Как делают стекло

В одном городе на улице Сиреневой в многоэтажном доме жил мальчик Никита. У мальчика была собака. Она прожила очень долго и знала обо всём на свете. Собаку звали Вэнди.

Вэнди была волшебной собакой, но об этом знал только мальчик.

– Вэнди, сегодня у нас в школе один мальчик разбил стекло в кабинете литературы. Его вызывали к директору, наверное, и родителей вызовут. Вот ему попадёт!

– Конечно, попадёт, потому что бить стёкла в школе нельзя!

– Вэнди, а где добывают стекло? В горах? Из-под земли выкапывают? Достают со дна моря? Из огромных глыб стекла вырезают стаканы и выпиливают стёкла?!

– Нет, Никита, всё совсем не так.

Стекло изобретено человеком. В природе оно существует, но не в таком виде, как ты привык видеть. Настоящее природное стекло – это горный хрусталь и обсидиан.

Кристаллы горного хрусталя.

Го́рный хруста́ль – минерал, чистый природный диоксид кремния, он является бесцветной, прозрачной разновидностью кварца. В России хрусталь встречается на Урале, в Якутии, Забайкалье и Приморье.

Горный хрусталь с давних времён был окружён ореолом загадочности. Раньше люди считали, что это обращённая в лёд с помощью магии вода. Хрусталь в переводе с греческого означает «лёд». Хрусталю приписывали магические свойства, изготавливали из него украшения и талисманы, шары для ясновидения. Индейцы майя делали устрашающие черепа.

Но из горного хрусталя вырезать оконное стекло не получится. Во-первых, таких огромных кусков в природе не встречается, во-вторых, это очень сложно и дорого.

В современном мире горный хрусталь используют для изготовления ювелирных украшений, в радиоэлектронике, при изготовлении призм и линз.

Хрустальный череп.

Художественное изделие из горного хрусталя.

– Вэнди, а что такое «абсидал»?

– Никита, надо говорить не «абсидал», а обсидиан.

Обсидиа́н – магматическая горная порода, состоящая из вулканического стекла. Обсидиан появляется при извержениях вулканов. Горные породы плавятся от высокой температуры внутри вулкана, затем быстро остывают на воздухе, превращаясь в стекло чёрного, ярко-красного, голубовато-синего, радужного или серого цвета. Самый красивый с мелкими серебристыми пузырьками воздуха внутри.

Обсидиан сыграл большую роль в истории человечества: из него изготовляли орудия труда, оружие, зеркала и украшения. Свои колюще-режущие орудия майя и ацтеки, не умевшие выплавлять железо, изготавливали именно из обсидиана. Их ножи были очень острыми!

В настоящее время он используется для ювелирных украшений, добавки в цемент и для придания тёмного

оттенка стеклу. Оконное стекло из него не получится. Также из него не сделаешь стакан или вазу для цветов. Обсидиан.

Нож Майя из обсидиана.

– Вэнди, так из чего же делают стёкла для окон?

– Стекло делают из песка.

– Из обыкновенного песка? – удивился мальчик.

– Да, Никита, и сейчас я тебе расскажу и покажу, как это происходит.

Песок состоит из почти чистого минерала кварца. Природный песок – рыхлая смесь зёрен размером 0,10-5 мм – образовался при разрушении горных пород, содержащих примеси гранита, слюды, глины и многих других элементов. Для изготовления стекла песок очищают от посторонних примесей, промывают, просеивают и нагревают для удаления частичек металла. В результате получается чистый кварцевый песок. Из такого песка можно изготовить стекло.

– Вэнди, как из песка получается стекло? Его делают с помощью могучих волшебников? Или варят в огромных кастрюлях? – спросил Никита.

– Нет, Никита, кастрюли и волшебники для этого не нужны. Для того чтобы понять, как песок превращается в стекло, мы отправимся на стекольный завод.

– Стекольный, потому что он сделан из стекла? – улыбнулся Никита.

– Нет, Никита, потому что на этом заводе изготавливают оконное стекло.

Первым делом необходимо приготовить шихту.

– Шахту? – удивлённо переспросил мальчик.

– Нет, шихту, – уточнила Вэнди.

Шихта представляет собой однородную увлажнённую смесь предварительно подготовленных сырьевых материалов: песка и специальных добавок.

– А зачем песку специальные добавки? – поинтересовался Никита.

– Добавки служат для того, чтобы процесс плавки песка проходил быстрее и стекло становилось лучше. В состав оконного стекла входят кварцевый песок, карбонат натрия, известняк, сульфат натрия, доломит, нефелиновый сиенит. Перед плавкой в шихту добавляют битое стекло.

– Песок плавят?! – не смог скрыть своего удивления мальчик.

– Да, – ответила Вэнди, – песок плавят. Сейчас мы с тобой отправимся в цех плавки. Только будь осторожен: здесь очень жарко!

Состав для стекла – «шихту» – на специальных тележках загружают в большие плавильные печи. В каждой печи установлено по шесть пар газовых горелок. За работой горелок следят операторы с помощью камер и мониторов.

Специальные камеры установлены в плавильной печи. Температура плавления песка – 1700 градусов. Она такая огромная, что ближе чем на метр к печи не подойти.

Печь изнутри.

Специальная видеокамера.

Это камера, установленная в печи. По шлангам подаётся жидкий азот для охлаждения. Температура жидкого азота в среднем составляет минус 200 градусов.

Ну вот, песок с добавками расплавился и превратился в стеклянную массу. Пора делать из него стекло.

Первую машину для производства листового стекла придумал бельгийский инженер Фурко в 1902 году. Из плавильной печи стекло вытягивалось вверх при помощи прокатных валиков. Этот способ назывался «Метод вертикальной вытяжки стекла». Но уже в середине 20-го века ему на смену пришёл новый метод. Его изобрёл англичанин Пилкингтон. Он придумал способ, при котором расплавленное стекло выливают на расплавленное олово. Стекломасса растекается по расплавленному олову тонким слоем.

– Вэнди, но ведь расплавленное стекло смешается с расплавленным оловом! – воскликнул мальчик.

– Нет, Никита, не смешается. Плотность олова больше плотности стекла.

Способ Фурко. Стеклянная масса с помощью роликов поднимается вверх их плавильной печи.

Вверху изгибается и попадает на стол с роликами, на котором остывает и режется.

– Как это? – спросил мальчик.

– Никита, представь, что ты в стакан с водой налил растительное масло. Что произойдёт?

– Я знаю! – с радостью воскликнул мальчик. – Один раз я хотел смешать воду и растительное масло. Ничего не получилось. Масло всплыло вверх и покрыло воду плёнкой, как я ни размешивал.

– Никита, то же самое происходит с оловом и стеклом. Стекло как масло растекается по поверхности олова тонким слоем. Когда слой стекла подходит к противоположной стороне ванны с оловом, его температура примерно равна шестистам градусов.

Здесь ленту стекла захватывают и тянут вперёд зубчатые валики. Чем больше скорость вращения валиков, тем тоньше получается стекло. Далее стекло попадает на очень длинный стол, поверхность которого состоит из роликов.

Метод Пилкингтона. Стеклянная масса выливается в ванну с оловом.

Движется к противоположному краю ванной.

Охлаждается до 50 градусов по цельсию.

Режется специальным станком.

Готовое стекло отправляется на склад.

Пока стекло движется по этому столу, оно остывает и режется по размеру специальным механизмом. Размер такого листа может достигать три на шесть метров, а вес 200 килограммов. После резки по нужному размеру стекло складывают в пачки и отправляют на склад.

– Теперь тебе всё понятно, Никита?

– Да, со стеклом всё понятно! Вэнди, а на каких станках делают бутылки? – спросил любопытный мальчик.

– Да, Никита, сейчас я тебе покажу.

– Как интересно! Вэнди, расскажешь в следующий раз, из чего делают сахар?

– Конечно, расскажу, но сейчас нам пора домой.

Производство бутылок.

Производство банок.

  Вэнди всегда радовалась, что Никита растёт любознательным и умным мальчиком. Волшебной собаке нравилось отвечать на его вопросы. Но всё надо делать вовремя. Особенно приходить домой к ужину.