Szkła i ceramika szklana

Definicja szkła

Szkło jest bezpostaciową substancją, otrzymywaną ze stopionej mieszaniny odpowiednich materiałów (tlenków), która przy chłodzeniu ze stanu ciekłego przechodzi w stan szklisty, odpowiadający stanowi przeobrażonej cieczy przechłodzonej

Historia Szkła

Jak wykazały badania archeologiczne już sześć tysięcy lat temu znana była sztuka wytwarzania szkła. Kolebką hutnictwa były starożytne: Egipt, Syria i Rzym. Egipcjanie potrafili barwić i mącić szkło, zdobić je przez wtapianie barwnych nici szklanych, jak również szlifować szkło i rytować na nim, a ok.1400 r. p. n. e. umieli wytwarzać naczynia z różnobarwnej mozaiki szklanej. Szklarstwo rozwijało się równolegle również w

Mezopotamii. Przypuszcza się, że Asyria swoją sztukę szklarską rozwinęła samodzielnie.

Opis struktury szkieł

Podstawową jednostką strukturalną szkła jest czworościan, w którym znajduje się kation krzemu otoczony czterema anionami tlenu. Atomy tlenu są wspólne w narożach

sąsiadujących ze sobą czworościanów, tworząc trójwymiarowe wiązanie, lub tworzą krystaliczną sieć przestrzenną

Głównymi składnikami większości rodzajów szkła są: krzemionka (SiO2) lub jej związki z innymi tlenkami., tj. krzemiany. Krzemionka uczestniczy w dużym stopniu w budowie skorupy ziemskiej; jest najtańszym materiałem ze wszystkich surowców wykorzystywanych przez człowieka

Dodatkowo do szkieł można wprowadzić tlenki modyfikujące strukturę szkła (np.Na2O, MgO, K2O), jony metalu nie przyłączają się do sieci przestrzennej pozostając w położeniach międzysieciowych

Proces tworzenia szkieł

Przeobrażenie witryfikacyjne jest to przemiana odwracalna. Specyfikę tego przejścia dobrze obrazują zmiany lepkości, w funkcji temperatury dla szkła i kryształu. Kryształ, osiągając temperaturę topnienia, przechodzi w ciecz (stop). Odbywa się to w stałej, charakterystycznej dla danej substancji krystalicznej, temperaturze. Przejściu temu towarzyszy gwałtowny spadek lepkości. Szkło podczas ogrzewania zmienia swoją lepkość stopniowo, przechodząc najpierw w ciecz przechłodzoną, a potem w zwyczajną

Właściwości szkieł

Szkło jako tworzywo jest cenione przede wszystkim za następujące właściwości:

1.optyczne

2.cieplne

3.mechaniczne

4.chemiczne

5.dielektryczne

www.chomikuj.pl/MarWag987

Zastosowanie:

• szkło budowlane

• szkło techniczne

• szkło optyczne,

• szkło gospodarcze

• opakowania szklane

Proces technologiczny wytwarzania szkła

Na proces technologiczny składa się wiele operacji i czynności, podczas których należy utrzymywać odpowiednie warunki temperatury, atmosfery i ciśnienia gazów. Temperatura to czynnik decydujący o skuteczności topnienia, atmosfera wpływa na czystość, ciśnienie zaś na jednorodność masy szklanej.

Do zespołu operacji i czynności procesu technologicznego należą : sporządzenie zestawu szklarskiego, topienie, formowanie wyrobów, odprężanie uformowanych wyrobów oraz wykończanie

Operacja sporządzenia zestawu szklarskiego obejmuje:

1) odważanie surowców,

2) mieszanie surowców,

3) brykietowanie (formowanie w postaci kostek za pomocą niewielkiej ilości wody), 4) dostarczenie zestawu do pieców hutniczych.

Topienie, w zależności od rodzaju otrzymywanego szkła przebiega w temperaturze 900-1200oC i w dużym stopniu decyduje o jego jakości. Masa szklana w wyniku tych czynności osiąga odpowiednią ciągliwość (lepkość) i temperaturę do wytwarzania wyrobów szklanych.

www.chomikuj.pl/MarWag987

Hartowanie szkła polega na ogrzaniu tafli szklanych do temperatury około 700 oC i schłodzeniu ich zimnym powietrzem. Dodatkowym efektem hartowania oprócz poprawy własności jest uzyskanie przez szkło cech bezpieczeństwa. Hartowane szkło ma bardzo twarde powierzchnie zewnętrzne i "miękki" rdzeń. Powstałe w wyniku tego naprężenia w strukturze szkła powodują w czasie rozbicia rozpadnięcie się tafli szklanej na niewielkie kawałki o tępych krawędziach.

Ceramika szklana

Stosunkowo nowym tworzywem ceramicznym, jest tworzywo szklano-ceramiczne,

występujące pod różnymi nazwami handlowymi, np.: agalit (Polska), arco (Francja), pyoceram (USA). W porównaniu z porcelaną i szkłem ma znacznie lepsze właściwości. Jest to tworzywo wyjątkowo drobnoziarniste, o dużej wytrzymałości mechanicznej i znacznie odporniejsze na uderzenia. Agalit (arco) jest jeszcze mniej porowaty niż porcelana, przez co jego powierzchnia staje się idealnie gładka i stuprocentowo higieniczna.

Szkło w warunkach normalnych pod względem termodynamicznym, zawsze ma tendencję do przejścia do stanu krystalicznego. Krystalizator, dzięki któremu zachodzi krystalizacja szkła, występuje jednocześnie jako przyspieszacz procesu, jak i jego uczestnik. Wiele substancji może służyć jako katalizator krystalizacji szkła

Katalizatory , można je podzielić na kilka grup:

- katalizatory metaliczne,

- katalizatory tlenkowe

- katalizatory fluorowe

- katalizatory siarczkowe

- inne katalizatory, jak niektóre siarczany, chlorki, węgiel, itp.

Dewitryfikaty stosowane są do:

- wyrobu naczyń kuchennych i stołowych:

- na izolatory

- do budowy wymienników ciepła

- w technice jądrowej, do produkcji prętów kontrolnych dla reaktorów atomowych

- na powierzchnie ślizgowe łożysk i wirniki pomp

- w przemyśle chemicznym i petrochemicznym- do produkcji rur rurociągów

- w przemyśle tekstylnym do wytwarzania prowadników do nici,

- do wytwarzania stożków rakiet i pocisków sterowanych

www.chomikuj.pl/MarWag987