شیشه سیلیکات: تولید و استفاده

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 13:53

شیشه یکی از محبوب ترین مواد مورد تقاضا برای حوزه های مختلف زندگی است. از آن در کارهای ساختمانی و تکمیلی استفاده می شود، آثار هنری کاربردی و عالی از آن ساخته می شود و در صنایع فضایی استفاده می شود. این یکی از مواد موجود و ساده در ترکیب است. رایج ترین نوع که ما اغلب با آن مواجه می شویم و از محصولات آن استفاده می کنیم شیشه سیلیکات است.

این چیست؟

قدیمی ترین تکه شیشه مهره هایی است که در حفاری های مصر پیدا شده است، دانشمندان معتقدند که این یافته بیش از پنج هزار سال قدمت دارد. از آن زمان، ترکیب شیشه تغییر کمی کرده است. عنصر اصلی ماده ماسه کوارتز (Si0_{2) - سیلیکات است. سودا، پتاس، سنگ آهک و چند عنصر دیگر به آن اضافه می شود.}

در صنعت برای به دست آوردن توده شیشه ای، اکسیدهای مواد اساسی را مخلوط کرده و در کوره ذوب می کنند. نقطه ذوب به مواد افزودنی بستگی دارد که خواص شیشه را تغییر می دهند. توده به دست آمده به روش های مختلفی قالب گیری می شود: با ساختن ورقه شیشه، دادن اشکال مختلف (ظروف، سایه برای لوسترها، شیشه برای ساعت و غیره)، ساختن قسمت های خالی برای پردازش بعدی قطعات توسط دمنده های شیشه، و موارد دیگر.

BLomonosov M. V.، Kitaygorodsky N. I. سهم قابل توجهی در توسعه شیشه سازی داشتند، مندلیف D. I و دیگران به جنبه عملی این موضوع علاقه مند بودند. تعریف ماده "شیشه سیلیکات" آسان است. آن چیست؟ ماده‌ای که ساختار ساختاری بلوری-آمورف دارد که از ذوب اکسیدهای مخلوط و خنک‌سازی بعدی به دست می‌آید.

شیشه سازی

عنصر اصلی برای تولید شیشه ماسه کوارتز است که حداقل پنج ماده به نسبت به آن اضافه می شود. بسته به اهداف بعدی استفاده از مواد به دست آمده، مواد افزودنی به دستور اصلی ساخته می شود: عوامل اکسید کننده، عوامل خاموش کننده، رنگ زدا، رنگ ها، شتاب دهنده ها و غیره. از اکسیدهای فلزی به عنوان رنگ استفاده می شود. به عنوان مثال، مس توده ای از شیشه را قرمز رنگ می کند، آهن رنگ آبی یا زرد، اکسیدهای کبالت رنگ آبی و نقره کلوئیدی رنگ زرد می دهد.

مخلوط خشک آماده شده در یک کوره ذوب شیشه ای قرار می گیرد، جایی که مواد اولیه در دمای 1200-1600 درجه سانتیگراد ذوب می شود، فرآیند از 12 تا 96 ساعت طول می کشد. تولید شیشه با فرآیند خنک‌سازی سریع تکمیل می‌شود، فقط در این شرایط جرم شیشه تمام ویژگی‌های مورد نیاز را دریافت می‌کند: شفافیت، مقاومت مکانیکی و خواص اضافی که در فرآیند اختلاط اکسیدها تعیین شده است.

انواع شیشه سیلیکات

تولید مواد یک فرآیند انرژی بر است و توسط صنعت سیلیکات انجام می شود. تولید شیشه در صنعت صورت می گیردکوره های نوع تونلی با نگهداری مداوم دمای تنظیم شده. مخلوط خشک از یک انتهای کوره بارگیری می شود، مواد تمام شده در خروجی تخلیه می شود.

به دلیل کاربرد گسترده در صنایع مختلف، شیشه سیلیکات را می توان به انواع زیر تقسیم کرد:

• کوارتز بدون ناخالصی اکسیدهای سدیم، پتاسیم شیشه ای بدون قلیایی است. مقاومت بالایی در برابر حرارت و خواص الکتریکی عالی دارد. از کاستی ها - پردازش دشوار است.
• سودا، پتاسیم، سدیم پتاسیم - شیشه قلیایی. رایج ترین نوع مواد مناسب برای استفاده عمومی. از آن برای ساخت شیشه آکواریوم، شیشه پنجره، ظروف و موارد دیگر استفاده می شود.
• قلیایی با محتوای بالایی از اکسیدهای فلزات سنگین. برای مثال، افزودن سرب برای به دست آوردن شیشه نوری کریستالی ضروری است.

استفاده چند منظوره

شیشه سیلیکات دارای تعدادی خواص است که امکان استفاده از آن را در طیف گسترده ای فراهم می کند. هر یک از ویژگی های آن را می توان افزایش داد که در ارتباط با آن فرصت های اضافی باز می شود. به عنوان مثال، شیشه های پوشش داده شده با آمالگام به عنوان یک آینه عمل می کنند و همچنین می توانند به عنوان یک پنل خورشیدی تحت شرایط خاصی استفاده شوند.

خواص بهداشتی و کاربردی ظروف شیشه ای غیرقابل انکار است. این ماده دارای تخلخل نیست، به این معنی که باکتری های بیماری زا در آن تکثیر نمی شوند، تمیز کردن آن آسان است، در برابر هر محصول غذایی مقاوم است. ظروف مقاوم در برابر حرارت از آن چند کاره هستند: می توانید با دمای بالا در فر بپزید یا در آن قرار دهید.فریزر بدون هیچ آسیبی.

لایه و ضخامت

مواد دارای ضخامت متفاوتی است که توانایی های آن را مشخص می کند. ورق به ضخامت 2 میلی متر مناسب برای پنجره. شیشه برای آکواریوم بسته به حجم آب ریخته شده در ظرف حداقل 5 میلی متر استفاده می شود. با این حال، آکواریوم ها به طور فزاینده ای به این نتیجه می رسند که استفاده از آنالوگ اکریلیک بسیار راحت تر است، به خصوص اگر ظرفیت 500 لیتر یا بیشتر مورد نیاز باشد.

استفاده از مواد لمینت (تریپلکس) امکانات را افزایش می دهد: پارچه چسبانده شده با یک فیلم پلیمری عملاً تخریب ناپذیر است، ایمن است، زیرا خرد نمی شود. شکستن دو لیوان سیلیکات به ضخامت 10 میلی متر با یک لایه فیلم با چکش عملا غیرممکن است. از تریپلکس برای ساخت پل های شفاف، روکش نمای ساختمان، حصار استخر و … استفاده می شود.

خواص

استفاده از مواد مبتنی بر سیلیکات جایگاه خود را در ساخت و ساز پیدا می کند. آنها نه تنها برای ساخت پنجره ها، بلکه به عنوان محافظ اضافی و یک چسب استفاده می شوند. بنابراین، بلوک های فونداسیون با شیشه مایع درمان می شوند، که آنها را در برابر رطوبت، قارچ، نوسانات دما و غیره مقاوم می کند.

مواد نیمه شفاف یا مات خمیده در زندگی روزمره استفاده می شود، درب مبلمان، کابین دوش، نمای ساختمان و غیره از آن ساخته می شود.

شیشه سیلیکات دارای خواص زیر است:

• شفافیت.
• بازتابی.
• پایدار.
• مقاوم در برابر حرارت.
• مقاوم در برابر محیط های شیمیایی تهاجمی.
• مقاوم در برابر محیط های تهاجمی طبیعی.
• دوام.
• رسانایی حرارتی کم.

کیفیت های اضافی، مانند مقاومت در برابر استرس و آسیب مکانیکی، با سخت شدن به مواد داده می شود. ماهیت فرآیند گرمایش سریع و همان سرمایش سریع در مدت زمان کوتاه است. قدرت 4-5 برابر افزایش می یابد. از آن برای ساخت شیشه ساعت، ورقه در، مبلمان، پارتیشن داخلی استفاده می شود.

ساخت محصولات

شیشه سیلیکات و اقلام خانگی به چند روش اصلی تولید می شوند:

• فشار دادن. توده چسبناک در یک قالب ثابت ریخته می شود و پس از آن پارامترهای خاصی با استفاده از قسمت متحرک قالب (پانچ) تنظیم می شود. قالب روی سطح داخلی ممکن است الگویی داشته باشد که در طی فرآیند مهر زنی به قسمت بیرونی محصول منتقل می شود.
• منفجر شدن. در مکانیکی و دستی متفاوت است. ضخامت دیواره محصول از 1 میلی متر تا 10 میلی متر متغیر است. گلدان ها، بطری ها، لیوان های شراب، لیوان ها از این طریق ساخته می شوند. دمیدن دست یک هنر است. شیشه گران چیره دست با ترکیب توده های شفاف و رنگی اعم از فلز، مواد اولیه طبیعی، طلا و … در بدنه اثر آثار بی نظیری خلق می کنند. هیچ محصولی با دست دمیده یکسان وجود ندارد.
• بازیگری. این عمدتا برای ساخت مجسمه ها، مجسمه ها استفاده می شود. در صنعت، با ریخته گری، نوریشیشه.
• مفصل بندی چند مرحله ای. قطعات تولید شده توسط دو فناوری دمیدن و پرس استفاده می شود. به عنوان مثال، ظرف شیشه ای دمیده می شود و ساقه آن فشرده می شود، قطعات تمام شده به هم متصل می شوند.

درمان تزئینی

شیشه سیلیکات ماده ای بارور برای بسیاری از انواع دکوراسیون است. تمایز بین طراحی سرد و گرم.

غذاهای گرم عبارتند از:

• رنگ‌آمیزی به صورت عمده با اکسیدهای فلزی.
• مخلوط کردن توده ای از رنگ های مختلف با شکل دادن بیشتر (شیشه ونیزی با لکه).
• ترق. این توده در یک محصول قالب گیری می شود، به شدت سرد می شود و در نتیجه ترک های سطحی ظاهر می شود و محصول برای رفع آن ذوب می شود.
• Fusing.
• شکل دهی داغ طناب ها، نخ ها با افزودنی بعدی به محصول.
• تشکیل یک شکل لبه اضافی در حین دمیدن. با استفاده از ابزارها به دست آمد.

فرم های دکور سرد:

• مکانیکی: سنگ زنی، حکاکی، برش الماس، سندبلاست.
• شیمیایی: اچ کردن با اسید هیدروفلوئوریک.
• کاربرد: نقاشی، طراحی برگردان، چاپ سیلک، متالیزاسیون، پاشش پلاسما، نقاشی با رنگ های براق.

سایر انواع شیشه

فناوری های مدرن این امکان را به وجود آورده است که به شیشه سیلیکات کیفیت بیشتری بدهد. از این میان، جالب‌ترین و جستجو شده‌ترین آنها عبارتند از:

شیشه هوشمند: نوع ماده ای که تغییر می کندخواص آنها تحت تأثیر شرایط خارجی. به عنوان مثال، تحت تأثیر جریان الکتریکی، محصول مات می شود، هنگامی که مدار قطع می شود، به حالت شفاف باز می گردد.

فایبرگلاس (فایبر گلاس): با کشیدن مواد به نخ های نازک (اندازه گیری شده در میکرون) به دست می آید. آنها یک ماده نسبتاً انعطاف پذیر ایجاد می کنند. برای تولید فیبر نوری، مواد عایق و غیره استفاده می شود.

شیشه شفاف: شیشه سیلیکات معمولی دارای رنگ مایل به سبز یا خاکستری است که هنگام مشاهده از طریق برش به وضوح قابل مشاهده است. در نتیجه، بوم کمی رنگی به نظر می رسد. برای جلوگیری از این اثر، روشن کننده ها در طول فرآیند تولید اضافه می شوند تا رنگ ناخواسته را خنثی کنند. با مواد معمولی در افزایش انتقال نور، انتقال رنگ بدون تغییر رنگ متفاوت است.