Виды стекла, его свойства, технология производства

Ученые считают, что стекло начали производить около восьми тыс. лет назад. Самый первый стеклянный предмет – бусы – были найдены в Месопотамии. Это были отколотые от огромных размеров глыбы стекла маленькие кусочки, которые потом отшлифовывали до нужной формы.

Узнав случайно, как получается стекло, люди стали делать его в обычной посуде на огне. В емкость насыпали смесь из песка, соды и (или) золы. Сюда же добавляют мел, глинозем (шпат), доломит. Эта смесь получила название шихта. От количества и состава компонентов зависит и прочность стекла, а также его цвет и прозрачность.

Первыми стеклодувами считаются римляне. Они начали выдувать цилиндрические заготовки, которые впоследствии разрезались, после чего им придавалась форма листа. Правда, качество такого стекла было весьма низкое. В начале двадцатого столетия был изобретен процесс вытяжки стеклянных изделий и на смену стеклодувам пришли машины.

Вкратце метод вытяжки стекла состоит в следующем. Стеклянную массу после остывания прокатывают через множество разных валиков, в результате чего получаются пласты стекла, которые потом отшлифовывают и полируют. Этот метод применяется и по сей день многими отечественными производителями.

Сегодня стекло применяется в строительстве и отделке помещений. Насчитывается огромное количество разновидностей стекла. Это является следствием существенных изменений в составе шихты и в самих технологиях. Благодаря различным напылениям стекло может защищать от выгорания, радиации и ультрафиолета.

Чтобы уменьшить изображение отражения в стекле, в 60-х годах английскими учеными был изобретен новый метод производства стекла. В стеклянную массу добавляется расплавленное олово. После застывания получается гладкая красивая поверхность, которая не нуждается в дополнительной доработке. Это называется флоат-метод.

Недавнее изобретение человечества - теплосберегающее стекло. В холодное время такое стекло удерживает тепло, а летом сохраняет прохладу. Такие стекла помогают сэкономить до 30% электроэнергии. В массовом применении это помогает замедлить глобальное потепление на планете.

Эффекта тонирования стекла можно добиться путем нанесения на стекло цветной пленки, либо добавления красителя в состав шихты. Зеркальный эффект достигается также с помощью пленки, только из серебра.

Еще одна разновидность стеклянных поверхностей – узорчатые стекла. Такой эффект получается при прокатке через специальные валики или же путем нанесения на поверхность силикатного клея, после чего обжигают в печи. Еще один метод получения рисунка на стекле, когда поток воздуха на остывающем стекле оставляет следы в виде волн. Такое стекло уникально и одно не похоже на другое.

Пользуется большой популярностью также и особо прочное стекло. В основе армированного стекла лежит металлическая сетка, вместе с которой стекломассу прокатывают через валики. Закаленное стекло гораздо прочнее армированного за счет особой термической обработки. Горячую стекломассу буквально сразу же после выдувки закаляют холодной воздушной струей. Такое стекло морозо и жароустойчивое.

Самым надежным считается стекло триплекс. С помощью полимерной пленки два стеклянных листа склеивают при большой температуре в автоклаве. Если такое стекло разобьется, то осколки останутся на пленке. Кроме того, такое стекло поглощает шум.

Из многослойного триплекса делают пол, лестницы и прочее. Разновидностью многослойного стекла также считается ситалл, по прочности напоминающий металл. Он считается наиболее устойчивым.

Все современные стекла, считающиеся защитными, имеют единую международную маркировку. Класс А применяется для защиты объекта от вандализма. Стекло такого класса даст трещину при сильном ударе. Стекла, имеющие класс защиты Б, разбить сложнее. Такие стекла, как правило, ставят в частных коттеджах и витринах магазинов. Стекла класса В – это пуленепробиваемые стекла.

Первые стекольные печи начали применяться в начале двадцатого века. Они выкладывались в виде огромной ванны из огнеупорного кирпича. По всему периметру печи устанавливались газовые грелки. Производительность таких печей до 600 т. стекла в сутки. В эту ванну засыпается шихта, состоящая из нескольких компонентов. При достижении температуры горения 600-800 градусов эта смесь начинает расплавляться. Далее этот сплав нагревается до 1000-1200 градусов и начинается собственно процесс стеклообразования. Полученная стекломасса выравнивается, становится более однородной. При температуре более 1400 градусов масса начинает светлеть, а газы к тому времени улетучиваются. Если этого не произойдет, стекло будет испорченным.

После 1500 градусов начинается процесс гомогенизации или усреднения. Общее время прохождения всех стадий варки стекла занимает примерно 5-6 дней. Далее стекломасса готова и начинает охлаждаться. Затем из нее можно сделать абсолютно любое изделие. После окончательного затвердевания изделие готово. При температуре около 1000 градусов можно получить стекло любой толщины. При этом стекломассу пропускают между валиками по принципу выжимания белья.

При методе вертикального вытягивания вместо валиков стекломасса проходит через лодочку. В этой лодочке имеется отверстие, через которое стекломасса просачивается и попадает между охлажденными валиками, которые вытягивают ее наверх в другие валики и так далее. Подобных валиков может быть более 20, а шахта, в которой они находятся, может быть до 8 метров высотой.

Чтобы придать стеклу прочности, стекло обжигают. Для этого его сначала охлаждают, соблюдая необходимый температурный график. Чтобы сгладить все неровности, возникшие в результате этого процесса, а также, чтобы не было искажений, стеклоленту отшлифовывают и полируют.