Общие сведения о стекле

Общие сведения о стекле

Состав стекла зависит от его назначения и особенностей производства. Наиболее распространены в производстве посуды силикатные стекла, содержащие в своем составе соединения кремнезема с окислами металлов. При производстве стекла применяют следующие материалы:

    стеклообразующие материалы - основа для производства стекла. В их число входят: кварцевый песок, стеклянный бой, минеральные соли (сода, сульфаты натрия, поташ, мел или известняк). Для улучшения качества стекла в его состав вводят металлы: свинец (хрустальное стекло), барий, лантан и другие. Вид стеклообразующего материала придает стеклу определенные свойства;
    обесцвечиватели - вещества, вводимые в стекломассу для устранения желтоватых оттенков и повышения прозрачности. В качестве обесцвечивателей используют окислы селена, марганца, кобальта;
    осветлители - вещества, способствующие удалению из стекломассы газообразных продуктов. Ими являются селитра, хлористый натрий, трехокись мышьяка и другие;
    красители придают стеклу нужный цвет. Для окрашивания (тонирования) стеклянной массы в нее во время плавки добавляют окислы металлов. Например, железо сделает прозрачный материал голубовато-зеленым или желтым, марганец - желтым или коричневым, хром - травянисто-зеленым, уран - желтовато-зеленым (так называемое урановое стекло), кобальт - синим (кобальтовое стекло), коллоидное серебро - желтым, медь - красным.
    глушители - это соединения фтора, фосфора, олова, придающие стеклу молочно-белый цвет, а также сульфида цинка, образующие в поверхностных слоях стекла слабую затушенность с различными цветовыми оттенками. Костяное стекло получают путем замутнения стекломассы пережженной костью, молочное изготавливают с добавлением смеси полевого и плавикового шпатов. А если этими же шпатами замутить стекломассу в очень слабой степени, получится опаловое стекло;
    восстановители и окислители добавляют в шихту (стекломассу) при варке цветных стекол. Как правило, это натриевая и калиевая селитра;
    ускорители варки - фториды, борный ангидрид.

Состав стекла зависит от его назначения и особенностей производства. В производстве посуды наибольшее распространение получили силикатные стекла: обычные, жаростойкие и хрустальные.

Обычные стекла - это содовое (известково-натриевое), поташное (известково-калиевое) и известково-натриево-калиевое стекло. Содовое стекло используется в основном при производстве столовой посуды, его характерной особенностью является зеленоватый оттенок, хорошо различимый при просмотре изделия на просвет на белом фоне. Из такого стекла производят хорошо известные отечественным потребителям чайные (они же граненые) стаканы и кружки для пива и кваса. Поташное стекло отличается повышенным блеском, прозрачностью и термостойкостью. Используется для производства высококачественной посуды преимущественно ручным выдуванием (декоративные изделия массового производства и уникальные высокохудожественные изделия). Известково-натриево-калиевое стекло занимает является основным в производстве стеклянных изделий массового производства. Изделиями из этого стекла самого разнообразного ассортимента заполнены полки белорусских магазинов.

Жаростойкие кварцевые и боросиликатные стекла получают на основе кремнезема (содержат 90 % SiO2) и борного ангидрида. Изделия из такого стекла (кастрюли, сковороды, утятницы) обладают повышенной жаростойкостью (до 500 градусов С), прочностью и выдерживают резкие колебания температуры. К жаростойким стеклам относят также ситаллы. Их получают на основе жаростойких литий-алюмсиликатов и магний-алюмсиликатов с последующей термической и химической обработкой. Изделия из ситаллов обладают микрокристаллической структурой, высокомеханической прочностью (в 10 раз прочнее обычного стекла), термостойкостью и электроизоляционными свойствами. Внешне ситаллы похожи на фарфор.

Хрустальное стекло - это свинцово-силикатное стекло, содержащее 13-30 % и более окислов свинца и до 17% окислов калия. Из хрустального стекла производят высококачественную посуду и декоративные изделия. Оно обладает повышенной массой, прозрачностью, лучепреломляемостью и блеском, но меньшей термостойкостью по сравнению с другими видами стекол. Хрустальные стекла бывают также бессвинцовые баритовые и лантановые (используются для производства объективов кино-, фотоаппаратов).
    

Производство стеклянной посуды.

В современной стекольной промышленности для производства посуды и других изделий используют четыре основных способа формования стекломассы:

    выдувание - древнейший способ формования изделий из стекломассы. Выдувание может быть механизированное, вакуум-выдувное, ручное в формах и гутенское (свободное). Выдувные изделия имеют самые гладкие стенки, сильный блеск, большую прозрачность, самую разнообразную форму и толщину стенок. Они декорируются почти всеми возможными способами и считаются наиболее качественными;
    прессование и прессоформование являются наиболее массовыми и экономичными способами получения стеклянных изделий. Изделия формуются на автоматических и полуавтоматических прессах в специальных пресс-формах, где на них сразу наносится рисунок. Их характеризует большая толщина стенок, чем при других способах формования, большая масса, меньшая прозрачность и термостойкость, значительная толщина дна, видны следы от формы. Посуда, изготовленная прессованием, имеет простые формы с широким верхом, а изготовленная прессоформованием - вытянутые края;
    прессовыдувание характеризуется тем, что формование изделий проходит в две стадии - сначала их формуют в пресс-форме, а затем - в горячем виде воздухом. Изделия имеют узкую горловину, толстые неровные стенки и следы от формы. Прессовыдуванием производят банки, бутылки, графины, флаконы;
    центробежное литье осуществляется во вращающихся металлических формах под действием центробежных сил. Изделия, полученные этим способом, имеют большую массу, а изделия крупных размеров дорабатывают вручную. Примером изделий, изготовленных центробежным литьем, могут служить аквариумы.

После формования изделий производится отжиг (для того, чтобы снять остаточные силы внутреннего напряжения). Отжиг осуществляется в специальных печах-конвейерах непрерывного действия. В них изделия выдерживаются при температуре, близкой к температуре размягчения (500-600 градусов С), а затем медленно охлаждаются по определенному режиму.

Для некоторых видов изделий применяют закалку - операцию, противоположную отжигу. При закалке изделие равномерно разогревается до температуры, близкой к температуре размягчения, а затем быстро охлаждается путем равномерного обдувания воздухом. Закаленные изделия термически и механически значительно прочнее отожженных.