Министерство образования и науки Украины
Луганский национальный педагогический университет имени Тараса Шевченко
Реферат на тему:
Студента
4 курса
факультета ЕГФ
специальности ХБ
Згонника Вячеслава
Луганск, 2005
План
1. История а актуальность темы.
2. Получение стекломассы
а) подготовки сырых материалов;
б) смешивания их в определённых соотношениях
в) варка шихты
3. Получение стеклянных изделий
а) подогрев стекломассы
б) формование изделий;
в) охлаждение изделий
г) термическая, механическая или обработка
4. Применение и виды стекла.
5. Выводы.
6. Источники.
1.История
Полтораста лет назад стекло варили только в огнеупорных сосудах. В них засыпали вручную шихту, состоящую из кварцевого песка, соды, мела, доломита и других материалов. Шихта при высокой температуре превращалась в прозрачную массу. Из жидкой стекломассы стеклодувы выдували различные сосуды, бутылки,посуду или цилиндры, из которых затем получали листы стекла. Это был тяжелейший труд. В 30 гг. прошлого столетия в России появились первые ванные печи для промышленного производства стекла. Потребность в нем росла очень быстро. Стали делать стекло делательные заводы. И на каждом - одна или несколько ванных печей, выпускавших за сутки тонны стекла.
Современные ванные печи - большие сооружения. Длина печи для производства оконного стекла - несколько десятков метров. Шихту в печь загружают непрерывно по 10-15т в час с помощью механических устройств. Печь вмещает более 2500 т стекломассы и дает в сутки 350т стекла и больше.
Даже при высокой температуре стекломасса обладает большой вязкостью, в десятки тысяч раз большей, чем вода. Поэтому в ней надолго задерживаются пузырьки газов, выделяемых содой, мелом и другими компонентами шихты. Кроме того, сотни тонн вязкой стекломассы трудно перемешать и сделать однородной.
Чем больше ванная печь и чем выше температура варки стекла, тем производительнее работает печь. Повысить температуру варки стекла можно, если не только обогревать печь газом или жидким топливом, но и использовать еще и электротермический эффект в самой стекломассе. Ведь расплав стекла при высокой температуре проводит электрический ток. Сейчас температуру ванных печей повышают до 16000С и широко применяют электрообогрев.
Каждый год мы выпускаем сотни миллионов квадратных метров оконного стекла. Мало того, из стекла научились делать прочные трубы, стекловолокно, стеклопластик, бронестекло, пустотельные строительные блоки, сложную, термостойкую лабораторную посуду. Стекло успешно конкурирует с металлом. Это очень перспективный материал в самых различных отраслях народного хозяйства.
Огромно значение стекла и в нашем быту - это различная посуда, вазы, зеркала...
Чем больше ванная печь и чем выше температура варки стекла, тем производительнее работает печь. Повысить температуру варки стекла можно, если не только обогревать печь газом или жидким топливом, но и использовать еще и электротермический эффект в самой стекломассе. Ведь расплав стекла при высокой температуре проводит электрический ток. Сейчас температуру ванных печей повышают до 16000С и широко применяют электрообогрев.
Технология получения стекла состоит из двух производственных циклов:
1) Получение стекломассы включает операции:
а) подготовки сырых материалов;
Сырые материалы, применяемые для стекловарения, делятся на главные и вспомогательные. Последние служат для улучшения качества стекла и получения стекла с особыми свойствами.
Главные сырые материалы содержат кремнезём, борный и фосфорный гидриды, оксид алюминия, оксиды щелочных и щёлочноземельных металлов, оксиды свинца, цинка и др.
Кремнезём, являющийся главной частью стекла, вводится в виде молотого кварца.Пригодность песка для стекловарения определяется содержанием в нём примесей и гранулометрическим (зерновым) составом. Вредными примесями являются прежде всего соединение железа и хрома, придающие желтовато-зелёный цвета. Размер зёрен песка для стекловарения должен находиться в пределах примерно 0,2—0,5 мм.
Оксид алюминия, применяемая в производстве большинства промышленных стекол, вводится с глиной, каолином, гидратом окиси алюминия или в виде чистого глинозёма.
Оксид натрия вводится с кальцинированной содой либо (частично) с селитрой. Оксид калия вводится в виде солей — кислой или азотнокислой (селитра); применяется главным образом в производство посуды, цветных, оптических и некоторых технических стекол. Оксид лития используется при выработке опаловых и некоторых специальных стекол и даётся в виде содержащих литий минералов. Оксид кальция вводится преимущественно в виде мела или известняка; оксид магния — в виде доломита, магнезита или жжёной магнезии. Оксид бария применяется в виде углекислого, азотнокислого и (реже) сернокислого бария; используется при производстве оптических стекол и хрусталя. В тех же производствах находит применение оксид свинца, который вводится в виде сурика или глёта. Оксид цинка даётся как таковая или в виде цинковых белил; применяется в производство оптических, химико-лабораторных и некоторых других стекол.
В стекловарении используются также материалы, содержащие одновременно соответственные горные породы, доменный шлак, стеклянный бой и др.
К вспомогательным сырым материалам относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, а также восстановители (углеродистые вещества).
В качество осветлителей, способствующих удалению из стекла пузырей, применяют в небольших количествах сульфаты натрия и аммония, хлористый натрий, трёхокись и пятиокись мышьяка в сочетании с селитрой, плавиковый шпат. Некоторые из этих веществ одновременно являются обесцвечивателями. Химическое действие обесцвечивателей сводится к окислению в стекло соединений железа. При применении физического методов обесцвечивания в шихту вводятся в незначительных количествах вещества, окрашивающие стекломассу в дополнительный к зелёному цвет (селен, соединения кобальта, марганца и др.). В качестве красителей применяют соединения кобальта, никеля, железа, хрома, марганца, селена, меди, урана, кадмия, серу, хлорное золото и др. Рассеивающие свет, т.е. белые, мало прозрачные стекла называются глухими или заглушенными. В зависимости от степени глушения различают молочные (наиболее заглушенные), опаловые и опалесцирующие. В качестве глушителей применяются различные фтористые соединения, фосфаты, соединения сурьмы, олова и др.
Предварительная заготовка и формование горла изделия производятся при этом способе прессованием (в черновой форме), а остальная часть изделия — выдуванием (в чистовой форме).Подготовка сырых материалов заключается в сушке, измельчении в дробилках, просеивании и смешивании в. определённых весовых отношениях. Однородная смесь сырых материалов составляет шихту.
б) смешивания их в определённых соотношениях, в соответствии с заданным химическим составом стекла в однородную шихту;
в) варки шихты в стекловаренных печах для получения однородной жидкой стекломассы.
Стекловарение ведётся при температурах порядка 1400°—1600°. В нём .различают три стадии. Первая стадия — провар, или варка в собственном смысле слова, когда происходит химическое взаимодействие между составными частями шихты и образование вязкой массы. Так как при нагревании из шихты обильно выделяются газы, то в вязкой массе оказывается огромное количество пузырьков.
Во второй стадии, называемой очисткой или осветлением, происходит удаление пузырьков, а также растворение еще оставшихся нерастворёнными зёрен песка; в этой стадии стекло выдерживается в печи в течение нескольких часов при наиболее высокой температуре.
Третья, заключительная, стадия — т. и. студка стекломассы, когда она охлаждается до такой температуры (в зависимости от процесса производства и, следовательно, вязкости), при которой становится возможным и наиболее удобным изготовлять из неё те или иные изделия. Варка стекла производится в стекловаренных печах. Выбор того или иного типа печи обусловливается видом применяемого топлива, ассортиментом вырабатываемых изделий, размерами производства и прочее.
Управление современной стекловаренной печью строго контролируется и в значительной мере автоматизировано. Контроль доведён до высокой степени точности. Например, давление(разрежение) газов в рабочем пространстве печи измеряется с точностью до 0,02 мм водяного столба, уровень стекломассы — с точностью до 0,1 мм и т.д. Автоматически регулируются: давление (тяга) в печи; соотношение газообразного или жидкого топлива и воздуха; количество подаваемого в печь топлива; уровень стекломассы в ванне и другие параметры. Каждый из них влияет на температуру в печи, поэтому, регулируя их в совокупности, можно обеспечить постоянство температурного режима варки стекломассы и, следовательно, надлежащее её качество.
Процесс варки стекла некоторых видов, например оптического, кварцевого, стеклянного волокна, отличается специфическими особенностями. Так, при производстве оптического стекла, к которому предъявляются особо жёсткие требования в отношении постоянства оптических свойств, однородности, прозрачности и прочее, требуется на всех стадиях варки длительное размешивание массы. В связи с очень большой её вязкостью и применением высоких температур своеобразна техника варки кварцевого стекла. Прозрачное кварцевое стекло изготовляется из горного хрусталя в графитовых тиглях, разогреваемых под вакуумом до 1900°—2000° индукционными токами высокой частоты, либо прямым пропусканием электрического тока (электропроводность стекла значительно возрастает при повышении температуры). В конце варки в печь впускают воздух под атмосферным или повышенным (от компрессора) давлением. Другой способ варки этого стекла— сплавление кварцевого порошка в пламени кислородно-водородной горелки. Непрозрачное кварцевое стекло получается путём оплавления кварцевого песка на угольном или графитовом стержне, разогретом электрическим током до 1800°.
2) Получения стеклянных изделий складывается из операций:
а) доведения стекломассы до температуры (и вязкости), требуемой условиями формования из неё разнообразных стеклянных изделий;
б) формования изделий;
Формование (иначе —выработка) стеклянных изделий из стекломассы на протяжении тысячелетий производилось вручную. Значительно эффективнее ручного машинное формование. В зависимости от вида вырабатываемых изделий на практике используют несколько способов формования.
1) Прессование применяется в производстве некоторых видов посудных изделий (чайные стаканы, пивные кружки, маслёнки, сахарницы и т. п.),стеклянной тары, архитектурных деталей и др. Оно может быть как ручным, так и машинным. Для ручного прессования служат пружинные или эксцентриковые прессы.
2) Выдувание - специфический метод формования, применяемый в технике только к стеклу. Возможности этого метода весьма широки: производство сортовой (столовой) посуды, узкогорлой тары, электровакуумных изделий и т. д. При производстве не массовых изделий до сих пор применяется ручной способ выдувания. Основным инструментом рабочего выдувальщика является стеклодувная трубка. В течение долгой истории стеклоделия выдувание производилось ртом, ныне сконструированы и применяются «трубки-самодувки». Прессовыдувание применяется в машинном производстве широкогорлой стеклянной тары (банки различных типов).
3) Вытягивание изделий из стекломассы, как и выдувание, — своеобразный метод формования, применимый только к таким весьма вязким материалам, как стекло, притом с вязкостью, быстро возрастающей при понижении температуры. Методом вытягивания на различных машинах (разными способами) изготовляются: оконное и техническое листовое стекло, стеклянные дроты (трубки малого диаметра), трубы, стержни, стеклянное волокно.
4) Прокатка стекла в её современном виде заключается в том, что струя стекломассы непрерывно поступает из печи в пространство между вращающимися вальцами, где и прокатывается в ленту, убираемую транспортёром. Методом непрерывной прокатки изготовляется листовое сткло, различных видов, преимущественно строительное, толщиной в 3 мми больше:армированное (стекло с закатанной в него металлической сеткой), узорчатое, волнистое (имеющее форму кровельного шифера) и др. Прокатка применяется также в производстве стеклянных труб: стекломасса непрерывно поступает на вращающийся вал и развальцовывается двумя роликами; внутренний диаметр трубы определяется диаметром формующего вала.
5) Отливка стеклянных изделий в формы встречается на практике редко; так изготовляются, например, крупные диски для астрономических приборов. Ведутся опыты по отливке фасонных труб с раструбами и фланцами в быстро вращающиеся формы (способ центробежного литья).
6) Моллирование— способ образования изделий в формах, при подаче в них стекла в виде твёрдых кусков. В результате постепенного нагревания стекла становится вязким и заполняет форму под действием либо собственного веса, либо внешнего усилия (прессование). Моллированием формуются заготовки из оптического стекла и крупная стеклянная скульптура.
в) постепенного охлаждения изделий до комнатной температуры с целью предотвращения растрескивания стекла;
г) термической, механической или химической (в отдельности либо во взаимном сочетании) обработки отформованных изделий для придания им заданных свойств.
Обработка стекла служит для придания стеклу определенных свойств. Обработка (иначе —отделка) отформованных стеклянных изделий может быть разделена на горячую (огневую), холодную (механическую) и химическую, которые применяются в отдельности либо во взаимном сочетании.
1) Горячая обработка стекла включает отколку, отопку, огневую полировку и другие операции, требующие нагревания изделий. Отколка колпачков, образующихся на выдувных изделиях после выработки в форме, производится посредством надреза алмазом и последующего прогрева изделия у надреза узким пламенем горелки; колпачок отскакивает ,по линии надреза, после чего острые края шлифуются или подвергаются оплавлению вручную, с помощью горелки, или на машинах периодического либо непрерывного действия. Огневая полировка (оплавление поверхности изделий) обычно производится вручную. Закалка стекла. Закалённые изделия термически и механически гораздо более прочны, чем отожжённые. В результате закалки получается небьющееся стекло, применяемое для остекления окон вагонов, автомобилей, самолётов и т. п. Чтобы закалить листовое стекло, его предварительно разогревают до 600°—650°, затем быстро охлаждают в обдувочной решётке путём равномерного обдувания воздухом.
2) К холодной обработке стекла относятся его резка, сверление, шлифовка и полировка. Последние две операции придают стеклу ровную и гладкую поверхность.
Шлифовка—сначала грубая (обдирка), затем тонкая (дистировка )— осуществляется с помощью (абразивов и даёт матовую поверхность изделий. Полировка сглаживает микро неровности поверхности, остающиеся после шлифовки, и придаёт стеклу прозрачность и блеск. В производство листового стекла шлифовка и полировка выполняются на одинаковых станках (ручных или конвейерных), только при шлифовке применяется металлический плоский диск, а при полировке — мягкий (например, суконный) полировальник. При массовом поточном производстве автоматические шлифовка и полировка осуществляются на конвейерных линиях, производительность которых определяется сотнями тысяч квадратных метров листового стекла в год. Шлифовка применяется также для нанесения матовых узоров на поверхность стеклянных изделий с помощью пескоструйных аппаратов и для образования на изделиях алмазных граней.
3) Химическая обработка применяется для получения при кислотной полировке, клеймении, художественно-декоративной отделке стеклянных изделий. Распространённым методом химической обработки является травление стекла азотобразным фтористым водородом или растворами плавиковой кислоты и её солей. Взаимодействие фтористых соединений со стеклом приводит к образованию нерастворимых и малорастворимых химических соединений, и поверхность изделия становится матовой. При травлении слабыми растворами плавиковой кислоты в смеси с концентрированной серной кислотой на поверхности стекла происходит равномерное образование растворимых соединений, и она становится гладкой и блестящей (кислотная полировка). Для нанесения на изделия методом травления рисунков применяют специальные машины — пантографы, резец которых вычерчивает рисунок на предварительно нанесённом на изделие защитном кислотоупорном слое, снимая его; после этого изделие погружают в ванну с раствором кислоты, которая протравливает стекло в местах, где оно обнажено резцом. Обработкой парами хлористого олова в сочетании с другими солями получают ирризирующие стекла, поверхность которых похожа на перламутр; при комбинированном прогреве слабо окрашенного стекла с молочным стеклом и последующем травлении плавиковой кислотой получают атласные стекла и т.д.
4) Старинным способом украшения посуды является живопись по стеклу путём нанесения на него муфельных красок (смеси легкоплавкой глазури и минеральных красок) с последующим обжигом. Для художественной отделки стекла на него наносят также различными способами тончайшие плёнки золота и серебра. Основой химических способов золочения и серебрения стекла является осаждение на поверхности изделий коллоидно-дисперсных частиц металла при его восстановлении из растворов солей. Серебрение, а также алюминирование широко применяются в производстве зеркал.
Каждый год мы выпускаем сотни миллионов квадратных метров оконного стекла. Мало того, из стекла научились делать прочные трубы, стекловолокно, стеклопластик, бронестекло, пустотельные строительные блоки, сложную, термостойкую лабораторную посуду. Стекло успешно конкурирует с металлом. Это очень перспективный материал в самых различных отраслях народного хозяйства.
Огромно значение стекла и в нашем быту - это различная посуда, вазы, зеркала...
4. Применение и виды стекла.
Энергосберегающее (теплозащитное) стекло
Оно сейчас расходится на ура во всем мире. И неспроста. Зимой энергосберегающие стекла сохраняют тепло, летом - прохладу. Подсчитано: благодаря этим стеклам удается сократить расходы электроэнергии примерно на 30%. И вообще снижение тепловых потерь чудодейственным образом отражается на климате всей планеты - позволяет избежать глобального потепления. Так что, приобретая такие стекла, вы совершаете поступок вселенского масштаба.
Я поняла, что технология изготовления таких стекол вообще тема для отдельного разговора. Поэтому мы поговорим об этом в следующий раз. А пока пойдем дальше.
Тонированное, цветное и зеркальное стекло
Тонированное и зеркальное стекло - стекло, имеющее соответствующую пленку. На зеркальное наносится тончайшая пленка из серебра, цветное - может быть за счет пленки или за счет добавления какого-либо красителя в шихту.
Очень популярны сейчас тонированные (с легким оттенком коричневого, зеленого и т.д.), цветные (с ярким насыщенным цветом) стекла и те, что с зеркальным эффектом.
Тонировать стекло, прошедшее отжиг, можно через любой промежуток времени (хоть через год). Делают это так: стекло снова нагревают до 600-700 градусов, потом пульверизатором наносят раствор специальной пленкообразующей соли. В результате химических реакций на поверхности стекла образуются тонкие (до 1 микрона) прозрачные пленки (оксидов металлов). Эта пленка может быть:
токопроводящей,
радиозащитной,
теплопоглощающей (голубая),
теплоотражающей (синяя),
поглощающей УФ-лучи (желтая),
зеркальной (пленка из оксида титана),
солнцезащитной (голубая) - из закиси железа,
декоративной (зеленая) и т.д.
Есть пленки, которые обладают сразу несколькими свойствами. Причем можно наносить пленки сразу после изготовления стекла и после этого направлять его на отжиг.
Тонированные и зеркальные стекла, которые используются в строительстве, придают зданиям респектабельность и солидность. Это - с одной стороны. А с другой - зеркальные стекла тщательно скрывают "внутренности" дома, оберегая вашу личную жизнь. С этими стеклами вам не страшны взгляды зевак и любопытных соседей, которые попытаются рассмотреть поближе, что творится у вас в доме. Эффект от такого стекла замечательный: вас никто не видит, зато вы видите все, что происходит на улице.
Как известно, встречают по одежке. В психологии бизнеса есть даже такой постулат: внешнее благополучие и престижный вид в лучшую сторону отражаются на ваших финансовых делах. Стекло - это "ткань", из которой "шьют" "костюм" для здания. Фасад банка, офиса, гостиницы, отделанный тонированными стеклами, создает имидж надежности, благополучия и преуспевания.
А вот тонированные и цветные стекла, из которых делают стеклянные двери и перегородки внутри помещений, придают интерьеру легкую интимность и неординарность, оставляя простор для фантазии дизайнеров.
Теперь отвлечемся от лирики и скажем, в какую копеечку может влететь вам приобретение этих стекол. Тонированные стекла стоят в среднем 5,5 - 50$ за 1 кв.м. Цветные 3,5 - 35$ за 1 кв.м. Зеркальные 16 - 95$ за 1 кв.м.
Узорчатое стекло
Те, кто считает, что гладкие стекла - это плоско и скучно, кому хочется чего-нибудь эдакого с завитками и загогулинами, могут выбрать узорчатые стекла. Их поверхность щедро украшена всевозможными орнаментами. Сейчас в Европе, например, самый "писк" - стекла с мелким-мелким геометрическим рисунком. Технология эта новая, и поэтому такие стекла стоят в четыре раза дороже обычных узорчатых.
Обычные узорчатые стекла, как мы уже говорили, получаются с помощью метода прокатки еще горячего стеклянного листа через рельефные валики. Но наши умельцы изобретают и свои способы обработки. Например, стекло "мороз" делают так - на стекло наносят силикатный клей, а затем кладут в печь. В результате получается очень похоже на те узоры, что зимой образуются на наших стеклах. Интересен и процесс рождения узорчатого стекла "метелица". Под остывающую пластичную стеклянную массу пускают воздух, который, пробивая себе путь, оставляет на стекле рельефные волны. Брака здесь, конечно, уйма. Но зато красиво и нет ни одного стекла, похожего на другое. Обычные узорчатые стекла стоят в среднем 2 - 15$ за 1 кв.м.
Безопасные и прочные стекла
Если бы наше привычное оконное стекло изобрели только сегодня, то его наверняка бы запретили использовать из-за несоответствия стандартам безопасности. Например, сейчас в общественных местах, где толчется много народа, стараются ставить безопасные стекла.
Самое "древнее" среди них - армированное стекло, внутри которого проходит металлический скелет-сетка. Оно получается очень просто: металлическую сетку вместе со стекломассой прокатывают между валками. Смотрится оно, не очень, но осколки не разлетятся в разные стороны. И хотя такое стекло, "это уже прошлый век", оно все равно пользуется спросом: недорого и безопаснее обычного. Стоит армированное стекло в среднем 4,5 - 20$ за 1 кв.м.
Закаленное стекло более стойкое, чем армированное, и в 10 раз прочнее обычного. "Закаливающие процедуры" проводят таким образом: горячее стекло сразу после изготовления быстро остужают холодным воздухом. В результате ему не страшны ни мороз, ни жара. Если по закаленному стеклу хорошенько двинуть, оно рассыплется на множество стеклянных осколков-крошек. Но так как нет острых краев, они практически безопасны. Видели, наверное, россыпи стеклянной крошки на месте автомобильной аварии? Так вот, именно закаленные стекла применяют для "остекления" автомобилей, автобусов и прочего транспорта, входных дверей и перегородок. Неострые осколки получаются, как говорят специалисты, "за счет снятия термических напряжений внутри стекла".
Но самое надежное и безопасное стекло все-таки триплекс. Технология его изготовления примерно следующая. Между двумя листами стекла укладывают полимерную пленку и помещают в автоклав. Пленка сделана из эластичного материала - бутафоля (для самых дотошных читателей приведу название полностью - поливинилбутироль пластифицированный). При температуре выше 100 градусов пленка полимеризуется и, как клей, соединяет два листа. Прочность триплекса на удар в 12 раз превышает прочность обычного листового стекла". Если некто попытается разбить триплекс, бедняге придется нелегко. Но в случае чего осколки не брызнут во все стороны: они повиснут на промежуточной пленке, не причинив вреда. Если пленка цветная, то триплекс получается цветной. Кроме того, такая пленка поглощает тепло или свет. Смотрится такое многослойное стекло как монолит. Еще триплекс поглощает звук. Подсчитано, что в крупных городах нам по ушам бьет не менее 72 разновидностей уличного шума, врывающегося в окна.
Стоит триплекс в среднем 30 - 40$ за кв.м.
Думаю, правда, что использовать его для окон слишком дорого. Поэтому придумали применять стеклопакеты, где два плоских стекла соединены таким образом, что между ними образуется воздушная камера. Они действительно повышают звукоизоляционные свойства в несколько раз. А теплопроводность в два раза, то есть квартира в жару не нагревается, а зимой тепло не уходит. Листы между собой склеивают, сваривают или спаивают по периметру пакета.
Защитное стекло
Надо сказать, пленкой из полимера возможно склеить не только два стекла. Можно и больше. Хотя оптимальным вариантом пока считается трехслойный триплекс. Дальнейшее склеивание будет лишь удорожать продукт. Из многослойного стекла, делают лестницы и даже полы. Стеклянный пол на смотровой площадке Останкинской телебашни тоже сделан из многослойного стекла или из прозрачного стеклокристаллического материала. Такой стеклокристаллический материал называется ситаллом. Его получают из стекол специального состава методом направленной кристаллизации (выдержка при определенных температурах для того, чтобы в стекле образовалась кристаллическая фаза). Есть и цветные ситаллы, они внешне напоминают мрамор. Свойства у ситалла просто уникальные: прозрачный как стекло, ситалл имеет прочность металла. Он более химически- и износоустойчив.
Но вернемся к многослойному стеклу. Помните, как Шерлок Холмс в фильме <Знак> ловко разрезает алмазом стекло, просовывает руку в получившееся отверстие и открывает замок? На все про все у него уходит не больше минуты. Сегодня у него вряд ли бы получилось. Современные защитные стекла придется пилить алмазом очень долго. Чтобы их разбить, нужно обладать не только большим запасом времени, но и недюжинной силой.
Такие стекла имеют международную классификацию. Это означает, что она обязательна для маркировки во всех странах мира.
Стекла класса А (защита от вандализма) дают трещину, только если по ним несколько раз хорошенько ударить кирпичом. (Стоят такие стекла 30 - 120$ за 1 кв.м.) Если у вас стоят стекла, защищающие от проникновения (класс защиты Б), для них нужно что-то посерьезнее кирпича, к примеру, кувалда. Подсчитано, что, пожалуй, с 70-го удара разбить такое стекло все-таки можно. Но пока злоумышленник будет колотить по стеклу, бдительные соседи, по идее, успеют вызвать милицию. Между прочим, владельцы дорогих особняков, не желающие уродовать окна решетками, ставят именно эти стекла. И правильно делают. (Цена на эти стекла 160 - 300$ за 1 кв.м.)
Класс защиты В - пуленепробиваемые стекла. Они стоят от 150 до 1250$ за 1 кв.м.
Стекло - самый перспективный строительный материал нового, ХХI века. Запасы кварцевого песка, из которого стекло делают, не иссякнут практически никогда! А возможностей - уйма. Сейчас изобрели стеклянные гвозди. Прочные, не ржавеют и не гнутся!
В начале нашего столетия стали внедряться стекольные печи непрерывного действия. Это такие бассейны из огнеупорного кирпича длиной до 50 метров, шириной до 11 метров и глубиной до 1,5 метра. Вдоль всей длины размещены газовые горелки. Такой бассейн вмещает 2000 тонн стекломассы и производит до 600 тонн стекломассы в сутки.
Шихта (смесь, например, из 7 компонентов - песок, доломит, мел, сода, глинозем, технические добавки и стеклообои) в виде однородного порошка засыпается в эту ванну. Горелки разогревают ее до 600-800 градусов. Порошок плавится - получается пенистый непрозрачный расплав, пронизанный пузырьками газа. Расплав движется к противоположному краю бассейна, постепенно нагреваясь до 1100-1200 градусов. При таких температурах заканчивается процесс силикатообразования. Постепенно начинается стеклообразование. Потом состав выравнивается. Масса становится однородной. Причем скорость стеклообразования почти в 10 раз ниже скорости силикатообразования. Но вот этот участок пройден. Температура поднялась выше 1400 градусов, наступил процесс осветления. Все газообразные включения должны улетучиться. Иначе мы получим испорченное стекло.
Затем идет стадия гомогенизации (усреднение). Температура - выше 1500 градусов. Время всех стадий зависит в основном от состава шихты. Общее время варки стекла такого качества (из 7 компонентов) - 5-6 дней. Стекломасса готова. Можно начать охлаждение. В конце печи (бассейна) горелок нет. Постепенно и плавно температура падает до 1100-1250 градусов. Теперь можно придать стекломассе любую форму. Когда масса затвердеет, получится нужное изделие.
Например, можно подать струю стекломассы с температурой около 1000 градусов между вращающимися валками (принцип выжимания мокрого белья). Здесь путем сжатия можно варьировать толщину стекла.
Вместо валков можно получать листовое стекло методом вертикального вытягивания через так называемую лодочку. Она "плавает" в самом конце печи в стекломассе. В лодочке проделана щель. Сквозь нее просачивается стекломасса, ее схватывают вращающиеся охлажденные валки и вытягивают вверх. Там ее подхватывают следующие валки и тянут еще выше. Таких валков может быть до 22 пар. Высота шахты, в которой они движутся, достигает 8 метров.
Но если полученное стекло просто охладить (до комнатной температуры), то оно будет очень хрупким. Понятно, что сделать из него ничего нельзя. Чтобы этого не произошло, стекло отжигают. Отжиг - это охлаждение от 980 градусов до 100 градусов по определенному режиму, то есть скорость движения ленты стекла строго контролируется. Но этот метод дает волнистое стекло, то есть неравномерное по толщине. После вытяжки ленту стекла приходится шлифовать, а потом полировать. Иначе стекло будет давать искажение. Возможно, неспециалистам все эти подробности и не интересны. Но мне кажется, что без этого наш рассказ о стекле как материале был бы неполным.
5. Выводы.
ХХ век - эра стекла
Сейчас стекло превратилось в привычный и надежный строительный и отделочный материал. И разновидностям его теперь несть числа. При желании можно даже стены и полы из него делать. А что, красиво - гораздо оригинальнее железобетона, правда, значительно дороже.
Со временем изменилась не только технология изготовления стекла, но и состав шихты. Кроме основных компонентов, о которых мы рассказали, в нее может быть добавлено еще более 20 других. В зависимости от них стекло приобретает новые и самые разнообразные свойства. Шихту можно назвать папой и мамой ребеночка-стекла: какие у них качества, такой и ребеночек получится. Кроме того, на обыкновенное стекло делают самые различные напыления. Благодаря этому оно приобретает всевозможные свойства, например, оберегает нас от солнечной радиации и ожогов, а имущество - от выгорания. Ультрафиолет не пропускают стекла, полученные либо методом напыления, либо при варке шихты специального состава (например, стекло с красителем Fe2O3 + FeO).
Поскольку первое листовое стекло было далеко от идеала, пролетарии всех стран бились над тем, как сделать его гладким и ровным. Когда в начале ХХ века придумали метод вытяжки стекла, мастеров-стеклодувов заменили машины.
Процесс вытяжки стекла можно объяснить так: стеклянная масса, постепенно остывая, проходит через целую систему валиков, которые вытягивают будущее стекло. Этот метод позволяет получать тонкие листы стекла достаточно больших размеров, правда, потом их обязательно нужно отшлифовать и отполировать. Большинство отечественных заводов сегодня делают стекло именно этим методом.
Но такое стекло тоже не очень ровное и допускает искажение изображения
На Западе, правда, уже придумали, как с этим бороться Поэтому, например, английская компания "Пилкингтон" (Pilkington) придумала в 60-е годы новую технологию изготовления стекла флоат-методом, которая стала настоящей революцией в стекольном производстве. Суть в следующем: стекольная масса вливается в ванну с расплавленным оловом. Когда масса остывает, получается идеально ровная поверхность, не требующая ни шлифовки, ни полировки, как предыдущая технология. Сейчас весь мир перешел на стекло, изготовленное флоат-методом, но в России пока работают всего пять флоат-линий.
6. Источники
http://www.material.ru/
http://www.fio.by/