Классификация стекла и стекольных изделий по химическому составу

     Содержание 

1. Введение
2. Историческая справка

3.1 Классификация стекла и стекольных изделий по  химическому составу

   3.2 Материалы на основе стекла

   4. Сырьевые материалы

   5. Основные технологические процессы  о оборудование

   6. Основные свойства продукции

   7. Технико-экономические показатели

   8 Заключение

   Список  использованной литературы

 

     1.Введение

     Стекло  является самым широко применяемым  материалом в быту, строительстве, на транспорте благодаря своим уникальным качествам: прозрачности, твердости, химической устойчивости к активным химическим реагентам, относительной дешевизне  производства. Без него невозможно изготовить оптические приборы, телевизоры, космические корабли и др. Несмотря на успехи в создании новых материалов широкого назначения, неорганические стекла после камня, бетона, металла  прочно занимают одно из главных мест среди используемых в практике.

     Человеку  с древнейших времен известны природные  стекла (янтарь, стекла вулканического происхождения), а вырабатывать стекла он научился несколько тысяч лет назад. Производство стекла совершенствовалось на протяжении веков, но долгое время этот процесс определяло искусство мастеров, опыт которых передавался из поколения в поколение. В настоящее время наряду с ручным трудом в стеклоделии применяются механизированные методы формования стеклоизделий, которые обеспечивают массовый выпуск продукции. В народном хозяйстве ориентировочно можно выделить следующие основные области применения стекла: строительная промышленность, производство стеклотары, стеклоаппаратов, химической посуды; электровакуумная промышленность, использование стекла в качестве декоративного материала, оптическая промышленность и приборостроение.

     В ходе дальнейшего изложения будут  дополнительно приведены еще  некоторые примеры применения стекла как материала.

     2. Историческая справка.

     Стекло  известно человеку с древнейших времён, были найдены археологами предметы различные украшения, амулеты из природного вулканического стекла в различных местах земного шара. 

     Стеклоделие было развито в странах Б.Востока, в частности в Сирии богатые уникальные изделия, украшенные эмалью и золотом.

     Производство  стекла в Д. Египте началось около 3000 лет до н. э.

     Цилиндр из светло-голубого стекла прекрасного качества, найденный в близ  Багдада (соврем. Ирак), сделан в середине 3-го тысячелетия до н. э.

     Найденная при раскопках знаменитая ваза с начертанным на ней именем ассирийского царя Саргопа II (722— 705 до н. э.), находящаяся в Британском музее (Лондон), сделана из полупрозрачного зеленоватого Стекла.

     В Китае в 5-3 вв. до н. э. стеклянные изделия появляются в большом количестве в т. ч. бусы с «глазовидным» узором и специфическим химическим составом. Первые письменные свидетельства об изготовлении стекла- пяти цветов в Китае относятся к концу 3 в.

     Примерно  за 1200 лет до н. э. уже была известна техника прессования стекла в открытых формах. Этим способом изготовлялись вазы, чаши, кубки, цветные мозаичные украшения. Особенно распространённым было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное медью. Зелёное стекло получали окрашиванием медью и железом. Синее стекло, окрашенное кобальтом, появилось в Египте в начале нашей эры.

     При некоторых достижениях древнего стеклоделия техника его была примитивна. Высоких температур получать не умели, стекло получалось не непрозрачным и в очень малых количествах. Изделия получали приёмами ручной лепки, при помощи плоских камней, а для изготовлении изделий в виде небольших сосудов — деревянные палочки, обмазанные смесью песка и глины. Ассортимент изделий ограничивался мелкими туалетными украшениями: бусами, амулетами, флакончиками для аром. веществ и т.п.

     Переворот в технологии стеклоделия был  на рубеже нашей эры изобретением метода выдувания полых стеклянных изделий. Стали получать прозрачное стекло, выплавлять его сразу в значительных количествах, научились выдувая через трубка красивые сосуды относительно большого размера и самой разнообразной формы.

     Первыми овладели методом выдувания стеклянных изделий мастера Древнего Рима, искусство  стеклоделия находилось на большой  высоте к выдающимся образцам мирового искусства Портландская ваза находящаяся в Британском музее. После падения Римской империи (конец 5 в.) центр стеклоделия перемещается в Византию, где освоили выплавку цветного непрозрачного стекла (смальты) для мозаики, сменившую каменную мозаику.

     На  Руси в Киеве, в слоях 11—13 вв., раскопками вскрыты большие стекольные мастерские стеклянных браслетов. Такая мастерская была обнаружена и при раскопках в Костроме. Монголо-татарское нашествие прервало стекольное производство на Руси, которое возобновилось только в 17 в. В средние века мозаика из смальты создавалась в Грузии.

     Стекло изготовлялось и в других странах Востока, например, в 12—14 вв. производством стеклянных изделий с росписью эмалями славилась Сирия. В странах Западной Европы в средние века развивается искусство Фигурное вырезанные стекла. Они скреплялись свинцовыми перемычками и вставлялись в оконные проёмы зданий. Расцвет искусства средневековых витражей приходится на 13—14 вв.

     Развивается стеклоделие в Германии, где традиции этого производства сохранились, по-видимому, со времён римского властвования. 1612 во Флоренции была издана книга  А. Пери, которую можно считать первым научным трудом в области стеклоделия. Книга эта сделалась надолго руководством по технологии получения стекла.

     В 1615 в Англии  предлагается способ использования угля в качестве топлива для стекловаренных печей. Это даёт возможность получать при высоких температурах термостойкое стекла. В 17 века в Англии был предложен состав стекла с окисью свинца, что отличало стекло блеском и радужной игрой.

     Со  второй половины 17 в. первенство по производству стекла переходит к Чехии, где начали изготовлять толстостенные сосуды из стекла. Большая толщина стенок позволяет производить огранку- богемского хрусталя получило широчайшую известность.

     На  Руси новый этап развития стеклоделия  начинается с 17 в., когда близ Можайска был построен (1635) шведом Елисеем Коэтом первый в России стекольный завод. В 1668 был построен Измайловский завод под Москвой. Петр I построил под Москвой на Воробьевых горах государственный стекольный завод. В 1748 Ломоносов В. организовал при Петербургской академии лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла, варил смальту, разработав палитру цветной стеклянной мозаики. В 1753 им была построена для производства цветного стекла Усть-Рудицкая фабрика в близ Петербурга. В СССР развернулось строительство крупных механизированных новых стекольных заводов и реконструкция старых заводов. Накануне Великой Отечественной войны стекольная промышленность выдвинулась по объёму производства на 1-е место в Европе.

     3. 1Классификация.

     Классификация стекла и стекольных изделий по  химическому составу:

     Неорганические  стекла подразделяются на несколько  типов:

     1)Элементарные (одноатомные) стекла.

     Элементарными называются стекла, состоящие из атомов одного элемента. В стеклоподобном состоянии можно получить серу, селен, мышьяк, фосфор. Имеются сведения о  возможности остеклования теллура и кислорода. При охлаждении -11оС дает каучукоподобный прозрачный продукт, нерастворимый в сероуглероде.

     2)Оксидные стекла.

     При определении класса учитывается  природа стеклообразующего оксида, входящего в состав стекла оксид  бора, оксид кремния, оксид фосфора. Многие оксиды переходят в состояние  стекла лишь в условиях скоростного  охлаждения оксид мышьяка, оксид  сурьмы, оксид ванадия, либо сами по себе не стеклуются оксид алюминия, оксид вольфрама, однако в комбинациях  стеклообразующие свойства резко усиливаются.

     3)Силикатные стекла.

     Главнейшее  значение в практике принадлежит  классу силикатных стекол. С ними не могут сравниться по распространенности в быту и в технике никакие  другие классы стекол. Решающие преимущества силикатных стекол обусловлены их дешевизной, экономической доступностью, высокой  химической устойчивостью в наиболее распространенных химических реагентах  и газовых средах, высокой твердостью, сравнительной простотой промышленного производства.

     4)Боратные стекла.

     Стеклообразный  борный ангидрит легко получается путем  простого плавления борной кислоты  при 1200-1300оС. Благодаря отличным электроизоляционным  качествам и сравнительной легкоплавкости боратные стекла широко применяются  в электротехнике. Некоторые боратные стекла представляют интерес для  оптотехники.

     Классификация по назначению:

     Стекло  органическое - это техническое название на основе органических полимеров: полиарилатов, полистирола, поликарбонатов, сополимеров винилхлорида в соединении с метилметакрилатом дальнейшая обработка: Переработка литьё под давлением прозрачная бесцветная пластическая масса, образующаяся при полимеризации метилового эфира метакриловой кислоты. Легко поддается механической обработке. Применяется как листовое стекло в авиа- и машиностроении, для изготовления бытовых изделий, средств защиты в лабораториях, строительстве и архитектуре, приборостроении, остекления парников, куполов, окон, в медицине - протезы, линзы в оптике, труб в пищевой промышленности и др.

     1) Кварцевое стекло — содержит не менее 99% SiO- (кварца). Кварцевое стекло выплавляют при температуре более 1700°С из самых чистых разновидностей кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи, имеет очень высокую температуру плавления, благодаря небольшому коэффициенту расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, оптических приборов, изоляционных материалов, ртутных ламп, применяемых в медицине и др.

     2) Стекло растворимое — смесь силикатов натрия и калия (или только натрия), водные растворы, которых называются жидким стеклом. Растворимое стекло применяют для изготовления кислотоупорных цементов и бетонов, для пропитки тканей, изготовления огнезащитных красок, силикагеля, для укрепления слабых грунтов и др.

     3)Стекло химико-лабораторное — стекло, обладающее высокой химической и термической стойкостью. Для повышения этих свойств в состав стекла вводят оксиды цинка и бора.

     4)Стекловолокно — искусственное волокно, широко применяемое в химической промышленности для фильтрации горячих кислых и щелочных растворов, очистки горячего воздуха и газов. Материалы из стекловолокна применяются при строительстве коррозионно-стойких трубопроводов, при изготовлении электроизоляции и др.

     3.2. Материалы на основе стекла

Листовое  светопрозрачное и светорассеивающее  стекло

     Витринное стекло производится двух марок: М7 - полированное и М8 - неполированное, толщиной 6,5-12 мм и максимальных размеров 3000x6000 мм. Применяется для остекления витрин, витражей и окон общественных зданий. Светопропускание витринных стекол 75-83%.

     Стекло  листовое узорчатое имеет на одной или обеих сторонах четкий рельефный узор и изготовляется способом проката. Узорчатое стекло бывает бесцветным и цветным, окрашенным в массе или нанесением на поверхность его пленок оксидов различных металлов. Применяется для декоративного остекления оконных и дверных проемов, внутренних перегородок, крытых веранд и т.д. Для этих же целей применяется листовое стекло "мороз", имеющее на одной стороне узор, напоминающий заиндевевшее стекло.

     Армированное  листовое бесцветное и цветное стекло для устройства световых проемов, фонарей верхнего света, ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения. Армированное стекло может иметь обе поверхности или одну поверхность гладкими, рифлеными или узорчатыми. Для армирования применяется сварная или крученая сетка из стальной проволоки со светлой поверхностью или с защитным алюминиевым покрытием. Диаметр проволоки сетки 0,45-0,60 мм. Сетка имеет квадратные или шестиугольные ячейки размерами 12,5 и 25 мм. Армированное стекло отличается повышенной прочностью и огнестойкостью. Светопропускание бесцветного армированного стекла 65-75%.