Состав стекла
и влияние его на структурные
особенности стеклоизделий.
По типу неорганических соединений
различают следующие классы
стекол: элементарные, металлические,
оксидные, галогенидные, халькогенидные,
сульфатные, нитратные, карбонатные, фосфатные
и др.
Элементарные
стекла способны образовывать лишь
небольшое число элементов – сера (S), селен
(Sе), мышьяк (Аs), фосфор (Р), углерод (С).
Галогенидные
стекла получают на основе стеклообразующего
компонента ВеF2. Многокомпонентные составы
фторобериллатных стекол содержат также
фториды алюминия, кальция, магния, стронция
и бария.
- Халькогенидные стекла получают в бескислородных системах типа Gе-Аs-Х, Gе-Sb-Х, Gе-Р-Х, где X-S, Sе, Те. они прозрачны в ИК-области спектра, обладают полупроводниковой проводимостью электронного типа, обнаруживают внутренний фотоэффект. Стекла применяются в телевизионных высокочувствительных камерах, в ЭВМ в качестве переключателей или элементов запоминающих устройств.
- Оксидные стекла. Наибольшее значение в технике и в строительстве имеют оксидные стекла, которые представляют собой обширный класс соединений. Наиболее легко образуют стекла оксиды SiO2, GеO2, В2O3, Аs2O3
- Многокомпонентные оксидные стекла. Основу промышленных стекол – оконного, архитектурно-строительного, сортового, автомобильного, тарного и других – составляют композиции тройной системы Na2O(К2O)-СаО- SiO2, при массовых содержаниях (%):SiO2 – 60...80, СаО – 0...10, Na2O – 10...25.
Сырье для производства
стекол
Сырьевые материалы делят
на главные (стеклообразующие) и вспомогательные.
Главные
материалы:
- Кварцевый песок
- Борная кислота (бура)
- Полевой шпат
- Сода
- Известняк и мел
- Доломит
- Цинковые белила
- Стекольный бой
Вспомогательные
материалы:
- Красители
- Глушители
- Обесцвечиватели
- Осветлители
- Окислители и восстановители.
Особенности выработки
стеклоизделий, их влияние на формирование
качества и потребительских свойств
Подготовка сырьевых
материалов
Для получения качественной
стекломассы и готовых изделий
сырьевые материалы подвергают
соответствующей подготовке. В зависимости
от природы и вида исходного вещества
она включает такие операции
как обогащение, сушка, измельчение.
Варка стекломассы
Процесс варки стекломассы
представляет собой комплекс физических,
химических и физико-химических явлений,
происходящих в шихте, расплаве силикатов
и стекломассе.
Процесс варки стекломассы состоит из следующих
операций:
- силикатообразование;
- стеклообразование;
- осветление;
- гомогенизация;
- охлаждение стекломассы до рабочей вязкости.
Силикатообразование. На этом этапе после удаления
гигроскопической воды (при температуре
100-120°С) при дальнейшем нагревании
образуется двойной натриево-кальциевый
карбонат в твердом состоянии. При температуре
600°С начинается выделение углекислого
газа. При нагревании до 830°С двойной карбонат взаимодействует
с кремнеземом. При температуре 740-800°С появляется расплав, более
активно взаимодействующий с кремнеземом.
Двойной карбонат диссоциирует на
свободные окислы кальция и натрия. Окись
кальция взаимодействует с кремнеземом
с образованием метасиликата (CaO·SiO2). Шихта при этом превращается
в спекшуюся массу силикатов и кремнезема,
содержащую большое количество газовых
включений. Заканчивается этот период
при температуре около 1000°С.
Стеклообразование. По мере повышения температуры
происходит дальнейшее растворение зерен
песка и силикатов в расплаве. Стекломасса
становится более прозрачной и подвижной,
но в ней еще много газовых и твердых включений.
Стеклообразование протекает при температуре
1150-1500°С.
Осветление. На этом этапе происходит освобождение
стекломассы от газовых и воздушных включений.
Осветление проводят при температуре
1450-1500°С, при этом вязкость стекломассы
понижается, что способствует более легкому
удалению из нее пузырей. При перемешивании
мелкие пузыри образуют более крупные,
которые легче удаляются. В результате
осветления стекломасса становится прозрачной
и однородной.
Гомогенизация. Проводят при максимальной
температуре варки одновременно с
осветлением стекломассы. При этом стекломасса
выдерживается в спокойном состоянии,
выравнивается по химическому составу
и освобождается от стекловидных нитевидных
включений – свилей.
Охлаждение. Стекломассу охлаждают до
вязкости, при которой из нее можно формовать
изделия (при 200-300°С).
Виды стекла. Классификация
и ассортимент стеклоизделий. Свойства
стеклоизделий. Факторы, сохраняющие
качество.
Виды стекла
Листовое
стекло
- Флоат-стекло. Наиболее распространенный вид стекла. Характеризуется исключительной ровностью и отсутствием оптических дефектов. Получают его флоат-методом: при выходе из печи плавления стеклянная масса выливается на поверхность расплавленного олова.
- Армированное стекло. Стекло с металлической сеткой, безопасное и пожаро-стойкое. При пожаре может треснуть, но арматура удержит такое стекло на месте и сдержит распространение огня.
- Ламинированное стекло, или триплекс . Состоит из нескольких слоев стекол, ламинированных вместе специальной пленкой или жидкостью. Отличается высокой прочностью, при разрушении остается на пленке. За это качество триплекс называют "стеклом безопасности". Кроме того, ламинированное стекло эффективно защищает от шума и ультрафиолетовых лучей.
- Солнцезащитное стекло . Снижает пропускание световой и/или тепловой энергии. Это окрашенные во всей массе стекла разных цветов: промежуточного между бронзовым и коричневым, серого и зеленого.
- Узорчатое стекло . Поверхность такого стекла имеет декоративную обработку. Бывает разных цветов, рисунков, толщины и светопропускаемости. Селективное стекло. Имеет покрытие, обладающее низкой излучательной способностью (низкоэмиссионное).
- Закаленное стекло. В результате химической или термической обработки обладает повышенной прочностью к ударам и перепадам температуры. При разрушении распадается на маленькие безопасные осколки.
По общему
назначению бытовые стеклоизделия
классифицируют на:
- бытовую посуду
- художественно-декоративные изделия
- ламповые изделия (ламповые резервуары, ламповое стекло и столовые лампы).
Бытовая посуда по более узкому целевому назначению
подразделяется на:
- столовую (для подачи пищи и напитков на стол; для принятия и хранения пищи и напитков и пр.);
- кухонную (для приготовления горячей пищи);
- хозяйственную (для приготовления холодной пищи и напитков; для хранения пищи и напитков).
Потребительские
свойства стеклоизделий
Оценка большинства потребительских
свойств стеклоизделий проводится экспертным
и реже инструментальным методами. Основными
свойствами стеклоизделий, подлежащих
определению при оценке уровня качества,
являются: функциональные, эргономические,
эстетические и свойства надежности.
- Функциональные свойства стеклоизделий характеризуют возможность выполнения основных функций; например, для столовой посуды - это «принимать» и сохранять пищу и напитки в неизменном количестве и качестве и «отдавать» их полностью или частично по мере необходимости. Эти свойства зависят от вида стекла, формы, размеров и назначения изделий, особенностей пищи и напитков.
- Эргономические свойства характеризуют прежде всего удобство (комфортность) пользования и гигиеничность стеклоизделий.Комфортность бытовой посуды определяется удобством ее держания, переноса, выполнения, функций хранения (в шкафах, на полках), ухода за изделиями и т.п.
- Гигиенические свойства предопределяют безопасное и безвредное пользование изделием. Они обусловлены прежде всего природой и свойствами стекла. Стеклоизделия имеют высокую химическую стойкость и безвредны для организма человека (нетоксичны).
- Эстетические свойства стеклоизделий характеризуются целостностью композиции, рациональностью формы, информативностью и совершенством производственного исполнения.
- Надежность изделий определяется их долговечностью и сохраняемостью. Показатели долговечности стеклоизделий характеризуют их способность сохранять свою «работоспособность» до наступления предельного состояния. Сохраняемость стеклоизделий - это свойство сохранять свою работоспособность после транспортирования и хранения, зависящая от особенностей упаковки, тары, расположения при перевозках, на складе и обращения с ними.
Стеклоизделия маркируются
маркой, в которой указывают наименование
предприятия изготовителя, товарный знак,
номер стандарта, группу разделки, артикул,
на хрустальных изделиях – содержание
оксидов свинца и бария в процентах.
Транспортирование стеклоизделий осуществляют
в специализированных контейнерах для
листового стекла, дощатых ящиках, универсальных
контейнерах, при автомобильных перевозках
- пирамидах и многооборотных ящиках по
н/т документации, утвержденной в установленном
порядке или без тары (в специально оборудованном
автомобильном транспорте).
- Транспортная маркировка – с нанесением манипуляционных знаков: «Осторожно, хрупкое», «Верх, не кантовать», «Боится сырости».
- Стекло должно храниться в закрытых, сухих, отапливаемых помещениях в распакованном виде, переложенное бумагой или другими прокладочными материалами.
- При хранении листы стекла должны быть установлены на стеллажи или пирамиды на резиновые или войлочные подкладки в наклонном положении с углом наклона к вертикали от 5 до 150.