Производство стекла - очень древний процесс, археологические свидетельства его изготовления относятся к периоду до 2500 г. до н.э. Производство стекла, которое когда-то было редким и ценимым искусством, превратилось в обычную отрасль. Стеклянные изделия используются в коммерческих целях и в домашних условиях в качестве контейнеров, изоляторов, армирующего волокна, линз и декоративного искусства. Хотя материалы, используемые для их изготовления, могут быть разными, общий процесс изготовления стекла такой же, и он описан ниже.
Шаги
Метод 1 из 2: использование печи или печи
Шаг 1. Получите кварцевый песок
Кварцевый песок, также называемый кварцевым песком, является основным ингредиентом при производстве стекла. Стекло без примесей железа рекомендуется для изделий из прозрачного стекла, так как железо придает стеклу зеленоватый оттенок.
- При работе с очень мелкозернистым кварцевым песком надевайте маску. При вдыхании может вызвать раздражение горла и легких.
- Кремнеземный песок можно приобрести в интернет-магазинах. Это довольно дешево - небольшие партии не должны стоить дороже 20 долларов. Если вы хотите работать в промышленных масштабах, специализированные розничные торговцы могут предложить конкурентоспособные цены на крупные заказы - иногда ниже 100 долларов за тонну.
- Если не удается найти песок, достаточно свободный от примесей железа, его эффект окрашивания можно нейтрализовать, добавив небольшое количество диоксида марганца. Или, если хотите зеленоватое стекло, оставьте утюг внутри!
Шаг 2. Добавьте в песок карбонат натрия и оксид кальция
Карбонат натрия (обычно называемый стиральной содой) снижает температуру, необходимую для промышленного производства стекла. Однако он позволяет воде проходить через стекло, поэтому добавляется оксид кальция или известь, чтобы свести на нет это свойство. Также могут быть добавлены оксиды магния и / или алюминия, чтобы сделать стекло более прочным. Как правило, эти добавки составляют не более 26–30 процентов стекольной смеси.
Шаг 3. Добавьте другие химикаты, в зависимости от назначения стекла
Наиболее распространенной добавкой для декоративного стекла является оксид свинца, который придает блеск хрустальной посуде, а также делает ее более мягкой, что облегчает резку, а также снижает температуру плавления. Линзы для очков могут содержать оксид лантана из-за его преломляющих свойств, а железо помогает стеклу поглощать тепло.
Свинцовый кристалл может содержать до 33 процентов оксида свинца; однако чем больше оксида свинца, тем больше навыков требуется для придания формы расплавленному стеклу, поэтому многие производители свинцовых кристаллов выбирают меньшее содержание свинца
Шаг 4. Добавьте химикаты для придания стеклу желаемого цвета, если таковые имеются
Как отмечалось выше, из-за примесей железа в кварцевом песке стекло, изготовленное из него, выглядит зеленоватым, поэтому для усиления зеленоватого оттенка добавляют оксид железа, а также оксид меди. Соединения серы дают желтоватый, янтарный, коричневатый или даже черноватый оттенок, в зависимости от того, сколько углерода или железа также добавлено в смесь.
Шаг 5. Поместите смесь в хороший термостойкий тигель или держатель
Контейнер должен выдерживать чрезвычайно высокие температуры внутри печи - в зависимости от ваших добавок, ваша стеклянная смесь может плавиться в диапазоне температур от 1, 500 до 2, 500 градусов по Цельсию. Ваш контейнер также должен быть легко захвачен металлическими крючками и шестами.
Шаг 6. Растопить смесь до состояния жидкости
В случае коммерческого кварцевого стекла это делается в газовой печи, тогда как специальные стекла могут быть созданы с использованием электроплавильной печи, горшковой печи или печи.
Кварцевый песок без добавок становится стеклом при температуре 2 300 градусов по Цельсию (4 172 градуса по Фаренгейту). Добавление карбоната натрия (соды) снижает температуру, необходимую для изготовления стекла, до 1500 градусов Цельсия (2, 732 градусов по Фаренгейту)
Шаг 7. Гомогенизируйте и удалите пузырьки из расплавленного стекла
Это означает перемешивание смеси до однородной толщины и добавление таких химикатов, как сульфат натрия, хлорид натрия или оксид сурьмы.
Шаг 8. Придайте форму расплавленному стеклу
Формировать стекло можно одним из нескольких способов:
- Расплавленное стекло можно вылить в форму и дать остыть. Этот метод использовался египтянами, и именно он также создает сегодня много линз.
- На конце полой трубки можно собрать большое количество расплавленного стекла, которое затем выдувается, когда трубка поворачивается. Стекло формируется воздухом, поступающим в трубку, гравитационным воздействием на расплавленное стекло и любыми инструментами, которые стеклодув использует для обработки расплавленного стекла.
- Расплавленное стекло можно вылить в ванну с расплавленным оловом для поддержки и обработать сжатым азотом для придания ему формы и полировки. Стекло, изготовленное этим методом, называется флоат-стеклом, и именно так изготавливают стекла с 1950-х годов.
Шаг 9. Медленно охладите стекло в печи
Этот процесс называется отжигом, и он удаляет все точки напряжения, которые могли образоваться в стекле во время охлаждения. Стекло, которое не было отожжено, значительно слабее. После завершения этого процесса на стекло можно нанести покрытие, ламинировать или обработать другим способом для повышения его прочности и долговечности.
- Точная температура отжига может варьироваться в зависимости от точного состава стекла от 750 градусов по Фаренгейту до 1000 градусов по Фаренгейту. Скорость, с которой стекло должно охлаждаться, также может измениться - как правило, более крупные куски стекла должны охлаждаться медленнее, чем более мелкие. Перед тем, как начать, изучите правильные методы отжига.
- Связанный с этим процесс - закалка, при которой формованное и полированное стекло помещается в печь, нагретую до температуры не менее 600 градусов по Цельсию (1,112 градусов по Фаренгейту), а затем быстро охлаждаемую («закаленную») струей воздуха под высоким давлением. Отожженное стекло разбивается на осколки при давлении 6000 фунтов на квадратный дюйм (psi), в то время как закаленное стекло разбивается на мелкие кусочки при давлении не менее 10 000 фунтов на квадратный дюйм и обычно около 24 000 фунтов на квадратный дюйм.
Метод 2 из 2: барбекю на древесном угле
Шаг 1. Подготовьте самодельную печь из мангала на углях
Этот метод использует тепло, выделяемое большим углем, для плавления кварцевого песка в стекло. Используемые материалы относительно дешевы и распространены - теоретически все, что вам нужно, - это короткая поездка в строительный магазин, чтобы приготовить собственное стекло. Используйте большой мангал на древесном угле - хорошо подойдут стандартные «купольные» модели. Используйте самый толстый и прочный гриль из имеющихся. Большинство угольных грилей имеют отверстие внизу - откройте это отверстие.
- Даже при очень высоких температурах, достигаемых этим методом, может быть трудно расплавить кварцевый песок в гриле. Перед тем, как начать, добавьте небольшое количество (от 1/3 до 1/4 объема вашего песка) хозяйственной соды, извести и / или буры. Эти добавки снижают температуру плавления песка.
- Если вы собираетесь выдувать стекло, имейте под рукой длинную полую металлическую трубку. Если вы собираетесь вылить его в форму, заранее приготовьте форму. Вам нужна форма, которая не горит и не плавится от тепла расплавленного стекла - хорошо подойдет графит.
Шаг 2. Знайте опасности этого метода
Этот метод приведет к тому, что обычный гриль выйдет за пределы нормальных температур - настолько горячий, что можно даже расплавить сам гриль. Этот метод может вызвать тяжелая травма или смерть если это будет предпринято безрассудно. Действовать с осторожностью. Имейте под рукой большое количество грязи или песка или огнетушитель, рассчитанный на высокие температуры, чтобы при необходимости тушить огонь.
Шаг 3. Примите все возможные меры, чтобы защитить себя и свое имущество от высокой температуры
Попробуйте использовать этот метод на грязной или песчаной поверхности на открытом воздухе с большим количеством места. Выполнение этого на голой бетонной поверхности, не покрытой песком или грязью, может привести к взрывному растрескиванию бетона, если на него упадет горячее расплавленное стекло. Не используйте незаменимое оборудование. Держись подальше гриля, пока вы нагреваете стекло. Вы также должны носить как можно больше защитной одежды, в том числе:
- Сверхпрочные перчатки или рукавицы для духовки
- Маска сварщика
- Фартук повышенной прочности
- Термостойкая одежда
Шаг 4. Получите магазинный пылесос с длинной насадкой для шланга
Используя клейкую ленту или другой метод, наклоните его шланг так, чтобы он дул прямо в нижнее отверстие, не касаясь основного корпуса гриля. Вы можете прикрепить шланг к одной из ножек или колесиков гриля. Держите главный пылесос как можно дальше от гриля.
- Убедитесь, что шланг надежно закреплен и не двигается - если он отсоединится во время изготовления стакана, вам следует нет подойдите к грилю, если он очень горячий.
- Включите пылесос, чтобы проверить положение шланга. Точный шланг будет дуть прямо в вентиляционное отверстие.
Шаг 5. Выложите внутреннюю часть гриля древесным углем
Используйте больше древесного угля, чем для приготовления мяса на гриле. Успешные результаты были достигнуты при заполнении гриля почти до краев. Поместите чугунную кастрюлю или тигель с песком в центр гриля, окруженный древесным углем.
Древесный уголь из твердых пород (или «кусков») горит сильнее и быстрее, чем брикетированный древесный уголь, что делает его лучшим выбором, если он доступен
Шаг 6. Зажгите уголь
Проконсультируйтесь с упаковкой древесного угля, чтобы узнать, можно ли зажигать уголь напрямую или для этого требуется жидкость для зажигалок. Дайте пламени равномерно распространиться.
Шаг 7. Подождите, пока уголь нагреется
Когда уголь станет сероватым и начнет светиться оранжевым светом, значит, он готов. Вы должны почувствовать тепло, просто стоя возле гриля.
Шаг 8. Включите промышленный пылесос, чтобы ввести воздух в уголь
Древесный уголь, подаваемый с воздухом снизу, может гореть очень горячо (до 2000 градусов по Фаренгейту). Остерегайтесь - могут возникнуть большие воспламенения.
Если вам по-прежнему не удается достичь достаточно высоких температур, поэкспериментируйте с заменой крышки, подавая воздух через вентиляционное отверстие
Шаг 9. Когда ваше стекло расплавится, очень осторожно воспользуйтесь металлическими инструментами, чтобы вынуть его и придать ему форму
Из-за низкой температуры метода гриля расплавленное стекло может быть жестче и труднее обрабатывать, чем стекло из печи. Сформируйте его с помощью трубки, формы или других инструментов, как обычно.
подсказки
- Некоторые пляжные пески можно использовать вместо чистого кварцевого песка, хотя получающееся в результате стекло может быть непрозрачным, обесцвеченным или менее качественным. Используйте самый белый, самый мелкий и однородный песок из имеющихся.
- Если ваш песок или добавки крупнозернистые, измельчите их пестиком или ступкой. Более мелкие частицы быстрее плавятся.
-
Измельченные куски старого стекла можно добавить в песок перед плавлением, чтобы переработать его в новое стекло. Старое стекло или «стеклобой» необходимо сначала проверить на наличие примесей, которые ослабят новое стекло, сделанное из него, - ищите пузыри.
При шлифовании стекла наденьте маску для лица, чтобы предотвратить случайное вдыхание
- Используйте высокотемпературную паяльную лампу, чтобы сплавить или отрезать небольшие кусочки, стержни или нити.
Предупреждения
- Всегда будьте осторожны с источниками высокой температуры. Никогда не пытайтесь делать стекло рядом с детьми или домашними животными.
-
Тушение очень горячего огня водой может усугубить ситуацию. Например, огонь, который горит при температуре 2000 градусов Цельсия, достаточно горячий, чтобы расщепить воду (H2O) на составляющие ее атомы водорода и кислорода, выделяя огромное количество тепловой энергии. При очень горячем пожаре лучше держать под рукой большое ведро с землей или песком.
Огнетушители класса D содержат хлорид натрия (поваренная соль) и используются для тушения металлических пожаров
