Szkło: czym jest, typy, technologia produkcji, właściwości, cel

Szkło to materiał, który nie ma sobie równych w niektórych właściwościach. Do tej pory do jego produkcji używano naturalnych składników, recykling uszkodzonego produktu może odbywać się wielokrotnie bez utraty jakości i prawie bez odpadów.

Definicja

Szkło może znajdować się w kilku stanach skupienia na różnych etapach produkcji. A jednak szkło - co to jest i z czego jest zrobione?

Zgodnie z definicją naukową szkło jest jakimkolwiek bezpostaciowym ciałem otrzymywanym metodą stopu, która wraz ze wzrostem lepkości nabiera właściwości substancji stałej. Co więcej, proces przejścia z jednego stanu do drugiego jest odwracalny.

Historia materiału

W codziennym życiu używamy szkła codziennie. Co to jest i z czego jest zrobione - to rzadko zadawane pytania w dzisiejszych czasach, materiał jest nam tak bliski. Naukowcy uważają, że szkło zostało najpierw uzyskane przypadkowo, aby prześledzić pojawienie się technologii jest niemożliwe. Pierwsze produkty pochodzą z około 2540 pne. W starożytnym przepisie były trzy składniki - soda, piasek i tlenek glinu. Później nauczyli się poprawiać właściwości materiału, dodając kredę, dolomit i inne składniki do głównych składników. Cała kompozycja, z której wytwarza się szkło, nazywa się ładunkiem.

Kolorowe szkła zaczęły być odbierane przy użyciu naturalnych pigmentów - tlenków tlenek chromu nikiel, dodatki kobaltowe. Pierwszy formowany produkt został zdobyty w I wieku ne przez mistrzów rzymskich. Wymyślili szkło płaskie. Technologia produkcji szkła w arkuszach polegała na wydmuchiwaniu z gorącej masy ogromnej cylindrycznej bańki z ludzkiego wzrostu. Dopóki się nie ochłodziła, została pocięta wzdłuż długiej sekcji i rozłożona na paletach do poziomowania. Taka technika była powszechna na początku XX wieku. W Rosji produkcja szkła została otwarta w XVII wieku i znajdowała się w wiosce Dukhanin, w tym czasie byli to tylko władcy.

Skład

Szkło jest wykorzystywane do różnych celów. Czym jest szkło, rozumiemy i jakie są jego główne składniki? Skład oryginalnych składników dla całego okresu praktyki wytwarzania materiału nie zmienił się. Trzy główne składniki tworzą bazę (ładunek) - jest to krzemionka lub piasek kwarcowy, soda (tlenek sodu) i tlenek wapnia, znany jako wapno. Składniki łączy się w określonych proporcjach i topi w piecu w temperaturze od 300 do 2500 ° C. W zależności od pożądanych właściwości do mieszaniny dodaje się potas, bezwodnik borowy, potłuczone szkło wcześniej gotowanych lub poddanych recyklingowi surowców.

Technologia

Aby wzmocnić lub osłabić właściwości związków w procesie wytapiania, dodaje się wzmacniacze, tłumiki, barwniki, dekolity itp. Po przegotowaniu masę szybko ochładza się, unikając w ten sposób tworzenia się kryształów. Ze wszystkich składników największy procent w recepturze stanowi piasek - od 60 do 80%. Piasek działa jak rdzeń, wokół którego powstaje szklisty materiał. Technologia produkcji szkła pozostała niezmieniona od wieków.

Wapno to kolejny składnik, bez którego szkło nie jest produkowane. Co to jest tlenek wapnia w składnikach? Ten składnik zapewnia stabilność chemiczną materiału i polepsza połysk. Szkło można wytopić tylko z piasku i sody, ale bez wapna rozpuści się w wodzie. Trzecim graczem w składzie mieszaniny jest tlenek metalu - sód lub potas (do 17%). W mieszaninie wprowadza się w formie soda kalcynowana lub potaż. Te składniki zmniejszają temperaturę topnienia, pozwalając poszczególnym ziarnom całkowicie stopić się i połączyć w monolit.

Widoki

W zależności od składników stosowanych w składzie wsadu, oddzielne rodzaje szkła:

• Kwarc. Jest wykonany z jednego składnika - krzemionki. Ma wysoką jakość: odporność na wysokie temperatury (do 1000 ° C) i szok termiczny, przenosi widmo promieniowania widzialnego i ultrafioletowego. Produkcja wiąże się z wysokimi kosztami energii, ponieważ krzemionka (szkło krzemianowe) jest surowcem ogniotrwałym i jest trudna do formowania. Główne obszary zastosowań to szkło laboratoryjne i laboratoryjne, części systemów optycznych, lampy rtęciowe itp.
• Krzemian sodu. Składa się z dwóch komponentów, kompozycja szkła to piasek kwarcowy i woda sodowa (1: 3). Jego właściwości są szeroko stosowane w przemyśle jako składnik dowolnego procesu, ale nie są używane w innych obszarach, produkty nie są z niego wykonane. Główną wadą jest to, że jest rozpuszczalny w wodzie.
• Wapno. Najpopularniejszym rodzajem materiału, z którego powstaje większość produktów, jest szkło płaskie, szklane pojemniki, szmatka z lustrem, naczynia i wiele innych.
• Ołów W klasycznym składzie szkła (ładunek) jest proporcjonalnie dodawany tlenek ołowiu. Szkło ołowiowe poprawiło właściwości dielektryczne, co pozwala na stosowanie go jako najlepszego związku izolacyjnego w lampach telewizyjnych, oscyloskopach, kondensatorach itp. Obecność ołowiu w szklanej masie nadaje materiałowi dodatkowego blasku i blasku, który jest często wykorzystywany do produkcji artystycznych produktów, naczyń itp. D. Crystal - jeden z rodzajów szkła ołowiowego.
• Borokrzemian Dodatek tlenku boru do składu materiału zwiększa jego odporność na szok termiczny do 5 razy, właściwości chemiczne ulegają znacznej poprawie. Szkło borokrzemianowe służy do produkcji rur i wyrobów ze szkła laboratoryjnego i chemicznego, produktów do użytku domowego. Przykładem zastosowania na dużą skalę jest lustro stworzone na bazie szkła borokrzemowego dla największego na świecie teleskopu.
• Inne rodzaje szkła - glinokrzemian, boran, kolor, itp.

Rodzaje szkła okiennego

Szkło okienne jest najbardziej poszukiwanym rodzajem materiału. Przekazuje światło słoneczne, zapewnia izolację zimą i latem, zapobiega przenikaniu hałasu, estetycznie kształtuje okno i wykonuje wiele innych funkcji. Obecnie istnieje szeroki wybór rodzajów szkła, z których każdy spełnia pewne wymagania:

• Oszczędność energii. Rodzaj szkła zabarwionego na masę lub pokryty specjalną warstwą, która umożliwia krótkofalowe promieniowanie słoneczne, które wchodzi do pomieszczenia, a promieniowanie długofalowe z urządzeń grzewczych nie jest emitowane z pomieszczenia. Druga nazwa to szkło selektywne. Do chwili obecnej opracowano kilka rodzajów powłok. Najbardziej obiecujące są szkło K (osadzanie tlenków metali na powierzchni) i szkło i (próżniowe wielowarstwowe osadzanie srebra - dielektryk).
• Filtr przeciwsłoneczny. Zmniejsza przenoszenie światła słonecznego do pomieszczenia. Podzielone na dwa rodzaje - odblaskowe i absorbujące. Efekt ten uzyskuje się przez jednoczesne zabarwianie szkła podczas gotowania lub przez nałożenie specjalnej folii na powierzchnię.
• Dekoracyjny. Szkło okienne o dodatkowych walorach estetycznych - wzorowane, kolorowe itp.

Okulary ochronne

Jedną z negatywnych właściwości szkła jest jego kruchość, istnieją technologie do utwardzania materiału. Najczęstsze typy to:

• Opancerzony. Szkło arkuszowe, w czasie którego formowanie siatki metalowej wprowadza się do masy. Zakres zastosowania - pomieszczenia przemysłowe, urządzenia oświetlenia ulicznego, podszewka szybów wind itp.
• Laminowany lub tripleks . Dwie lub więcej szklanek mocuje się razem ze specjalną folią lub płynem. Ten rodzaj materiału znacznie obniża poziom hałasu w pomieszczeniach. Ponadto, podczas używania dodatkowych filtrów kolorowych podczas laminowania, może wykonywać funkcje ochrony przeciwsłonecznej. Triplex ma wysoką stabilność mechaniczną, przy rozbijaniu tkaniny, fragmenty pozostają przyczepione do folii, co czyni ją tak bezpieczną, jak to tylko możliwe, do zastosowania w oszkleniu przednim, balkonowym, okiennym i drzwiowym.
• Ognioodporny . Najczęściej wytwarza się je w technologii laminowania specjalnymi foliami, które w temperaturach powyżej 120 ° C zmieniają swoje właściwości fizyczne i rozszerzają się, stają się nieprzejrzyste, nadając sztywność szkła.
• Ochronny . Jest to wielowarstwowy materiał składający się z kilku rodzajów szkła przymocowanego folią polimerową. Na przykład szkło krzemianowe jest łączone z poliwęglanem i szkłem organicznym. Taki półprzezroczysty blok jest odporny na uszkodzenia mechaniczne, chemiczne i uderzeniowe. Ochronne rodzaje szkła są odporne na wstrząsy, wstrząsy, odporne na penetrację i inne rodzaje. Wymagania techniczne dotyczące materiału i klasyfikacji okularów ochronnych reguluje GOST R 51136.
• Hartowane. Ma wysoką wytrzymałość. Efekt zapewnia technologia produkcji szkła - w specjalnym piecu tunelowym blachy są przez krótki czas wystawione na działanie wysokich temperatur i szybko schładzane. Podczas rozbijania szkło hartowane rozpada się na małe fragmenty, które nie stanowią zagrożenia dla życia i zdrowia. Wadą jest niemożność obróbki utwardzonego płótna, przy najmniejszym uderzeniu, jest ono niszczone. Większość produktów od szkło hartowane są najpierw formowane, cięte lub przetwarzane w inny sposób, a dopiero potem są gaszone.

Autoglass

Szkło do samochodów ma ulepszone właściwości wytrzymałościowe, które spełniają wymogi bezpieczeństwa. Do chwili obecnej produkcja wykorzystuje dwie technologie - laminowanie (tripleks) i hartowanie (stalinit):

• Utwardzanie uzyskuje się przez obróbkę termiczną zwykłego szkła krzemianowego, ogrzewanie go w piecu do temperatury +600 ° C, a następnie szybkie chłodzenie. Uzyskuje wytrzymałość mechaniczną i termiczną, ale z silnymi wstrząsami zapada się, rozpadając na małe, bezpieczne fragmenty, które nie mają krawędzi cięcia i przebijania. Oznaczenie rosyjskie - litera "Z", europejska - "T" lub hartowana.
• Laminowane - są to dwie cienkie szklane płyty, przymocowane folią polimerową pod działaniem temperatury i podciśnienia. Właściwości szkła są takie, że pozostają integralne z mocnymi efektami, nie rozpadają się na fragmenty, jeśli pękły. Części pozostają nagrywane. W triplexie są dodatkowe funkcje - barwne filtry barwiące w procesie laminowania, dodatkowa izolacja kabiny, niskie przewodnictwo cieplne itp.

Nowoczesne wydarzenia

Dwudziesty wiek można nazwać czasem powszechnego użycia szkła. Po opracowaniu technologii mechanicznych metod produkcji materiałów wykorzystano ją w różnych dziedzinach - jako najlepsze włókno telekomunikacyjne, z nie mniejszym powodzeniem wykorzystywana jest przez duże wielotonowe bloki w technologiach budowlanych.

Właściwości szkła są różnorodne, wciąż są badane w instytutach naukowych, a rzemieślnicy znajdują nowe sposoby stosowania i wynajdywania nowych typów. W 1940 r. Szklarnie zaprezentowały światu szkło piankowe. Jego cechy to:

• Lekkość - nie tonie w wodzie, ma strukturę komórkową, ciężar właściwy nieznacznie przekracza ciężar korka.
• Odporność na wilgoć, trwałość.
• Przyjazność dla środowiska (koks dodaje się do klasycznej receptury wsadowej).
• Ognioodporny (nie pali się) i zagłusza ogień.
• Materiał można pociąć na kawałki bez pogorszenia jakości.

Zakres stosowania stalowych materiałów izolacyjnych dla niebezpiecznych branż, chłodni itp.

W przypadku ogniw słonecznych używać szkła z przewodzącą powłoką z cienkiej warstwy tlenku metalu. Powlekane panele działają w temperaturach około 350 ° C. Ponadto takie szkło jest montowane w kokpicie, aby uniknąć lodu i utrzymać ciepło w kabinie.

Ważnym osiągnięciem nowoczesności była możliwość produkcji ceramiki szklanej. Materiał jest wytwarzany przy użyciu konwencjonalnej technologii szklanej, ale w ostatnim etapie schładzania proces spowalnia i krystalizacja zachodzi w masie materiału. Katalizatory są specjalnymi dodatkami, które nie wpływają na stan zewnętrzny szkła, ale tworzą małe kryształy. Materiał bez odkształceń wytrzymuje wysokie temperatury i jest bardziej odporny na wszelkiego rodzaju uszkodzenia. Stosowany w produkcji rakiet, sprzęcie AGD, laboratoriach, częściach silników i wielu innych dziedzinach.