Стекло
Стекло — это расплавленная смесь из нескольких исходных веществ. Например, оконное стекло может содержать 60% кварцевого песка, 14% доломита, 5% известняка, 1% сульфата, 18% карбоната натрия и различные красители.
2.18.1. Производство стекла
Исходные вещества тонко перемалываются, смешиваются друг с другом и расплавляются в плавильной печи при температуре около 1600°С. После охлаждения примерно до 1000°С стекольный расплав становится настолько густым, что
Форма из древесины |
Стеклодувная трубка |
его можно формовать. В зависимости от способа формообразования говорят о дутьевом способе, способе вытягивания, Float-методе или формовании листового термически полированного стекла на поверхности расплава олова, о литом, прессованном или пеностекле, а также о стекловолокне. Стекло также можно подвергать и последующей обработке, например шлифованием.
ДУТЬЕВОЙ МЕТОД
При методе выдувания различают ручное выдувание и машинное выдувание. Для ручного выдувания используется стеклодувная трубка. С ее помощью можно выдувать закрытые на конце цилиндрической формы стеклянные сосуды, при помощи дутьевой формы также более сложные формы типа бутылок и стаканов для питья. Если торец цилиндра отрезать, то получается стеклянный валик. Его можно разрезать в продольном направлении и выпрямить в стеклянный лист. Отрезанные концы цилиндров используются как круглое оконное стекло (с утолщением посредине). Таким способом стекло производили на протяжении сотен лет.
Принцип работы машинного дутьевого способа такой же, как и у ручного способа с использованием дутьевых форм (рис. 2.235).
МЕТОД ВЫТЯГИВАНИЯ
При методе вытягивания из расплава стекла с помощью машин вытягивается широкая непрерывная полоса стекла желаемой толщины, которая после затвердевания разрезается на плиты.
Метод вертикального вытягивания стекла используется с 1914 года, подходит для изготовления тонких стекол толщиной от 0,5 мм.
Метод Либби-Оуэна используется с 1917 года и особенно подходит для изготовления толстого стекла толщиной до 30 мм (рис. 2.236).
Стеклянные листы получаются гладкими и имеют равномерную толщину. Все же перпендикулярно к направлению вытягивания они имеют небольшие продольные полосы, которые при дальнейшей обработке стекла должны быть ошлифованы.
Разделительный
стык
Утолщение
Стеклодувная трубка
Стеклянный
цилиндр
Рис. 2.235. Ручной дутьевой метод Стеклянная лента Стеклянная лента Метод вертикального вытягивания стекла |
m л у
Гибочныи
Трубчатый
охладитель
Вытягивающие или направляющие ролики
Метод Либби-Оуэна
Рис. 2.236. Метод машинного вытягивания
Варочный бассейн Канал (ванной стекловарен - перелива ной печи) (около 60 м) (10 м) |
Ванна расплава металла (около 70 м) |
Зона Канал охлаждения отвода (около 150 м) |
Зона 1 Всплывание расплава стекла по толщине юоо °С |
Регулирующая заслонка |
Смесь
исходных веществ расплавляется 1600°С
Зона 2
Охлаждаемый расплав становится твердым стеклом
650 °С
еэеоееее^
Горелки / на природном газе
Смесь и расплав ленное стекло |
-Горелки Верхние ^ Защитный Приподнимающие Вытягивающие
Жидкое стекло на природном газе ролики Жидкое олово газ валки и транспорти
ровочные валки
Рис. 2.237. Метод формования листового стекла на поверхности расплава
МЕТОД ФОРМОВАНИЯ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА НА ПОВЕРХНОСТИ РАСПЛАВА
При методе формирования стекла на поверхности расплава, который был разработан в 1950—1960 годах, расплав стекла поступает из варочного бассейна стекловаренной печи в ванну расплавленного олова. Над ванной расплавленного олова находится защитный газ, состоящий из смеси азота и водорода, который защищает жидкое олово от окисления под воздействием кислорода воздуха. Плотность олова равна 7,3 г/см3, что больше плотности расплава стекла, равной 2,5 г/см3. Поэтому стеклянный расплав всплывает на поверхность ванны расплавленного олова в виде плоскопараллельной стеклянной ленты с одинаковой толщиной от 1,5 до 12 мм с ровными обеими сторонами. Поэтому затвердевшее стекло больше не нужно полировать и шлифовать.
Большинство оконных стекол и зеркал в западной Европе производится именно таким способом.
Толщина стеклянной ленты реіулируется посредством настройки скорости течения или подачи расплава, но прежде всего с помощью верхних роликов. Похожие на толстые дисковые полотна с очень мелкими зубьями на обеих сторонах ванны расплава захватывают пластичную ленту стекла и транспортируют его в направлении охлаждающего канала. При этом в зависимости от угла настройки верхних роликов по отношению к ленте расплава стекла шириной в 3,2 м лента или «сжимается» (стекло становится толще), или «растягивается» (стекло становится тоньше). После всплывания стеклянного расплава возникающая бесконечная лента охлаждается примерно до 650°С, приподнимается с расплава олова и подается в охлаждающий канал. После свободного от внутренних напряжений охлаждения до комнатной температуры стеклянное полотно контролируется на наличие дефектов, частично с помощью лазерного луча, и после этого режется на листы. Листы штабе - Рис. 2.238. Литьевой метод лируются и подготавливаются к отправке (рис. 2.237).