Презентация на тему «стекло» 9 класс

Технология обработки определенного вида стекла

В многочисленных сферах используются разные виды стекла, которые обладают индивидуальными характеристиками и при производстве требуют особых процессов обработки.

Солнцезащитное

Солнцезащитное стекло

Этот вид способен поглощать или пропускать ультрафиолет. Стекло подходит для изготовления экранов, козырьков, стеклопакетов и очков. Производство стекла такого типа осуществляется двумя методами.

Технология Фурио основана на прокатывании стеклянной массы сквозь валы, после чего листы помещают в охладительную камеру.

Метод Флоат – более современный и эффективный, так как исключает появления дефектов. Расплавленная масса ленточной формы поступает в резервуар с оловом. Благодаря ему, стекло охлаждается и обретает ровную поверхность. Затем материал попадает в печь, на него наносится слой диоксида металла нужного оттенка. Стекло повторно охлаждается и проверяется на наличие изъянов.

Автомобильное

Схема автомобильного стекла

Этот вид стекла также изготавливается двумя способами.

Метод «Триплекс» позволяет делать трехслойные изделия – между двумя стекольными слоями прокладывается полимерная скрепляющая пленка. Это предотвращает появление ранений при деформации автостекла. Стекло обладает ударопрочными и звукоизоляционными свойствами, что повышает безопасность водителя и пассажиров.

«Ситалинит», или закаленное стекло подвергается дополнительной термической обработке, основанной на постепенном нагреве и быстром охлаждении в воздушном потоке. Технология предполагает строгое соблюдение температурного режима. Изделия обретают особую механическую прочность.

Моллированное

Или гнутое стекло, используется в архитектуре, которая давно перестала быть прямолинейной. При производстве изделий стекломасса нагревается до определенных температур, размягчается до эластичного состояния, и из нее легко слепить нужный предмет. Это происходит под влиянием силы тяжести, которая заставляет материал приобретать выпуклую или вогнутую форму.

Моллированное стекло

Зеркальное

Стекло основано на листовом материале. Для его изготовления используются сода, известняк, песок и минералы без железной руды. Ингредиенты смешивают, помещают в ванные печи непрерывного действия. Полученную массу прокатывают через металлические валы, обжигают, подвергают полировке, металлизируют. Это длительный процесс.

Зеркальное стекло

Бронированное

Схема бронированного стекла

Стекло отличается повышенной стойкостью к пробиванию. Это многослойный материал, состоящий из обычного и закаленного полотна. Для производства бронированного стекла используют стекла толщиной до 10 мм, которые склеивают защитной поливинилбутиральной пленкой в поперечном растяжении.

Такое изделие обладает множеством достоинств:

• поглощает ультрафиолет;
• исключает прослушивание;
• обеспечивает безосколочность при разбивании.

Оптическое

Это стекло используется в разных областях науки и техники. Из него делают контактные линзы, призмы, кюветы. Ассортимент изделий довольно широкий. Это однородный высокопрозрачный материал определенного химического состава. Для его варки используют чистые ингредиенты, без загрязняющих примесей. Задача технологов – стекломассу расплавить в горшковых пламенных печах и достичь высокой степени однородности. Для этого используют методы механического перемешивания.

Паропроницаемость стеновых керамических изделий

Когда вместо воды используется калий k2co3, силикат натрия заменяется силикатом калия k2io3. In в этом случае получается тугоплавкое стекло, состав которого может быть представлен формулой: k2o. Cao. 6sio2. In таким образом, вы получите оконное стекло (так называемый böhm), бутылки, стеклянные изделия в целом. 

При замене оксида кальция на оксид свинца pbo получается кристаллическое стекло с почти k2o составом. ПБО. 6sio2. Свинцовое стекло сильно преломляет лучи и отличается блеском.

Существуют различные сорта стекла, выпускаемые для различных целей: оптические, температурные, ультрафиолетовые (обычное стекло не позволяет проникать этим лучам), различные жаропрочные стекла. Стекло является важным строительным материалом. Приготовьте стеклянное тесто. Начинают широко применяться стеклянные трубы (их преимущества: Высокая стойкость к воздействию коррозионных агентов). 

В строительстве используются светопрозрачные изделия и конструкции: стеклоблоки, стеклопакеты, стеклопакеты, стеклобетонные конструкции, стеклянные трубы. 

Блоки представляют собой полое стекло, блоки обладают хорошей рассеивающей способностью стекла, а световые проемы и перегородки из них имеют хорошую теплоизоляцию и звукоизоляцию.

Блок состоит из 2 сварных прессованных половинок. Наиболее распространенный тип стеклоблока имеет гофру внутри, придающую блоку способность рассеивать свет (Рис.  1). Светопропускание-более 65%, рассеяние света-около 25%, теплопроводность-0, 4 Вт / (м — °с). 

Профильная стеклянная (стеклопластиковая) панель. Отечественная промышленность освоила выпуск профилированных стекольных изделий больших размеров. Такие изделия имеют ящики, ковры, ребра жесткости и другие профили, которые используются для монтажа светопроницаемых перегородок и потолков.

 Стеклобетонная конструкция представляет собой бетонный держатель, внутри которого поверх раствора помещается стеклянный блок.

Эти структуры пожаробезопасны и предотвращают распространение fire. In промышленное строительство, стеклянные блоки используются для размещения windows. In жилые и общественные здания, пустотелые стеклоблоки используются для установки проемов освещения снаружи, лестничных клеток остекленных ступеней, а также светопрозрачных потолков и перегородок. 

Стеклопакеты в промышленных зданиях находят все более широкое применение. Они состоят из 2 или 3 стеклянных пластин, во время которых образуется геометрически замкнутая полость.

Способы производства стекла

Стекло представляет собой твердое вещество, которое широко используется при строительных работах и получается при затвердении охлажденной жидкости.

Благодаря своему набору полезных свойств стекла, которые проектируют для сооружений, могут максимально пропускать солнечный свет, не теряя при этом тепла, которое сохраняется внутри.

Структура представляет собой расплавы жидкого сульфата натрия в комбинации с кремнеземом, которые находятся в переохлажденном состоянии. По старым методикам этот материал получали при помощи кварца (расплавленный песок). Но на современном этапе стали использовать более модернизированные способы для производства так называемых листовых стекол.

Производство стекла предполагает использование множества разных видов для потребления человеком в промышленных и бытовых целях.

Стекло чаще всего используют для изготовления товаров, таких, как:

• окна;
• витрины;
• перегородки;
• зеркало.

При создании листового стекла прибегают к обработкам в специальных печах, где оно проходит процесс охлаждения и разогрева. Получается так называемое закаленное стекло.

Первоначально образцы подвергаются разогреву до такой температуры, при которой они смогут стать мягкими. Далее его моментально охлаждают под воздействием холодных воздушных масс. После этого на такой материал не допускается оказывать какие-либо механические воздействия.

В случае необходимости на поверхностях специалисты проделывают специальные вырезы либо отверстия, которые нужны для обработок кромки при закалках.

Производство закаленного стекла

Закаленные стекла очень прочные, и в отличие от обычных их поверхности затвердевают намного быстрее. По всему миру с использованием такого метода создания стекла происходит остекление балконов и лоджий. Это считают целесообразным по причине того, что в случае повреждений не возникнет осколков больших размеров, которые причинят окружающим предметам или людям вред. Для таких стекол существует специальные регламентированные стандарты.

Также отличным современным ноу-хау в отрасли считаются стекла с прочной пленкой. Благодаря созданию таких заготовок будущее сооружение будет иметь мощную изоляцию от шума и защиту от солнечных лучей.

Производство стекла имеет широкий ассортимент изделий, которые изготавливаются с использованием различных технологий и стройматериалов.

Стекла подразделяются на:

• энергосберегающие;
• солнцезащитные;
• армированные.

Для первых характерно использование тонкого прозрачного покрытия, которому свойственна высокая проводимость тепла. Отличительной особенностью такого стекла является способность хорошо пропускать свет. Это будет большим плюсом для отопительного сезона, потому как материал способен возвращать 70 % тепла!

Солнцезащитные стекла с целью снижения способности к пропусканию световых потоков подвергают многочисленным тонировкам.

Окрашенные изделия обычно используют для:

• остекления фасада;
• стеклопакетов;
• повышения комфортности.

Чаще всего встречается при создании аквариумов или витражей.

Производство армированного стекла

Армированные стекла используют для перегородок и окон. Они очень стойкие к пожарам и имеют в своем составе специально созданную металлическую сетку. Такие изделия легко поддаются процессу разрезания, при крепеже хорошо держатся при использовании штапиков и замазки.

Любому помещению подобные изделия придадут эффектности, чувство комфорта и эстетического наслаждения.

Все это обеспечит высококлассное производство стекла, которым занимаются лучшие предприятия страны и мира.

Свойства

Плотность определяется химсоставом. Чем больше в материале тяжелых металлов, тем выше его плотность. В среднем этот показатель может быть от 2 до 6 г/см3. Плотность является константой, поэтому по ней можно сделать выводы о составе стекла. Так, например, наименее плотное из всех видов — кварцевое стекло. Для него этот показатель составляет 2-2,1 г/см3. Для боросиликатного — 2,23 г/см3, хрустальное — 3 г/см3. Самыми плотными считаются оптические изделия, их плотность достигает 6 г/см3.

Прочность — восприимчивость к внутренним напряжениям, которые появляются под воздействием нагрузок извне. Предел прочности на сжатие для разных стеклянных материалов может быть от 50 до 200 кгс/мм2. Этот показатель, как и плотность, зависит от химического состава материала. Присутствие в составе оксидов кальция, бора увеличивает прочность. Прочность стекла на растяжение значительно хуже, чем на сжатие. Здесь показатель может быть от 3,5 до 10 кгс/мм2.

Твёрдость, как и многие другие механические свойства, зависит от примесей, которые есть в составе стекла. По шкале Мооса твёрдость этого материала составляет 6-7 единиц. Самое твёрдое стекло — кварцевое и боросиликатное. Наименьшей твёрдостью характеризуется свинцовый хрусталь.

Хрупкость — это разрушение под воздействием ударных нагрузок. То, насколько устойчивым будет стекло при ударе, зависит не только от толщины, но и от формы. Так, например, плоское стеклянное изделие разбить намного проще. Хрупкость снижается при отжиге. Чем больше в материале посторонних включений, тем менее хрупким он является.  «Чистые» материалы будут самыми хрупкими.

Прозрачность — одно из главных оптических свойств, присущих стеклу. Прозрачность определяют по соотношению количества прошедших через материал лучей и всего светового потока. Этот показатель зависит от наличия примесей в составе, техники обработки поверхности и т.д.

Термостойкость — это способность выдерживать перепады температуры без разрушения. На этот показатель влияют форма, коэффициент термического расширения, проводимость тепла, размеры, состав, наличие дефектов. Чем выше проводимость тепла и ниже термический коэффициент линейного расширения, тем лучше будет термостойкость. Наиболее устойчивым к перепадам температуры является материал с включением в состав диоксида кремния, бора, титана.

Теплопроводность — это способность материала проводить тепловую энергию от более нагретых частей к менее нагретым. Для стекла этот показатель равен 1-1,15 Вт/мК.

Тепловое расширение — это увеличение материала в линейных размерах при повышении его температуры. У стекла этот показатель может быть от 5х10-7 до 200х10-7. Самое маленькое тепловое расширение имеет кварц — 5,8х10-7. Коэффициент термического расширения зависит от щелочных окислов в составе: чем их больше, тем сильнее увеличиваются линейные размеры изделия при нагревании.

Упругость стекла невелика. Модуль нормальной упругости может быть 4,8х104…8,3х104, модуль сдвига — 2х104—4,5х104 МПа.

Simax

Химический состав

(главные компоненты в процентах массы)

SiO2	B2O3	Na2O + K2O	Al2O3
80.6	13	4	2.4

Устойчивость к

воде при 98°C	(согласно норме ISO 719)	HGB 1
воде при 121°C	(согласно норме ISO 720)	HGA 1
кислотам	(согласно норме ISO 1776)	1
водному раствору смеси щелочей	(согласно норме ISO 695)	A2 или лучше

Механическая устойчивость

Твердость, определяемая царапанием стеклянной массы 6° шкалы Мооса
Разрешённая нагрузка на растяжение	3.5 МПа
Разрешенная нагрузка на изгиб	7.0 МПа
Разрешенная  нагрузка  под давлением	100.0 МПа

Основные свойства стекла

Все вещества в стеклообразном состоянии обладают общими физико-химическими характеристиками:

• Вещества изотропны, т.е. свойства их одинаковы во всех направлениях;
• При нагревании они не плавятся как кристаллы, они постепенно размягчаются при переходе из хрупкого в высоковязкое и в конце — в капельно-жидкое состояние, при этом не только вязкость, но и другие свойства изменяются непрерывно;
• Расплавляются и отвердевают обратимо. Т.е. выдерживают

неоднократный разогрев до расплавленного состояния, после охлаждения вновь приобретают первоначальные свойства при одинаковых режимах перехода (если не произойдет кристаллизация или ликвация). Обратимость прессов и свойств указывает на то, что стеклообразующие расплавы и затвердевшее стекло являются растворами в чистом виде. Обратимость — признак настоящего раствора.

Определение стекла как переохлаждённой жидкости вытекает из способа получения стекла. Для перевода кристаллического тела в стеклообразное состояние его необходимо расплавить и затем переохладить снова. Переход вещества из жидкого состояния в твердое при понижении температуры происходит двумя путями: вещество кристаллизуется либо застывает в виде стекла. По первому пути могут следовать почти все вещества. Однако кристаллизация присутствует только в тех веществах, которые будучи в жидком состоянии, обладают малой вязкостью и вязкость которых возрастает сравнительно медленно, почти до момента

кристаллизации. К таким веществам относится и оксид висмута, который в чистом состоянии практически не образует стекол.

Свойства стекла сопоставимы с понятием “свойство-состав” стеклообразных систем и показывыает, что свойства можно разделить на две группы в зависимости от молярного состава — на простые и сложные.

• Первая группа — стеклообразные системы с простой зависимостью от молярного состава и могут оцениваться по:
  • Молярный объём;
  • Показатель преломления;
  • Дисперсия;
  • Теримческий коэффициент линейного расширения;
  • Диэлектрическая проницаемость;
  • Модуль упругости;
  • Удельная теплоемкость,
  • Коэффициент теплопроводности.
• Вторая группа:

Ко второй группе относятся свойства, которые более чувствительные к изменению состава. Зависимость их от состава сложна и часто не поддается количественным обобщениям. Например: вязкость, электропроводность, скорость диффузии ионов, диэлектрические потери, химическая стойкость, светопропускание, твёрдость, поверхностное натяжение, кристаллизационная
способность и др. Расчёт этих свойств возможен лишь в конкретных случаях.

Этапы производства листового стекла

Все ингредиенты, из которых производится стекло, загружают в печь и нагревают до образования жидкой однородной массы.

Расплавленную массу загружают в гомогенизатор и перемешивают до полной однородности.

Стеклянную массу выливают в длинную емкость, где находится расплавленное олово. На его поверхности стекло разливается ровным слоем одинаковой толщины, постепенно остывая.

Застывшая стеклянная лента поступает на конвейер, где производится контроль толщины и нарезка на стандартные куски стекла. Обрезанные неровные края, а также брак, не прошедший контроль качества, поступает на переплавку.

Готовое листовое стекло проходит последнюю проверку качества и отправляется на склад готовой продукции.

Аналогичным образом изготавливается стекло для производства посуды, измерительных приборов, елочных игрушек и другой продукции. Состав стекла может изменяться в зависимости от свойств, которые оно должно иметь.

Как производят стекло

Кроме того, для повышения прочности оно может подвергаться процедуре закаливания. В результате стекло приобретает способность выдерживать сильные удары по поверхности.

Популярны сегодня дуплексные и триплексные стекла, склеенные специальными составами из двух или трех слоев тонкого стекла. Однако основу каждого из них составляют золотой кварцевый песок, питьевая сода и обычная известь.

Основные методы производства стекла

Изготовление стекла представляет собой сложный технологический процесс, основанный на знании химических формул и требующий больших инвестиций. Классический способ базируется на плавке исходного сырья с добавлением усилителей, красителей, глушителей и обесцвечивателей. Полученную массу охлаждают, чтобы не было мелких кристаллов. Она должна объединиться в монолит.

На сегодняшний день листовое стекло является основным продуктом промышленности.

Метод Эмиля Фурко

Предполагает вертикальную машинную вытяжку материала. Стекло подвергается плавлению в стекловаренной печи, затем полученная жидкая стекломасса вытягивается с помощью прокатных валов, перемещается в шахту охлаждения и распределяется на куски. На заключительном этапе лист шлифуется и полируется. Толщина изделия зависит от скорости вытягивания. Этот способ получил название – «вытянутое стекло».

Флоат-метод

В переводе с английского языка означает «плавать, держаться на водной глади». Идея изготовления изделий из стекла таким способом господствовала еще в начале XX века. Однако развитие она получила в середине прошлого столетия, когда английская компания «Пилкингтон» решила применить промышленный процесс на практике.

Флоат-метод заключается в том, что вязкая стеклянная масса после печи принимает горизонтальное положение. На плоском оборудовании она подается во флоат-ванную с расплавленным оловом и газовоздушной атмосферой. Материал плывет по поверхности, обретает форму и вбирает в себя микроскопические частицы олова. После чего стекломасса охлаждается и подвергается отжигу.

Полотно обретает гладкую поверхность. Его не нужно обрабатывать, полировать или шлифовать. Листовое стекло имеет:

• определенную стабильную толщину;
• высокое качество;
• хорошую светопропускную способность;
• отсутствие оптических дефектов;
• высокий уровень производительности.

Оно широко применяется в быту и в строительстве. Предметы, сделанные по флоат-методу, используются для оконных, облицовочных конструкций, витрин, зеркал, мебели, техники. Ассортимент товаров настолько велик, что неопытный потребитель может прийти в замешательство. На основе листового полотна делают армированное стекло с фигурными ячейками.

Вспомогательная обработка

Дополнительная обработка стекла предполагает нанесение лакокрасочного покрытия на ту сторону, которая не взаимодействовала с расплавленным оловом и не приобрела микроскопический оловянный слой. Определить качество поверхности стекла помогают специальное оборудование – оптический фильтр, ультрафиолетовая лампа. Способ определения оловянной стороны помогает окрашивать полотно полиуретановой эмалью, наносить определенные рисунки. Это открывает перспективы для нестандартных дизайнерских решений.

Сегодня многие предприниматели предпочитают заниматься вторичным бизнесом, который основан на переработке материала и на производстве определенных изделий. Это могут быть зеркала, сувениры из стекла, стеклопакеты, селективное стекло, элементы мебельной промышленности. Современные технологии, основанные на применении новейшего оборудования, позволяют получать из стекла разнообразную декоративную продукцию с необычными эксплуатационными качествами.

Производство стекла – прибыльное дело, имеющее много достоинств:

• востребованность;
• высокий уровень окупаемости затратных материалов;
• возможность изготовления широкого ассортимента товаров.

Цвет стекла

Основная статья: Цвет стекла

Стекло это сплавленная из обычных сырых материалов стеклянная масса бесцветна, с лёгким желтовато-зелёным или голубовато-зелёным отливом, вызываемым различными минеральными примесями. Для того, чтобы эту массу внутри стекла окрасить, чаще всего применяют окислы металлов, добавляя их в шихту до или после плавки. Железистые соединения окрашивают стекло в голубовато-зелёный и жёлтый до красно-бурого цвет, окись марганца — в жёлтый и коричневый до фиолетового, окись хрома — в травянисто-зелёный, окись урана — в желтовато-зелёный (урановое стекло), окись кобальта — в синий (кобальтовое стекло), окись никеля в фиолетовый до серо-коричневого, окись сурьмы или сульфид натрия — в жёлтый (в самый же красивый жёлтый окрашивает, однако, коллоидное серебро), окись меди — в красный (так называемый медный рубин в отличие от золотого рубина, получаемого прибавкой коллоидного золота). Цвет слоновой кости стекло получается замутнением стекломассы пережжённой костью, а молочное — прибавкой смеси полевого и плавикового шпата. Теми же прибавками заполнив (создав помутнение) стекломассу в очень слабой степени, получим опальный цвет стекла.

Состав стекла

По составу существуют следующие главные виды стекла: калийно-свинцовые, калийно-известковые и содово-известковые. Стекло обладает свойствами сверхвязкой жидкости и твердого тела. Особенность стекла заключается в том, что оно может переходить из жидкого состояния в стеклообразное, без потери полезных свойств. Его вязкость настолько высока, при комнатной температуре может не проявляться сотни лет. По химическому составу различают следующие виды стекол:

1. Оксидные. Такой состав характерен для фосфатных и силикатных стекол. Оксидные стекла обладают хорошей защитой от химического воздействия и высокой пропускаемостью света. Оксидный состав также присущ боросиликатным и германатным стеклам.
2. Фторидные. Фторидными изготавливаются половолоконные системы передачи данных, потому что они обладают защитой от радиации, расширенным спектральным коэффициентом пропускания и высокой чувствительностью. Фторидные стекла также используются в медицинском оборудования, например, лазерах.
3. Сульфидные. Данный вид стекол используется в производстве посуды и декора.

Основой состава любого стекла является диоксид кремния. При промышленном производстве стекла примеси в песке не должны превышать 2 %, так как это влияет на прозрачность готового изделия. В состав стекла могут добавлять разнообразные оксиды щелочных металлов. Например, при изготовлении оптических приборов добавляются алюминий, барий, бор, а при производстве оконных стекол могут быть добавлены оксиды натрия, кальция или алюминия. В качестве веществ, которые придают стеклу дополнительные особые свойства, может быть использован оксид бария, способствующий увеличению устойчивости стекла к высоким температурам. Дополнительными веществами в составе стекла могут быть обесцвечиватели, рассеиватели света, красители, осветители и металлы — титан, платина, железо, вольфрам или молибден.

Технологии производства стекла в России

Технология производства стекла основывается на таких процессах, как:

• подготовка сырья;
• формирование шихты;
• варка стекла;
• охлаждение;
• формирование изделия;
• отжиг и обработка.

Этапы производства стекла

К основным компонентам при изготовлении стекла относятся такие вещества, как: кремнезем, SiO2 и Na2CO3. Двуокиси кремния в промышленном стекле содержится порядка 40-80 процентов, а в кварцевом – 96-100%. Во время стекловарения очень часто в качестве кремнезема используют кварцевый песок. При производственной необходимости его могут дополнительно обогатить.

Для осветления используют такие вещества, как сульфат, хлорид натрия, нитрат аммония и другие. Прежде чем приступить к варке стекла, все компоненты тщательно просеиваются, сушатся и тщательно перемешиваются до получения однородной массы (порошка). Если есть необходимость, то их дополнительно измельчают.

Следующим этапом идет помещение шихты в печь для варки стекла. После того, как она нагрелась, из нее испаряются гигроскопические и химически связанные частички воды. На этапе силикатообразования происходит разложение всех компонентов. Изначально они выглядят как спекшийся конгломерат.

С ростом температуры в печи начинают плавиться отдельные силикаты. Растворяясь, они образуют непрозрачную массу. Данный этап завершается при достижении температуры отметки в 1200ºС, когда остатки шихты уже растворились и расплав стал прозрачным.

На этом производство стекла в России не завершается. Стеклообразование – это процесс растворения зерен кварца в силикатном расплаве. В результате образуется однородная стекломасса. Данный процесс протекает намного медленнее, нежили силикатообразование, и занимает до 90 процентов времени провара шихты. В процессе варки стекломассы при температуре 1500-1600 градусов из нее удаляются остатки газов.

Производство стекла в России включает еще один этап – осветление. Тут, для ускорения процесса, добавляют осветлители, которые еще и снижают поверхностное натяжение стекломассы. При помощи огнеупорных мешалок весь расплав тщательно перемешивается. Также, через него могут пропускать сжатый воздух или газ.

Параллельно с осветлением идет еще и процесс гомогенизации. На этом этапе идет усреднение полученной стекломассы по составу при ее перемешивании.

Производство стекла в России завершается таким этапом стекловарения, как охлаждение (студка). При этом выдерживается та вязкость стекломассы, которая в дальнейшем позволит сформировать готовую продукцию. В основном, это температура порядка 700-1000ºС. На данном этапе самое главное очень медленно понижать температуру.

Производство любого стекла определяется установленными технологическими нормами. Формирование же готовых изделий из полученной стекломассы происходит механическим способом (прессовка, прокатка, выдувание и т.п.) на специальном стеклоформующем оборудовании.

Следующим этапом идет отжиг. Тут выдерживается определенная температура, при которой стекло немного мягкое. Это позволяет снять напряжение в стекле, которое появляется при быстром охлаждении.