Heute werden wir darüber sprechen, wie man zu Hause Glas mit eigenen Händen herstellt. Wir werden auch Methoden und Technologien zur Eigenherstellung von Glas und Glasprodukten betrachten, nämlich Öfen, Geräte und Werkzeuge zum Schmelzen von Glas.
In Fabriken und in Chemielabors werden Gläser aus einer Mischung gewonnen – einer gründlich gemischten Trockenmischung aus pulverförmigen Salzen, Oxiden und anderen Verbindungen. Beim Erhitzen in Öfen auf sehr hohe Temperaturen, oft über 1500 °C, zerfallen Salze in Oxide, die durch Wechselwirkung miteinander Silikate, Borate, Phosphate und andere bei hohen Temperaturen stabile Verbindungen bilden. Gemeinsam stellen sie Glas her.
Wir bereiten sogenannte Schmelzgläser vor, für die ein Labor-Elektroofen mit einer Heiztemperatur von bis zu 1000°C ausreichend ist. Sie benötigen außerdem Tiegel, eine Tiegelzange (um sich nicht zu verbrennen) und eine kleine flache Platte aus Stahl oder Gusseisen. Zuerst schweißen wir das Glas und dann finden wir eine Verwendung dafür.
Mischen Sie mit einem Spatel auf einem Blatt Papier 10 g Natriumtetraborat (Borax), 20 g Bleioxid und 1,5 g Kobaltoxid und sieben Sie es durch ein Sieb. Das ist unsere Last. Gießen Sie es in einen kleinen Tiegel und verdichten Sie es mit einem Spatel, sodass in der Mitte des Tiegels ein Kegel mit einer Spitze entsteht. Die verdichtete Mischung sollte nicht mehr als drei Viertel des Tiegelvolumens einnehmen, damit das Glas nicht ausläuft.
Stellen Sie den Tiegel mit einer Zange in einen auf 800–900 °C erhitzten Elektroofen (Tiegel oder Muffel) und warten Sie, bis die Mischung geschmolzen ist. Dies wird anhand der Blasenbildung beurteilt: Sobald diese aufgehört hat, ist das Glas fertig. Nehmen Sie den Tiegel mit einer Zange aus dem Ofen und gießen Sie das geschmolzene Glas sofort auf eine saubere Stahl- oder Gusseisenplatte. Beim Abkühlen auf dem Herd bildet das Glas einen blauvioletten Barren.
Um Gläser mit anderen Farben zu erhalten, ersetzen Sie das Kobaltoxid durch andere Farboxide. Eisen(III)-oxid (1-1,5 g) färbt das Glas braun, Kupfer(II)-oxid (0,5-1 g) grün, eine Mischung aus 0,3 g Kupferoxid mit 1 g Kobaltoxid und 1 g Eisenoxid ( III) - schwarz. Wenn Sie nur Borsäure und Bleioxid einnehmen, bleibt das Glas farblos und transparent. Experimentieren Sie selbst mit anderen Oxiden wie Chrom, Mangan, Nickel, Zinn.
Zerstoßen Sie das Glas mit einem Stößel in einem Porzellanmörser. Um sich nicht durch Bruchstücke zu verletzen, wickeln Sie Ihre Hand unbedingt mit einem Handtuch ein und bedecken Sie den Mörser mit einem Stößel und einem sauberen Lappen.
Gießen Sie feines Glaspulver auf dickes Glas, fügen Sie etwas Wasser hinzu und mahlen Sie es mit einer Glocke – einer Glas- oder Porzellanscheibe mit Stiel – cremig. Anstelle eines Glockenspiels können Sie auch einen kleinen Mörser mit flachem Boden oder ein poliertes Stück Granit nehmen – so taten es die alten Meister, als sie Farbe verrieben. Die resultierende Masse wird Schlupf genannt. Wir werden es auf die Aluminiumoberfläche auftragen, ähnlich wie bei der Herstellung von Schmuck.
Reinigen Sie die Aluminiumoberfläche mit Schleifpapier und entfetten Sie sie durch Kochen in einer Sodalösung. Zeichnen Sie auf einer sauberen Oberfläche den Umriss des Musters mit einem Skalpell oder einer Nadel nach. Bedecken Sie die Oberfläche mit einem Schlicker mit einer gewöhnlichen Bürste, trocknen Sie ihn über einer Flamme und erhitzen Sie ihn dann in derselben Flamme, bis das Glas mit dem Metall verschmilzt. Sie erhalten Emaille.
Wenn das Abzeichen klein ist, kann es mit einer Glasschicht bedeckt und im Ganzen in einer Flamme erhitzt werden. Wenn das Produkt größer ist (z. B. ein Teller mit einer Aufschrift), muss es in Abschnitte zerlegt und nacheinander mit Glas versehen werden. Um die Farbe der Emaille intensiver zu machen, tragen Sie das Glas erneut auf. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur Dekorationen, sondern auch zuverlässige Emailbeschichtungen zum Schutz von Aluminiumteilen in verschiedenen Geräten und Modellen zu erhalten. Da in diesem Fall die Emaille eine zusätzliche Belastung trägt, ist es wünschenswert, die Metalloberfläche nach dem Entfetten und Waschen mit einem dichten Oxidfilm zu bedecken; Dazu genügt es, das Teil 5-10 Minuten in einem Ofen mit einer Temperatur knapp unter 600 °C zu halten.
Natürlich ist es bequemer, den Schlupf großflächig nicht mit einem Pinsel, sondern mit einer Spritzpistole oder einfach durch Gießen aufzutragen (die Schicht sollte jedoch dünn sein). Trocknen Sie das Teil in einem Ofen bei 50–60 °C und geben Sie es dann in einen auf 700–800 °C erhitzten Elektroofen.
Und aus niedrig schmelzendem Glas können Sie bemalte Platten für Mosaikarbeiten vorbereiten. Zerbrochenes Porzellangeschirr (dieses erhalten Sie immer in einem Porzellanladen) übergießen Sie mit einer dünnen Schicht Schlicker, trocknen Sie es bei Zimmertemperatur oder im Ofen, schmelzen Sie das Glas auf den Tellern und bewahren Sie es in einem Elektroofen auf bei einer Temperatur von mindestens 700 °C.
Wenn Sie die Arbeit mit Glas beherrschen, können Sie Ihren Kollegen aus dem biologischen Kreis helfen: Dort werden oft Stofftiere hergestellt, und Stofftiere brauchen mehrfarbige Augen ...
Bohren Sie in eine etwa 1,5 cm dicke Stahlplatte mehrere unterschiedlich große Aussparungen mit konischem oder kugelförmigem Boden. Auf die gleiche Weise wie zuvor die mehrfarbigen Gläser verschmelzen. Gamma reicht vielleicht aus, und um die Intensität zu ändern, erhöhen oder verringern Sie den Gehalt des Farbzusatzes leicht.
Geben Sie einen kleinen Tropfen helles geschmolzenes Glas in die Aussparung der Stahlplatte und gießen Sie dann das irisfarbene Glas hinein. Der Tropfen dringt in die Hauptmasse ein, vermischt sich jedoch nicht mit ihr – so werden sowohl die Pupille als auch die Iris reproduziert. Kühlen Sie die Produkte langsam ab und vermeiden Sie plötzliche Temperaturschwankungen. Dazu löst man die ausgehärteten, aber noch heißen „Augen“ mit einer erhitzten Pinzette aus der Form, legt sie in losen Asbest und kühlt ihn bereits darin auf Raumtemperatur ab. .
Natürlich finden sich schmelzbare Gläser auch in anderen Anwendungen. Aber wäre es nicht besser, wenn Sie selbst danach suchen?
Und am Ende der Experimente mit Glas werden wir mit demselben Elektroofen versuchen, gewöhnliches Glas in farbiges Glas umzuwandeln. Die natürliche Frage ist: Ist es möglich, auf diese Weise Sonnenbrillen herzustellen? Es ist möglich, aber es ist unwahrscheinlich, dass Sie beim ersten Mal Erfolg haben, da der Prozess launisch ist und einige Fähigkeiten erfordert. Nehmen Sie die Gläser daher erst, nachdem Sie an den Glasstücken geübt haben und stellen Sie sicher, dass das Ergebnis wie erwartet ist.
Die Basis der Glasfarbe ist Kolophonium. Aus Resinaten, sauren Salzen, aus denen Kolophonium besteht, stellte man früher Trockner für Ölfarben her. Wenden wir uns noch einmal den Resinaten zu, denn sie sind in der Lage, auf Glas einen dünnen, gleichmäßigen Film zu bilden und als Träger des Farbstoffes zu dienen.
In einer Lösung von Natronlauge mit einer Konzentration von etwa 20 % lösen Sie unter Rühren und natürlich Vorsicht Kolophoniumstücke auf, bis die Flüssigkeit dunkelgelb wird. Nach dem Filtern etwas Eisenchlorid (FeCl3) oder ein anderes Eisensalz hinzufügen. Beachten Sie, dass die Konzentration der Lösung gering sein sollte und Salz nicht im Übermaß eingenommen werden sollte - der Niederschlag von Eisenhydroxid, der sich in diesem Fall bildet, stört uns. Wenn die Salzkonzentration niedrig ist, bildet sich ein roter Niederschlag aus Eisenresinat – genau dort wird er benötigt.
Filtern Sie den roten Niederschlag ab, trocknen Sie ihn an der Luft und lösen Sie ihn dann bis zur Sättigung in reinem Benzin auf (kein Auto-, sondern Lösungsmittelbenzin). Besser wäre es, Hexan oder Petrolether zu verwenden. Streichen Sie die Glasoberfläche dünn mit einem Pinsel oder einer Spritzpistole an, lassen Sie sie trocknen und stellen Sie sie für 5-10 Minuten in einen auf ca. 600 °C beheizten Ofen.
Aber Kolophonium gehört zu den organischen Stoffen und kann einer solchen Temperatur nicht standhalten! Das ist richtig, aber genau das ist es, was Sie brauchen – die organische Basis ausbrennen lassen. Dann verbleibt ein dünner Eisenoxidfilm auf dem Glas, der gut an der Oberfläche haftet. Und obwohl das Oxid im Allgemeinen undurchsichtig ist, lässt es in einer so dünnen Schicht einen Teil der Lichtstrahlen durch, kann also als Lichtfilter dienen.
Möglicherweise erscheint die Lichtschutzschicht zu dunkel oder im Gegenteil zu hell. Variieren Sie in diesem Fall die Versuchsbedingungen – erhöhen oder verringern Sie die Konzentration der Kolophoniumlösung leicht, ändern Sie die Brennzeit und -temperatur. Wenn Sie mit der Farbe, in der das Glas lackiert ist, nicht zufrieden sind, ersetzen Sie das Eisenchlorid durch ein anderes Metallchlorid, aber auf jeden Fall durch eines, dessen Oxid eine helle Farbe hat, wie zum Beispiel Kupfer- oder Kobaltchlorid.
Und wenn die Technologie sorgfältig an Glasstücken ausgearbeitet wird, ist es möglich, eine gewöhnliche Brille ohne großes Risiko in eine Sonnenbrille zu verwandeln. Denken Sie daran, das Glas vom Rahmen zu entfernen – der Kunststoffrahmen hält der Hitze im Ofen nicht so gut stand wie der Kolophoniumboden ...
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Um Glas zu erhalten, muss Sand geschmolzen werden. Sie müssen an einem sonnigen Tag über heißen Sand gelaufen sein, Sie können sich also vorstellen, dass dieser dafür auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden muss. Ein Eiswürfel schmilzt bei einer Temperatur von etwa 0 °C. Sand beginnt bei einer Temperatur von mindestens 1710 °C zu schmelzen, was fast dem Siebenfachen der Höchsttemperatur unseres üblichen Ofens entspricht.
Das Erhitzen einer Substanz auf eine solche Temperatur erfordert viel Energie und damit Geld. Aus diesem Grund fügen Glasmacher bei der Herstellung von Glas für den täglichen Gebrauch dem Sand eine Substanz hinzu, die dazu beiträgt, dass der Sand bei niedrigeren Temperaturen - etwa 815 ° C - schmilzt. Normalerweise handelt es sich bei dieser Substanz um Soda.
Wenn jedoch in der Schmelze nur eine Mischung aus Sand und Soda verwendet wird, kann eine erstaunliche Glasart erhalten werden – Glas, das sich in Wasser auflöst (ehrlich gesagt, nicht die beste Wahl für Gläser).
Um zu verhindern, dass sich das Glas auflöst, muss eine dritte Substanz hinzugefügt werden. Glasmacher fügen Sand und Soda zerkleinerten Kalkstein hinzu (Sie müssen diesen wunderschönen weißen Stein gesehen haben). Das Glas, das üblicherweise zur Herstellung von Fenstern, Spiegeln, Gläsern, Flaschen und Glühbirnen verwendet wird, wird Natronkalksilikat genannt. Ein solches Glas ist sehr haltbar und lässt sich in geschmolzener Form leicht in die gewünschte Form bringen. Neben Sand, Soda und Kalkstein enthält diese Mischung (Experten sagen „Mischung“) etwas Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Borsäure sowie Stoffe, die die Bildung von Luftblasen in dieser Mischung verhindern.
Alle diese Zutaten werden kombiniert und die Mischung wird in einen riesigen Ofen gegeben (der größte dieser Öfen kann fast 1.110.000 kg flüssiges Glas fassen).
Das starke Feuer des Ofens erhitzt die Mischung, bis sie zu schmelzen beginnt und sich von einem Feststoff in eine viskose Flüssigkeit verwandelt. Flüssiges Glas wird bei hohen Temperaturen weiter erhitzt, bis alle Blasen und Adern darin verschwinden, denn das daraus hergestellte Ding muss absolut transparent sein. Wenn die Glasmasse homogen und sauber ist, wird das Feuer reduziert und das Glas gewartet, bis sich das Glas in eine zähflüssige Masse verwandelt – wie ein heißer Toffee. Anschließend wird das Glas aus dem Ofen in eine Gießmaschine gegossen, wo es in Formen gegossen und geformt wird.
Bei der Herstellung von Hohlkörpern wie Flaschen muss das Glas jedoch wie ein Ballon aufgeblasen werden. Früher war das Glasblasen auf Jahrmärkten und auf Jahrmärkten zu sehen, heute wird dieser Vorgang oft im Fernsehen gezeigt. Sie haben wahrscheinlich Glasbläser gesehen, die ein Stück heißes Glas, das am Ende einer Röhre hängt, geblasen haben, um erstaunliche Figuren herzustellen. Aber auch mit Hilfe von Maschinen kann man Glas blasen. Das Grundprinzip des Glasbläsers besteht darin, in einen Glastropfen zu blasen, bis sich in der Mitte eine Luftblase bildet, die im fertigen Gegenstand zu einem Hohlraum wird.
Nachdem das Glas die nötige Form erhalten hat, lauert eine neue Gefahr: Beim Abkühlen auf Raumtemperatur kann es reißen. Um dies zu vermeiden, versuchen Handwerker, den Abkühlungsprozess zu kontrollieren, indem sie das gehärtete Glas einer Wärmebehandlung unterziehen. Im letzten Bearbeitungsschritt werden überschüssige Glaströpfchen mit speziellen Chemikalien von den Griffen von Tassen oder Poliertellern entfernt, um diese perfekt zu glätten.
Wissenschaftler streiten immer noch darüber, ob Glas als Feststoff oder als sehr viskose (sirupartige) Flüssigkeit betrachtet werden sollte. Da die Fenster alter Häuser unten dicker und oben dünner sind, behaupten manche, dass das Glas mit der Zeit abläuft. Allerdings kann man dagegen einwenden, dass frühere Fensterscheiben nicht perfekt eben waren und einfach mit der dickeren Kante nach unten in die Rahmen eingesetzt wurden. Selbst Glaswaren aus der römischen Antike weisen keine Anzeichen von „Fließfähigkeit“ auf. Das alte Fensterglas-Beispiel trägt also nicht zur Klärung der Frage bei, ob es sich bei Glas tatsächlich um eine hochviskose Flüssigkeit handelt.
Zusammensetzung (Rohstoffe) für die Glasherstellung zu Hause:
Quarzsand;
Soda;
Talamit;
Kalkstein;
Nephelin-Syenit;
Natriumsulfat.
Wie Glas zu Hause hergestellt wird (Produktionsprozess)
Als Zutaten werden in der Regel Altglas (Glasscherben) sowie die oben genannten Komponenten verwendet.
1) Die Bestandteile des zukünftigen Glases gelangen in den Ofen, wo alles bei einer Temperatur von 1500 Grad schmilzt und eine homogene flüssige Masse bildet.
2) Flüssiges Glas gelangt in den Homogenisator (eine Vorrichtung zur Herstellung stabiler Mischungen), wo es zu einer Masse mit gleichmäßiger Temperatur vermischt wird.
3) Die heiße Masse lässt man mehrere Stunden ruhen.
So entsteht Glas!
So etwas wie Glas umgibt uns überall: Fenster in einem Haus oder einem Auto, Aquarien, Geschirr, Dekorationsgegenstände, Retorten und Becher in Industrie und Medizin, sogar Uhren haben es. Interessante Fakten:
- Es dauert eine Million Jahre, bis sich Glas zersetzt.
- Bei der Verarbeitung behält Glas alle seine Eigenschaften.
- Die dickste Glasscheibe sind die Schirmaquarien in Sydney. Seine Dicke beträgt 26 cm.
Moderne Produktionstechnologien ermöglichen die Herstellung von Glas mit den unterschiedlichsten Eigenschaften und Qualitäten:
- Haushalt. Es wird im Alltag verwendet: Geschirr, Gläser, Dekorationsgegenstände.
- Technisch. Es ist ein sehr dichtes Glas, das in der Schwerindustrie verwendet wird.
- Konstruktion. Daraus werden Vitrinen, Buntglasfenster und Fenster hergestellt.
- Kugelsicher. Es wird verwendet, um die Sicherheit von Gebäuden, Autos usw. zu verbessern.
Wenn wir heute ein winziges Zifferblatt einer Uhr betrachten, können wir darüber nachdenken: Welches Glas ist besser, Saphir oder Mineral? Für die Veredelung unserer Fenster können wir Materialien in verschiedenen Farbtönen wählen: Blau, Rot, Grün oder gar keine Farbe. Kaufen Sie eine mattweiße, strenge Vase oder ein farbenfrohes, leuchtendes Freiformprodukt von professionellen Glasbläsern. Bei dieser Beliebtheit ist es sogar merkwürdig, dass nur sehr wenige Menschen über die Frage nachdenken: Wie wird Glas hergestellt? Was wird dafür benötigt?
Woraus besteht Glas?
Kurios ist nicht nur der Herstellungsprozess selbst, sondern auch, woraus Glas besteht. Die Basis bilden meist nur drei Zutaten, von denen jede ihre eigene Rolle im Herstellungsprozess spielt:
- Quarzsand ist die Basis. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1700⁰С.
- Limonade. Es trägt dazu bei, den Schmelzpunkt von Sand um die Hälfte zu senken und den Herstellungsprozess deutlich zu vereinfachen.
- Kalk. Diese Komponente ist für die Abdichtung unerlässlich. Wenn es nicht da wäre, könnten wir keine Blumen in eine Vase stellen, wir würden keinen Tee aus einem Glas trinken, da Wasser eine solche Legierung einfach auflösen würde.
Die Glasherstellung ist ein ziemlich heißer, mühsamer und gefährlicher Prozess. Zunächst werden alle Komponenten in einem speziellen Ofen gemischt und geschmolzen. Nachdem sich die Sandkörner zu einer homogenen Masse verbunden haben, wird sie in ein Bad aus geschmolzenem Zinn gegeben (seine Temperatur liegt über 1000⁰С). Aufgrund der unterschiedlichen Dichte der Materialien schwimmt die Glasmischung an der Oberfläche. Je weniger Masse sich im Blechbehälter befindet, desto dünnflüssiger wird die Probe. Anschließend werden die Rohlinge auf einem speziellen Förderband abgekühlt.
Neugierig in der Geschichte:
- Eines der ältesten Glaspartikel stammt aus dem 21. Jahrhundert. Chr. Im Süden Mesopotamiens wurde blaues transparentes Rohglas gefunden. Auch in Syrien, Ägypten und Phönizien wurde Glasmacherei betrieben.
- Viele Jahrhunderte lang galt Glas aus Venedig als das teuerste. Die Meister stellten ungewöhnlich dünne und schöne Produkte her: Geschirr, Schmuck, Spiegel, die sagenhaftes Geld kosteten. Venedig war lange Zeit ein Glasmonopol und die Geheimnisse der Handwerkskunst wurden streng gehütet. Im 13. Jahrhundert wurde die Produktion sogar auf die Insel Murano verlagert und den Handwerkern unter Androhung der Todesstrafe verboten, diese zu verlassen. Dennoch waren Glasmacher eine besondere, reiche und privilegierte Kaste. Eine für die damalige Zeit unerhörte Sache: Nachdem der Mann die Tochter eines solchen Meisters geheiratet hatte, zog er zur Familie seiner Frau!
- Einer der Weltmarktführer in der Produktion ist heute China, es kontrolliert ein Drittel des Weltmarktes. Und in der Zeit vom 14. bis 19. Jahrhundert wurde im Land überhaupt kein Glas produziert.
Solange es Glas gibt, gibt es Sorten davon, die sich in der Farbe unterscheiden. Woraus besteht blaues, grünes oder rotes Glas? Wie können Sie den Farbton des Materials ändern, um ein wunderschönes Buntglasfenster, eine Vase oder eine Skulptur zu schaffen? Es geht darum, verschiedene chemische Verbindungen hinzuzufügen, meist Oxide:
- Die rote Farbe entsteht durch die Zugabe von Eisenoxid.
- Violette und braune Farbtöne (alles hängt von der Menge ab) - Nickel.
- Die leuchtend gelbe Farbe ist Uran.
- Grüntöne - Chrom und Kupfer.
- Intensives Blau - Kobalt.
Übrigens noch ein weiteres Oxid – dieses Mal wird Aluminiumoxid zur Herstellung von Saphirglas für Uhren verwendet. Es ist sehr hart, man kann es nur mit einem Diamanten zerkratzen!
Glas ist ein interessantes und erstaunliches Material, das in vielen Bereichen des Lebens unverzichtbar ist.
Traditionell laden wir Sie ein, sich ein spannendes Video zur Glasherstellung anzusehen.
Bei der täglichen Verwendung von Glasgegenständen denkt fast niemand darüber nach, woraus dieses Material gewonnen wird. Wie entstehen manchmal erstaunlich schöne Einrichtungsgegenstände? Wie wird Glas hergestellt? Warum gelangt Sonnenlicht ungehindert durch das Fenster in den Raum? Wie kann es passieren, dass bestimmte Glasarten auch bei starkem Aufprall nicht zerbrechen?
Produktionstechnologie
Das Hauptmaterial für die Glasherstellung ist Quarzsand. Ja, genau der, der mit Sandstränden übersät ist und auf dem man im Sommer gerne barfuß laufen kann.
Die Glasherstellung beginnt damit, dass die auf elektronischen Waagen genau abgemessene Menge kleinster Quarze auf eine Temperatur von über 1500 Grad C erhitzt wird. Die Sandkörner schmelzen und bilden eine homogene Masse. In geringen Mengen werden ihnen Soda und Kalkstein zugesetzt. Zu welchem Zweck?
Die Soda fungiert bei diesem Prozess als eine Art Katalysator und führt dazu, dass der Sand bei einer niedrigeren Temperatur, etwa 850 Grad C, schmilzt. Dadurch sinken die Energiekosten der Produktion. Aber ohne Kalkstein wird Soda nicht verwendet. Diese Tatsache lässt sich einfach erklären: Geschmolzener Sand und Soda bilden beim Erstarren eine Substanz, die sich leicht in Wasser auflöst (nicht das beste Material für die Herstellung von Haushaltsgegenständen). Hier werden auch Magnesiumoxid, Aluminiumoxid und Borsäure zugesetzt. Sowie eine Reihe von Substanzen, die die Bildung von Luftblasen in der Masse verhindern.
Nachdem alle Komponenten auf eine bestimmte Temperatur gebracht wurden, erfolgt eine starke Abkühlung – dadurch wird verhindert, dass die Sandkörner wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren.
Glasregenbogen
Zerkleinerter Quarz (Sand) enthält in seiner natürlichen Form eine kleine Beimischung von Eisen, die den fertigen Produkten in Zukunft einen hellgrünen Farbton verleiht. Um das Material transparent zu machen, wird ihm Selen zugesetzt. Dieser Stoff gibt rötliche Töne ab, aber beim Mischen mit Eisen wird die Glasoberfläche farblos. Und woraus besteht Glas in verschiedenen Farbtönen, das manchmal nicht einmal einfarbig ist und in allen Farben des Regenbogens schimmert?
Um dem Material Farbe zu verleihen, werden der erhitzten Mischung Metalloxide zugesetzt. Kobalt ergibt satte blaue Farben. Wenn dem Produkt während des Herstellungsprozesses Mangan zugesetzt wird, glitzert es in violetten Farbtönen, und Grün entsteht durch eine Mischung aus Chrom und Eisen. Chromoxid eignet sich für Sonnengelb, Chrom- und Kupferoxide eignen sich für Smaragdgrün. Welche Komponenten zugesetzt werden, hängt vom Einsatzzweck der Glasanlage ab.
Das Geheimnis der Stärke
Der nächste Prozess nach dem Färben ist die Kristallisation der Mischung. Es wird auch als Homogenisierungsprozess bezeichnet. Dadurch werden alle Luftblasen, Streifen und andere Unregelmäßigkeiten entfernt, die die Qualität der Produkte weiter beeinträchtigen könnten.
Nach der Homogenisierung wird das zukünftige Glas in einen Tank mit geschmolzenem Zinn bei einer Temperatur von etwa 1000 Grad C geliefert. Da Zinn eine höhere Dichte hat, befindet sich auf seiner Oberfläche die flüssige Glasmasse. Wo es vollkommen glatt wird, kühlt es etwas ab und erhält Härte. Im nächsten Schritt wird die im Tank auf 600 Grad C abgekühlte Masse auf eine Rollenbahn überführt. Basierend auf den Regeln für die Herstellung von Glas mit hoher Qualität dauert es hier, bis die Temperatur auf 250 Grad C sinkt. Die Dauer des Prozesses erklärt sich aus der Notwendigkeit einer gleichmäßigen allmählichen Abkühlung, um vorzeitige Risse zu vermeiden .
Einzigartige abfallfreie Produktion
Am Ende des Förderers ist eine Vorrichtung installiert, die die Qualität des fertigen Materials kontrolliert, und beim kleinsten Fehler wird das Glas zum Umschmelzen mit einer neu vorbereiteten Mischung geschickt. Nach bestandener Qualitätskontrolle werden fertige Bögen im gewünschten Format geschnitten und entweder ins Lager oder zur Weiterverarbeitung geschickt. Es hängt alles vom Zweck des Produkts ab.
Die Rückstände nach dem Schneiden werden zum Umschmelzen erneut in die Mischung gegeben. Auch sämtliches abgelehntes Material wird dort veröffentlicht. Aufgrund der Art und Weise, wie Glas hergestellt wird, kann man mit Sicherheit sagen, dass diese Produktion abfallfrei ist.
Arten
Aufgrund seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften wird Glas nach mehreren Kriterien klassifiziert:
- nach Zweck (häuslicher Bedarf, industrielle Nutzung, Bauwesen);
- nach Art der Verarbeitung (chemische, mechanische und spezielle Technologien);
- je nach Oberflächenbeschaffenheit (matt, glänzend, mit verschiedenen Metallen beschichtet, mit und ohne Filmbeschichtung).
Eine klare Einteilung in Kategorien gibt es nicht. Bei der Klassifizierung gehen sie von der Technologie und der Herstellung von Glas aus. Das Endergebnis kann eine mehrschichtige Oberfläche mit bearbeiteten Kanten oder ein Produkt mit hoher Lichtdurchlässigkeit, kalt geschnitten, sein. Es ist zu beachten, dass ein separater Qualitätsparameter die Höhe der Lichtdurchlässigkeit ist. Es gibt kein Glas mit einem 100-Prozent-Wert, für den Hausgebrauch sind es 82 Prozent. Bei Hightech-Produkten: Mikroskopen, Teleskopen, diversen Objektiven und Präzisionsinstrumenten – liegt dieser Wert bei über 90 %.
In den letzten 10 Jahren erfreuten sich Produkte der Glasindustrie einer hohen Nachfrage. Souvenirprodukte, Möbel, Fenster- und Türkomponenten, Geschirr, verschiedene Behälter usw. werden aus Glas hergestellt. Damit die hergestellten Waren jedoch ihren Verbraucher finden, ist es notwendig, die Produktionstechnologie richtig auszuwählen und deren Genauigkeit zu kontrollieren Ausführung in allen Phasen des Prozesses. Eine weitere Nuance sind erhebliche Kapitalinvestitionen zu Beginn, die sich allein für den Kauf von Ausrüstung auf mehr als 100 Millionen Rubel belaufen. Aus diesem Grund geben viele Unternehmer die Glasproduktion im großen Stil auf und setzen auf das Recycling des Materials, was in der Anfangsphase ebenfalls ein profitables, aber kostengünstigeres Betätigungsfeld darstellt.
Merkmale des russischen Marktes
An der Spitze der Glasindustrie der Russischen Föderation stehen 11 Werke, die größten davon sind: JSC „AGC BSZ“ (Gebiet Nischni Nowgorod), JSC „Saratovstroysteklo“ (Gebiet Saratow), JSC „Salavatsteklo“ (Baschkortostan), LLC „ AGC Flat Glass Clean“, Pilkington Glass LLC (Region Moskau). Diese Unternehmen produzieren 90 % des inländischen Flachglases. Darüber hinaus stammen nur 30 % des Volumens der auf dem Markt befindlichen Glasprodukte aus dem Ausland.
Die Glasproduktion verbraucht 21 % der Rohstoffe, etwa 8 % des Brennstoffs und 13 % des Stroms des gesamten Industrievolumens der Russischen Föderation.
Glasarten
Abhängig von der Branche, die das Unternehmen bedienen wird, ist es möglich, die Produktion verschiedener Glasarten einzurichten. Zu den am häufigsten nachgefragten Modifikationen:
- Quarzglas. Die gebräuchlichste und am einfachsten herzustellende Materialart auf Basis von Quarzsand. Daraus hergestellte Produkte sind hitzebeständig und transparent, aber gleichzeitig sehr zerbrechlich. Solches Glas wird beispielsweise zur Herstellung von Kolben und anderen Laborglasgeräten verwendet.
- Kalk. Ein kostengünstig herzustellendes Material, das zur Herstellung von Glasbehältern, Flachglas und elektrischen Lampen verwendet wird.
- Führen. Der Zusammensetzung der Glasmasse werden Kieselsäure und Bleioxid zugesetzt. Es wird bei der Herstellung von Kristallen und Elementen von Funkkomponenten verwendet.
- Farbiges Glas. Es kann körpergefärbt, gezogen, gerollt, gemustert, glatt und zweilagig sein. Es wird als Verkleidungsmaterial für dekorative Verglasungen und zur Herstellung von Buntglasfenstern verwendet.
- Energie sparen(K-, I-, E-, I-Glas). Es entsteht durch Auftragen einer dünnen, unsichtbaren Schicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf die Glasoberfläche. Dadurch bleiben etwa 70 % der von Heizgeräten kommenden Wärme im Raum erhalten.
- Verstärktes Glas. Es wird zur Verglasung von Fensterkonstruktionen und Trennwänden in Industriegebäuden verwendet. In der Dicke des Glases befindet sich ein Metallgeflecht, wodurch die Struktur im Brandfall oder bei mechanischer Beschädigung nicht in Bruchstücke zerfällt, sondern entlang der Schnittlinie abbricht.
- getönt. Wird als Sonnenschutz verwendet. Es wird durch Zugabe von Metalloxiden eines bestimmten Farbtons zur Glasmasse hergestellt.
- Sonnenschutzglas. Die entsprechende Beschichtung wird durch Aufsprühen aufgetragen. Metalloxide dringen in die Glasdicke ein und verleihen der Oberfläche zusätzliche Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse.
- Gespanntes Glas. Das Material wird durch Wärmebehandlung gewonnen. Nach allmählicher Erwärmung und anschließender Abkühlung erhält das Glas mechanische Festigkeit, die den Einsatz beispielsweise in der Automobilindustrie ermöglicht.
- mehrschichtig (Triplex). Enthält mehrere Schichten, die mit transparenten Polymeren zusammengeklebt sind. Es hat eine hohe Beständigkeit gegen die Bildung von Durchgangslöchern, eine gute Schalldämmung und zerfällt beim Aufprall nicht in Bruchstücke. Es wird am häufigsten als Windschutzscheibe in Autos und bei der Herstellung von Doppelglasfenstern verwendet.
- Gemahlen. Gewöhnliches Glas wird erhitzt und in eine bestimmte Form gebracht. Dadurch werden verschiedenste Produkte mit komplexer, beispielsweise gebogener Konfiguration erhalten.
- Gepanzert. Mehrschichtiger Aufbau aus mehreren M1-Gläsern und einer polymeren photohärtbaren Zusammensetzung. Es kann filmisch und filmlos sein. Schützt zuverlässig vor Durchschüssen entsprechend der Durchschusswiderstandsklasse - B1, B2, B3, B4, B5.
- feuerfestes Glas. In Russland wird wenig produziert. Enthält eine Verstärkung, die bei einem Brand gesprungenes Glas an Ort und Stelle hält und so die Ausbreitung von Flammen verhindert.
Ausrüstung für die Glasproduktion
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Die Wahl der Ausrüstung hängt von der Art des herzustellenden Produkts ab. Dabei spielt der Hersteller praktisch keine Rolle. Inländische Einheiten stehen ausländischen Pendants qualitativ nicht nach. Alle Standardlinien verfügen über den gleichen Komponentensatz:
- Einheiten zur Aufbereitung von Rohstoffen. Dazu gehören Maschinen zur Abtrennung von Verunreinigungen, insbesondere Magnetabscheider, die Metallpartikel aus Sand extrahieren, sowie leistungsstarke Brecher zum Mahlen von Zutaten.
- Anlagen zum Chargenmischen (Ladungsmischer). Die Komponenten werden abhängig von der Zusammensetzung des Endprodukts ausgewählt.
- Wiegeausrüstung. Hochpräzise Waagen ermöglichen Ihnen die richtige Dosierung der Komponenten.
- Glasschmelzanlagen.
- Förderausrüstung. Notwendig für den Transport von Zutaten.
Sie benötigen außerdem eine Verpackungslinie und möglicherweise eine Sandstrahlmaschine.
Anlagen zur Herstellung unterschiedlicher Glasarten sehen recht ähnlich aus. Anlagen zur Herstellung von Autoglas gelten aufgrund der strengen Standardisierung des Endprodukts als eine der komplexesten. Es gibt spezielle Kühllinien, Klebemaschinen sowie Geräte zur Verarbeitung von Produkten mit Polymeren, die der Oberfläche zusätzliche Festigkeit verleihen.
Glasöfen
Zum Schmelzen von Glas werden spezielle Öfen mit unterschiedlichen technologischen Modi verwendet. Dieses Gerät wird nach zwei Indikatoren klassifiziert.
Klassifizierung nach technologischen Parametern
In kleinen Betrieben zur Herstellung von optischem, Beleuchtungs- und medizinischem Glas werden Topföfen eingesetzt. Die Ausrüstung ist für die Herstellung kleiner Produktmengen (im Ofen sind 1–16 Töpfe) mit hoher Lichtdurchlässigkeit und Gleichmäßigkeit ausgelegt.
Auch in der Glasindustrie werden häufig Badöfen mit kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Wirkung in Form massiver rechteckiger Behälter eingesetzt. Ihr Design und ihre Abmessungen können variieren. Zu den Linien gehören Anlagen mit geschmolzenem Zinn, in denen die Glasmasse abgekühlt wird.
Große Badeöfen sind mit Komplexen zur automatischen Steuerung der Brenner ausgestattet, die es ermöglichen, Druck, Temperatur und Gaskomponente auf der Arbeitsfläche zu regulieren und gleichmäßig zu verteilen.
Einteilung nach dem Heizprinzip
Nach dem Heizprinzip werden Plasma- und Elektroöfen unterschieden. Erstere arbeiten mit Brennstoffverbrennung und haben einen geringen Wirkungsgrad, da Wärmeenergie zum Erhitzen der Ladung und der Kessel verwendet wird.
Elektrische Anlagen ermöglichen die Herstellung aller vorhandenen Glasarten. Dabei fungiert Glasmasse als Heizelement, das unter dem Einfluss hoher Temperaturen die Eigenschaften eines Elektrolyten annimmt. Der Hauptvorteil der Anlagen ist das Fehlen von Wärmeverlusten durch austretende Gase.
Es gibt auch kombinierte Gas-Elektro-Öfen, bei denen die Charge mit Gas erhitzt wird und die Glasmasse durch direkten Widerstand erhitzt wird.
Woraus besteht Glas?
Gemäß der klassischen Technologie sind die Hauptrohstoffe bei der Glasherstellung Quarzsand, Natriumsulfat, Dolomit und Kalkstein. Um Produktionsprozesse zu beschleunigen, werden sogenannte Chargen eingesetzt – spezifische Oxide, die die Glasbildung fördern. Sie können basisch oder sauer sein. Um dem Glas die gewünschten Eigenschaften zu verleihen, werden Hilfszutaten verwendet - Mangan-, Chrom- und Kobaltfarbstoffe, Aufheller (Salpeter, Arsentrioxid) usw.
Die Grundbestandteile der Glasmischung sind Sand (70 %), Soda und Kalk (30 %). Nach Zugabe weiterer Stoffe entsprechend dem technologischen Verfahren wird die Masse gemischt, geschmolzen, abgekühlt und in Platten einer bestimmten Größe geschnitten. Moderne Produktionslinien sind für die Herstellung von Flachglas mit einer Dicke von 2-50 mm und einer Größe von 5x3 m² ausgelegt.
Glasproduktionstechnologie + Video, wie sie es machen
Seine Herstellung ist ein arbeitsintensiver und mühsamer Prozess, der professionelles Technologiewissen und große Investitionen erfordert. Die klassische Methode der Glasherstellung basiert auf dem Schmelzen der Ausgangsmasse, wobei zusätzlich Entfärbungsmittel, Dämpfungsmittel, Farbstoffe, Verstärker usw. hinzugefügt werden. Anschließend wird die Zusammensetzung abgekühlt und anhand der angegebenen Parameter geschnitten. Derzeit sind zwei Glasproduktionstechnologien weltweit beliebt.
Emil-Furko-Methode
Die Technologie basiert auf dem vertikalen maschinellen Ziehen des Materials. Die Glasmasse wird in einem Glasschmelzofen geschmolzen und mittels Rollwellen ausgezogen und anschließend in den Kühlschacht geleitet und geschnitten. Fast fertige Bleche werden geschliffen und poliert. Die Dicke der Produkte wird durch Veränderung der Ziehgeschwindigkeit reguliert.
Float-Methode [main]
Die Technologie geht davon aus, dass die geschmolzene Glasmasse aus dem Ofen auf horizontalen Paletten platziert und einem Floatbad mit geschmolzenem Zinn und einer Gas-Luft-Atmosphäre zugeführt wird. Das zukünftige Glas nimmt an der Oberfläche eine flache Form an und ist mit Zinnpartikeln gesättigt. Anschließend werden die Bleche abgekühlt und geglüht. Die Hauptvorteile des Verfahrens liegen in der hohen Produktivität und dem Verzicht auf eine Nachbearbeitung (Schleifen, Polieren). Darüber hinaus verfügt dieses Glas über:
- richtige Geometrie, gleiche Dicke im gesamten Blech;
- gute Qualität;
- Transparenz;
- hervorragende optische Eigenschaften.
Auf ähnliche Weise wird verstärktes Glas mit gemusterten Zellen hergestellt.
Vollständiges Video über den gesamten Prozess, einschließlich der Sandvorbereitung:
Zusätzliche Verarbeitung
In diesem Fall handelt es sich um das Auftragen von Lackmaterialien auf die Seite des Glases, die nicht mit geschmolzenem Zinn in Berührung kam. Die Technologie findet Anwendung bei der Erstellung nicht standardmäßiger Designlösungen.
Aufgrund der hohen Ausrüstungskosten und der hohen Komplexität des Produktionsprozesses bevorzugen viele Unternehmer das Nebengeschäft der Glasverarbeitung oder die Herstellung bestimmter Produkte – Souvenirs, Spiegel, Glasmöbel, doppelt verglaste Fenster und verschiedene Dekorationsprodukte.
Spiegelproduktionstechnologie
Die Spiegeloberfläche entsteht durch dekorative Bearbeitung von Flachglas. Entlang der Kante des Werkstücks werden Facetten mit einer Breite von 4–30 mm und einem Neigungswinkel zur Vorderfläche von 5–30° angebracht.
Anschließend wird auf der Rückseite eine reflektierende Schicht aus Silber mit einer Dicke von 0,15–0,3 µm aufgetragen und zum elektrochemischen Schutz der Silberschicht mit einem Film auf Kupferbasis überzogen. Abgerundet wird der Prozess durch das Auftragen von Farben und Lacken, die eine mechanische Beschädigung der Oberfläche verhindern. Als Epoxidlacke können Polyvinylbutyral- und Nitroepoxidzusammensetzungen verwendet werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Spiegeln ist die Glasmetallisierung durch Vakuumverdampfung und Kathodenzerstäubung.
Produktionstechnologie für farbiges Glas + Video
Im Aussehen und dementsprechend in der Herstellungstechnologie werden verschiedene Arten von Flachglas unterschieden: gezogenes, gemustertes, glattes, in der Masse gefärbtes, zweischichtiges Glas, hergestellt durch Aufbringen von Oxidfilmen einer bestimmten Farbe.
Die Grundzusammensetzung des Materials ähnelt derjenigen, die zur Herstellung von Fensterglas verwendet wird. Zum Färben werden am häufigsten Molekularfarbstoffe verwendet. Am gefragtesten sind Produkte in den Farben Rot, Blau, Grün, Violett, Blau, Milchweiß, Gelb, Orange und Schwarz.
Je nach Art der Beizung kann Glas transparent, gedeckt oder marmorartig sein. Im letzteren Fall wird der Effekt durch unvollständige Vermischung der farbigen Glasmasse mit undurchsichtigem Glas erreicht.
Als Farbstoffe wirken Metalloxide, Schwefelverbindungen von Eisen, Blei, Cadmium und Kupfer sowie Schwefel und Selen. Die Intensität der Farbe hängt sowohl vom gewählten Farbstoff als auch von den Eigenschaften des Glases selbst ab. Durch das Experimentieren mit mehreren Pigmenten ist es möglich, Dutzende von Farboptionen zu erhalten.
Die Unterschiede zwischen der Produktionstechnologie von farbigem Glas und der Herstellung von gewöhnlichem Flachglas liegen in den Besonderheiten der Schmelz- und Formprozesse. Daher muss beim Kochen besonderes Augenmerk auf die Einhaltung der Temperatur- und Gasbedingungen sowie auf den Algorithmus für die Zufuhr der Ladung in den Ofen und die Rückführung der Scherben gelegt werden. Beim Erhitzen verdunsten eine Reihe von Farbbestandteilen bzw. bereits kleine Abweichungen von der Technik können zu minderer Qualität führen.
Aufgrund des erheblichen Unterschieds in der Wärmeübertragung der Außen- und Innenschichten härten erstere beim Abkühlen schneller aus. Je dünner das Band ist, desto gleichmäßiger kühlt es ab. Aus diesem Grund wird das vertikale Schiffchenziehverfahren für die Herstellung von verdicktem Flachglas nicht verwendet.
Das Schmelzen von farbigem Glas erfolgt in Glasschmelzöfen mit einer Kapazität von 2–15 Tonnen pro Tag und einem Becken geringer Tiefe (300–700 mm). Der Garmodus richtet sich nach der Art und Zusammensetzung des Glases sowie den Eigenschaften der verwendeten Zusatzstoffe. Vor einiger Zeit begann man, farbige Gläser in Direktheizöfen ohne Rekuperatoren und Regeneratoren zu schmelzen.
Anforderungen an Produktionsanlagen
Heute gilt die Glasproduktion mit einer Kapazität von etwa 600 oder mehr Tonnen Produkten pro Tag als die profitabelste. Dementsprechend sollte der Standort der Anlage unter Berücksichtigung des Vorhandenseins nahegelegener Quarzsand- und Glasbestandteile, dichter Wohnorte der Bevölkerung und von Straßen, einschließlich Eisenbahnknotenpunkten, ausgewählt werden.
Der technologische Zyklus ermöglicht die Einführung von Eisenbahnschienen auf dem Gelände des Unternehmens bzw. das Vorhandensein offener brennbarer Strukturen, Beschichtungen und Decken in den Strukturen sollte ausgeschlossen sein und die Breite der Zufahrtsstraßen sollte für die Feuerversorgung ausreichend sein Motoren.
Gebäude, in denen die Glasproduktion direkt durchgeführt wird, gehören hinsichtlich des Brandschutzes zur Kategorie D, die übrigen Gebäude zur Kategorie D.
Nach den aktuellen Hygienestandards gehört die Glasproduktion zur Klasse III und muss durch eine 300 m breite Sanitärschutzzone getrennt sein. Außerdem müssen im Betrieb eine Abwasserfilteranlage und Luftfilter installiert sein.
Jedes Gebäude im Unternehmen muss an Wasserversorgung, Kanalisation, Stromversorgung, Wärmeversorgung, Gasversorgung und Strömungslüftung angeschlossen sein.
Art und Anzahl der Gebäudegeschosse hängen von der Zusammensetzung, Art, Menge und Größe der Produktionsanlagen ab. In der Regel handelt es sich um einstöckige, mehrfeldrige Gebäude mit einem Stützenraster von 30 x 12 und 36 x 12 m und einer Höhe von 14,4 und 16,5 m. Der Rahmen der Gebäude besteht aus vorgefertigten Stahlbeton- oder Stahltragkonstruktionen.
Trends in der Entwicklung der Glasproduktion
Die moderne Glasproduktion entwickelt sich in drei Hauptbereichen: Verbesserung der Arbeitsbedingungen, Automatisierung von Prozessen und Fokussierung auf die Herstellung „grüner“ Produkte.
Zur Lösung der gestellten Aufgaben werden neue Technologien entwickelt und eingeführt, darunter Weiterentwicklungen in der IT-Branche, aktive Modernisierung bestehender Produktionsanlagen, Einführung spezieller Programme zur Verkürzung des Arbeitstages, Arbeitnehmerversicherung und Installation von effizienten Lüftungsgeräten.
Unternehmen versuchen, die Umweltschäden, die beim Glasschmelzen entstehen, durch den aktiven Einsatz von Recyclingmaterialien zu kompensieren.
