Silikāta stikls: ražošana un izmantošana

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 13:59

Stikls ir viens no populārākajiem materiāliem, kas ir pieprasīts dažādās dzīves jomās. To izmanto celtniecībā un apdares darbos, no tā izgatavo lietišķās un augstās mākslas darbus, izmanto kosmosa industrijā. Šis ir viens no pieejamajiem, pēc sastāva vienkāršajiem materiāliem. Visizplatītākais veids, ar ko mēs visbiežāk sastopamies un no tā izmantojam izstrādājumus, ir silikāta stikls.

Kas tas ir?

Vecākais stikla gabals ir Ēģiptē izrakumos atrastas krelles, zinātnieki uzskata, ka atradumam ir vairāk nekā piecus tūkstošus gadu. Kopš tā laika stikla sastāvs ir maz mainījies. Materiāla galvenais elements ir kvarca smiltis (Si0_{2) - silikāts. Tam pievienota soda, potašs, kaļķakmens un daži citi elementi.}

Rūpniecībā stikla masas iegūšanai pamatvielu oksīdus sajauc un izkausē krāsnī. Kušanas temperatūra ir atkarīga no piedevām, kas maina stikla īpašības. Iegūtā masa tiek formēta vairākos veidos: izgatavojot lokšņu stiklu, piešķirot tam dažādas formas (trauki, abažūri lustām, stikls pulksteņiem utt.), izgatavojot sagataves turpmākai gabalu apstrādei ar stikla pūtējiem un daudz ko citu.

BLomonosovs M. V., Kitaygorodsky N. I. sniedza nozīmīgu ieguldījumu stikla ražošanas attīstībā, Mendeļejevs D. I. un citi interesējās par jautājuma praktisko pusi. Ir viegli definēt materiālu "silikāta stikls". Kas tas ir? Materiāls ar amorfu kristālisku struktūras struktūru, ko iegūst, kausējot jauktus oksīdus ar sekojošu dzesēšanu.

Stikla izgatavošana

Stikla ražošanas galvenais elements ir kvarca smiltis, kam proporcijās tiek pievienotas vismaz piecas sastāvdaļas. Atkarībā no iegūtā materiāla tālākajiem izmantošanas mērķiem galvenajai receptei tiek izgatavotas piedevas: oksidētāji, trokšņa slāpētāji, atkrāsotāji, krāsvielas, paātrinātāji utt. Metālu oksīdus izmanto kā krāsvielas. Piemēram, varš iekrāsos stikla masu sarkanu, dzelzs piešķirs zilu vai dzeltenu nokrāsu, kob alta oksīdi piešķirs zilu krāsu, bet koloidālais sudrabs piešķirs dzeltenu nokrāsu.

Sagatavoto sauso maisījumu iekrauj stikla kausēšanas krāsnī, kur izejvielu izkausē 1200-1600°C temperatūrā, process ilgst no 12 līdz 96 stundām. Stikla ražošanu pabeidz ātrā dzesēšanas process, tikai pie šī nosacījuma stikla masa iegūs visas nepieciešamās īpašības: caurspīdīgumu, mehānisko izturību un papildu īpašības, kas noteiktas oksīdu sajaukšanas procesā.

Silikāta stikla veidi

Materiālu ražošana ir energoietilpīgs process, un to nodrošina silikātu rūpniecība. Stikla ražošana rūpniecībā notiektuneļa tipa krāsnis ar nepārtrauktu iestatītās temperatūras uzturēšanu. Sausais maisījums tiek iekrauts no viena krāsns gala, gatavo materiālu izkrauj pie izejas.

Pateicoties plašajam pielietojumam dažādās nozarēs, silikāta stiklu var iedalīt tipos:

• Kvarcs bez nātrija, kālija oksīdu piemaisījumiem ir sārmu nesaturošs stikls. Tam ir augsta karstumizturība un lieliskas elektriskās īpašības. No trūkumiem - grūti apstrādāt.
• Soda, kālijs, nātrijs-kālijs - sārmains stikls. Visizplatītākais materiāla veids, kas piemērots vispārējai lietošanai. To izmanto, lai izgatavotu stiklu akvārijam, logu stikliem, traukiem un citiem.
• Sārmains ar augstu smago metālu oksīdu saturu. Piemēram, svina pievienošana ir nepieciešama, lai iegūtu kristālu, optisko stiklu.

Daudzfunkcionāla lietošana

Silikāta stiklam ir vairākas īpašības, kas ļauj to izmantot plašā diapazonā. Katra no tās īpašībām var tikt uzlabota, saistībā ar ko paveras papildu iespējas. Piemēram, stikls, kas pārklāts ar amalgamu, kalpo kā spogulis, un noteiktos apstākļos to var izmantot arī kā saules bateriju paneli.

Stikla trauku higiēniskās un praktiskās īpašības ir nenoliedzamas. Materiālam nav porainības, kas nozīmē, ka tajā nevairojas patogēnās baktērijas, tas ir viegli tīrāms, izturīgs pret jebkādiem pārtikas produktiem. Karstumizturīgie ēdieni no tā ir daudzfunkcionāli: jūs varat cept augstā temperatūrā cepeškrāsnī vai ievietotsaldētava bez bojājumiem.

Slānis un biezums

Materiālam ir atšķirīgs biezums, kas nosaka tā iespējas. Loksne, 2 mm bieza, piemērota logiem. Stikls akvārijam tiek izmantots vismaz 5 mm atkarībā no traukā ielietā ūdens tilpuma. Tomēr akvāristi arvien biežāk nonāk pie secinājuma, ka akrila analoga izmantošana ir daudz ērtāka, it īpaši, ja nepieciešama 500 litru vai lielāka ietilpība.

Laminētā materiāla (tripleksa) izmantošana paplašina iespējas: ar polimēru plēvi salīmēts audums ir praktiski nesagraujams, drošs, jo nedrūp. Divus silikāta stiklus 10 mm biezumā ar plēves slāni izsist ar āmuru praktiski nav iespējams. Triplex izmanto, lai izgatavotu caurspīdīgus tiltus, ēku fasāžu apšuvumus, baseinu žogus utt.

Properties

Silikātu bāzes materiālu izmantošanai ir vieta būvniecībā. Tie tiek izmantoti ne tikai logu izgatavošanai, bet arī kā papildu aizsardzība un saistviela. Tātad pamatu bloki tiek apstrādāti ar šķidro stiklu, kas padara tos izturīgus pret mitrumu, sēnītēm, temperatūras svārstībām utt.

Ikdienā tiek izmantots izliekts caurspīdīgs vai matēts materiāls, no tā tiek izgatavotas mēbeļu durvis, dušas kabīnes, ēku fasādes un tā tālāk.

Silikāta stiklam ir šādas īpašības:

• Caurspīdīgums.
• Atstarojošs.
• Ilgtspējīgs.
• Karstumizturīgs.
• Izturīgs pret agresīvu ķīmisku vidi.
• Izturīgs pret dabisku agresīvu vidi.
• Izturība.
• Zema siltumvadītspēja.

Papildu īpašības, piemēram, izturību pret spriedzi un mehāniskiem bojājumiem, materiālam piešķir sacietēšana. Procesa būtība ir ātra uzsildīšana un tikpat ātra dzesēšana īsā laika periodā. Spēks palielinās 4-5 reizes. To izmanto pulksteņu stiklu, durvju vērtņu, mēbeļu, iekšējo starpsienu izgatavošanai.

Produktu ražošana

Silikāta stikla traukus un sadzīves priekšmetus ražo vairākos galvenajos veidos:

• Nospiešana. Viskozo masu ielej fiksētā veidnē, pēc tam, izmantojot veidnes kustīgo daļu (perforatoru), tiek iestatīti noteikti parametri. Pelējumam uz iekšējās virsmas var būt raksts, kas štancēšanas procesa laikā tiek pārnests uz izstrādājuma ārējo daļu.
• Izpūst. Atšķiras mehāniski un manuāli. Produkta sieniņu biezums svārstās no 1 mm līdz 10 mm. Tādā veidā tiek izgatavotas vāzes, pudeles, vīna glāzes, glāzes. Pūtīšana ar rokām ir māksla. Stikla pūtēju meistari veido unikālus darbus, darba korpusā apvienojot caurspīdīgas un krāsainas masas, tostarp metālu, dabīgas izejvielas, zeltu un tā tālāk. Nav identisku roku pūšanas izstrādājumu.
• Apraide. To galvenokārt izmanto figūriņu, figūriņu izgatavošanai. Rūpniecībā, liejot, optiskistikls.
• Daudzpakāpju artikulācija. Tiek izmantotas detaļas, kas ražotas ar divām tehnoloģijām: pūšana un presēšana. Piemēram, stikla trauks tiek izpūsts un kāts tiek nospiests, gatavās detaļas tiek savienotas.

Dekoratīvā apstrāde

Silikāta stikls ir auglīgs materiāls daudzu veidu dekorēšanai. Atšķiriet karsto un auksto dizainu.

Karstie ēdieni ietver:

• Vairuma krāsošana ar metālu oksīdiem.
• Dažādu krāsu masas sajaukšana ar tālāku veidošanu (Venēcijas stikls ar traipiem).
• Krakšķēšana. Masu veido izstrādājumā, strauji atdzesē, kā rezultātā parādās virsmas plaisas, un produkts tiek izkausēts, lai to nostiprinātu.
• Kausēšana.
• Auklu, diegu karstā formēšana ar sekojošu piedevu izstrādājumam.
• Papildu malas formas veidošana pūšanas laikā. Panākts, izmantojot rīkus.

Aukstās dekoru formas:

• Mehāniskā: slīpēšana, gravēšana, dimanta griešana, smilšu strūkla.
• Ķīmiskā: kodināšana ar fluorūdeņražskābi.
• Pielieto: krāsošana, uzlīmju zīmēšana, sietspiede, metalizācija, plazmas izsmidzināšana, krāsošana ar spīdīgām krāsām.

Citi stikla veidi

Mūsdienu tehnoloģijas ir ļāvušas piešķirt silikāta stiklam papildu īpašības. No tiem interesantākie un pieprasītākie ir:

Viedais stikls: mainās materiāla veidsto īpašības ārējo apstākļu ietekmē. Piemēram, elektriskās strāvas ietekmē izstrādājums kļūst blāvs, kad ķēde tiek atvienota, tas atgriežas caurspīdīgā stāvoklī.

Stikla šķiedra (stikla šķiedra): iegūst, ievelkot materiālu plānos (mērīts mikronos) pavedienos. Tie rada diezgan elastīgu materiālu. Izmanto šķiedru optikas, izolācijas materiālu uc ražošanai.

Dzidrināts stikls: parastajam silikāta stiklam ir zaļgana vai pelēcīga nokrāsa, kas ir skaidri redzama, skatoties caur griezumu. Rezultātā audekls izrādās nedaudz iekrāsots. Lai izvairītos no šī efekta, ražošanas procesā tiek pievienoti balinātāji, lai neitralizētu nevēlamo krāsu. No parasta materiāla tas atšķiras ar paaugstinātu gaismas caurlaidību, krāsu pārnešanu bez krāsas maiņas.