Come è fatto il vetro? Vetro: cos'è, tipi, tecnologia di produzione, proprietà, scopo Di cosa è fatta la composizione di vetro per bambini.

Vetreria, finestre nelle case e molto altro ancora: questi sono arredi familiari per noi oggi. Tuttavia, molti secoli fa, i calici di vetro erano incredibilmente costosi e potevano essere trovati solo sulle tavole dei nobili più ricchi e nobili.

Di cosa è fatto il vetro e come hanno imparato a realizzarlo?

Storia dell'invenzione del vetro

Il vetro è conosciuto almeno duemila anni fa. L'antico storico romano Plinio descrisse l'incidente a seguito del quale fu inventato. Secondo la sua versione, un giorno i marinai che trasportavano soda sulla loro nave sbarcarono per trascorrere la notte su una riva ricoperta di pura sabbia dorata.

Accesero un fuoco per preparare la cena e tenersi al caldo. Per caso, un sacco del loro carico si ruppe e la soda si rovesciò nel fuoco. Di notte pioveva, lavava via la cenere e i tizzoni, e i marinai vedevano una superficie di vetro lucente al posto del fuoco.

Componenti per la lavorazione del vetro

È così che è stato effettivamente inventato il vetro o, come dice un'altra versione, è stato ottenuto durante esperimenti con la cottura di pentole di terracotta - ma le persone hanno imparato il segreto della sua preparazione molto tempo fa.

Per produrre il vetro sono necessari tre componenti principali.

Sabbia di quarzoè pura sabbia di fiume costituita da ossido di silicio. La proporzione di sabbia nella miscela per la fusione del vetro è di circa il 75%. Si scioglie ad una temperatura molto elevata: deve essere riscaldato fino a 1700 gradi Celsius. La trasparenza e la qualità dei futuri prodotti in vetro dipendono in gran parte dalla qualità della sabbia. I soffiatori di vetro veneziani, che producevano il vetro di Murano più famoso nell'Europa medievale, portavano appositamente la sabbia dalla provincia dell'Istria, e per il vetro di Boemia gli artigiani frantumavano pezzi di quarzo in sabbia fine.

Soda (o potassio) necessario per sciogliere la sabbia ad una temperatura più bassa. Aggiungendo la soda alla sabbia nella proporzione richiesta, la temperatura di riscaldamento della miscela di vetro si riduce di quasi la metà.

Durante il processo di riscaldamento, la soda si decompone in ossido di sodio o di potassio, che funge da catalizzatore di fusione. Anticamente si otteneva dalla lisciviazione delle ceneri dopo aver bruciato alghe o legno di conifere. La proporzione di soda nella miscela per vetro è di circa il 16-17%.

Calce o ossido di calcio, rende il vetro insolubile dalla maggior parte dei prodotti chimici, resistente e brillante. I soffiatori di vetro boemi iniziarono ad aggiungerlo al vetro nel XVII secolo, utilizzando pietra calcarea o gesso.

Inoltre, oggi alla miscela per la preparazione del vetro vengono aggiunti solfato di sodio, talamit e nefelina sienite. Per ottenere vetro multicolore, come additivi vengono utilizzati ossidi di vari metalli: rame, ferro, argento, ecc.

Fasi della produzione della lastra di vetro

Tutti gli ingredienti da cui viene prodotto il vetro vengono caricati in un forno e riscaldati fino alla formazione di una massa liquida omogenea.

La massa fusa viene caricata in un omogeneizzatore e miscelata fino a completa omogeneità.

La massa vetrosa viene versata in un lungo contenitore contenente stagno fuso. Sulla sua superficie, il vetro viene versato in uno strato uniforme di uguale spessore, raffreddandosi gradualmente.

Il nastro di vetro congelato entra nel trasportatore, dove lo spessore viene controllato e tagliato in pezzi di vetro standard. I bordi irregolari tagliati e i difetti che non superano il controllo di qualità vengono inviati alla rifusione.

La lastra di vetro finita viene sottoposta al controllo qualità finale e inviata al magazzino del prodotto finito.

Il vetro viene prodotto in modo simile per la produzione di stoviglie, strumenti di misura, decorazioni per alberi di Natale e altri prodotti. La composizione del vetro può variare a seconda delle proprietà che si intende avere.

Inoltre, per aumentarne la resistenza, può essere sottoposto ad un procedimento di indurimento, acquisendo la capacità di resistere a forti urti sulla superficie.

Oggi popolari sono i vetri duplex e triplex, incollati insieme con composti speciali da due o tre strati di vetro sottile. Tuttavia, la base di ciascuno di essi è la sabbia di quarzo dorato, il bicarbonato di sodio e la calce ordinaria.

Risponderemo finalmente alla domanda che tormenta molti: "Come è fatto il vetro trasparente dalla sabbia opaca?"
Cominciamo dal fatto che qualche tempo fa il vetro in linea di principio non esisteva e le persone vivevano nelle caverne. E con l'avvento di questo materiale fragile e trasparente la vita è cambiata radicalmente. Pensa tu stesso quante cose di vetro ci circondano oggi: vetrine, telescopi, schermi di computer, bicchieri, contenitori vari, persino le persone hanno imparato a costruire case in vetro.

Immagina quanto vetro produce una persona e quanta sabbia usa. Come per ogni produzione, la pianta riceve prima la materia prima: la sabbia. E questa sabbia, non una sabbia qualsiasi, ma una sabbia speciale: il quarzo. Rispetto al quarzo marino, è molto più piccolo e più bianco.

La prima fase della produzione è il forno. In questa fornace vengono poste fino a 170 tonnellate di sabbia alla volta e la temperatura viene aumentata fino a 1500 gradi. La formula del vetro non è solo sabbia (anche se è la maggioranza), ma anche alcune sostanze che ne aumentano la resistenza. Nota: forza, ma non trasparenza. Ecco i nomi di alcuni componenti: solfato, spago da campo, soda, salnitro, dolomite. La soda, ad esempio, è necessaria solo per far sciogliere la sabbia più velocemente.

Già nella fornace, l'intera miscela si trasforma in vetro. È solo che è ancora liquido. Successivamente, finché il vetro non si è raffreddato e indurito, viene versato negli stampi (ad esempio per realizzare bottiglie). Uno speciale impianto automatizzato taglia in pezzi uguali la massa di vetro plastica che fuoriesce dal forno e invia tali pezzi alla macchina di stampaggio. Poiché le principali funzioni produttive sono svolte dalle macchine, assume rapidamente la forma desiderata senza avere il tempo di indurirsi prima.

Quindi il segreto sta nel forno stesso? È possibile che l'alta temperatura possa rendere trasparente una cosa opaca? NO!

Rimarrai sorpreso, ma in realtà la sabbia era trasparente già prima di arrivare in fabbrica. Per verificarlo, abbiamo bisogno di un microscopio.

Di cosa è fatta la sabbia? Esatto, dai granelli di sabbia. Questi sono quelli che devi guardare al microscopio. Infatti ogni granello di sabbia di quarzo è trasparente! "Perché allora, quando raccogli la sabbia nel palmo della mano, non brilla come l'acqua?"

E qui entrano in vigore le leggi della fisica. Il fatto è che i granelli di sabbia sono elementi separati con diverse facce. Sono proprio questi bordi che rifrangono il raggio di luce che cade su di essi. Si crea così una sensazione di “opacità”.

Per una comprensione ancora maggiore, conduciamo un esperimento. Prendiamo una bottiglia trasparente e rompiamola con un martello. Macinare ulteriormente i frammenti in un mortaio. Ora li versiamo sul tavolo e cosa vediamo? E vediamo una pila di vetro opaco.

Nel forno tutto avviene con precisione, ma al contrario rispetto al nostro esperimento. Il forno unisce i granelli di sabbia "spaccati" in un tutt'uno. Qui i parametri geometrici di ogni singolo granello di sabbia non sono più importanti, poiché si scioglieranno tutti e si fonderanno in uno solo. Otterrai un grosso granello di sabbia, che trasmetterà facilmente la luce, ad es. Vetro su ordinazione.

Non appena le persone hanno imparato a produrre il vetro trasparente e ad usarlo nella vita, è nata la necessità del vetro opaco. Sono state inventate polveri speciali che non solo possono scurire il materiale trasparente, ma anche dargli il colore desiderato. Ecco come viene creato il vetro personalizzato in modo apparentemente semplice.

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Cos’è che non puoi fare con le tue mani al giorno d’oggi? Che si tratti di un normale mestiere, di un capo d'armadio, di mobili, ecc. Come fare il vetro a casa? — Sembrerebbe come se si sciogliesse il vetro, non è realistico. Nel mondo moderno, nulla è impossibile. La cosa principale in questa materia è il desiderio. E in questo articolo troverai un algoritmo dettagliato passo dopo passo per un'attività così divertente e interessante come realizzare il vetro.

Cosa si sa della lavorazione del vetro?

È noto dalla storia che la lavorazione del vetro è un processo molto antico. Come è fatto? L'arco temporale risale approssimativamente al periodo antecedente al 2500 a.C. In precedenza, un'occupazione così rara e preziosa è stata ora sostituita dalla produzione diffusa di questo materiale.

I prodotti in vetro si trovano ovunque. Sono usati come contenitori, elementi domestici e decorativi, isolanti, fibre di rinforzo e altre cose. Gli occhiali differiscono solo per il materiale costitutivo utilizzato per la produzione. Ma il processo stesso è quasi lo stesso.

Materiali di base di cui avrai bisogno:

l'elemento principale è la sabbia di quarzo (biossido di silicio);
carbonato di sodio o soda;
ossido di calcio, noto anche come calce;
forno per la fusione del vetro;
altri sali e ossidi che possono essere utilizzati individualmente in aggiunta (ossidi di alluminio, ferro, magnesio, piombo e sali di calcio o sodio);
indumenti protettivi;
griglia;
carbone;
stampi ed altri elementi per dare forma;
crogiolo ignifugo.

Metodi per produrre il vetro utilizzando una fornace

Il primo modo per saldare il vetro a casa è utilizzare un fornello.

Acquistare sabbia di quarzo:

Questo materiale è la base per la produzione del vetro. Il vetro, che non contiene impurità di ferro, ha i suoi vantaggi: è leggero. Lo stesso non si può dire del bicchiere in cui è presente. Avrà un odore verde.
È importante indossare una maschera prima di iniziare il lavoro. La sabbia di quarzo è a grana fine e penetra facilmente nella cavità nasale e ulteriormente nei polmoni. Questo, a sua volta, irriterà la tua gola.
Puoi acquistare facilmente la sabbia di quarzo in un negozio online specializzato. Il suo costo è basso.

Importante! Il costo approssimativo della quantità necessaria sarà di circa 20 USD. e. In futuro, potrai acquistarne fino a una tonnellata, il cui costo approssimativo sarà di 100 USD. e. Questo se prevedi di lavorare su scala industriale.

Succede che trovare sabbia di alta qualità non è così facile e contiene più impurità. Non essere arrabbiato. In questo caso, il biossido di manganese verrà in soccorso. Dovrebbe essere aggiunto in piccole quantità. Se la tua idea è un vetro con una sfumatura verdastra, non devi fare nulla. Lascia tutto così com'è.

Aggiunta di carbonato e ossido di calcio:

In questo caso il carbonato riduce la temperatura di produzione dei vetri industriali. Allo stesso tempo provoca la corrosione del vetro con la partecipazione dell'acqua. Per evitare ciò, è necessario introdurre ulteriormente nel vetro calce o ossido di calcio.
Per la resistenza del vetro vengono utilizzati ossidi di magnesio o di alluminio. Di norma, queste inclusioni non occupano una grande percentuale della composizione del vetro. La cifra è di circa il 26-30%.

Aggiunta di altri elementi chimici:

Questo metodo di produzione del vetro decorativo in casa richiede l'uso di ossido di piombo. Dona lucentezza al cristallo, la sua bassa durezza, lo rende facile da tagliare e gli conferisce una bassa temperatura di formazione della fusione.
L'ossido di lantanio si trova nelle lenti degli occhiali. Ha proprietà rifrangenti.
Per quanto riguarda il cristallo al piombo, può contenere fino al 33% di ossido di piombo.

Importante! Quanto più piombo, tanto maggiore è la destrezza necessaria per modellare il vetro fuso. Per questo motivo molti soffiatori di vetro preferiscono una quantità inferiore.

Le impurità di ferro nel vetro al quarzo gli conferiscono una tinta verde. In questo caso viene aggiunto ossido di ferro per aumentare la tinta verdastra. Ciò vale anche per l'ossido di rame.
I colori giallo, ambra e persino nero possono essere ottenuti utilizzando un composto di zolfo. Tutto dipende dalla quantità di carbonio o ferro aggiunta alla carica di vetro.

Principali fasi della produzione del vetro:

Mettere il composto in un crogiolo resistente al calore. Quest'ultimo dovrà essere il più resistente possibile alla temperatura che ci sarà nel forno. Può variare da 1500 a 2500 gradi. Dipende dagli additivi.

Importante! C'è anche un requisito importante per il crogiolo: deve essere tale da poter essere facilmente fissato con una pinza metallica.

Sciogliere il composto fino ad ottenere una consistenza liquida. Per il vetro ai silicati industriali, questa operazione può essere eseguita in un forno riscaldato a gas.

Importante! Esistono anche forni elettrici, a muffola e a vaso. Possono essere realizzati in vetro speciale. Si prega di notare che il quarzo e la sabbia, che non contengono ulteriori impurità, si trasformano in uno stato vetroso quando la temperatura del forno è di 2500 gradi Celsius. Se aggiungi carbonato di sodio al contenuto, questa è la normale soda, la temperatura scenderà a 1500 gradi.

Monitorare attentamente la consistenza del vetro. È importante rimuovere tempestivamente tutte le bolle. Ciò può essere ottenuto mescolando regolarmente fino a quando la consistenza sarà uniforme. È inoltre necessario aggiungere uno degli elementi: cloruro di sodio, solfato di sodio o ossido di antimonio.
Modella il bicchiere. A tale scopo, utilizzare uno dei seguenti metodi.
La cosa più semplice è versare il vetro fuso in uno stampo e attendere che si raffreddi. Utilizzando questo metodo vengono create molte lenti ottiche. In precedenza, questo era il metodo utilizzato dagli egiziani.
Posizionare il vetro fuso finito in un bagno contenente stagno fuso. Quest'ultimo funge da substrato. Successivamente, è necessario soffiarlo con azoto compresso per modellarlo o lucidarlo. Un altro modo è raccogliere la quantità necessaria di vetro all'estremità di un tubo cavo e, girando il tubo, soffiarlo fuori.

Importante! Il vetro prodotto con questo metodo è chiamato vetro float. Questo è ciò che producono dall'inizio degli anni '50.

Lasciare raffreddare il bicchiere. È importante posizionarlo in un luogo dove non venga danneggiato, non venga rovinato dall'acqua, dalla polvere o, ad esempio, dalle foglie. Tieni presente che se entra in contatto con oggetti freddi si romperà.
La fase finale di questo metodo di produzione del vetro in casa sarà la ricottura del vetro. Questo metodo di trattamento termico aggiungerà resistenza al materiale. Quando lo si utilizza, tutte le fonti puntuali di stress che potrebbero verificarsi durante il processo di raffreddamento del vetro verranno rimosse.

Importante! Al termine di questo lavoro, è possibile applicare ulteriori rivestimenti al vetro per aumentarne la durata e la resistenza. Può anche essere laminato.

Il vetro non ricotto ha meno resistenza.
Per quanto riguarda la temperatura per il lavoro di finitura, dipende dall'esatta composizione del vetro: da 400 a 550 gradi Celsius.
La velocità di raffreddamento del vetro dipende dalle dimensioni. Gli oggetti in vetro di grandi dimensioni devono essere raffreddati lentamente. Le cose vanno più veloci con quelli più piccoli.

Metodo di produzione del vetro utilizzando una torrefazione

Il secondo modo per realizzare il vetro in casa è utilizzando una griglia a carbone. Vediamo tutto passo dopo passo anche in questo caso.

Attrezzature per il lavoro

Per prima cosa devi fare una stufa. Una griglia per barbecue è perfetta per questo. È importante che sia riscaldato con carbone. In questo caso, il calore generato dal carbone durante la combustione viene utilizzato per sciogliere la sabbia di quarzo in vetro. Ancora una volta, il costo di questo materiale non è troppo alto. Sono ampiamente disponibili.

Importante! Utilizzare una griglia di dimensioni standard. Sarebbe meglio se avesse la forma di una cupola. Le principali qualità che deve avere sono la presenza di muri spessi e una buona robustezza. Se la griglia ha uno sfiato, solitamente sul fondo, è necessario aprirlo.

Tuttavia, potrebbero esserci alcuni piccoli ostacoli in questo metodo. Anche se ci sono valori di temperatura molto elevati, non sempre è possibile scioglierlo facilmente. Per fare ciò, prima di iniziare il processo, è necessario aggiungere calce, borace o bicarbonato di sodio alla sabbia. La quantità di additivi non deve superare ⅓-¼ del volume della sabbia.

Importante! Ricorda che questi additivi riducono significativamente il punto di fusione della sabbia.

Vetro di formattazione

Per soffiare il vetro, prepara un lungo tubo metallico cavo. Per versare il vetro è necessario uno stampo. Dovrebbe essere denso e non dovrebbe sciogliersi dal vetro caldo. Usa la grafite, per esempio.

Importante! Quando si utilizza questo metodo, ricordare che la griglia si riscalda molto più del normale. È possibile che la griglia stessa si sciolga. Pertanto, quando si produce il vetro con questo metodo, è necessario eseguire tutte le azioni in modo attento e responsabile. La negligenza può provocare lesioni gravi o addirittura la morte.

Misure di sicurezza:

Posizionare una grande quantità di sabbia e un estintore vicino all'area di lavoro.
Tutti i lavori devono essere eseguiti all'aperto.
Il pavimento dovrebbe essere di cemento, per esempio.
Quando si cucina in vetro, stare lontano dalla griglia per proteggere se stessi e i propri vestiti dalle alte temperature.
Non dimenticare di indossare indumenti protettivi. Ciò include indumenti ignifughi, guanti da forno, un grembiule ad alta resistenza sopra gli indumenti e sempre una maschera per saldatura.
Anche in questo metodo avrai bisogno di un aspirapolvere. Agirà come un soffiatore di carbone. Lo posizioniamo come segue: posizioniamo il corpo a una distanza sufficiente. Fissiamo il tubo al foro di ventilazione, che si trova sotto. Potrebbe essere necessario piegarlo per ottenere la forma desiderata. Puoi fissarlo a una delle gambe della griglia. Il tubo deve essere fissato saldamente e non muoversi.

Importante! Se accade il contrario, non avvicinarti in nessun caso, perché fa molto caldo. Successivamente, è necessario spegnere l'aspirapolvere e osservare la posizione del tubo. Dovrebbe essere puntato esattamente verso il foro di ventilazione.

Procedura operativa:

Metti la carbonella all'interno della griglia. È necessario metterne due o anche tre volte di più rispetto alla carne arrostita. Va bene se è riempito quasi fino all'orlo.

Importante! Usa carbone di legno duro. Brucia più velocemente e meglio della bricchettatura.

Metti un contenitore di ghisa o un crogiolo con la sabbia al centro della ciotola.
Esamina attentamente la confezione del carbone che utilizzi. Accenderlo in modo adeguato. C'è il carbone che si accende direttamente e c'è il materiale per il quale viene utilizzato il fluido più leggero. Aspettare che la fiamma si diffonda in modo uniforme.
Aspetta che il carbone sia pronto per ulteriori lavori. La prontezza dei carboni può essere determinata dal colore. Saranno arancioni.
Il prossimo passo è accendere l'aspirapolvere. Ciò è necessario per garantire che il carbone venga soffiato.

Importante! Il carbone esposto al flusso d'aria può raggiungere temperature molto elevate. Fino a circa 1100 gradi Celsius. Questo deve essere tenuto in considerazione quando ci si trova vicino alla stufa. Da esso potrebbero apparire lampi in aumento.

Se la temperatura non ha raggiunto la cifra desiderata, è necessario controllare la posizione del tubo nel foro di ventilazione.
Tutto il necessario per sciogliere la sabbia è già stato fatto. Il passaggio finale consiste nel rimuovere il contenitore di vetro dalla griglia. Anche qui devi stare molto attento. Utilizzare un lungo strumento di metallo.
Successivamente, realizza tutte le tue idee con il vetro.

Importante! Tieni presente che il vetro realizzato con questo metodo sarà più spesso. Sarà un po' più difficile lavorarci. Tutto ciò è dovuto alle basse temperature durante la sua fabbricazione.

Infine, vi offriamo qualche altro consiglio su come realizzare il vetro in casa:

Al posto della speciale sabbia di quarzo è possibile utilizzare la sabbia da spiaggia. Dovrebbe essere il più bianco, uniforme e sottile. Tuttavia, la qualità di tale vetro non sarà sempre necessaria.

Abbiamo fornito due modi per realizzare tu stesso il vetro. Lo stesso metodo può essere utilizzato per realizzare il vetro marino a casa. Quando si esegue un lavoro, prestare la massima attenzione affinché non comporti conseguenze disastrose per la salute.

Il vetro ci circonda ovunque: finestre di casa o di macchina, acquari, stoviglie, oggetti decorativi, storte e bicchieri nell'industria e nella medicina, persino gli orologi ce l'hanno. Fatti interessanti:

Ci vuole un milione di anni perché il vetro si decomponga.
Una volta riciclato, il vetro conserva tutte le sue qualità.
La lastra di vetro più spessa è lo schermo degli acquari di Sydney. Il suo spessore è di 26 cm.

Le moderne tecnologie di produzione consentono di ottenere vetri con un'ampia varietà di caratteristiche e qualità:

Domestico. Viene utilizzato nella vita di tutti i giorni: piatti, bicchieri, oggetti decorativi.
Tecnico. Questo è un vetro molto denso utilizzato nell'industria pesante.
Costruzione. Da esso vengono realizzate vetrine, vetrate e finestre.
Antiproiettile. Utilizzato per migliorare la sicurezza di edifici, automobili, ecc.

Oggi, guardando il minuscolo quadrante di un orologio, possiamo pensare: quale vetro è migliore: zaffiro o minerale. Possiamo scegliere materiali di varie tonalità per rifinire le nostre finestre: blu, rosso, verde o nessun colore. Acquista un vaso semplice bianco opaco o un prodotto a forma libera brillante multicolore da soffiatori di vetro professionisti. È addirittura strano per tale popolarità che pochissime persone pensino a come viene prodotto il vetro? Cosa è necessario per questo?

Di cosa è fatto il vetro?

Non è solo il processo di produzione in sé a essere curioso, ma anche il materiale di cui è fatto il vetro. La base è solitamente composta da soli tre ingredienti e ognuno di essi ha il proprio ruolo nel processo di creazione:

La sabbia di quarzo è la base. Il suo punto di fusione è 1700⁰С.
Bibita. Aiuta a ridurre della metà il punto di fusione della sabbia e a semplificare notevolmente il processo di produzione.
Lime. Questo componente è necessario per l'impermeabilizzazione. Se non ci fosse, non saremmo in grado di mettere i fiori in un vaso, non potremmo bere il tè da un bicchiere, poiché l'acqua dissolverebbe semplicemente una tale lega.

La produzione del vetro è un processo piuttosto caldo, laborioso e pericoloso. Innanzitutto, tutti i componenti vengono miscelati e fusi in un forno speciale. Dopo che i granelli di sabbia si uniscono tra loro, trasformandosi in una massa omogenea, viene inviato ad un bagno con stagno fuso (la sua temperatura è superiore a 1000⁰C). La miscela di vetro galleggerà sulla superficie a causa della differenza di densità dei materiali. Meno massa c'è nel contenitore di latta, più sottile sarà il campione. Successivamente i pezzi vengono raffreddati su un trasportatore speciale.

Storia curiosa:

Una delle particelle di vetro più antiche risale al 21° secolo. AVANTI CRISTO. Vetro bagnato trasparente blu è stato trovato nella Mesopotamia meridionale. La lavorazione del vetro era praticata anche in Siria, Egitto e Fenicia.
Per molti secoli il vetro di Venezia è stato considerato il più costoso. Gli artigiani producevano prodotti insolitamente delicati e belli: piatti, gioielli, specchi che costavano favolose somme di denaro. Per molto tempo Venezia fu monopolista del vetro e i segreti della lavorazione artigianale furono custoditi gelosamente. Nel XIII secolo la produzione venne addirittura spostata nell'isola di Murano e agli artigiani fu proibito di lasciarla pena la morte. Nonostante ciò, i vetrai costituivano una casta speciale, ricca e privilegiata. Una cosa inaudita per quel tempo: avendo sposato la figlia di un simile maestro, il ragazzo si trasferì nella famiglia di sua moglie!
Uno dei leader mondiali nella produzione oggi è la Cina, che controlla un terzo del mercato mondiale. E nel periodo dal XIV al XIX secolo, il paese non produceva affatto vetro.

Da quando esiste il vetro, ne sono esistite varietà di colore diverso. Di cosa è fatto il vetro blu, verde o rosso? Cosa ti permette di cambiare la tonalità di un materiale per creare una bella vetrata, un vaso o una scultura? Si tratta di aggiungere vari composti chimici, molto spesso ossidi:

Il colore rosso deriva dall'aggiunta di ossido di ferro.
Tonalità viola e marrone (tutto dipende dalla quantità) – nichel.
Il colore giallo brillante è l'uranio.
Sfumature di verde – cromo e rame.
Blu intenso – cobalto.

A proposito, un altro ossido: questa volta l'ossido di alluminio viene utilizzato per produrre vetro zaffiro per orologi. È molto duro, puoi lasciarlo un graffio solo con un diamante!

Il vetro è un materiale interessante e sorprendente, necessario in molti aspetti della vita.

Come al solito, vi invitiamo a guardare un video affascinante su come viene prodotto il vetro

Il vetro è un materiale che non ha analoghi in alcune proprietà. Finora per la sua produzione venivano utilizzati ingredienti naturali; il ritrattamento di un prodotto danneggiato può avvenire ripetutamente senza perdita di qualità e quasi senza sprechi.

Definizione

Il vetro può trovarsi in diversi stati di aggregazione in diverse fasi della produzione. Eppure, cos’è il vetro e di cosa è fatto?

Secondo la definizione scientifica, il vetro è qualsiasi corpo amorfo ottenuto mediante fusione che, con l'aumentare della viscosità, acquisisce le proprietà di un solido. In questo caso, il processo di transizione da uno stato all'altro è reversibile.

Storia del materiale

Nella vita di tutti i giorni usiamo il vetro ogni giorno. Che cosa sia e di cosa sia fatto sono domande raramente poste nei tempi moderni, il materiale ci è così familiare. Gli scienziati ritengono che il vetro sia stato ottenuto per caso; è impossibile risalire all'origine della tecnologia. I primi prodotti risalgono al 2540 a.C. circa. L'antica ricetta conteneva tre componenti: soda, sabbia e allumina. Successivamente abbiamo imparato a migliorare le proprietà del materiale aggiungendo agli ingredienti principali gesso, dolomite e altri componenti. L'intera composizione da cui viene prodotto il vetro è chiamata carica.

Il vetro colorato iniziò a essere prodotto utilizzando pigmenti naturali: ossido di cromo, ossido di nichel, additivi di cobalto. Il primo prodotto stampato fu realizzato nel I secolo d.C. da artigiani romani. Hanno anche inventato la lastra di vetro. La tecnologia per produrre il vetro in lastre consisteva nel soffiare un'enorme bolla cilindrica, di dimensioni umane, da una massa calda. Ancora calda veniva tagliata lungo il lato lungo e stesa su teglie per livellarla. Questa tecnica era diffusa fino all'inizio del XX secolo. In Russia, la produzione del vetro fu aperta nel XVII secolo e si trovava nel villaggio di Dukhanino; a quel tempo solo gli stranieri erano artigiani.

Composto

Il vetro viene utilizzato per molti scopi. Cos’è il vetro, lo abbiamo capito, ma quali sono i suoi ingredienti principali? La composizione degli ingredienti di partenza è rimasta praticamente invariata durante l'intero periodo di pratica nella produzione del materiale. Tre componenti principali costituiscono la base (carica): sabbia silicea o quarzosa, soda (ossido di sodio) e ossido di calcio, noto come calce. I componenti vengono combinati in determinate proporzioni e fusi in un forno a temperature comprese tra 300 e 2500 ° C. A seconda delle proprietà desiderate, alla composizione della carica vengono aggiunti potassio, anidride borica, vetri rotti di precedenti preparazioni della birra o materie prime riciclate.

Tecnologia

Per migliorare o indebolire le proprietà dei composti, al processo di fusione vengono aggiunti amplificatori, opacizzanti, coloranti, decoloranti, ecc .. Dopo la cottura, la massa viene rapidamente raffreddata, evitando la formazione di cristalli. Di tutti i componenti, la percentuale maggiore nella ricetta è la sabbia, dal 60 all'80%. La sabbia funge da struttura attorno alla quale si forma un materiale vetroso. La tecnologia di produzione del vetro è rimasta invariata per secoli.

La calce è un altro componente senza il quale non è possibile produrre il vetro. Cos'è l'ossido di calcio negli ingredienti? Questo componente conferisce resistenza chimica al materiale e ne esalta la brillantezza. Il vetro può essere sciolto solo da sabbia e soda, ma senza calce si dissolverà in acqua. Il terzo giocatore in carica è l'ossido di metallo: sodio o potassio (fino al 17%). Viene aggiunto alla miscela sotto forma di carbonato di sodio o potassa. Questi componenti riducono il punto di fusione, consentendo ai singoli granelli di sabbia di sciogliersi completamente e combinarsi in un monolite.

Tipi

A seconda dei componenti utilizzati nella carica, le tipologie di vetro si dividono:

Quarzo.È costituito da un componente: la silice. Ha elevate qualità: resistente alle alte temperature (fino a 1000 °C) e agli shock termici, trasmette radiazioni visibili e ultraviolette. La produzione è associata ad elevati costi energetici, poiché la silice (vetro silicato) è una materia prima refrattaria ed è difficile da modellare. I principali campi di applicazione sono vetreria chimica e da laboratorio, parti di sistemi ottici, lampade al mercurio, ecc.
Silicato di sodio.È composto da due componenti, la composizione del vetro è sabbia silicatica e soda (1:3). Per le sue proprietà, è ampiamente utilizzato nell'industria come componente di qualsiasi processo, ma non viene utilizzato in altre aree, non ne vengono realizzati prodotti. Lo svantaggio principale è che si dissolve in acqua.
Calcare. Il tipo più comune di materiale con cui è realizzata la maggior parte dei prodotti è lastra di vetro, contenitori di vetro, stoffa per specchi, stoviglie e molto altro.
Guida. L'ossido di piombo viene aggiunto proporzionalmente alla classica composizione del vetro (carica). Il vetro al piombo ha proprietà dielettriche migliorate, che gli consentono di essere utilizzato come la migliore composizione isolante nei tubi televisivi, negli oscilloscopi, nei condensatori, ecc. La presenza di piombo nella massa del vetro conferisce al materiale ulteriore lucentezza e brillantezza, che viene spesso utilizzata nel fabbricazione di prodotti artistici, stoviglie, ecc. d. Il cristallo è un tipo di vetro al piombo.
Borosilicato. L'aggiunta di ossido di boro alla composizione del materiale ne aumenta la resistenza allo shock termico fino a 5 volte e le proprietà chimiche vengono notevolmente migliorate. Il vetro borosilicato viene utilizzato per la produzione di tubi, vetreria chimica da laboratorio e prodotti per le necessità domestiche. Un esempio di utilizzo su larga scala è uno specchio creato utilizzando vetro borosilicato per il telescopio più grande del mondo.
Altri tipi di vetro: alluminosilicato, borato, colorato, ecc.

Tipi di vetri per finestre

Il vetro per finestre è il tipo di materiale più popolare. Lascia passare la luce solare, garantisce l'isolamento termico in inverno e in estate, impedisce la penetrazione del rumore, decora esteticamente l'apertura della finestra e svolge molte altre funzioni. Oggi esiste un'ampia selezione di tipi di vetro, ognuno dei quali soddisfa determinati requisiti:

Risparmio energetico. Un tipo di vetro colorato in massa o rivestito con una pellicola speciale che consente alla radiazione solare a onde corte di penetrare nella stanza, mentre la radiazione solare a onde lunghe non può uscire dalla stanza. Il secondo nome è vetro selettivo. Ad oggi sono stati sviluppati diversi tipi di rivestimenti. I più promettenti sono il K-glass (deposizione di ossidi metallici sulla superficie) e i-glass (deposizione multistrato sotto vuoto di argento - dielettrico).
Protezione solare. Riduce la trasmissione della luce solare nella stanza. Sono divisi in due tipi: riflettenti e assorbenti. L'effetto si ottiene colorando il vetro nella massa durante la cottura, oppure applicando una pellicola speciale sulla superficie.
Decorativo. Vetro per finestre con caratteristiche estetiche aggiuntive: fantasia, colorato, ecc.

Occhiali di sicurezza

Una delle qualità negative del vetro è la sua fragilità; esistono tecnologie per rafforzare il materiale. I tipi più comuni:

Rinforzata. Lastra di vetro, durante la formatura della quale viene annegata nella massa una rete metallica. Ambito di applicazione: locali industriali, apparecchi di illuminazione stradale, rivestimento di vani ascensore, ecc.
Laminato o triplex. Due o più bicchieri sono tenuti insieme da una speciale pellicola o liquido. Questo tipo di materiale riduce significativamente il livello di rumore nei locali. Inoltre, quando si utilizzano filtri colorati aggiuntivi durante la laminazione, può svolgere funzioni di protezione solare. Triplex ha una maggiore stabilità meccanica; quando la tela si rompe, i frammenti rimangono attaccati alla pellicola, il che lo rende il più sicuro possibile per l'uso su vetri di facciate, balconi, finestre e porte.
Resistente al fuoco. Molto spesso viene prodotto utilizzando la tecnologia di laminazione con pellicole speciali, che a temperature superiori a 120 ° C cambiano le loro proprietà fisiche e, espandendosi, diventano opache, conferendo rigidità al vetro.
Protettivo. È un materiale multistrato costituito da diversi tipi di vetro legati da una pellicola polimerica. Ad esempio, il vetro ai silicati è legato al policarbonato e al vetro organico. Questo blocco traslucido è resistente ai danni meccanici, chimici e agli urti. I tipi di vetro di sicurezza includono tipi antiproiettile, antiurto, antiperforazione e altri tipi. I requisiti tecnici per il materiale e la classificazione del vetro protettivo sono regolati da GOST R 51136.
Temperato. Ha caratteristiche di elevata resistenza. L'effetto è assicurato dalla tecnologia di produzione del vetro: in uno speciale forno a tunnel, le lastre vengono brevemente esposte alle alte temperature e rapidamente raffreddate. In caso di rottura, il vetro temperato si sbriciola in piccoli frammenti che non rappresentano una minaccia per la vita e la salute. Lo svantaggio è l'impossibilità di lavorazione meccanica del tessuto indurito, al minimo impatto viene distrutto. La maggior parte dei prodotti in vetro temperato vengono prima modellati, tagliati o lavorati in altro modo prima di essere temperati.

Vetro automatico

Il vetro per auto ha caratteristiche di resistenza maggiori che soddisfano i requisiti di sicurezza. Oggi nella produzione vengono utilizzate due tecnologie: laminazione (triplex) e indurimento (stalinite):

Il vetro temperato si ottiene mediante trattamento termico del normale vetro silicato, riscaldandolo in forno fino ad una temperatura di +600 °C, seguito da un rapido raffreddamento. Acquisisce resistenza meccanica e termica, ma con forti impatti crolla, frantumandosi in piccoli frammenti sicuri che non presentano bordi taglienti o perforanti. La marcatura russa è la lettera “Z”, la marcatura europea è “T” o Temperata.
Il laminato è costituito da due sottili lastre di vetro legate con una pellicola polimerica sotto l'influenza della temperatura e del vuoto. Le proprietà del vetro sono tali che rimane intatto anche sotto forti impatti e non si frantuma in caso di rottura. Le parti rimangono fissate con pellicola. Triplex ha funzionalità aggiuntive: colorazione con filtri colorati durante il processo di laminazione, isolamento acustico aggiuntivo dell'interno, bassa conduttività termica, ecc.

Sviluppi moderni

Il XX secolo può essere definito un periodo di grande diffusione del vetro. Dopo lo sviluppo della tecnologia per i metodi meccanici per ottenere il materiale, ha iniziato ad essere utilizzato in una varietà di campi - come la fibra più pregiata nel campo delle telecomunicazioni, e con non meno successo viene utilizzato in grandi blocchi multi-tonnellata nella costruzione tecnologie.

Le proprietà del vetro sono diverse; continuano a essere studiate negli istituti scientifici e gli artigiani trovano nuovi usi e inventano nuovi tipi. Nel 1940, i produttori di vetro introdussero nel mondo il vetro espanso. Le sue qualità sono:

Leggero - non affonda nell'acqua, ha una struttura cellulare, il peso specifico è leggermente superiore al peso del sughero.
Resistenza all'umidità, durata.
Rispetto dell'ambiente (la coca cola viene aggiunta alla classica ricetta batch).
Ignifugo (non brucia) e sopprime il fuoco.
Il materiale può essere segato in pezzi senza compromettere la qualità.

L'ambito di applicazione sono i materiali isolanti per industrie pericolose, frigoriferi, ecc.

Le celle solari utilizzano vetro con un rivestimento conduttivo costituito da un sottile strato di ossido metallico. I pannelli rivestiti funzionano a temperature intorno ai 350 °C. Inoltre, tale vetro viene installato nelle cabine degli aerei per evitare la formazione di ghiaccio e trattenere il calore all'interno della cabina.

Un'importante conquista dei tempi moderni è stata la possibilità di produrre vetroceramica. Il materiale è realizzato utilizzando la tradizionale tecnologia del vetro, ma nell'ultima fase di raffreddamento il processo rallenta e avviene la cristallizzazione nella massa del materiale. I catalizzatori sono additivi speciali che non influenzano in alcun modo lo stato esterno del vetro, ma formano piccoli cristalli. Il materiale può resistere alle alte temperature senza deformarsi ed è più resistente a tutti i tipi di danni. Utilizzato nella scienza missilistica, negli elettrodomestici, nei laboratori, nelle parti di motori e in molti altri campi.