Fabricarea sticlei este un proces foarte vechi, cu dovezi arheologice ale fabricării sticlei care datează înainte de 2500 î. Hr. Odată ce a fost o artă rară și apreciată, fabricarea sticlei a devenit o industrie obișnuită. Produsele din sticlă sunt utilizate comercial și la domiciliu ca containere, izolatori, fibre de armare, lentile și artă decorativă. În timp ce materialele utilizate pentru fabricarea acestora pot varia, procesul general pentru modul de fabricare a sticlei este același și este descris mai jos.
Pași
Metoda 1 din 2: Folosirea unui cuptor sau a unui cuptor
Pasul 1. Obțineți nisip de silice
Numit și nisip de cuarț, nisipul de silice este ingredientul principal în fabricarea sticlei. Sticla fără impurități de fier este căutată pentru bucăți de sticlă limpede, deoarece fierul va face ca sticla să pară verzuie atunci când este prezentă.
- Purtați o mască de față dacă manipulați nisip de siliciu cu granulație extrem de fină. Dacă este inhalat, poate irita gâtul și plămânii.
- Nisipul de silice este disponibil de la comercianții cu amănuntul online. Este destul de ieftin - cantitățile mici nu ar trebui să coste mai mult de 20 de dolari. Dacă doriți să operați la scară industrială, comercianții cu amănuntul de specialitate pot oferi tarife competitive la comenzi mari - uneori mai mici de 100 USD pe tonă.
- Dacă nu este posibil să se găsească nisip suficient de lipsit de impurități de fier, efectul lor de nuanțare poate fi contracarat prin adăugarea unor cantități mici de dioxid de mangan. Sau, dacă doriți sticlă verzuie, lăsați fierul înăuntru!
Pasul 2. Adăugați carbonat de sodiu și oxid de calciu pe nisip
Carbonatul de sodiu (denumit în mod obișnuit sifon de spălare) scade temperatura necesară pentru producerea sticlei în comerț. Cu toate acestea, permite apei să treacă prin sticlă, astfel încât se adaugă oxid de calciu sau var, pentru a anula această proprietate. Se pot adăuga oxizi de magneziu și / sau aluminiu pentru a face sticla mai durabilă. În general, acești aditivi nu ocupă mai mult de 26 până la 30% din amestecul de sticlă.
Pasul 3. Adăugați alte substanțe chimice, în funcție de destinația sticlei
Cea mai obișnuită adăugare pentru sticla decorativă este oxidul de plumb, care oferă strălucirea în sticlăria de cristal, precum și moliciunea pentru a ușura tăierea și, de asemenea, scade punctul de topire. Lentilele pentru ochelari pot conține oxid de lantan datorită proprietăților sale de refracție, în timp ce fierul ajută sticla să absoarbă căldura.
Cristalul de plumb poate conține până la 33% oxid de plumb; cu toate acestea, cu cât este mai mult oxid de plumb, cu atât este nevoie de mai multă abilitate pentru a modela sticla topită, atât de mulți producători de cristale de plumb optează pentru un conținut mai mic de plumb
Pasul 4. Adăugați substanțe chimice pentru a produce culoarea dorită în sticlă, dacă există
După cum sa menționat mai sus, impuritățile de fier din nisipul de cuarț fac ca sticla făcută cu el să pară verzui, astfel încât se adaugă oxid de fier pentru a crește nuanța verzuie, la fel ca și oxidul de cupru. Compușii de sulf produc o nuanță gălbuie, chihlimbar, maronie sau chiar negricioasă, în funcție de cantitatea de carbon sau fier adăugată la amestec.
Pasul 5. Așezați amestecul într-un creuzet sau suport bun rezistent la căldură
Recipientul ar trebui să poată rezista la temperaturile extrem de ridicate din cuptor - în funcție de aditivii dvs., amestecul dvs. de sticlă se poate topi la un interval de temperaturi cuprinse între 1, 500 și 2, 500 grade Celsius. Containerul dvs. ar trebui să fie, de asemenea, ușor de prins cu cârlige și stâlpi metalici.
Pasul 6. Topiți amestecul într-un lichid
Pentru sticla comercială de silice, acest lucru se face într-un cuptor cu gaz, în timp ce paharele de specialitate pot fi create folosind un topitor electric, un cuptor cu oală sau un cuptor.
Nisipul de cuarț fără aditivi devine sticlă la o temperatură de 2, 300 grade Celsius (4, 172 grade Fahrenheit). Adăugarea carbonatului de sodiu (sodă) reduce temperatura necesară pentru a face sticla la 1, 500 grade Celsius (2, 732 grade Fahrenheit)
Pasul 7. Omogenizați și îndepărtați bulele din sticla topită
Aceasta înseamnă amestecarea amestecului la o grosime constantă și adăugarea de substanțe chimice precum sulfat de sodiu, clorură de sodiu sau oxid de antimoniu.
Pasul 8. Se modelează sticla topită
Formarea paharului se poate face în unul din mai multe moduri:
- Sticla topită poate fi turnată într-o matriță și lăsată să se răcească. Această metodă a fost utilizată de egipteni și este, de asemenea, câte lentile sunt create astăzi.
- O cantitate mare de sticlă topită poate fi adunată la capătul unui tub gol, care este apoi suflat în timp ce tubul este rotit. Sticla este modelată de aerul care intră în tub, gravitatea trage de sticla topită și orice instrumente folosite de suflantul de sticlă pentru a lucra sticla topită.
- Sticla topită poate fi turnată într-o baie de tablă topită pentru susținere și aruncată cu azot sub presiune pentru a o forma și lustrui. Sticla realizată prin această metodă se numește sticlă float și așa s-au fabricat geamurile de sticlă din anii 1950.
Pasul 9. Răciți încet paharul într-un cuptor
Acest proces se numește recoacere și elimină orice puncte de stres care s-ar fi putut forma în sticlă în timpul răcirii. Sticla care nu a fost recoaptă este semnificativ mai slabă. Odată ce acest proces este finalizat, sticla poate fi apoi acoperită, laminată sau tratată în alt mod pentru a-i îmbunătăți rezistența și durabilitatea.
- Temperatura precisă pentru recoacere poate varia în funcție de compoziția precisă a sticlei de la 750 de grade Fahrenheit până la 1000 de grade Fahrenheit. Viteza la care sticla trebuie să se răcească se poate schimba și - în general, bucățile mai mari de sticlă trebuie să se răcească mai încet decât bucățile mai mici. Cercetați metodele adecvate de recoacere înainte de a începe.
- Un proces conex este temperarea, în care sticla modelată și lustruită este plasată într-un cuptor încălzit la cel puțin 600 de grade Celsius (1, 112 grade Fahrenheit) și apoi răcit rapid („stins”) cu explozii de aer la presiune ridicată. Sticla recoaptă se sparge în cioburi la 6 000 de lire pe inch pătrat (psi), în timp ce sticla călită se sparge în bucăți mici la cel puțin 10 000 psi și de obicei la aproximativ 24 000 psi.
Metoda 2 din 2: Folosirea unui grătar cu cărbune
Pasul 1. Pregătiți un cuptor improvizat dintr-un grătar de cărbune
Această metodă folosește căldura generată de un foc mare de cărbune pentru a topi nisipul de siliciu în sticlă. Materialele folosite sunt relativ ieftine și obișnuite - teoretic, tot ce aveți nevoie este o scurtă călătorie la magazinul de hardware pentru a fi gata să vă faceți propriul pahar. Utilizați un grătar mare de cărbune pentru cărbune - modelele standard „cupolă” funcționează bine. Utilizați cel mai gros și mai robust grătar disponibil. Majoritatea grătarelor cu cărbune vor avea un orificiu de ventilație în partea de jos - deschideți acest canal de aerisire.
- Chiar și la temperaturile extrem de calde atinse în această metodă, poate fi dificil să topiți nisipul de silice pe un grătar. Adăugați o cantitate mică (aproximativ 1/3 până la 1/4 din volumul nisipului) de sodă, var și / sau borax pentru rufe înainte de a începe. Acești aditivi scad temperatura de topire a nisipului.
- Dacă aveți de gând să suflați paharul, aveți la îndemână un tub lung, gol, din metal. Dacă aveți de gând să-l turnați într-o matriță, pregătiți matrița în prealabil. Vrei o matriță care să nu ardă sau să se topească din căldura sticlei topite - grafitul funcționează bine.
Pasul 2. Cunoașteți pericolele acestei metode
Această metodă va împinge un grătar convențional peste limitele sale normale de temperatură - atât de fierbinte încât este chiar posibil să topiți grătarul în sine. Această metodă poate provoca vătămări grave sau deces dacă se încearcă în mod imprudent. Procedați cu prudență. Aveți la îndemână o cantitate mare de murdărie sau nisip sau un stingător cu temperaturi ridicate pentru a sufoca focul dacă este necesar.
Pasul 3. Luați toate măsurile de precauție posibile pentru a vă proteja pe dvs. și proprietatea dvs. de căldura ridicată
Încercați această metodă pe o suprafață murdară sau nisipoasă în aer liber, cu spațiu suficient. Efectuarea acestui lucru pe o suprafață goală de beton, care nu este acoperită cu nisip sau murdărie, poate duce la scăderea explozivă a betonului dacă se lasă să cadă sticlă topită fierbinte pe el. Nu folosiți echipamente de neînlocuit. Stai curat a grătarului în timp ce încălziți paharul. De asemenea, trebuie să purtați cât mai multe îmbrăcăminte de protecție, inclusiv:
- Mănuși sau mănuși de cuptor pentru sarcini grele
- O mască de sudor
- Un șorț greu
- Îmbrăcăminte rezistentă la căldură
Pasul 4. Obțineți un aspirator de magazin cu un accesoriu lung pentru furtun
Folosind bandă adezivă sau o altă metodă, înclinați furtunul astfel încât să sufle direct în orificiul de ventilație inferior fără a atinge corpul principal al grătarului. Poate doriți să fixați furtunul pe una dintre picioarele sau roțile grătarului. Păstrați unitatea principală de vid cât mai departe de grătar.
- Asigurați-vă că furtunul este sigur și nu se va mișca - dacă se desface în timp ce vă pregătiți paharul, ar trebui nu apropiați-vă de grătar dacă este extrem de cald.
- Porniți aspiratorul pentru a testa poziționarea furtunului. Un furtun precis va sufla direct în aerisire.
Pasul 5. Căptușiți interiorul grătarului cu cărbune
Folosiți mai mult cărbune decât ați face pentru grătarul cărnii. Rezultate de succes au fost obținute prin umplerea grătarului până la refuz. Așezați o oală sau un creuzet din fontă care conține nisipul dvs. în centrul grătarului, înconjurat de cărbune.
Cărbunele din lemn de esență tare (sau „bucată”) arde mai fierbinte și mai repede decât cărbunele din brichete, făcându-l o alegere mai bună dacă este disponibil
Pasul 6. Aprindeți cărbunele
Consultați ambalajul cărbunelui pentru a afla dacă cărbunele dvs. poate fi aprins direct sau dacă necesită lichid mai ușor. Lăsați flăcările să se răspândească uniform.
Pasul 7. Așteptați să se încingă cărbunele
Când cărbunii sunt cenușii și emană o strălucire portocalie, sunt gata. Ar trebui să puteți simți căldura pur și simplu în picioare lângă grătar.
Pasul 8. Porniți magazinul pentru a introduce aerul în cărbune
Cărbunele alimentat cu aer de jos poate arde extrem de fierbinte (până la 2, 000 grade Fahrenheit.) Atenție - pot apărea flăcări mari.
Dacă tot nu reușiți să atingeți temperaturi suficient de ridicate, experimentați cu înlocuirea capacului în timp ce introduceți aer prin aerisire
Pasul 9. Când paharul este topit, folosiți cu mare atenție instrumente metalice pentru a-l îndepărta și a-l modela
Datorită temperaturii scăzute a metodei la grătar, sticla topită poate fi mai rigidă și mai greu de lucrat decât sticla dintr-un cuptor. Formați-l cu un tub, matriță sau alte instrumente așa cum ați face în mod normal.
sfaturi
- Unele nisipuri de plajă pot fi utilizate în locul nisipului de siliciu pur, deși sticla rezultată poate fi opacă, decolorată sau de o calitate mai mică. Utilizați cel mai alb, fin, cel mai uniform nisip, după cum este disponibil.
- Dacă nisipul sau aditivii dvs. sunt cu granulație grosieră, pulverizați-i cu un mortar și un pistil sau cu o mașină de tocat mecanic. Particulele cu bob fin se topesc mai repede.
-
Bucăți de sticlă veche pot fi adăugate la nisip înainte de topire pentru a le recicla în sticlă nouă. Vechiul pahar, sau „cullet”, trebuie mai întâi verificat pentru a vedea dacă există impurități care ar slăbi noul pahar realizat cu el - căutați bule.
Când măcinați sticla, purtați o mască de față pentru a preveni inhalarea accidentală
- Utilizați o suflantă la temperatură ridicată pentru a fuziona sau tăia bucăți mici, tije sau fire.
Avertizări
- Mereu aveți grijă în jurul surselor cu căldură ridicată. Nu încercați niciodată să faceți sticlă în jurul copiilor sau al animalelor de companie.
-
Stingerea incendiilor extrem de fierbinți cu apă le poate agrava. De exemplu, un incendiu care arde la 2 000 de grade Celsius este suficient de fierbinte pentru a împărți apa (H2O) în atomii săi de hidrogen și oxigen, eliberând o cantitate enormă de energie termică. Pentru focurile foarte fierbinți, cel mai bine este să țineți la îndemână o găleată mare de murdărie sau nisip.
Stingătoarele de clasă D conțin clorură de sodiu (sare de masă) și sunt folosite pentru sufocarea incendiilor metalice
