Из чего и как делают стекло

Из чего делают стекло?

Для его производства нужно натуральное сырье. Основное из них — песок, а точнее, его особый ингредиент — кварц:

• Оксид кремния (кварц) — основа стекла, 75% его состава. Его качество напрямую влияет на результат. Поэтому для производства стекла используют только отборный песок с минимальным процентом примесей (до 2%). Тогда материал получится прозрачным.
• Сода (около 15% состава) нужна, чтобы снизить температуру плавления песка и упростить процесс производства. Иначе песок пришлось бы помещать в температуру более 2000 °C.
• Оксид кальция, или известь (10% состава), обеспечивает водонепроницаемость. Без нее вода растворила бы материал. Но благодаря извести из стекла можно делать посуду, окна и пр.

Также для разных видов стекла используют оксиды щелочных материалов:

• оксиды натрия, кальция или алюминия — для изготовления окон;
• оксиды калия и свинца — для хрусталя;
• оксид алюминия — элемент сапфирового стекла для часов, отличающегося особой прочностью;
• оксиды бария, алюминия, бора — для оптики.

Состав стекла может отличаться в зависимости от необходимого цвета. Чтобы придать ему оттенок, при выплавке добавляют особые красители, содержащие оксиды:

• Красный цвет получают благодаря оксиду железа.
• Ярко-желтый окрас обеспечивает оксид урана.
• Для зеленого стекла необходим оксид хрома и меди.

Как делают стекло?

Процесс производства стекла довольно опасен, так как требует очень высоких температур. Изучим его детальнее:

1. Кварцевый песок помещают в печь и плавят до состояния жидкости. Добавление соды позволяет снизить температуру плавления до 1200–1600 °C. Однако из-за нее стекло стало бы неустойчивым к воде, поэтому к ней добавляют известь. Песчинки расплавляются и склеиваются между собой, образовывая «жидкое стекло».
2. Далее в смесь добавляют другие компоненты (например, оксиды магния или алюминия), чтобы сделать стекло более прочным.
3. Если необходимо придать материалу особый оттенок, добавляют оксид нужного металла.
4. Полученную смесь размешивают так, чтобы из нее вышли пузырьки.
5. Далее жидкому стеклу придают форму. Самый древний способ — вылить смесь в форму и дождаться остывания. Сейчас же ее отправляют в ванну с расплавленным оловом (температура — около 700 °C) и продувают сжатым азотом.
6. Стекло охлаждают, а затем снова поддают тепловой обработке и удаляют несовершенства. После этого материал становится более прочным.
7. Теперь на стекло можно наносить необходимые покрытия или резать для дальнейшего использования.

Стекло — материал очень хрупкий, но при этом довольно тяжелый. Поэтому на производстве продумана система перемещения готовых листов. После нарезания они попадают на стоплеровочную машину, а она при помощи присосок складывает стекло в стопки.