Из чего делают стекло
Стекло — это некристаллическое твердое вещество. Чаще всего оно образуется при быстром охлаждении расплавленного сырья. Стекло может быть прозрачным и непрозрачным. Оно широко используется для создания окон и витражей, производства посуды и упаковки для продуктов питания, а также в оптике для изготовления линз и зеркал.
«Бери и Делай» рассказывает, из чего делают стекло, как его производят и встречается ли натуральное стекло в природе.
Из чего делают стекло
Cырье для производства стекла чаще всего состоит из 3 ингредиентов: песка, известняка и кальцинированной соды.
Песок, или диоксид кремния, является самой популярной основой стекла. Он состоит из мелких зерен, похожих на крошечные кристаллы. Если расплавить его при высокой температуре, то из твердого состояния он перейдет в жидкое. Затем при остывании он снова превратится в твердое вещество, но уже в другой форме — в виде тонкой прозрачной пластины стекла.
Стекла из диоксида кремния называют силикатными. Это часто используемая, но не единственная основа для производства стекла. Также для его изготовления могут использовать следующие вещества:
- Карбонат натрия. Из него получается натриево-кальциевое стекло, которое легко формуется и отлично подходит для производства окон и бытовой посуды.
- Оксид бора. Боросиликатные стекла имеют низкий коэффициент теплового расширения и хорошо подходят для изготовления лабораторной и бытовой посуды, а также автомобильных фар.
- Оксид свинца. Свинцовое стекло отличается сильным блеском, высоким показателем преломления и, как следствие, красивой игрой света на стеклянных изделиях. Из-за этого его активно используют для производства бытовой посуды, в частности, из цветного стекла.
- Оксид алюминия. Алюмосиликатное стекло обладает превосходной термостойкостью и долговечностью, поэтому часто используется для производства стекловолокна, стеклопластика, кухонной посуды для плит и стекла для галогенных ламп.
Как мы говорили ранее, помимо песка для производства стекла используют кальцинированную соду и известняк. Первую добавляют, чтобы ускорить плавление сырья, а второй — чтобы укрепить конечный продукт. Иногда известняк заменяют доломитом или используют вместе с ним, поскольку эти 2 вещества обладают похожими свойствами.
Как производят стекло
Рассмотрим процесс изготовления на примере флоат-стекла, которое часто используют для окон, дверей, мебели, автомобильных стекол, зеркал и других товаров. Обычно его производство состоит минимум из 4 этапов:
- Плавление. Смесь из песка, кальцинированной соды, известняка и / или доломита загружают в печь и плавят при температуре около 1 500 °C. Также к смеси могут добавлять до 20 % стеклобоя. После продолжительного перемешивания на поверхность поднимаются пузырьки газа, которые удаляются по мере того, как жидкое стекло движется по каналу. Затем тонкая лента расплавленного сырья всплывает над ванной с жидким оловом. Этот этап может длиться до 50 часов.
- Формирование. Жидкое стекло стекает по каналу и распределяется по поверхности небольшого слоя расплавленного олова при температуре около 1 000 °C. На этом этапе стекло очень вязкое, поэтому оно не соединяется с жидким оловом и образует относительно плоскую стеклянную ленту. Толщина контролируется путем уменьшения или увеличения скорости, с которой стекло распределяется по олову, а ширина поддерживается роликами машины по краям. Затем стеклянная лента покидает флоат-камеру при температуре 600 °C.
- Охлаждение. Стеклянная лента продолжает двигаться и медленно затвердевает в камере отжига. Температура здесь тщательно контролируется и постепенно снижается до 250 °C. Когда лента выходит из камеры, она охлаждается и затвердевает при помощи холодного воздуха. Теперь стекло можно проверить на качество и, если все хорошо, нарезать его на листы.
- Покрытие. После резки на стекло могут нанести различные покрытия для улучшения его характеристик: от защиты от солнца до улучшения изоляционных и антибликовых свойств.
Встречается ли стекло в природе
Стекло может образовываться в природе естественным путем из вулканической магмы. К примеру, обсидиан представляет собой вулканическое стекло с высоким содержанием диоксида кремния. Оно образуется путем быстрого охлаждения лавы, извергаемой из вулкана.
Другой пример — импактиты. Это общее название горных пород, созданных или модифицированных одним или несколькими ударами метеорита. К ним относятся молдавит (встречается в Центральной и Восточной Европе) и ливийское пустынное стекло (встречается в районах восточной Сахары, пустынях восточной Ливии и западного Египта).