijali, vlakna za pojačavanje, leće te umjetnost i obrt. Iako se materijali koji se koriste za izradu stakla mogu razlikovati, osnovni proces izrade stakla ostaje isti i opisan je u nastavku.

Nabavite dovoljno silicijskog pijeska. Nazvan i silikatni pijesak, silikatni pijesak je glavni sastojak u proizvodnji stakla. Staklo bez željeza koristi se za izradu prozirnog stakla, budući da željezo, kada je prisutno, čini staklo zelenkastim. Ako nije moguće pronaći pijesak bez nečistoća željeza, tada se učinak boje može ukloniti dodavanjem male količine mangan dioksida.

Dodajte natrijev karbonat i kalcijev oksid u pijesak. Natrijev karbonat (ili soda) snižava temperaturu potrebnu za komercijalnu proizvodnju stakla. Međutim, dopušta vodi da prođe kroz staklo, pa se dodaje natrijev karbonat ili kalcijev hidroksid za neutralizaciju danu imovinu. Također se mogu dodati magnezij i/ili aluminijev oksid kako bi staklo bilo jače. U pravilu, ovi aditivi ne čine više od 26-30 posto staklenog punjenja.

Da biste poboljšali kvalitetu stakla, dodajte druge kemijski elementi, prema namjeni korištenja. Najčešći dodatak za izradu ukrasnog stakla je olovni oksid, koji prozirnim staklenim proizvodima daje sjaj, kao i duktilnost, što olakšava proces rezanja stakla, a uz to snižava talište. Naočalne leće mogu sadržavati lantanov oksid, zbog njegovih svojstava loma, dok željezo pomaže staklu da apsorbira toplinu.

Kristal može sadržavati do 33 posto olovnog oksida; međutim, što je više olovnog oksida, potrebno je više vještine za oblikovanje rastaljenog stakla, pa se mnogi proizvođači kristala odlučuju za manje olova u staklu.

Ako trebate napraviti staklo određene boje, dodajte mu kemikalije. Kao što je gore spomenuto, nečistoće željeza u kvarcnom pijesku daju staklu zelenkastu nijansu, pa se željezni oksid, poput bakrenog oksida, dodaje kako bi se povećala zelena nijansa. Spojevi sumpora daju staklu žućkastu, jantarnu, smećkastu ili čak crnkastu nijansu, ovisno o tome koliko je ugljika ili željeza dodano u smjesu.

Stavite smjesu u dobar lončić ili posudu otpornu na toplinu.

Rastopite smjesu dok ne postane tekuća. Za proizvodnju industrijskog kvarcnog stakla, topljenje se provodi u plinskoj peći, dok se specijalno staklo može proizvoditi pomoću električne peći za taljenje, kotlićne peći ili peći za pečenje.

Kvarcni pijesak bez aditiva pretvara se u staklo na temperaturi od 2300 stupnjeva Celzijusa (4174 stupnja Fahrenheita). Kada se doda natrijev karbonat (soda), temperatura se snižava na potrebnu razinu za izradu stakla, do 1500 stupnjeva Celzijusa (2732 stupnja Fahrenheita).

Uklonite mjehuriće i osigurajte homogenost rastaljene staklene mase. To znači miješanje smjese dok ne postane gusta i dodavanje kemikalija kao što su natrijev sulfat, natrijev klorid ili antimonov trioksid.

Oblik rastaljenog stakla. Oblikovanje stakla može se izvesti na jedan od nekoliko načina: rastaljeno staklo se izlije u kalup i ohladi u njemu. Ovu su metodu koristili Egipćani, a sada se koristi za izradu leća.

Velik dio rastaljenog stakla može se nakupiti na kraju šuplje cijevi, u koji se zatim upuhuje zrak dok se cijev istovremeno okreće. Staklo oblikuje zrak koji ulazi kroz cijev, gravitacija vuče rastaljeno staklo prema sebi, a staklopuhač koristi razne alate za rad s rastaljenim staklom.

Otopljeno staklo može se uliti u kupku rastaljenog kositra kao baze i pod pritiskom dušika da staklu da oblik i sjaj. Staklo izrađeno ovom metodom naziva se float staklo i to je ista metoda koja se koristi za izradu prozorskih stakala od 1950-ih.

Čašu ostaviti da se ohladi.

Da biste povećali čvrstoću stakla, morate pribjeći toplinskoj obradi. Ovaj proces Pečenje, a njime se otklanjaju oštećenja koja su nastala tijekom procesa hlađenja stakla. Kada je ovaj proces dovršen, staklo se može premazati, laminirati ili na drugi način tretirati kako bi se poboljšala njegova čvrstoća i trajnost.

Žarenje je sljedeći proizvodni proces u kojem se polirano staklo zadanog oblika stavlja u pećnicu zagrijanu na najmanje 600 stupnjeva Celzijusa (1,112 stupnjeva Fahrenheita), a zatim se brzo hladi ("kaljeno") pomoću jake struje zraka pod visokim pritiskom. . Žareno staklo lomi se u male komadiće pri 6000 psi, dok se kaljeno staklo lomi u male komadiće pri ne manjem od 10 000 psi, a obično oko 24 000 psi.

Zdrobljeni fragmenti starog stakla mogu se dodati staklenoj mješavini prije nego što se staklo otopi kako bi se reciklirali u novo staklo. Staro staklo ili krhotine prvo je potrebno provjeriti na nečistoće koje ulaskom u novo staklo mogu oslabiti svojstva.

Komponente koje ćete trebati:

• kvarcni pijesak (silicijev dioksid);
• natrijev karbonat (soda);
• kalcijev oksid (kalcijev hidroksid);
• drugi oksidi i soli: (na primjer, magnezijev oksid, glinica, željezni oksid, magnezijev ili natrijev oksid, ili kalcijeve soli po želji);
• olovni oksid (po izboru)
• lončić otporan na toplinu, oblikovana ili šuplja cijev;
• peći ili peći za staklo Time je proizvodnja stakla završena.

Staklo je materijal koji u nekim svojstvima nema analoga. Do sada se za njegovu proizvodnju koriste prirodni sastojci, ponovljena obrada oštećenog proizvoda može se ponavljati bez gubitka kvalitete i gotovo bez otpada.

Definicija

Staklo može biti u nekoliko agregatnih stanja na različite faze proizvodnja. Pa ipak, staklo - što je to i od čega je napravljeno?

Prema znanstvena definicija, staklo je svako amorfno tijelo dobiveno metodom taljenja, koje povećanjem viskoznosti poprima svojstva čvrstog tijela. Proces prijelaza iz jednog stanja u drugo je reverzibilan.

Povijest materijala

NA Svakidašnjica Staklo koristimo svaki dan. Što je to i od čega je napravljeno - rijetko se postavljaju pitanja u moderno doba, toliko nam je materijal poznat. Znanstvenici vjeruju da je staklo prvi put dobiveno slučajno, nemoguće je pratiti podrijetlo tehnologije. Prvi proizvodi datiraju iz otprilike 2540. godine pr. U drevnom receptu bile su prisutne tri komponente - soda, pijesak i glinica. U budućnosti su naučili kako poboljšati svojstva materijala dodavanjem krede, dolomita i drugih komponenti glavnim sastojcima. Cijeli sastav iz kojeg se kuha staklo naziva se punjenje.

Obojeno staklo počelo se dobivati ​​korištenjem prirodnih pigmenata - krom oksida, nikal oksida, aditiva kobalta. Prvi lijevani proizvod dobiven je u 1. stoljeću nove ere od strane rimskih obrtnika. Također su izumili staklo. Tehnologija proizvodnje stakla u pločama sastojala se u puhanju ogromnog cilindričnog mjehura veličine čovjeka iz vruće mase. Dok se nije ohladio, izrezan je duž dugog dijela i postavljen na palete za poravnanje. Ova tehnika bila je raširena sve do početka 20. stoljeća. U Rusiji je proizvodnja stakla otvorena u 17. stoljeću i nalazila se u selu Dukhanino, u to vrijeme samo su stranci bili majstori.

Spoj

Staklo se koristi u mnoge svrhe. Što je staklo, shvatili smo i koji su njegovi glavni sastojci? Sastav početnih sastojaka za cijelo razdoblje prakse proizvodnje materijala nije se promijenio. Tri glavne komponente čine bazu (naboj) - kremeni ili kvarcni pijesak, soda (natrijev oksid) i kalcijev oksid, poznat kao vapno. Komponente se spajaju u određenim omjerima i tope u peći na temperaturi od 300 do 2500 °C. Ovisno o željenim svojstvima, u sastav šarže se dodaje potaša, borni anhidrid, lomljeno staklo iz prethodnih taljenja ili reciklirane sirovine, ovisno o željenim svojstvima.

Tehnologija

Da bi se poboljšala ili oslabila svojstva spojeva, u procesu taljenja dodaju se pojačivači, sredstva za zamućivanje, bojila, sredstva za dekolorizaciju itd. Nakon kuhanja masa se brzo hladi čime se izbjegava stvaranje kristala. Od svih komponenti, najveći postotak u recepturi je pijesak - od 60 do 80%. Pijesak djeluje kao jezgra oko koje se formira staklasti materijal. Tehnologija proizvodnje stakla stoljećima je ostala nepromijenjena.

Vapno je još jedna komponenta bez koje se ne može proizvoditi staklo. Što je kalcijev oksid u sastojcima? Ova komponenta daje materijalu kemijsku otpornost i pojačava sjaj. Staklo se može taliti samo iz pijeska i sode, ali bez vapna ono će se otopiti u vodi. Treći igrač u smjesi je metalni oksid - natrij ili kalij (do 17%). Uvodi se u smjesu u obliku sode pepela ili potaše. Ove komponente smanjuju točku taljenja, omogućujući pojedinačnim zrncima pijeska da se potpuno rastope i spoje u monolit.

Vrste

Ovisno o komponentama koje se koriste u smjesi, vrste stakla se dijele:

• Kvarcni. Izrađen je od jedne komponente - silicija. Visoke je kvalitete: otporan na visoke temperature (do 1000 °C) i toplinski udar, propušta vidljivi i ultraljubičasti spektar zračenja. Proizvodnja je povezana s visokim troškovima energije, budući da je silicij (silikatno staklo) vatrostalna sirovina i teško se oblikuje. Glavne primjene - kemijsko i laboratorijsko stakleno posuđe, dijelovi optički sustavi, živine žarulje itd.
• Natrijev silikat. Izrađen je od dvije komponente, staklenog sastava - silikatnog pijeska i sode (1:3). Zbog svojih svojstava ima široku primjenu u industriji kao komponenta bilo kojeg procesa, ali se ne koristi u drugim područjima, od njega se ne proizvode proizvodi. Glavni nedostatak je to što se otapa u vodi.
• Vapno. Najčešća vrsta materijala od kojeg se izrađuje većina proizvoda je staklo, staklene posude, ogledala, posuđe i još mnogo toga.
• Voditi. Olovni oksid se proporcionalno dodaje klasičnom sastavu stakla (naboj). Olovno staklo karakteriziraju povećana dielektrična svojstva, što mu omogućuje da se koristi kao najbolji izolacijski sastav u televizijskim cijevima, osciloskopima, kondenzatorima itd. Prisutnost olova u staklenoj masi daje materijalu dodatni sjaj, svjetlucavost, što se često koristi u proizvodnji umjetničkih proizvoda, posuđa itd. e. Kristal - jedna od vrsta olovnog stakla.
• borosilikat. Dodatak borovog oksida u sastav materijala povećava njegovu otpornost na toplinski udar do 5 puta, a kemijska svojstva su značajno poboljšana. Borosilikatno staklo koristi se za izradu cijevi i laboratorijsko-kemijskog stakla, proizvoda za kućanstvo. Slučaj velike upotrebe je ogledalo od borosilikatnog stakla za najveći teleskop na svijetu.
• Ostale vrste stakla - aluminosilikatno, boratno, obojeno itd.

Vrste prozorskog stakla

Prozorsko staklo je najtraženija vrsta materijala. Propušta sunčevu svjetlost, pruža toplinsku izolaciju zimi i ljeti, sprječava prodor buke, estetski ukrašava otvor prozora i obavlja mnoge druge funkcije. Danas postoji širok izbor vrsta stakla, od kojih svaka ispunjava određene zahtjeve:

• Ušteda energije. Vrsta stakla zatamnjenog u rasutom stanju ili prekrivenog posebnim filmom, koji osigurava prodor kratkovalnog sunčevog zračenja u prostoriju, a dugovalno zračenje grijaćih uređaja ne ispušta se iz prostorije. Drugi naziv je selektivno staklo. Do danas je razvijeno nekoliko vrsta premaza. Najperspektivniji su - K-staklo (taloženje metalnih oksida na površini) i i-staklo (vakuumsko višeslojno taloženje srebra - dielektrika).
• Krema za sunčanje. Smanjuje prijenos sunčeve svjetlosti u prostoriju. Podijeljeni su u dvije vrste - reflektirajuće i upijajuće. Učinak se postiže ili zatamnjenjem stakla u rasutom stanju tijekom kuhanja ili nanošenjem posebnog filma na površinu.
• Dekorativni. Prozorsko staklo s dodatnim estetskim karakteristikama - uzorkovano, u boji itd.

Zaštitne naočale

Jedna od negativnih osobina stakla je njegova krhkost, postoje tehnologije za jačanje materijala. Najčešći tipovi:

• Ojačana. Limeno staklo, pri čijem se formiranju u masu uvodi metalna mrežica. Opseg primjene - industrijski prostori, ulična rasvjeta, obloga okna dizala itd.
• Laminirano ili tripleks. Dvije ili više čaša drže se zajedno posebnim filmom ili tekućinom. Ova vrsta materijala značajno smanjuje razinu buke u prostorijama. Također, kada koristite dodatne filtere u boji tijekom laminacije, može obavljati funkcije zaštite od sunca. Triplex ima visoku mehaničku stabilnost, kada se ploča slomi, fragmenti ostaju pričvršćeni za foliju, što ga čini najsigurnijim za upotrebu u ostakljenju fasada, balkona, prozora i vrata.
• vatrootporan. Najčešće se proizvodi tehnologijom laminiranja s posebnim filmovima, koji na temperaturama iznad 120 ° C mijenjaju svoja fizička svojstva i, šireći se, postaju tupi, dajući staklu krutost.
• Zaštitni. To je višeslojni materijal koji se sastoji od nekoliko vrsta stakla povezanih polimernim filmom. Na primjer, silikatno staklo se lijepi na polikarbonat i organsko staklo. Takav proziran blok otporan je na mehanička, kemijska i udarna oštećenja. Vrste sigurnosnog stakla uključuju neprobojna stakla, otporna na udarce, otporna na probijanje i druge vrste. Tehnički zahtjevi Materijal i klasifikacija zaštitnih naočala regulirani su GOST R 51136.
• Pun temperamenta. Ima visoku karakteristike čvrstoće. Učinak je osiguran tehnologijom proizvodnje stakla - u posebnoj tunelskoj peći limovi se kratkotrajno izlažu visokim temperaturama i brzo se hlade. Kada se razbije, kaljeno staklo se razbije u male komadiće koji ne predstavljaju opasnost po život i zdravlje. Nedostatak je nemogućnost mehaničke obrade otvrdnute mreže, pri najmanjem udaru ona se sruši. Većina proizvoda od kaljenog stakla najprije se oblikuje, reže ili na drugi način obrađuje prije kaljenja.

Auto stakla

Stakla za automobile imaju povećane karakteristike čvrstoće koje zadovoljavaju sigurnosne zahtjeve. Do danas se u proizvodnji koriste dvije tehnologije - laminacija (triplex) i otvrdnjavanje (stalinit):

• Kaljeno se dobiva toplinskom obradom običnog silikatnog stakla, zagrijavanjem u peći na temperaturu od +600 ° C, nakon čega slijedi brzo hlađenje. Stječe mehaničku i toplinsku čvrstoću, ali s jakim udarcima se urušava, raspadajući se u male sigurne fragmente bez rubova za rezanje i probijanje. Rusko označavanje - slovo "Z", europsko - "T" ili kaljeno.
• Laminirano - to su dva tanka stakala spojena polimernim filmom pod utjecajem temperature i vakuuma. Svojstva stakla su takva da ono ostaje netaknuto pod jakim udarcima, ne raspada se u fragmente ako pukne. Dijelovi ostaju zalijepljeni filmom. Triplex ima dodatne značajke - nijansiranje filtrima u boji tijekom laminiranja, dodatnu unutarnju zvučnu izolaciju, nisku toplinsku vodljivost itd.

Suvremeni razvoj

Dvadeseto stoljeće može se nazvati vremenom raširene upotrebe stakla. Nakon razvoja tehnologije mehaničkih metoda dobivanja materijala, počeo se koristiti u raznim područjima - kao najtanje vlakno u područjima telekomunikacija, s ništa manje uspjeha koristi se u velikim višetonskim blokovima u građevinskim tehnologijama.

Svojstva stakla su raznolika, još uvijek se proučavaju znanstveni instituti, a obrtnici pronalaze nove namjene i izmišljaju nove vrste. 1940. staklari su svijetu predstavili pjenasto staklo. Njegove kvalitete su:

• Lakoća - ne tone u vodi, ima ćelijsku strukturu, specifična gravitacija nešto više od težine čepa.
• Otpornost na vlagu, trajnost.
• Ekološka prihvatljivost (koks se dodaje klasičnom šaržnom receptu).
• Vatrootporan (nije zapaljiv) i gasi vatru.
• Materijal se može piliti na komade bez ugrožavanja kvalitete.

Područje primjene bili su izolacijski materijali za opasne industrije, hladnjače itd.

Za solarni paneli koristiti staklo s vodljivim premazom od tankog sloja metalnog oksida. Obložene ploče rade na temperaturama oko 350°C. Osim toga, takvo se staklo montira u kabine zrakoplova kako bi se izbjegao led i zadržala toplina unutar kabine.

Važno dostignuće modernog doba bila je mogućnost proizvodnje staklene keramike. Materijal je izrađen tehnologijom običnog stakla, ali u posljednjoj fazi hlađenja proces se usporava, au masi materijala dolazi do kristalizacije. Katalizatori su posebni dodaci koji ne utječu na vanjsko stanje stakla, već stvaraju male kristale. Materijal podnosi visoke temperature bez deformacija i otporniji je na sve vrste oštećenja. Koristi se u raketnoj znanosti Kućanski aparati, laboratoriji, dijelovi motora i mnoga druga područja.

Svatko od nas se više puta susreo sa staklom. Svaki student zna što je ovaj krhki i prozirni materijal. Vidimo ga svaki dan u ogledalima, prozorima, posuđu i namještaju, no poznajemo li ga dobro? Kako se proizvodi, što je i koja su svojstva stakla?

Što ova riječ znači

Postoji mnogo referentnih materijala koji mogu pomoći u ovom pitanju. Što znači riječ "staklo" prema jednom od najpopularnijih izvora? Ozhegovov rječnik karakterizira ovu tvar kao čvrsti materijal dobiven iz kvarcni pijesak pomiješan s oksidima određenih metala. Čak i definicija daje neku ideju o tome kako se materijal proizvodi. No, na ovu ćemo temu doći kasnije.

Sigurno su svi navikli na činjenicu da je staklo proziran materijal. Ali obratite pozornost - Ozhegovljev rječnik ne daje takvo pojašnjenje. Staklo može biti ne samo prozirno, već i obojeno ili matirano. Ali sastav materijala se neznatno razlikuje.

Od čega je napravljeno staklo

Standardni sastav stakla je mješavina čistog vapna i sode. Za promjenu svojstava materijala mogu se koristiti različiti dodaci. Ali ipak, glavna komponenta je upravo čisti riječni pijesak. Njegova količina je približno 75% ukupne smjese. Soda vam omogućuje smanjenje pijeska gotovo 2 puta. Vapno štiti staklo od većine kemikalija i daje čvrstoću i sjaj.

Dodatne nečistoće:

• Mangan. Dodaje se staklu kako bi se dobila specifična zelena nijansa. Za druge boje mogu se koristiti nikal ili krom.
• Olovo staklu daje dodatni sjaj i karakterističan zvon. Materijal je hladniji na dodir. Staklo s primjesom olova naziva se kristal.
• Oksid borne kiseline također daje materijalu dodatni sjaj i prozirnost, a smanjuje koeficijent toplinskog rastezanja proizvoda.

Povijest proizvodnje stakla

Još prije 6000 godina ljudi su uspjeli stvoriti ovaj prekrasan i krhki materijal. Naravno, njegov izgled bio je nešto drugačiji od modernog stakla, jer u starom Egiptu i Mezopotamiji nije bilo opreme za visokokvalitetno čišćenje pijeska i drugih alata. Ipak, tamo je počela proizvodnja stakla. Zbog otpornosti na udarce okoliš ovaj je materijal povjesničarima dao ideju o kulturi i tehničkim mogućnostima najstarijih naroda.

U Rusiji se prva tvornica stakla pojavila 1636. godine. Nalazio se blizu Moskve. Tu je nastalo posuđe, a veliki razvoj ova grana industrije dobila je pod Petrom I.

Tek je 1859. izum visokotlačne pumpe omogućio stvaranje stakla bez sudjelovanja staklopuhača. To je značajno.A početkom 19. stoljeća otkriveno je zanimljivo svojstvo materijala – ako gotov proizvod zagrijati do određene temperature mehanička svojstvačaše će porasti za 400%.

Moderna proizvodnja

Tehnologije su zakoračile daleko naprijed, što je omogućilo stvaranje bilo kakvih materijala u ogromnim količinama i uz najmanji utrošak ljudskog napora. Trenutačno postoje mnoge tvornice u kojima se staklo proizvodi standardnom, dobro utvrđenom tehnologijom. Što modernog materijala, dobivenog iz rastaljenog kvarcitnog pijeska, učimo upoznajući se s tehnologijom. Uzmimo lim za primjer.

Proizvodnja stakla po fazama:

1. Svi potrebni sastojci se učitavaju u pećnicu i zagrijavaju dok se ne formira tekuća homogena masa.
2. U posebnom homogenizatoru ova legura se miješa do homogenog stanja.
3. Dobivena masa se izlije u ravnu posudu, na čijem je dnu rastopljeni kositar. Tamo se staklo raspoređuje, tvoreći jednoličan tanki sloj.
4. Ohlađeni i stvrdnuti materijal šalje se na transporter. Tu se vrši kontrola debljine i rezanje stakla. Materijal koji ne prođe test, kao i neispravni dijelovi šalju se na pretapanje.
5. Provodi se zadnja provjera kvalitete, nakon čega se staklo isporučuje u skladište gotovog proizvoda.

Vrste stakla

Trenutno je ovaj materijal jedan od najčešćih. Nije iznenađujuće da postoje različite vrste stakla koje se razlikuju po izgledu i fizička svojstva. Evo nekih od njih:

1. Kristalno staklo. To je materijal koji sadrži olovo. Razgovarali smo o tome gore.
2. Sadrži najčišći pijesak, zbog čega je vrlo izdržljiv. Može izdržati temperaturne fluktuacije, stoga se koristi za izradu optičkih instrumenata, laboratorijskog stakla i prozora.
3. Pjenasto staklo. Svjetlo građevinski materijal, koji se može koristiti i za dekoraciju i za polaganje zidova i podova. Sadrži veliki broj šupljina, zbog čega ima visoka svojstva toplinske i zvučne izolacije.
4. Staklena vuna. Volumetrijski prozračni materijal, koji se sastoji od tankog i vrlo čvrste niti. Otporan je na vatru, stoga se koristi ne samo u građevinarstvu, već iu krojenju vatrogasaca i zavarivača.

Aplikacija za staklo

Ovisno o svojstvima i izgled gotovo svaka primjena se može naći za ovaj materijal. Glavni potrošač stakla proizvedenog u naše vrijeme je građevinska industrija. Koristi više od polovice proizvedenog materijala. Njegova namjena može biti vrlo raznolika - oblaganje zidova, ostakljenje prozora, zidanje zidova od šuplje opeke, toplinska izolacija itd. Građevinsko područje također se može pripisati Što je gotički prozor, svatko zna sigurno. U pravilu je obložen velikim brojem staklenih komada u boji. Danas prozori od obojenog stakla nisu izgubili na važnosti i koriste se kako u građevinarstvu tako iu proizvodnji namještaja.

Na drugom mjestu po popularnosti su staklene posude za razne namjene. Nešto manje se proizvodi posuđe. Treba napomenuti da je staklo neizostavan materijal u kemijskoj industriji, jer je otporno na većinu reagensa.

Fizička svojstva

Kao i svaki drugi materijal, staklo ima brojne kvalitete koje morate znati prije nego što ga upotrijebite u određenom području.

1. Gustoća. Može varirati ovisno o sastavu smjese i načinu proizvodnje. Vrijednost gustoće stakla može varirati od 220 do 650 kg/m 3 .
2. Krhkost. Ova značajka je razlikovna značajka stakla i ograničava njegovu upotrebu u građevinskoj industriji. Trenutno znanstvenici stvaraju složenije legure koje povećavaju čvrstoću materijala.
3. Toplinska otpornost. Obično staklo podnosi temperature do 90 ° C. Nakon obrade, toplinska svojstva materijala značajno se povećavaju. Na primjer, industrijsko staklo može izdržati temperature veće od 200°C.

Naučili smo puno o staklu – što je to, kako se proizvodi i kakva svojstva ima. Vrijeme je da predahnete i upoznate najviše Zanimljivosti o ovom vrlo uobičajenom materijalu. Malo ljudi zna da:

• Brzina kretanja pukotine duž je 4828 km/h.
• Vrijeme raspadanja ovog materijala je otprilike milijun godina.
• Staklo se može više puta pretopiti gotovo bez gubitka kvalitete. U tom smislu, on gotovo da nema analoga.
• Budući da je amorfni materijal, rastaljeno staklo se neće skrutiti kada brzo hlađenje. Za to su potrebni posebni uvjeti.

Staklo se ne koristi uzalud tako aktivno u građevinarstvu i drugim područjima ljudskog života. Sigurno će još dugo ostati jedan od najpopularnijih materijala. U prilog ovoj tvrdnji govori i čvrstoća, izdržljivost i relativna lakoća izrade stakla, budući da su komponente za njegovu izradu prisutne na Zemlji u velikim količinama.

Iznenađujuće, kada se svakodnevno susreću sa staklenim proizvodima, malo ljudi razmišlja o tome od čega je staklo napravljeno. U međuvremenu, proces stvaranja ovog materijala je vrlo zanimljiv, a raspon primjene je vrlo širok.

Tehnologija proizvodnje stakla

Glavna komponenta od koje je napravljena je uobičajena kvarcni pijesak. Da bi se od neprozirne rastresite tvari formirao proziran i bezbojan monolit, ona se zagrijava na vrlo visoke temperature. Zbog toga se pojedinačna zrnca pijeska spajaju, a budući da se stakleno "tijesto" hladi vrlo brzo, nemaju vremena vratiti se u prvobitni oblik. Osim toga, sastav stakla uključuje soda, malo vode i vapnenca. Da bi se dobio obojeni materijal, metalni oksidi se dodaju u rastaljenu masu. Koji ovisi o željenom rezultatu. Tako, na primjer, oksidi kroma i bakra zajedno daju zelenu boju, odvojeno kromov oksid - žuto-zelenu, a kobalt - zasićenu plavu.

Tehnologija proizvodnje stakla je sljedeća. Najprije se sve komponente, izmjerene najpreciznijim elektronskim vagama, šalju u ogromnu peć, gdje se na temperaturi od 1600 °C pretvaraju u jedinstvenu masu. Zatim se ta masa homogenizira ili znanstveno rečeno homogenizira i iz nje se uklone svi mjehurići plina. Tada će se staklena masa morati "okupati" u kadi sa rastaljeni kositar, čija se temperatura približava 1000 ° C. Zbog manje gustoće od taline kositra, staklo se ne miješa s njim, već pluta na površini. Istodobno se hladi i dobiva savršenu glatkoću.

Debljina materijala ovisi o dozi potrošne mase koja ulazi u kadu - što je manja, to će biti tanja. Kada staklena vlakna napuste limenu kupku, njegova temperatura pada na 600°C, ali je još uvijek dovoljno vruće da se skrutne. Stoga se ponovno hladi propuštanjem staklene "ploče" kroz pokretnu traku rotirajućih valjaka dok se masa ne ohladi na 250°C. Hlađenje mora biti postupno, inače će materijal popucati. Na kraju transportera postavljena je automatska kontrola kvalitete - koja otkriva moguće nedostatke u materijalu. Mjesta označena skenerom uklanjaju se u sljedećoj fazi procesa - tijekom rezanja jedne "mreže" u listove željene veličine. Pritom mu se odreže rub na kojem ostaje traka zupčanika.

Dobiveni ostaci dodaju se novoj seriji staklenog "tijesta" - tako proizvodnja stakla postaje proces bez otpada.

Karakteristike stakla

Sada kada smo dobili odgovor na pitanje kako nastaje staklo, vrijeme je da o tome razgovaramo detaljnije. Dakle, nekoliko je parametara po kojima se dijele naočale. Prema namjeni dijele se u tri kategorije. Kućanstvo - to jest, oni koji idu u proizvodnju posuđa, posuda, čaša i raznih ukrasa. Izgradnja - ovaj popis uključuje staklene blokove, dvostruke prozore, izloge, mozaike, vitraje i tako dalje. I, konačno, tehnički, koji se koristi u kemijskoj, inženjerskoj i drugim industrijama. Drugi znak po kojem se ovi proizvodi dijele u pet klasa je vrsta obrade.

• Prvi razred. Uključuje predmete izrađene pomoću tehnologija koje uključuju jednu ili drugu obradu stakla.
• Drugi razred. Uključuje proizvode koji su prošli strojna obrada površine, kao što su: brušenje, poliranje, matiranje (bez upotrebe kemikalije), graviranje i tako dalje.
• Treća klasa. Ova kategorija uključuje predmete čija su lica hladno obrađena. mehanički. Na primjer, bili su zaobljeni ili fasetirani.
• Četvrti razred. Predmeti koji su bili kemijski tretirani, poput ugraviranih ili matiranih kiselinama.
• Peti razred. Stakla s filmom ili bilo kojim drugim premazima.

Također, staklo se razlikuje po teksturi vanjske površine. Ovdje postoji sedam kategorija, od kojih jedna uključuje, a ostalih šest - sjajan. Sjajne površine mogu biti ugravirane, bez premaza ili obložene organskim filmom, silikonskim spojevima, poluvodičima ili metalnim prskanjem.

svojstva stakla

Jedno od glavnih svojstava ovog materijala je sposobnost propuštanja svjetlosti. Vrijedno je reći da u prirodi ne postoje naočale sa 100% propusnošću svjetlosti. Najbolji predstavnici prozirnog "bratstva" propuštaju oko 92% vidljive svjetlosti, a uobičajeni prozorski prozori - ne više od 87%.

Toplinska vodljivost stakla, odnosno sposobnost provođenja topline iz toplijih područja u hladnija područja, vrlo je niska. Ova sposobnost ovog materijala stvara mogućnost njegove upotrebe u pećnicama. Gustoća stakla - odnosno omjer mase i volumena u potpunosti ovisi o njegovoj kemijski sastav. Tako, na primjer, ako olovo uđe u staklo, tada će njegova gustoća biti velika. Uobičajeni prozor ima gustoću od 2,5 g po cm 3 - drugim riječima, 1 cm 3 teži 2,5 grama.

Tvrdoća- odnosno sposobnost odupiranja prodoru drugih materijala iznosi približno šest bodova na Mohsovoj ljestvici. Za usporedbu, dijamant, najgušći materijal prema ovoj definiciji, ima vrijednost deset. Krhkost stakla, kao što svi znaju, vrlo je visoka, ali njezini točni pokazatelji mogu se odrediti samo u posebnom laboratoriju.

Staklo služi čovjeku stotinama godina, a proces njegovog nastanka još uvijek je atraktivan i na neki način čak i misteriozan. Ne samo da štiti naše domove od hladnoće i vjetrova, već daje i veliku slobodu za kreativnost - od stvaranja vitraja do ispuhivanja svih vrsta predmeta iz njih.

Proizvodnja stakla je vrlo drevan proces. Postoje arheološki dokazi da su ljudi proizvodili staklo još 2500 godina prije Krista. Nekad rijetko i vrijedno umjetničko djelo, nabava stakla danas je uobičajena. proces proizvodnje. Proizvodi od stakla koriste se kao industrijski i kućanski spremnici, izolatori, vlakna za ojačanje, leće i predmeti dekorativne umjetnosti. Materijali za dobivanje različitih vrsta stakla mogu se razlikovati, ali opći proces njegovo primanje opisano je u nastavku.

Koraci

Korištenje pećnice

Kupite kvarcni pijesak. Kvarcni pijesak je glavni sastojak za proizvodnju stakla. Staklo bez željeza cijeni se zbog svoje prozirnosti, jer ako staklo sadrži željezo, staklo će izgledati zelenkasto.

• Nosite masku ako radite s vrlo finim kvarcnim pijeskom. Ako se udahne, može iritirati grlo i pluća.
• Kvarcni pijesak može se kupiti u online trgovinama. Prilično je jeftin, torba težine 25 kg košta oko 200 rubalja. Ako želite raditi u industrijskim razmjerima, tada za velike količine mogu ponuditi specijalizirani prodavači dobre cijene- ponekad manje od 2000 rubalja po toni.
• Ako ne možete pronaći pijesak koji sadrži malo nečistoća, efekt zelenkaste nijanse možete nadoknaditi dodavanjem male količine mangan dioksida. A ako želite zelenkasto staklo, ostavite glačalo kakvo jest!

1. Dodajte natrijev karbonat i kalcijev oksid u pijesak. Natrijev karbonat (zvan soda pepeo) snižava temperaturu proizvodnje industrijskih stakala. Međutim, voda uzrokuje korodiranje stakla. Stoga se, kako bi se neutralizirala ova pojava, u staklo dodatno unosi kalcijev oksid, odnosno vapno. Kako bi staklo bilo otpornije, u njega se dodaju magnezijevi i/ili aluminijevi oksidi. Tipično, ovi aditivi ne zauzimaju više od 26-30 posto sastava stakla.

   Ovisno o namjeni stakla dodajte i druge kemikalije. Najčešći dodatak za ukrasno staklo je olovni oksid koji kristalu daje sjaj, kao i nisku tvrdoću koja olakšava rezanje i nisku temperaturu stvaranja taline. Naočalne leće mogu sadržavati lantanov oksid koji se koristi zbog svoje lomne moći, dok željezo pospješuje apsorpciju željeza u staklu.

   • Olovni kristal može sadržavati do 33 posto olovnog oksida, ali što je više olova, potrebno je više iskustva za oblikovanje rastaljenog stakla, pa mnogi proizvođači stakla biraju niski udio olova.

2. Po potrebi dodajte komponente za dobivanje željene boje stakla. Kao što je gore navedeno, nečistoće željeza u kvarcnom staklu daju mu zelenkasti izgled, pa se dodaje željezni oksid da pojača zelenkastu nijansu, kao i bakreni oksid. Sumporni spojevi daju žućkastu, jantarnu, smećkastu pa čak i crnu nijansu, ovisno o tome koliko je ugljika ili željeza dodano staklenoj smjesi.

   stavite smjesu u dobar lončić otporan na temperaturu. Lonac mora izdržati iznimno visoke temperature koje se postižu u peći. Ovisno o dodacima, može se kretati od 1500 do 2500 stupnjeva. Lonac mora biti takav da ga nije teško uhvatiti metalnim kliještima i šipkama.

   Rastopite smjesu dok ne postane tekuća. Za industrijsko silikatno staklo, to se provodi u plinskoj peći, posebne naočale može se topiti u električnoj, lončanoj ili mufelnoj peći.

   • Kvarc i pijesak bez primjesa prelaze u staklasto stanje na temperaturi od 2300 stupnjeva Celzijusa.Dodatak natrijeva karbonata (soda) smanjuje temperaturu potrebnu za stvaranje stakla na 1500 stupnjeva Celzijusa.

3. Homogenizirajte rastaljeno staklo i uklonite mjehuriće iz njega. To uključuje miješanje stakla do ujednačene konzistencije i dodavanje tvari kao što su natrijev sulfat, natrijev klorid ili antimonov oksid.

   Kalupite rastaljeno staklo. Oblikovanje stakla može se izvesti na jedan od sljedećih načina:

   • Otopljeno staklo se može izliti u kalup i ostaviti da se ohladi. Ovu su metodu koristili Egipćani i tako se izrađuje većina optičkih leća.
   • Velika količina rastaljenog stakla može se skupiti na kraju šuplje cijevi i zatim otpuhati okretanjem cijevi. Staklo se oblikuje zrakom upuhanim u cijev, gravitacijom koja djeluje na talinu stakla i svim alatima koje staklopuhač koristi za rad s otopljenim staklom.
   • Otopljeno staklo može se uliti u kupku rastaljenog kositra koji se koristi kao podloga i puhati dušikom pod pritiskom za oblikovanje i poliranje. Staklo oblikovano ovom metodom naziva se float staklo, a tako se izrađuje ravno staklo od 1950-ih.

4. Čašu polako ohladite u pećnici. Taj se postupak naziva žarenje i njime se uklanjaju svi točkasti izvori naprezanja koji su se mogli pojaviti tijekom hlađenja stakla. Nežareno staklo mnogo je manje izdržljivo. Nakon što je proces završen, staklo se može premazati, laminirati ili na drugi način tretirati kako bi se poboljšala čvrstoća i trajnost.

   Korištenje roštilja na drveni ugljen

   1. Napravite improviziranu pećnicu od roštilja na drveni ugljen. Ova metoda koristi toplinu generiranu plamenom izgaranjem za taljenje kvarcnog pijeska u staklo. drveni ugljen. Materijali koji se koriste relativno su jeftini i lako dostupni - teoretski, da biste pripremili sve što vam je potrebno za nabavku stakla, trebate samo otrčati do trgovine hardverom. Koristite veliku rešetku za roštilj - poslužit će i roštilj standardna veličina kupolasti model. Trebao bi biti što deblji i jači. Većina roštilja ima otvor za ventilaciju na dnu - otvorite ga.

      • Čak i pri ekstremno visokim temperaturama koje se postižu ovom metodom, topljenje pijeska na roštilju može biti vrlo teško. Prije nego počnete, dodajte malu količinu (oko 1/3–1/4 volumena pijeska) sode za pranje, vapna i/ili boraksa u pijesak. Ovi dodaci snižavaju talište pijeska.
      • Ako ćete puhati staklo, imajte pri ruci dugu, šuplju metalnu cijev. Ako ćete čašu izliti u kalup, pripremite ga unaprijed. Želite oblik koji neće izgorjeti ili se rastopiti od topline rastaljenog stakla, grafit je odličan za to.

   2. Znajte opasnost ove metode. Ova metoda uključuje zagrijavanje roštilja iznad normalnih temperaturnih granica - toliko da se sam roštilj može čak otopiti. Nemaran rad ovom metodom je opasan teške ozljede ili čak smrt. Radite pažljivo. Imajte pri ruci mnogo zemlje, pijeska ili aparat za gašenje požara na visoke temperature u slučaju da trebate smanjiti intenzitet vatre.

      Poduzmite sve moguće mjere da zaštitite sebe i svoje stvari od visokih temperatura. Raditi na ovu metodu na betonskoj površini na otvorenom, s dovoljno prostora okolo. Nemojte koristiti nezamjenjivu opremu. kloni se s roštilja kad kuhate staklo. Također morate nositi što više zaštitne odjeće, uključujući:

      • rukavice visoke čvrstoće ili rukavice za pećnice;
      • maska ​​za zavarivanje;
      • pregača visoke čvrstoće;
      • vatrootporna odjeća.

   3. Nabavite usisavač za svoju kućnu radionicu s nastavkom za dugačko crijevo. Upotrijebite ljepljivu traku ili na neki drugi način savijte crijevo tako da puše ravno u donji otvor bez dodirivanja tijela roštilja. Vjerojatno ćete morati pričvrstiti crijevo na jednu od nogu ili kotača roštilja. Sam usisavač postavite što dalje od roštilja.

      • Provjerite je li crijevo pričvršćeno i ne pomiče se: ako se olabavi tijekom topljenja stakla, ne idite na roštilj ako je jako vruće.
      • Uključite usisavač kako biste provjerili položaj crijeva. Precizno postavljeno crijevo će puhati ravno u ventilacijski otvor.

   4. Roštilj iznutra obložite drvenim ugljenom. Koristite više drvenog ugljena nego što biste koristili za pečenje mesa. Uspješni rezultati vidljivi su kada je roštilj napunjen gotovo do vrha.