Изготовление стекла: состав, технология производства и оборудование для завода

Многие общества каменного века по всему миру использовали природное стекло, такое как вулканическое стекло обсидиан, для изготовления острых режущих инструментов. Однако, согласно археологическим свидетельствам, первое настоящее стекло было создано в прибрежной северной Сирии, Месопотамии или Египте.

История самых ранних известных стеклянных изделий прослеживается по крайней мере до 2000 года до нашей эры. Например, бусы создавались во время производства фаянса — стекловидного материала.

С тех пор процесс изготовления стекла сильно изменился. Достижения в области материаловедения и производственных технологий сделали возможным производство стекла с особыми отражающими, преломляющими и пропускающими свойствами, которые можно использовать в призмах, оптических линзах и материалах оптоэлектроники.

Сегодня стекло производится с использованием двух основных технологий: процесс Флоат-стекло (также известное как наплывное стекло), который включает в себя плавание расплавленного стекла на слое расплавленного металла, и выдувание стекла, при котором расплавленное стекло надувается в пузырь.

Расплавленное стекло получают путем нагревания обычного песка (в основном содержащего диоксид кремния) при очень высоких температурах, пока он не расплавится и не превратится в жидкость. Когда песок остывает, он не возвращается в исходное состояние. Вместо этого он превращается в аморфное твердое тело, некристаллическое твердое тело, в котором атомы и молекулы не организованы в определенную структуру решетки.

Давайте копнем глубже и выясним, какие материалы и процессы задействованы в обоих методах, и каково их будущее.

Состав стекла

Компоненты входящие в состав стекла можно разделить на следующие типы:

• Основа
• Обязательные оксиды щелочных металлов
• Компоненты, придающие особые свойства
• Вспомогательные вещества

Также в некоторых случаях, добавляют стеклобой.

Основу любого стекла представляет собой кварцевый песок или диоксид кремния. При чем в смесь для будущего стекла попадает только отборный песок, очищенный от примесей железа и от малейших загрязнений, допускается около 2% примесей. От этого зависит прозрачность самого стекла.

Обязательные оксиды щелочных металлов различны в зависимости от типа стекла. Например:

• для оконного стекла используют оксиды натрия, кальция или алюминия
• для хрустального — оксиды калия и свинца
• для лабораторного — оксиды натрия, калия, бора
• для оптического — оксиды бария, алюминия, бора

Компоненты для придания особых свойств подбираются, исходя из желаемого эффекта, например добавляют оксиды титана или бария для придания термоустойчивости, и так далее.

Вспомогательные вещества в большинстве своем представляют из себя осветители, обесцвечиватели и красители.

Производственное сырьё

В производстве стекла, в качестве основного материала, могут использоваться следующие химические вещества: оксиды, фториды или сульфиды. Классическая, наиболее распространённая технология предусматривает применение в качестве основного ингредиента кварцевого песка (до 70% от общей массы), содержащего в себе большое количество оксида кремния SiO2. Как дополнительные компоненты используются доломиты и известняки, а также сульфат натрия.

В качестве катализатора и ускорителя процесса стеклообразования в состав шихты добавляются стеклообразующие окислы. Кроме того, для придания производимому стеклу неких требуемых свойств, в его состав вводятся дополнительные компоненты — колеровочные материалы, изготовленные на основе марганца, кобальта, хрома; осветлители из селитры или окиси мышьяка.

В зависимости от основного стеколообразующего сырья и дополнительных компонентов имеются следующие виды стёкол:

• Силикатные. Производство их основывается на силикатном оксиде SiO2. Основная разновидность, используемая сегодня повсеместно в быту и в промышленности. Это оконные и автомобильные стёкла, зеркала, экраны телевизоров и компьютерных мониторов.
• Натриево-кальциевые. Также этот тип стёкол именуется «содовым» или «кронгласом», и отличается лёгкостью плавления и мягкостью, что делает его простым в обработке. Часто применяется для изготовления мелких деталей сложной конструкции, либо в декоративном искусстве.
• Калиево-кальциевое, или поташное. Характеризуется тугоплавкостью и твёрдостью. Производство поташного стекла требовало большого количества древесины — основного сырья для поташа. Чтобы получить один килограмм поташа требовалось пережечь тонну деревьев, поэтому данный сорт стёкол также именовался «лесным стеклом». Вплоть до 18 века в России поташное стекло являлось основной разновидностью, которое выпускала отечественная стекольная промышленность.
• Свинцовое. В быту эта разновидность стекла более известна под наименованием «хрусталь». Производство хрусталя отличается от традиционной технологии введением в состав, в качестве дополнительного компонента, оксида свинца. В итоге получается тяжёлые стеклянные изделия, обладающие ярким блеском и способностью к дисперсии — разложению светового луча на отдельные составляющие. В итоге, при прохождении сквозь хрусталь, свет начинает играть всеми оттенками радуги.
• Борсиликатное. Отличается высокой механической устойчивостью к различным агрессивным воздействиям: тугоплавкость, невосприимчивость к кислотным и щелочным средам, резким скачкам температуры. Достигается это путём введения в процессе изготовления в состав стекольной массы оксида бора. Себестоимость борсиликатного стекла получается выше, нежели простого силикатного, но его высокие механические свойства с лихвой компенсируют этот недостаток. Применяется для изготовления медицинской и лабораторной посуды.

Изготовление стеклянных изделий

Стеклянные изделия можно разделить на два больших вида. Первые это те изделия которые производятся в промышленных масштабах, так называемая стеклотара, например стеклянные бутылки, банки. Второй большой вид это художественные изделия. Так называются все изделия, которые делаются вручную стеклодувами, например вазы, стеклянные статуэтки, фигурки и тому подобное. При изготовлении стеклянных изделий, промышленного стекла и вообще любого стекла начальный этап производства всегда абсолютно схож, до получения стеклянной массы. Различны только компоненты входящие в состав шихты, температура плавления и последующая обработка получившейся стеклянной массы

Производство промышленных стеклянных изделий

Готовая стекломасса из печи попадается в линию стекла, из которой она вытекает в форме колбасы и нарезается резаком на цилиндрические капли, одна такая капля это будущая бутылка или банка. Капля направляется в так называемый черпак, который направляет их в формовочную машину. Она работает следующим методом: держатели берут каплю за край и держат в висячем положении, вся нижняя часть капли закрывается с двух сторон нужной формой, будь то банка или бутылка, на форме также могут быть определенные узоры. После того как форма закрылась держатель отодвигается и в каплю вставляется устройство для выдувки. Оно, как воздушный шарик, раздувает каплю изнутри сжатым воздухом и масса приобретает нужную форму. Излишки расплавленного стекла уходят в первоначальную форму.

Кстати для придания стеклу какого либо цвета или оттенка в шихту добавляют определенные вещества, например для придания зеленого цвета добавляют оксид железа или хрома, для голубого оксид меди и так далее.

Теперь почти готовые изделия двигаются по обогреваемому конвейеру, для того чтобы не произошел резкий перепад температур и изделие не треснуло. С этого конвейера погрузочная машина передвигает изделия в лер, по которому они медленно перемещаются и постепенно остывают. Здесь же их обрабатывают специальным раствором, который позволяет им скользить и двигаться гладко. А движутся они дальше на проверочную и упаковочную линию. После прохождения всех этапов мы получаем готовое изделие.

Как делают художественные стеклянные изделия

Художественные стеклянные изделия делают все из той же стеклянной массы. На производстве таких изделий стоит все та же печь, но только температура для изготовления немного ниже промышленных, около 1200 градусов. Непосредственно само изделие делают стеклодувы. Стеклодувы как ювелиры для стекла, они могут работать как в одиночку, так и парами или даже больше.

При помощи длинной трубки мастера по стеклу достают необходимое количество раскаленного стекла прямо из печи и сразу же начинают придавать ему форму различными методами, при этом периодически выдувая через трубку. В процессе можно будет добавить еще материала, например для каких либо дополнительных деталей. Совсем маленькие детали делаются отдельно, тоже различными методиками.

После формирования деталей и общей формы изделия, его на сутки помещают в другую печь для обжига. Как правило, температура в разогретом состоянии около 400 градусов, на ночь такую печь выключают и изделия в ней постепенно остывают до 70 градусов, там самым закаляясь и затвердевая.

Процедура варки стекла

Производство стекольной массы представляет собой комплексный процесс, состоящий из нескольких этапов. Первая стадия включает приготовление смеси с внесением в неё необходимых компонентов в заданной пропорции. Далее производится нагрев стеклоплавильной печи до температуры около 400 ºC. На этом этапе из ингредиентов испаряется содержащаяся в них влага, происходит температурное разложение различных солей. Далее температура постепенно повышается до +800…900 ºC. На этой стадии завершается процесс химического взаимодействия между всеми исходными компонентами.

Второй этап стекло образования начинается при повышении температуры плавильной печи до 1100 ºC. Все остававшиеся до этого в несвязанном состоянии компоненты полностью растворяются в стекольном расплаве. В итоге получается прозрачная стеклянная масса, однако не являющаяся по своему составу однородным веществом. Также её объём пропитан большим количеством пузырьков газа. Далее производственный процесс сводится к дальнейшему разогреву расплава до t = 1500 ºC. При данной температуре газовые пузырьки поднимаются к поверхности расплава и лопаются, либо растворяются в жидком стекле.

На этом этапе производится окончательное осветление стекла. Состав расплавленной жидкости становится однородным благодаря интенсивному перемешиванию поднимающимися к поверхности пузырьками газа. Так завершается изготовление стекольного расплава — самая долгая и трудоёмкая стадия во всём процессе.

Охлаждение и выравнивание стеклянной поверхности

Полученная смесь выливается в ванны, наполненные расплавленным оловом. Плотность последнего меньше плотности горячего стекла, поэтому оно ровно растекается по ванне. При этом охлаждается до температуры в 600 градусов, ведь температура олова ниже температуры жидкого стекла. Крупный ролик вытягивает мягкое стекло и проталкивает дальше.

Основные способы и технологии производства стекла

Рассмотрим основные способы и технологии производства стекла — их три:

• вытягивание листа;
• прокат;
• флоат-способ.

Способ вытягивания листа, или Метод Эмиля Фурко

Одной из первых технологий производства стекла из песка, а точнее, из готовой стекломассы, стал метод вытягивания, предложенный Эмилем Фурко.

Рис. 1. Метод Фурко

Стекло производится с помощью машинной вытяжки материалов. Сначала сырье плавится в печи, полученная жидкая масса вытягивается посредством прокатных валов. Далее она охлаждается и режется на куски. В заключение листы шлифуются, полируются, проходят иную обработку. Толщина полотен зависит от скорости движения ленты.

Оборудование для изготовления стекол

Процесс производства стекла, конечно, длительный, но в настоящее время большинство операций автоматизированы. Оборудование разнообразное и дорогостоящее.

Основное оборудование стекольных заводов:

• транспортные средства для перевозки песка из карьеров к конвейерам;
• конвейерные ленты для перемещения сырья к местам сортировки;
• барабаны для мытья песка;
• сортировочные устройства;
• фильтрующие установки;
• установки для смешивания компонентов;
• стеклоплавильные печи;
• ванны для выравнивания или устройства для вытягивания листов стекла;
• укомплектованные роликами конвейеры для передвижения стекла по цеху;
• автоматизированный прибор с алмазом для разрезания листов;
• пневматические захватывающие устройства.

Необходимое оборудование для производства стекла

Изготовление стекла основано на использовании специального оборудования. Необязательно, чтобы оно было зарубежное. Отечественные агрегаты ничуть не уступают иностранным аналогам. Производственные линии имеют идентичные системы, состоящие из таких видов устройств:

Оборудование для производства стекла

• оборудование для подготовки сырья;
• установки для смешивания шихты;
• стекловарительное оборудование;
• при расширенном производстве может применяться линия пескоструйной обработки и приборы для упаковки изделий.

На первом технологическом этапе подготовки сырья, наравне с простыми установками, используются высокотехнологичные агрегаты.

Транспортировку ингредиентов осуществляют конвейеры.

Очистку от вредных примесей производят сложные станки, среди которых есть магнитные сепараторы. Они извлекают из песка металлы, способные испортить свойства готовой продукции.

Чтобы измельчить вещество, применяют мощные дробилки.

Второй этап производства связан с подготовкой шихты. Выбор компонентов зависит от свойств готового продукта. В этом случае используют специальное оборудование.

Высокоточные весы помогают правильно рассчитать дозировку. С их помощью отмеряют нужное количество кварцевого песка, соды, извести. При необходимости добавляют второстепенные материалы, определяющие прочность, цвет, светопропускную способность стеклянного изделия.

Подготовленные компоненты поступают в шихтосмеситель, который равномерно распределяет материалы по массе.

Третий, основной этап, предполагает плавление стекла в специальных печах с индивидуальными тепловыми и технологическими режимами. Стекольное печное оборудование имеет две классификации.

Классификация оборудования по технологическому параметру

Электрическая горшковая печь

Горшковые печи – используют на мини-предприятиях. Они предназначены для малого количества продукции. В их полости устанавливается от одного до шестнадцати горшков. Устройства позволяют выполнять высококачественные изделия, которые отличаются высоким светопропусканием и однородным химическим составом. Они предназначены для оптического, светотехнического и медицинского стекла.

В стекольной промышленности распространены ванные печи непрерывного и периодического действия в виде больших прямоугольных емкостей. Они бывают разной конструкции и размера. Оборудование содержит расплавленное олово, необходимое для охлаждения стекломассы.

Крупногабаритные ванные печи оснащены системой автоматического контроля над горелками, необходимыми для распределения температуры, давления и газа по всей поверхности устройства. Производство стекла происходит в определенной последовательности по всем частям бассейна, оснащенного оборудованием.

Классификация оборудования по принципу нагревания

Пламенные печи рассчитаны на сжигание топлива. У них низкий коэффициент полезного действия, так как тепловая энергия распределяется на нагревание шихты и котлов.

Электрическое оборудование позволяет производить любой вид стекла. Для их питания необходим ток. В качестве нагревателя используется стекломасса – именно она при высоких температурах выступает в роли электролита. При эксплуатации электрических печей отсутствуют теплопотери с отходящими газами.

Комбинированные газоэлектрические установки объединяют два типа тепловой энергии. Сжигание газа нагревает и плавит шихту, стекломасса обретает высокую температуру путем прямого сопротивления.

На четвертом, заключительном, этапе изготовления изделий из стекла происходит формирование конечного продукта. Для этого подходят разные станки:

• охлаждающее оборудование;
• формировочные установки;
• выравниватели стекла.

Выравниватель стекла

Современные технологии производства стекла

Существуют и более современные технологии производства стекла. Среди первых их стала использовать компания AGC Glass. Производство AGC-стекла начинается с флоат-стадии. Затем полученные пласты проходят последовательную дополнительную обработку.

1. Для улучшения теплоизоляционных свойств и защиты от солнца на стеклянные листы наносят тончайшие слои оксида металла. Это осуществляется либо на линии еще на горячее стекло, тогда покрытие носит название пиролитического, либо электромагнитным способом, дающим магнетронное покрытие.
2. Для изготовления многослойного стекла листы склеиваются с помощью поливинилбутиральной пленки. Так получается пуле- и огнестойкий материал.
3. Для упрочнения используется закалка (нагревание до 700 °C с последующим резким охлаждением) и химическое воздействие (в основе ионный обмен между расплавленной солью и стеклом).

Содержание

• 1 Производство стеклотары 1.1 Система пакетной обработки (Batch House)
• 1.2 Горячий конец 1.2.1 Печь
• 1.2.2 Процесс формирования
• 1.2.3 Формовочные машины
• 1.2.4 Внутреннее лечение
• 1.2.5 Отжиг

Технология производства стекла в древние времена

Получить прозрачные листы большого размера сумели еще в XIV веке, первая технология производства стекла в древние времена называлась лунной. Процесс шел по следующему алгоритму:

• стеклодувной трубкой набиралась масса 8–9 кг;
• выдувался большой стеклянный шар;
• к нему крепилась понтия (древний стелодувный инструмент) и одновременно выламывалась трубка;
• шар с понтией вращали, и он принимал форму диска;
• полученная заготовка резалась.

Затем в производстве стеклоизделий появился метод цилиндров. Он отличался от лунного тем, что шар выдувался в цилиндр.

использованная литература

1. Вернер Фогель: «Химия стекла»; Springer-Verlag Berlin и Heidelberg GmbH & Co. K; 2-е исправленное издание (ноябрь 1994 г.), ISBN 3-540-57572-3
2. Дилатометрическая точка размягчения не совпадает с точкой деформации, как иногда предполагают. Для справки см. Экспериментальные данные для Td и вязкость в: База данных свойств высокотемпературного расплава стекла для моделирования процессов
   ; Ред .: Томас П. Сьюард III и Тереза ​​Васкотт; Американское керамическое общество, Вестервиль, Огайо, 2005 г. ISBN 1-57498-225-7
3. Б. Х. В. С. де Йонг, «Стекло»; в «Энциклопедии промышленной химии Ульмана»; Издание 5-е, т. A12, VCH Publishers, Вайнхайм, Германия, 1989 г., ISBN 3-527-20112-2С. 365–432.
4. ^ аб
   «Удар и удар». Eurotherm. Получено 2013-05-20.
5. «Стеклоформовочная машина». Фарлекс. Получено 2013-05-20.
6. ^ аб
   zbindendesign
7. Schott Borofloat
8. Не все стекла для плоских дисплеев производятся методом флоат-стекла. Компания Corning использует техника перелива вниз, в то время как Schott использует технику флоат-стекла (см. Сайт Schott).
9. Бенвенуто, Марк Энтони (24 февраля 2015 г.). Промышленная химия: для продвинутых студентов
   . Walter de Gruyter GmbH & Co KG. ISBN 9783110351705 .

Изготовление специальных видов стекольной продукции

Производство стекла не исчерпывается прямоугольными листами. Современная стекольная промышленность поставляет на рынок большой ассортимент стеклянных изделий, используемых в самых разных отраслях народного хозяйства и в повседневном быту.

• Автомобильные стёкла. Главное требование к внешнему остеклению автомобиля — прочность стекла и отсутствие опасности разлёта осколков при ДТП. Поэтому, производство авто стёкол осуществляется в два этапа: отливка двух одинаковых стеклянных заготовок, и склеивание их между собой при помощи особой плёнки. В результате получается многослойная конструкция, скреплённая между собой клейкой лентой. При аварии осколки разбитых автомобильных окон остаются висеть на внутренней плёнке, и опасность пораниться разбитым стеклом сводится к минимуму.
• Стеклотара. Производство стеклотары — банок, бутылок и прочих ёмкостей, — позволяет обеспечить необходимой посудой целый ряд отраслей хозяйства, прежде всего, пищевую и фармацевтическую. Процедура изготовления сводится к следующим этапам: получение стеклянного расплава; отливка ёмкостей определённой формы и объёма; закалка полученной продукции.
• Армированное стекло. Производство армированного стекла включает в себя одновременную формовку листа с внедрением в него усиливающей металлической или полимерной сетки. Это придаёт листу большую механическую прочность и сопротивляемость ударным нагрузкам, напряжениям на изгиб и излом.
• Стеклянное оптиковолокно. В последнее время всё большие темпы набирает производство оптического стеклянного волокна. Оно применяется в различных сферах электротехники и волоконной оптике для передачи видео изображения. Оптиковолокно состоит из ряда прозрачных стеклянных нитей, формируемых в пучки кабеля. Сварка передающих нитей стекла производится с помощью особого оборудования.
• Цветное стекло. Производство колерованных стёкол известна уже не одну сотню лет. Необходимый окрас стекольному расплаву придают при помощи различных добавок. Чаще всего в их качестве выступают марганец, кобальт и другие металлы, способные вступать в химическую реакцию с основными стекольными ингредиентами.

Технология обработки определенного вида стекла

В многочисленных сферах используются разные виды стекла, которые обладают индивидуальными характеристиками и при производстве требуют особых процессов обработки.

Солнцезащитное

Солнцезащитное стекло
Этот вид способен поглощать или пропускать ультрафиолет. Стекло подходит для изготовления экранов, козырьков, стеклопакетов и очков. Производство стекла такого типа осуществляется двумя методами.

Технология Фурио основана на прокатывании стеклянной массы сквозь валы, после чего листы помещают в охладительную камеру.

Метод Флоат – более современный и эффективный, так как исключает появления дефектов. Расплавленная масса ленточной формы поступает в резервуар с оловом. Благодаря ему, стекло охлаждается и обретает ровную поверхность. Затем материал попадает в печь, на него наносится слой диоксида металла нужного оттенка. Стекло повторно охлаждается и проверяется на наличие изъянов.

Зеркальное

Стекло основано на листовом материале. Для его изготовления используются сода, известняк, песок и минералы без железной руды. Ингредиенты смешивают, помещают в ванные печи непрерывного действия. Полученную массу прокатывают через металлические валы, обжигают, подвергают полировке, металлизируют. Это длительный процесс.

Зеркальное стекло

Бронированное

Схема бронированного стекла
Стекло отличается повышенной стойкостью к пробиванию. Это многослойный материал, состоящий из обычного и закаленного полотна. Для производства бронированного стекла используют стекла толщиной до 10 мм, которые склеивают защитной поливинилбутиральной пленкой в поперечном растяжении.

Такое изделие обладает множеством достоинств:

• поглощает ультрафиолет;
• исключает прослушивание;
• обеспечивает безосколочность при разбивании.

Оптическое

Это стекло используется в разных областях науки и техники. Из него делают контактные линзы, призмы, кюветы. Ассортимент изделий довольно широкий. Это однородный высокопрозрачный материал определенного химического состава. Для его варки используют чистые ингредиенты, без загрязняющих примесей. Задача технологов – стекломассу расплавить в горшковых пламенных печах и достичь высокой степени однородности. Для этого используют методы механического перемешивания.

Моллированное

Или гнутое стекло, используется в архитектуре, которая давно перестала быть прямолинейной. При производстве изделий стекломасса нагревается до определенных температур, размягчается до эластичного состояния, и из нее легко слепить нужный предмет. Это происходит под влиянием силы тяжести, которая заставляет материал приобретать выпуклую или вогнутую форму.

Поговорим о строительстве

В данной статье вы узнаете о разновидностях стекла, каким образом добывают сырье для производства стекла и самое главное – как же производят стекло сегодня на самых современных заводах.
Стекло – один из самых древних материалов, которые использует человек. Наши предки научились его выплавлять еще 5 тысяч лет назад.

Тем не менее все эти долгие годы стекло, что называется, оставалось недооцененным. Необозримую область его применения целиком открыли всего несколько десятилетий назад. Благодаря стеклу, мы заглянули далеко в космос, проникли в глубины океана, мы стали строить из него дома, создавать произведения искусства. Мы сами не заметили как вслед за каменным, бронзовым и железным веками пришел век стеклянный. Оглянитесь, стекло окружает нас повсюду. Оно защищает от ветра и холода и создает уют. Для остекления небоскребов сегодня используют очень прочные, безопасные, экологичные и энергосберегающие стекла.

Сегодня существует огромное количество разновидностей стекла. От вулканического, самого древнего на планете, до органического (его ученые научились получать совсем недавно). Но самым распространенным, тем, что окружает нас практически повсюду, является силикатное стекло (от латинского названия химического элемента Silicium – древний).

Одно из самых простых соединений кремния SiO2 называется кварц. Залежи кварцевого песка присутствуют на всех континентах, это один из самых распространенных минералов в земной коре. В том числе и благодаря этому стеклоделие много веков назад почти одновременно зародилось и в Африке, и в Южной Америке.

На самом деле рецепт приготовления стекла предельно прост. Это всего лишь кварцевый песок плюс газ, чтобы его расплавить. Очень много газа. Стеклоплавильная печь за один месяц потребляет 2,5 млн.м3. метана, это же количество в своих квартирах сжигают жители всего Центрального округа г. Москвы.

Все дело в том, что стекло кристаллизируется из жидкого состояния, а расплавить кварцевый песок, то есть по сути превратить его в жидкость, не так то просто. Для этого его нужно хорошо нагреть, вот куда уходит столько газа.

Итак, производство стекла включает следующие основные технологические операции:

Обо всем по порядку.

Подготовка сырьевых компонентов

Как же добывают сырье для стекла? Из всех полезных ископаемых кварцевый песок один из самых легкодобываемых. Все дело в том, что он в природе уже находится, что называется, в готовом состоянии. Его нужно только зачерпнуть из карьера, загрузить на конвейерную ленту и отправить. Но прежде чем стать стеклом в окне или бокалом на праздничном столе, этому стеклу придется пройти в прямом смысле огонь, воду и трубы. Правда, в обратном порядке. Начинается все с сурового кастинга. Весь песок из карьера поступает на сортировочную галерею, там он ссыпается в разные кучи. Неспециалисту сложно определить, в чем разница между этими кучами, но она есть и в химическом составе, и в размере гранул.

Когда полезный материал окончательно отсортирован, его из карьера перевозят на фабрику подготовки песка. Первым делом песок моют. Это делается с помощью устройства, которое больше всего напоминает стиральную машину. В барабан загружается песок, а снаружи подается вода. Стенки барабана сделаны из пористой пленки. Размеры пор настолько малы, что они не пропускают наружу песок, но позволяют проходить только воде. Причем в воду не добавляют никаких специальных чистящих средств, поскольку они могут остаться в песке и изменить химические свойства песка. После промывки сырье просеивают. Песок избавляют от ненужных камней и других крупных включений. Далее песок ждет тонкая фильтрация. В нем могут находиться мельчайшие частички различных металлов, а они в стекле не нужны. Финальную очистку песок проходит на спиральных фильтрах. Под действием центростремительной силы частички железа или других тяжелых металлов прижимаются к краю водоворота, а песок и вода уходят в сторону.

Теперь уже идеально чистый песок можно отправлять в стеклоплавильную печь. Но сначала его необходимо высушить. На круглом столе через сырье для получения стекла продувается горячий воздух. Сухой песок зачерпывается шнеками и ссыпается в приемный бункер. Оттуда он попадает в железнодорожные вагоны или грузовые фуры и вскоре попадает на стеклоплавильную фабрику.

Вместе с кварцевым песком в стеклоплавильную печь загружаются и другие материалы: сульфат натрия, известняк и сода. Известняк улучшает погодостойкость стекла. Сода и сульфат натрия понижают температуру плавления. Все это расплавляется при температуре 1600°С и превращается в жидкую вязкую субстанцию.

На практике же наблюдается отклонение от этого стандарта. Самая распространенная система: Na2O-CaO-SiO2-MgO-Al2O3.

Метод флоатации

Сегодня практически повсеместно при изготовлении листового стекла используют метод флоатации. На дне печи установлена огромная ванна с расплавленным оловом. Жидкое стекло выливают в эту ванну, и так как его плотность меньше плотности олова, оно растекается ровным слоем по поверхности и плавает. При этом оно постепенно начинает остывать и кристаллизироваться.

ρжидкого стекла ≈ 1,4 г/см3

ρолова ≈ 7,31 г/см3

В этой ванне стекло становится похожим на пластилин, оно еще мягкое и специальный ролик вытягивает его из печи как ириску.

На выходе из печи стекло имеет температуру 600°С. Лента из стекла аккуратно двигается по роликовому конвейеру и постепенно остывает. На краю этой ленты хорошо виден след, оставленный тем самым роликом, который протолкнул ее из ванной с оловом. Этот край отрезается, а обрезки отправляются обратно в печь на переплавку.

Далее эту бесконечно длинную ленту отправляют на резку. Режут стекло на равные части при помощи алмазного стеклореза, траектория движения резца которого такова, что он движется под определенным углом с той же скоростью, что и стекло. Это необходимо для того, чтобы отрезанный край стекла был ровным.

Затем один из поперечных валиков, на которых лежит порезанное стекло, приподнимается, надламывая лист. Все происходит в автоматическом режиме. Человеку на этом этапе находиться не то что не нужно, а даже опасно, ведь иногда стекло лопается, и осколки разлетаются в разные стороны. Максимальный на сегодня формат цельного листа, называется джамба (6 м — длина и 3,21 м – ширина).

Перед отправкой на оконную фабрику несколько готовых листов из партии проверяют. Тесты не замысловатые – стекло просто бьют. Тест на ударопрочность: три металлических шарика, вес каждого 4,1 кг сбрасываются с определенной высоты.

В ходе этого теста стекло имеет право покрыться трещинами, его задача удержать металлический шар на поверхности, не дать ему пробить лист насквозь. Только если после падения всех трех шаров у стекла не появилось сквозных отверстий, его признают годным и партию отправляют дальше.

Все перемещения огромных листов на складе производятся с помощью мощных автоматизированных погрузчиков с вакуумными присосками. Это самый простой и безопасный способ. Риск повреждения даже самых тонких листов сведен к минимуму.

Готовые листы теоретически уже можно отправлять на фабрику по изготовлению окон. Еще лет десять назад так и делали. Но сегодня практически везде используются стеклопакеты. Они гораздо прочнее и безопаснее. Смысл в том, что между двумя слоями стекла прокладывается специальная пленка. Она в случае чего удерживает осколки и не дает стеклу разбиться вдребезги. Причем специальная прозрачная пленка не приклеивается к листам, а припаивается к ним. После того как на станке готовится слоеный пирог из одного пластикового и двух стеклянных коржей, он запекается в огромной печи при температуре 400°С. На выходе получается стеклопакет.

В завершении

В завершении статьи хочется просто сказать «спасибо» нашим предкам, что научили нас такому мастерству как стеклоделие. Сегодня невозможно представить наш мир без стекла. Благодаря его всевозможным полезным свойствам (прозрачность, твердость, химическая устойчивость, относительно невысокая цена), мы можем использовать стекло в различных отраслях промышленности. Не вызывает сомнения, что развитие стекольной области будет только усовершенствоваться, и в плане состава стекла, и в плане технологии, и соответственно будем ожидать новых видов изделий из стекла.

Особые виды стекла

Существуют различные виды стекла, используемые для разных целей. Развитие стекольной промышленности и производство многофункциональных стекол позволяют решать архитектурные задачи в строительных конструкциях Эрагласс, а также использовать возможности для специальных технических и научных применений.

Плоское стекло

Плоское или листовое стекло наиболее распространенно в окнах, дверях, автомобильных стеклах, зеркалах и солнечных панелях. Его изготавливают путем распределения жидкого стекла до желаемой толщины и охлаждения в конечный продукт. Затем его можно согнуть.

Стеклопакет

объединяет несколько стеклянных панелей в единую оконную систему. Большинство имеют двойное или тройное остекление. Стеклянные листы в стеклопакетах разделены прокладкой и неподвижным слоем воздуха или вакуума.

Кварцевое

Это однокомпонентный материал, который является одним из самых ценных материалов для науки и промышленности. Сырье – природный кристалл, добываемый из земли в виде горного хрусталя или пегматитового кварца. Его измельчают до мелкозернистого гранулята и расплавляют. Используется для изготовления деталей точной механики (кварцевые часы), колб ультрафиолетовых ламп, контейнеров химических реагентов, оборудования лабораторий.

Стеклокерамика

Стеклокерамика была разработана на заводе Corning и имеет общие свойства стекла и поликристаллических материалов. Изначально использовалась в зеркалах и креплениях астрономических телескопов. Стала известной благодаря стеклокерамическим варочным панелям, а также посуде и высокопроизводительным отражателям для цифровых проекторов.

Стеклокерамика имеет аморфную фазу и одну или несколько кристаллических фаз. Она производится путем «контролируемой кристаллизации» (в отличие от самопроизвольной), которая обычно не требуется в производстве стекла.

Хрусталь

Свинцовое хрустальное стекло – это особый вид стекла, который используется для изготовления различных декоративных элементов. При резке материала оптическое явление полного внутреннего отражения происходит очень резко, и, таким образом, создается приятный ослепительный блеск.

Богемское

Часто называется богемским хрусталем. Это стекло, производимое в регионах Чехии и Силезии. Оно имеет многовековую историю признания во всем мире за его высокое качество, мастерство, красоту и инновационный дизайн. Особенности: ручная резка, гравировка, выдувное и окрашенное декоративное стекло.

Стекло является одним из тех волшебных материалов, которые мы считаем само собой разумеющимися, но оно неуклонно служит цели, для которой предназначено, при условии, что вы используете его с осторожностью!

Стекловолокно

Расплавленное стекло пропускается через сверхтонкие отверстия, создавая стеклянные нити. Затем их можно сплести в крупные образцы материала или оставить в пухлом веществе, используемом для тепло- или звукоизоляции. Изделия из стекловолокна включают монтажные платы, плавательные бассейны, двери, доски для серфинга, спортивное оборудование, корпуса лодок и внешние автомобильные детали.

Жидкое стекло

Покрытие на основе кремния или жидкое стекло, пожалуй, самый важный нанотехнологический продукт. Оно заполняет поры и недостатки, и может защитить любую поверхность от любого повреждения, такого как вода, ультрафиолетовое излучение, грязь, жара и бактериальные инфекции. Воздухопроницаемое покрытие имеет толщину в 500 раз тоньше человеческого волоса.

Светочувствительные стекла

Фоточувствительное стекло, также известное как фотоструктурированное или светочувствительное, представляет собой кристально чистое стекло, принадлежащее к семейству литий-силикатных. Предоставляет возможность получить изображение путем образования микроскопических металлических частиц в стекле после воздействия электромагнитного излучения. Является очень перспективным материалом для производства компонентов сложных микросистем.

Бронированное

Пуленепробиваемое стекло имеет множество применений в различных отраслях промышленности, включая строительство. Оно делается из многослойного стекла, изготовленного по особой технологии. Бронированное стекло используется в зданиях, требующих безопасности, таких как ювелирные магазины, банки и посольства.

Стеновые стеклоблоки

Стеклоблоки изготавливаются из двух разных половинок, они спрессовываются и отжигаются вместе в процессе плавления стекла. Они используются в архитектурных целях при строительстве стен, световых люков и т. д. Они обеспечивают эстетичный внешний вид при прохождении света.

Требования к качеству

Готовое стеклоизделие должно отвечать техническим, функциональным, эргономическим и эстетическим требованиям.

Технические требования – это соответствие продукции требованиям нормативно-технических документов.

По функциональным требованиям поверхность стеклоизделия должна быть гладкой, исключено наличие посторонних включений и внешних дефектов.Согласно эргономическим требованиям, стеклоизделие необходимо производить удобным и безопасным в эксплуатации.

К эстетическим требованиям относятся оригинальный внешний вид, соответствие моде и высокое качество обработки.