Химическая устойчивость натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол (стр. 3 из 16)
Сложность процесса варки цветных стекол обусловлена большой индивидуальностью и специфичностью их свойств и необходимостью создания благоприятных условий для их крашения или глушения. Некоторые окрашенные стекла (сульфидные, селеновый и медный рубины, глушенные фтором, и др.) хорошо варятся при восстановительных и нейтральных условиях газовой среды в печи, другие (окрашенные соединениями марганца, хрома, меди, металлическим селеном), наоборот, нуждаются в окислительных условиях.
Ряд красителей и глушителей при высокой температуре улетучивается (сульфиды, фтор) или восстанавливается до низшей валентности (оксиды марганца и хрома), что вызывает изменение характера или степени окраски и глушения стекол. Стекла, глушенные (особенно фосфатами) и окрашенные коллоидными красителями (медный рубин), имеют повышенную склонность к кристаллизации, поэтому их следует варить и вырабатывать при высокой температуре. Своеобразный характер выработочных свойств цветных стекол, обусловленный их малой теплопрозрачностью, также ограничивает в известной мере возможность широкого применения существующих механизированных методов для выработки цветного листового стекла.
Варку цветных и глушенных стекол производят в непрерывно действующих ванных печах небольшой производительности (5—15 т/сут) с разделенным или неразделенным бассейном малой глубины (300-700 мм), которые, однако, обеспечивают сравнительно повышенные для данного случая удельные съемы стекломассы с 1 м2 бассейна печи (500-800 кг/сут).
Цветные прозрачные стекла варят при 1450—1480 °С, а глушенные фтором — при 1300—1350 °С. Для варки цветных и глушенных стекол особенно эффективны малые стекловаренные печи прямого нагрева.
Способом вертикального лодочного вытягивания на машинах ВВС вырабатывают накладное или окрашенное в массе тонкое листовое стекло толщиной не более 4 мм. В производстве цветного стекла используют значительно менее мощные установки — на одну или две машины ВВС с меньшей против обычного шириной ленты стекла; скорость вытягивания ленты такого стекла намного меньше, чем у оконного. Окрашенные в массе стекла имеют мало меняющийся основной состав, % по массе: Si02 65—72; А1203~2; СаО 4—7,5; MgO~3,5; Na20 12—16; K20 1-4, к которому добавляют обычно от 0,1 до 0,5 % различных красителей - Se, CdS, С(1СОз (красные, оранжевые, розовые стекла), СиО, Сг20з, СоО (зеленые, голубые, синие), Мп203 (фиолетовое), уголь (желтое). Для окрашенных в массе стекол в их состав вводят меньшие количества красителей и глушителей, чем в случае соответствующих цветных накладных стекол.
Способом прокатки вырабатывают окрашенное в массе непрозрачное утолщенное листовое стекло, называемое марблитом.
Громадное количество видов изделий из стекла предусматривает и многообразие технических решений в части формования и выработки стекломассы. Строительное, строительно-архитектурное, светотехническое стекло получают способами вертикального и горизонтального вытягивания, периодическим и непрерывным прокатом, отливкой, прессованием и другими способами. Тарное и сортовое стекло вырабатывается стеклоформующими и вакуумными машинами, ручным и механизированным выдуванием и прессованием. Медицинское, оптическое, кварцевое, электродное, пеностекло, стеклянное волокно и другие виды изделий вырабатываются различными способами в зависимости от их формы, размера и условий эксплуатации. [8]
1.1.3 Влияние методов выработки на формирование ассортимента и качества стеклоизделий
Свойства и основные признаки ассортимента стеклянных изделий формируются на стадии проектирования и конструирования при создании опытных образцов и в процессе серийного изготовления. При разработке новых изделий художник учитывает условия их эксплуатации, метод формования, необходимость обеспечения удобства пользования и долговечности изделий, требования художественного стиля и моды. Исходя из этого, определяют состав и окраску стекла, конфигурацию изделий в целом и в деталях, толщину стенки, способ декорирования и др.
Опытный образец должен быть точно воспроизведен в серийном (массовом) производстве. Качество его воспроизведения, т. е. качество изготовления изделий, зависит от соблюдения технологии производства. [12]
Сырьевые материалы стекольного производства подразделяют на основные, или стеклообразующие, и вспомогательные.
С основными материалами в состав стекла вводят кислотные, щелочные и щелочноземельные оксиды.
Главный кислотный оксид — SiO2 — вводят в стекло через кварцевый песок. Песок должен быть свободен от примесей, особенно окрашивающих (оксиды железа, титана, хрома), которые вызывают голубоватые, желтоватые, зеленоватые оттенки стекла, снижают его прозрачность. С повышением содержания диоксида кремния в стекле улучшаются механическая и термическая прочность, химическая устойчивость, но повышается температура варки.
Оксид бора - В2О3 вводят с борной кислотой или бурой. Он облегчает варку, улучшает физико-химические свойства стекла.
Оксид алюминия - А12О3 вводят обычно через глинозем. Его добавка способствует повышению прочностных показателей и химической устойчивости стекла.
Щелочные оксиды - Nа2О, К2О вводят через углекислые (сода, поташ) или сернокислые соли. Они понижают температуру варки стекла, облегчают формование изделий, однако уменьшают прочность, термостойкость и химическую устойчивость.
Щелочноземельные оксиды вводят обычно посредством углекислых солей. Так, оксид кальция вводят через мел или известняк, оксид магния — через магнезит или доломит, оксид свинца — посредством свинцового сурика или свинцового глета.
Оксиды кальция, магния, цинка увеличивают химическую устойчивость и термостойкость изделий. Оксиды бария, свинца и цинка повышают плотность, оптические свойства и поэтому применяются в производстве хрусталя. В производстве стекла широко используют горные щелочесодержащие породы, отходы горно-обогатительных комбинатов, цветной металлургии, доменные шлаки, в больших количествах — стекольный бой.
Вспомогательные материалы облегчают и ускоряют варку стекла, окрашивают и заглушают его. По назначению их подразделяют на осветлители, обесцвечиватели, глушители, красители, восстановители и окислители. [12]
Осветлители способствуют удалению из стекломассы газов, образующихся при разложении сырьевых материалов.
Обесцвечиватели погашают или ослабляют нежелательные цветные оттенки.
Глушители (фториды и фосфаты) уменьшают прозрачность и обусловливают белую окраску стекла.
Красители придают стеклу нужный цвет. В качестве красителей используют оксиды или сульфиды тяжелых металлов. Окрашивание может происходить также за счет выделения в стекле коллоидных частиц свободных металлов (меди, золота, сурьмы).
Качество кварцевого песка - отсутствие вредных примесей в нем (окиси и закиси железа и др.) оказывают существенное влияние на бесцветность и прозрачность стекла (примером может служить Богемское стекло).
Согласно действующей нормативно-технической документации основные виды стекол, используемые для производства изделий хозяйственного назначения, подразделяют на три системы:
- натрий-кальциевые стекла;
- хрустальные стекла;
- специальные стекла.
К натрий-кальциевым стеклам относят известково-кальциевые-силикатные известково-кальциевые-силикатные стекла и цинксульфитные. Стекла данной группы характеризуются прозрачностью, прочностью, невысокой себестоимостью.
Наиболее распространенным представителем стекол данной группы является известково-кальциевые-силикатные, которому присущи в разной степени выраженности цветовые оттенки (зеленоватые, желтоватые, сероватые и др.). Вырабатывают из данного стекла посуду хозяйственного назначения (банки, бутылки) и дешевую, обычно бесцветную, столовую посуду повседневного ассортимента.
Известково-калиевые стекло благодаря вводимому оксиду калия обладает большей бесцветностью, что позволяет улучшить изделия с точки зрения эстетических свойств, как бесцветные, так и окрашенные (достигается большая чистота цвета). Данное стекло несколько дороже, его используют в основном для производства столовой посуды.
Система хрусталей объединяет стекла, в состав которых входят оксиды свинца (РbО2,
,CaO, 
,Ce 
).Окись свинца способствует повышению плотности стекла, улучшает оптические показатели: прозрачность, "белизну" (бесцветность), повышается коэффициент преломления (блеск, игра света). Однако данные виды стекол имеют большую себестоимость, меньшую твердость, химическую стойкость и безвредность. Данная группа объединяет три вида стекол: хрустальное стекло (малосвинцовый хрусталь); свинцовый хрусталь и высокосвинцовый хрусталь.