Staklo: što je, vrste, tehnologija proizvodnje, svojstva, namjena

Staklo je materijal koji nema premca u nekim svojstvima. Do sada se prirodni sastojci koriste za njegovu proizvodnju, recikliranje oštećenog proizvoda može se ponoviti bez gubitka kvalitete i gotovo bez otpada.

definicija

Staklo može biti u nekoliko agregatnih stanja u različitim fazama proizvodnje. A ipak, staklo - što je to i od čega je napravljeno?

Prema znanstvenoj definiciji, staklo je bilo koje amorfno tijelo dobiveno metodom taline, koje s povećanjem viskoznosti stječe svojstva krutine. Štoviše, proces prelaska iz jednog stanja u drugo je reverzibilan.

Povijest materijala

U svakodnevnom životu svakodnevno koristimo staklo. Što je i od čega je napravljeno - to su rijetko postavljana pitanja u modernim vremenima, materijal nam je tako poznat. Znanstvenici vjeruju da je staklo prvo dobiveno slučajno, da bi se pratila pojava tehnologije nemoguće. Prvi proizvodi potječu iz oko 2540. godine prije Krista. U drevnom receptu postojale su tri komponente - soda, pijesak i glinica. Kasnije su naučili poboljšati svojstva materijala dodavanjem krede, dolomita i drugih sastojaka glavnim sastojcima. Cijeli sastav iz kojeg se kuva staklo naziva se naboj.

Obojeno staklo počelo je primati prirodne pigmente - okside kromov oksid aditivi nikla, kobalta. Prvi lijevani proizvod dobiven je u 1. stoljeću rimskih majstora. Izumili su staklo. Tehnologija za proizvodnju stakla u plahtama bila je da se iz vruće mase raznese ogroman cilindrični mjehur u ljudskom rastu. Dok se nije ohladila, rezali su se duž duge dionice i polagali na palete za izravnavanje. Takva je tehnika bila uobičajena tijekom početka 20. stoljeća. U Rusiji je proizvodnja stakla otvorena u 17. stoljeću i bila je smještena u selu Dukhanin, a samo su stranci bili gospodari u to vrijeme.

struktura

Staklo se koristi u razne svrhe. Što je staklo, razumijemo i koji su njegovi glavni sastojci? Sastav izvornih sastojaka za cijelo razdoblje prakse izrade materijala nije se promijenio. Tri glavne komponente čine bazu (naboj) - to je silika ili kvarcni pijesak, soda (natrijev oksid) i kalcijev oksid, poznat kao vapno. Komponente se spajaju u određenim omjerima i rastapaju u peći na temperaturi od 300 do 2500 ° C. Ovisno o željenim svojstvima, u smjesu se dodaju kalij, borni anhidrid, razbijeno staklo prethodnog vrenja ili reciklirane sirovine.

tehnologija

Kako bi se pojačala ili oslabila svojstva spojeva u procesu taljenja, dodaju se pojačala, prigušivači, boje, dekoloranti itd. Nakon ključanja, masa se brzo hladi, čime se izbjegava stvaranje kristala. Od svih sastojaka, najveći postotak u receptu je pijesak - od 60 do 80%. Pijesak djeluje kao jezgra oko koje se formira staklasto tijelo. Tehnologija proizvodnje stakla ostala je nepromijenjena stoljećima.

Vapno je još jedna komponenta bez koje se staklo ne proizvodi. Što je kalcijev oksid u sastojcima? Ova komponenta daje materijalu kemijsku stabilnost i poboljšava sjaj. Staklo se može topiti samo iz pijeska i sode, ali bez vapna otopit će se u vodi. Treći igrač u sastavu smjese je metalni oksid - natrij ili kalij (do 17%). U smjesu se uvodi u obliku soda ash ili potaša. Ove komponente smanjuju točku taljenja, dopuštajući da se pojedina zrna u potpunosti otopi i stapaju u monolit.

vrste

Ovisno o komponentama koje se koriste u sastavu naboja, odvojene vrste stakla:

• Kvarc. Izrađen je od jedne komponente - silicijev dioksid. Ima visoke kvalitete: otporan je na visoke temperature (do 1000 ° C) i toplinski šok, prenosi spektar vidljivog i ultraljubičastog zračenja. Proizvodnja je povezana s visokim troškovima energije, budući da je silikat (silikatno staklo) vatrostalna sirovina i teško ga je oblikovati. Glavna područja primjene su kemijsko i laboratorijsko staklo, dijelovi optičkih sustava, živine svjetiljke itd.
• Natrijev silikat. Sastavljen je od dvije komponente, stakleni sastav je silikatni pijesak i soda (1: 3). Njegova svojstva su široko korištena u industriji kao komponenta bilo kojeg procesa, ali se ne koriste u drugim područjima, proizvodi nisu iz nje. Glavni nedostatak je to što je topljiv u vodi.
• Lime. Najčešći tip materijala od kojeg se proizvodi većina jesu ravna stakla, staklene posude, ogledalo, posuđe i još mnogo toga.
• Olovo. U klasičnom sastavu stakla (naboja) dodaje se proporcionalno olovni oksid. Olovo staklo ima poboljšana dielektrična svojstva, što mu omogućuje da se koristi kao najbolji izolacijski spoj u televizijskim cijevima, osciloskopima, kondenzatorima, itd. D. Kristal - jedna od vrsta olovnog stakla.
• Borosilikatnog. Dodavanje borovog oksida sastavu materijala povećava njegovu otpornost na toplinski šok do 5 puta, kemijska svojstva su značajno poboljšana. Borosilikatno staklo se koristi za proizvodnju cijevi i laboratorijskog i kemijskog stakla, proizvoda za kućnu uporabu. Velik primjer upotrebe je ogledalo stvoreno na bazi borosilikatnog stakla za najveći teleskop na svijetu.
• Ostale vrste stakla - aluminosilikat, borat, boja itd.

Vrste prozorskog stakla

Prozorsko staklo je najtraženija vrsta materijala. Odašilje sunčevu svjetlost, osigurava toplinsku izolaciju zimi i ljeti, sprječava prodor buke, estetski oblikuje prozorski otvor i obavlja mnoge druge funkcije. Danas postoji širok izbor vrsta stakla, od kojih svaka zadovoljava određene zahtjeve:

• Štednja energije. Vrsta stakla toniranog u masi ili prekrivena posebnim filmom koji omogućuje ulazak kratkovalnog sunčevog zračenja u prostoriju, te dugotrajno zračenje uređaja za grijanje ne emitira se iz prostorije. Drugo ime je selektivno staklo. Do danas je razvijeno nekoliko vrsta premaza. Najviše obećavaju K-staklo (taloženje metalnih oksida na površini) i i-staklo (vakuumsko višeslojno odlaganje srebra - dielektrik).
• Krema za sunčanje. Smanjuje prijenos sunčeve svjetlosti u prostoriju. Podijeljena u dvije vrste - reflektirajuća i upijajuća. Učinak se postiže ili toniranjem stakla u masi tijekom kuhanja ili nanošenjem posebnog filma na površinu.
• Dekorativni. Prozorsko staklo s dodatnim estetskim karakteristikama - uzorkom, obojenim itd.

Zaštitne naočale

Jedna od negativnih osobina stakla je njena krhkost, postoje tehnologije za učvršćivanje materijala. Najčešći tipovi su:

• Pojačano. Staklo od lima, tijekom kojeg se u masu uvodi metalna mreža. Područje primjene - industrijski prostori, uređaji za uličnu rasvjetu, oblaganje okana dizala, itd.
• Laminirani ili trostruki . Dvije ili više naočala pričvršćuju se posebnim filmom ili tekućinom. Ova vrsta materijala značajno smanjuje razinu buke u prostorijama. Također, pri korištenju dodatnih filtera za boju tijekom laminiranja, on je u mogućnosti obavljati funkcije zaštite od sunca. Triplex ima visoku mehaničku stabilnost, pri lomljenju tkanine, fragmenti ostaju pričvršćeni na film, što ga čini što je moguće sigurnijim za korištenje sprijeda, balkona, prozora, ostakljenja vrata.
• Usporivač plamena . Najčešće se proizvodi tehnologijom lameliranja s posebnim filmovima, koji na temperaturama iznad 120 ° C mijenjaju svoja fizička svojstva i, ekspandirajući, postaju neprozirni, dajući čvrstoću stakla.
• Zaštitna . Riječ je o višeslojnom materijalu koji se sastoji od nekoliko vrsta stakla pričvršćenih polimernim filmom. Na primjer, silikatno staklo se veže polikarbonatom i organskim staklom. Takav prozirni blok otporan je na mehanička, kemijska i udarna oštećenja. Zaštitni tipovi stakla otporni su na metke, otporni su na udarce, otporni su na penetraciju i druge vrste. Tehnički zahtjevi za materijal i razvrstavanje zaštitnih naočala regulirani su prema GOST-u 51136.
• Kaljeno. Ima visoke karakteristike čvrstoće. Učinak je postignut tehnologijom proizvodnje stakla - u posebnoj tunelskoj peći, listovi su kratko izloženi visokim temperaturama i brzo se ohlađuju. Kada se razbije, kaljeno staklo se razbija u male fragmente koji ne ugrožavaju život i zdravlje. Nedostatak je nemogućnost obrade očvrslog platna, uz najmanji utjecaj, koji je uništen. Većina proizvoda iz kaljeno staklo najprije su oblikovane, izrezane ili drugačije obrađene, i tek nakon toga one se gase.

Autoglass

Staklo za automobile ima poboljšane karakteristike čvrstoće koje zadovoljavaju sigurnosne zahtjeve. Do danas se u proizvodnji koristi dvije tehnologije - laminacija (triplex) i kaljenje (stalinit):

• Očvrsli se dobiva toplinskom obradom običnog silikatnog stakla, zagrijavanjem u peći na temperaturu od +600 ° C, nakon čega slijedi brzo hlađenje. Stječe mehaničku i toplinsku čvrstoću, ali se s jakim udarcima ruši, razbijajući se u male, sigurne fragmente koji nemaju rezne i probušne rubove. Rusko označavanje - slovo "Z", europsko - "T" ili kaljeno.
• Laminirane - to su dvije tanke staklene ploče, pričvršćene polimernim filmom pod djelovanjem temperature i vakuuma. Svojstva stakla su takva da ostaju sastavni s jakim učincima, ne raspadaju se na fragmente, ako se rasprsnu. Dijelovi ostaju zalijepljeni. U triplexu postoje dodatne značajke - nijansiranje filtera u boji u procesu laminiranja, dodatna izolacija kabine, niska toplinska vodljivost, itd.

Suvremeni razvoj

Dvadeseto stoljeće može se nazvati vremenom široke uporabe stakla. Nakon što je razvila tehnologiju mehaničkih metoda za proizvodnju materijala, koristila se na različitim poljima - kao najfinija vlakna u telekomunikacijama, bez manjih uspjeha koriste ga veliki multitonski blokovi u građevinskim tehnologijama.

Svojstva stakla su raznovrsna, još se uče u znanstvenim institutima, a obrtnici pronalaze nove načine primjene i izmišljanja novih tipova. Godine 1940. staklari su svijetu predstavili pjenasto staklo. Njegove osobine su:

• Lakoća - ne potapa u vodu, ima staničnu strukturu, specifična težina malo premašuje težinu pluta.
• Otpornost na vlagu, trajnost.
• Zaštita okoliša (koks se dodaje klasičnom receptu serije).
• Vatrootporni (ne gori) i uguši vatru.
• Materijal se može rezati na komade bez ugrožavanja kvalitete.

Opseg uporabe čeličnih izolacijskih materijala za opasne industrije, hladnjače itd.

Za solarne ćelije koristite staklo s vodljivim slojem tankog sloja metalnog oksida. Obložene ploče rade na temperaturi od oko 350 ° C. Osim toga, takvo staklo se postavlja u kokpit kako bi se izbjeglo stvaranje leda i zagrijavanje u kabini.

Važno dostignuće modernosti bila je mogućnost proizvodnje staklokeramike. Materijal je proizveden konvencionalnom tehnologijom stakla, ali u zadnjem stupnju hlađenja proces usporava i dolazi do kristalizacije mase materijala. Katalizatori su posebni aditivi koji ne utječu na vanjsko stanje stakla, već tvore male kristale. Materijal bez deformacija podnosi visoke temperature i otporniji je na sve vrste oštećenja. Koristi se u proizvodnji raketa, kućanskih aparata, laboratorija, dijelova motora iu mnogim drugim područjima.