Із чого роблять скло?

Скло є неорганічним міцним, тендітним, непроникним для природних елементів, прозорим або напівпрозорим матеріалом, який використовується в багатьох областях нашого повсякденного життя. Талановиті склярі та дизайнери Eraglass працюють зі склом щодня, і його унікальні якості сприймаються ними як належне. Ось кілька цікавих фактів про цей матеріал.

Перегородки, огорожі, скляні двері, душові кабіни, сходи, скляні навіси ERAGLASS для офісів та багато іншого ви зможете замовити зателефонувавши до офісу компанії ERAGLASS.

Склад скла

Скло виготовляється з натуральної сировини, яка плавиться за дуже високої температури. Основний інгредієнт скла - це пісок, але, технічно, головною складовою є компонент піску - кварц, він же діоксид кремнію (SiO2), кремнезем або кварцовий пісок.

Кварц поєднується з іншими інгредієнтами, які можуть відрізнятися. Це такі елементи, як:

• кальцинована сода (карбонат натрію);
• доломіт (мінерал із класу карбонатів);
• вапняк (карбонат кальцію);
• склобій (вторинне скло);
• інші хімікати (оксиди металів, кобальт).

Скло виробляється шляхом охолодження розплавлених при температурі від +300 до +2500 °C компонентів з достатньою швидкістю, щоб запобігти утворенню видимих ​​кристалів. Одного піску достатньо для виготовлення скла, проте температура, необхідна для його плавлення, буде набагато вищою. З цієї причини сода додається як модифікатор. Вапняк робить його міцнішим. Оптимальний склад: близько 75% кремнезему, 10% вапна та 15% соди.

Силікатне скло

Композиції скла розроблені таким чином, щоб виявляти його різні фізичні, хімічні та оптичні властивості. Різноманітність застосування потребує певних типів скла та виробничих процесів. У промисловому виробництві зазвичай використовують кілька складів. Ми коротко зупинимося на силікатному склі.

Силікатне скло - це звичайне скло, яке зустрічається повсюдно. Список виробів практично нескінченний: від посуду, об'єктів декору, окулярів, лабораторних судин, ламп розжарювання, вікон та до сотні інших предметів, які ми прямо чи опосередковано використовуємо у нашому повсякденному житті.

Промислове скло ділиться на будівельне, технічне, електровакуумне, тарне, лабораторне, безпечне, оптичне, сортове.

Структура скла

Скло може бути сформоване природним шляхом; наприклад, у вулканах або коли блискавка потрапляє на піщаний пляж, і воно робилося людьми протягом тисяч років. Таким чином, може бути дивно, що наше розуміння точної структури скла не є повним навіть після тривалого часу. Дуже часто скло позначається як аморфне. Це слово прийшло з грецької мови і означає без форми. Таким чином, у нас є грубе уявлення про те, що скло якось безформне.

Будова скла ще остаточно не встановлена. Є розбіжності навіть між основною його масою та поверхневим шаром. Це пов'язано з тим, що різне скло має різний склад. Крім цього, на його структуру впливає технологічний процес.

Розташування атомів у склі

Ліворуч: кристалічна форма, праворуч: аморфна форма.

Скло має якийсь відтінок містики – ймовірно, через свою дивну хімічну та фізичну поведінку.Воно досить надійне, щоб захистити нас, але може розбитися на тисячі уламків. Воно виготовлене з непрозорого піску, але повністю прозоре. І, мабуть, найдивовижніше – воно виглядає і поводиться як тверде тіло, але насправді це замаскована форма дивної рідини. В результаті його можна наливати, видувати, пресувати та формувати.

Хімія скла

Хімічний склад скла диктує його фізичні властивості та характеристики. Залежно від основного компонента вони бувають: оксидними, фторидними, сульфідними.

Оксидні

Є одними з небагатьох твердих тіл, які пропускають світло у видимій області спектра. Існують різні типи оксидного скла. Назва залежить від вмісту різних оксидів.

Серед оксидного скла фосфатні і силікатні скла є двома найбільш важливими матеріалами, і вони широко використовуються. У порівнянні з силікатним склом фосфатні обмежені у застосуванні, оскільки у них нижча температура скловання. А силікатні мають чудову хімічну стійкість.

Німецькі - Найближчі аналоги силікатних. Висока ціна та невелика хімічна стійкість суттєво обмежують їхнє застосування. Мають гарне заломлення та світлопропускання. Використовується для оптичних приладів.

Боросилікатне скло містить щонайменше 5% оксиду бору. Воно стійке до екстремальних температур, а також до хімічної корозії.

Ці властивості роблять боросилікат ідеальним для лабораторного вживання. Багато лінз для мікроскопів і телескопів виготовлені з боросилікатного скла.

Фторидні

Фторидні скла та оптичні волокна використовуються для виготовлення поліволоконних систем передачі інформації.Вони мають широкий спектр спектрального пропускання, значну радіаційну стійкість та чутливість. Крім того, фторидні волокна можна використовувати для спрямованої передачі світлових хвиль у таких середовищах, як лазери, що потрібно для медичних застосувань (офтальмології та стоматології).

Сульфідні

Сульфідне (сульфідно-цинкове) скло виходить при додаванні в скляну масу окису заліза і сульфіду цинку, які надають матеріалу різноманітні відтінки. Широко використовується у виготовленні елементів декору, сувенірної продукції та посуду.

З чого і як роблять скло

Зі скла роблять вікна, пляшки та склянки, це знають усі. Однак без цього матеріалу просто неможливо уявити сучасну науку: хімію, фізику, біологію, медицину, астрономію, оптику тощо. Як його отримують і чи сильно змінився процес виробництва скла за сотні років? Пояснюємо простими словами.

З чого роблять скло

Скло - це тверда аморфна речовина, зазвичай прозора або напівпрозора, а також тверда і крихка [1]. «Аморфне» означає, що за своєю атомною структурою та механічними властивостями цей матеріал має властивості надв'язкої рідини та твердого тіла.

Скло можна зробити лише з трьох інгредієнтів. Вони згадуються, наприклад, у словнику В.І. Даля: «сплав піску (кремнистого) із поташом; хім. кремнекислий натр, іноді калій, свинцевий окис» [2]. Іншими словами, найпростіший спосіб отримання скла - з розплавленого річкового піску (SiO2), соди (Na2CO3) та вапняку (CaCO3) [3].

• Пісок (Діоксид кремнію) складається з дрібних кристалів, які при нагріванні плавляться до рідкого стану. Проте температура плавлення піску становить +1700 °З.Навіть спеціальна вогнетривка цегла не може витримати подібної температури.
• Сода (оксид натрію) входить до складу більшості вікон та посуду, вона дозволяє знизити температуру плавлення піску до прийнятного значення: +1700 до +850. +900 °C. Однак такі стекла з двох компонентів можуть розчинятися у воді. Для того, щоб вийшли звичні всім вікно або склянку, потрібен третій інгредієнт.
• Вапняк (оксид кальцію) робить скло більш хімічно стійким, нерозчинним. У Стародавньому Єгипті використовували щебінь морських раковин, а в Середньовіччі склодуви додавали золу дерев. Першими здогадалися засипати у скляну масу крейд у Богемії лише XVII столітті [4].

Також до складу скла можуть додавати інші інгредієнти залежно від його призначення. Наприклад, щоб лінзи та інші деталі наукових приладів були ідеально прозорі, пісок чи кварц має бути яскраво-білим. Жовтий пісок містить домішки, що передаються і склу. Щоб позбутися їх, як освітлювачі застосовують хлорид натрію, сульфат і нітрат амонію [1]. Однак іноді в сировину для краси спеціально додають різні речовини, що фарбують. Наприклад, оксид міді надає синьо-зелений відтінок, а оксид заліза - жовтувато-зелений. У кольорових судинах краще зберігається пиво, вино та інші чутливі до світла рідини [4].

Як роблять скло

Хоча скла можна отримати різними методами, переважна кількість проводиться шляхом плавлення шихти за високих температур. Це досить простий процес, що включає чотири стадії.

1. Плавка. Кварцовий пісок із содою та вапном доводять до рідкого стану в печі. Виходить «рідке скло».Також до суміші можуть додати інші компоненти (наприклад, оксиди магнію або алюмінію), щоб зробити матеріал міцнішим і змінити його колір.
2. Формування. Необхідно постійно заважати суміш, щоб із неї зникли всі бульбашки. Після цього настає час надати виробу потрібної форми. Колись для цього просто виливали суміш у форму та остуджували. У наші дні технології значно просунулися вперед і рідке скло виливають у ванну з розплавленим оловом. Поки скляна суміш дуже в'язка, вона не поєднується з оловом, а розтікається по ньому тонкою стрічкою.
3. Охолодження. Скло остигає і твердне при обдуві холодним повітрям. Після перевірки якості матеріалу його розрізають на аркуші потрібного розміру.
4. Покриття. На останньому етапі на виріб наносять різноманітні покриття, щоб, наприклад, покращити захист від сонячних променів або добитися антивідблиску ефекту.

Історія створення скла

Історія створення скла налічує тисячоліття розвитку та технологічних проривів і сягає корінням у 3500 роки до н.е., коли майстри в Давньому Єгипті, Сирії, Фінікії, Китаї почали виробляти скляні предмети: намисто, сережки, амулети, печатки. Якщо вірити Плінію Старшому, скло вперше одержали у гирлі річки Белус, де прибережний пісок містить і кварц, і вапняк [5].

Сам термін "скло" з'явився в Стародавньому Римі, де технологія виробництва скла досягла нових висот [6]. Винайдена в І ст. до зв. е. склодувна трубка спростила створення доступних предметів домашнього вжитку, наприклад посуду.

На початку XVII століття італійський монах Антоніо Нері залишив нащадкам першу наукову працю зі склоробства, зберігши секрети освітлення та фарбування матеріалу.У середні віки технологія скла продовжила розвиватися в Європі, особливо в Італії. Так, острів Мурано у Венеції став центром виробництва скла. Муранське скло (Венеція) прославилося по всьому світу завдяки своїй якості та унікальному дизайну. А майстри у Західній Європі епохи готики досягли неймовірних результатів у виготовленні вітражів.

У Росії її перший скляний завод запрацював у 1635 року. Свій внесок у формування сучасного підходу до виробництва скла зробив Михайло Ломоносов. У XVIII столітті вчений розробив технологію виготовлення кольорового прозорого та непрозорого скла, що використовується, зокрема, для мозаїк. За легендою, Ломоносов, обідаючи одного разу в Івана Шувалова (переможець Єлизавети Петрівни, меценат. - РБК Life), був у каптані з великими скляними гудзиками, а хтось із гостей необережно помітив, що вони давно вже не в моді. Ломоносов відповідав, що, не слід моді, воліє їх металевим і всяким іншим і завжди носитиме їх з поваги до скла — і став перераховувати, де з успіхом застосовують скло і яка від нього користь. Відомий меценат Іван Шувалов просив свого гостя описати все у віршах. Так виник відомий твір Ломоносова «Про користь скла» [7]. У 1753 році Ломоносов створив Усть-Рудицьку фабрику з виробництва кольорового скла та смальти.

У ХІХ столітті промислова революція призвела до автоматизації процесу виробництва скла. Це зробило матеріал доступним масового виробництва.

У наші дні технології виробництва скла продовжують удосконалюватись, включаючи розробку нових видів скла з різними властивостями, такими як термічна ізоляція, стійкість до подряпин та прозорість. Скло широко використовується в архітектурі (вікна, фасади будівель), автомобільній промисловості, електроніці (екрани та оптичні компоненти), медицині (лабораторні проби та медичне обладнання) та багатьох інших галузях.