Стекло из чего делают

Из чего делают стекло?

Сейчас тебе предстоит познакомиться с материалом, который называется стеклом. «Зачем с ним знакомиться? – скажешь ты. – Я стекло давно знаю» Многие люди, так же как и ты, считают его обыкновенным. На самом деле, привычный всем материал – очень интересен. И начнем знакомство с ним с ответа на вопрос: из чего делают стекло?

Основной его состав довольно простой – кварцевый песок, сода и известь.

Однако стекло не получится, если все его компоненты просто смешать. Потому стекло выплавляют в специальных печах. Но кварцевый песок плавится при очень высокой температуре – 1700 градусов! Здесь-то и нужна сода. Ведь с ее помощью температуру плавления песка уменьшают вдвое.

Следующее важное вещество в составе – это известь. Ее добавляют, чтобы стекло не боялось воды. Ведь оконное «стекло» только из песка и соды растворилось бы от любого дождя! А в стакан невозможно было бы налить чай… Но стекло бывает не только бесцветным и прозрачным. Если добавить к расплавленной массе оксиды (это такие химические соединения) разных металлов, то стекло получится цветным. Например, с помощью оксида железа его делают красным, оксида никеля – фиолетовым или коричневым, оксида урана – желтым. Медь или хром придают ему зеленый цвет разных оттенков.

Теперь ты знаешь, из чего делают стекло. Но известно немало занимательных фактов, связанных с ним. Например, такой: Мастера средневековой Венеции научились изготавливать особенно красивые и тонкие стеклянные изделия – посуду и украшения, которые стоили очень дорого. Чтобы другие не узнали секретов этого стекла, мастеров отправили на остров Мурано, где они стали жить отдельно от всех людей, не имея возможности с ними общаться. А слава мурановского стекла, которое мастера-стеклодувы делали на острове, шагнула далеко за пределы Венеции. Со временем стекло стали использовать не только в производстве посуды, украшений или зеркал.

Люди узнали, что изогнутое стекло может рассеивать или концентрировать световой луч. И научились делать линзы. Сегодня такие линзы из увеличительного стекла применяются в разных оптических приборах, от привычных всем очков до микроскопов и телескопов.

И когда ты вырастешь и станешь ученым – например, биологом или астрономом, то сможешь наблюдать в микроскоп за молекулами и атомами или с помощью телескопа увидишь дальние звезды и галактики.

Как фотографировать стекло: пошаговое руководство

Фотографировать светоотражающие предметы достаточно сложно, что уж говорить о прозрачных. Фотограф Дина Беленко раскрывает основы фотографии стекла, а также шаг за шагом показывает, как создать творческий натюрморт с разбитым стеклом.

Используйте подсветку для борьбы с отражениями

Не все отражения нежелательны. Так же, как и тени, они показывают форму объекта.

Но при фотографировании стекла отражений стоит избегать. Передний свет убивает большую часть теней, а подсветка убивает большую часть отражений. Разница в том, что подсветка имеет великолепный вид.

Фотограф использовала одну вспышку за диффузором, чтобы осветить эту банку

И так выглядит та же установка с бокалом шампанского

Почему не нужно модное оборудование

Для создания подсветки вы можете использовать разные методы. Не для всех из них требуется причудливое оборудование.

Можно взять большой лист белого пластика (или даже белую бумагу) и осветить его двумя вспышками. В этом случае объект будет освещен не самими вспышками, а отраженным светом от заднего плана.

Установка фотографа при включенной и выключенной вспышке

Если у вас есть софтбокс, используйте его в качестве белого фона.

Фотограф использовала большой диффузор со вспышкой позади него. Чем дальше свет от рассеивателя, тем он будет мягче. Если вы видите круглое пятно света и хотите, чтобы на заднем плане он был более ровным, поместите источник подальше от рассеивателя. Или добавьте еще один слой рассеивающего материала (специальную белую ткань или лист пергаментной бумаги).

Как избавиться от отражений

Если вам нужно традиционное симметричное фото стеклянной посуды с отражением внизу, вы можете поместить объект на лист пластика и сфотографировать настоящее отражение. Но это добавляет еще одну поверхность, о которой нужно будет думать во время съемки.

Вместо этого можно перевернуть объект, чтобы сымитировать отражения. Возьмите два одинаковых бокала и просто поместите один на другой.

Снимите стекло на черном фоне для драматизма

Чтобы получить такой же снимок, но на черном фоне, поместите лист черной бумаги прямо за стекло. Лист должен быть достаточно широким, чтобы покрыть область сзади, но также достаточно узким, чтобы края источника света были видны. Это создает красивый белый светящийся контур.

В данном случае черный фон — это два соединенных листа бумаги формата А4. Дина могла приклеить их к картону, чтобы поставить вертикально, но в итоге просто прикрепила их к диффузору с помощью студийного тейпа.

Используйте два источника света, чтобы добавить глубину

Изображение только с одной подсветкой выглядит четким и минималистичным, но ему может не хватать глубины. Особенно, если у вас есть непрозрачный объект в кадре. В этом случае разместите еще один источник света на стороне объекта.

В данном случае это стрипбокс с другой вспышкой.

Стрипбокс добавляет вертикальное отражение и освещает тени растения внутри него. Стекло на черном фоне приобретает дополнительное отражение, которое дополняет его форму. В идеале с правой стороны должен быть еще один стрипбокс для симметрии.

Дополнительный стрипбокс помогает показать текстуру и форму непрозрачного растения

Дополнительный источник света также помогает, когда вы снимаете, скажем, бутылку вина с этикеткой спереди.

Фото с одним источником света и с дополнительным источником света

Так это выглядит в реальной жизни

Используйте эту схему освещения для четких и светлых изображений

Почему объективы с длинным фокусным расстоянием работают лучше всего

Для снимка выше фотограф использовала объектив 105 мм. У такого фокусного расстояния два преимущества. Во-первых, вы можете отойти подальше от сцены, что сведет к минимуму риск появления ваших отражений на стекле. Во-вторых, можно будет использовать более маленький фон. Объективы с большим фокусным расстоянием сжимают пространство таким образом, что камера «видит» меньше пространства за объектом.

Например, эти два снимка были сделаны с объективами 50 мм и 105 мм соответственно

Добавьте движение

Установите два источника света на малую мощность. Сцена будет освещена только в течение 1/4000 с или меньше. Это визуально заморозит движение. Налейте немного воды в стакан и сделайте несколько снимков.

Обратите внимание, как разные, но одинаково красивые пузыри выглядят на черном и белом фоне.

Еще один пример действия, приносящего жизнь в вашу композицию

Творческий натюрморт с битым стеклом

У каждой разбитой чашки или бокала есть своя история. Иногда это может быть рассказ о неуклюжем владельце или же о силах природы или страсти к путешествиям.

Какой реквизит вам нужен?

  • источник света, подходящий для съемки брызг
  • разбитая бутылка
  • маленький бумажный кораблик
  • дополнительные предметы натюрморта
  • клеевой пистолет и средство для удержания стекла в воздухе
  • камера и штатив

Как разбить стекло для снимка

Правильно применяйте силу. Оберните бутылку полотенцем, прижмите ее к стене и ударьте по ней молотком. Обратите внимание, если вы ударите по ней сверху, бутылка разлетится на мелкие кусочки без намека на первоначальную форму.

Композиция

Имейте в виду, что у вас будут брызги в кадре, поэтому оставьте для них достаточно места. Для такого снимка лучше сделать композицию очень простой: основной объект, пара объектов на заднем плане, чтобы добавить глубину и поддержать сюжетную линию, и, возможно, некоторые детали, например, морская ракушка на переднем плане.

Для большей динамичности добавьте пару летящих стеклянных осколков.

Если вы хотите убедиться, что они естественным образом взаимодействуют с брызгами, осколки нужны вам прямо в сцене. Для этого Дина закрепила каждый осколок в воздухе при помощи клеевого пистолета, спиц и зажима. То же самое с бумажным корабликом.

Освещение

Поскольку подсветка придает стеклу некий фантастический вид, фотограф установила небольшой стрипбокс со вспышкой прямо позади и чуть выше сцены.

Может быть задний свет, и при этом сохраняться черный фон. Это ключевое освещение. Также был использован большой рассеиватель с другой вспышкой позади него, чтобы слегка поднять тени. Это также увеличивает общее освещение и позволяет держать диафрагму более закрытой. Обеспечивается большая глубина резкости, бОльшая часть бутылки в фокусе.

Настройки камеры

Прежде всего, убедитесь, что ваша выдержка равна выдержке синхронизации. Если вы снимаете в темных условиях (а так и нужно!), длительность вспышки станет вашей скоростью затвора.

Свет будет попадать на датчик вашей камеры только в течение времени работы вспышки. Не имеет значения, установлена ли выдержка на 1/250 секунды или на полминуты. Если нет доступного окружающего света, вспышка будет единственным видимым источником.

Во-вторых, закройте диафрагму как можно больше, без недостатка экспозиции изображения. Это нужно, чтобы убедиться, что в фокусе все брызги. Создавать их вручную сложно, потому что вы не можете точно контролировать движение жидкости. Вот почему можно получить красивый всплеск, но не в фокусе. Резкость должна быть как можно глубже.

В данном случае настройки выглядят так: 105 мм, 1/7, 1/160 с, ISO 250. В идеале следует закрывать диафрагму до ƒ/10 или даже ƒ/16, но Дина хотела, чтобы объекты на заднем плане были немного размытыми.

Наконец возьмите рюмку или соусное блюдо, наполните водой и быстро вылейте на остатки бутылки и сделайте последовательность снимков.

Постобработка стеклянной фотографии

Были объединены несколько фотографий:

  • снимок со всплеском
  • снимок без видимых опор
  • пара фотографий с брызгами на осколках летающего стекла

Поместите их все в отдельные слои, создайте маску слоя для каждого из них. И наконец, используйте мягкую кисть, чтобы закрасить область, которую вы хотите скрыть, черным, и те, которые вы хотите показать белым.

Ретушируйте следы клея на летающих осколках, увеличьте контраст и удалите частицы пыли с бутылки.

Конечно, есть более продвинутые способы создавать фотографии из стекла, но это простой, легкий способ для того, чтобы начать.
Теперь ваша очередь попробовать. Желаем удачи в экспериментах по фотографии из стекла!

Как производят стекло

Зачем вообще для стекловарения нужны печи? Дело в том, что чтобы из стекла сделать что-нибудь полезное, нужно его сначала расплавить, а плавится оно при температурах ни много, ни мало, 1400-1600 °С.

Сырьем для изготовления стекла служит, главным образом, кварцевый песок (оксид кремния SiO2)

Кварцевый песок

Чтобы придать стеклу необходимые свойства, кварцевый песок смешивают с разными добавками, в основном, это известняк (тот, который ракушечник, с фасадов зданий), полевой шпат, доломит, сода и красители (оксиды металлов)

Известняк

Полевой Шпат

Доломит

Таких добавок в стекле бывает до 20-30%. Вообще-то, чем больше добавок, тем ниже вязкость расплава (грубо говоря, он «текучее») и ниже температура плавления, т.е. его обрабатывать проще, например, выдувать бутылки и пр. можно уже при 800 °С. Но может быть и по-другому: если, например, в смесь оксид бора добавить, выйдет борсиликатное стекло, жаростойкое и устойчивое к перепадам температур — на радость домохозяйкам. Стекло же из чистого оксида кремния получится тугоплавким, из него чтобы что-нибудь выдуть, придется до 1600 °С разогреть.

В общем, с сырьем разобрались. Всё, что надо, тщательно очищают, измельчают (этим обычно специальные обогатительные фабрики/производства занимаются), перемешивают и засыпают в стекловаренную печь через специальное окно. Внутри печи в огромном бассейне за дело берется практически инфернальный огонь и превращает за несколько часов песок в жидкость.

Пламя внутри печи.

Кстати, раскочегаривание такой печи до нужной температуры — непростой, долгий, а главное, дорогой процесс (сколько топлива надо, чтоб такую огромную дуру на 2-9 тыс. тонн стекла разогреть!), поэтому, разжегши её единожды, стараются больше не гасить: процесс варки стекла за 10-15 лет службы печи прерывают только пару раз для холодного ремонта.

Естественно, смесь расплавляется не сразу вся, а постепенно; по мере расплавления она перемешивается, из нее выходят пузырьки воздуха. То, что уже хорошо расплавилось, собирается на дне бассейна (плотность-то у расплава выше) и по закону сообщающихся сосудов перетекает под стенкой, проходящей через бассейн, в другую его часть, подальше от пламени и еще не расплавленной смеси.

Тут температура немного ниже, и жидкое стекло отсюда поступает уже в следующую, рабочую ванну за пределами печи, а оттуда уходит на обработку. Чтобы получить, например, листовое стекло для окон и зеркал, его отливают и прокатывают почти как металл.

Чтобы получить идеально ровную поверхность, на современных заводах расплавленное стекло сначала выливают в бассейн, полный расплавленным оловом, и оно, стекло, плавая на поверхности олова, распределяется по нему равномерным тонким слоем и остывает примерно с 1000 до 600 °С, так получают так называемое флоат-стекло (float-glas).

Как я уже говорил, процесс этот непрерывный, и на выходе после охлаждения получается бесконечная стеклянная лента. Но прежде, чем её на куски разрезать, поверхность вновь нагревают газовыми горелками: таким образом запаиваются микротрещины, которые все равно образуются даже несмотря на постепенное охлаждение из-за разности напряжений внутри стекла при твердении. В результате стекло выходит особенно прозрачным.

Производство флоат-стекла

Старая технология, применявшаяся на советских заводах, предусматривала вертикальное вытягивание стеклянной ленты при интенсивном охлаждении поступающей из печи массы. Стекло, произведенное таким образом, отличается значительно большими оптическими искажениями.

Ну вот, вроде почти со всем разобрались. На картинке только еще одна непонятная часть печи осталась: регенератор. Штуковина замечательная и гениальная в своей простоте. За её изобретение еще в 1856 году младший из братьев Сименсов, Фридрих, получил английское дворянство. А смысл в том, чтобы экономить топливо для стекловаренной печи, подогревая воздух, подающийся в печь для горения. И экономия на топливе может достигать 40%!

Принцип работы регенератора

Регенератор состоит из двух одинаковых шахт, заполненных жаропрочными керамическими сборками, образующими внутри шахт множество мелких каналов для воздуха. Воздух поступает через первую шахту, попадает в печь через окно, смешивается с топливом (газом) и сгорает. Раскалённые продукты горения уходят через другое окно во вторую шахту, и прежде, чем выйти наружу, нагревают упомянутые керамические сборки. Потом, как они достаточно накалятся, минут через двадцать, поток воздуха пускают через вторую шахту, он в ней разогревается перед попаданием в печь, а отработанные газы начинают разогревать сборки в первой шахте. Затем цикл повторяется.

За рамками этого рассказа остались разнообразные жаропрочные керамические покрытия внутри печи (металл для такой температуры не годится). С ними всё тоже довольно занимательно: физические и химические процессы, протекающие во время плавления стекла, приводят к удивительным образованиям: внутри печи начинают расти сталактиты!

Стеклянная посуда, окна в домах и многое другое – для нас сегодня это привычные предметы обстановки. Однако много веков назад стеклянные кубки стоили баснословно дорого, и их можно было встретить только на столах у наиболее богатых и знатных вельмож.
Из чего же делают стекло, и как люди научились его изготавливать?

История изобретения стекла

Стекло было известно, по крайней мере, две тысячи лет назад. Древнеримский историк Плиний описал случай, в результате которого оно было изобретено. По его версии, однажды моряки, везшие на своем корабле соду, высадились заночевать на берегу, покрытом чистым золотым песком.

Они разожгли костер, чтобы приготовить ужин и согреться. Случайно один мешок из их груза прорвался, и сода высыпалась в костер. Ночью пошел дождь, смыл золу и головешки, и моряки увидели на месте костра сияющую стеклянную поверхность.

Компоненты для изготовления стекла

Так ли на самом деле было изобретено стекло, или, как гласит другая версия, оно получилось в ходе экспериментов с обжигом глиняных горшков – но люди овладели секретом его приготовления довольно давно.

Для того, чтобы изготовить стекло, требуется три основных компонента.

Кварцевый песок – это чистый речной песок, состоящий из оксида кремния. Доля песка в смеси для варки стекла составляет около 75%. Он плавится при очень высокой температуре: его нужно нагревать до 1700 градусов Цельсия. От качества песка во многом зависит прозрачность и качество будущих стеклянных изделий. Венецианские стеклодувы, изготавливавшие наиболее знаменитое в средневековой Европе муранское стекло, специально привозили песок из провинции Истрия, а для богемского стекла мастера измельчали в мелкий песок куски кварца.

Сода (или поташ) необходима для того, чтобы расплавить песок при более низкой температуре. Добавив в песок соду в нужной пропорции, температуру нагрева стеклянной смеси снижают практически вдвое.
В процессе нагрева сода разлагается до оксида натрия или калия, который и служит катализатором плавления. В древности ее получали путем выщелачивания золы после сжигания водорослей или хвойных пород дерева. Доля соды в смеси для стекла составляет около 16-17%.

Известь, или окись кальция, делает стекло нерастворимым большинством химических веществ, крепким и блестящим. Впервые добавлять ее в стекло начали богемские стеклодувы в семнадцатом столетии, применяя для этого известняк или мел.

Кроме того, сегодня в массу для приготовления стекла добавляют сульфат натрия, таламит и нефелиновый сиенит. Для получения разноцветного стекла в качестве добавок используют окиси различных металлов: меди, железа, серебра и т.д.

Этапы производства листового стекла

Все ингредиенты, из которых производится стекло, загружают в печь и нагревают до образования жидкой однородной массы.

Расплавленную массу загружают в гомогенизатор и перемешивают до полной однородности.

Стеклянную массу выливают в длинную емкость, где находится расплавленное олово. На его поверхности стекло разливается ровным слоем одинаковой толщины, постепенно остывая.

Застывшая стеклянная лента поступает на конвейер, где производится контроль толщины и нарезка на стандартные куски стекла. Обрезанные неровные края и брак, не прошедший контроль качества, поступает на переплавку.

Готовое листовое стекло проходит последнюю проверку качества и отправляется на склад готовой продукции.

Аналогичным образом изготавливается стекло для производства посуды, измерительных приборов, елочных игрушек и другой продукции. Состав стекла может изменяться в зависимости от свойств, которые оно должно иметь.

Кроме того, для повышения прочности оно может подвергаться процедуре закаливания, приобретая способность выдерживать сильные удары по поверхности.
Популярны сегодня дуплексные и триплексные стекла, склеенные специальными составами из двух или трех слоев тонкого стекла. Однако основу каждого из них составляют золотой кварцевый песок, питьевая сода и обычная известь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *