Hur och av vilket glas och glasprodukter tillverkas. Glas: vad är det, typer, produktionsteknik, egenskaper, syfte

Överraskande nog, när de står inför glasprodukter varje dag, är det få som tänker på vad glas är gjort av. Samtidigt är processen att skapa detta material ganska intressant, och tillämpningsområdet är mycket brett.

Glastillverkningsteknik

Huvudkomponenten som den är gjord av är den vanliga kvartssand. För att bilda en transparent och färglös monolit av en ogenomskinlig lös substans värms den upp till mycket höga temperaturer. På grund av detta smälts enskilda sandkorn samman, och eftersom kylningen av glaset "degen" sker mycket snabbt, har de inte tid att återgå till sin ursprungliga form. Dessutom innehåller glasets sammansättning läsk, lite vatten och kalksten. För att få ett färgat material tillsätts metalloxider till den smälta massan. Vilken beror på önskat resultat. Så till exempel ger oxider av krom och koppar ihop grön färg, separat kromoxid - gulgrön och kobolt - djupblå.

Glasproduktionstekniken är som följer. Först, alla komponenter mäts med den mest exakta elektroniska vågar, skickas till en gigantisk ugn, där de vid en temperatur på 1600 ° C förvandlas till en enda massa. Sedan görs denna massa homogen eller, på tal vetenskapligt språk 20 homogeniseras och alla gasbubblor avlägsnas från den. Då kommer glasmassan att få "bada" i bad med smält tenn, vars temperatur närmar sig 1000 ° C. På grund av den lägre densiteten än tennsmältan, blandas glaset inte med det, utan flyter snarare på ytan. Samtidigt kyler den och får perfekt jämnhet.

Materialets tjocklek beror på dosen av den förbrukningsbara massan som kommer in i badet - ju mindre den är, desto tunnare blir den. När glasfibern lämnar tennbadet sjunker dess temperatur till 600°C, men den är fortfarande tillräckligt varm för att stelna. Därför kyls den igen genom att passera "glasskivan" genom en transportör av roterande rullar tills massan svalnar till 250 ° C. Kylningen måste ske gradvis, annars spricker materialet. I slutet av transportören installeras en automatisk kvalitetskontroll som avslöjar eventuella brister i materialet. De platser som är markerade av skannern tas bort i nästa steg av processen - under skärningen av en enda "väv" i ark av önskad storlek. I processen skärs dess kant av, på vilken en remsa av kugghjul finns kvar.

De resulterande resterna läggs till en ny sats av glas "deg" - vilket gör att glas blir en avfallsfri process.

Glasegenskaper

Nu när svaret på frågan om hur glas tillverkas har mottagits är det dags att prata mer om det. Så det finns flera parametrar som glasögon delas efter. Enligt deras syfte är de indelade i tre kategorier. Hushåll - det vill säga de som går till tillverkning av fat, behållare, glas och olika dekorationer. Konstruktion - den här listan inkluderar glasblock, tvåglasfönster, skyltfönster, mosaik, målat glas och så vidare. Och, slutligen, teknisk, används inom kemi-, verkstads- och andra industrier. Det andra tecknet genom vilket dessa produkter är indelade i fem klasser är typen av bearbetning.

• Första klass. Det inkluderar föremål gjorda med teknik som involverar en eller annan glasbearbetning.
• Andra klass. Inkluderar produkter som har genomgått bearbetning ytor, såsom: slipning, polering, mattning (utan användning av kemikalier), gravering och så vidare.
• Tredje klass. Denna kategori inkluderar föremål vars ansikten har kallbearbetats. mekaniskt. Till exempel var de rundade eller fasetterade.
• Fjärde klass. Föremål som har behandlats kemiskt, till exempel etsade eller mattade med syror.
• Femte klass. Glasögon med film eller andra beläggningar.

Glas kännetecknas också av strukturen på den yttre ytan. Det finns sju kategorier här, varav en inkluderar, och de andra sex - glansig. Blanka ytor kan etsas, fria från beläggningar eller beläggas med organisk film, silikonföreningar, halvledare eller metallförstoftning.

glasegenskaper

En av de viktigaste egenskaperna hos detta material är förmågan att överföra ljus. Det är värt att säga att glasögon med 100% ljustransmission inte finns i naturen. De bästa representanterna för det transparenta "brödraskapet" släpper igenom cirka 92% av synligt ljus, och de vanliga fönsterfönstren - inte mer än 87%.

Glasets värmeledningsförmåga, det vill säga förmågan att leda värme från varmare områden till kallare områden, är mycket låg. Denna förmåga hos detta material skapar möjligheten för dess användning i eller ugnar. Glasets densitet, det vill säga förhållandet mellan massa och volym, beror helt på dess kemiska sammansättning. Så, till exempel, om bly kommer in i glaset, kommer dess densitet att vara hög. Det vanliga fönstret har en densitet på 2,5 g per cm 3 - med andra ord väger 1 cm 3 2,5 gram.

Hårdhet- det vill säga förmågan att motstå penetration av andra material är ungefär sex poäng på Mohs-skalan. Som jämförelse har diamant, det tätaste materialet enligt denna definition, ett värde av tio. Glasets bräcklighet, som alla vet, är mycket hög, men dess exakta indikatorer kan endast bestämmas i ett speciellt laboratorium.

Glas har tjänat människan i många hundra år, och processen för dess skapelse är fortfarande attraktiv och på vissa sätt till och med mystisk. Det skyddar inte bara våra hem från kyla och vind, utan ger också stor frihet för kreativitet - från att skapa målade fönster till att blåsa ut alla slags föremål.

Vad är glas gjort av?

1. Det är bättre att köpa i butiken och inte bada.
2. Vad är glas gjort av?

   Paradoxalt nog är GLAS en stelnad vätska.
   Huvudkomponenten av glas, som ingår i det i mest(60-70% av volymen) och som definierar dess typiska egenskaper är SILICA SiO2 (sand, kvarts, finkornig sandsten).
   Kiseldioxid införs i kompositionen av glas, till exempel i form av kvartssand.
   Vid glastillverkning används endast de PURE sorterna av kvartssand, i vilka total föroreningar (föroreningar av lera, kalk, glimmer) överstiger inte 2-3%.
   Särskilt oönskat är närvaron av järn, som, som finns i sanden även i små mängder, färgar glaset i en obehaglig grönaktig färg.

   Glas kan svetsas av enbart sand utan att tillsätta några andra ämnen, men detta kräver en mycket hög temperatur (över 1700 grader C).
   Vanliga moderna kaminer gjorda av eldfast lertegel, som använder fasta, flytande eller gasformiga bränslen, är inte lämpliga för detta: du måste tillgripa elektriska ugnar, vars drift är mycket dyr.
   Därför, för att sänka smältpunkten för sand, används olika tillsatser...

3. Den är gjord av sand vid hög temperatur och högt tryck.
4. För att göra glas tar hantverkare: kvartssand (huvudkomponenten); kalk; soda; Hur glas tillverkas Först värms kvartssand, soda och kalk i en speciell ugn till en temperatur på 1700 grader över noll. Sandkornen är sammankopplade, efter att de har homogeniserats (förvandlas till en homogen substans), avlägsnas gasen. Massan doppas i smält tenn med en temperatur över 1000 grader, som flyter på ytan på grund av sin lägre densitet. Ju tunnare massa som kommer in i plåtbadet, desto tunnare blir glaset vid utgången. Glastillverkning Den sista touchen är gradvis avkylning.

   Soda hjälper till att sänka smältpunkten med 2 gånger. Om den inte tillsätts kommer sanden att vara mycket svår att smälta, och följaktligen att ansluta de enskilda sandkornen till varandra. Kalk behövs för att massan ska tåla vatten.

5. Kvartssand, lime och läsk
6. Tja, faktiskt från kvartssand
7. Glas erhålls genom att smälta en blandning av sand och annat mineralkomponenter, vilket - beror på glasets märke. Till exempel innehåller kristallglas, från vilket dekorativa serviser tillverkas, en betydande mängd bly. När ren kvartssand smälts erhålls kvartsglas - det är mycket eldfast och trögflytande i smältan, så det visar sig inte ens vara genomskinligt på grund av att luftbubblorna finns kvar i det. Den har en mager värmeutvidgningskoefficient - om den värms till rött och läggs i vatten kommer den inte att spricka. Det används vid tillverkning av laboratorieglas, glasvärmeelement för laboratorier och industri etc. För att få optiskt kvartsglas som släpper igenom ultraviolett, smälts bergkristall - denna är liksom kvartssand ren SiO2, men grovkornig, vilket är sällsynt i naturen.

   Till Vasilchenkos svar. Tidigare gjordes uranglas för tillverkning av dekorativa rätter - en fantastisk gulgrön färg, produkter från det kan ses i Moskva i Kuskovo-museet. Med upptäckten av radioaktivitet stoppades produktionen av sådant glas.
   För att skydda mot radioaktiv strålning används blyglasskärmar - den innehåller ännu mer bly än dekorativ kristall, och har en gulaktig nyans. Kinescopes för monitorer är gjorda av samma glas - för att skydda PC-användaren från flödet av elektroner från "elektronpistolen" i kinescopen.

8. Vanligt glas innehåller cirka 70 % kiseldioxid i sin sammansättning, som finns i samma form i kvarts, och i sin polykristallina form, sand. Glaskomposition

   Ren kiseldioxid (SiO2) har en smältpunkt på cirka 2000 grader och används främst för att tillverka glas för specialinstrument. Vanligtvis tillsätts ytterligare två ämnen till blandningen för att förenkla produktionsprocessen. För det första är det natriumkarbonat (Na2CO3), eller kaliumkarbonat, som sänker blandningens smältpunkt till 1000 grader. Dessa komponenter bidrar dock till upplösningen av glas i vatten, vilket är mycket oönskat. Därför tillsätts ytterligare en komponent av kalk (kalciumoxid, CaO) till blandningen för att göra kompositionen olöslig. Detta glas innehåller ca 70% kiseldioxid och kallas soda-lime glas. Andelen av sådant glas i den totala produktionen är cirka 90 %.

   Precis som lime och natriumkarbonat tillsätts andra ingredienser i vanligt glas för att ändra det. fysikaliska egenskaper. Tillsatsen av bly till glas ökar ljusets brytningsindex, ökar briljansen avsevärt och tillsatsen av bor till blandningens sammansättning förändrar glasets termiska och elektriska egenskaper. Toriumoxid gav glas ett högt brytningsindex och låg spridning, vilket är nödvändigt vid tillverkning av högkvalitativa linser, men på grund av sin radioaktivitet har den ersatts av lantanoxid i moderna produkter. Järntillsatser i glas används för att absorbera infraröd strålning (värme).

   Metaller och deras oxider tillsätts glas för att ändra dess färg. Till exempel tillsätts mangan i små mängder för att ge glaset en grön nyans, eller i högre koncentrationer, färgen av ametist. Liksom mangan används selen i små doser för att missfärga glas, eller i höga koncentrationer för att ge en rödaktig färg. Små koncentrationer av kobolt ger glaset en blåaktig nyans. Kopparoxid ger turkost ljus. Nickel, beroende på koncentrationen, kan ge glaset en blå, lila eller svart färg. Beroende på glasets sammansättning kan dess färg påverkas av uppvärmning eller kylning. #9679; Kemisk sammansättning, % :
   Si02 - 72,2
   Al2O3 - 1,7
   CaO+MgO 12,0
   Na2O+K2O 13,7
   SO3 - 0,3
   Fe2O3 - 0,1

9. Tillverkad av kvartssand.
10. Från kisel, genom elektrolys.

Glasvaror, fönster i hus och mycket mer - för oss idag är det bekanta inredningar. Men för många århundraden sedan var glasbägare fantastiskt dyra, och de kunde bara hittas på de rikaste och ädlaste adelsmännens bord.


Vad är glas gjort av och hur lärde sig folk att göra det?

Historien om glasets uppfinning

Glas har varit känt i minst två tusen år. Den antika romerska historikern Plinius beskrev händelsen som ett resultat av vilken den uppfanns. Enligt hans version landade en gång sjömän som bar läsk på sitt skepp för att tillbringa natten på en strand täckt med ren gyllene sand.

De tände eld för att laga middag och hålla värmen. Av en slump sprack en säck av deras last upp och hällde ut läsk i elden. På natten började det regna, sköljde bort askan och eldspåren, och sjömännen såg en glänsande glasyta i stället för elden.

Komponenter för tillverkning av glas

Är det så här glas faktiskt uppfanns, eller, som en annan version säger, visade det sig under experiment med bränning lerkrukor- men folk har behärskat hemligheten bakom dess förberedelse under lång tid.

För att tillverka glas krävs tre huvudkomponenter.

Kvartssand– Det här är ren flodsand, bestående av kiseloxid. Andelen sand i blandningen för att smälta glas är cirka 75 %. Det smälter vid mycket hög temperatur: Den måste värmas till 1700 grader Celsius. Transparensen och kvaliteten på framtida glasprodukter beror till stor del på kvaliteten på sanden. Venetianska glasblåsare, som gjorde den mest kända i medeltida Europa Muranoglas, sand togs speciellt från provinsen Istrien, och för bohemiskt glas krossade hantverkare kvartsbitar till fin sand.

Soda (eller kaliumklorid) behövs för att smälta sanden vid en lägre temperatur. Genom att tillsätta soda till sanden i rätt proportion reduceras uppvärmningstemperaturen för glasblandningen med nästan hälften.


Under uppvärmning sönderfaller soda till natrium- eller kaliumoxid, som fungerar som en smältkatalysator. I forna tider erhölls den genom urlakning av aska efter förbränning av alger eller barrträd träd. Andelen läsk i blandningen för glas är cirka 16-17%.

Kalk eller kalciumoxid, gör glas olösligt av de flesta kemiska substanser, stark och glänsande. För första gången började böhmiska glasblåsare att lägga det till glas på 1600-talet och använde kalksten eller krita för detta.

Dessutom tillsätts idag natriumsulfat, talamit och nefelinsyenit till massan för att göra glas. För att få flerfärgat glas används oxider av olika metaller som tillsatser: koppar, järn, silver, etc.

Stadier av tillverkning av plåtglas

Alla ingredienser som glas tillverkas av laddas i en ugn och värms tills en flytande homogen massa bildas.

Den smälta massan laddas i en homogenisator och blandas tills den är helt homogen.

Glasmassan hälls i en lång behållare innehållande smält tenn. På dess yta hälls glaset i ett jämnt lager av samma tjocklek, som gradvis kyls ned.

Den frusna glastejpen kommer in i transportören, där tjocklekskontroll och skärning i standardglasbitar utförs. Beskurna ojämna kanter och rejekt som inte har klarat kvalitetskontrollen skickas för omsmältning.

Färdiga plåtar klarar den slutliga kvalitetskontrollen och skickas till lagret färdiga produkter.

På samma sätt tillverkas glas för tillverkning av rätter, mätinstrument, juldekorationer och andra produkter. Glasets sammansättning kan variera beroende på vilka egenskaper det är tänkt att ha.

Dessutom, för att öka styrkan, kan den utsättas för en härdningsprocedur och få förmågan att motstå kraftiga slag längs ytan.


Populärt idag duplex och triplexglas, limmat speciella formuleringar två eller tre lager tunt glas. Grunden för var och en av dem är dock gyllene kvartssand, bakpulver och vanlig lime.

Instruktion

Först väljer teknologer de komponenter som glaset kommer att tillverkas av för specifika behov. Kvartssand, natriumsulfat, soda, dolomit och några andra tillsatser används som utgångsmaterial. Alla komponenter är noggrant uppmätta, eftersom från rätt val proportioner kommer att bero på kvaliteten på glasmassan.

Trasigt glas läggs också till behållaren med originalkomponenterna. Vid tillverkning av glasmassa finns det oftast överskott och avfall som också går till affärer. De krossas och matas in i en gemensam behållare, där allt material blandas till ett relativt homogent tillstånd. Blandningen är nu redo för nästa bearbetningssteg.

Från bunkern kommer de initiala komponenterna in i gasugnen. Temperaturen inuti denna enhet når 1500°C. Under påverkan av en sådan mängd värme smälter komponenterna i det framtida glaset och förvandlas till en transparent massa. Den resulterande kompositionen blandas noggrant så att ämnet blir helt homogent. Hela processen är ständigt under kontroll av ugnsoperatören, assisterad av automatisering.

I nästa steg av bearbetningen går glasmassan in i speciella behållare. De liknar stora badkar fyllda med flytande tenn. Fördelat över ytan av denna metall sjunker inte det framtida glaset, utan förvandlas till ett tunt arkmaterial med en nästan perfekt jämn yta. För att ge arken den önskade tjockleken passerar glaset genom rullar viss storlek.

Gradvis svalnar glasbandet. Efter att ha lämnat tennbadet sjunker materialets temperatur till ca 600°C. Nu matas tejpen på en lång rullbana och når en speciell anordning där glaset testas för plåttjocklek. Kontrollnoggrannheten är mycket hög och kan nå hundradelar av en millimeter. Det identifierade äktenskapet återförs till scenen primär bearbetning.

Den långa och sammanhängande glasremsan skärs sedan till standardskivor med ett slitstarkt verktyg. Samtidigt trimmas ojämna kanter på arket. Avfallet som genereras under skärningen krossas och matas in i bunkern; dessa fragment är involverade i en ny cykel av glasproduktion. Faktum är att all produktion blir avfallsfri.

Det sista steget i hela processen är den slutliga kvalitetskontrollen av glaset. Lysrör kommer till hjälp av inspektörer, vilket gör det möjligt att upptäcka även omärkliga defekter i ömtåligt material. Arken som har passerat kontrollområdet skickas till lagret, där de förvaras i vertikalt läge tills de skickas till konsumenten.

Varför behöver vi ugnar för glassmältning? Faktum är att för att göra något användbart av glas måste du först smälta det, och det smälter vid temperaturer på varken mer eller mindre, 1400-1600 ° C.

Råmaterialet för tillverkning av glas är huvudsakligen kvartssand (kiseloxid SiO2)

Kvartssand

För att ge glaset de nödvändiga egenskaperna blandas kvartssand med olika tillsatser, främst kalksten (den som är skalberg, från byggnaders fasader), fältspat, dolomit, soda och färgämnen (metalloxider)

Kalksten

Fältspat

Dolomit

Sådana tillsatser i glas kan vara upp till 20-30%. Generellt gäller att ju fler tillsatser desto lägre viskositet har smältan (grovt sett är den ”flytande”) och desto lägre smältpunkt, d.v.s. det är lättare att bearbeta, till exempel är det möjligt att blåsa flaskor, etc. redan vid 800 ° C. Men det kan vara annorlunda: om till exempel boroxid läggs till blandningen, kommer borosilikatglas att komma ut, värmebeständigt och motståndskraftigt mot extrema temperaturer - till hemmafruarnas glädje. Glas gjorda av ren kiseloxid kommer att visa sig vara eldfasta; för att blåsa något ur det måste det värmas upp till 1600 ° C.

I allmänhet sorterade vi ut råvarorna. Allt som behövs rengörs noggrant, mals (detta görs vanligtvis av speciella koncentreringsfabriker/produktionsanläggningar), blandas och hälls i en glasugn genom ett speciellt fönster. Inne i ugnen i en enorm pool tar nästan infernalisk eld över och förvandlar sand till vätska på några timmar.

Flamma inne i ugnen.

Förresten, elda en sådan ugn till önskad temperatur- en svår, lång och viktigast av allt, dyr process (hur mycket bränsle behövs för att värma upp en så stor dåre för 2-9 tusen ton glas!) Ugnsservice avbryts bara ett par gånger för kalla reparationer.

Naturligtvis smälter blandningen inte på en gång, utan gradvis; när det smälter blandas det, luftbubblor kommer ut ur det. Det som redan har smält väl samlas på botten av poolen (smältans densitet är högre) och, enligt lagen om kommunicerande kärl, strömmar under väggen och passerar genom poolen till en annan del av den, bort från lågan och blandningen som ännu inte har smält.

Här är temperaturen något lägre, och det flytande glaset härifrån går in i nästa, arbetande bad utanför ugnen, och därifrån går det till bearbetning. För att få till exempel glasskivor till fönster och speglar gjuts och rullas det nästan som metall.

För att få en perfekt plan yta, i moderna fabriker, hälls smält glas först i en pool full av smält tenn, och det, glaset, flytande på tennytan, fördelas över det i ett enhetligt tunt lager och kyler från cirka 1000 till 600 ° C, så det så kallade floatglaset (float-glas).

Som jag sa är denna process kontinuerlig, och resultatet efter kylning är ett ändlöst glasband. Men innan den skärs i bitar värms ytan upp igen med gasbrännare: på så sätt tätas mikrosprickor som fortfarande bildas även trots gradvis avkylning på grund av skillnaden i spänningar inuti glaset under härdningen. Som ett resultat blir glaset extra transparent.

Floatglasproduktion

Den gamla tekniken, som användes i sovjetiska fabriker, försåg den vertikala ritningen av ett glasband med intensiv kylning av massan som kom från ugnen. Glas framställt på detta sätt kännetecknas av betydligt högre optiska förvrängningar.

Nåväl, det ser ut som att nästan allt är klart. På bilden återstod bara en obegriplig del av ugnen: regeneratorn. Konstruktionen är underbar och genial i sin enkelhet. För sin uppfinning redan 1856 tog den yngste av bröderna Siemens, Friedrich, emot den engelska adeln. Och poängen är att spara bränsle till glassmältugnen genom att värma luften som tillförs förbränningsugnen. Och du kan spara upp till 40 % på bränsle!

Principen för driften av regeneratorn

Regeneratorn består av två identiska axlar fyllda med värmebeständiga keramiska enheter, som bildar många små luftkanaler inuti axlarna. Luft kommer in genom det första schaktet, kommer in i ugnen genom ett fönster, blandas med bränsle (gas) och brinner. De heta förbränningsprodukterna går genom ett annat fönster in i det andra schaktet, och innan de går ut värms de nämnda keramiska enheterna upp. Sedan, när de är tillräckligt uppvärmda, efter cirka tjugo minuter, släpps luftflödet genom den andra axeln, den värms upp i den innan den går in i ugnen, och avgaserna börjar värma upp aggregaten i den första schakten. Sedan upprepas cykeln.

Utanför den här historiens omfattning fanns det olika värmebeständiga keramiska beläggningar inuti ugnen (metall är inte lämplig för en sådan temperatur). Med dem är allt också ganska underhållande: fysiskt och kemiska processer, som flödar under glasets smältning, leder till fantastiska formationer: stalaktiter börjar växa inuti ugnen!