Výroba skla je velmi starodávný proces s archeologickými důkazy o výrobě skla, které se datují do doby před 2500 před naším letopočtem. Kdysi vzácné a ceněné umění se výroba skla stala běžným průmyslem. Skleněné výrobky se používají komerčně i v domácnosti jako kontejnery, izolátory, výztužná vlákna, čočky a dekorativní umění. I když se materiály použité k jejich výrobě mohou lišit, obecný postup výroby skla je stejný a je popsán níže.
Kroky
Metoda 1 ze 2: Použití pece nebo pece
Krok 1. Získejte křemičitý písek
Také křemenný písek, křemičitý písek je primární složkou při výrobě skla. Sklo bez příměsí železa se hledá pro čiré skleněné kousky, protože železo způsobí, že sklo bude v případě přítomnosti vypadat nazelenalé.
- Při manipulaci s extrémně jemným křemičitým pískem noste obličejovou masku. Při vdechnutí může dráždit hrdlo a plíce.
- Křemičitý písek je k dispozici u online prodejců. Je to docela levné - malé množství by nemělo stát více než 20 dolarů. Pokud chcete působit v průmyslovém měřítku, mohou specializovaní prodejci nabídnout konkurenceschopné ceny u velkých objednávek - někdy nižší než 100 $ za tunu.
- Pokud není možné najít písek dostatečně prostý nečistot železa, lze jejich tónovací účinek potlačit přidáním malého množství oxidu manganičitého. Nebo pokud chcete nazelenalé sklo, nechte žehličku!
Krok 2. Přidejte do písku uhličitan sodný a oxid vápenatý
Uhličitan sodný (běžně nazývaný soda na praní) snižuje teplotu nezbytnou pro komerční výrobu skla. Umožňuje však vodě procházet sklem, takže se k potlačení této vlastnosti přidává oxid vápenatý nebo vápno. Aby bylo sklo odolnější, mohou být také přidány oxidy hořčíku a/nebo hliníku. Obecně tato aditiva zabírají ne více než 26 až 30 procent skelné směsi.
Krok 3. Přidejte další chemikálie, v závislosti na zamýšleném účelu sklenice
Nejběžnějším doplňkem dekorativního skla je oxid olovnatý, který dodává jiskru v křišťálovém skle a také měkkost, která usnadňuje řezání, a také snižuje bod tání. Brýlové čočky mohou díky svým refrakčním vlastnostem obsahovat oxid lanthanitý, zatímco železo pomáhá sklu absorbovat teplo.
Olovnatý krystal může obsahovat až 33 procent oxidu olovnatého; čím více oxidu olovnatého, tím více dovedností je zapotřebí k tvarování roztaveného skla, takže mnoho tvůrců olovnatých krystalů volí menší obsah olova
Krok 4. Přidejte chemikálie k vytvoření požadované barvy ve skle, pokud existuje
Jak bylo uvedeno výše, nečistoty železa v křemenném písku způsobují, že sklo vyrobené s ním vypadá nazelenalé, takže se přidává oxid železa, aby se zvýšil nazelenalý odstín, stejně jako oxid mědi. Sloučeniny síry vytvářejí nažloutlý, jantarový, nahnědlý nebo dokonce načernalý odstín podle toho, kolik uhlíku nebo železa se do směsi také přidá.
Krok 5. Umístěte směs do dobrého žáruvzdorného kelímku nebo držáku
Kontejner by měl být schopen odolat extrémně vysokým teplotám v peci - v závislosti na vašich přísadách se vaše skleněná směs může roztavit v rozmezí teplot mezi 1 500 a 2 500 stupni Celsia. Váš kontejner by měl být také snadno uchopitelný kovovými háčky a tyčemi.
Krok 6. Roztavte směs na kapalinu
U komerčního křemičitého skla se to provádí v plynové peci, zatímco speciální skla lze vytvořit pomocí elektrické taviče, hrncové pece nebo pece.
Křemenný písek bez přísad se stává sklem při teplotě 2 300 stupňů Celsia (4 172 stupňů Fahrenheita). Přidání uhličitanu sodného (sody) snižuje teplotu potřebnou k výrobě skla na 1 500 stupňů Celsia (2 732 stupňů Fahrenheita)
Krok 7. Homogenizujte a odstraňte bubliny z roztaveného skla
To znamená míchat směs na konzistentní tloušťku a přidávat chemikálie, jako je síran sodný, chlorid sodný nebo oxid antimonitý.
Krok 8. Tvarujte roztavenou sklenici
Tvarování skla lze provést jedním z několika způsobů:
- Roztavenou sklenici lze nalít do formy a nechat vychladnout. Tuto metodu používali Egypťané a také to, kolik čoček je dnes vytvořeno.
- Na konci duté trubice může být shromážděno velké množství roztaveného skla, do kterého je vháněno při otáčení trubice. Sklo je tvarováno vzduchem vstupujícím do trubice, gravitací přitahující roztavené sklo a jakýmkoli nástrojem, který foukač skla používá ke zpracování roztaveného skla.
- Roztavené sklo lze nalít do lázně roztaveného cínu na podporu a otryskat tlakovým dusíkem, aby se vytvarovalo a vyleštilo. Sklu vyrobenému touto metodou se říká plavené sklo, a tak se skleněné tabule vyráběly od 50. let minulého století.
Krok 9. Sklenici pomalu ochlaďte v peci
Tento proces se nazývá žíhání a odstraní všechny body napětí, které se mohly vytvořit ve skle během chlazení. Sklo, které nebylo žíháno, je výrazně slabší. Jakmile je tento proces dokončen, může být sklo potaženo, laminováno nebo jinak upraveno, aby se zlepšila jeho pevnost a trvanlivost.
- Přesná teplota pro žíhání se může lišit v závislosti na přesném složení skla od již od 750 stupňů Fahrenheita až po 1000 stupňů Fahrenheita. Rychlost, jakou musí sklo vychladnout, se také může měnit - obecně platí, že větší kusy skla musí chladnout pomaleji než menší kusy. Než začnete, prozkoumejte správné metody žíhání.
- Souvisejícím procesem je popouštění, při kterém se tvarované a leštěné sklo umístí do pece vyhřáté na nejméně 600 stupňů Celsia (1, 112 stupňů Fahrenheita) a poté se rychle ochladí („uhasí“) výbuchy vzduchu pod vysokým tlakem. Žíhané sklo se rozbíjí na střepy rychlostí 6 000 liber na čtvereční palec (psi), zatímco tvrzené sklo se rozbíjí na malé kousky při tlaku nejméně 10 000 psi a obvykle kolem 24 000 psi.
Metoda 2 ze 2: Použití grilování na dřevěném uhlí
Krok 1. Připravte si provizorní pec z grilu na dřevěné uhlí
Tato metoda využívá teplo generované velkým uhlím k roztavení křemičitého písku na sklo. Použité materiály jsou relativně levné a běžné - teoreticky vám bude stačit krátký výlet do železářství, abyste byli připraveni vyrobit si vlastní sklo. Použijte velký gril na dřevěné uhlí - standardní modely „kopule“fungují dobře. Použijte nejsilnější a nejsilnější dostupný gril. Většina grilů na dřevěné uhlí bude mít na spodní straně otvor - otevřete tento otvor.
- I při extrémně horkých teplotách dosahovaných touto metodou může být obtížné roztavit křemičitý písek v grilu. Než začnete, přidejte do písku malé množství (asi 1/3 až 1/4 objemu písku) sody, vápna a/nebo boraxu. Tato aditiva snižují teplotu tání písku.
- Pokud budete foukat sklo, mějte po ruce dlouhou, dutou, kovovou trubku. Pokud ho chcete nalít do formy, připravte si formu předem. Chcete formu, která se nespálí ani nerozpustí z tepla roztaveného skla - grafit funguje dobře.
Krok 2. Poznejte nebezpečí této metody
Tato metoda posouvá konvenční grilování za normální teplotní limity - tak horké, že je dokonce možné roztavit samotný gril. Tato metoda může způsobit těžké zranění nebo smrt pokud se o to pokusí bezohledně. Postupujte obezřetně. Mějte po ruce velké množství nečistot nebo písku nebo hasicí přístroj určený pro vysoké teploty, abyste v případě potřeby oheň uhasili.
Krok 3. Proveďte veškerá možná preventivní opatření, abyste ochránili sebe a svůj majetek před vysokými teplotami
Zkuste tuto metodu na špinavém nebo písčitém povrchu venku s dostatkem místa. Provedení tohoto postupu na holém betonovém povrchu nepokrytém pískem nebo špínou může mít za následek explozi betonu, pokud na něj spadne horké roztavené sklo. Nepoužívejte žádné nenahraditelné vybavení. Postavte se jasně grilu, zatímco ohříváte sklo. Měli byste také nosit co nejvíce ochranného oděvu, včetně:
- Vysoce odolné rukavice nebo rukavice do trouby
- Svářečská maska
- Odolná zástěra
- Tepelně odolný oděv
Krok 4. Získejte vakuum v obchodě s dlouhým nástavcem na hadici
Pomocí lepicí pásky nebo jiné metody natočte hadici tak, aby foukala přímo do spodního otvoru, aniž byste se dotýkali hlavního těla grilu. Možná budete chtít hadici připevnit k jedné z nohou nebo kol grilu. Udržujte hlavní vysávací jednotku co nejdále od grilu.
- Ujistěte se, že je hadice bezpečná a nepohybuje se - pokud se uvolní při výrobě sklenice, měli byste ne přibližte se ke grilu, pokud je extrémně horký.
- Zapněte vysavač a vyzkoušejte si polohu hadice. Přesná hadice bude foukat přímo do větracího otvoru.
Krok 5. Vyložte vnitřek grilu dřevěným uhlím
Na grilování masa použijte více dřevěného uhlí, než byste použili. Úspěšných výsledků bylo dosaženo naplněním grilu téměř po okraj. Do středu grilu, obklopeného dřevěným uhlím, umístěte litinový hrnec nebo kelímek s pískem.
Dřevěné uhlí (nebo „hrudky“) hoří žhavěji a rychleji než briketové uhlí, takže je lepší volbou, pokud je k dispozici
Krok 6. Zapalte dřevěné uhlí
V obalech dřevěného uhlí zjistíte, zda lze vaše uhlí přímo zapálit, nebo zda vyžaduje lehčí kapalinu. Nechte plameny rovnoměrně šířit.
Krok 7. Počkejte, až se dřevěné uhlí zahřeje
Když jsou uhlí šedivá a vyzařují oranžovou záři, jsou připraveni. Měli byste být schopni cítit teplo z pouhého stání poblíž grilu.
Krok 8. Zapněte vysavač, aby se do dřevěného uhlí přiváděl vzduch
Dřevěné uhlí napájené vzduchem ze dna může hořet extrémně horko (až 2 000 stupňů Fahrenheita.) Pozor - může dojít k velkému vzplanutí.
Pokud se vám stále nedaří dosáhnout dostatečně vysokých teplot, experimentujte s výměnou víka a zavádějte vzduch větracím otvorem
Krok 9. Když je vaše sklo roztavené, velmi opatrně jej vyjměte a vytvarujte kovovými nástroji
Vzhledem k nízké teplotě grilovací metody může být roztavené sklo tužší a hůře zpracovatelné než sklo z pece. Vytvarujte jej trubičkou, formou nebo jiným nástrojem jako obvykle.
Tipy
- Místo čistého křemičitého písku lze použít některé plážové písky, i když výsledné sklo může být neprůhledné, odbarvené nebo méně kvalitní. Použijte nejbělejší, nejjemnější a nejjednotnější písek, jak je k dispozici.
- Pokud je váš písek nebo přísady hrubozrnný, rozdrťte je na hmoždíř pomocí třecí misky nebo mechanického mlýnku. Částice jemnějších zrn se taví rychleji.
-
Rozemleté kousky starého skla lze před roztavením přidat do písku, aby se recyklovalo do nového skla. Staré sklo nebo „střepy“je třeba nejprve zkontrolovat na nečistoty, které by oslabily nové sklo vyrobené s ním - hledejte bubliny.
Při broušení skla používejte obličejovou masku, abyste zabránili náhodnému vdechnutí
- Použijte vysokoteplotní hořák k tavení nebo řezání malých kousků, tyčí nebo pramenů.
Varování
- Vždy buďte opatrní v blízkosti zdrojů tepla. Nikdy se nepokoušejte vyrábět sklo kolem dětí nebo domácích zvířat.
-
Hašení extrémně horkých požárů vodou je může ještě zhoršit. Například oheň, který hoří při 2 000 stupních Celsia, je dostatečně horký, aby rozdělil vodu (H2O) na své atomy vodíku a kyslíku a uvolnil obrovské množství tepelné energie. Pro velmi horké ohně je nejlepší mít po ruce velký kbelík hlíny nebo písku.
Hasicí přístroje třídy D obsahují chlorid sodný (stolní sůl) a používají se k uhašení kovových požárů
