Steklo - kaj je in kako se proizvaja? lastnosti stekla. Kako in iz česa nastajajo steklo in izdelki iz stekla

Steklo je najstarejši predmet, ki ga je našel človek in se uporablja še danes. Najdeno, ker si ga človek ni sam izmislil in ga je naredil prvič. Najverjetneje se je prvo steklo pojavilo pred več tisoč leti iz vulkanske lave. Zdaj se ta snov običajno imenuje obsidian. Kako nastane steklo? Vrnimo se v čase, ko ga ni bilo. Postopoma so ljudje spoznavali okoliško naravo in opazili, da se pri mešanju naravne sode s peskom in nato segrevanju pojavi prozorna snov. Tako so spoznali to novo vrsto materiala. Ta proces je opisal Plinij, starogrški enciklopedist. Od tega trenutka se je začela zgodovina uporabe stekla, ki je postalo absolutno nepogrešljivo v našem današnjem življenju. Konec koncev se zdaj uporablja povsod.

Obstaja pa še ena teorija o tem, kako nastane steklo, natančneje, kako je bilo proizvedeno prej. Nekateri znanstveniki so se odločili, da je steklovina identificirana kot stranski produkt taljenja ali žganja bakra, ki je v človeškem življenju igral resnično izjemno vlogo. Njegov pomen je težko preceniti. Proizvodnja pločevine je primerljiva z odkritji, kot sta proizvodnja ognja in izum kolesa. V času starega Egipta je bilo iz njega običajno izdelovati vse vrste nakita. Kasneje so se iz njega naučili izdelovati posode za tekočine. Od trinajstega stoletja se je količina proizvedenega stekla dramatično povečala. Benetke so postale središče njegove proizvodnje. Obrtniki so spoznali tehnologijo ustvarjanja orientalskega stekla, nato pa so jo začeli razvijati in izboljševati. Prozornost stekla so omogočili z dodajanjem različnih nečistoč. Iz nje so mojstri začeli izdelovati različne jedi, ki so bile zelo tanke in elegantne. V tistih časih so stekleni izdelki služili bolj kot luksuzni predmeti in okraski.

Če vam je vprašanje, kako nastane steklo, še vedno zanimivo, potem lahko govorite o tem, kako je našlo vedno več novih področij uporabe. Tehnologija njegove proizvodnje je bila izboljšana. Izumljeno je bilo ogledalo, to je bilo storjeno z nanosom amalgama na eno stran. Steklo je bilo uporabljeno tudi v gradbeništvu. Običajno so ga uporabljali pri gradnji palač in templjev. In ko so se obrtniki naučili, kako ga narediti barvno, so začeli z njim okrasiti okna in izdelovati čudovita vitražna okna. In zdaj se steklo pogosto uporablja za taljenje. In v znanosti so sčasoma začeli uporabljati steklo. Zahvaljujoč odkritju njegove sposobnosti koncentriranja in razprševanja svetlobe so bile ustvarjene različne leče, izdelani so teleskopi in mikroskopi. Ta odkritja so postala velikanski korak v razvoju naravoslovnih znanosti – medicine, biologije, astronomije, fizike in drugih. Brez očal ni mogoča nobena dejavnost v nobeni znanstveni smeri.

Kako nastane steklo? Kot nekoč, iz peska. V svojem jedru pesek vsebuje tukaj predstavljene kremenčeve kristale. Ko se segreje, se stopi. Če ga hitro ohladite, minerali ne bodo imeli časa kristalizirati in bodo postali prozorni. Da bi izdelek dal kakršno koli barvo, se mu dodajo oksidi različnih kovin. Da bi steklo zagotovilo največjo preglednost, se pesek očisti tako, da vsebuje skoraj en kremen.

Trenutno obstaja veliko načinov za pridobitev izdelka z različnimi lastnostmi: ojačan, utrjen, zrcalni, oklepni. Tudi zdaj je kot osnova preprost pesek, ki se obdeluje. Pomembno je povedati, da je peska na planetu še dovolj, zato steklo ne bo kmalu izginilo iz našega vsakdana.

Iz česa je steklo?

1. Bolje je kupiti v trgovini in se ne kopati.
2. Iz česa je steklo?

   Paradoksalno je STEKLO strjena tekočina.
   Glavna sestavina stekla, ki je vanj vključena v največji količini (60-70 % prostornine) in določa njegove tipične lastnosti, je SILICA SiO2 (pesek, kremen, drobnozrnat peščenjak).
   Silicijev dioksid se vnese v sestavo stekla, na primer v obliki kremenčevega peska.
   V steklarstvu se uporabljajo samo ČISTI tipi kremenovega peska, v katerih skupna količina nečistoč (glina, apno, primesi sljude) ne presega 2-3%.
   Posebej nezaželena je prisotnost železa, ki v pesku že v majhnih količinah obarva steklo v neprijetno zelenkasto barvo.

   Steklo lahko varimo samo iz peska, ne da bi mu dodali druge snovi, vendar je za to potrebna zelo visoka temperatura (nad 1700 stopinj C).
   Navadne sodobne peči iz ognjevzdržne glinene opeke, ki uporabljajo trdna, tekoča ali plinasta goriva, za to niso primerne: zateči se morate k električnim pečem, katerih delovanje je zelo drago.
   Zato se za znižanje tališča peska uporabljajo različni dodatki...

3. Izdelan je iz peska pri visoki temperaturi in tlaku.
4. Za izdelavo stekla obrtniki vzamejo: kremenčev pesek (glavna komponenta); apno; soda; Kako nastane steklo Najprej se kremenov pesek, soda in apno segrejejo v posebni peči na temperaturo 1700 stopinj nad ničlo. Zrna peska so med seboj povezana, potem ko se homogenizirajo (pretvorijo v homogeno snov), se plin odstrani. Maso potopimo v staljen kositer s temperaturo nad 1000 stopinj, ki zaradi manjše gostote lebdi na površini. Čim tanjša je masa, ki vstopi v kositrno kopel, tanjše bo steklo na izstopu. Izdelava stekla Zadnji dotik je postopno hlajenje.

   Soda pomaga zmanjšati tališče za 2-krat. Če ga ne dodamo, bo pesek zelo težko stopiti in s tem povezati posamezna zrna peska med seboj. Apno je potrebno, da masa prenese vodo.

5. Kremenčev pesek, apno in soda
6. No, pravzaprav iz kremenčevega peska
7. Steklo dobimo s taljenjem mešanice peska in drugih mineralnih sestavin, kar je odvisno od znamke stekla. Na primer kristalno steklo, iz katerega je izdelana okrasna namizna posoda, vsebuje veliko količino svinca. Ko se čisti kremenčev pesek stopi, dobimo kremenovo steklo - v talini je zelo ognjevzdržno in viskozno, zato se zaradi zračnih mehurčkov, ki ostanejo v njem, niti ne izkaže za prozorno. Ima majhen koeficient toplotnega raztezanja – če ga segrejemo do rdeče in damo v vodo, ne bo počila. Uporablja se pri izdelavi laboratorijske steklene posode, steklenih grelnih elementov za laboratorije in industrijo itd. Za pridobitev optičnega kremenovega stekla, ki prepušča ultravijolično sevanje, se tali kamniti kristal – ta je tako kot kremenčev pesek čisti SiO2, vendar grobozrnat, ki je v naravi redka.

   Na Vasilčenkov odgovor. Prej je bilo uranovo steklo izdelano za izdelavo okrasnih jedi - neverjetne rumenkasto zelene barve, izdelke iz njega je mogoče videti v Moskvi v muzeju Kuskovo. Z odkritjem radioaktivnosti je bila proizvodnja takšnega stekla ustavljena.
   Za zaščito pred radioaktivnim sevanjem se uporabljajo zasloni iz svinčenega stekla - vsebuje celo več svinca kot dekorativni kristal in ima rumenkast odtenek. Kineskopi za monitorje so izdelani iz istega stekla - za zaščito uporabnika osebnega računalnika pred pretokom elektronov iz "elektronske pištole" kineskopa.

8. Navadno steklo vsebuje v svoji sestavi približno 70 % silicijevega dioksida, ki ga v enaki obliki najdemo v kremenu, v polikristalni obliki pa pesku. Steklena sestava

   Čisti silicijev dioksid (SiO2) ima tališče približno 2000 stopinj in se uporablja predvsem za izdelavo stekla za posebne instrumente. Običajno se mešanici dodata še dve snovi za poenostavitev proizvodnega procesa. Prvič, to je natrijev karbonat (Na2CO3) ali kalijev karbonat, ki zniža tališče mešanice na 1000 stopinj. Vendar te komponente prispevajo k raztapljanju stekla v vodi, kar je zelo nezaželeno. Zato se mešanici doda še ena komponenta apna (kalcijev oksid, CaO), da sestava postane netopna. To steklo vsebuje približno 70 % silicijevega dioksida in se imenuje natrijevega apna. Delež takšnega stekla v celotni proizvodnji znaša približno 90 %.

   Tako kot apno in natrijev karbonat se navadnemu steklu dodajo druge sestavine, da spremenijo njegove fizikalne lastnosti. Dodatek svinca steklu poveča lomni količnik svetlobe, znatno poveča sijaj, dodatek bora v sestavo zmesi pa spremeni toplotne in električne lastnosti stekla. Torijev oksid je dal steklu visok lomni količnik in nizko disperzijo, kar je potrebno pri izdelavi visokokakovostnih leč, vendar ga je zaradi svoje radioaktivnosti v sodobnih izdelkih nadomestil lantanov oksid. Dodatki železa v steklu se uporabljajo za absorpcijo infrardečega sevanja (toplote).

   Kovine in njihovi oksidi se dodajajo steklu, da spremenijo njegovo barvo. Na primer, mangan se doda v majhnih količinah, da dobi steklo zelen odtenek, pri višjih koncentracijah pa barvo ametista. Tako kot mangan se selen uporablja v majhnih odmerkih za razbarvanje stekla ali v visokih koncentracijah za rdečkasto barvo. Majhne koncentracije kobalta dajejo steklu modrikast odtenek. Bakrov oksid daje turkizno svetlobo. Nikelj, odvisno od koncentracije, lahko da steklu modro, vijolično ali črno barvo. Glede na sestavo stekla lahko na njegovo barvo vplivamo s segrevanjem ali hlajenjem. #9679; Kemična sestava, % :
   SiO2 - 72,2
   Al2O3 - 1,7
   CaO+MgO 12,0
   Na2O+K2O 13,7
   SO3 - 0,3
   Fe2O3 - 0,1

9. Izdelano iz kremenčevega peska.
10. Iz silicija, z elektrolizo.

Steklo, nekoč redko in dragoceno umetniško delo, je danes običajen proizvodni proces. Stekleni izdelki se uporabljajo kot industrijske in gospodinjske posode, izolatorji, ojačitvena vlakna, leče in dekorativna umetnost. Materiali, ki se uporabljajo za izdelavo različnih vrst stekla, se lahko razlikujejo, vendar je splošen postopek njihove izdelave opisan spodaj.

Koraki

Uporaba pečice

Kupite kremenčev pesek. Kremenčev pesek je glavna sestavina za proizvodnjo stekla. Steklo brez železa je cenjeno zaradi svoje prosojnosti, saj če steklo vsebuje železo, bo steklo videti zelenkasto.

• Nosite masko, če delate z zelo finim kremenovim peskom. Pri vdihavanju lahko draži grlo in pljuča.
• Kremenčev pesek je mogoče kupiti v spletnih trgovinah. Je precej poceni, vreča, ki tehta 25 kg, stane približno 200 rubljev. Če želite delati v industrijskem obsegu, lahko specializirani prodajalci ponudijo dobre cene za velike serije - včasih manj kot 2000 rubljev na tono.
• Če ne najdete peska, ki vsebuje malo nečistoč, lahko učinek zelenkastega odtenka izravnate z dodajanjem majhnih količin manganovega dioksida. In če želite zelenkasto steklo, pustite železo takšno, kot je!

1. Pesku dodajte natrijev karbonat in kalcijev oksid. Natrijev karbonat (imenovan natrijev karbonat) znižuje temperaturo proizvodnje industrijskih kozarcev. Vendar pa povzroča korodiranje stekla zaradi vode. Zato, da bi nevtralizirali ta pojav, se v kozarec dodatno vnese kalcijev oksid ali apno. Za večjo odpornost stekla se mu dodajo magnezijevi in/ali aluminijevi oksidi. Običajno ti dodatki ne zasedajo več kot 26–30 odstotkov steklene sestave.

   Glede na namen stekla dodajte druge kemikalije. Najpogostejši dodatek za dekorativno steklo je svinčev oksid, ki daje kristalu sijaj, pa tudi nizko trdoto, zaradi katere je lažje rezanje, in nizko temperaturo nastanka taline. Leče za očala lahko vsebujejo lantanov oksid, ki se uporablja zaradi njegove lomne moči, medtem ko železo spodbuja absorpcijo železa s steklom.

   • Svinčev kristal lahko vsebuje do 33 odstotkov svinčevega oksida, vendar več kot je svinca, več izkušenj je potrebnih za tvorbo staljenega stekla, zato se mnogi izdelovalci stekla odločijo za nizko vsebnost svinca.

2. Po potrebi dodajte komponente, da dobite želeno barvo stekla. Kot je navedeno zgoraj, mu nečistoče železa v kremenčevem steklu dajejo zelenkast videz, zato se doda železov oksid za izboljšanje zelenkastega odtenka, prav tako bakrov oksid. Žveplove spojine dajejo rumenkast, jantar, rjavkast in celo črn odtenek, odvisno od tega, koliko ogljika ali železa je dodano stekleni mešanici.

   zmes dajte v dober temperaturno odporen lonček. Lonček mora vzdržati izjemno visoke temperature, ki se dosežejo v peči. Odvisno od dodatkov se lahko giblje od 1500 do 2500 stopinj. Lonček mora biti tak, da ga ni težko prijeti s kovinskimi kleščami in palicami.

   Mešanico stopite do tekočine. Pri industrijskem silikatnem steklu se to izvaja v plinski peči, posebna stekla se lahko talijo v električni, lončni ali mufelni peči.

   • Kremen in pesek brez primesi preideta v stekleno stanje pri temperaturi 2300 stopinj Celzija.Dodatek natrijevega karbonata (sode) zniža temperaturo, potrebno za nastajanje stekla na 1500 stopinj Celzija.

3. Homogenizirajte staljeno steklo in iz njega odstranite mehurčke. To vključuje mešanje stekla do enakomerne konsistence in dodajanje snovi, kot so natrijev sulfat, natrijev klorid ali antimonov oksid.

   Oblikujte staljeno steklo. Oblikovanje stekla se lahko izvede na enega od naslednjih načinov:

   • Staljeno steklo lahko vlijemo v kalup in pustimo, da se ohladi. To metodo so uporabljali Egipčani in tako se izdeluje večina optičnih leč.
   • Veliko količino staljenega stekla se lahko zbere na koncu votle cevi in ​​nato izpihne z obračanjem cevi. Steklo oblikuje zrak, ki ga piha v cev, gravitacija, ki deluje na talino stekla, in vsa orodja, ki jih pihalec stekla uporablja za delo s staljenim steklom.
   • Staljeno steklo lahko vlijemo v kopel staljenega kositra, ki se uporablja kot substrat, in pihamo z dušikom pod tlakom za oblikovanje in poliranje. Steklo, ki nastane s to metodo, se imenuje float steklo in tako se ravno steklo izdeluje že od petdesetih let prejšnjega stoletja.

4. Kozarec počasi ohladimo v pečici. Ta postopek se imenuje žarjenje in odstrani vse točkovne vire napetosti, ki so nastali med hlajenjem stekla. Neožgano steklo je veliko manj trpežno. Ko je postopek končan, lahko steklo premažemo, laminiramo ali kako drugače obdelamo, da izboljšamo trdnost in vzdržljivost.

   Uporaba žara na oglje

   1. Naredite improvizirano pečico iz žara na oglje. Ta metoda uporablja toploto, ki jo ustvari plamen pri sežiganju oglja za taljenje kremenovega peska v steklo. Uporabljeni materiali so razmeroma poceni in zlahka dostopni - teoretično je treba za pripravo vsega, kar potrebujete za pridobitev stekla, le steči v trgovino s strojno opremo. Uporabite velik žar za žar - primeren bo model s kupolo standardne velikosti. Biti mora čim bolj debel in močan. Večina žarov za žar ima zračnik na dnu - odprite ga.

      • Tudi pri izjemno visokih temperaturah, ki jih ta metoda doseže, je taljenje peska na žaru lahko zelo težko. Preden začnete, v pesek dodajte majhno količino (približno 1/3–1/4 volumna peska) pralne sode, apna in/ali boraksa. Ti dodatki znižujejo tališče peska.
      • Če boste pihali steklo, imejte pri roki dolgo, votlo kovinsko cev. Če boste kozarec vlili v kalup, ga pripravite vnaprej. Želite obliko, ki ne bo gorela ali se stopila zaradi toplote staljenega stekla, grafit je odličen za to.

   2. Zavedajte se nevarnosti te metode. Ta metoda vključuje segrevanje žara nad običajnimi temperaturnimi mejami – toliko, da se žar lahko celo stopi. Neprevidno delo s to metodo je nevarno hude poškodbe ali celo smrt. Delajte previdno. Pri roki imejte veliko zemlje, peska ali visokotemperaturnega gasilnega aparata, če želite zmanjšati intenzivnost požara.

      Upoštevajte vse možne varnostne ukrepe, da zaščitite sebe in svoje stvari pred visokimi temperaturami. To metodo delajte na betonski površini na prostem, z dovolj prostora. Ne uporabljajte nenadomestljive opreme. izogibati se z žara, ko kuhate steklo. Prav tako morate nositi čim več zaščitnih oblačil, vključno z:

      • rokavice z visoko trdnostjo ali palčniki za pečice;
      • varilna maska;
      • predpasnik visoke trdnosti;
      • ognjevarna oblačila.

   3. Pridobite sesalnik za vašo domačo delavnico z dolgim ​​nastavkom za cev. Uporabite lepilni trak ali kako drugače upognite cev, tako da piha naravnost v spodnjo odprtino, ne da bi se dotaknila telesa žara. Verjetno boste morali cev pritrditi na eno od nog ali koles žara. Sam sesalnik postavite čim dlje od žara.

      • Prepričajte se, da je cev pritrjena in se ne premika: če se med taljenjem stekla zrahlja, ne pojdi na žar, če je zelo vroč.
      • Vklopite sesalnik, da preverite položaj cevi. Natančno nameščena cev bo pihala naravnost v zračnico.

   4. Notranjost žara obložite z ogljem. Uporabite več oglja kot za pečenje mesa. Uspešni rezultati so opaženi, ko je žar napolnjen skoraj do roba. Na sredino žara postavite litoželezno ponev ali lonček, napolnjen s peskom, posut z ogljem.

Vsak od nas se je že večkrat srečal s steklom. Vsak študent ve, kaj je ta krhek in prozoren material. Vsak dan ga vidimo v ogledalih, oknih, posodi in pohištvu, a ali ga dobro poznamo? Kako se proizvaja, kaj je in kakšne so lastnosti stekla?

Kaj pomeni ta beseda

Obstaja veliko referenčnih materialov, ki lahko pomagajo pri tej zadevi. Kaj pomeni beseda "steklo" po enem izmed najbolj priljubljenih virov? Ozhegov slovar označuje to snov kot trden material, pridobljen iz kremenčevega peska, pomešanega z oksidi nekaterih kovin. Tudi definicija daje nekaj ideje o tem, kako je material proizveden. Toda do te teme bomo prišli kasneje.

Zagotovo so vsi navajeni, da je steklo prozoren material. Toda bodite pozorni - Ozhegov slovar ne daje takšnega pojasnila. Steklo je lahko ne samo prozorno, ampak tudi barvno ali motno. Toda sestava materiala se neznatno razlikuje.

Iz česa je steklo

Standardna sestava stekla je mešanica čistega apna in sode. Za spreminjanje lastnosti materiala je mogoče uporabiti različne dodatke. Še vedno pa je glavna sestavina ravno čisti rečni pesek. Njegova količina je približno 75% celotne mešanice. Soda vam omogoča, da zmanjšate pesek za skoraj 2-krat. Apno ščiti steklo pred večino kemikalij ter mu doda moč in sijaj.

Dodatne nečistoče:

• mangan. Doda se steklu, da dobi poseben zeleni odtenek. Za druge barve se lahko uporabi nikelj ali krom.
• Svinec daje steklu dodaten sijaj in značilen zvonec. Material je hladnejši na dotik. Steklo s primesjo svinca se imenuje kristal.
• Oksid borove kisline daje materialu tudi dodaten sijaj in preglednost, hkrati pa znižuje koeficient toplotnega raztezanja izdelkov.

Zgodovina proizvodnje stekla

Še pred 6000 leti so ljudje lahko ustvarili ta čudovit in krhek material. Seveda je bil njegov videz nekoliko drugačen od sodobnega stekla, saj v starem Egiptu in Mezopotamiji ni bilo opreme za kakovostno čiščenje peska in drugih orodij. Kljub temu se je tam začela proizvodnja stekla. Zaradi svoje odpornosti na vplive okolja je ta material zgodovinarjem dal predstavo o kulturi in tehničnih zmožnostih najstarejših ljudstev.

V Rusiji se je prva tovarna stekla pojavila leta 1636. Nahajal se je blizu Moskve. Tam je nastala posoda in ta panoga je dobila velik razvoj pod Petrom I.

Šele leta 1859 je izum visokotlačne črpalke omogočil ustvarjanje stekla brez sodelovanja steklopuhalcev. To je močno poenostavilo proizvodnjo. In na začetku 19. stoletja je bila odkrita zanimiva lastnost materiala - če se končni izdelek segreje na določeno temperaturo, se bodo mehanske lastnosti stekla povečale za 400%.

Sodobna proizvodnja

Tehnologije so stopile daleč naprej, kar je omogočilo ustvarjanje kakršnih koli materialov v ogromnih količinah in z najmanj porabo človeškega truda. Trenutno obstaja veliko tovarn, kjer se steklo izdeluje s standardno, dobro uveljavljeno tehnologijo. Kaj je sodoben material, pridobljen iz staljenega kvarcitnega peska, se naučimo, ko se seznanimo s tehnologijo. Za primer vzemimo pločevino.

Proizvodnja stekla po fazah:

1. Vse potrebne sestavine damo v pečico in segrejemo, dokler ne nastane tekoča homogena masa.
2. V posebnem homogenizatorju se ta zlitina zmeša do homogenega stanja.
3. Nastalo maso vlijemo v ravno posodo, na dnu katere je staljen kositer. Tam se steklo porazdeli in tvori enotno tanko plast.
4. Ohlajen in strjen material se pošlje na transporter. Tam se izvaja nadzor debeline stekla in rezanje. Material, ki ne prestane preskusa, pa tudi pokvarjeni deli se pošljejo v ponovno taljenje.
5. Izvede se zadnji pregled kakovosti, po katerem se steklo dostavi v skladišče končnih izdelkov.

Vrste stekla

Trenutno je ta material eden najpogostejših. Ni presenetljivo, da obstajajo različne vrste stekla, ki se razlikujejo tako po videzu kot fizikalnih lastnostih. Tukaj je nekaj izmed njih:

1. Kristalno steklo. Je material, ki vsebuje svinec. O tem smo govorili zgoraj.
2. Vsebuje najčistejši pesek, zaradi česar je zelo trpežen. Lahko prenese temperaturna nihanja, zato se uporablja za izdelavo optičnih instrumentov, laboratorijske steklovine in oken.
3. Penasto steklo. Lahek gradbeni material, ki se lahko uporablja tako za dekoracijo kot za polaganje sten in tal. Vsebuje veliko praznin, zaradi katerih ima visoke toplotne in zvočne izolacijske lastnosti.
4. Steklena volna. Volumetričen zračni material, sestavljen iz tankih in zelo močnih niti. Je požarno odporen, zato se ne uporablja samo v gradbeništvu, ampak tudi pri krojenju gasilcev in varilcev.

Aplikacija za steklo

Glede na lastnosti in videz je za ta material mogoče najti skoraj vsako aplikacijo. Glavni porabnik stekla, proizvedenega v našem času, je gradbena industrija. Uporablja več kot polovico proizvedenega materiala. Njegov namen je lahko zelo raznolik - stenske obloge, zasteklitev oken, gradnja sten iz votle opeke, toplotna izolacija itd. Območje gradnje je mogoče pripisati tudi Kaj je gotsko okno, vsi zagotovo vedo. Praviloma je obložen z velikim številom barvnih steklenih kosov. Danes vitraži niso izgubili svoje pomembnosti in se uporabljajo tako v gradbeništvu kot pri proizvodnji pohištva.

Na drugem mestu po priljubljenosti so steklene posode za različne namene. Nekoliko manj namizne posode se proizvede. Treba je opozoriti, da je steklo nepogrešljiv material v kemični industriji, saj je odporno na večino reagentov.

Fizične lastnosti

Kot vsak drug material ima steklo številne lastnosti, ki jih morate vedeti, preden ga uporabite na določenem področju.

1. Gostota. Lahko se razlikuje glede na sestavo mešanice in način izdelave. Vrednost gostote stekla se lahko giblje od 220 do 650 kg/m 3 .
2. Krhkost. Ta lastnost je značilnost stekla in omejuje njegovo uporabo v gradbeništvu. Trenutno znanstveniki ustvarjajo bolj zapletene zlitine, ki povečajo trdnost materiala.
3. Toplotna odpornost. Navadno steklo lahko prenese temperature do 90 ° C. Po obdelavi se toplotne lastnosti materiala znatno povečajo. Na primer, industrijsko steklo lahko prenese temperature nad 200 °C.

Izvedeli smo veliko o steklu – kaj je, kako se proizvaja in kakšne lastnosti ima. Čas je, da se malo oddaljimo in se seznanimo z najbolj zanimivimi dejstvi o tem zelo pogostem gradivu. Malo ljudi ve, da:

• Hitrost gibanja razpoke vzdolž je 4828 km/h.
• Čas razpada tega materiala je približno milijon let.
• Steklo je mogoče večkrat pretopiti brez izgube kakovosti. V zvezi s tem nima skoraj nobenih analogov.
• Ker je staljeno steklo amorfen material, se pri hitrem hlajenju ne strdi. To zahteva posebne pogoje.

Steklo se ne uporablja zaman tako aktivno v gradbeništvu in na drugih področjih človeškega življenja. Zagotovo bo še dolgo ostal eden najbolj priljubljenih materialov. To izjavo podpirajo moč, vzdržljivost in relativna enostavnost izdelave stekla, saj so komponente za njegovo ustvarjanje prisotne na Zemlji v velikih količinah.

V zadnjih 10 letih je bilo povpraševanje po izdelkih steklarske industrije veliko. Iz stekla so narejeni spominki, pohištvo, okenski in vratni dodatki, posode, razne posode itd., Da pa bi proizvedeno blago našlo svojega potrošnika, je treba pravilno izbrati tehnologijo proizvodnje in nadzorovati točnost njene izvajanje v vseh fazah postopka. Drug odtenek so znatne kapitalske naložbe na začetku, ki znašajo več kot 100 milijonov rubljev samo za nakup opreme. Zaradi tega mnogi podjetniki opuščajo proizvodnjo stekla v polnem obsegu v korist recikliranja materiala, ki je v začetni fazi tudi donosno, a cenejše področje dejavnosti.

Značilnosti ruskega trga

Vodilni v steklarski industriji Ruske federacije so 11 obratov, od katerih so največji: JSC "AGC BSZ" (regija Nižnji Novgorod), JSC "Saratovstroysteklo" (Saratovska regija), JSC "Salavatsteklo" (Baškirija), LLC " AGC Flat Glass Clean" , Pilkington Glass LLC (Moskovska regija). Prav ta podjetja proizvajajo 90 % domačega steklenega stekla. Poleg tega le 30 % obsega steklenih izdelkov na trgu prihaja iz tujine.

Proizvodnja stekla porabi 21% surovin, približno 8% goriva, 13% električne energije od celotne industrijske količine Ruske federacije.

Vrste stekla

Glede na panogo, ki jo bo podjetje služilo, je možno vzpostaviti proizvodnjo različnih vrst stekla. Med najbolj zahtevanimi spremembami:

• kremenovo steklo. Najpogostejša in enostavna za izdelavo vrsta materiala na osnovi kremenčevega peska. Izdelki iz njega imajo toplotno odpornost, preglednost, hkrati pa so precej krhki. Takšno steklo se na primer uporablja za izdelavo bučk in druge laboratorijske steklene posode.
• apno. Poceni material za izdelavo, ki se uporablja za izdelavo steklenih posod, pločevine in električnih svetilk.
• Svinec. Sestavi steklene mase sta dodana silicijev dioksid in svinčev oksid. Uporablja se pri proizvodnji kristalov in elementov radijskih komponent.
• Barvno steklo. Lahko je telesno barvana, vlečena, valjana, vzorčasta, gladka in dvoslojna. Uporablja se kot obloga, za dekorativno zasteklitev, izdelavo vitražnih oken.
• varčevanje z energijo(K-, I-, E-, I-steklo). Proizvaja se z nanosom tankega, nevidnega premaza z visoko toplotno prevodnostjo na stekleno površino. Zahvaljujoč temu se približno 70% toplote, ki prihaja iz ogrevalnih naprav, zadrži v prostoru.
• Ojačano steklo. Uporablja se za zasteklitev okenskih konstrukcij in predelnih sten v industrijskih prostorih. V debelini stekla je kovinska mreža, zahvaljujoč kateri se v primeru požara ali mehanske poškodbe struktura ne razbije na drobce, ampak se odlomi vzdolž linije reza.
• obarvan. Uporablja se za zaščito pred soncem. Proizvaja se z dodajanjem kovinskih oksidov določenega odtenka stekleni masi.
• steklo za zaščito pred soncem. Ustrezen premaz se nanese z brizganjem. Kovinski oksidi, ki prodrejo v debelino stekla, dajejo površini dodatno trdnost in odpornost na zunanje vplive.
• Napeto steklo. Material se pridobiva s toplotno obdelavo. Po postopnem segrevanju in poznejšem ohlajanju steklo pridobi mehansko trdnost, kar omogoča uporabo na primer v avtomobilski industriji.
• večplastna (Triplex). Vsebuje več plasti, zlepljenih s prozornimi polimeri. Ima visoko odpornost proti tvorbi skoznjih lukenj, dobro zvočno izolacijo, se ob udarcu ne razbije na drobce. Najpogosteje se uporablja kot vetrobransko steklo v avtomobilih in pri izdelavi oken z dvojnim steklom.
• Mleto. Navadno steklo se segreje in dobi določeno obliko. Kot rezultat, dobimo široko paleto izdelkov kompleksne, na primer ukrivljene konfiguracije.
• Oklepni. Večslojna konstrukcija iz več stekel M1 in polimerne fotostrljive sestave. Lahko je filmsko in brez filma. Zanesljivo ščiti pred kroglami v skladu z razredom odpornosti na krogle - B1, B2, B3, B4, B5.
• ognjevarno steklo. V Rusiji se proizvaja malo. Vsebuje ojačitev, ki drži steklo, počeno v ognju, na mestu in s tem preprečuje širjenje plamena.

Oprema za proizvodnjo stekla

Pomaknite se

Izbira opreme je odvisna od vrste izdelka, ki se proizvaja. V tem primeru proizvajalec praktično ne igra vloge. Domače enote po kakovosti niso slabše od tujih. Vse standardne linije imajo enak nabor komponent:

• Enote za pripravo surovin. Sem spadajo stroji za ločevanje nečistoč, zlasti magnetni separatorji, ki iz peska izločajo kovinske delce, pa tudi močni drobilniki za mletje sestavin.
• Naprave za šaržno mešanje (mešalniki polnjenja). Komponente so izbrane glede na sestavo končnega izdelka.
• Oprema za tehtanje. Visoko natančne tehtnice vam omogočajo pravilno odmerjanje komponent.
• Topilnice stekla.
• Transportna oprema. Potreben za prevoz sestavin.

Potrebovali boste tudi pakirno linijo in morda stroj za peskanje.

Oprema za proizvodnjo različnih vrst stekla je videti precej podobna. Inštalacije za izdelavo avtomobilskih stekel sodijo med najbolj kompleksne, zaradi stroge standardizacije končnega izdelka. Obstajajo posebne hladilne linije, stroji za lepljenje, pa tudi naprave za obdelavo izdelkov s polimeri, ki dajejo površini dodatno trdnost.

Steklene peči

Za taljenje stekla se uporabljajo posebne peči z različnimi tehnološkimi načini. Ta oprema je razvrščena po dveh kazalnikih.

Razvrstitev po tehnoloških parametrih

V malih podjetjih za proizvodnjo optičnega, svetlobnega in medicinskega stekla se uporabljajo lončnice. Oprema je zasnovana za proizvodnjo majhne količine izdelkov (v pečici je nameščenih 1-16 loncev) z visoko prepustnostjo svetlobe in enakomernostjo.

Tudi v steklarski industriji se pogosto uporabljajo kopalne peči neprekinjenega ali šaržnega delovanja, ki imajo obliko masivnih pravokotnih posod. Njihov dizajn in dimenzije se lahko razlikujejo. Linije vključujejo instalacije s staljenim kositrom, kjer se steklena masa hladi.

Kopalne peči velike velikosti so opremljene s samodejnimi krmilnimi sistemi za gorilnike, ki vam omogočajo regulacijo in enakomerno porazdelitev tlaka, temperature in plinske komponente na delovni površini.

Razvrstitev po principu ogrevanja

Po principu ogrevanja ločimo plazemske in električne peči. Prvi delujejo z zgorevanjem goriva in imajo nizek izkoristek, saj se toplotna energija uporablja za ogrevanje polnjenja in kotlov.

Električna oprema omogoča izdelavo vseh obstoječih vrst stekla. Tukaj steklena masa deluje kot grelni element, ki pod vplivom visokih temperatur pridobi lastnosti elektrolita. Glavna prednost inštalacij je odsotnost toplotnih izgub z odhajajočimi plini.

Obstajajo tudi kombinirane plinsko-električne peči, kjer se za taljenje naboja uporablja plinsko ogrevanje, steklena masa pa se segreje z neposrednim uporom.

Iz česa je steklo?

V skladu s klasično tehnologijo so glavne surovine pri proizvodnji stekla kremenčev pesek, natrijev sulfat, dolomit in apnenec. Za pospešitev proizvodnih procesov se uporablja tako imenovani naboj - specifični oksidi, ki spodbujajo nastajanje stekla. Lahko so bazični ali kisli. Za pridobitev želenih lastnosti stekla se uporabljajo pomožne "sestavine" - barvila mangana, kroma in kobalta, belila (salitra, arzenov trioksid) itd.

Osnovne sestavine steklene mešanice so pesek (70%), soda in apno (30%). Po dodajanju drugih snovi po tehnološkem postopku maso premešamo, stopimo, ohladimo in narežemo na liste dane velikosti. Sodobne proizvodne linije so zasnovane za proizvodnjo steklenih plošč debeline 2-50 mm in velikosti 5x3 m².

Tehnologija proizvodnje stekla + Video, kako to počnejo

Njegova proizvodnja je delovno intenziven in naporen proces, ki zahteva strokovno poznavanje tehnologije in velika vlaganja. Klasični način izdelave stekla temelji na taljenju začetne mase, kjer se dodatno vnesejo razbarvalci, dušilci, barvila, ojačevalci itd. Nato se sestavek ohladi in razreže glede na določene parametre. Trenutno sta na svetu priljubljeni 2 tehnologiji proizvodnje stekla.

Metoda Emila Furka

Tehnologija temelji na vertikalnem strojnem vlečenju materiala. Stekleno maso talimo v talilni peči stekla in jo izvlečemo s pomočjo kotalnih gredi, nato pa dovajamo v hladilni jašek in režemo. Skoraj končni listi so podvrženi brušenju in poliranju. Debelina izdelkov se uravnava s spreminjanjem hitrosti vlečenja.

Float metoda [glavna]

Tehnologija predvideva, da se staljena steklena masa iz peči položi na vodoravne palete in dovaja v plavajočo kopel s staljenim kositrom in plinsko-zračno atmosfero. Ko se premika po površini, bodoče steklo dobi ravno obliko in je nasičeno s kositrnimi delci. Plošče se nato ohladijo in žarijo. Glavne prednosti metode so visoka produktivnost in ni potrebe po naknadni obdelavi (brušenje, poliranje). Poleg tega ima to steklo:

• pravilna geometrija, enaka debelina po celotnem listu;
• visoka kvaliteta;
• preglednost;
• odlične optične lastnosti.

Na podoben način je izdelano ojačano steklo s figuriranimi celicami.

Celoten video o celotnem postopku, kako to počnejo, vključno s pripravo peska:

Dodatna obdelava

V tem primeru govorimo o nanašanju lakirnih materialov na stran stekla, ki ni prišla v stik s staljenim kositrom. Tehnologija najde uporabo pri ustvarjanju nestandardnih oblikovalskih rešitev.

Zaradi visokih stroškov opreme in visoke zahtevnosti proizvodnega procesa mnogi podjetniki raje uporabljajo sekundarno dejavnost predelave stekla ali izdelavo določenih izdelkov - spominkov, ogledal, steklenega pohištva, dvojnih zasteklitev, različnih dekorativnih izdelkov.

Tehnologija izdelave ogledal

Zrcalno površino dobimo z dekorativno obdelavo pločevine. Ob robu obdelovanca so izdelane fasete s širino 4-30 mm in kotom naklona na sprednjo površino 5-30°.

Nato se na hrbtno stran nanese odsevna plast srebra debeline 0,15-0,3 µm in prevlečena s folijo na osnovi bakra za elektrokemično zaščito srebrove plasti. Postopek se zaključi z nanašanjem barv in lakov, ki preprečujejo mehanske poškodbe površine. Kot njih se lahko uporabljajo epoksi emajli, polivinil butiralni in nitroepoksi sestavki.

Drug način izdelave ogledal je metalizacija stekla z vakuumskim izhlapevanjem in katodnim brizganjem.

Tehnologija izdelave barvnega stekla + Video

Po videzu in s tem proizvodni tehnologiji ločimo več vrst steklenih plošč: vlečene, vzorčaste, gladke, barvne mase, dvoslojne, izdelane z nanosom oksidnih filmov določene barve.

Osnovna sestava materiala je podobna tisti, ki se uporablja pri izdelavi okenskega stekla. Za barvanje se najpogosteje uporabljajo molekularna barvila. Največ povpraševanja po izdelkih rdeče, modre, zelene, vijolične, modre, mlečno bele, rumene, oranžne in črne barve.

Glede na vrsto obarvanja je steklo lahko prozorno, utišano ali podobno marmorju. V slednjem primeru se učinek doseže z nepopolnim mešanjem barvne steklene mase z neprozornim steklom.

Kot barvila delujejo kovinski oksidi, žveplove spojine železa, svinca, kadmija in bakra, pa tudi žveplo in selen. Intenzivnost barve je odvisna tako od izbranega barvila kot od lastnosti samega stekla. Z eksperimentiranjem z več pigmenti je mogoče dobiti na desetine barvnih možnosti.

Razlike med proizvodno tehnologijo barvnega stekla in proizvodnjo navadnega steklenega stekla so v posebnostih procesov taljenja in oblikovanja. Torej, med kuhanjem je treba posebno pozornost posvetiti upoštevanju temperaturnih in plinskih pogojev, algoritmu za dovajanje polnjenja v peč in povratnega stekla. Številne barvne komponente pri segrevanju izhlapijo, oziroma lahko celo majhna odstopanja od tehnologije povzročijo podstandardne.

Zaradi znatne razlike v prenosu toplote zunanje in notranje plasti se prve pri ohlajanju strdijo hitreje. Tako tanjši kot je trak, bolj enakomerno se ohladi. Zato se metoda vertikalnega vlečenja čolna ne uporablja za proizvodnjo odebeljene pločevine.

Taljenje barvnega stekla poteka v steklarskih talilnih pečeh z zmogljivostjo 2-15 ton na dan z bazenom majhne globine (300-700 mm). Način kuhanja je nastavljen glede na vrsto in sestavo stekla ter lastnosti uporabljenih dodatkov. Taljenje barvnih stekel so pred časom začeli izvajati v pečeh za direktno ogrevanje brez rekuperatorjev in regeneratorjev.

Zahteve za proizvodne prostore

Do danes se proizvodnja stekla z zmogljivostjo približno 600 ali več ton izdelkov na dan šteje za najbolj donosno. V skladu s tem je treba lokacijo tovarne izbrati ob upoštevanju prisotnosti bližnjih nahajališč kremenčevega peska in steklenih sestavnih delov, krajev kompaktnega prebivališča prebivalstva in cest, vključno z železniškimi vozlišči.

Tehnološki cikel omogoča uvedbo železniških tirov na ozemlju podjetja, oziroma je treba izključiti prisotnost odprtih gorljivih konstrukcij, premazov in stropov v konstrukcijah, širina dovoznih poti pa mora biti zadostna za oskrbo s požarom. motorji.

Stavbe, v katerih poteka proizvodnja stekla, sodijo neposredno v kategorijo D glede požarne varnosti, ostale stavbe - v kategorijo D.

Proizvodnja stekla po veljavnih sanitarnih standardih spada v razred III in mora biti ločena s sanitarno zaščitno cono širine 300 m. Prav tako mora podjetje vgraditi sistem za filtriranje odpadne vode in zračne filtre.

Vsaka zgradba v podjetju mora biti priključena na oskrbo z vodo, kanalizacijo, oskrbo z električno energijo, oskrbo s toploto, oskrbo s plinom, pretočnim prezračevanjem.

Vrsta in etažnost objektov sta odvisna od sestave, vrste, količine in dimenzij proizvodne opreme. Praviloma govorimo o enonadstropnih večrazponskih zgradbah z mrežo stebrov 30x12 in 36x12 m, višine 14,4 in 16,5 m. Okvir objektov je izdelan iz montažnih armiranobetonskih ali jeklenih nosilnih konstrukcij.

Trendi v razvoju steklarske proizvodnje

Sodobna proizvodnja stekla se razvija na treh glavnih področjih: izboljšanje delovnih pogojev, avtomatizacija procesov in osredotočanje na proizvodnjo »zelenih« izdelkov.

Za reševanje zastavljenih nalog se razvijajo in uvajajo nove tehnologije, vključno z naprednim razvojem v IT industriji, aktivno posodobitvijo obstoječih proizvodnih zmogljivosti, uvajajo se posebni programi, ki zagotavljajo skrajšanje delovnega dne, zavarovanje zaposlenih in namestitev. učinkovite prezračevalne opreme.

Podjetja si prizadevajo nadomestiti škodo, povzročeno okolju v procesu taljenja stekla z aktivno uporabo recikliranih materialov.