Izdelava stekla je zelo starodaven postopek, arheološki dokazi o izdelavi stekla pa segajo pred 2500 pr. Nekoč redka in cenjena umetnost je proizvodnja stekla postala običajna industrija. Stekleni izdelki se komercialno in doma uporabljajo kot posode, izolatorji, ojačitvena vlakna, leče in okrasne umetnosti. Materiali za njihovo izdelavo se lahko razlikujejo, vendar je splošni postopek izdelave stekla enak in je opisan spodaj.
Koraki
Metoda 1 od 2: Uporaba peči ali peči
Korak 1. Pridobite silikatni pesek
Kremenčev pesek, imenovan tudi kremenčev pesek, je glavna sestavina pri izdelavi stekla. Steklo brez nečistoč železa se išče za čiste steklene koščke, saj bo železo povzročilo, da bo steklo, če je prisotno, videti zelenkasto.
- Pri rokovanju z drobnozrnatim kremenovim peskom nosite masko za obraz. Pri vdihavanju lahko draži grlo in pljuča.
- Silicijev pesek je na voljo pri spletnih prodajalcih. Je precej poceni - majhne količine ne bi smele stati več kot 20 dolarjev. Če želite poslovati v industrijskem obsegu, lahko specializirani trgovci na drobno ponujajo konkurenčne cene za velika naročila - včasih nižja od 100 USD na tono.
- Če peska ni mogoče najti v zadostni količini brez železovih nečistoč, lahko njegov učinek niansiranja preprečimo z dodajanjem majhnih količin manganovega dioksida. Ali pa, če želite zelenkasto steklo, pustite likalnik notri!
Korak 2. V pesek dodamo natrijev karbonat in kalcijev oksid
Natrijev karbonat (običajno znan kot pralna soda) znižuje temperaturo, potrebno za komercialno izdelavo stekla. Vendar pa dovoljuje prehod vode skozi steklo, zato se za odpravo te lastnosti doda kalcijev oksid ali apno. Za večjo obstojnost stekla se lahko dodajo tudi oksidi magnezija in/ali aluminija. Na splošno ti dodatki zavzamejo največ 26 do 30 odstotkov steklene mešanice.
Korak 3. Dodajte druge kemikalije, odvisno od predvidenega namena stekla
Najpogostejši dodatek k dekorativnemu steklu je svinčev oksid, ki daje iskrico v kristalni stekleni posodi, pa tudi mehkoba, ki olajša rezanje in tudi zniža tališče. Leče za očala lahko vsebujejo lantanov oksid zaradi njegovih lomnih lastnosti, medtem ko železo pomaga steklu absorbirati toploto.
Svinčev kristal lahko vsebuje do 33 odstotkov svinčevega oksida; več kot je svinčevega oksida, več spretnosti je potrebno za oblikovanje staljenega stekla, zato se mnogi proizvajalci svinčevih kristalov odločijo za manjšo vsebnost svinca
Korak 4. Dodajte kemikalije, da dobite želeno barvo v steklu, če obstaja
Kot je navedeno zgoraj, nečistoče železa v kremenčevem pesku naredijo steklo, narejeno z njim, zelenkasto, zato se doda železov oksid za povečanje zelenkastega odtenka, prav tako tudi bakrovega oksida. Žveplove spojine proizvajajo rumenkast, jantar, rjavkast ali celo črn odtenek, odvisno od tega, koliko ogljika ali železa dodamo tudi mešanici.
Korak 5. Mešanico postavite v dobro toplotno odporen lonček ali držalo
Posoda mora vzdržati izredno visoke temperature v peči - glede na vaše dodatke se lahko vaša steklena mešanica stopi pri temperaturah med 1, 500 in 2, 500 stopinjami Celzija. Tudi vašo posodo je treba zlahka prijeti s kovinskimi kljukami in palicami.
Korak 6. Zmes stopite v tekočino
Pri komercialnem silicijevem steklu se to naredi v plinski peči, medtem ko se lahko posebna stekla izdelajo z električno talilnico, lončeno pečjo ali pečjo.
Kremenčev pesek brez dodatkov postane steklo pri temperaturi 2, 300 stopinj Celzija (4, 172 stopinj Fahrenheita). Dodajanje natrijevega karbonata (sode) zmanjša temperaturo, potrebno za izdelavo stekla, na 1,500 stopinj Celzija (2,732 stopinje Fahrenheita)
Korak 7. Homogenizirajte in odstranite mehurčke iz staljenega stekla
To pomeni, da zmes mešamo do konsistentne debeline in dodamo kemikalije, kot so natrijev sulfat, natrijev klorid ali antimonov oksid.
Korak 8. Oblikujte staljeno steklo
Oblikovanje stekla je mogoče na enega od več načinov:
- Staljeno steklo lahko vlijemo v kalup in pustimo, da se ohladi. To metodo so uporabljali Egipčani in prav tako je danes izdelanih toliko leč.
- Na koncu votle cevi se lahko nabere velika količina staljenega stekla, v katero se nato obrača, medtem ko se cev obrača. Steklo oblikuje zrak, ki vstopa v cev, gravitacija vleče staljeno steklo in katero koli orodje, ki ga pihalec uporablja za obdelavo staljenega stekla.
- Staljeno steklo lahko vlijemo v kopel staljenega kositra za podporo in ga razstrelimo z dušikom pod tlakom, da ga oblikujemo in poliramo. Steklo, izdelano po tej metodi, se imenuje float steklo in tako steklo izdelujejo od petdesetih let prejšnjega stoletja.
Korak 9. Steklo počasi ohladite v peči
Ta postopek se imenuje žarjenje in odstrani vse napetostne točke, ki so nastale v steklu med hlajenjem. Steklo, ki ni bilo žarjeno, je občutno šibkejše. Ko je ta postopek končan, lahko steklo premažemo, laminiramo ali kako drugače obdelamo, da izboljšamo svojo trdnost in vzdržljivost.
- Natančna temperatura žarjenja se lahko razlikuje glede na natančno sestavo stekla od 750 stopinj Fahrenheita do 1000 stopinj Fahrenheita. Hitrost, s katero se mora steklo ohladiti, se lahko tudi spremeni - na splošno se morajo večji kosi stekla ohladiti počasneje kot manjši kosi. Preden začnete, raziščite ustrezne metode žarjenja.
- S tem povezan postopek je kaljenje, pri katerem oblikovano in polirano steklo postavimo v pečico, segreto na vsaj 600 stopinj Celzija (1, 112 stopinj Fahrenheita) in nato hitro ohladimo ("pogasimo") z zračnimi pihami pri visokem tlaku. Žareno steklo se razbije na drobce pri 6000 funtov na kvadratni palec (psi), kaljeno steklo pa na majhne koščke pri najmanj 10 000 psi in običajno pri približno 24 000 psi.
Metoda 2 od 2: Uporaba žara na oglje
Korak 1. Pripravite improvizirano peč iz žara na oglju
Ta metoda uporablja toploto velikega oglja za taljenje silicijevega peska v steklo. Uporabljeni materiali so razmeroma poceni in pogosti - teoretično potrebujete le kratek izlet v trgovino s strojno opremo, da boste pripravljeni za izdelavo lastnega stekla. Uporabite velik žar na oglju - modeli s kupolo standardne velikosti dobro delujejo. Uporabite najdebelejši in trmastejši žar, ki je na voljo. Večina žarov na oglje bo imela odprtino na dnu - odprite to odprtino.
- Tudi pri izredno vročih temperaturah, doseženih s to metodo, je težko topiti kremenčev pesek v žaru. Preden začnete, v pesek dodajte majhno količino sode za perilo, apno in/ali boraks (približno 1/3 do 1/4 količine peska). Ti dodatki znižujejo temperaturo taljenja peska.
- Če boste pihali steklo, imejte pri roki dolgo, votlo kovinsko cev. Če ga boste vlili v kalup, ga predhodno pripravite. Želite kalup, ki se ne vžge ali stopi zaradi toplote staljenega stekla - grafit dobro deluje.
Korak 2. Spoznajte nevarnosti te metode
Ta metoda bo običajni žar premaknila preko normalnih temperaturnih meja - tako vročih, da je mogoče celo stopiti sam žar. Ta metoda lahko povzroči hude poškodbe ali smrt če je poskušan nepremišljeno. Nadaljuj previdno. Pri roki imejte veliko količino umazanije ali peska ali gasilnega aparata za visoke temperature, da pogasite ogenj.
Korak 3. Sprejmite vse možne varnostne ukrepe, da zaščitite sebe in svoje premoženje pred visoko vročino
Poskusite to metodo na umazani ali peščeni površini na prostem z veliko prostora. Če to storite na goli betonski površini, ki ni prekrita s peskom ali umazanijo, se lahko beton eksplozivno odcepi, če nanj pade vroče staljeno steklo. Ne uporabljajte nobene nenadomestljive opreme. Stojte čisto žara med segrevanjem stekla. Prav tako morate nositi čim več zaščitnih oblačil, vključno z:
- Rokavice ali rokavice za pečice
- Varilna maska
- Težak predpasnik
- Oblačila, odporna proti vročini
Korak 4. Pridobite sesalnik v trgovini z dolgim nastavkom za cev
Z lepilnim trakom ali kako drugo metodo cev usmerite tako, da piha neposredno v spodnji odzračevalnik, ne da bi se dotaknil glavnega dela žara. Cev lahko pritrdite na eno od nog ali koles žara. Glavna vakuumska enota naj bo čim dlje od žara.
- Prepričajte se, da je cev varna in se ne bo premaknila - če se vam med izdelavo kozarca odpne, morate ne pristopite k žaru, če je zelo vroče.
- Vklopite sesalnik, da preverite položaj cevi. Natančna cev bo pihala neposredno v odzračevalnik.
Korak 5. Notranjost žara obložite z ogljem
Za pečenje mesa uporabite več oglja, kot bi ga uporabili. Uspešni rezultati so bili doseženi z napolnjenjem žara skoraj do roba. Litoželezni lonec ali lonček s peskom postavite na sredino žara, obdan z ogljem.
Oglje iz trdega lesa (ali "grudastega") gori vroče in hitreje kot oglje iz briketov, zato je boljša izbira, če je na voljo
Korak 6. Prižgite oglje
Posvetujte se z embalažo oglja in ugotovite, ali je mogoče oglje prižgati neposredno ali potrebuje vžigalno tekočino. Pustite, da se plameni enakomerno širijo.
Korak 7. Počakajte, da se oglje segreje
Ko so oglja sivkasta in oddajajo oranžni sij, so pripravljena. Vročino bi morali čutiti, če preprosto stojite v bližini žara.
Korak 8. Vklopite sesalnik, da v oglje vnesete zrak
Oglje, ki se dovaja z zrakom z dna, lahko izgori zelo vroče (do 2000 stopinj Celzija.) Pazite - lahko pride do velikega plamena.
Če še vedno ne morete doseči dovolj visokih temperatur, poskusite zamenjati pokrov, medtem ko dovajate zrak skozi odzračevalnik
Korak 9. Ko se steklo stali, ga zelo previdno odstranite in oblikujte s kovinskimi pripomočki
Zaradi nizke temperature žara je staljeno steklo lahko trdnejše in težje obdelovano kot steklo iz peči. Oblikujte ga s cevjo, kalupom ali drugim orodjem, kot običajno.
Nasveti
- Nekatere peske na plaži je mogoče uporabiti namesto čistega silicijevega peska, čeprav je steklo lahko neprozorno, razbarvano ali slabše kakovosti. Uporabite najbelji, najfinejši in najbolj enakomeren pesek, ki je na voljo.
- Če so vaš pesek ali dodatki grobo zrnati, jih zdrobite z malto in pestičem ali mehanskim brusilnikom. Delci drobnejšega zrna se hitreje topijo.
-
Zmlete koščke starega stekla lahko pred taljenjem dodamo pesku, da ga recikliramo v novo steklo. Staro steklo ali "steklo" je treba najprej preveriti, ali so nečistoče, ki bi oslabile novo steklo, narejeno z njim - poiščite mehurčke.
Pri brušenju stekla nosite masko za obraz, da preprečite nenamerno vdihavanje
- Za varovanje ali rezanje majhnih kosov, palic ali pramenov uporabite visokotemperaturni gorilnik.
Opozorila
- Nenehno previdni pri virih visoke toplote. Nikoli ne poskušajte narediti stekla okoli otrok ali hišnih ljubljenčkov.
-
Gašenje zelo vročih požarov z vodo jih lahko poslabša. Na primer, ogenj, ki gori pri 2000 stopinjah Celzija, je dovolj vroč, da razcepi vodo (H2O) v njene sestavne atome vodika in kisika ter sprosti ogromno toplotne energije. Pri zelo vročih požarih je najbolje imeti pri roki veliko vedro umazanije ali peska.
Gasilni aparati razreda D vsebujejo natrijev klorid (kuhinjska sol) in se uporabljajo za gašenje kovinskih požarov
