Дипломная работа: Химическая устойчивость натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол

К недостаткам данного способа относятся невозможность получения изделий с тонкими стенками (менее 2мм) и невысокое качество их поверхности (кованость, тонкая матовость), обусловленное ее резким охлаждением и твердением в ходе прессования.

Недостатки прессованных изделий:

1.  Большая толщина стенок,

2.  Наличие швов,

3.  Невысокое качество поверхности,

4.  Нечеткий рисунок.

Преимущества прессованных изделий:

1.  Дешевизна производства

2.  Высокая прочность (13)

Таким методом получают строительное, строительно-архитектурное (строительные блоки, плитки) и светотехническое стекло (колпаки), тарное и сортовое стекло (посуда, стеклотара), и также экраны кинескопов и изоляторы.

1.1.6  Прессовыдувные изделия

Прессовыдувание характеризуется тем, что формование изделий проходит две стадии: их формуют в пресс-форме, и в горячем виде — воздухом. Например:

1) стеклянные банки, полость сосуда выдувается, а его горлышко подвергается прессованию;

2) рюмочные изделия - чашу выдувают, а донышко и ножку прессуют и сваривают с чашей.

Это процесс циклического формования полых штучных изделий—преимущественно широкогорлой (диаметр горла более 30мм) толстостенной стеклотары самого разнообразного назначения и видов (банки, бутыли и пр.) диаметром 30—170мм, высотой 50—290мм и вместимостью 0,1—5л.

Способ прессовыдувания совмещает в сущности два процесса прессование из капли стекломассы горла и пульки будущего изделия в черновой форме с помощью пуансона, формового кольца и горловой формы и последующее выдувание пульки до требуемой конфигурации изделия в чистовой форме.

Прессовыдувание - эффективный способ формования, который интенсивно развивается и распространяется в производстве узкогорлых полых тонкостенных изделий -облегченной стеклотары, посуды и пр.

Недостатком данного способа является известная сложность процесса и его аппаратурного (формового) выполнения, однако он обеспечивает точное регулирование толщины выдуваемых изделий. [12]

Прессовыдуванием изготовляют стаканы и разнообразную посуду сложных форм — графины, флаконы, рюмочные изделия и др.

 

1.1.7  Термическая обработка стеклоизделий по режиму ОАО «Дружная горка»

В стекле при нагревании, охлаждении, механическом воздействии возникают внутренние напряжения. Напряжения могут быть временными и остаточными. Временные напряжения исчезают при охлаждении стекла. Остаточные напряжения остаются в стекле и значительно снижают их характеристики: резко снижается прочность стеклянного изделия, стекло делается неизотопным, т. е. свойства в разных направлениях стеклянной массы делаются разными.

Для ликвидации остаточных напряжений применяют отжиг стекла. Отжиг —это специальная термическая обработка всего стеклянного изделия, заключающаяся в нагревании до такой температуры, при которой частицы стекла становятся подвижными, но стекло еще не размягчается, и медленном охлаждении. Напряжения исчезают тем быстрее, чем меньше вязкость стекла. Например, при вязкости в 1-Ю13 —2,5-1013П напряжения исчезают за 7—15 мин, а при вязкости в 4-10|4П—за 4 ч.

Температуру, соответствующую вязкости 1-1013П, называют верхней температурой отжига. Температуру, соответствующую вязкости около 1015П (при такой вязкости практически напряжения не возникают), называют нижней температурой отжига. Весь процесс отжига делится на четыре стадии.

Первая стадия — нагревание или охлаждение до температуры отжига. Если изделие имеет комнатную температуру, то его постепенно нагревают, если же оно разогрето выше температуры отжига данного стекла, то его охлаждают до температуры отжига.

Вторая стадия — выдерживание при температуре отжига j(5-10)°C до исчезновения напряжений. Чем больше размеры изделия и толщина стенок, тем длительнее выдержка его при температуре отжига.

Третья стадия —медленное охлаждение до нижней температуры отжига. Самое главное —охлаждать с достаточно малой скоростью, чтобы не возникли новые постоянные напряжения.

Верхняя температура отжига молибденового стекла (С49-2) находится при 535—540 СС, до этой температуры его нагревают на первой стадии отжига и выдерживают; на третьей стадии это стекло медленно охлаждают до 410 °С —нижней температуры отжига.

Четвертая стадия — охлаждение до комнатной температуры. При падении температуры ниже нижней температуры отжига напряжений в изделии не возникает, поэтому охлаждение на данной стадии может проходить с достаточно большой скоростью, практически со скоростью остывания печи.

Скорость нагревания на первой стадии и охлаждения на четвертой определяется размером и толщиной стенок изделий.

1.1.8  Анализ ассортимента изделий из известково-натриевых и известково-калиевых стекол

Ассортимент стеклянных товаров достаточно динамичен и изменяется в связи с постоянным развитием науки, состоянием технологии производства, характером потребительского спроса, сменой стилевых направлений.

Ассортимент изделий бытового назначения классифицируют по назначению и условиям эксплуатации, составу и окраске стекла, методу формования и характеру термической обработки, видам (наименованиям), размерам, фасонам изделий, методам и сложности декорирования, комплектности.

По назначению бытовые товары подразделяют на посуду и декоративные изделия для сервировки стола и украшения интерьера, хозяйственную посуду для хранения пищевых продуктов и домашнего консервирования, кухонную посуду для приготовления пищи, ламповые изделия (столовые лампы, ламповые резервуары, ламповые стекла) и зеркала.

По составу стекла различают посуду из натрий – кальций - силикатного, специального бытового и хрустального стекла.

Столовую посуду изготовляют из натрий – кальций - силикатного стекла, хрусталя различных видов, а также из глушенного боросиликатного стекла; хозяйственную посуду — из натрий – кальций - силикатного стекла с добавками, повышающими химическую и термическую устойчивость; кухонную — из специального бытового стекла и ситаллов.

По окраске различают посуду из стекла бесцветного, цветного (окрашенного в массе) и накладного (двух- и многослойного). Названия цветным стеклам дают по цветовому тону (желтые, зеленые, розовые и т.д.), по природе красителя (кобальтовые, марганцевые), по аналогии с драгоценными камнями: рубины (красные), топазы (желтовато-коричневые), сапфиры (светло-синие), смарагды (светло-зеленые).

По способу формования различают посуду ручного, свободного, машинного выдувания, прессованную, прессовыдувную, многостадийного формования, молнированную, центробежной выработки.

По способу термической обработки различают посуду не упрочненную, т. е. отожженную, и упрочненную закалкой.

Подавляющую массу изделий из сортового стекла и все хрустальные изделия выпускают отожженными. [1]

Закалка состоит в нагревании изделий до 700 °С и последующем быстром и равномерном охлаждении обдуванием воздухом. При этом в стекле возникают высокие, равномерно распределенные остаточные напряжения, повышающие прочность к удару в 5 — 8 раз, а термостойкость — в 2 — 3 раза. Упрочняют закалкой некоторые виды прессованной столовой посуды и кухонную посуду из жаростойкого боросиликатного стекла.

По размерам посуду подразделяют на мелкую, среднюю, крупную, особо крупную. Размер изделий характеризуется диаметром, длиной или высотой, а размер полых изделий — вместимостью.

По способу украшения различают посуду гладкую и декорированную. Декорированную посуду в зависимости от характера, сложности и художественных достоинств разделок делят на групповую и внегрупповую. Разделки групповой выдувной посуды из сортового бесцветного стекла подразделяют на 1—7-ю группы, из цветного стекла — на 3—8-ю, из накладного стекла — на 4—8-ю группы. Разделки хрустальных изделий относят к 4—10-й группам сложности. [2]

В группу объединяют рисунки одинаковой сложности, но различного сюжета. Их обозначают трехзначными номерами, в которых цифра сотен указывает на номер группы.

Вне групповые изделия характеризуются оригинальностью форм, сложными, часто комбинированными рисунками высокой художественной ценности. Они индивидуальны для продукции каждого завода.

Многие изделия с индексом «Н» и реализуемые по договорным ценам относят к вне групповым.

Разделки прессованных изделий на группы сложности не подразделяют.

Современные тенденции в декоре стеклянной посуды — расширение гаммы цветных стекол, комбинация в накладе цветного и слабо заглушенного стекла, контрастные сочетания в рисунке элементов алмазной грани, матовой гравировки, люстра, широкое использование рисунков деколи и шелкографии различного сюжета, живописных разделок красками и золотом, часто в комбинации с матированием. По-прежнему популярны гутные разделки и изделия.

По комплектности различают штучные изделия, наборы (включают изделия одного вида — набор стаканов и т.д.), приборы (содержат изделия разных видов одного назначения) — для воды, варенья, крюшона, туалетные и др. Изделия комплектов характеризуются единством художественно-конструктивного решения.

Современная промышленность, как отечественная, так и зарубежная, выпускает самую разнообразную посуду из стекла. Ассортимент крупных производителей посуды может насчитывать сотни наименований различных изделий. Современное товароведение классифицирует подобные стеклянные товары сразу по нескольким признакам:

- по виду стекла (изделия из обычного, окрашенного, жаростойкого, хрустального стекла);

- по способу выработки (прессованные, выдувные, прессовыдувные изделия);

- по назначению (бытовая, хозяйственная, кухонная посуда, художественные изделия);

- по видам (кружки, тарелки, стаканы, фужеры, рюмки, бокалы, вазы и многое другое);

- по фасонам, которые определяются формой корпуса;

- по особенностям конструкции (с ручкой, на ножке и другие);

- по форме (полая и плоская).

- по размерам (таблице №1.2.);

Таблица №1.2. Параметры изделий из стекла [17]

Размер изделий	Высота, Мм	Диаметр или длина, мм	Полная вместимость, см
Мелкие	До 100 вкл.	До 100 вкл.	До 100 включительно
Средние	Свыше 100 до 200 вкл.	Свыше 100 до 150 вкл.	Свыше 100 до 500 вкл.
Крупные	Свыше 200 до 300 вкл.	Свыше 150 до 250 вкл.	Свыше 500 до 1000 вкл.
Особо крупные	Свыше 300	Свыше 250	Свыше 1000

 

- по емкости в кубических сантиметрах, высоте и диаметру (для ваз);

- по характеру и сложности украшения (украшения, наносимые в процессе производства и украшения, наносимые на готовые изделия).

- по комплектности (пара, набор, прибор, сервиз, гарнитур).

Ассортимент бытовой посуды можно отразить так:

а) столовая;

б) чайно-кофейная;

в) кухонная;

г) хозяйственная.

К столовой посуде относятся: блюда, вазы, салатники, масленки, селедочницы, стаканы для вина, воды, минеральных вод, напитков, соков, графины для вина н воды, кувшины, рюмочные изделия, кружки, наборы, и др. Широкое применение нашла цветная стеклянная столовая посуда (при ее изготовлении в стекломассу добавляют красящие вещества — люстрин, кобальт и др.). Внешне эффектная, обладающая высокими эстетическими достоинствами, эта посуда может стать органической частью оформления интерьера. Технология изготовления стекла значительно проще, чем хрусталя; стеклянная посуда дешевле и поэтому рекомендуется для применения в повседневной домашней практике.

Кухонной является посуда из жаростойкого стекла и ситаллов представлена кастрюлями различной вместимости, формами для запекания, жаровнями, сковородами.

1.1.9  Состав и свойства стеклянной продукции

Основными видами обыкновенных стекол в зависимости от названия главного стеклообразующего оксида - являются известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриевое - калиевое.

Фосфатные и боратные стекла используют главным образом в технических и специальных целях. Смешанные стекла, например боросиликатные, применяются для получения термически устойчивых изделий (кухонная посуда), в оптике и для других целей.

Одной из разновидностей специальных стекол является ситаллновый класс материалов, полученный направленной кристаллизацией стекол специальных составов и обладающий рядом специфических свойств.

Силикатные стекла включают такие разновидности как:

- известково-натриевые Na2O · CaO · 6SiO2 (для оконного стекла, стеклотары, частично посуды);

- известково-калиевые K2O · CaO · 6SiO2 (для производства бытовой и химической посуды);

- хрустальные стекла PbO · CaO · 6SiO2 (свинцовые и бессвинцовые - бариевый хрусталь) цветные стекла имеют в своем составе различные оксиды металлов, которые окрашивают стекла в различные цвета и оттенки (по таблице). Например, СоО дает интенсивный синий цвет (кобальтовый), сапфир - синий малой" интенсивности СиО 1-2%; Рубин золотой - АиСl3 частицы 5-10мкм; Рубин медный - Аи Сl3 частицы 10-13мкм; Топаз - золотисто-желтый с оттенками (оксид селена); Желтый - чистого желтого тона –(оксид церия); Зеленый - чистого зеленого тона, оксид урана, 4,5 оксида меди; и т.д.

- Кварцевые стекла получают из чистого песка. Это очень термостойкое стекло и из него изготовляют лабораторную посуду, а также медицинские лампы, которые пропускают ультрафиолетовые лучи.

- Боросиликатные стекла. В их состав входят соединения бора (12,5℅). Из них изготовляют кухонную посуду (кастрюли, сковороды), которые выдерживают большую температуру. Это жаростойкие стекла.

- Ситаллы получают путем управляемой кристаллизацией. Стекло может быть прозрачным и непрозрачным. Из ситаллов изготовляют посуду, подносы для микроволновых печей.

Обычные стекла — известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.

Стекла данной группы характеризуются прозрачностью, прочностью, невысокой себестоимостью.

Наиболее дешевым представителем стекол данной группы является известково-натриевое (содовое), или натрий-кальций-силикатное, 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-калиевое (поташное), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более высокой термостойкостью, повышенным блеском и прозрачностью; используется для выработки высококачественной посуды. Калий-кальций-силикатное 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.

Известково-натриево-калиевое (содово-поташное), или натрий-калий-кальций-магний-силикатное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наиболее распространено в производстве посуды.

Все свойства стекла подразделяются на две группы: физико-химических свойств и химические.

Основными показателями физико-химических свойств стекол являются их плотность, прочность, хрупкость, твердость, теплопроводимость, тепловое расширение, термическая стойкость, прозрачность.

Химические свойства стекол характеризуются, прежде всего, химической устойчивостью, т.е. способностью противостоять разрушающему действию химических реагентов (щелочей, кислот, влаги, солей и др.). Химическая стойкость посудных стекол определяется 3-4м классом из 5 принятых. К первому классу с наибольшей химической устойчивостью относя специальные стекла. В их состав для повышения данного показателя вводят редкоземельные элементы (лантан, цирконий, литий), на поверхность наносят кремнеорганические пленки.

Отметим отличительные черты стекол. Обычные наиболее легкие, хрупкие, достаточно твердые и термостойкие, имеют средние показатели оптических свойств (пропускание, преломление и отражение света).

Хрустальные стекла значительно плотнее, а, следовательно, тяжелее, мягче обыкновенных, термически и химически менее устойчивы, однако по оптическим свойствам значительно обходят обыкновенные.

Боросиликатные стекла по плотности и по массе занимают промежуточное место: из-за зеленоватого цвета по оптическим свойствам значительно уступают первым двум, однако превосходят их по плотности.

Столовая (сортовая) посуда объединяет изделия различного функционального назначения. Это разнообразные по способам производства, видонаименованиям и фасонам изделия. Они вырабатываются из бесцветного, цветного стекла и со стекла с на цветом различных цветов и оттенков. Фасон определяется его формой (коническая, цилиндрическая, специфическая и т.д.). По размерам крупные ( высота или диаметр 250мм, емкость более 250см куб.), мелкими (соответственно 100мм. и 10см куб.) и средними.

1.1.10  Физико-химеческие свойства изделий из стекол разнохимического состава

Показателями ряда потребительских свойств изделий являются показатели физико-химических свойств стекла.

Плотность стекла изменяется от 2,2 г/см3 у кварцевого стекла до 3,0г/см3 и более у высокосвинцового хрусталя 2.5-2.9 г/ Зависит она в основном от наличия в составе стекла оксидов тяжелых металлов (свинца, бария, цинка) и влияет на массу изделий, оптические и термические свойства. С увеличением плотности возрастает показатель преломления света, блеск и игра света в гранях, однако термостойкость, прочность и твердость снижаются. [1]

Механические свойства стекла характеризуются отсутствием пластических деформаций, высокой прочностью при сжатии (500—800 МПа) и низкой при растяжении, изгибе (25—100 МПа) и особенно при ударе (15—20 МПа). Прочность зависит от химического состава: увеличивается от наличия в составе стекла SiO2, Аl2Оз, В2Оз, МgО и уменьшается от присутствия щелочных оксидов, РЬО. Однако решающее влияние оказывает внутренняя структура стекла, состояние поверхности, наличие на ней дефектов. Прочность повышают путем закалки, ионного обмена в расплавах солей, нанесения на поверхность оксидно-металлических покрытий и другими приемами.

Термические свойства стекла характеризуются весьма низкой теплопроводностью, значительной теплоемкостью и термическим расширением. Термическая устойчивость изделий увеличивается с повышением механической прочности стекла, теплопроводности и с уменьшением термического расширения и теплоемкости. Мерой термостойкости служит перепад температур, который выдерживает изделие без разрушения. Термостойкость кварцевого стекла — 1000°С, посуды из сортового стекла — 95°, посуды из ситаллов — 300—600°С.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11