Загрузить PDF
Загрузить PDF
Стеклоделие — это очень древний процесс. Существуют археологические свидетельства, что люди изготавливали стекло еще за 2500 лет до нашей эры. [1] X Источник информации Получение стекла, бывшего когда-то редкостным и ценным произведением искусства, в настоящее время является распространенным производственным процессом. Изделия из стекла используются в качестве промышленной и бытовой тары, изоляторов, армирующего волокна, линз и предметов декоративного искусства. Материалы для получения различных типов стекла могут отличаться, но общий процесс его получения описан ниже.
Шаги
-
Приобретите кварцевый песок. Кварцевый песок — это основной ингредиент для производства стекла. Стекло без примесей железа ценится за прозрачность, так как если в стекле содержится железо, стекло будет казаться зеленоватым.
- Надевайте маску, если вы работаете с очень тонкозернистым кварцевым песком. При вдыхании он может раздражать горло и легкие.
- Кварцевый песок можно купить в интернет-магазинах. Он довольно дешевый, мешок весом 25 кг стоит в районе 200 рублей. Если вы хотите работать в промышленных масштабах, то для больших партий специализированные продавцы могут предложить хорошие цены — иногда менее 2000 рублей за тонну.
- Если вы не можете найти песок, который содержит мало примесей, эффект зеленоватого оттенка можно компенсировать добавлением небольших количеств диоксида марганца. А если вы хотите зеленоватое стекло, оставьте железо как есть!
-
Добавьте к песку карбонат натрия и оксид кальция. Карбонат натрия (называемый кальцинированной содой) снижает температуру получения промышленных стекол. Однако он вызывает разъедание стекла водой. Поэтому, чтобы нейтрализовать это явление, в стекло дополнительно вводят оксид кальция, или известь. Для того, чтобы сделать стекло более стойким, в него вводят оксиды магния и/или алюминия. Обычно эти добавки занимают не более 26–30 процентов в составе стекла.
-
В зависимости от назначения стекла, добавьте другие химические вещества. Наиболее распространенная добавка для декоративных стекол — это оксид свинца, который обеспечивает блеск хрусталя, а также его низкую твердость, облегчающую резку, а также низкую температуру образования расплава. Линзы очков могут содержать оксид лантана, Который используется из-за своей преломляющей способности, тогда как железо способствует поглощению железа стеклом.
- Свинцовый хрусталь может содержать до 33 процентов оксида свинца, однако чем больше свинца, тем больше опыта требуется для того, чтобы сформовать расплавленное стекло, поэтому многие стеклоделы выбирают низкое содержание свинца.
-
Добавьте компоненты для получения желаемого цвета стекла, если это необходимо. Как было отмечено выше, примеси железа в кварцевом стекле придают ему зеленоватый вид, поэтому оксид железа добавляется для повышения зеленоватого оттенка, как и оксид меди. Соединения серы дают желтоватый, янтарный, коричневатый и даже черный оттенок, в зависимости от того, сколько углерода или железа дополнительно добавляют в стекольную шихту.
-
поставьте шихту в хороший температуроустойчивый тигель. Тигель должен выдерживать исключительно высокую температуру, которая достигается в печи. В зависимости от добавок, она может колебаться от 1500 до 2500 градусов. Тигель должен быть таким, чтобы захват его металлическими щипцами и прутьями не составлял затруднений.
-
Расплавьте смесь до жидкого состояния. Для промышленного силикатного стекла это осуществляется в газоотапливаемой печи, специальные стекла можно плавить в электрической, горшковой или муфельной печи.
- Кварц и песок без примесей переходят в стеклообразное состояние при температуре 2300 градусов Цельсия.Добавление карбоната натрия (соды) снижает температуру, необходимую для стеклообразования до 1500 градусов Цельсия.
-
Гомогенизируйте расплавленное стекло и удаляйте из него пузырьки. Это подразумевает размешивание стекла до равномерной густоты и добавление таких веществ, как сульфат натрия, хлорид натрия или оксид сурьмы.
-
Отформуйте расплавленное стекло. Формование стекла можно осуществлять одним из следующих способов:
- Расплав стекла можно вылить в форму и дать ему остыть. Этот метод использовался египтянами, именно так создаются большинство оптических линз.
- Большое количество расплавленного стекла можно собрать на конце полой трубы, а затем выдувать его, поворачивая трубу. Стекло формуется благодаря воздуху, продуваемому в трубу, силе тяжести, действующей на расплав стекла, и любым инструментам, которые использует стеклодув для работы с расплавленным стеклом.
- Расплавленное стекло можно выливать в ванну с расплавленным оловом, используемым в качестве субстрата, и продувать его сжатым азотом для формования и полировки. Сформованное по этому методу стекло называется флоат-стеклом и именно так производят листовое стекло с 1950-х годов.
-
Медленно охладите стекло в печи. Этот процесс называется отжигом, и при нем удаляются все точечные источники напряжений, которые могут образовываться в процессе охлаждения стекла. Неотожженное стекло гораздо менее прочное. Как только процесс будет завершен, на стекло можно наносить покрытие, ламинировать или обрабатывать его каким-либо другим способом для повышения прочности и стойкости.
- Точная температура отжига может варьироваться в зависимости от точного состава стекла от 400 до 550 градусов Цельсия. [2] X Источник информации Скорость, с которой должно охлаждаться стекло также зачастую разнится — в общем случае, более крупные стеклянные изделия должны охлаждаться медленнее, чем более мелкие. Перед тем, как начинать работу, проведите исследование подходящих методов отжига.
- Родственный отжигу процесс — закалка, при которой сформованное и отполированное стекло помещается в печь, нагретую по меньшей мере до 600 градусов Цельсия, а затем быстро охлаждают (закаляют) потоком воздуха под высоким давлением. Отожженное стекло разбивается с образованием острых осколков при напряжении 40 мегапаскаль (МПа), тогда как отожженное стекло разбивается на мелкие осколки при нагрузке не менее 70 МПа, обычно около 165 Мпа.
Реклама
-
Сделайте импровизированную печь из гриля для барбекю, отапливаемого древесным углем. В этом методе для расплавления кварцевого песка в стекло используется теплота, вырабатываемая пламенем от сжигания древесного угля. Используемые материалы относительно дешевы и доступны — теоретически, чтобы подготовить все необходимое для получения стекла, вам понадобится лишь сбегать в строительный магазин. Используйте большой гриль для барбекю — подойдет гриль стандартного размера модели «купол». Он должен быть как можно более толстостенным и прочным. Большинство грилей для барбекю имеют вентиляционное отверстие на дне — откройте его.
- Даже при чрезвычайно высокой температуре, которая достигается при использовании данного метода, расплавить песок на гриле может быть очень сложно. Перед тем как начать, добавьте к песку небольшое количество (около 1/3–1/4 объема песка) стиральной соды, извести и/или буры. Эти добавки снижают температуру плавления песка.
- Если вы собираетесь выдувать стекло, имейте под рукой длинную полую металлическую трубу. Если же вы собираетесь выливать стекло в форму, подготовьте ее заранее. Вам нужна форма, которая не сгорит и не расплавится от жара расплавленного стекла, для этих целей отлично подходит графит.
-
Знайте опасность этого метода. Этот метод предусматривает нагрев гриля для барбекю за пределы его нормальных температурных ограничений — настолько, что может даже расплавиться сам гриль. Неосторожная работа с использованием этого метода представляет угрозу тяжелейших ранений или даже смерти . Работайте с осторожностью. Держите под рукой большой объем земли, песка или огнетушитель, предназначенный для высоких температур, на случай, если вам понадобится уменьшить интенсивность огня.
-
Предпримите все возможные меры предосторожности, чтобы защитить себя и ваши вещи от высокой температуры. Работайте по данному методу на бетонной поверхности вне помещения, в условиях достаточного пространства вокруг. Не используйте незаменимое оборудование. Держитесь подальше от гриля, когда вы варите стекло. Вам также нужно надеть как можно больше защитной одежды, включая:
- высокопрочные перчатки или рукавицы для печей;
- сварочную маску;
- высокопрочный фартук;
- огнестойкую одежду.
-
Приобретите пылесос для домашней мастерской с длинной насадкой на шланг. С помощью клейкой ленты или еще каким-нибудь образом изогните шланг так, чтобы он дул прямо в вентиляционное отверстие на дне, не касаясь корпуса гриля. Вероятно, вам понадобится прикрепить шланг к одной из ножек или колесиков гриля. Поставьте сам пылесос как можно дальше от гриля.
- Убедитесь, что шланг закреплен и не двигается: в случае высвобождения его во время варки стекла, не подходите к грилю, если он будет сильно разогрет.
- Включите пылесос, чтобы проверить положение шланга. Точно размещенный шланг будет дуть прямо в вентиляционное отверстие.
-
Выложите внутреннюю поверхность гриля древесным углем. Используйте больше угля, чем вы бы взяли для запекания мяса. Успешные результаты наблюдаются при заполнении гриля практически до краев. [3] X Источник информации Поставьте в середину гриля чугунную кастрюлю или тигель с песком, обсыпав их древесным углем.
- Древесный уголь из твердой древесины (кусковой) горит жарче и быстрее, чем брикетированный, что делает такой уголь лучшим выбором при условии его наличия. [4] X Источник информации
-
Подожгите уголь. Сверьтесь с упаковкой от древесного угля, чтобы лучше узнать, можно ли непосредственно поджигать ваш уголь, или же он требует использования зажигательной жидкости. Дайте пламени равномерно распространиться.
-
Подождите, пока древесный уголь нагреется. Угли будут готовы, когда они посереют и начнут излучать оранжевый свет. Вы сможете ощущать тепло, просто находясь рядом с грилем.
-
Включите пылесос, чтобы уголь продувался воздухом. Древесный уголь, продуваемый воздухом, может нагреваться до исключительно высоких температур (до 1100 градусов Цельсия [5] X Источник информации ) Будьте осторожны — из печи могут образовываться восходящие вспышки.
- Если вы не смогли добиться достаточно высокой температуры, поэкспериментируйте с перемещением крышки при продувании воздуха сквозь вентиляционное отверстие.
-
Когда ваше стекло расплавится, очень аккуратно воспользуйтесь металлическим инструментом, чтобы достать его и придать форму. Из-за низких температур, которые достигаются по этому методу, расплавленное стекло будет более густым и тяжелым в работе, чем стекло из печи. Формуйте его с помощью трубы, формы или других инструментов, которые обычно используются.Реклама
Советы
- Если у вас крупнозернистые песок или добавки, измельчите их с помощью ступки и пестика или механической дробилки. Тонкозернистые частицы расплавятся быстрее.
- Вместо чистого кварцевого песка можно использовать некоторые пляжные пески, однако полученное стекло может быть непрозрачным, окрашенным или иметь худшее качество. Используйте самый белый, тонкий и однородный песок, который сможете достать.
- Перед варкой к песку можно добавлять измельченные кусочки стекла, чтобы переработать их в новое стекло. Старое стекло, или бой, сначала нужно проверить на наличие включений, которые снизят прочного получаемого с ним нового стекла — ищите пузырьки.
- Во время измельчения стекла надевайте маску, чтобы предотвратить случайное вдыхания.
Реклама
Предупреждения
- Всегда будьте осторожны, находясь вблизи источников высокой температуры. Никогда не пытайтесь делать стекло рядом с детьми или домашними животными.
- Тушение чрезвычайно высокотемпературного пламени водой может только усугубить его. Например пламя, которое горит при 2000 градусах Цельсия настолько горячее, что может разложить воду (H2O) на составляющие ее атомы водорода и кислорода, выделяя огромное количество тепловой энергии. [6]
X
Источник информации
В случае очень горячего пламени лучше всего иметь под рукой большое ведро земли или песка.
- В огнетушителях класса D содержится хлорид натрия (поваренная соль), они используются для тушения возгораний источником которых являются металлизированные зажигательные вещества.
Реклама
Что вам понадобится
- Кварцевый песок (диоксид кремния)
- Карбонат натрия (сода)
- Оксид кальция (известь)
- Другие оксиды и соли (например оксид магния, оксид алюминия, оксид железа, соли натрия или кальция при необходимости)
- Оксид свинца (при необходимости)
- Огнеупорный тигель, форма или полая труба
- Печь для варки стекла
Источники
- ↑ http://www.jstor.org/discover/10.2307/1357319?uid=3739256&uid=2&uid=4&sid=21102753291293
- ↑ http://www.arrowsprings.com/html/annealing.html
- ↑ http://www.popsci.com/diy/article/2008-11/making-glass-grill-video?page=0%2C1
- ↑ http://www.stripersonline.com/t/535713/whats-the-hottest-charcoal
- ↑ http://www.popsci.com/diy/article/2008-11/making-glass-grill-video?page=0%2C0
- ↑ http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/gen06/gen06107.htm
Реклама
