20. Посуда из стекла: факторы, формирующие потребительские свойства (химический состав стекол, виды стекломасс)

Химический состав стекла

Для изготовления посуды применяются натрий-кальций-силикатное стекло, хрустальные стекла и боросиликатное стекло.

Ориентировочный состав стекла выражается "нормальной формулой стекла" (R₂О • RО • 6SiO₂), причем, под R₂О подразумеваются оксиды одновалентных натрия и калия; RО - оксиды двухвалентных металлов - кальция, магния, свинца и др. В наиболее распространенных составах стекол содержится 14-16% оксидов одновалентных металлов; двухвалентных -11-12% и кремнезема - 71-75%.

В стекловарении используют только самые чистые разновидности кварцевого песка, в которых общее количество загрязнений не превышает 2—3 %. Особенно нежелательно присутствие железа. Если к песку добавить соду Na2CO3, то удается сварить стекло при более низкой температуре (на 200—300°С). Такое стекло растворимо в воде, а изделия из него подвергаются разрушению под влиянием атмосферных воздействий. Для придания стеклу нерастворимости в воде в него вводят известь, известняк, мел (СаСО3).

Стекло, исходными компонентами шихты которого является кварцевый песок, сода и известь, называют натрий-кальциевым. Оно составляет около 90 % получаемого в мире стекла.

21. Посуда из стекла: факторы, формирующие потребительские свойства (этапы производства и их влияние на качество изделий)

Сырьевые материалы. Стекло получают плавлением смеси различных материалов, называемой шихтой.

Состав шихты для стекла непостоянен; он зависит от того, какое стекло (бесцветное или цветное, прозрачное или заглушенное) и с какими свойствами хотят получить.

Основным материалом, составляющим 65—75% любой шихты для стекла, является кварцевый песок. Кроме кварцевого песка, в состав шихты для простого стекла входит сода или сульфат и мел или известняк, а также каолин, патаж К2О. Для получения цветного стекла в шихту вводят окислы различных металлов, окрашивающих стекло в разные цвета. Так, например, оксид кобальта окрашивает стекло в синий цвет; оксид меди — в красный.

Подготовка сырьевых материалов. Кварцевый песок очищают различными способами от части содержащихся в нем окислов железа. Кусковые материалы, как, например, доломит, сушат и тщательно размалывают; порошкообразные — сушат и просеивают.

Варка стекла. Варка является основной стадией технологического процесса, от которой зависит качество стекла. Под воздействием высокой температуры шихта превращается в жидкую стекломассу с опре­деленными физико-химическими свойствами.

Варку стекла осуществляют в стекловаренных печах непрерыв­ного действия (ванных) и периодического действия (горшковых), а также в электропечах.

Производство стеклянной посуды

Бытовую стеклянную посуду вырабатывают двумя основными способами — выдуванием (ручным и машинным) и прессованием.

Выдувание посуды.

Выдувной способ выработки может быть ручным (для изделий сложных форм) и механизированным. При ручном способе используют металлические трубки-самодувки длиной 1200-1400 мм, в которые воздух подается специальным резиновым баллоном. Трубка-самодувка состоит из обыкновенной выдувательной трубки, на верхнем конце которой надет резиновый баллон, в той части трубки, которая охватывается баллоном, на длине 40-50 мм просверлено несколько отверстий. Верхнее отверстие трубки за­крыто резиновым клапаном, который пропускает воздух только внутрь трубки.

В результате в состав стекла входят оксиды SiO2, Na2O и СаО. Они образуют сложные соединения — силикаты, которые являются натриевыми и кальциевыми солями кремниевой кислоты.

В стекло вместо Na2O с успехом можно вводить К2О, а СаО может быть заменен MgO, PbO, ZnO, BaO. Часть кремнезема можно заменить на оксид бора или оксид фосфора (введением соединений борной или фосфорной кислот). В каждом стекле содержится немного глинозема Аl2О3, попадающего из стенок стекловаренного сосуда. Иногда его добавляют специально. Каждый из перечисленных оксидов обеспечивает стеклу специфические свойства. Поэтому, варьируя этими оксидами и их количеством, получают стекла с заданными свойствами. Например, оксид борной кислоты В2О3 приводит к понижению коэффициента теплового расширения стекла, а значит, делает его более устойчивым к резким температурным изменениям. Свинец сильно увеличивает показатель преломления стекла. Оксиды щелочных металлов увеличивают растворимость стекла в воде, поэтому для химической посуды используют стекло с малым их содержанием.

При сжатии баллона находящийся в нем воздух через отверстия поступает в клапан трубки. Так как установленный у верхнего конца трубки клапан пропускает снаружи воздух только в канал трубки, а в обратную сторону нет, то воздух по каналу труб­ки устремляется вниз для выдувания изделия. Разогретый конец трубки опускают в стекломассу, которая прилипает к нагретому металлу. На трубку навивают определенное количество стекла, выравнивают его на металлическом столе, после чего раздувают в небольшой пузырек "баночку", из которой окончательно выдувают изделия в металлической разъемной форме.

Механизированный способ выдувания с помощью вакуумного автомата ВС-24 применяют для тонкостенных чайных стаканов, винных стаканов, а выдувание с помощью автомата ЛАМ-10 - при выработке графинов и ваз для цветов.

Прессование посуды.

Прессование является более простым способом выработки изделий, чем выдувание.

Методом прессования изготавливаются изделия, имеющие простую форму (стаканы, блюдца и др.). Этот способ отличается высокой производительностью, т. к. позволяет применять высокопроизводительные автоматы и полуавтоматы. Процесс прессования осуществляется в металлических формах, причем внутренняя поверхность их может быть гладкой или с рельефным рисунком. Прессование изделий производится в разъемных (состоящих из двух или трех частей) и неразъемных формах.

Прессованные изделия от выдувных можно отличить по целому ряду признаков. Основными являются следующие: верхний диаметр изделия больше, чем нижележащий; на внешней стороне изделия имеются швы от пресс-формы, переход дна в стенки неравномерный - дно имеет большую толщину, чем стенки.