Основными компонентами для производства стекла являются кремнезём (SiO₂), сода (Na₂CO₃) и известь (CaCO₃). Кремнезём обеспечивает формирование сетчатой структуры стекла, сода снижает температуру плавления, а известь повышает химическую стойкость конечного материала. Для специальных видов стекла вводятся оксиды алюминия, магния, бария, свинца и др., которые изменяют оптические, механические и термические свойства.
Сырьё подвергается тщательной очистке и грануляции. Удаление органических примесей, железосодержащих включений и влаги необходимо для предотвращения окрашивания и дефектов готового стекла. Часто применяется смешивание компонентов в заданных пропорциях с последующим помолом, обеспечивающее однородность шихты и равномерное плавление.
В производстве керамики основной сырьевой базой служат глины, каолины, полевой шпат, кварц и различные минеральные добавки. Глины обрабатываются с целью уменьшения пластичности или удаления примесей, полевой шпат служит флюсом, а кварц — структурообразующим компонентом.
Плавление стекла проводится при температурах 1300–1600 °C в печах периодического или непрерывного действия. В промышленных условиях используют электрические и газовые печи, а также топки с регенеративным нагревом. Процесс включает:
Формирование изделий производится методами литья, выдува, прессования, прокатки и тягучего прессования. Для точного соблюдения размеров и формы применяют мокрые и сухие методы литья, а также центробежное формование.
После формирования стекло подвергается отжигу, или релаксации внутренних напряжений. Температура отжига выбирается в зависимости от состава и толщины изделия — обычно 500–650 °C для обычного стекла. Контролируемое медленное охлаждение предотвращает трещинообразование и деформацию, а также улучшает механическую прочность.
Для улучшения свойств стекла применяются методы:
Керамические изделия формуются из пластичной массы, состоящей из смеси глин и добавок, или из порошкообразного сырья с применением прессования и сухого прессования. Формованные изделия проходят сушку для удаления свободной влаги и последующее обжиговое спекание при температурах 900–1400 °C, в зависимости от типа керамики.
Обжиг керамики сопровождается:
Ключевыми параметрами качества стекла являются прозрачность, однородность, механическая прочность, химическая стойкость и точность геометрических размеров. Основные дефекты включают пузырьки газа, включения, микротрещины и неоднородность цвета.
В керамике критическими показателями являются пористость, прочность на сжатие, термостойкость и водопоглощение. Для контроля применяются методы визуального осмотра, рентгеноструктурного анализа, микроскопии, испытаний на прочность и термоустойчивость.
Процессы плавления стекла и обжига керамики характеризуются высокой энергоёмкостью. Для снижения затрат используют рекуперацию тепла, регенеративные и восстановительные печи, а также оптимизацию режима плавления и обжига. Экологическая безопасность обеспечивается очисткой дымовых газов, улавливанием пыли и контролем выбросов оксидов серы и азота.
Среди стекол выделяются:
В керамике развиты:
Каждая технология требует точного соблюдения состава, температуры и времени обработки для обеспечения оптимальных свойств материала и долговечности изделий.