Процесс производства стекла:от древних истоков к современным технологиям

Процесс производства стекла можно проследить до 3500 г. до н. э., когда керамическую посуду покрывали стеклянной глазурью. Несмотря на то, что существует множество современных вариаций процесса производства стекла для промышленных и научных целей, традиционное стекло, используемое для изготовления окон, контейнеров для еды и напитков, а также декоративных форм, по-прежнему изготавливается из тех же трех ингредиентов, которые использовались в древние времена. Это песок, бикарбонат натрия на основе щелочи, называемый «кальцинированной содой», и известь из известняка. Эти три основных ингредиента сплавляются вместе в печи при температуре около 2500° по Фаренгейту (1371° по Цельсию), после чего можно добавить несколько второстепенных ингредиентов, чтобы изменить цвет или блеск стекла. Затем его охлаждают на несколько сотен градусов, чтобы ему можно было придать форму путем выдувания, прессования или вытягивания в трубы, чаши, зеркала, окна и т. д.

Введение кальцинированной соды в процесс производства стекла было обнаружено на раннем этапе как способ снизить начальную температуру плавления с пика около 4100° по Фаренгейту (2200° по Цельсию) до 2700° по Фаренгейту (1482° по Цельсию). Однако кальцинированная сода делает стекло в некоторой степени растворимым в воде, поэтому, чтобы предотвратить это, была добавлена ​​известь из известняка, а теперь известь заменяют другие химические вещества, такие как оксид алюминия, поскольку они обеспечивают большую химическую стабильность. Натриево-известковое стекло по-прежнему составляет 90% всего производимого стекла.

По мере охлаждения стекла ему становится легче придавать формы, но в процессе производства стекла его необходимо постоянно нагревать, чтобы придать ему прочность и избежать разрушения. Эта процедура известна как отжиг. Также используется дополнительный процесс закалки для укрепления стекла:его повторно нагревают, а затем резко охлаждают струей холодного воздуха.

Самый распространенный метод формования в процессе производства стекла в древние времена заключался в надувании воздухом шарика расплавленного стекла на конце длинной полой трубы, которую римляне усовершенствовали для изготовления красивых ваз и чаш. Производство флоат-стекла, изобретенное в 1959 году британской компанией, представляет собой крупнейший современный метод производства, заключающийся в заливке расплавленного стекла в резервуар с расплавленным оловом на поверхности. Стекло плавает на поверхности банки и образует чрезвычайно гладкие листы, из которых затем можно вырезать оконные формы. Доломит часто добавляют в производство листового стекла в концентрации ниже 0,1%, чтобы сохранить бесцветность стекла. Нагнетание струи расплавленного стекла внутри металлического цилиндра, когда он вращается и накачивается воздух, - это еще один частый процесс производства стекла, используемый для изготовления широкого спектра стеклянных труб для лампочек, вакуумных трубок и стеклянной посуды, используемой в лабораториях.

Другие типы специализированного стекла включают свинцовое стекло, которое содержит не менее 20% оксида свинца и имеет блестящий вид при огранке и огранке. Изделия из термостойкого стекла, используемые в кухонных посудах и лабораторной посуде, изготавливаются путем добавления 5% оксида бора или алюмосиликатных соединений. Изделия из цветного стекла изготавливают путем добавления сульфидов железа для коричневого и янтарного цветов, хромата железа для зеленых оттенков и белого кобальта для оттенков синего. Натуральное выдувное стекло имеет цвет от красного до оранжевого и не требует каких-либо химических добавок.

Компания About Mechanics стремится предоставлять точную и достоверную информацию. Мы тщательно отбираем авторитетные источники и применяем строгий процесс проверки фактов для поддержания самых высоких стандартов. Чтобы узнать больше о нашем стремлении к точности, прочтите наш редакционный процесс.