Содержание:
- Из чего делают стекло
- Этапы производства стекла
- Основные методы производства стекла
- Вспомогательная обработка готового стекла
- Оборудование для производства стекла
- Технологии изготовления определенных видов стекла
Стекло – уникальный материал, который обладает особыми свойствами и не имеет аналогов. Он состоит из нескольких натуральных компонентов и до того, как становится таким, каким мы привыкли его видеть, проходит многоступенчатую обработку. Люди освоили процесс производства стекла более пяти с половиной тысяч лет назад в Древнем Египте и Месопотамии. Но если в те времена использовался тяжелый ручной труд, то сегодня применяются инновационные промышленные комплексы, работа которых контролируется автоматикой. Рассмотрим методы и технологии, которые распространены в наши дни.
Из чего делают стекло
Для производства стекла используют такие соединения, как сульфиды, оксиды и фториды. В классической технологии основным компонентом выступает кварцевый песок, который содержит в своем составе оксид кремния (SiO2). Дополнительными составляющими выступают доломит, известняк и сульфит натрия.
Чтобы ускорить процесс производства, применяются специальные стеклообразующие оксиды. Также материалу можно придавать различные оттенки, добавляя в массу колеровочные смеси на основе марганца, селитры, хрома и других красящих веществ.
В зависимости от используемых материалов получаются различные виды стекла:
- Силикатное – основным компонентом является SiO2. Этот вид наиболее распространен, его обычно используют в бытовых и производственных сферах для изготовления окон, зеркал, мебели, технического оборудования.
- Натриево-кальциевое – часто называется «содовым». Характеризуется легкостью плавления, поэтому оптимально подходит для изготовления деталей малых размеров и сложной формы, а также элементов декора.
- Калиево-кальциевое – твердый и тугоплавкий материал, обладающий сильным блеском.
- Свинцовое – такое стекло хорошо знакомо каждому как хрусталь. При изготовлении в основную смесь добавляется оксид свинца, поэтому изделия становятся тяжелыми, обретают необычный блеск и красиво рассеивают свет. Благодаря этому при попадании под лучи хрусталь переливается различными цветами.
- Боросиликатное – характеризуется повышенной стойкостью к воздействию агрессивных химических веществ. Такое стекло тугоплавкое, устойчивое к кислотам и щелочам, резким температурным перепадам. Основная сфера применения – производство посуды для научных лабораторий и медицинских учреждений.
Технология производства стекла остается одинаковой вне зависимости от основных составляющих стекольной массы. Меняются лишь некоторые параметры – температура, время воздействия и т. д.
Этапы производства стекла
Этапов производства стекла несколько, и первый из них – процесс варки. На подготовительном этапе в смесь вносятся все необходимые ингредиенты, при этом важно строго выдержать заданную пропорцию. Стеклоплавильная печь разогревается до 400 °С: в таких условиях соли разлагаются, а содержащаяся в компонентах влага испаряется. Медленно температура повышается до +800–900 °С, тогда происходит окончательное химическое взаимодействие между составляющими.
Температура в печи продолжает повышаться до +1100 °С, и оставшиеся несвязанными вещества полностью расплавляются. В результате образуется стекольная масса, но она еще не является однородной. В ней содержится большое количество пузырьков газа. Чтобы от них избавиться, расплав разогревают до +1500 °С. За счет этого газ поднимается на поверхность массы и пузырьки лопаются. Благодаря интенсивному перемешиванию состав становится однородным.
Заключительный этап – охлаждение полученной стекломассы. Эта часть процесса очень важная и сложная: на формование нужно подать термически однородный материал с определенной вязкостью. Охлаждение может быть естественным либо искусственным.
Основные методы производства стекла
Когда стекломасса остынет до определенной температуры, ей придают необходимую форму. Вытягивание листов выполняется двумя способами – методом Эмиля Фурко и прокатом. Каждый из них имеет свои особенности и преимущества, поэтому их стоит рассмотреть подробно.
Метод Эмиля Фурко
Эта технология производства листового стекла получила свое название в честь французского ученого, который впервые использовал ее в начале ХХ века. Она основывается на вертикальном вытягивании разогретой стекломассы из плавильной печи при помощи асбестированных валиков. Таким образом удается сформировать горячий расплавленный материал в длинную ленту. Упрощенно этот процесс выглядит так:
- формирование постепенно остывающей и твердеющей ленты;
- растягивание материала при движении;
- приобретение массой окончательной толщины на заданной отметке;
- направление материала в шахту, где проходит отжиг ленты;
- нарезка листов охлажденного стекла на выходе из оборудования.
Эта технология производства успешно использовалась более сотни лет. Некоторые предприятия продолжают ее применять и в наши дни. Ее главным преимуществом является доступная стоимость оборудования, недостатки – невысокая скорость формирования стеклянной ленты и периодические обрывы.
Флоат-метод
Современное производство стекла предполагает использование метода флоат, который разработан в начале пятидесятых годов прошлого века. Таким образом можно получить как прозрачные, так и тонированные в массе листы. Также готовый материал хорошо поддается дополнительной обработке: к примеру, на него можно наносить функциональные покрытия, которые применяются в строительстве и автомобильной отрасли. Когда метод только появился, с его помощью можно было изготавливать стекло толщиной не менее 6 мм. Современные технологии позволяют производить листы с параметрами от 0,4 до 25 мм.
Производство стекла по методу флоат проходит следующим образом:
- расплавленная стекломасса остужается до температуры около +1000 °С и выливается в емкость с жидким оловом;
- материал равномерно распределяется, и его поверхность становится идеально гладкой;
- с помощью различных факторов, таких как нагрев, охлаждение, механическое воздействие специального оборудования и скорость подачи смеси в ванну, задается толщина будущих листов;
- остывшее и ставшее твердым стекло подается в печь для отжига;
- листы моются, проверяются на соответствие стандартам качества и режутся по заданным параметрам.
Поверхность стекла, изготовленного флоат-методом, получается идеально ровной, поэтому ему не требуется обработка в виде шлифовки.
Вспомогательная обработка готового стекла
Современные технологии позволяют улучшить характеристики стекла. Для производства используется флоат-метод, а затем материал проходит дополнительную обработку:
- Наносится тонкий слой оксида металла, что позволяет повысить теплоизоляционные свойства и улучшить защиту от ультрафиолетовых лучей. Есть два способа такой обработки: пиролитический, когда покрывается еще горячая масса на линии, либо электромагнитный, когда остывшее стекло полностью затвердело.
- Листы склеиваются при помощи поливинилбутиральной пленки – технология позволяет получить прочные многослойные изделия. Такой материал является огнестойким и пуленепробиваемым.
- Проводится закалка. Материал нагревают до температуры +600–700 °С с последующим резким охлаждением. В результате ионного обмена прочностные характеристики стекла значительно повышаются, а сфера его использования расширяется.
Не всегда для придания стеклу нужного оттенка выполняется окрашивание в массе: также можно выполнять тонирование уже готовых листов с помощью специальных пленок и жидких красителей.
Оборудование для производства стекла
Для производства стекла используются зарубежные и российские комплексы, которые характеризуются высокой производительностью и позволяют получать изделия отличного качества. Линии состоят из двух видов устройств: стекловарительного агрегата и оборудования, работающего по флоат-методу.
Стекловарительное оборудование состоит:
- из регенеративной печи, которая обогревается природным газом;
- ванны, в которой находится загрузочная и варочная части, зоны отстоя, гомогенизации и охлаждения, канал перелива;
- регенераторов, выполняющих роль секционных камер;
- канала для отведения газов.
Комплекс для изготовления флоат-стекла состоит из таких объектов:
- сырьевого склада;
- хранилища для стекольного боя и зоны его переработки;
- шихтосмесительной установки;
- ванной печи;
- плавильной зоны;
- линии резки, складирования и отгрузки продукции;
- системы возврата стеклобоя.
Для транспортировки необходимых компонентов используются конвейеры. Очистка от загрязняющих примесей выполняется на станках, оснащенных магнитными сепараторами, которые извлекают металлические частицы. Для измельчения компонентов применяются специальные дробилки. Количество необходимых составляющих – кварцевого песка, извести, соды и прочих – рассчитывается с помощью высокоточных весов. Затем они подаются в шихтосмесительную установку, где равномерно распределяются по массе.
Технологии изготовления определенных видов стекла
Существует множество технологий изготовления стекла, которые позволяют получить изделия с разными прочностными характеристиками, свойствами и оформлением. Рассмотрим наиболее популярные виды.
Солнцезащитное
Стекло поглощает ультрафиолетовые лучи, его применяют для обустройства козырьков, защитных экранов, стеклопакетов. Листы производятся по флоат-методу, после чего на них наносят диоксид металла с нужным оттенком.
Бронированное
Этот вид стекла является пуленепробиваемым, обеспечивает отличные звукоизоляционные свойства и хорошо поглощает ультрафиолетовые лучи. Оно используется в зданиях, где требуется обеспечить повышенную безопасность: банках, консульствах, магазинах ювелирных изделий и прочих. Материал состоит из обычных и закаленных полотен, толщина которых может достигать 1 см. Они склеиваются при помощи поливинилбутиральной пленки в поперечном растяжении.
Оптическое
Материал востребован во многих научных и технических сферах: из него выполняются разнообразные емкости, линзы и прочие детали оптических приборов. Стекло характеризуется повышенной прозрачностью, однородностью, бесцветностью и нормированной преломляющей способностью. Для его изготовления используются тщательно очищенные компоненты, не содержащие примесей. Главная задача в процессе производства – добиться полной однородности стекломассы.
Моллированное
Изогнутое стекло, которое часто применяется для оформления фасадов зданий и прочих архитектурных сооружений. Под воздействием определенной температуры стекломасса размягчается, и ей придается нужная форма.
Автомобильное
Такое стекло называется «триплекс» и состоит из трех слоев: между двумя стеклянными листами располагается скрепляющая их полимерная пленка, которая никак не сказывается на прозрачности. Готовые изделия отличаются повышенной прочностью и безопасностью: при ударах они не разлетаются на мелкие осколки.
Кварцевое
Это стекло является одним из наиболее важных материалов для науки и некоторых отраслей промышленности. Из него изготавливают детали оптических приборов, космического оборудования, высокоточных часов, колбы ультрафиолетовых ламп и т. д. Оно является однокомпонентным и производится из кристаллов, которые добываются в виде горного хрусталя. Минерал размельчается до мелкозернистого гранулята и плавится.
Если вам необходимы услуги по производству стекла, обращайтесь в нашу компанию «Владимир Стекло». Мы располагаем высокотехнологичными производственными мощностями и подвергаем готовую продукцию строгому контролю качества. У нас можно заказать любые виды стекла: закаленное, прозрачное, цветное, архитектурное, оконное, триплекс и другие.