Виды стекла
Стекло как один из самых древних материалов, анализ свойств и стеклообразующих веществ. Знакомство с видами стекол: содово-известковое, химико-лабораторное, оптическое. Основное назначение стеклодува, рассмотрение его конструктивных особенностей.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.03.2013 |
| Размер файла | 26,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
стекло оптический известковый
Стекло -- вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, -- универсальный в практике человека. Стекло -- твёрдое тело, структурно -- аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии -- от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного. Температура варки стёкол, от 300 до 2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и др.). Прозрачность не является общим свойством для всех видов существующих как в природе, так и в практике стёкол.
Стеклообразующие вещества
К стеклообразующим веществам относятся: Оксиды:
SiO2
B2O3
P2O5
TeO2
GeO2
Фториды:
AlF3
Виды стекол
В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д.
Базовый метод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.
Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (обычно кварцит, горный хрусталь), его химическая формула -- SiO2. Кварцевое стекло может быть также природного происхождения (см. выше --кластофульгуриты), образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка (этот факт лежит в основе одной из исторических версий происхождения технологии).
Кварцевое стекло характеризуется весьма малым коэффициентом температурного расширения и потому его иногда используют в качестве материала для деталей точной механики, размеры которых не должны меняться при изменении температуры. Примером служит использование кварцевого стекла в точных маятниковых часах.
Оптическое стекло -- применяют для изготовления линз, призм, кювет и др.
Химико-лабораторное стекло -- стекло, обладающее высокой химической и термической устойчивостью.
Основные промышленные виды стекла
В качестве главной составной части в стекле содержится 70--75 % двуокиси кремния (SiO2), получаемой из кварцевого песка при условии соответствующей грануляции и свободы от всяких загрязнений. Венецианцы для этого применяли чистый песок из реки По или даже завозили его из Истрии, тогда как богемские стеклоделы получали песок из чистого кварца.
Второй компонент -- окись кальция (CaO) -- делает стекло химически стойким и усиливает его блеск. На стекло она идёт в виде извести. Древние египтяне получали её из щебня морских раковин, а в Средние века она приготовлялась из золы деревьев или морских водорослей, так как известняк в качестве сырья для приготовления стекла был ещё не известен. Первым подмешивать к стеклянной массе мел, как тогда назывался известняк, стали богемские стеклоделы в XVII веке.
Следующей составной частью стекла являются оксиды щелочных металлов -- натрия (Na2O) или калия (K2O), нужные для плавки и выделки стекла. Их доля составляет примерно 16--17 %. На стекло они идут в виде соды (Na2CO3) или поташа (K2CO3), которые при высокой температуре легко разлагаются на окиси. Соду сначала получали выщелачиванием золы морских водорослей, а в местности, удалённой от моря, применяли содержащий калий поташ, получая его выщелачиванием золы буковых или хвойных деревьев.
Различаются три главных вида стекла:
· Содово-известковое стекло (1Na2O : 1CaO : 6SiO2)
· Калийно-известковое стекло (1K2O : 1CaO : 6SiO2)
· Калийно-свинцовое стекло (1K2O : 1PbO : 6SiO2)
Кальциево-натриевое стекло
«Содовое стекло» можно с лёгкостью плавить, оно мягкое и потому легко поддаётся обработке, а кроме того, чистое и светлое.
Калиево-кальциевое стекло
«Поташное стекло», в отличие от натриевого, более тугоплавкое, твёрдое и не такое пластичное и способное к формовке, но обладает сильным блеском. Оттого что раньше его получали непосредственно из золы, в которой много железа, стекло было зеленоватого цвета, и в XVI веке для его обесцвечивания начали применять перекись марганца. А так как именно лес давал сырьё для изготовления этого стекла, его называли ещё лесным стеклом. На килограмм поташа шла тонна древесины.
Свинцовое стекло
Свинцовое стекло (или «хрусталь»), получается заменой окиси кальция окисью свинца. Оно довольно мягкое и плавкое, но весьма тяжёлое, отличается сильным блеском и высоким показателем преломления, разлагая световые лучи на все цвета радуги и вызывая игру света.
Боросиликатное стекло
Включение оксида бора вместо щелочных составляющих шихты придаёт этому стеклу свойства тугоплавкости, стойкости к резким температурным скачкам и агрессивным средам. Изменение состава и ряд технологических особенностей, в свою очередь, сказывается на себестоимости -- оно дороже обычного силикатного.
Пористое стекло
Воздействие воды и растворов кислот на силикатные стёкла выражается образованием на их поверхности тонкой плёнки пористого строения -- об этом было известно давно. В определённой области тройной диаграммы лежат составы малоустойчивых щелочно-боросиликатных стёкол, такое воздействие на которые (в особенности -- растворов кислот) результатом может иметь образование насквозь пористых продуктов -- так называемых пористых стёкол. В этом случае в раствор переходит пребывавший в составе исходного материала практически весь щелочной оксид, весомая часть борного ангидрида, а пористый продукт реакции будет на 93--96 % состоять из кремнезёма и при определённых условиях сохранит внешние качества исходного стеклянного материала: блестящую полированную поверхность и форму.
Получение пористых стёкол значительных размеров и толщины возможно только из стекла некоторых определённых составов. Пористые стёкла по объёму, соответствующему исходному -- сравнительно небольшие, образуются из щелочно-боросиликатных стёкол, входящих в стёкла более сложного состава, и из двухкомпонентных боросиликатных стёкол, содержащих от 60 % SiO2.
Первые исследования пористых стёкол и их структуры относятся к началу 1930-х годов. Одной из первых публикаций, посвящённых настоящей теме, явилась работа 1931 года И. В. Гребенщикова и Т. А. Фаворской . Особую интенсивность изучение свойств щелочно-боросиликатных стёкол и получаемых из них пористых стёкол И. В. Гребенщиковым и его сотрудниками приобрело с 1940 года.
Тогда и в последующих исследованиях было получено представление о том, что пористые стёкла, обладая некоторыми общими характерными особенностями, одновременно демонстрируют большое разнообразие структур, находящееся в зависимости от условий их образования, термической истории исходного стекла и его состава. В дальнейшем многими исследователями были получены материалы данной категории разнообразной структуры, чрезвычайно широкого диапазона обусловленных ею свойств, имеющие очень большую сферу применения.
Прозрачное и цветное стекло
Прозрачное стекло
Рецептура прозрачного стекла была известна ещё в древности, о чём свидетельствуют античные флаконы и бальзамарии, в том числе и цветные,-- на помпейских фресках мы видим совершенно прозрачную посуду с фруктами. Но вплоть до Средневековья, когда огромное распространение получают витражи, не приходится встречать образцов стеклоделия, выраженно обладающих этими свойствами.
Оптическое стекло
К оптическому стеклу предъявляют особые технические требования, первое из которых -- однородность, оцениваемая до сих пор на основании экспертного анализа по степени и количеству находящихся в нём свилей и прозрачности в заданном диапазоне спектра.
Наличие у государства собственного производства оптического стекла является показателем уровня его научно-технического развития.
Цветное стекло
Обычная стеклянная масса после остывания имеет желтовато-зелёный или голубовато-зелёный оттенок. Стеклу можно придать окраску, если в состав шихты произвести включение, например, тех или иных оксидов металлов, которые в процессе варки изменят его структуру, что после остывания, в свою очередь, заставляет стёкла выделять определённые цвета из спектра проходящего сквозь них света. Железистые соединения окрашивают стекло в цвета -- от голубовато-зелёных и жёлтых до красно-бурых, окись марганца -- от жёлтых и коричневых до фиолетовых, окись хрома -- в травянисто-зелёный, окись урана -- в желтовато-зелёный (урановое стекло), окись кобальта -- в синий (кобальтовое стекло), окись никеля -- от фиолетового до серо-коричневого, окись сурьмы или сульфид натрия -- в жёлтый (в самый же красивый жёлтый окрашивает, однако, коллоидное серебро), окись меди -- в красный (так называемый медный рубин в отличие от золотого рубина, получаемого прибавкой коллоидного золота). Костяное стекло получается замутнением стекломассы пережжённой костью, а молочное -- прибавкой смеси полевого и плавикового шпата. Теми же прибавками, замутив стекломассу в очень слабой степени, получают опаловое стекло. Окрашенные стёкла, помимо других областей применения, используют в качестве цветных светофильтров.
Художественное стекло
Этот материал изначально, и в силу разнообразия своих декоративных возможностей, и благодаря уникальным свойствам, в том числе -- подобию красивейшим самоцветам, а порой в чём-то и превосходя их, именно через изобразительное творчество, с момента, когда слиток впервые оказалось на ладони мастера, -- радует и, вероятно, всегда, чаруя, будет присутствовать в жизни способного ценить его красоту. Нелишним будет напомнить и то, что некогда ценой своей с золотом могло соперничать только стекло. Действительно, самые ранние его рукотворные образцы -- украшения.
· Выдувание стекла -- операция, позволяющая из вязкого расплава получить различные формы -- шары, вазы, бокалы.
С точки зрения стеклодува стёкла делятся на «короткие» (тугоплавкие и термостойкие, например -- «пирекс«), пластичные в весьма узком диапазоне температур и «длинные» (легкоплавкие, например -- молибденовое) -- имеющие этот интервал значительно более широким.
Важнейший рабочий инструмент стеклодува, его выдувальная трубка -- это полая металлическая трубка длиной 1--1,5 м, на одну треть обшитая деревом и снабжённая на конце латунным мундштуком. Пользуясь трубкой, стеклодув набирает из печи расплавленное стекло, выдувает его в форме шара и формует. Для этого ему нужны металлические ножницы для отрезания стеклянной массы и прикрепления её к трубке, длинные пинцетообразные клещи из металла для вытягивания и формования стеклянной массы, для образования тиснёных украшений и т. д., сечка для отсекания всего изделия от трубки и деревянная ложка (скалка, долок -- в форме коклюшки) для разравнивания набранной стекломассы. Предварительно отформованное с помощью этих инструментов стекло («баночку») стеклодув вкладывает в форму из дерева или железа. Оставшийся от отшибания след (насадок, колпачок) приходится удалять шлифовкой.
Готовое изделие отшибают от трубки на вилы и несут в отжигательную печь. Отжиг изделия производится несколько часов при температуре около 500 °C с тем, чтобы снять возникшие в нём напряжения. Неотожжённое изделие может из-за них рассыпаться при малейшем прикосновении, а иногда и самопроизвольно. В демонстрационных целях это явление издавна эффектно показывается на батавских слёзках -- застывших каплях из стекла.
· Шлифовка и полировка стекла
· Огранка стекла
· Металлизация и окрашивание стекла
Смарт-стекло
Смарт-стекло -- класс стекольных материалов. Представляет собой композит из слоев стекла и различных химических материалов, используемый в архитектуре и производстве для изготовления светопрозрачных конструкций (окон, перегородок, дверей и т. п.), изменяющий свои оптические свойства (матовость, коэффициент пропускания, коэффициент поглощения тепла и т. д.) при изменении внешних условий, например, освещенности или температуры или при подаче электрического напряжения.
Стекловолокно и стеклоткань
Из обычного стекла можно получить тонкие весьма гибкие нити, пригодные для изготовления ткани. В современной технике стекловолокно из специальных марок стекла наиболее широко используется в волоконной оптике, для изготовления композиционных (фиберглас), электроизолирующих (напр. стеклолента, стеклотекстолит) и теплоизолирующих (стекловата) материалов.
Таблица. Состав некоторых промышленных стёкол
|
Химический состав |
||||||||||||
|
Стекло |
SiO2 |
B2О3 |
Al2O3 |
MgO |
CaO |
BaO |
PbO |
Na2O |
K2O |
Fe2O3 |
SO3 |
|
|
Оконное |
71,8 |
-- |
2 |
4,1 |
6,7 |
-- |
-- |
14,8 |
-- |
0,1 |
0,5 |
|
|
Тарное |
71,5 |
-- |
3,3 |
3,2 |
5,2 |
-- |
-- |
16 |
-- |
0,6 |
0,2 |
|
|
Посудное |
74 |
-- |
0,5 |
-- |
7,45 |
-- |
-- |
16 |
2 |
0,05 |
-- |
|
|
Хрусталь |
56,5 |
-- |
0,48 |
-- |
1 |
-- |
27 |
6 |
10 |
0,02 |
-- |
|
|
Химико-лабораторное |
68,4 |
2,7 |
3,9 |
-- |
8,5 |
-- |
-- |
9,4 |
7,1 |
-- |
-- |
|
|
Оптическое |
41,4 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
53,2 |
-- |
5,4 |
-- |
-- |
|
|
Кварцоидное |
96 |
3,5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
0,5 |
-- |
-- |
-- |
|
|
Электроколбочное |
71,9 |
-- |
-- |
3,5 |
5,5 |
2 |
-- |
16,1 |
1 |
-- |
-- |
|
|
Электровакуумное |
66,9 |
20,3 |
3,5 |
-- |
-- |
-- |
-- |
3,9 |
5,4 |
-- |
-- |
|
|
Медицинское |
73 |
4 |
4,5 |
1 |
7 |
-- |
-- |
8,5 |
2 |
-- |
-- |
|
|
Жаростойкое |
57,6 |
-- |
25 |
8 |
7,4 |
-- |
-- |
-- |
2 |
-- |
-- |
|
|
Термостойкое |
80,5 |
12 |
2 |
-- |
0,5 |
-- |
-- |
4 |
1 |
-- |
-- |
|
|
Термометрическое |
57,1 |
10,1 |
20,6 |
4,6 |
7,6 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
|
Защитное |
12 |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
86 |
-- |
2 |
-- |
-- |
|
|
Радиационно-стойкое |
48,2 |
4 |
0,65 |
-- |
0,15 |
29,5 |
-- |
1 |
7,5 |
-- |
-- |
|
|
Стеклянное волокно |
71 |
-- |
3 |
3 |
8 |
-- |
-- |
15 |
-- |
-- |
-- |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные сорта стекол, применяемые при машинном изготовлении стеклянных трубок. Возможные соединения керамических материалов с соответствующими сортами стекла. Обработка поверхности стекол. Его сверление и резание. Травление стекла и плавленого кварца.
реферат [396,6 K], добавлен 28.09.2009Исследование химической устойчивости натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол по отношению к воде, кислотам и щелочным растворам по методикам ГОСТ. Определение химического состава стекла и измерение коэффициента его термического расширения.
дипломная работа [359,2 K], добавлен 17.12.2010История производства стекла. Основные стеклообразующие вещества. Различные виды стекол и их основные свойства. Тонированное, цветное, художественное, защитное, узорчатое и зеркальное стекла. Применение стекла в оптической и строительной промышленности.
презентация [5,2 M], добавлен 20.04.2013Стекло, его производство и свойства. История возникновения стеклоделия. Технологии изготовления, виды стекла. Свойства, характеристики стекол. Разработка, изготовление установки для проверки стекла на прогиб. Исследование различных видов стекла на прогиб.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.04.2009Технология производства стекла. Шлифовка и полировка стекла, его металлизация и окрашивание. Основные стеклообразующие вещества. Плавление кремнезёмистого сырья. Промышленные виды стекла. Производство свинцового, бросиликатного и пористых стекол.
презентация [1,0 M], добавлен 10.03.2014Патентно-информационный поиск в области составов и технологии получения медицинского стекла на предприятии ООО "Гродненский стеклозавод". Требования к продукции, составы стекол. Технологические схемы подготовки сырьевых материалов и производства шихты.
отчет по практике [741,0 K], добавлен 07.05.2012Основные физико-химические свойства стекла, его применение в сфере строительства и автомобилестроения. Комфорт и энергосбережение, безопасность и охрана здоровья. Виды стекла в дизайне интерьеров. Сверхпрочные виды стекла, оригинальные изделия их него.
презентация [12,1 M], добавлен 23.11.2011Технология получения ситаллов и стеклокристаллического материала. Характеристика барий-боратного стекла и его кристаллизации. Составы фторидных стекол. Методика варки и отжига стекол. Спектры комбинационного рассеяния света. Люминесценция в стеклах.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 13.02.2013Исследование процесса производства листового стекла. Заливочная и пленочная технологии изготовления триплекса. Безавтоклавная пленочная технология. Резка стекла. Обработка кромки и шлифование торцов. Описание физического процесса растрескивания стекла.
курсовая работа [970,1 K], добавлен 13.11.2016Характеристика оптических и механических свойств поликристаллических материалов. Изучение понятия, типов, технологий изготовления неорганического стекла. Ознакомление с масштабами производства керамики, определение перспективных направлений ее применения.
контрольная работа [28,7 K], добавлен 07.07.2010Определение характеристик прозрачности цветных стекол. Определение показателя преломления и плотности методом гидростатического взвешивания. Сравнительная таблица результатов с нормируемыми величинами в ГОСТе. Технология получения цветного стекла.
курсовая работа [575,0 K], добавлен 27.05.2013Производство листового стекла. Заливочная, пленочная технология изготовления триплекса. Безавтоклавная пленочная технология. Описание физического процесса растрескивания стекла. Составление операционной карты. Разработка устройства для захвата стекла.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 22.11.2015Физические свойства стекла, его классификация. Современные технологии получения стекла. Характеристика листового стекла различного ассортимента, его использование в строительстве и производстве. Теплоизоляционные и звукоизоляционные стекломатериалы.
курсовая работа [57,2 K], добавлен 26.01.2015Первенство Египта в производстве стекла. "Египетский фаянс" - изделия, покрытые зеленовато-голубой глазурью. Изготовление различных изделий из стекла на Руси. Классификация стекла, технологии его плавки. Особенности плавки различных видов стекла.
презентация [8,5 M], добавлен 22.10.2013История изготовления и использования первого стекла древними египтянами. Физико-химические свойства, структура, виды материала и области его применения. Технология создания художественных произведений из стекла. Основные стеклообразующие вещества.
презентация [1,1 M], добавлен 07.04.2015Материалы для получения искусственной стекольной массы. Технология варки стекла. Физические, механические, термические и электрические свойства. Газопроницаемость и обезгаживание стекол. Химическая стойкость. Исходные материалы для стеклодувных работ.
курсовая работа [114,2 K], добавлен 11.07.2009Керамика: изделия и материалы, получаемые спеканием. Распространение оксидной керамики на основе природных минералов и синтетических оксидов металлов. Виды, состав и свойства стекла. Применение силикатного стекла в быту и различных областях техники.
презентация [265,7 K], добавлен 04.03.2010Изучение методов производства листового стекла. Описание физического процесса растрескивания стекла. Выбор технологического оборудования. Составление операционной карты. Улучшение показателей технологического процесса изготовления автомобильных стекол.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 13.11.2016Разработка технологической схемы получения органического стекла пониженной горючести с элементами автоматического регулирования процесса. Расчет основных технико-экономических показателей, меры безопасного ведения производства органического стекла.
дипломная работа [146,7 K], добавлен 20.08.2009Производство стекла и изделий из него. Дефекты стекломассы, возникновение и снятие напряжений в изделиях из стекла. Тарелочки, их виды и назначение во внутренней арматуре ламп общего назначения. Принцип действия механизма загрузки стеклоизделий.
курсовая работа [1017,4 K], добавлен 20.11.2013
