Как приготовить стекло в домашних условиях. Из чего делают стекло? Способы изготовления стекла с использованием печи

Сегодня мы поговорим о том, как самому в домашних условиях изготовить стекло своими руками. Так же рассмотрим методики и технологии самостоятельного изготовления стекла и стеклянных изделий, а именно печи, приспособления и инструменты для плавки стекла

На заводах и в химических лабораториях стекла получают из шихты — тщательно перемешанной сухой смеси порошкообразных солей, оксидов и других соединений. При нагревании в печах до очень высокой температуры, нередко выше 1500°С, соли разлагаются до оксидов, которые, взаимодействуя между собой, образуют силикаты, бораты, фосфаты и другие устойчивые при высоких температурах соединения. Вместе они и составляют стекло.

Мы будем готовить так называемые легкоплавкие стекла, для которых достаточно лабораторной электрической печи с температурой нагрева до 1000°С. Еще понадобятся тигли, тигельные щипцы (чтобы не обжечься) и небольшая ровная плита, стальная или чугунная. Сначала мы сварим стекло, а потом найдем ему применение.

Перемешайте шпателем на листе бумаги 10 г тетрабората натрия (буры), 20 г оксида свинца и 1,5 г оксида кобальта, просеянных через сито. Это и есть наша шихта. Пересыпьте ее в небольшой тигель и уплотните шпателем так, чтобы получился конус с вершиной в центре тигля. Уплотненная шихта должна занять в тигле не более трех четвертей объема, тогда стекло не будет проливаться.

Щипцами поставьте тигель в электропечь (тигельную или муфельную), нагретую до 800—900 °С, и подождите, пока шихта не сплавится. Об этом судят по выделению пузырьков: как только оно прекратилось, стекло готово. Достаньте тигель щипцами из печи и сразу же вылейте расплавленное стекло на стальную или чугунную плиту с чистой поверхностью. Остывая на плите, стекло образует слиток сине-фиолетового цвета.

Чтобы получить стекла других цветов, замените оксид кобальта другими окрашивающими оксидами. Оксид железа(III) (1—1,5 г) окрасит стекло в коричневый, оксид меди(II) (0,5—1 г)—в зеленый, смесь 0,3 г оксида меди с 1 г оксида кобальта и 1 г оксида железа (III)—в черный цвет. Если же взять только борную кислоту и оксид свинца, то стекло останется бесцветным и прозрачным. Поэкспериментируйте сами с другими оксидами, например, хрома, марганца, никеля, олова.

Стекло измельчите пестиком в фарфоровой ступке, Чтобы не пораниться осколками, обязательно обмотайте руку полотенцем, а ступку с пестиком прикройте чистой тряпкой.

Ссыпьте мелкий стеклянный порошок на толстое стекло, добавьте немного воды и разотрите до сметанообразного состояния курантом — стеклянным или фарфоровым диском с ручкой. Вместо куранта можно взять маленькую плоскодонную ступку или полированный кусок гранита — так поступали старые мастера, когда растирали краски. Полученную массу называют шликером. Его мы будем наносить на поверхность алюминия примерно так же, как это делают, изготовляя украшения.

Очистите поверхность алюминия наждачной бумагой и обезжирьте кипячением в содовом растворе. На чистой поверхности прочертите скальпелем или иглой контур рисунка. Поверхность с помощью обычной кисточки покройте шликером, просушите над пламенем, а потом нагревайте в том же пламени до тех пор, пока стекло не наплавится на металл. У вас получится эмаль.

Если значок невелик, его можно покрывать слоем стекла и нагревать в пламени целиком. Если же изделие более крупное (скажем, табличка с надписью), то надо разбить его на участки и наносить стекло на них поочередно. Чтобы цвет эмали был более интенсивным, нанесите стекло повторно. Таким способом можно получать не только украшения, но и надежные эмалевые покрытия для защиты алюминиевых деталей во всевозможных приборах и моделях. Так как в этом случае эмаль несет дополнительную нагрузку, металлическую поверхность после обезжиривания и промывки желательно покрыть плотной оксидной пленкой; для этого достаточно подержать деталь 5—10 мин в печи с температурой чуть ниже 600°С.

Разумеется, на большую деталь шликер удобнее наносить не кисточкой, а из пульверизатора или просто поливом (но слой должен быть тонким). Подсушите деталь в сушильном шкафу при 50—60°С, а затем перенесите в электропечь, нагретую до 700—800°С.

А еще из легкоплавких стекол можно приготовить окрашенные пластинки для мозаичных работ. Куски битой фарфоровой посуды (их вам всегда дадут в посудном магазине) облейте тонким слоем шликера, просушите при комнатной температуре или в сушильном шкафу и наплавьте стекло на пластинки, выдерживая их в электропечи при температуре не ниже 700°С.

Освоив работу со стеклом, вы можете помочь своим коллегам из биологического кружка: там нередко изготовляют чучела животных, а для чучел нужны разноцветные глаза...

В стальной плите толщиной около 1,5 см высверлите несколько углублений разных размеров с коническим или сферическим дном. Тем же способом, что и прежде, сплавьте разноцветные стекла. Гаммы, пожалуй, хватит, а чтобы изменить интенсивность, чуть увеличьте или уменьшите содержание окрашивающей добавки.

Небольшую каплю яркого расплавленного стекла поместите в углубление стальной плиты, затем налейте стекло цвета радужной оболочки. Капля войдет в основную массу, но не смешается с ней, — так будут воспроизведены и зрачок, и радужная оболочка. Охлаждайте изделия медленно, не допуская резких перепадов температур. Для этого затвердевшие, но еще горячие «глаза» достаньте из формы подогретым пинцетом, положите в рыхлый асбест и уже в нем охладите до комнатной температуры. .

Конечно, легкоплавким стеклам можно найти и другие применения. Но не лучше ли будет, если вы поищете их сами?

И в завершение опытов со стеклом, пользуясь все той же электропечью, попытаемся превратить обыкновенное стекло в цветное. Естественный вопрос: нельзя ли таким способом сделать солнечные очки? Можно, но вряд ли это удастся вам с первого раза, потому что процесс капризен и требует некоторых навыков. Поэтому беритесь за очки только после того, как потренируетесь на кусочках стекла и убедитесь, что результат соответствует ожиданиям.

Основой краски для стекла будет канифоль. Из резинатов, солей кислот, входящих в состав канифоли, вы ранее готовили сиккативы для масляных красок. Вновь обратимся к резинатам, потому что они способны образовывать на стекле тонкую ровную пленку и служить носителями красящего вещества,

В растворе едкого натра концентрацией около 20% растворяйте при помешивании и помня, конечно, об осторожности, кусочки канифоли до тех пор, пока жидкость не станет темно-желтой. Отфильтровав, добавьте немного раствора хлорида железа FeCl3 или другой соли трехвалентного железа. Имейте в виду, что концентрация раствора должна быть небольшой, соль нельзя брать в избытке — осадок гидроксида железа, который в этом случае образуется, нам помешает. Если же концентрация соли невелика, то образуется красный осадок резината железа — он-то там и нужен.

Отфильтруйте красный осадок и высушите его па воздухе, а затем растворите до насыщения в чистом бензине (не автомобильном, а бензине-растворителе) еще лучше было бы взять гексан или петролейный эфир. Кисточкой или пульверизатором окрасьте поверхность стекла тонким слоем, дайте подсохнуть и положите на 5—10 мин в печь, нагретую примерно до 600°С.

Но канифоль относится к органическим веществам, а им такую температуру не выдержать! Правильно, но именно это и нужно — пусть органическая основа выгорит. Тогда на стекле останется тончайшая пленка оксида железа, хорошо сцепленная с поверхностью. И хотя оксид в общем-то непрозрачен, в столь тонком слое он пропускает часть световых лучей, т. е. может служить светофильтром.
Возможно, светозащитный слой покажется вам слишком темным или, напротив, излишне светлым. В таком случае поварьируйте условия опыта — чуть увеличьте или уменьшите концентрацию раствора канифоли, измените время и температуру обжига. Если же вас не устраивает цвет, в который скрашено стекло, замените хлорид железа хлоридом другого металла, но непременно такого, оксид которого ярко окрашен, например хлоридом меди или кобальта.

А когда технология тщательно отработана на кусочках стекла, можно без особого риска совершить превращение обычных очков в солнечные. Не забудьте только вынуть стекла из оправы — пластмассовая оправа не выдержит нагревания в печи точно так же, как канифольная основа...
.
Чтобы получить стекло, песок необходимо расплавить. Вам наверняка приходилось ходить по раскаленному песку в солнечный день, поэтому вы догадываетесь, что для этого его нужно нагреть до очень высоких температур. Кубик льда тает при температуре около 0 С. Песок начинает плавиться при температуре не менее 1710 С, что превышает максимальную температуру нашей привычной духовки почти в семь раз.
Нагревание любого вещества до такой температуры требует больших затрат энергии, а следовательно, и денег. По этой причине при производстве стекла для повседневных нужд стекловары добавляют в песок вещество, помогающее песку плавиться при более низких температурах — примерно 815 С. Обычно этим веществом является кальцинированная сода.
Однако, если при расплаве использовать смесь только песка с кальцинированной содой, можно получить удивительный сорт стекла — стекло, растворяющееся в воде (прямо скажем, не самый лучший выбор для стаканов).

Стекло, из которого обычно делают окна, зеркала, стаканы, бутылки и лампочки, называется натриево-кальциево-силикатным. Такое стекло очень прочное, а в расплавленном виде ему легко придать нужную форму. Кроме песка, кальцинированной соды и известняка в эту смесь (специалисты говорят «шихту») входит немного окиси магния, окиси алюминия, борной кислоты, а также вещества, предотвращающие образование пузырьков воздуха в этой смеси.

Все эти ингредиенты соединяют и смесь (шихту помещают в гигантскую печь (самые большие из этих печей могут вмещать почти 1110000 кг жидкого стекла). .

Сильный огонь печи нагревает смесь, пока она не начнет плавиться и не превратится из твердого вещества в тягучую жидкость. Жидкое стекло продолжают прогревать при высоких температурах, пока из него не исчезнут все пузырьки и прожилки поскольку сделанная из него вещь должна быть абсолютно прозрачной. Когда масса стекла становится однородной и чистой, огонь уменьшают и ждут пока стекло превратится в вязкую тягучую массу — как горячий ирис. Затем стекло выливают из печи в отливную машину, где оно разливается по отливным формам и формуется.
Однако при производстве полых вещей, например бутылок, стекло приходится выдувать, как воздушный шарик. Раньше выдувание стекла можно было увидеть во время ярмарок и карнавалов, ныне этот процесс частенько показывают по телевизору. Вы, вероятно, видели, как стеклодувы дуют в кусок горячего стекла, висящего на конце трубки, и создают удивительные фигурки. Но выдувать стекло можно и с помощью машин. Основной принцип стеклодувов — дуть в стеклянную каплю, пока в середине не образуется воздушный пузырь, который станет полостью в готовой вещи.

После того как стеклу придана необходимая форма, его подстерегает новая опасность — оно может треснуть при охлаждении до комнатной температуры. Во избежание этого мастера стараются контролировать процесс охлаждения, подвергая застывающее стекло термообработке. Последний этап обработки — снятие лишних капелек стекла с ручек чашек или полировка тарелок с помощью специальных химикатов, делающих их идеально гладкими.

Ученые до сих пор спорят, чем следует считать стекло — твердым веществом или очень вязкой (сиропообразной) жидкостью. Поскольку стекла окон старых домов внизу толще, а вверху тоньше, некоторые заявляют, что стекло со временем стекает. Однако на это можно возразить, что раньше оконные стекла делали не идеально ровными и люди просто вставляли их в рамы более толстым краем вниз. Даже изделия из стекла времен Древнего Рима не демонстрируют никаких признаков «текучести». Таким образом, пример со старым оконным стеклом не поможет разрешить вопрос, является ли стекло в действительности жидкостью высокой вязкости.

Состав (сырье) для получения стекла в домашних условиях:
Кварцевый песок;
Кальцинированная сода;
Таламит;
Известняк;
Нефелиновый сиенит;
Сульфат натрия.

Как изготавливают стекло в домашних условиях (процесс производства)

Обычно используют в качестве ингредиентов стеклянный лом (битое стекло) плюс вышеперечисленные компоненты.

1) Составные элементы будущего стекла поступают в печь, где все это плавится при температуре 1500 градусов, образуя однородную жидкую массу.

2) Жидкое стекло поступает в гомогенизатор (аппарат для создания стабильных смесей), где оно перемешивается до массы с единой температурой.

3) Горячей массе дают отстояться несколько часов.

Вот так и делают стекло!

Люди научились создавать красивые стеклянные вещи еще с древних времен. Подтверждением этого являются разноцветные спеченные сплавы, которые были найдены в древних египетских гробницах. Такая технология изготовления стеклянных предметов называется фьюзингом. Чтобы создать изделие из стекла, требуется профессиональное оборудование. Заниматься фьюзингом в домашних условиях также можно, если заменить его другими аналогами.

Техника фьюзинг основывается на поэтапном выполнении необходимых действий. Стеклянные элементы определенным узором выкладываются в форму и запекаются в печах при температуре от 600 до 900 °C. Под тепловым воздействием частицы стекла плавятся и сливаются в целое изделие. При этом каждый элемент лишь слегка изменяет свое положение и очертание. Изготовление поделок из стекла - долгий и трудоемкий процесс, но результат того стоит. Фьюзинг включает в себя несколько более сложных техник, таких как:

Самая простая техника, которая пользуется большой популярностью, - это плоскостное спекание. Для его выполнения требуются определенного вида стеклянные пластины и обязательное соблюдение порядка работ. Этим способом изготавливается основа для более сложных и объемных вещей. Он позволяет создавать великолепные стеклянные витражи. Изделия, изготовленные плоскостным спеканием, получаются красивыми и интересными. К видам фьюзинга относятся также гребенка, полировка, литье, пат де вер и др.

Фьюзинг - это разновидность витражной техники, поэтому его технология и изготовление витражей очень похожи. Если же создать два полотна в технике фьюзинга и витража, получившиеся в итоге композиции будут иметь следующие различия:

• Цветовые границы в классическом витраже выполнены металлическими элементами, которые отчетливо видны на рисунке.
• Границы между цветами во фьюзинге - мягкие и плавные. Благодаря постепенным переходам, в процессе изготовления рисунок приобретает естественный вид. С помощью витражной техники такого эффекта добиться невозможно.

Готовые поделки в технике фьюзинг украшают интерьер и широко используются в качестве перегородок и ширм. Они великолепно подходят для комнат, выполненных в стилях хай-тек и постмодернизм. Часто красочными вставками декорируются двери и окна. Фьюзинг используется для изготовления стеклянных столешниц и панно, рам для зеркал.

Изделия, выполненные в технике фьюзинг, получаются красивыми и изящными. Для того чтобы добиться прочности поделок, в процессе изготовления нужно соблюдать следующие этапы:

Весь процесс изготовления проходит на профессиональном оборудовании, но при работе со стеклом в домашних условиях используют специальную мини-печь. Она имеет небольшую мощность и работает от сети с напряжением 220 В. Мини-печь позволяет создавать изделия небольших размеров и различные украшения.

Изготовление поделок из стекла в домашних условиях - это не только увлечение, но и хороший источник дохода. Прежде чем приступить к работе, выбирают вид и форму изделия. Самый легкий рисунок - это цветы или абстрактные фигуры. Они лучше всего подходят для начинающих мастеров. Чтобы не пораниться и не обжечься, надевают специальные перчатки. Для защиты глаз используют пластмассовые или силиконовые очки. Изготовление стеклянных поделок в домашней мини-печи представляет собой совокупность следующих действий:

Можно заниматься фьюзингом и без специального оборудования. Для создания стеклянных поделок подойдёт обычная микроволновая печь с металлическими стенками. Этот способ изготовления изделий из стекла своими руками является безвредным и безопасным. Мощность микроволновки должна составлять 800 Вт, иначе материал расплавится от высокой температуры.

Внутрь устройства ставят небольшую печку, которая изготавливается из специальных материалов и обладает высокой термоустойчивостью. Волны в 2,4 МГц поглощаются ее подложкой, и нагревание происходит вместе со стеклом. В микроволновке можно запекать матовое и прозрачное стекло, миллефиори и фритты различных оттенков. Рекомендуется выбирать стекло с СОЕ 90. В процессе работы нужно выполнить следующие действия:

После того как изделие остынет, его цвет станет исходным. Нужно знать, что дихроическое стекло поменяет свою первоначальную текстуру и цвет.

Для создания изделий используется стекло с одинаковым СОЕ (коэффициентом температурного расширения). Если характеристики элементов будут различаться, места их соединения получатся хрупкими. Сделать украшения и другие поделки в технике фьюзинг более красивыми и качественными помогут следующие рекомендации:

Чтобы научиться самостоятельно создавать самые простые изделия в технике фьюзинг, необходимы минимальные знания. Это несложный процесс. Просмотрев видеоролики по этой теме, можно изготовить собственные украшения и другие поделки из стекла. На обучающих уроках и мастер-классах специалистов можно увидеть всю работу своими глазами и поучаствовать в процессе изготовления.

Как сделать стекло?

Первое стекло изготовлялось почти 2500 лет назад без высокотехнологичных приспособлений и материалов. С тех пор разработано множество способов изготовления стекла. Часть из них вполне реализуема и в домашних условиях.

Как сделать стекло своими руками: подготовка материала

До того, как приступить к самому процессу изготовления стекла, следует определиться с выбором материала для шихты.

Шихта — смесь компонентов для изготовления стекла, которую впоследствии предстоит расплавить. Для домашних опытов должна быть максимально мелкой.

Начинать экспериментировать лучше с шихтой из буры (тетраборат натрия) и оксида свинца в соотношении 1 к 2. Изделие из нее не будет отличаться высокой прочностью, но зато его можно приготовить и при низкой температуре (до 900°С). Впрочем, полученное из такой шихты стекло можно с успехом использовать для изготовления различных декоративных элементов или нанесения эмали на них.

Шихту же для классического стекла, с температурой плавления 1500-1800°С, следует готовить из кварцевого песка (диоксид кремния), которого в смеси должно быть 70-75%. Для придания будущему стеклу прочности и снижению тугоплавкости необходимо также добавить 10-12% извести (оксид кальция), 10-12% соды (карбонат натрия) и 5-6% жженой магнезии (оксид магния).

Если хочется самому сделать цветное стекло, то в шихту следует включить до 3% других солей:

• синий оттенок даст оксид кобальта;
• зеленый — оксид меди;
• коричневый — оксид железа.

Следовательно, варьирование и смешивание различных оксидов позволяет получить любой желаемый тон.

Как сделать стекло своими руками: подготовка оборудования

Ключевую роль в производстве стекла играет печь. Хорошо, если удается найти ту, что способна при помощи электричества или газа стабильно поддерживать температуру не ниже 1500°С, но и без нее с такой задачей, как изготовление стекла своими руками, можно обойтись.

Достаточно приобрести в хозяйственном магазине большой толстостенный мангал круглой формы, рассчитанный для работы не на один сезон. Для увеличения температуры в нем пассивной вентиляции будет мало. Ее предстоит увеличить с помощью компрессора или пылесоса (реверс режим), которые посредством металлической трубы следует разместить максимально близко к поддувалу жаровни.

Для плавки стекла потребуется также запас древесного угля, металлические щипцы с длинными ручками, противень и тигель.

Тигель — огнеупорная емкость. В домашних опытах ее функцию может заменить толстостенный стальной стакан, изготовленный из трубы. Больших объемов лучше избегать, так как ресурс печи для шашлыков не рассчитан на длительные высокотемпературные нагрузки.

Как сделать стекло своими руками: производственный процесс

Готовую шихту следует засыпать в тигель так, чтобы она занимала в нем около 70-75% всего объема. После этого его необходимо поместить в печь (мангал) и обложить со всех сторон древесным углем. Основная масса угля должна располагаться снизу, чтобы края «стакана» выступали над топливом на 2-3 см.

Разжигание мангала можно делать любым удобным способом, в том числе и с использованием горючих жидкостей. Когда горение станет ровным, можно включить компрессор (пылесос).

Полное окончание процесса плавления определяется по прекращению возникновения пузырьков в тигеле с жидким стеклом. После этого «стакан» аккуратно вынимается, а его содержимое сливается на предварительно разогретый противень.

Охлаждение стекла должно проходить в тепле. В противном случае изделие может покрыться трещинами или потерять прозрачность.

На протяжении всех этапов работ следует соблюдать меры предосторожности. Нелишними будут:

• огнетушитель;
• короб с песком (водой тушить нельзя);
• термостойкая одежда;
• защитная термостойкая маска;
• отсутствие легковоспламеняющихся предметов вблизи мангала;
• просмотр видео о том, как делают стекло на производстве.

Человек ежедневно сталкивается со стеклянными изделиями. Стекло почти волшебный предмет – с одной стороны прозрачное, с другой материальный объект. Вещество будет прозрачным, когда фотоны (кванты света) проходят сквозь него, не поглощаясь. Но почему-то далеко не каждому приходит в голову мысль – как и из чего делают стекло? Как происходит процесс?

Интересные факты:

• Чтобы стекло разложилось, понадобится миллион лет.
• Стекло перерабатывается без потери качества.
• Самое толстое стекло в мире – это 26 см экран сиднейского аквариума.

Из чего делают стекло?

Для изготовления стекла мастера берут: кварцевый песок (основная составляющая); известь; сода;

Вначале кварцевый песок, соду и известь нагревают в специальной печи до температуры 1700 градусов выше нуля. Песчинки соединяются между собой, после гомогенизируются (превращается в однородную субстанцию), газ удаляется. Масса «окунается» в расплавленное олово с температурой выше 1000 градусов, которая плавает на поверхности из-за более низкой плотности. Чем меньше масса, попадающая в ванну с оловом, тем тоньше будет стекло на выходе.

Интересные факты:

• Самое дорогим в мире считается Муранское стекло. Изделия из него стоят миллионы долларов. Венеция с древних времен славилась изготовлением качественного стекла. Достоверно известно, что в XIII веке правительство государства перенесло производство на крупный остров Мурано, и мастерам было категорически запрещено покидать его. Наказание – смертельный приговор. Кроме того, для туристов или других жителей Венеции также вход на остров был закрыт. Такие жесткие меры позволили сохранить тайну производства.
• Одним из самых интересных психических заболеваний Средневековья является «стеклянная болезнь». Человек при таком расстройстве думал, что сделан из стекла, и боялся разбиться. Таким недугом страдал французский король Шарль VI. Монарх носил всегда несколько слоев одежды и запрещал к себе прикасаться.

Какие функции выполняют сода и известь в процессе производства?

Сода помогает уменьшить температуру плавления в 2 раза. Если ее не добавить, песок будет очень сложно расплавить, и соответственно – соединить отдельные песчинки между собой. Известь нужна, что бы масса стойко переносила воду. Если бы ее не было в составе, окно, например, растворилось бы сразу после первого дождя, а стакан лопнул после соприкосновения с водой.

Материалы по теме:

Как и из чего делают лапшу?

Интересные факты:

1. Китай не производил стекло более 500 лет – с XIV по XIX века. Сейчас государство – один из лидеров производства, и контролирует треть мирового стеклянного рынка.
2. 1994 год стал крайне активным в плане переработки стекла в США. Если выложить в одну линию все переработанные за тот год стеклянные изделия, получится своеобразная «дорога» на Луну.

Как получается цветное стекло?

Стекло производят не только бесцветное. Чтобы получить цветное изделие, в печь для плавления, помимо основных компонентов, добавляют химические соединения:

1. Оксиды железа дают стеклу насыщенный красный оттенок.
2. Оксиды никеля – коричневый, фиолетовый (в зависимости от количества).
3. Чтобы получить ярко-желтый оттенок, добавьте к песку, соде и извести оксиды урана.
4. Хром делает стекло зеленым.

Какими характеристиками и свойствами обладает стекло?

Пропорции компонентов для изготовления стеклянных товаров подбирают в зависимости от их назначения. Выделяют: бытовое стекло – то, из чего после делают посуду, очки, украшения; строительное – витрины, окна, витражи;

Значки, броши, различные украшения и многие предметы обихода покрывают эмалью - стеклом, нанесенным на металл. Вот и мы попробуем приготовить стекло. Для этих опытов необходима специальная печь. Уже по этой причине изготовлением стекла нельзя заниматься дома. Но, кроме того, нужны и навыки в работе с горячими расплавами, так что опыты, безусловно, надо проводить в присутствии старших.