Обобщить технологические операции производства стекла

Охарактеризовать основные сырьевые материалы для производства стекла.

Дать определение стекла.

Стеклом называют твердый хрупкий (аморфный) материал, получаемый при переохлаждении минеральных расплавов.

Состав стекла:

Основа – SiO₂ (t_пл = 1728˚С)

Обязательные компоненты (оксиды щелочных металлов понижают t_пл):

ü оконное стекло – Na₂O, CaO, Al₂O₃

ü хрустальное стекло – K₂O, PbO

ü лабораторное стекло – Na₂O, Al₂O₃, B₂O₃

ü оптическое стекло – BaO, Al₂O₃, B₂O₃

Вещества, придающие особые свойства:

PbO – высокое светопреломление,

BaO, TiO₂ – термическую устойчивость,

B₂O₃ – устойчивость к перепадам температуры, защиту от отпотевания

Вспомогательные компоненты:

ü осветлители:As₂O₃, KNO₃,

(сульфаты натрия и аммония и др.) способствуют удалению из стекломассы газовых пузырьков.

ü глушители: Sb₂O₃, MnO₂, GeO₂,

(соединения фтора, фосфора и др.) делают стекло непрозрачным.

ü красители

к красителям относят соединения кобальта (синий цвет), хрома (зеленый), марганца (фиолетовый), железа (коричневые и сине-зеленые тона) и другие вводят в шихту для ускорения варки стекла и придания ему требуемых свойств.

Производство стекла включает в основном следующие технологические операции:

1. подготовку сырьевых материалов (сушка, измельчение);

2. приготовление стекольной шихты (дозировку и смешение компонентов);

3. варку стекломассы;

4. выработку (формование) из нее материалов и изделий;

5. термическую, механическую или химическую обработку изделий для улучшения свойств.

Варка стекломассы (стекловарение) - главнейшая и самая сложная операция всего стекольного производства, производится чаще всего в ванных печах непрерывного действия, представляющих собой бассейны, сложенные из огнеупорных материалов. При варке специальных стекол (оптических, цветных и т. п.) используют горшковые печи. При нагревании шихты до 1100 - 1150°С происходит образование силикатов (силикатообразование) сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полностью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO₂ и А1₂О₃ - образуется стекломасса. Эта стекломасса насыщена газовыми пузырьками и неоднородна по составу. Для осветления и гомогенизации стекломассы ее температуру повышают до 1500 - 1600°С. При этом вязкость расплава снижается и соответственно облегчается удаление газовых включений и получение однородного расплава.

Стекловарение завершается охлаждением (студкой) стекломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, требуемую для выработки стеклоизделий принятым методом (вытягиванием, прокатом, прессованием, литьем, выдуванием и др.).

Закрепление формы изделия осуществляют быстрым охлаждением. При этом вследствие низкой теплопроводности стекла возникают большие перепады температур, вызывающие внутренние напряжения в стеклоизделии. Поэтому обязательная операция после формования - отжиг, т. е. охлаждение изделий по специальному ступенчатому режиму: быстрое - до начала затвердевания стекломассы, очень медленное - в момент перехода стекла от пластического состояния к хрупкому (собственно отжиг) и вновь быстрое - до нормальной температуры. Отжиг может производиться сразу при формировании изделий или после повторного нагрева до температуры начала размягчения.

Производство наиболее распространенного в строительстве листового стекла осуществляют путем вертикального или горизонтального вытягивания ленты из вязкой расплавленной стекломассы или прокатом, а также новым способом - плавающей ленты (флоат-способ).

Метод вытягивания применяют для получения стекла толщиной 2 - 6мм, для чего используют машины вертикального или горизонтального вытягивания. Лента стекла вытягивается из стекломассы вращающимися валками машины через лодочку (огнеупорный брус с прорезью) или со свободной поверхности стекломассы (безлодочный способ), охлаждается и отжигается в камере этой же машины. При производстве стекла методом непрерывного проката стекломасса сливается на гладкую поверхность и ее прокатывают валками с гладкой или узорчатой поверхностью.

Дата добавления: 2015-04-24