Як виготовляють скло?

Щодня ми стикаємося з великою кількістю виробів зі скла, і мало хто думає про те з чого і як отримують скло. Скло є одним із стародавніх матеріалів, а його виробництво досить цікавим процесом.
Трохи історії. Батьківщиною склоробства прийнято вважати Єгипет. Підтвердженням цього факту є глазуровані склом фаянсові плитки всередині піраміди Джоссера (XXVII століття до н. е..), а також знахідки прикрас фаянсових того періоду. Можна стверджувати, що 5 тисяч років тому існувало скло на території Єгипту. Хоча деякі археологи стверджують, що раніше Єгипту скляні вироби було знайдено біля Стародавньої Месопотамії.

Основним компонентом, із якого виготовляють скло, є кварцовий пісок. Для того, щоб перетворити сипкий пісок на прозорий моноліт, необхідна дія високих температур. Піщання кварцу під дією температури розплавляються і з’єднуються між собою. При охолодженні розплавленої маси піщинки не встигають повернутися до первісної форми.

Послідовність виробництва скла наступна. Кварцовий пісок, кількість якого вимірюється точно за допомогою електронних ваг, відправляють у гігантську піч, де під дією температури 1600°С, він перетворюється на єдину суміш. Крім піску до складу скла входять сода, вапняк та трохи води.
Отриману масу гомогенізують, тобто роблять однорідною, видаляють усі бульбашки газу. Потім скляну суміш поміщають у ванну з розплавленим оловом (температура олова близько 1000°С). Скляна суміш не поєднується з оловом, а тримається на його поверхні, оскільки має іншу щільність.
Таким чином, скляна суміш охолоджується і набуває гладкої поверхні. Товщина готового скла залежатиме від кількості суміші, яка потрапляє у ванну з розплавленим оловом: що менше суміші, то тонше скло.
З ванни з оловом скляне волокно витягують досить гарячим, з температурою близько 600°С, тому його необхідно ще охолодити до повного затвердіння. Для цього скляне волокно пропускають через конвеєр з роликами, що обертаються, поки воно не охолоне до температури 250°С. Охолодження скла відбувається поступово для того, щоб уникнути тріщин. Автоматичний контроль якості наприкінці конвеєра виявляє можливі дефекти матеріалу, які підлягають усуненню.

Наступна стадія – різання скляного полотна на аркуші необхідного розміру. Після нарізування залишаються обрізки скла, які додають до наступної партії приготування скла. Тобто виробництво безвідходне.

Додавання кольору. Якщо необхідно виготовити скло певного відтінку, то скляну суміш додають оксиди металів. Наприклад, окис хрому надає жовтувато-зелений відтінок, окису міді та хрому – зелений, кобальт – синій.

Основна властивість скла – це, звичайно, здатність пропускати світло. Звичайно, досягти стовідсоткової пропускної здатності неможливо, високоякісне скло здатне пропускати 92% денного світла.
Твердість скла (здатність чинити опір проникненню інших предметів) становить шість-сім балів за шкалою Мооса, тоді як у алмазу – десять балів. Тобто скло досить тверде, але, як відомо, тендітне.

На крихкість скла практично не впливає його склад, більшою мірою крихкість залежить від однорідності, конфігурації та товщини.
Хімічний склад визначає густину скла. Мінімальна щільність скла, а саме чистого кварцового скла становить 2200 кг/м3. Найбільшу щільність мають шибки з оксидами важких металів (свинець, барій тощо) у своєму складі – до 7500 кг/м3. Щільність шибок – 2500…2600кг/м3.
Теплопровідність скла (здатність матеріалу проводити тепло від нагрітих частин до менш нагрітим) дуже незначна.
Залежно від хімічного складу скла бувають оксидними (кварцові, силікатні, фосфатні, боротні), сульфідні та фторидні.

За призначенням виділяють три групи стекол:

1. будівельні (склопакети, мозаїки, вітрини, склоблоки тощо);
2. побутові (посуд, прикраси, окуляри, різна тара);
3. технічні (скла для хімічної та інших галузей промисловості).

За способом обробки скляні вироби можна поділити на п’ять класів:

• Клас 1 – вироби, виготовлені зі стандартною обробкою.
• Клас 2 – скляні вироби, які були схильні до механічної обробки (шліфування, гравіювання, матування, полірування).
• Клас 3 – грані виробів були схильні до холодної обробки механічним способом (закруглення або фацетування).
• Клас 4 – скляні вироби, які були схильні до хімічної обробки (матування за допомогою кислот або травлення).
• Клас 5 – скла зі спеціальними покриттями.

Для того, щоб усунути основний недолік скла, його крихкість є кілька методів: загартовування скла, створення багатошарових композитів (плівкові покриття, триплекс) і метод низькотемпературної іонообмінної дифузії.