МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Сарапульский политехнический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова»
Кафедра «Экономика и гуманитарные науки»
Самостоятельная работа № 2.
Сообщение на тему «Стекло»
Выполнил : студент группы
Б02-523-1
Богданова Ю.А.
Проверил: Ляпкусова С.Б
Сарапул 2012г.
Стекло- твёрдый аморфный материал, полученный в процессе переохлаждения расплава. Для стекла характерна обратимость перехода из жидкого состояния в метастабильное, неустойчивое стеклообразное состояние.
Стеклу более четырёх тысяч лет, открыли его случайно, в Египте. Египетские стеклоделы плавили стекло на открытых кострах в глиняных мисках. Спёкшиеся куски бросали раскалёнными в воду. Там они растрескивались, и эти обломки, так называемые фритты, размалывались в пыль жерновами и снова плавили. Фриттование удерживалось ещё долго по истечении средневековья, почему на старых гравюрах и при археологических раскопках мы всегда находим две печи – одну для предварительной плавки и другую для плавки фритт. Температура проплавления составляет 1450 °С, а рабочая температура – 1100 – 1200 °С. Средневековая плавильная печь («гуть»– по чешски) представляла собой низкий, топящийся дровами свод, где в глиняных горшках плавилось стекло. Выложенная только из камней и глинозёма, долго она не стояла, а также на долго не хватало и запаса дров, потому, после вырубки леса кругом, гуту переводили на новое место, где леса было в достатке. Ещё одной печью, обычно соединяемой с плавильной, была отжигательная печь, где готовое изделие нагревалось почти до точки размягчения стекла, чтобы тем заменить напряжения в стекле. Конструкция стеклоплавильной печи продержалась до конца XVII века, однако недостача дров вынуждала некоторые гуты, особенно в Англии, уже в XVII веке переходить на уголь; а так как улетучивающаяся из угля двуокись серы окрашивала стекло в жёлтый цвет, англичане начали плавить стекло в замкнутых, так называемых крытых горшках. Этим плавильный процесс затруднялся и замедлялся, так что приходилось составлять шихту не такой твёрдой. Однако, уже в конце XVIII века преобладающей делается топка углем.
Технология стекла.
Основным сырьем для изготовления стекла являются кварцевый песок, известняк, сода и сульфат натрия. Высококачественные стекольные белые пески содержат немного примесей, в частности оксида железа, придающего стеклу зеленоватую окраску. В стекольную шихту вводят соду, сульфат натрия, поташ, которые понижают температуру варки стекла и ускоряют процесс стеклообразования. При варке смеси чистого песка SiO2 и соды Na2CO3 образуется полупрозрачная стеклообразная масса Na2SiО3, растворяющаяся в воде («растворимое стекло»). Благодаря введению в шихту СаО в виде известняка СаСО3 или доломита стекло становится нерастворимым в воде.
Варка строительного силикатного стекла производится в стекловаренных печах при температуре до 1500 °С. В процессе стекловарения, начиная с температур 800— 900°С протекает стадия силикатообразования. К концу следующей стадии стеклообразования (1150—1200°С) масса становится прозрачной, но в ней еще содержится много газовых пузырей. Дегазация заканчивается при 1400—1500°С; к ее концу стекломасса освобождается от газовых включений, свилей и становится однородной.
Для достижения необходимой для формования рабочей вязкости температуру массы снижают на 200—300 °С. Вязкость стекломассы зависит от химического состава: оксиды SiO2, Аl2О3, ZrO2 повышают вязкость, Na2O, СаО, Li2O, наоборот, понижают ее.
Переход от жидкого состояния в стеклообразное является обратимым. При длительном нахождении на воздухе и нагревании некоторых стекол обычная для них аморфная структура может переходить в кристаллическую; это явление называют расстекловыванием («заруханием»).
Строительное силикатное стекло имеет следующий примерный химический состав, %, по массе: SiO2—71 —73; Na2O— 13 — 15; СаО —8—10,5; MgO — 1— 4; AI2O3 —0,5—1; Fe2O3—0,1; К2О до 1; SO3 — 0,3 — 0,7. В процессе изготовления в стекло вводят соединения, придающие ему специальные свойства. Глинозем А12О3, вводимый в шихту в виде каолина и полевого шпата, повышает механическую прочность, а также термическую и химическую стойкость стекла.
При замене части диоксида кремния борным ангидридом В2О3 повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшается склонность к кристаллизации. Оксид свинца РЬО, вводимый, главным образом, при изготовлении оптического стекла и хрусталя, повышает показатель светопреломления. Оксид цинка ZnO понижает температурный коэффициент линейного расширения стекла, благодаря чему повышается его термическая стойкость.
Вспомогательные сырьевые материалы делят по своему назначению на следующие группы: осветлители — вещества, способствующие удалению из стекломассы газовых пузырей (сульфат натрия, плавиковый шпат); обесцвечиватели — вещества, обесцвечивающие стекольную массу; глушители— вещества, делающие стекло непрозрачным.
В 20 в. были разработаны различные способы вытягивания бесконечной ленты стекла. Толщина стекла регулировалась путем изменения скорости вытягивания. При изготовлении витринных и зеркальных стекол тянутое и прокатное стекло подвергали шлифованию и полированию. Только в 1960 г. удалось изготовить стекло, которое полируется в процессе формования ленты стекла на плоской поверхности расплавленного олова. Качество поверхности такого стекла не уступает полированному.