Презентація "Виробництво скла та його використання"

Скло – один з найпоширеніших матеріалів, який широко використовується в господарстві і побуті: для застекління будинків, споруджень, транспортних засобів. Скляний посуд, пляшки, банки, електролампи, освітлювальна апаратура, дзеркала – необхідні предмети нашого побуту.

Листове скло має дуже різноманітний асортимент: безбарвне – поліроване,візерункове, армоване; пофарбоване листове скло також має різноманітний асортимент.

З безбарвного і пофарбованого скла виготовляють різні види будівельного скла – скляні блоки, профільне скло, склошифер, склоплитки й інші лицювальні матеріали.

З листового скла виготовляють безпечні стекла (загартоване, триплекс) для заскління автотранспорту, літаків і ін.

У харчовій і хімічній промисловості застосовують труби, апарати і реактори зі скла.

Високоміцні скляні нитки, витягнуті з розплаву скла використовують для виготовлення технічних тканин – хімічно стійких, електро-, тепло-, звуко- і гідроізоляційних, а також як арматуру при виготовленні склопластиків і бетонів.

Скло відоме людям уже близько 55 століть. Самі древні зразки виявлені в Єгипті.

В Індії, Кореї, Японії знайдені скляні вироби, вік яких відноситься до 2000 року до н.е. Розкопки свідчать, що на Русі знали секрети виробництва скла більш тисячі років тому.

А перше згадування про російський скляний завод (він був побудований під Москвою біля села Духаніно) відноситься до 1634 року.

Незважаючи на таку древню історію, масовий характер виробництво скла придбало лише наприкінці минулого сторіччя завдяки винаходу печі Сіменса-Мартіна і заводському виробництву соди. А вже листове скло – річ зовсім сучасна. Технологія його виготовлення була розроблена в нашому столітті.

Початок склоробства відносять до четвертого тисячоріччя до нашої ери. Про те, як люди навчилися робити скло, існують різні версії.

Швидше за все склоробство виникло на базі гончарного ремесла після того, як судини з глини навчилися не тільки робити міцними при випалі, але і непроникними для рідин, покриваючи їхні стінки склоподібними плівками (глазурями). Для глазурей була використана випадкова суміш на основі кварцового піску і золи, що містить оксиди лужних і лужноземельних металів.

У міру того як накопичувався досвід скловаріння, склад скла коректувався і наближався до самого легкоплавкого складу. Одержання нових складів скла привело до того, що до дійсного часу майже всі елементи таблиці Д.І. Менделєєва випробувані в складах різних стекол.

Скло не має визначеної температури плавлення чи затвердіння. Ці процеси проходять у деякому температурному інтервалі. При охолодженні розплав переходить з рідкого в пластичне, а потім у твердий стан, тобто протікає процес скловання – поступовий перехід переохолодженої рідини в склоподібний стан. І навпаки, при нагріванні скло з твердого стану переходить у пластичне, а при більш високій температурі – у рідке (розм'якшення скла).

Основоположником наукового склоробства в Росії є М.В. Ломоносов, що організував у 1748 р. першу наукову лабораторію по хімії і технології скла.

Теорії будови скла – немає, але є гіпотези, що пояснюють структуру і властивості скла. Гіпотези будови скла відбивають етапи розвитку структурних уявлень про будову склоподібних речовин і умови склоутворення. Серед них центральне місце займають гіпотези Д.І. Менделєєва, А.А. Лебедєва, Захаріасена, Таммана.

Властивості скла звичайно підрозділяють на

Механічні властивості скла характеризують відношення скла до хімічних впливів, до них відносяться:

Під твердістю розуміється властивість скла до дряпання і різання. Від цієї властивості залежить тривалість усіх видів механічної обробки скла.

У залежності від способу виміру твердості скла розрізняють твердість царапання, мікротвердість, твердість шліфування і вдавлення. Самі тверді стекла – кварцові, високоглиноземні, боросилікатні. Самі м'які стекла – багатолужні і свинцеві. Звичайні промислові стекла характеризуються середнім значенням твердості.

Крихкість Тендітними називаються матеріали, що раптово руйнуються при невеликому перевищенні межі міцності. Звичайно крихкість скла виражають межею його міцності при ударі, причому за ударну міцність скла приймають сумарну роботу ударів. Крихкість скла залежить від його товщини.

Щільність Щільність скла – важлива фізична величина, від якої залежать теплові, оптичні і ряд інших його властивостей. Найменшу щільність має кварцове скло (2,203 г/см3), найбільшу – скло з високим змістом Pb (до 7 г/см3). Щільність звичайного листового скла при кімнатній температурі в середньому дорівнює 2,5 г/см3 (2,45-2,55 г/см3). З підвищенням температури вона зменшується.

Термічні властивості скла Найголовнішими термічними властивостями скла є теплоємність, коефіцієнт термічного розширення і термічна стійкість. Термічною стійкістю називається здатність матеріалу витримувати різкі зміни температури не руйнуючи і не утворити тріщин. Скло значно краще витримує різке нагрівання, чим різке охолодження.

Оптичні властивості стекла До оптичних властивостей стекол відносяться пропущення, поглинання, переломлення, розсіювання і відображення світла, що є результатом взаємодії електромагнітного випромінювання зі склом. Для листового скла товщиною 10мм пропущення світла складає 88-90%, поглинання коливається від 0,5 до 3% у залежності від змісту домішок барвних компонентів, відображення дорівнює 8-9%.

Хімічна стійкість Хімічна стійкість листового скла до впливу агресивних середовищ має значення головним чином з погляду збереження якості його поверхні в умовах транспортування і збереження. Листове скло для остекління зовнішніх світлових прорізів будинків і засобів транспорту, будучи хімічно стійким матеріалом, служить цілком задовільно протягом багатьох десятиліть.

Скляні вироби відповідно до призначення підрозділяють на три класи: - побутові; - архітектурно-будівельні; - технічні

До побутових скляних виробів відносять посуд, художньо-декоративні вироби для прикраси інтер'єра, лампові вироби, дзеркала.

Для виготовлення побутового посуду й декоративних виробів використовують оксидне скло, у якому основними склоутворювачами є оксиди кремнію, бору, алюмінію та ін. Види скла, у яких основним склоутворювачем є оксид кремнію – SiО2, називають силікатними; скло, де основними склоутворювачами служать оксиди бору й кремнію, - боросилікатними, а скло з основним склоутворювачем у вигляді оксидів алюмінію, бору й кремнію - алюмоборосилікатними. Ці оксиди утворюють основу структури скла й визначають його найважливіші властивості.

Скло для побутового посуду й декоративних виробів підрозділяють на наступні види: натрій-кальцій-силікатне, спеціальне побутове, кришталеве (містить не менше 10 % оксидів свинцю, барію, цинку); малосвинцевий кришталь (18-24% РbО), свинцевий кришталь (24- 30% РbО); високосвинцевий кришталь (30% і більше РbО); барієвий кришталь (не менше 18 % ВаО).

До спеціального побутового скла відносять жаростійке боросилікатне й алюмоборосилікатне скло. Для виготовлення кухонного посуду застосовують також ситали. Це непрозорі білого кольори склокристалічні матеріали високої термостійкості. Їх виготовляють шляхом напрямленої кристалізації літійалюмосилікатного скла в процесі спеціальної термічної обробки.

Хімічний лабораторний посуд виготовляють з різних природних та штучних матеріалів: скла, фарфору, корунду, шамоту, кварцу, металу, пластмас та ін. Найбільш поширений в лабораторіях посуд загального призначення, який виготовляють із скла. Завдяки термічній стійкості скло є придатним матеріалом для виготовлення хімічного посуду. В тих випадках, коли його хімічної або термічної стійкості недостатньо, застосовують посуд з інших матеріалів.

Під термічною стійкістю розуміють здатність скла витримувати (без руйнування) різкі коливання температури. За термостійкістю скло поділяють на групи, виходячи з коефіцієнтів їх термічного розширення (КТР) в інтервалі температур 20—300 °С. Перша група КТР —тюрінгенське скло. Скло легкоплавке, схильне до розсклування. Друга група КТР—скло молібденове. Скло легко піддається склодувній обробці, не розскловується. Третя група КТР —висококрем'янисте, малолугове, боросилікатне,термічно стійке скло. Це скло має високу термостійкість. Четверта група КТР—скло високотермостійке, наприклад кварцове.

Кварцовий посуд вимагає бережливого ставлення, оскільки він крихкіший, ніж скляний, має найвищу, порівняно з іншим склом, хімічну стійкість до агресивних середовищ. Проте його не можна використовувати при роботі з плавиковою кислотою, їдкими лугами і вуглекислими солями лужних металів. Із кварцу виготовляють стакани, колби, пробірки, тиглі, випарювальні чашки, трубчасті печі та ін. Посуд із полімерних та інших матеріалів (пластиків, метилметакрилових смол, фторопластів) має велику хімічну стійкість, малу теплопровідність, легкість, здатність витримувати удари. Використовується для виготовлення лійок, флаконів, промивалок, трубок, пробок для посуду.