Реферат: Производство стекла
Переворот в технологии стеклоделия был на рубеже нашей эры изобретен ием метода выдуван ия полых стеклянных изделий. Стали получать прозрачное стекло, выплавлять его сразу в значительн ых количествах, н аучились выдувая через трубка красивые сосуды относительно большого размера и самой разнообразной формы.
Первыми овладели методом выдувания стеклянных изделий мастера Древнего Рима, искусство стеклоделия находилось на большой высоте к выдающимся образцам мирового искусства Портландская ваза находящаяся в Британском музее. После падения Римской империи (конец 5 в.) центр стеклоделия перемещается в Византию, где освоили выплавку цветного н епрозрачного стекла (смальты ) для мозаики, сменившую каменную мозаику.
На Руси в Киеве, в слоях 11—13 вв., раскопками вскрыты большие стекольн ые мастерские стеклянных браслетов. Такая мастерская была обнаруже на и при раскопках в Костроме. Монголо-татарское н ашествие пре рвало стекольное производство на Руси, которое возобн овилось только в 17 в. В средние века мо заика из смальты создавались в Грузии.
С текло изготовлялось и в других странах Востока, например, в 12—14 вв. производством стеклянных изделий с росписью эмалями славилась С ирия. В странах Западной Европы в сред ние века развивает ся иск ус ст во Фигурное вырезанные стекла скреплялись свинцовыми перемыч ками и вставлялись в окон ные проёмы зданий. Расцвет искусства средневе ковых ви траже й приходится на 13—14 вв.
Развивается стеклоделие в Германии, где традиции этого производства сохранились, по-видимому, со времён римского вла ствования. 1 612 во Флоренции была издан а книга А. П ери, которую можно считать первым науч ным трудом в области стеклоделия. Книга эта сделалась надолго руководством по технологии получения стекла.
В 1615 в Англии предлагается способ использования угля в качестве топлива для стекловаренн ых печей. Это даёт возможн ость получать при высоких температурах термостойкое стекла. В 17 века в Англии был предложен состав стекла с окисью свинца, что отличало стекло блеском и радужной игрой.
Со второй половины 1 7 в. перве нство по производству стекла переходит к Чехии, где начали изготовлять толстостенные сосуды из стекла. Большая толщина стенок позволяет производить огранку- богемского хрусталя получило широчайшую известность. На Руси новый этап развития стеклоделия начин ается с 17 в., когда близ Можайска был построе н (1 635) шведом Елисеем Коэтом первый в России стекольный завод. В 1668 был построен Измайловский завод под Москвой. Пе тр I построил под Москвой на Воробье вых горах государственный стекольн ый завод. В 1748 Ломоносов В. организовал при Петербургской академии лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла, варил смальту, разработав палитру цветной стеклянн ой мозаики. В 1753 им была построена для производства цветного стекла Усть-Рудицкая фабрика в близ Петербурга. В С СС Р развернулось строительство крупных мех анизированных новых стекольных заводов и реконструкция старых заводов. Накануне Великой Отечественной войны стекольная промышленность выдвинулась по объёму производства на 1-е место в Европе.
2.Стекло, стеклообразное состояние.
Комиссия по терминологии АН СССР дала такое определение стеклу:
"Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от химического состава и температурной области затвердения и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым".
Стекло- считают техническим термином в отличие от научного термина "стеклообразное состояние". В стекле могут оказаться пузыри, мелкие кристаллики. В материале из стеклообразного вещества, может быть даже специально образовано очень большое число мельчайших кристалликов, делающих материал непрозрачным или придающих ему иную окраску. Такой материал называют "молочным" стеклом, окрашенным стеклом и т.д.
Современные понятия различают термины "стекло" и "стеклообразное состояние". "Стеклообразного состояния": "Веществом твердое некристаллическое, образовавшееся в результате охлаждения жидкости со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации во время охлаждения". Н.В. Соломин, "стеклом называется материал, в основном состоящий из стеклообразного вещества".
Все вещества, находящиеся в стеклообразном состоянии обладают несколькими общими физико-химическими характеристиками. Типичные стеклообразные тела:
1. изотопы, т.е. свойства их одинаковы во всех направлениях;
2.при нагревании не плавятся, как кристаллы, а постепенно размягчаются, переходя из хрупкого в тягучее, высоковязкое и в капельножидкое состояние;
3.расплавляются и отвердевают обратимо, вновь приобретают первоначальные свойства.
Обратимость прессов и свойств указывает на то, что стеклообразующие расплавы и затвердевшее стекло являются истинными растворами. Переход вещества из жидкого состояния в твердое при понижении температуры может происходить двумя путями: вещество кристаллизуется либо застывает в виде стекла.
По первому пути могут следовать почти все вещества. Однако путь кристаллизации обычен только для тех веществ, которые будучи в жидком состоянии, обладают малой вязкостью и вязкость которых возрастает сравнительно медленно, вплоть до момента кристаллизации.
Ко второй группе в решающей мере зависят от концентрации щелочей или от концентрации каких либо других избранных компонентов. Зависимость их от состава влияет на: вязкость, электропроводность, скорость диффузии ионов, диэлектрические потери, химическая стойкость, светопропускание, твердость, поверхностное натяжение.
3.Физические свойства стекла.
Плотность обычных натрий-калий-силикатных стекол, в том числе и оконных, колеблется в приделах 2500-2600 кг/м3. При повышении температуры от 20 до 1300о С плотность большинства стёкол уменьшается на 6-12%, то есть на 100о С плотность уменьшается на 15кг/м3 . Предел прочности обычных отожженных стекол при сжатии составляет 500-2000МПа , оконное стекло 900-1000МПа.
Твердость стекла зависит от химического состава. Стекла имеют различную твердость в пределах 4 000-10 000МПа. Наиболее твердым является кварцевое стекло, с увеличением содержания щелочных оксидов твердость стекол снижается.
Хрупкость. Стекло наряду с алмазом и кварцем относится к идеально хрупким материалам. Поскольку хрупкость четче всего проявляется при ударе, её характеризуют прочностью на удар. Прочность стекла на удар зависит от удельной вязкости.
Теплопроводность. Наибольшую теплопроводность имеют кварцевые стекла. Обычное оконное стекло имеет 0,97Вт/(м . К). С повышением температуры теплопроводность увеличивается, теплопроводность зависит от химического состава стекла.
Высокая прозрачность оксидных стекол сделала их незаменимыми для остекления зданий, зеркал и оптических приборов, включая лазерные, телевизионной, кино- и фототехники и так далее. Для строительного листового стекла, оконного, витринного необходимо учитывать, что коэффициент светопропускания прямо зависит от отражающей способности поверхности стекла и от его поглощающей способности. Теоретически даже идеальное, не поглощающее свет стекло не может пропускать света более 92%.
Оптические свойства стекла : показатель преломления способность стекла преломлять падающий на него свет. Для производства керамических красителей очень важен показатель преломления. От него зависит насколько сильно будет отражать свет керамическое изделие и как будет выглядеть.
Механические свойства : упругость свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки. Упругость характеризуют такие величины как модуль нормальной упругости, который определяет величину напряжений, возникающих под влиянием нагрузки при растяжении (сжатии).
Внутреннее трение : Стеклообразные системы, обладают способностью поглощать механические, в частности, звуковые и ультразвуковые колебания. Затухание колебаний зависит от состава неоднородностей в стекле.
Термические свойства силикатных систем являются важнейшими свойствами как при изучении так и при изготовлении керамических и стеклянных изделий.
Удельная теплоемкость : - определяются количеством тепла Q, требуемым для нагревания единицы массы стекла на 1о С.
Химическая устойчивость - устойчивость по отношению к различным агрессив-ным средам - одно из очень важных свойств стекол важно для медицыны.