Talište kvarcnog pijeska u stupnjevima. Kako se od neprozirnog pijeska pravi prozirno staklo? Od čega je napravljeno staklo

Svakodnevno susrećući se sa staklenim proizvodima, malo tko od nas razmišlja - od čega je napravljeno staklo? Kako teče proizvodni proces? Pojavljujući se u starom Egiptu prije 5 tisuća godina, staklo je bilo vrlo mutno i imalo je neprivlačan izgled. Materijal s kojim se sada suočavamo dobiven je mnogo kasnije.

sastav stakla.

Za staklo se koristi čisto staklo kvarcni pijesak(oko 75%), vapno i soda. Da bi se dobio proizvod sa specifičnim svojstvima, u sastav se mogu uključiti oksidi i metali.

• Oksid borne kiseline. Smanjuje koeficijent toplinskog rastezanja dobivenih proizvoda, a povećava sjaj i prozirnost gotovih proizvoda.
• voditi. Ova se komponenta dodaje tijekom proizvodnje kristala. Proizvodi od kristala su hladniji na dodir i imaju karakterističan sjaj i zvonjavost za ovaj materijal.
• Mangan. Dodavanje ovoga teški metal doprinosi proizvodnji proizvoda sa zelenom nijansom. Osim mangana, uz pomoć nikla, kroma ili kolta, možete dobiti proizvode drugih boja.

fizička svojstva.

Najvažnije karakteristike stakla:

• Gustoća. Ova značajka ovisi o kemijski sastav i kreće se od 2200 do 6500 kg/m³. Kako temperatura raste, gustoća stakla se smanjuje i ono postaje osobito krto.
• Snaga. Ovisno o vrsti stakla, njegova čvrstoća varira od 50 do 210 kgf/mm². Lagano oštećenje površine materijala smanjuje ovu brojku 3-4 puta.
• krhkost b. Krhkost stakla i njegova nesposobnost da izdrži udarce ograničavaju njegovu upotrebu u nekim područjima života. Pri dodavanju u sastav materijala određene kemijski elementi, ovu karakteristiku povećava se.
• Otpornost na toplinu. Otpornost na toplinu - sposobnost materijala da izdrži velike temperaturne promjene. Obično prozorsko staklo može izdržati temperature do 90°C. U industriji se te brojke povremeno povećavaju.

Vrste stakla.

Mnoge proizvode od stakla vidimo na ulici i koristimo u njima Svakidašnjica. To su stakleni proizvodi, žarulje, čaše, prozori. Ovisno o fizikalnim i kemijskim svojstvima, staklo se koristi i za izradu izloga, ogledala, svjetiljki. Koje vrste ovog homogenog amorfnog tijela postoje i što je od njega napravljeno?

• Kristalno staklo. Sadrži olovni oksid. Visoka prozirnost i sjaj daju ovom staklu atraktivan i estetski izgled. Uglavnom se koriste za izradu posuđa i suvenira.
• kvarcno staklo. Sastav sadrži najčišći kvarcni pijesak. Budući da proizvodi od kvarcnog stakla mogu izdržati velike temperaturne oscilacije, od njega se izrađuju laboratorijsko staklo, izolatori, optički instrumenti i prozori.
• Pjenasto staklo. To je staklena masa koja u svom sastavu ima brojne šupljine. Izvrsna svojstva toplinske i zvučne izolacije dovela su do njegove široke primjene u građevinarstvu.
• staklena vuna. Ima izgled tankih staklenih niti s velikom otpornošću na trganje. Koristi se i u građevinarstvu i kemijska industrija. Staklena vuna je otporna na vatru. Stoga se koristi kao dio materijala za šivanje odjeće za zavarivače i vatrogasce.

Ovom popisu možete dodati naočale koje imaju specifična svojstva :

• Vatrootporan. Otporan na otvoreni plamen i visoke temperature.
• Otporan na toplinu. Ima nizak koeficijent toplinskog širenja i podnosi nagle promjene temperature
• otporan na metke. Staklo otporno na udarce koje može izdržati snažne udarce.

Kako nastaje staklo?

Proizvodnja stakla uključuje sljedeće korake u svom procesu:

1. Trening potrebne materijale . Pripremljena sirovina zahtijeva posebnu obradu. Kvarcni pijesak je obogaćen, a iz njegovog sastava uklonjene su nečistoće željeza. Vapnenac i dolomit pažljivo se drobe.
2. Miješanje materijala u određenim omjerima. Količina ovog ili onog materijala i njegov postotak u pripremljenom dodatku ovisi o potrebnim fizikalnim i kemijskim svojstvima staklenih proizvoda.
3. Kuhanje u staklenim pećima. Korak kuhanja odvija se na visokoj temperaturi, čiji se raspon kreće od 800°C do 1400°C. Postoji aktivan proces taljenja kvarcnog pijeska, a staklo postaje viskozno i ​​prozirno.

Nakon dobivanja homogene staklene smjese, formiraju se budući proizvodi, proizvod se naglo hladi, nakon čega slijedi termička i fizikalna obrada.

Primjena u industriji

Nevjerojatna je upotreba prozirnog, otpornog na habanje i izdržljivog materijala s glatkom površinom. Unatoč činjenici da je staklo vrlo krhak materijal, naširoko se koristi u raznim područjima industrije i svakodnevnog života.

• strojarstvo- dio je neljepljivih boja koje se koriste za obradu vozila.
• industrija papira- impregnacija gotove papirne mase.
• Izgradnja- dodaje se kiselootpornim materijalima i vatrostalnim betonskim konstrukcijama.
• Kemijska industrija- proizvodnja deterdženata.

Ovaj funkcionalni materijal može se savijati, rezati, taliti i od njega se mogu dobiti unikatni i lijepi proizvodi. Zato staklo u boji aktivno se koristi za dekorativni rad u izgradnji javnih zgrada i napraviti sve vrste suvenira.

Kategorije stakla

Prema namjeni staklo se dijeli na sljedeće kategorije:

• Staklo za kućanstvo. Ovu skupinu čini pet podskupina - kuhinjsko posuđe, posuđe za kućanstvo, proizvodi za svjetiljke, umjetnički proizvodi i posuđe za kućanstvo.
• građevno staklo- limeno staklo, izlozi, dvoslojni prozori, termoizolacijski dvoslojni prozori, armirano staklo.
• Staklo tehnička namjena - laboratorijski instrumenti, zaštitna sredstva za industriju, staklena vuna, optika.

Osim što štiti naše domove od vjetra, kiše i hladnoće, staklo daje čovjeku golem prostor za kreativnost. Proces njenog stvaranja je lijep i tajanstven kao i sam materijal. Prozirno, tvrdo staklo otporno na kiseline postalo je neizostavan materijal u arhitekturi i svakodnevnom životu.

U ovom smo članku detaljno ispitali od čega se sastoji staklo. Ovaj materijal zauzeo je posebno, važno mjesto u životu čovjeka, bez njega bi mnogi kućanski predmeti bili puno teži.

Video: proces stvaranja tvari

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 od kvarcnog pijeska pomiješanog 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. Obavlja se posljednja provjera kvalitete, nakon čega staklo ulazi u skladište Gotovi proizvodi.

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 jednostavnost izrade stakla, budući da su komponente za njegovu izradu prisutne na Zemlji u velikim količinama.

Konačno ćemo odgovoriti na pitanje koje muči mnoge: "Kako se prozirno staklo pravi od neprozirnog pijeska?".
Počnimo s činjenicom da prije nekog vremena staklo u načelu nije postojalo, a ljudi su živjeli u špiljama. A s pojavom ovog krhkog i prozirnog materijala, život se radikalno promijenio. Razmislite sami koliko nas staklenih stvari danas okružuje: izlozi, teleskopi, računalni ekrani, čaše, razne posude, čak su ljudi naučili graditi kuće od stakla.

Zamislite koliko stakla čovjek napravi i koliko pijeska potroši. Kao i za svaku proizvodnju, prvo u pogon ulazi sirovina - pijesak. A ovaj pijesak, ne bilo kakav, već poseban - kvarcni. U usporedbi s morskim, kvarc je puno manji i bjelji.

Prva faza proizvodnje je pećnica. U ovu se peć odjednom stavlja do 170 tona pijeska, a temperatura se podiže na 1500 stupnjeva. Formula stakla nije samo pijesak (iako je većina), već i neke tvari koje povećavaju njegovu čvrstoću. Napomena - snaga, ali ne i transparentnost. Ovdje su nazivi nekih komponenti: sulfat, poljska uzica, soda, salitra, dolomit. Soda je, na primjer, potrebna samo da bi se pijesak brže otopio.

Već u peći sva se ta smjesa pretvara u staklo. Samo što je još tekuća. Nadalje, dok se staklo ne ohladi i ne smrzne, izlijeva se u kalupe (na primjer, za izradu boca). Poseban automatizirani stroj reže plastično staklo izliveno iz peći na jednake komade i te komade šalje u stroj za kalupljenje. Budući da glavne funkcije proizvodnje obavljaju strojevi, brzo dobiva željeni oblik, bez vremena da se prethodno stvrdne.

Ispada da je tajna u samoj pećnici? Čini li visoka temperatura neprozirnu stvar prozirnom? Ne!

Iznenadit ćete se, ali pijesak je zapravo bio proziran i prije dolaska u tvornicu. Da bismo to provjerili, potreban nam je mikroskop.

Od čega je napravljen pijesak? Tako je, od zrna pijeska. To je ono što trebate pogledati pod mikroskopom. Zapravo, svako zrno kvarcnog pijeska je prozirno! "Zašto onda, nakon što ste skupili pijesak na dlanu, on ne sjaji poput vode?"

Tu na scenu stupaju zakoni fizike. Stvar je u tome da su zrnca pijeska zasebni elementi s više rubova. Upravo ta lica lome zraku svjetlosti koja pada na njih. To stvara osjećaj "neprozirnosti".

Za još bolje razumijevanje, napravimo eksperiment. Uzmite prozirnu bocu i razbijte je čekićem. Ulomci se dodatno drobe u mužaru. Sada ih izlijemo na stol i što vidimo? I vidimo neprozirnu hrpu stakla.

U pećnici se sve događa s preciznošću, ali obrnuto nego u našem eksperimentu. Peć ujedinjuje "razdvojena" zrnca pijeska u jednu cjelinu. Ovdje geometrijski parametri svakog pojedinog zrnca pijeska više nisu važni, jer će se svi rastopiti i stopiti u jedno. Dobit ćete jedno veliko zrno pijeska, koje će lako propuštati svjetlost, t.j. Staklo se izrađuje po narudžbi.

Čim su ljudi naučili kako napraviti prozirno staklo i primijeniti ga u životu, javila se potreba za neprozirnim staklom. Izumljeni su posebni prašci koji ne samo da mogu potamniti prozirni materijal, već ga i dati željenu boju. Tako na naizgled jednostavan način nastaje staklo po narudžbi.

U kontaktu s

Staklo, prozori u kućama i još mnogo toga - za nas su danas to poznati namještaj. Međutim, prije mnogo stoljeća stakleni su pehari bili basnoslovno skupi i mogli su se naći samo na stolovima najbogatijih i najplemenitijih plemića.


Od čega je napravljeno staklo i kako su ga ljudi naučili praviti?

Povijest izuma stakla

Staklo je poznato najmanje dvije tisuće godina. Starorimski povjesničar Plinije opisao je incident zbog kojeg je izmišljen. Prema njegovoj verziji, jednom su mornari koji su na svom brodu nosili sodu pristali provesti noć na obali prekrivenoj čistim zlatnim pijeskom.

Zapalili su vatru da skuhaju večeru i ugriju se. Slučajno se jedna vreća njihovog tereta otvorila i prolila sodu u vatru. Noću je počela padati kiša, isprala pepeo i plamenove, a mornari su vidjeli svjetlucavu staklenu površinu na mjestu vatre.

Komponente za izradu stakla

Je li tako zapravo izumljeno staklo ili se, kako kaže druga verzija, pokazalo tijekom pokusa s pečenjem glinene posude- ali ljudi su odavno svladali tajnu njegove pripreme.

Za izradu stakla potrebne su tri glavne komponente.

Kvarcni pijesak- Ovo je čisti riječni pijesak, koji se sastoji od silicijevog oksida. Udio pijeska u smjesi za topljenje stakla je oko 75%. Topi se na vrlo visokoj temperaturi: mora se zagrijati na 1700 stupnjeva Celzijusa. Kvaliteta pijeska uvelike određuje prozirnost i kvalitetu budućnosti proizvodi od stakla. Venecijanski staklopuhači, koji su stvorili najpoznatije u srednjovjekovna Europa Murano staklo, pijesak se posebno dovozio iz Istre, a za boemsko staklo majstori su komade kvarca drobili u fini pijesak.

Soda (ili potaša) potrebno za topljenje pijeska na nižoj temperaturi. Dodavanjem sode u pijesak u pravom omjeru temperatura zagrijavanja staklene smjese smanjuje se gotovo za polovicu.


Tijekom zagrijavanja soda se raspada na natrijev ili kalijev oksid koji služi kao katalizator taljenja. U davna vremena dobivao se ispiranjem pepela nakon spaljivanja algi ili crnogoričnog drveća. Udio sode u smjesi za staklo je oko 16-17%.

Vapno, ili kalcijev oksid, čini staklo netopivim u većini kemikalija, čvrstim i sjajnim. Po prvi put su ga češki puhači stakla počeli dodavati staklu u sedamnaestom stoljeću, koristeći za to vapnenac ili kredu.

Osim toga, danas se masi za izradu stakla dodaju natrijev sulfat, talamit i nefelin sijenit. Za dobivanje raznobojnog stakla kao aditivi koriste se oksidi raznih metala: bakra, željeza, srebra itd.

Faze proizvodnje limenog stakla

Svi sastojci od kojih se pravi staklo stavljaju se u peć i zagrijavaju dok ne nastane tekuća homogena masa.

Rastaljena masa se stavlja u homogenizator i miješa do potpune homogenosti.

Staklena masa se izlije u dugačku posudu u kojoj se nalazi rastaljeni kositar. Na njegovu površinu staklo se izlijeva u ravnomjernom sloju iste debljine, postupno se hladi.

Smrznuta staklena traka ulazi na transporter, gdje se vrši kontrola debljine i rezanje na standardne komade stakla. Obrezani nazubljeni rubovi i otpaci koji nisu prošli kontrolu kvalitete šalju se na ponovno taljenje.

Gotovo limeno staklo prolazi završnu provjeru kvalitete i šalje se u skladište gotovih proizvoda.

Slično se izrađuje staklo za proizvodnju posuđa, mjernih instrumenata, Božićni ukrasi i druge proizvode. Sastav stakla može varirati ovisno o svojstvima koja treba imati.

Osim toga, kako bi se povećala čvrstoća, može se podvrgnuti postupku stvrdnjavanja, stječući sposobnost da izdrži jake udarce na površinu.


Danas su popularni duplex i triplex staklo, zalijepljeni posebnim sastavima od dva ili tri sloja tankog stakla. Međutim, osnova svakog od njih je zlatni kvarcni pijesak, soda bikarbona i obično vapno.