Как делают стекло — состав и этапы производства 🔵

Может показаться, что изделия из стекла окружает человека с незапамятных времен. Люди даже не замечают насколько много стеклянных предметов их окружает: окна, двери, посуда, медицинские, промышленные, и даже космические детали. Из чего и как делают стекло читайте далее в нашей статье.

Содержание

Стекло

Услышав слово «стекло», человек скорее всего сразу представит окно, зеркало или бутылку — то, что разбивается при ударе о твердую поверхность. Однако существуют также пуленепробиваемые стекла, стекловолокна и стекла, используемые для изготовления строительных блоков.

Например, в ракетостроении применяется стеклокерамика, а оптоволокно с невероятной скоростью доставляет информацию от одного компьютера до другого через всю планету.

Состав стекла

Стекло по составу — это в основном особый кварцевый песок с незначительным количеством соды, известняка и некоторых других ингредиентов. Ему можно придать множество форм, причем самыми разнообразными методами:

Литьем;
Волочением;
Прессованием,
Выдуванием.

Все зависит от того, как стекло будет применяться в дальнейшем.

Производство стекла

Далее будет простым и понятным языком описано производство плоского стекла, которое не останавливается и идет полным ходом днем и ночью.

На стекольном заводе песок, известняк, доломит, гипс и соду привозят в крытых вагонах и сгружают в приемные бункеры;
Необходимое количество каждого компонента смешивают со стеклянным ломом (стеклобоем). Благодаря этому можно плавить материалы при более низкой температуре;
Лента конвейера перемещает смесь к гигантской плавильной печи, собранной из кирпича. Смесь природного газа и горячего воздуха дает пламя, похожее на факельное;
Стекло плавится в течение нескольких минут при температуре 1500 градусов Цельсия;

Формирование и охлаждение стеклянного листа

В большую ванну выливается расплавленное стекло и смешивается с расплавленным оловом. Оно придает стеклу идеальную ровную поверхность. В связи с тем, что стекло плавится при более высокой температуре, оно может затвердевать и охлаждаться в то время, пока плавает на олове;
Стекло постепенно достигает нужной ширины и толщины. Ему позволяют охладиться примерно до 525 градусов, после чего поднимают на конвейер;
Конвейер провозит стекло через лер — тоннельную печь для отжига. Там регулируется скорость его охлаждения. Это происходит для того, чтобы стекло не стало чересчур хрупким;
На выходе из лера температура стекла уже снижается до 160 градусов Цельсия, после чего его охлаждают специальные большие вентиляторы.

В заключении стекло нарезают специальными инструментами, проверяют на наличие повреждений и готовят к отправке.

Интересный факт: на самом деле стекло — это текущая на очень малой скорости жидкость. Найденные лежащие в течение столетий под грудой камней бутыли времен Древнего Рима, оказались совершенно целыми, но при этом сплющенными.

Химия шихты: как меняют свойства листа

Качество готового листа напрямую зависит от точности дозировки компонентов: малейшая ошибка в пропорциях оксидов превратит прозрачную массу в зеленоватый «бутылочный» брак. Для обесцвечивания в расплав вводят селен или кобальт, которые нейтрализуют естественный оттенок железа, содержащегося в песке. Хотите получить сверхпрочное изделие? Добавление оксида бора повышает термическую стойкость, делая материал пригодным для агрессивных лабораторных условий.

Профессиональные технологи называют готовую сухую смесь «шихтой». Именно от её чистоты зависит, будет ли стекло обладать высоким коэффициентом светопропускания или станет мутным из-за примесей.

Флоат-линия и борьба с дефектами

На этапе «плавания» по жидкому олову критически важно поддерживать восстановительную атмосферу из смеси азота и водорода. Без этого олово мгновенно окислится, оставив на поверхности листа неудаляемый налет — так называемую «оловянную сторону». Контроль температуры в лере (печи отжига) исключает возникновение внутренних напряжений, из-за которых стекло может лопнуть даже от легкого сквозняка при нарезке.

Сегодня на заводах внедряют системы машинного зрения, которые сканируют ленту на предмет пузырьков (мошек) и камней со скоростью до 100 метров в минуту. Любой дефект мгновенно помечается, и автоматический резчик обходит этот участок, отправляя его в бункер для стеклобоя.

Спецпокрытия и финишная обработка

Современное производство редко ограничивается выпуском «сырого» флоат-стекла. Для повышения энергоэффективности на разогретую ленту напыляют ионы серебра — так создается низкоэмиссионное покрытие, отражающее тепло обратно в помещение. Какие еще модификации востребованы индустрией?

Матирование пескоструем или химическим травлением;
Закалка в печах для повышения ударной вязкости;
Ламинирование полимерной пленкой для создания триплекса;
Магнетронное напыление для защиты от ультрафиолета.

Закаленное стекло в 5-7 раз прочнее обычного, а при разрушении оно рассыпается на безопасные гранулы с тупыми краями. Это достигается за счет резкого охлаждения воздухом, которое «замораживает» внешние слои раньше внутренних, создавая в структуре мощное напряжение сжатия.