Silikaatklaas: tootmine ja kasutamine

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Klaas on üks populaarsemaid materjale, mida nõutakse erinevates eluvaldkondades. Seda kasutatakse ehitus- ja viimistlustöödel, sellest valmistatakse tarbe- ja kõrgkunsti töid ning kasutatakse kosmosetööstuses. See on üks saadaolevatest lihtsa koostisega materjale. Kõige tavalisem tüüp, millega me kõige sagedamini kokku puutume ja sellest valmistatud tooteid kasutame, on silikaatklaas.

Mis see on?

Vanim klaasitükk on Egiptusest väljakaevamistel leitud helmed, teadlased usuvad, et leid on rohkem kui viis tuhat aastat vana. Sellest ajast peale on klaasi koostis vähe muutunud. Materjali põhielemendiks on kvartsliiv (Si0_{2) – silikaat. Sellele on lisatud soodat, kaaliumkloriidi, lubjakivi ja mõnda muud elementi.}

Tööstuses segatakse klaasimassi saamiseks põhiainete oksiidid ja sulatatakse need ahjus. Sulamistemperatuur sõltub lisanditest, mis muudavad klaasi omadusi. Saadud massi vormitakse mitmel viisil: valmistades lehtklaasi, andes sellele erinevaid kujundeid (nõud, varjundid lühtritele, klaas kelladele jne), valmistades toorikud järgnevaks tükitöötluseks klaasipuhuritega ja palju muud.

BKlaasitootmise arengusse andsid olulise panuse Lomonosov M. V., Kitaygorodsky N. I., küsimuse praktiline pool huvitasid Mendelejev D. I. jt. Materjali "silikaatklaas" on lihtne defineerida. Mis see on? Amorfse-kristallilise struktuuriga materjal, mis saadakse segatud oksiidide sulatamisel koos järgneva jahutamisega.

Klaasi valmistamine

Klaasi tootmise põhielemendiks on kvartsliiv, millele lisatakse vahekorras vähem alt viis koostisosa. Olenev alt saadud materjali edasistest kasutuseesmärkidest valmistatakse põhiretseptile lisandeid: oksüdeerivad ained, summutusained, värvieemaldajad, värvained, kiirendid jne. Värvainetena kasutatakse metallioksiide. Näiteks vask värvib klaasimassi punaseks, raud annab sinise või kollase tooni, koob altoksiidid annavad sinise ja kolloidhõbe kollase tooni.

Valmistatud kuivsegu laaditakse klaasisulatusahju, kus tooraine sulatatakse temperatuuril 1200-1600°C, protsess võtab aega 12-96 tundi. Klaasitootmine viiakse lõpule kiirjahutusprotsessiga, ainult sellel tingimusel saab klaasimass kõik nõutavad omadused: läbipaistvus, mehaaniline vastupidavus ja oksiidide segamise protsessis sätestatud lisaomadused.

Silikaatklaasi tüübid

Materjali tootmine on energiamahukas protsess ja sellega tegeleb silikaaditööstus. Klaasitootmine tööstuses toimub aast altunnel-tüüpi ahjud pideva seatud temperatuuri hoidmisega. Kuivsegu laaditakse ahju ühest otsast, valmis materjal laaditakse maha väljapääsu juures.

Seoses laialdase kasutusega erinevates tööstusharudes saab silikaatklaasi jagada tüüpideks:

• Naatrium- ja kaaliumoksiidide lisanditeta kvarts on leelisevaba klaas. Sellel on kõrge kuumuskindlus ja suurepärased elektrilised omadused. Puudustest - raskesti töödeldav.
• Soda, kaalium, naatrium-kaalium – leeliseline klaas. Kõige tavalisem materjalitüüp, mis sobib üldiseks kasutamiseks. Seda kasutatakse klaasi valmistamiseks akvaariumi, aknaklaaside, nõude ja muu jaoks.
• Leeliseline suure raskmetallioksiidide sisaldusega. Näiteks plii lisamine on vajalik kristalli, optilise klaasi saamiseks.

Mitmeotstarbeline kasutamine

Silikaatklaasil on mitmeid omadusi, mis võimaldavad seda laias valikus kasutada. Iga selle omadust saab täiustada, millega seoses avanevad lisavõimalused. Näiteks amalgaamkattega klaas toimib peeglina ja seda saab teatud tingimustel kasutada ka päikesepaneelina.

Klaasnõude hügieenilised ja praktilised omadused on vaieldamatud. Materjalil puudub poorsus, mis tähendab, et selles ei paljune patogeensed bakterid, see on kergesti puhastatav, vastupidav igasugustele toiduainetele. Sellest valmistatud kuumakindlad nõud on mitmeotstarbelised: saate küpsetada kõrgel temperatuuril ahjus või panna sissesügavkülmik ilma kahjustusteta.

Kiht ja paksus

Materjal on erineva paksusega, mis määrab selle võimalused. Leht, paksusega 2 mm, sobib akendele. Akvaariumi klaasi kasutatakse vähem alt 5 mm, sõltuv alt anumasse valatud vee mahust. Kuid akvaaristid jõuavad üha enam järeldusele, et akrüülanaloogi kasutamine on palju mugavam, eriti kui on vaja 500-liitrist või suuremat mahtu.

Lamineeritud materjali (triplex) kasutamine avardab võimalusi: polümeerkilega liimitud kangas on praktiliselt hävimatu, ohutu, kuna ei pudene. Kahte 10 mm paksuse silikaatklaasi kilekihiga purustamine haamriga on praktiliselt võimatu. Triplexi kasutatakse läbipaistvate sildade, hoonete fassaadide katmiseks, basseinipiirete jms valmistamiseks.

Atribuudid

Silikaadipõhiste materjalide kasutamine leiab ehituses oma koha. Neid kasutatakse mitte ainult akende valmistamiseks, vaid ka täiendava kaitse ja sideainena. Niisiis töödeldakse vundamendiplokke vedela klaasiga, mis muudab need vastupidavaks niiskuse, seente, temperatuurikõikumiste jms suhtes.

Igapäevaelus kasutatakse kumerat poolläbipaistvat või matti materjali, sellest valmistatakse mööbliuksi, dušikabiine, hoonete fassaade jne.

Silikaatklaasil on järgmised omadused:

• Läbipaistvus.
• Peegeldav.
• Jätkusuutlik.
• Kuumakindel.
• Vastupidav agressiivsele keemilisele keskkonnale.
• Vastupidav looduslikule agressiivsele keskkonnale.
• Vastupidavus.
• Madal soojusjuhtivus.

Täiendavad omadused, nagu vastupidavus pingele ja mehaanilistele kahjustustele, annavad materjalile karastamine. Protsessi olemus on kiire kuumutamine ja sama kiire jahutamine lühikese aja jooksul. Tugevus suureneb 4-5 korda. Seda kasutatakse kellaklaaside, ukselehtede, mööbli, interjööri vaheseinte valmistamiseks.

Toodete tootmine

Silikaatklaasist nõusid ja majapidamistarbeid toodetakse mitmel põhilisel viisil:

• Vajutamine. Viskoosne mass valatakse fikseeritud vormi, misjärel määratakse vormi liikuva osa (punch) abil teatud parameetrid. Sisepinnal oleval vormil võib olla muster, mis kandub stantsimise käigus toote välisosale.
• Väljapuhumine. Erineb mehaaniliselt ja manuaalselt. Toote seinapaksus varieerub 1 mm kuni 10 mm. Nii valmistatakse vaasid, pudelid, veiniklaasid, klaasid. Käsipuhumine on kunst. Klaasipuhurite meistrid loovad ainulaadseid töid, kombineerides teose korpuses läbipaistvaid ja värvilisi masse, sealhulgas metalli, looduslikke tooraineid, kulda ja nii edasi. Puuduvad identsed käsitsi puhutud tooted.
• Ülekandmine. Seda kasutatakse peamiselt kujukeste, kujukeste valmistamiseks. Tööstuses valamise teel, optilineklaas.
• Mitmeastmeline liigendus. Kasutatakse kahe tehnoloogiaga toodetud osi: puhumine ja pressimine. Näiteks puhutakse klaasanumat ja surutakse varre, ühendatakse valmis osad.

Dekoratiivne hooldus

Silikaatklaas on viljakas materjal mitmesuguste kaunistuste jaoks. Eristage kuuma ja külma disaini.

Soojade toitude hulka kuuluvad:

• Metalloksiididega lahtiselt värvimine.
• Erinevate värvide massi segamine edasise vormimisega (plekkidega Veneetsia klaas).
• Kägistab. Mass vormitakse tooteks, jahutatakse järsult, mille tagajärjel tekivad pinnale praod ja toode sulatatakse selle fikseerimiseks.
• Sulandumine.
• Nööride, keermete kuumvormimine koos järgneva lisandiga tootele.
• Täiendava servakuju moodustamine puhumise ajal. Saavutatud tööriistade abil.

Külmad dekoorvormid:

• Mehaaniline: lihvimine, graveerimine, teemantlõikamine, liivapritsiga töötlemine.
• Keemiline: söövitamine vesinikfluoriidhappega.
• Kasutatakse: värvimine, kleebiste joonistamine, siiditrükk, metalliseerimine, plasmapihustamine, läikega värvidega värvimine.

Muud klaasitüübid

Kaasaegsed tehnoloogiad on võimaldanud anda silikaatklaasile täiendavaid omadusi. Neist kõige huvitavamad ja ihaldatumad on:

Nutikas klaas: muutuva materjali tüüpnende omadused välistingimuste mõjul. Näiteks elektrivoolu mõjul muutub toode tuhmiks, vooluringi lahtiühendamisel naaseb läbipaistvasse olekusse.

Klaaskiud (klaaskiud): saadakse materjali tõmbamisel õhukesteks (mõõdetuna mikronites) niitideks. Nad loovad üsna paindliku materjali. Kasutatakse fiiberoptika, isoleermaterjalide jms tootmiseks.

Selgitatud klaas: tavalisel silikaatklaasil on rohekas või hallikas toon, mis on lõike kaudu vaadates selgelt näha. Selle tulemusena osutub lõuend kergelt värviliseks. Selle efekti vältimiseks lisatakse tootmisprotsessi käigus valgendeid, et neutraliseerida soovimatut värvi. See erineb tavalisest materjalist suurema valguse läbilaskvuse, värvide ülekandmise poolest ilma värvimuutuseta.