Температура плавлення кварцового піску у градусах. Як із непрозорого піску, роблять прозоре скло? З чого роблять скло

Зіткнувшись зі скляними виробами щодня, мало хто з нас замислюється – з чого роблять скло? Як відбувається процес його виробництва? З'явившись у Стародавньому Єгипті 5 тисяч років тому, скло було дуже каламутним, і мало непривабливим виглядом. Матеріал, з яким ми стикаємося зараз, було отримано набагато пізніше.

Склад скла.

Для скловаріння використовують чистий кварцевий пісок(близько 75%), вапноі соду. Для отримання продукту зі специфічними властивостями до складу можуть входити оксиди і метали.

• Оксид борної кислоти. Знижує коефіцієнт теплового розширення отриманих виробів і підвищує блиск і прозорість готових виробів.
• Свинець. Цей компонент додають під час виробництва кришталю. Вироби з кришталю холодніші на дотик і мають характерний для цього матеріалу блиск і дзвін.
• Марганець. Додавання цього важкого металу сприяє отриманню продукції із зеленим відтінком. Крім марганцю, за допомогою нікелю, хрому або кольта можна отримати вироби інших кольорів.

Фізичні властивості.

Найголовніші характеристики скла:

• густина. Ця характеристика залежить від хімічного складу та коливається від 2200 до 6500 кг/м³. При підвищенні температури щільність скла зменшується і воно стає особливо крихким.
• Міцність. Залежно від виду скла, його міцність варіюється від 50 до 210 кгс/мм². Невелике пошкодження поверхні матеріалу знижує цей показник у 3-4 рази.
• Крихкістьь. Крихкість скла та нездатність протистояти удару, обмежує його застосування в деяких сферах життя. При додаванні до складу матеріалу певних хімічних елементів дана характеристика збільшується.
• Термостійкість. Термостійкість – здатність матеріалу витримати величезні температурні перепади. Звичайне шибка може витримати температуру до 90°С. У промисловості ці показники збільшуються у рази.

Види скла.

Багато виробів зі скла, ми бачимо на вулиці і використовуємо в повсякденному житті. Це скляний посуд, лампочки, окуляри, вікна. Залежно від фізичних та хімічних властивостей скло використовують також у виробництві вітрин, дзеркал, світильників. Які ж види цього однорідного аморфного тіла є і що з нього роблять?

• Кришталеве скло.Містить у своєму складі оксид свинцю. Висока прозорість і блиск надають такому склу привабливого та естетичного вигляду. Використовують в основному для виготовлення посуду та сувенірних виробів.
• Кварцове скло. У складі є найчистіший кварцовий пісок. Завдяки тому, що вироби із кварцового скла можуть витримати великі температурні стрибки, з нього роблять лабораторний посуд, ізолятори, оптичні прилади, вікна.
• Піноскло. Є скляною масою, що має у своєму складі численні порожнечі. Відмінні теплові та звукоізоляційні властивості зумовили його широке застосування у будівництві.
• Скловата. Має вигляд тонких скляних ниток, що мають високий опір розриву. Використовують як у будівництві, так і у хімічній промисловості. Скловата вогнестійка. Тому її використовують у складі матеріалу для пошиття одягу зварювальників та пожежників.

До цього списку можна додати шибки, що мають специфічні властивості :

• Вогнестійке. Протистоїть дії відкритого полум'я та витримує високу температуру.
• Термостійке. Має низький коефіцієнт термічного розширення та витримує різкі стрибки температури
• Куленепробивне. Удароміцне скло здатне протистояти потужним ударам.

Як виготовляють скло?

Виробництво скла включає у свій процес такі етапи:

1. Підготовка необхідних матеріалів. Приготовлена ​​сировина потребує спеціальної обробки. Кварцовий пісок збагачують і з його складу видаляють домішки заліза. Вапняк і доломіт ретельно подрібнюють.
2. Змішування матеріалу у певних співвідношеннях. Кількість того чи іншого матеріалу та його відсоткове співвідношення у підготовленій домішки залежить від необхідних фізичних та хімічних властивостей скловиробів.
3. Варіння у скловарних печах. Стадія варіння відбувається за високої температури, діапазон якої коливається від 800°С до 1400°С. Йде активний процес плавки кварцового піску, і скломаса стає в'язкою та прозорою.

Після отримання однорідної скляної суміші відбувається формування майбутніх виробів, різке охолодження продукції з подальшою термічною і фізичною обробкою.

Застосування у промисловості

Застосування прозорого, зносостійкого та міцного матеріалу, що має гладку поверхню, вражає уяву. Незважаючи на те, що скло дуже крихкий матеріал, його широко використовують у різних галузях промисловості та побуту.

• Машинобудування- Входить до складу протипригарних фарб, якими обробляють транспорт.
• Паперова промисловість- Просочення готової паперової маси.
• Будівництво- додають у кислотостійкі матеріали та в жаротривкі конструкції з бетону.
• Хімічна промисловість- Виробництво миючих засобів.

Цей функціональний матеріал можна гнути, кроїти, плавити та отримувати з нього неповторні та чудові вироби. Саме тому кольорове скло активно використовують для декоративних робіт при будівництві громадських будівель та виготовляють усілякі сувеніри.

Категорії скла

За своїм призначенням скло ділиться на наступні категорії:

• Побутове скло. Ця група складається з п'яти підгруп - кухонний посуд, побутовий посуд, лампові вироби, художні вироби та посуд господарського призначення.
• Будівельне скло- листове скло, вітрини, склопакети, теплоізоляційні склопакети, армоване скло.
• Скло технічного призначення- лабораторні прилади, захисні вироби для промисловості, скловата, оптика.

Крім захисту наших будинків від вітру, дощу та холоду, скло дає людині велику область для творчості. Процес створення його так само гарний та загадковий, як і сам матеріал. Скло прозоре, тверде, стійке до кислот, стало незамінним матеріалом в архітектурі та повсякденному побуті.

У цій статті ми докладно розглянули, із чого роблять скло. Цей матеріал зайняв особливе, важливе місце в житті людини, без нього багато побутових речей виявилися б набагато складнішими.

Відео: процес виготовлення речовини

Кожен із нас не раз зустрічав скло. Що таке цей крихкий та прозорий матеріал, знає будь-який школяр. Ми щодня бачимо його в дзеркалах, вікнах, посуді та елементах меблів, але чи добре ми знайомі з ним? Як воно виробляється, що є і які властивості скла?

Що означає це слово

Існує чимало довідкових матеріалів, які можуть допомогти у цьому питанні. Яке значення слова "скло" по одному з найбільш популярних джерел? Словник Ожегова характеризує цю речовину як твердий матеріал, що отримується з кварцового піску, змішаного з окислами деяких металів. Навіть визначення дає деяке уявлення про спосіб виробництва цього матеріалу. Але до цієї теми ми перейдемо згодом.

Напевно, всі звикли, що скло - це прозорий матеріал. Але зверніть увагу – словник Ожегова не дає такого уточнення. Скло може бути не тільки прозорим, але також кольоровим або матовим. А ось склад матеріалу при цьому відрізняється неістотно.

З чого роблять скло

Стандартний склад скла є сумішшю чистого вапна і соди. Для зміни властивостей матеріалу можуть використовуватись різні добавки. Але все-таки основним складовим компонентом є чистий річковий пісок. Його кількість становить приблизно 75% від усієї суміші. Сода дозволяє зменшити піску майже в 2 рази. Вапно захищає скло від впливу більшості хімічних речовин, а також додає міцності та блиску.

Додаткові домішки:

• Марганець. Його додають у скло для отримання специфічного зеленого відтінку. Для отримання інших кольорів можна використовувати нікель або хром.
• Свинець надає склу додатковий блиск і характерний дзвін. Матеріал виходить холоднішим на дотик. Скло з домішкою свинцю називається кришталем.
• Оксид борної кислоти теж надає матеріалу додатковий блиск і прозорість, знижуючи при цьому коефіцієнт теплового розширення виробів.

Історія виробництва скла

Ще 6000 років тому люди вміли створювати цей гарний та тендітний матеріал. Звичайно, його зовнішній вигляд дещо відрізнявся від сучасного скла, оскільки в Стародавньому Єгипті та Месопотамії не було обладнання для якісного очищення піску та інших інструментів. Проте виробництво скла розпочалося саме там. Завдяки стійкості до впливів довкілля цей матеріал дав історикам уявлення про культуру та технічні можливості найдавніших народів.

У Росії її перший завод з виробництва скла з'явився 1636 року. Він був розташований неподалік Москви. Там створювалися посуд і Великий розвиток ця галузь промисловості отримала за Петра I.

Тільки в 1859 винахід насоса високого тиску дозволило створювати скло без участі склодувів. А на початку 19 століття було виявлено цікаву властивість матеріалу - якщо готовий виріб розігріти до певної температури, механічні властивості скла підвищаться на 400%.

Сучасне виробництво

Технології зробили крок далеко вперед, що дозволило створювати будь-які матеріали у величезних кількостях і з найменшими витратами людських сил. В даний час існує чимало заводів, на яких за стандартною налагодженою технологією створюється скло. Що таке сучасний матеріал, який отримується з розплавленого кварцитового піску, дізнаємося, ознайомившись із технологією. Як приклад візьмемо листовий матеріал.

Виробництво скла за етапами:

1. Усі необхідні інгредієнти завантажують у піч і розігрівають, доки не утворюється рідка однорідна маса.
2. У спеціальному гомогенізаторі цей сплав перемішують до однорідного стану.
3. Отриману масу виливають у плоску ємність, на дні якої знаходиться розплавлене олово. Там скло розподіляється, утворюючи рівномірний тонкий шар.
4. Охолоджений і затверділий матеріал вирушає на конвеєр. Там проводиться контроль товщини скла та нарізка. Матеріал, що не пройшов перевірку, а також браковані деталі вирушають на переплавлення.
5. Проводиться остання перевірка якості, після чого скло надходить на склад готової продукції.

Види скла

В даний час цей матеріал є одним із найпоширеніших. Не дивно, що існують різні типи скла, що відрізняються як на вигляд, так і за фізичними властивостями. Ось деякі з них:

1. Кришталеве скло. Це матеріал, що містить у своєму складі свинець. Про нього ми говорили вище.
2. Містить у складі найчистіший пісок, завдяки чому відрізняється високою міцністю. Здатне витримувати стрибки температури, тому використовується для створення оптичних приладів, лабораторного посуду та вікон.
3. Піноскло. Легкий будівельний матеріал, який може бути використаний як для оздоблення, так і для кладки стін та підлоги. Містить у складі велику кількість порожнин, завдяки чому має високі тепло- та звукоізоляційні властивості.
4. Скловата. Об'ємний повітряний матеріал, що складається з тонких та дуже міцних ниток. Вогнестійка, тому використовується не тільки у будівництві, але й при пошитті одягу пожежників та зварювальників.

Застосування скла

Залежно від властивостей та зовнішнього вигляду цього матеріалу можна знайти майже будь-яке застосування. Основний споживач скла, що виготовляється в наш час, - будівельна галузь. У ній використовується більше половини матеріалу, що виготовляється. Його призначення може бути найрізноманітнішим - облицювання стін, скління вікон, зведення стін з пустотілої цегли, теплоізоляція і т.д. Що таке готичне вікно, знають напевно всі. Як правило, воно викладене з великої кількості кольорових скель. У наш час вітражі не втратили своєї актуальності та використовуються як у будівництві, так і у виробництві меблів.

На другому місці за популярністю йдуть скляні судини різного призначення. Трохи менше виробляється посуд. Варто зазначити, що в хімічній галузі скло є незамінним матеріалом, оскільки воно є стійким до більшості реагентів.

Фізичні властивості

Як і будь-який інший матеріал, скло має низку якостей, які необхідно знати, перш ніж використовувати його в тій чи іншій області.

1. Густина. Може змінюватись в залежності від складу суміші та способу виготовлення. Значення густини скла може коливатися від 220 до 650 кг/м 3 .
2. Крихкість. Ця характеристика є відмінною особливістю скла та обмежує його застосування в будівельній галузі. В даний час вченими створюються складніші сплави, що максимально збільшують міцність матеріалу.
3. Термостійкість. Звичайне скло витримує температуру до 90 про З. Після обробки термічні властивості матеріалу значно підвищуються. Наприклад, промислове скло здатне витримувати температуру понад 200 про З.

Ми дізналися багато про скло - що таке, як виробляється і які властивості має. Саме час трохи відволіктися і ознайомитися з найцікавішими фактами про цей досить поширений матеріал. Мало хто знає, що:

• Швидкість руху тріщини становить 4828 км/год.
• Час розкладання цього матеріалу становить приблизно мільйон років.
• Скло можна неодноразово переплавляти практично без втрати якості. Щодо цього у нього майже немає аналогів.
• Як аморфний матеріал, розплавлене скло не затвердіє при швидкому охолодженні. Для цього потрібні особливі умови.

Скло не дарма так активно використовується в будівництві та інших сферах життя людини. Напевно, воно ще довго залишатиметься одним з найбільш популярних матеріалів. На користь цього твердження говорять міцність, довговічність та відносна простота виготовлення скла, пов'язана з тим, що компоненти для його створення присутні на Землі у великій кількості.

Ми нарешті відповімо на питання, яке багатьом не дає спокою: «Як із непрозорого піску роблять прозоре скло?».
Почнемо з того, що деякий час тому шибки не існувало в принципі, і люди жили в печерах. А з появою цього тендітного та прозорого матеріалу життя змінилося докорінно. Самі подумайте, скільки скляних речей нас оточує сьогодні: вітрини, телескопи, екрани комп'ютерів, окуляри, різні ємності, навіть будинки навчилися будувати зі скла.

Уявіть собі, скільки скла виробляє людина, і скільки використовує у своїй піску. Як і для будь-якого виробництва, спочатку на завод надходить сировина — пісок. І пісок цей, не якийсь, а спеціальний – кварцовий. Якщо порівнювати з морським, то кварцовий значно дрібніший і біліший.

Перший етап виготовлення – піч. За один раз в цю піч поміщають до 170 тонн піску, і доводять температуру до 1500 градусів. Формула скла - це не тільки пісок (хоч його і більшість), але ще й деякі речовини, що підсилюють його міцність. Зауважте, - міцність, але не прозорість. Ось назви деяких компонентів: сульфат, польовий шпагат, сода, селітра, доломіт. Сода, наприклад, потрібна тільки для того, щоб пісок швидше розплавився.

Вже в печі, вся ця суміш перетворюється на скло. Ось тільки воно ще рідке. Далі, поки скло не охололо і не застигло, його заливають у форми (наприклад для виготовлення пляшок). Спеціальна автоматизована установка ріже на рівні шматки пластичну скляну масу, що виливається з печі, і направляє ці шматки у формувальний верстат. Так як основними функціями виробництва займаються машини, швидко набуває потрібної форми, не встигаючи затвердіти раніше.

Виходить, секрет у самій печі? Невже висока температура дозволяє зробити прозору річ прозорою? Ні!

Ви здивуєтеся, але пісок був прозорим ще до приїзду на завод. Щоб переконатися, нам знадобиться мікроскоп.

З чого складається пісок? Мабуть, з піщин. Ось на них і слід дивитися під мікроскопом. За фактом кожна піщинка кварцового піску прозора! «Чому тоді набравши пісок у долоні, він просвічує як вода?».

А тут набувають чинності закони фізики. Справа в тому, що піщинки є окремими елементами з кількома гранями. Ось ці самі грані і заломлюють промінь світла, що на них потрапляє. Так і створюється відчуття непрозорості.

Для ще більшого розуміння проведемо експеримент. Візьмемо прозору пляшку та розіб'ємо її молотком. Осколки додатково подрібнимо у ступці. Тепер висипаємо їх на стіл і що ми бачимо? А бачимо ми непрозору купу скла.

У печі все відбувається з точністю, та навпаки, ніж у нашому експерименті. Пекти поєднує «розколоті» піщинки в одне ціле. Тут вже не важливими є геометричні параметри кожної окремої піщинки, так як всі вони розплавляться і зіллються в одне ціле. Вийде одна велика піщинка, яка легко пропускатиме світло, тобто. виходить скло на замовлення.

Як тільки люди навчилися робити прозоре скло та застосовувати його у житті, то виникла потреба у склі непрозорому. Були винайдені спеціальні порошки, які можуть лише затемнити прозорий матеріал, а й надати йому потрібний колір. Ось таким ось, на вигляд не складним чином створюється скло на замовлення.

Вконтакте

Скляний посуд, вікна в будинках та багато іншого – для нас сьогодні це звичні предмети обстановки. Однак багато століть тому скляні кубки коштували надзвичайно дорого, і їх можна було зустріти тільки на столах у найбагатших і найзнатніших вельмож.


З чого роблять скло, і як люди навчилися його виготовляти?

Історія винаходу скла

Скло було відоме принаймні дві тисячі років тому. Давньоримський історик Пліній описав випадок, у результаті якого було винайдено. За його версією, одного разу моряки, які везли на своєму кораблі соду, висадилися заночувати на березі, вкритому чистим золотим піском.

Вони розпалили багаття, щоб приготувати вечерю та зігрітися. Випадково один мішок із їхнього вантажу прорвався, і сода висипалася в багаття. Вночі пішов дощ, змив золу та головешки, і моряки побачили на місці багаття сяючу скляну поверхню.

Компоненти для виготовлення скла

Чи так насправді було винайдено скло, або, як говорить інша версія, воно вийшло в ході експериментів із випалом глиняних горщиків – але люди опанували секрет його приготування досить давно.

Для того, щоб виготовити скло, потрібно три основні компоненти.

Кварцевий пісок- Це чистий річковий пісок, що складається з оксиду кремнію. Частка піску у суміші для варіння скла становить близько 75%. Він плавиться за дуже високої температури: його потрібно нагрівати до 1700 градусів Цельсія. Від якості піску багато в чому залежить прозорість та якість майбутніх скляних виробів. Венеціанські склодуви, що виготовляли найбільш знамените в середньовічній Європі муранське скло, спеціально привозили пісок з провінції Істрія, а для богемського скла майстри подрібнювали шматки кварцу в дрібний пісок.

Сода (або поташ)необхідна для того, щоб розплавити пісок за більш низької температури. Додавши в пісок соду у потрібній пропорції, температуру нагрівання скляної суміші знижують практично вдвічі.


У процесі нагрівання сода розкладається до оксиду натрію або калію, який служить каталізатором плавлення. У давнину її отримували шляхом вилуговування золи після спалювання водоростей або хвойних порід дерева. Частка соди у суміші для скла становить близько 16-17%.

Вапно, або окис кальціюробить скло нерозчинним більшістю хімічних речовин, міцним і блискучим. Вперше додавати її в скло почали богемські склодуви у сімнадцятому столітті, застосовуючи для цього вапняк чи крейду.

Крім того, сьогодні в масу для приготування скла додають сульфат натрію, таламіт та нефеліновий сієніт. Для отримання різнокольорового скла як домішки використовують окиси різних металів: міді, заліза, срібла і т.д.

Етапи виробництва листового скла

Усі інгредієнти, з яких виробляється скло, завантажують у піч і нагрівають до утворення рідкої однорідної маси.

Розплавлену масу завантажують гомогенизатор і перемішують до повної однорідності.

Скляну масу виливають у довгу ємність, де знаходиться розплавлене олово. На поверхні скло розливається рівним шаром однакової товщини, поступово остигаючи.

Застигла скляна стрічка надходить на конвеєр, де проводиться контроль товщини та нарізка на стандартні шматки скла. Обрізані нерівні краї та шлюб, що не пройшов контроль якості, надходить на переплавку.

Готове листове скло проходить останню перевірку якості та відправляється на склад готової продукції.

Аналогічно виготовляється скло для виробництва посуду, вимірювальних приладів, ялинкових іграшок та іншої продукції. Склад скла може змінюватись в залежності від властивостей, які воно повинно мати.

Крім того, для підвищення міцності воно може піддаватися процедурі загартовування, набуваючи здатності витримувати сильні удари по поверхні.


Популярні сьогодні дуплексні та триплексні стекла, склеєні спеціальними складами з двох або трьох шарів тонкого скла. Однак основу кожного з них становлять золотий кварцовий пісок, питна сода та звичайне вапно.