Проміжна тема – (Майже) все, що ви завжди хотіли знати про скло, але боялися запитати
Натхнення для цієї статті почалося з короткої розмови з доктором Ренді Холмсом-Фарлі (Randy Holmes-Farley). Коли я запитав про те, які речі можна покласти в акваріум з солоною водою, щоб вони не зашкодили товщі води і не вимили в неї погані речовини, він відповів, що не можна класти туди предмети з флоат-скла, тому що флоат-скло виготовляється на металевій основі, зазвичай олов’яній.
Я почав читати про скло і флоат-скло і дізнався, що 90 відсотків плоского скла, яке виробляється сьогодні, – це флоат-скло. Тоді я подумав, що цікаво, чи акваріуми, які люди купують, зроблені з флоат-скла, і чи сторона скла, яка прилягає до металу, знаходиться всередині або зовні акваріума. Мені також було цікаво, чи знають про це питання ті, хто займається саморобкою власних акваріумів. Я не зміг знайти багато (або взагалі ніяких) згадок про це, тому я подумав: “Ага!” Я можу написати про це. Не завадило й те, що мій чоловік 30 років володів компанією з виробництва архітектурного скла, а я мала постійного експерта.
Тож, сподіваюся, вам ця тема буде такою ж цікавою, як і мені.
Історія скла
Фахівці не мають єдиної думки щодо того, коли людина почала виготовляти скло. Я читав роботи, в яких говориться про період від 5000 до 3500 років до нашої ери. Існує певна домовленість, що виробництво скла почалося в Месопотамії або поблизу неї, поширилося в Єгипті, і незабаром весь східний берег Середземного моря став центром виробництва скла у всесвіті, починаючи зі скляної глазурі.
Після глазурі з’явилося гутне скло, в якому скло оберталося навколо керамічної серцевини, а після того, як все це охолоджувалося, серцевину виколювали, залишаючи щось на зразок пляшки. На початку ремісники виявили, що вони можуть робити скло різних кольорів, додаючи різні метали до основного рецепту скла, тому ми починаємо бачити різні кольори у склі в ранньому гутному склі.
До 1200 року до нашої ери в Індії та Китаї також виготовляли скляні намистини, але я не можу сказати, чи вони виникли там, чи навички виготовлення скла були принесені туди іншими, я не можу сказати.
Потім з’явилося лите скло. Склодувне скло з’явилося пізніше і, ймовірно, прийшло з Сирії близько 1000 року до нашої ери. Потім з’явилося мозаїчне скло. Вітражі почали з’являтися після 1000 року н.е. До 1200 року н.е. скло виготовлялося у Венеції (венеціанське скло та скло міллефіорі), а до кінця 1200-х років виробництво скла перемістилося з Венеції до Мурано, Італія.
Отже, якщо перенестися у відносно сучасні часи, то в 1608 році скло почали виробляти в США, а в 1674 році англієць Рейвенскрофт винайшов свинцеве скло. Наприкінці 1800-х років всі види виробництва скла пережили бум, як і багато інших видів виробництва, а в 1959 році сер Аластер Пілкінгтон винайшов флоат-скло.
Що таке скло?
Скло – це, по суті, діоксид кремнію (SiO2 – вибачте, я не можу писати великі та малі літери в цьому інтерфейсі) або пісок. Якщо ви візьмете кварцовий пісок і нагрієте його досить високо, наприклад, до 2000 градусів за Цельсієм (3600F), він розплавиться, а коли охолоне, ви отримаєте скло. Ну, ось така суть.
І, напевно, саме так люди в історії відкрили це випадково. Стародавнє скло складалося більш ніж на 90 відсотків з кремнезему. Проблема з таким високим відсотком кремнезему полягала в тому, що була потрібна надвисока температура плавлення. Тоді якийсь розумний шумер, чи аккадський, чи вавилонський, з’ясував, що якщо до рецепту скла додати деякі інші інгредієнти, то температура плавлення знижується, що значно полегшує роботу з ним.
Це те, що називається Melting Point Depression, тобто простими словами, що температуру плавлення багатьох сполук можна знизити, якщо додати до них якісь домішки. І, до речі, це відрізняється від підвищення температури кипіння, яке полягає в тому, що ви можете підвищити температуру кипіння розчинників (наприклад, води), якщо додасте до них домішки (наприклад, сіль або цукор).
Сьогодні більшість плоского скла – це так зване содово-вапняне скло. Скло складається лише на 70-75% з кремнезему, приблизно на 15% з соди (оксид натрію, Na2O) і приблизно на 10% з вапна або оксиду кальцію, CaO. Це приблизно. Насправді, 90% всього скла, що виробляється сьогодні, – це натрієво-вапняне скло. Сода виходить з природної кальцинованої соди, а вапно – з, наприклад, вапняку.
А природне скло існує у вигляді обсидіану – вулканічного скла, яке утворюється, коли гірські породи, які в основному складаються (вгадайте, з чого?) з кремнезему, нагріваються, викидаються з вулкану і охолоджуються.
Це безкоштовна фотографія з Pixabay.
Корисно знати, що чим більше кремнезему в склі, тим вище температура плавлення і твердіше скло. Чим менше кремнезему в склі, тим нижча температура плавлення і тим м’якше воно. Саме тому натрієво-вапняне скло добре піддається вторинній переробці – адже його можна легко переплавити і переформувати.
І ще одне: скло – це не рідина і не тверда речовина. Воно називається аморфним твердим тілом. Воно має регулярну структуру, майже як кристал, але не настільки жорстку і впорядковану.
Пам’ятаєте історію, яку ми всі колись чули про скло в церквах чи будівлях, якому сотні років і яке важче внизу, тому що скло “тече” з часом? Так от, зараз експерти кажуть, що це неправда, і ніхто не знає, чому це скло важче внизу. Хоча мені пригадується цитата англійського філософа і математика Бертрана Рассела, який сказав: “Коли експерти згодні, протилежна думка не може вважатися достовірною”.
Наскільки тверде скло?
Це все одно, що запитати, якої довжини шматок нитки? Я навіть не уявляв, наскільки це складна тема, поки не почав її досліджувати.
Причина складності полягає в тому, що в матеріалознавстві твердість – це розпливчастий термін, який вимірюється незліченними способами. Наприклад, наскільки матеріал стійкий до стирання? Наскільки він стійкий до розтягування, стиснення або скручування? Наскільки він стійкий до удару, причому удару чогось гострого або чогось тупого? Наскільки він твердий, наскільки міцний і наскільки в’язкий? Наскільки він стійкий до деформації? До розриву? Цей список можна продовжувати і продовжувати.
Отже, коротко скажу, що вона досить тверда, про що ви, напевно, вже знаєте. І чим вона товща, тим вона твердіша. І чим вищий вміст кремнезему, тим він твердіший, як я вже згадував.
Одне важливе застереження тут полягає в тому, що скло тверде, коли воно чисте, гладке і без дефектів. Будь-які недоліки, такі як бульбашки, подряпини, відколи або будь-які дефекти по краях порушують цілісність скла, часто дуже сильно, що є однією з причин, чому, якщо ви робите свої власні резервуари, ви повинні попросити постачальника скла відполірувати краї.
Я міг би писати про кожну з цих тем цілий день, але я піду далі.
Які типи скла існують?
Ось основні види скла. Для плоского скла є рулонне скло, тянуте (або листове) скло, корончате скло і флоат-скло. Те, що називають “відпаленим” склом – це просто флоат-скло, яке було відпалене або охолоджене спеціальним чином для його зміцнення, все флоат-скло – це відпалене скло. Флоат-скло називається флоат-склом тому, що при виготовленні воно “плаває” на олов’яній основі. І те содово-вапняне скло, про яке ми говорили раніше – це флоат-скло.
Далі йде лите скло, тобто розплавлене скло, яке заливається у форми спеціальної форми. Є боросилікатне скло, виготовлене з триоксиду бору (B2O3), яке є дуже твердим і дуже стійким до термічних ударів. Сьогодні більшість лабораторного скла виготовляється саме з боросилікатного скла. І мій друг, художник-склодув, який займається видуванням скла, сказав мені, що він використовує саме боросилікатне скло.
Для плоского скла сьогодні існує скло з низьким коефіцієнтом пропускання, яке відбиває променисту інфрачервону енергію, але пропускає видиме світло, ламіноване скло, яке має шар полівінілбутиральної (PVB) смоли всередині двох панелей (флоат) скла, а також 100 інших видів архітектурного скла та інші, якими я не буду вас тут втомлювати.
Але оскільки скло, яке цікавить акваріумістів – це певні види плоского скла, то зупинимося на ньому.
Архітектурне скло, тоноване і, ймовірно, “low-e”.
Це безкоштовна фотографія з сайту Pixabay.
Плоске скло для акваріумів
А тепер перейдемо до акваріумної частини. Нарешті.
У випадку з флоат-склом, яке використовує більшість людей, воно відпалюється, і воно може бути термозміцненим або загартованим. І я мало не забув згадати, що загартоване скло повинно бути просвердлене *до* того, як воно буде загартоване.
Акваріумісти також люблять скло з низьким вмістом заліза, яке є “особливо прозорим”.
Отже, звичайне, старе, нормальне содово-вапняне флоат-скло є стандартом. Ви можете помітити, що флоат-скло має дуже легкий зелений відтінок, що є однією з причин, чому людям подобається низькозалізисте скло – наприклад, Starphire – яке не має такого відтінку. Однак, низькозалізисте скло дуже трохи м’якше і дуже трохи більш схильне до подряпин (вибачте.) Існує надпрозоре флоат-скло, але я не знаю, наскільки легко його дістати.
Звичайно, існує питання, чи повинна олов’яна сторона флоат-скла бути всередині або зовні акваріума, з якого і почалася ця стаття. Чи вимивається олово в акваріум? Я не знаю. Хтось хоче провести кілька тестів на це? Олово – це не те, на що ми зазвичай тестуємо. Але оскільки я не бачив, щоб ця тема багато обговорювалася, я сумніваюся, що це те, про що варто турбуватися.
Я дізнався, читаючи багато не дуже цікавих для читання наукових робіт, багато з яких перераховані нижче, що олов’яна сторона скла трохи м’якша, ніж не олов’яна, через мікроскопічні недосконалості, які створює металевий шар на скляній поверхні.
Таким чином, якщо Ваші діти грають у футбол в кімнаті, де стоїть Ваш 200-G, то Вам може знадобитися повітряна сторона назовні. Якщо Ви утримуєте велику сім’ю креветок-богомолів, то Вам може знадобитися повітряна сторона зсередини. Ви також хочете, щоб повітряна сторона була на внутрішній стороні, якщо ви турбуєтесь про вимивання металів (олова) у воду.
А як можна визначити різницю між сторонами? Існує дуже складне лабораторне обладнання, яке може це зробити (див. YouTube), а також є кілька простих тестів, які можна зробити вдома.
Один з них полягає в тому, щоб ретельно очистити скло, а потім капнути одну краплю води на плоску (горизонтальну) скляну поверхню з відстані близько дюйма. Якщо крапля підніметься високо і щільно, це повітряна сторона. Якщо крапля опускається і розтікається, то це металева сторона.
Інший тест полягає в тому, щоб направити короткохвильове ультрафіолетове світло на скло під кутом 45 градусів. Металева сторона буде світитися. І працюватиме тільки короткохвильовий ультрафіолет.
Що стосується термозміцненого і загартованого скла, то термозміцнене скло приблизно вдвічі твердіше, ніж звичайне флоат-скло, а загартоване скло приблизно в чотири-п’ять разів твердіше, ніж звичайне флоат-скло, в залежності від того, кого ви запитаєте. І цю інформацію мені підтвердив Джастін Мейфілд з відділу маркетингу компанії Kopp Glass. Компанія Kopp Glass виробляє “технічне скло для складних застосувань” з 1926 року.
Перевага використання флоат-скла (відпаленого) (замість загартованого або ламінованого) полягає в тому, що А) воно дешевше, ніж загартоване або ламіноване скло, і Б) якщо у вас з’явиться тріщина, ви іноді можете її відремонтувати.
Недоліком загартованого скла (яке твердіше) є те, що А) воно дорожче, ніж звичайне флоат-скло, і Б) як багато хто з вас вже знає, якщо воно розбивається або пошкоджується, воно розбивається по всій поверхні, і все випадає назовні. Насправді, якщо ви порушите поверхневий натяг загартованого скла, наприклад, подряпаєте його діамантовим кільцем, скло розлетиться на шматки.
Як виглядає розбите загартоване скло, безпосередньо перед тим, як воно розсипається.
Це безкоштовна фотографія з Pixabay.
Тепер якщо флоат-скло б’ється, то розлітається на осколки всіх форм і розмірів. Гострі шматочки. Загартоване скло розбивається на маленькі тупі шматочки розміром з камінчик, які не є (дуже) гострими. І я одного разу відчув це на собі, коли їхав по шосе через Скелясті гори однієї зими, коли на вулиці було мінус 25С.
Я влучив великим каменем у вікно з боку водія, почув гучний удар, повернув голову вліво, побачив місце удару, через пару секунд побачив павутинні тріщини, а ще через пару секунд все вікно розлетілося на друзки і вивалилося на мене. Саме тому в будівництві, за нормами, загартоване скло не повинно використовуватися у верхніх приміщеннях або мансардних вікнах.
Ми не чули багато історій про те, що люди використовують ламіноване скло для акваріумів, але ви, безумовно, могли б, особливо у великому акваріумі. Перевага ламінованого скла полягає в тому, що коли воно розбивається, воно тримається разом і не випадає з отвору, так що у вас може бути час спорожнити акваріум і врятувати деяких тварин. І саме тому його часто використовують як скло у вікнах будівель, схильних до злому, тому що крізь нього важко пробитися, навіть якщо воно розбите.
Ламіноване скло виготовляється з флоат-скла, тому воно не важче за флоат-скло, просто краще тримається разом.
А тепер історія. Мій чоловік розповів мені, що багато років тому його скляна компанія робила скло для одного з експонатів Ванкуверського акваріума. Це було скло для загального огляду в басейн для китів. Він сказав, що для них це був незвичайний проект, тому що компанії, які виробляють архітектурне скло, не часто роблять скло для об’єктів, де скло повинно витримувати таку велику вагу і тиск.
Він сказав, що скло складалося з декількох різних товщин і типів скла, ламінованих разом у скляну панель (яка в бізнесі називається “лайт”) товщиною щонайменше півтора дюйма, що для них є божевільною і забавною товщиною і вагою скла. Скло, за його словами, кріпилося в швелер за допомогою рокіту, а потім якимось силіконом морського класу все запечатувалося. Далекий спогад про цікавий проект.
Він також додав, що саме так робиться куленепробивне скло – з декількох різних видів скла, склеєних разом – і що воно не куленепробивне, а просто куленепробивне. Цей тип скла виготовляється спеціально для того, щоб витримати певний тип кулі, але це не означає, що інша, більша, важча і швидша куля не зможе його пробити.
І я читав про якесь нове скло, що вивчається, яке містить паладій і є твердішим за сталь. Але я думаю, що на сьогодні досить.
[…]
Source: www.reef2reef.com