Характеристика стекла — виды, производство

В России хорошо развита стекольная промышленность. На рынке представлен широкий ассортимент стеклянных изделий разного типа. Продукция частично остается для внутренних потребителей, а остальная доля отправляется на экспорт. Однако у этой отрасли есть некоторые особенности и проблемы, влияющие на перспективы дальнейшего развития.

Роль в экономике России

Стекольная отрасль – это направление, укрепляющее экономику Российской Федерации. При этом важную роль она играет не только на внутреннем рынке, но и мировом.

Такой вид легкой промышленности становится неотъемлемой частью производства другой продукции, например, изделий из сферы архитектуры и строительства, оптики, светотехники, стекловолокна и т. д.

Потребителями выступают не только частные лица, но и организации, занимающиеся следующими видами деятельности:

• строительство;
• сельское хозяйство;
• пищевая промышленность;
• производство мебели;
• автомобилестроение;
• фармацевтика;
• косметология;
• медицина.

Не менее важны стекольные товары для бытового потребления.

Российская продукция может полностью покрывать потребности строительной сферы. Кроме этого, по расчетам специалистов, она способна удовлетворить спрос в дальнейшей перспективе.

Свойства стекла

Стекло обладает следующими свойствами:

• предел прочности при изгибе обычного (отожженного) стекла не менее 450 кг/см2,
• полу-закаленного — не менее 1000 кгсм2,
• закаленного стекла «сталинит»—2500 кг/см2;
• твердость (по шкале твердости) — 5 и выше;
• объемный вес — 2500 кг/м3;
• при нагревании стекло размягчается.

Плавиковая (фтористоводородная) кислота разъедает стекло, поэтому ее применяют для травления на стекле рисунков и для, придания ему матовой поверхности. Серная кислота действует значительно слабее, остальные кислоты очень слабо. Растворы щелочей и даже вода, в особенности теплая, хотя и очень медленно, но портят стекло. Вода извлекает из него часть щелочей, а освободившийся кремнезем выделяется на поверхность в виде чешуек, и стекло начинает сначала отливать всеми цветами радуги, затем становится мутным и шероховатым.

Формирование рынка

Стекольный рынок России базируется на основе нескольких факторов, главным из которых выступает спрос на производимые товары. Он задает все тенденции как на внешнем, так и на внутреннем рынке.

В перечень остальных моментов входит:

• увеличение предприятий, использующих стеклотары для хранения и перемещения продукции;
• улучшение строительной сферы, включая повышение числа строительных объектов гражданского и жилищного типа;
• экономический рост и расширение мебельной промышленности, вызывающие необходимость в больших объемах стекольной продукции.

Существуют направления, для которых стекольная отрасль играет особо значимую роль (например, производство мебели и транспорта).

Еще одним важным показателем является структура рынка. В России она складывается из нескольких объектов, включая изготовителей, поставщиков, торговых компаний, предприятий, занимающихся переработкой, конечных потребителей.

Предприятия отрасли

Среди представителей стекольной промышленности в России наиболее выделяются следующие компании:

• «Гардиан Стекло»;
• «Экспо Гласс»;
• АО «Каспийский завод листового стекла»;
• АО «Салаватстекло»;
• АО «Саратовстройстекло»;
• ООО РПК «Эталон»;
• ООО «Еврогласс-Техно»;
• Борский стекольный ;
• АО «Васильевский стекольный завод».

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Стекольные заводы.

Способы изготовления стекла

Из стеклянных материалов в строительстве применяют: листовое оконное и другое стекло, конструктивные изделия, архитектурно-декоративные изделия, теплоизоляционные материалы и трубы. Высокие технические и архитектурные достоинства стекла (особенно полированного и цветного) и стеклянных изделий обеспечивают большие перспективы применения стекла в нашем строительстве.

Стекло — это переохлажденный расплав сложного состава, состоящий из смеси силикатов и других веществ, с постепенно повышающейся вязкостью, затвердевающий при охлаждении.Оно аморфно, однородно и изотропно. Процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное является обратимым.

Химический состав наиболее распространенного оконного стекла следующий:

• Si02 — 71-72%;
• CaO — 7,5-8,5%;
• MgO — 3-3,5%;
• Na2O — 15-15,5%;
• А12О3 — 1,5—1,6%;
• Fe2O3 до 0,2%.

Основным сырьем для изготовления стекла служат: чистый мало-железистый кварцевый песок, известняк и сода или сульфат натрия.

Варка стекла производится главным образом в ванных печах при температуре до 1500°. В процессе стекловарения образуются силикаты, стекломасса осветляется, ей придается однородность, она частично охлаждается для приобретения вязкости, необходимой для формования изделий.

Отформованные стеклянные изделия подвергаются специальной термической обработке — отжигу для удаления напряжений или закалке (см. ниже, закаленное стекло). Производство оконного и других видов стекла механизировано.

Обычный способ изготовления оконного стекла на машинах вертикального вытягивания состоит в том, что в расплавленную стеклянную массу, охлажденную примерно до 1000°, опускают огнеупорный поплавок (лодочку), имеющий вид длинного прямоугольного бруса со сквозным продольным вырезом, переходящим в верхней части в узкую щель. Стекло-масса выдавливается через щель, формуется в ленту определенной толщины и охлаждается, когда лента проходит между холодильниками. Лента проходит между несколькими парами транспортирующих валиков, а затем разрезается на листы.

Кроме этого обычного способа производства листового стекла применяться другой способ вытягивания стекла безлодочный, при котором получается стекло более высокого качества.

Виды стекольной продукции

Продукция, произведенная из стекла, представлена в широком ассортименте. Она используется не только в частных целях, но и для дальнейшего сырья или комплектующих для других изделий. Именно поэтому стекольная индустрия России занимает одну из лидирующих позиций в рейтинге, определяющем степень необходимости.

При этом все изготавливаемое стекло можно разделить на несколько групп, включая:

1. Закаленное. Оно создается с помощью специальных технологий, которые повышают прочность изделия.
2. Оконное. Полностью прозрачное, несмотря на существующие напыления. В зависимости от производителя окна могут быть разными. Так, в некоторых моделях есть напыление, помогающее защищать помещение и находящихся в нем людей и объектов от ультрафиолетовых лучей.
3. Ламинированное. Такой тип стекла имеет более улучшенные оптические характеристики. Добиваются этого с помощью полимерного материала, который наносится на стекло пленкой.
4. Армированное. Считается максимально безопасным, так как обладает повышенными показателями пожаростойкости, хорошо переносит перепады температуры, на нем практически не образуются дефекты. При этом разбить его трудно из-за необычной конструкции. В основу входит сетка из стальной проволоки. Ее форма напоминает пчелиные соты. Несмотря на это, стекло хорошо пропускает свет.
5. Солнцезащитное. Создается для того, чтобы не пропускать, а отражать или поглощать солнечные лучи. При этом показатель пропуска находится в пределах 65-70%.

Классификация стекол

Стекла классифицируют в зависимости от состава. Название их зависит от содержания тех или иных оксидов. Различают следующие оксидные стекла:

силикатные – SiO2;

алюмосиликатные — Аl2O3, SiO2;

боросиликатные — В2O3, SiO2;

бороалюмосиликатные — В2O3, Аl2O3, SiO2 и другие.

Каждый вид стекла обладает определенными свойствами.

Силикатные стекла подразделяют на обыкновенные, хрустальные, жаростойкие. К обыкновенным относят известково-натриевые, известково-калиевые, известково-натриево-калиевые стекла.

Хрустальные стекла характеризуются повышенным блеском и сильным лучепреломлением. Различают хрусталь свинцовый и бессвинцовый. Свинцовый хрусталь имеет повышенную массу, хорошо декорируется. В зависимости от количества оксида свинца свинцовый хрусталь делят на

1. Хрустальное стекло, содержащее оксид свинца, бора или цинка в количестве не менее 10%.

2. Малосвинцовый хрусталь, содержащий 18-24% оксида свинца.

3. Свинцовый хрусталь, содержащий 24-30% оксида свинца.

4. Высокосвинцовый хрусталь, содержащий 30% и более оксида свинца.

Бессвинцовый хрусталь содержит в основном оксид бария (не менее 18%), что улучшает лучепреломление, повышает твердость и блеск стекла, но уменьшает прозрачность.

Жаростойкие стекла выдерживают резкие перепады температур. В их состав входят соединения бора (12-13%). Термическая стойкость такого стекла возрастает после закалки. Химические свойства стекла.

Химическая устойчивость стекла определяет назначение и надежность изделий. Она весьма высока особенно по отношению к воде, органическим и минеральным кислотам (кроме плавиковой). Щелочи и карбонаты щелочей действуют более агрессивно. Плавиковая кислота растворяет стекло и поэтому используется для нанесения на стекло узоров, матирования и химической полировки изделий.

Формирование потребительских свойств стеклянных товаров происходит в процессе их производства.

Производство стеклянных товаров состоит из ряда стадий: подготовки сырья, составлению шихты, варки стекломассы, выработки стеклянных изделий, обработки и украшению изделий, сортировки, маркировки и упаковки изделий.

1. Подготовка сырья сводится к очистке кварцевого песка и других компонентов от нежелательных примесей, тонкому измельчению и просеиванию материалов.

2. Приготовление шихты, т. е. сухой смеси материалов, состоит в отвешивании компонентов согласно рецептуре и тщательном их перемешивании до полной однородности. Более прогрессивным методом является изготовление из шихты брикетов и гранул; при этом сохраняется однородность шихты, ускоряется варка. Кроме того для ускорения варки стекла в шихту добавляют 25-30% стеклянного боя. Стеклобой промывают, измельчают и пропускают через магнит.

3. Варку стекломассы из шихты осуществляют в ваннах и горшковых печах при максимальной температуре 1450—1550°С. В процессе варки происходят сложные физико-химические превращения и взаимодействия сырьевых материалов. С помощью осветлителей стекломассу освобождают от газовых включений, тщательно перемешивают до достижения однородности по составу и вязкости. При нарушениях режимов обработки сырья, приготовления шихты и варки образуются дефекты стекломассы (разберем позднее).

4. Формование изделий из вязкой стекломассы осуществляют разнообразными методами. Метод формования во многом определяет конфигурацию изделий, толщину стенки, приемы декорирования, окраску и поэтому является важным ассортиментным признаком и ценообразующим фактором.

Бытовые изделия изготовляют выдуванием, прессованием, прессовыдуванием, моллированием (гнутьем), литьем и т. д.

Выдувание —

древнейший способ формования изделий из стекломассы. Выдувание может быть механизированное, вакуум-выдувное, ручное в формах и гутенское (свободное).

Ручное выдувание осуществляется с помощью стеклодувной трубки. Такое выдувание может производиться в формах и без формы. Выдуванием в формах получают изделия любых конфигураций и толщины стенки с гладкой и блестящей поверхностью. Вырабатывают бесцветные, окрашенные в массе и накладные изделия (двух- и многослойные).

Выдувание без формы или свободное выдувание (в торговле — гутенская формовка) осуществляют также посредством стеклодувной трубки, но изделия формуют и окончательно отделывают в основном на воздухе. Изделия характеризуются сложностью форм, плавными переходами частей, утолщенной стенкой.

Механизированным выдуванием на автоматах изготовляют бесцветные изделия простых очертаний, в основном стаканы.

Выдувные изделия имеют самые гладкие стенки, сильный блеск, большую прозрачность, самую разнообразную форму и толщину стенок. Они декорируются почти всеми возможными способами и считаются наиболее качественными.

Прессование являются наиболее массовыми и экономичными способами получения стеклянных изделий. Изделия формуются на автоматических и полуавтоматических прессах в специальных пресс-формах, где на них сразу наносится рисунок. Их характеризует большая толщина стенок (более 3 мм), большая масса, меньшая прозрачность и термостойкость, значительная толщина дна, видны следы от формы. Посуда, изготовленная прессованием, имеет простые формы с широким верхом.

Некоторое однообразие прессованных изделий стремятся преодолеть за счет создания легкого рельефного узора на поверхности (фактурный пресс), прессования без верхнего кольца, позволяющего получить разный у каждого изделия свободно сформированный край, сочетания прессования и гнутья (пресс-моллирование).

Прессовыдувание характеризуется тем, что формование изделий проходит в две стадии — сначала их формуют в пресс-форме, а затем — в горячем виде воздухом. Изделия имеют узкую горловину, толстые неровные стенки и следы от формы. Прессовыдуванием производят банки, бутылки, графины, флаконы; Изделия, полученные таким методом, отличаются от прессованных более сложной формой, а от выдувных-толстыми стенками, следами от формы и более грубым рисунком.

Проблемы отрасли

Стекольная промышленность имеет определенные трудности, которые замедляют, а в некоторых ситуациях полностью устраняют возможность развития. Так, одной из самый популярных считается невостребованность качественных стекольных продуктов. Такой фактор связан с тем, что производство является очень затратным, а это значительно повышает себестоимость. Если брать в пример таких потребителей, как строительные организации, то чаще всего они предпочитают делать выбор в пользу более устаревших изделий, так как на этом можно сэкономить.

Однако существуют и другие проблемы, в число которых входит:

• стремительное снижение спроса на внутреннем рынке;
• рост стоимости сырья;
• нестабильность валютного рынка, влияющая на повышение цен оборудования и других элементов, необходимых в производстве;
• невозможность взятия кредитов или займов из-за рисков неплатежеспособности.

Государство старается минимизировать трудности в данной отрасли. Периодически на рассмотрение попадают новые проекты и законы, способствующие развитию и решению проблем.

История стекла

Впервые стекло возникло в Древнем Египте за 3 … 4 тысячелетия до нашей эры. Однако стекла той эпохи даже по внешнему виду отличались от теперешних. Они были, как правило, малопрозрачны, содержали большое количество пузырей. Изготовляли из такого стекла главным образом украшения.

В конце VII в. производство стекла возникает в Венеции где к IX в. оно достигает высокого уровня. Известные венецианские стеклянные витражи и мозаики украшали церкви того периода, а различные художественные изделия из цветного стекла, мозаичное и филигранное стекло, зеркала являлись монополией венецианского стеклоделия. Затем это искусство проникло в другие страны Западной Европы и Ближнего Востока.

В конце XVII в. в Чехии было изобретено стекло, отличающееся чистотой, прозрачностью и твердостью и известное под названием «богемский хрусталь».

Стеклоделие в России возникло в IX — Х вв., т. е. намного раньше, чем в Америке (XVII в.) и ранее, чем во многих других странах Западной Европы.

Первый стекольный завод в России был основан в 1638 г. под Москвой. На этом заводе изготовляли оконное стекло и другие стеклянные изделия. Большое развитие стеклоделие получило при Петре I. В этот период создаются стекольные заводы под Москвой, в Киеве и других городах. К 1760 г. в России уже насчитывалось более 25 стекольных заводов, расположенных в различных губерниях. Заводы эти вырабатывали главным образом оконное стекло, бутылки и хозяйственную посуду.

Основоположником научных основ стеклоделия в России является М.В. Ломоносов, который в 1752 г. построил под Петербургом фабрику и организовал на ней изготовление цветных стекол. М.В. Ломоносовым разработан метод горячей прессовки стекла.