Kính silicat: sản xuất và sử dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 14:05

Kính là một trong những vật liệu phổ biến nhất trong nhu cầu của các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống. Nó được sử dụng trong xây dựng và hoàn thiện các công trình, các tác phẩm ứng dụng và nghệ thuật cao được làm từ nó, và được sử dụng trong ngành công nghiệp vũ trụ. Đây là một trong những vật liệu có sẵn, đơn giản về thành phần. Loại phổ biến nhất mà chúng ta thường gặp và sử dụng các sản phẩm từ nó là thủy tinh silicat.

Đây là gì?

Mảnh thủy tinh cổ nhất là những hạt được tìm thấy trong các cuộc khai quật ở Ai Cập, các nhà khoa học tin rằng phát hiện này đã hơn 5.000 năm tuổi. Kể từ đó, thành phần của kính ít thay đổi. Thành phần chính của vật liệu là cát thạch anh (Si0_{2) - silicat. Soda, bồ tạt, đá vôi và một số nguyên tố khác được thêm vào đó.}

Trong công nghiệp, để thu được một khối lượng thủy tinh, người ta trộn oxit của các chất cơ bản và nấu chảy trong lò. Điểm nóng chảy phụ thuộc vào các chất phụ gia làm thay đổi tính chất của thủy tinh. Khối lượng kết quả được đúc theo một số cách: bằng cách làm thủy tinh tấm, tạo cho nó nhiều hình dạng khác nhau (bát đĩa, bóng đèn chùm, thủy tinh làm đồng hồ, v.v.), tạo ra các khoảng trống để chế biến mảnh tiếp theo bằng máy thổi thủy tinh, v.v.

BLomonosov M. V., Kitaygorodsky N. I. đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển của ngành sản xuất thủy tinh, Mendeleev D. I. và những người khác đã quan tâm đến khía cạnh thực tế của vấn đề. Có thể dễ dàng xác định vật liệu "thủy tinh silicat". Nó là gì? Một vật liệu có cấu trúc tinh thể vô định hình, thu được bằng cách nấu chảy các oxit hỗn hợp sau đó làm lạnh.

Làm kính

Nguyên tố chính để sản xuất thủy tinh là cát thạch anh, trong đó ít nhất năm thành phần được thêm vào theo tỷ lệ. Tùy thuộc vào các mục đích khác của việc sử dụng vật liệu thu được, các chất phụ gia được tạo ra theo công thức chính: chất oxy hóa, chất làm im lặng, chất khử màu, thuốc nhuộm, chất xúc tiến, v.v. Các oxit kim loại được dùng làm thuốc nhuộm. Ví dụ, đồng sẽ tạo màu đỏ cho một khối thủy tinh, sắt sẽ tạo ra màu xanh lam hoặc vàng, các oxit coban sẽ tạo ra màu xanh lam và bạc keo sẽ tạo ra màu vàng.

Hỗn hợp khô đã chuẩn bị được nạp vào lò nung chảy thủy tinh, nơi nguyên liệu thô được nấu chảy ở nhiệt độ 1200-1600 ° C, quá trình này kéo dài từ 12 đến 96 giờ. Quá trình sản xuất thủy tinh được hoàn thành bởi quá trình làm nguội nhanh chóng, chỉ trong điều kiện này, khối thủy tinh sẽ nhận được tất cả các phẩm chất cần thiết: độ trong suốt, độ bền cơ học và các đặc tính bổ sung được đặt ra trong quá trình trộn oxit.

Các loại thủy tinh silicat

Sản xuất vật liệu là một quá trình sử dụng nhiều năng lượng và được xử lý bởi ngành công nghiệp silicat. Sản xuất thủy tinh trong ngành công nghiệp diễn ra ởlò kiểu đường hầm với việc duy trì liên tục nhiệt độ cài đặt. Hỗn hợp khô được nạp từ một đầu của lò nung, nguyên liệu thành phẩm được dỡ xuống ở lối ra.

Do ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, thủy tinh silicat có thể được chia thành các loại:

• Thạch anh không lẫn tạp chất oxit natri, kali là thủy tinh không chứa kiềm. Nó có khả năng chống nhiệt cao và các đặc tính điện tuyệt vời. Trong số những thiếu sót - khó xử lý.
• Soda, kali, natri-kali - thủy tinh kiềm. Loại vật liệu phổ biến nhất phù hợp với mục đích sử dụng chung. Nó được sử dụng để làm thủy tinh cho bể cá, kính cửa sổ, bát đĩa, v.v.
• Kiềm với hàm lượng oxit kim loại nặng cao. Ví dụ, việc bổ sung chì là cần thiết để thu được tinh thể, thủy tinh quang học.

Công dụng đa dụng

Thủy tinh silicat có một số đặc tính cho phép nó được sử dụng rộng rãi. Mỗi phẩm chất của nó có thể được nâng cao, liên quan đến việc mở ra các cơ hội bổ sung. Ví dụ: thủy tinh phủ hỗn hợp đóng vai trò như một tấm gương và cũng có thể được sử dụng như một tấm pin mặt trời trong một số điều kiện nhất định.

Các đặc tính vệ sinh và thiết thực của đồ thủy tinh là không thể phủ nhận. Chất liệu không có độ xốp, có nghĩa là vi khuẩn gây bệnh không sinh sôi trong đó, dễ dàng làm sạch, có khả năng chống lại bất kỳ sản phẩm thực phẩm nào. Các món ăn chịu nhiệt từ nó đa nhiệm: bạn có thể nướng ở nhiệt độ cao trong lò hoặc cho vàotủ đông mà không có bất kỳ hư hỏng nào.

Lớp và độ dày

Chất liệu có độ dày khác nhau, quyết định khả năng của nó. Tấm, dày 2 mm, thích hợp cho cửa sổ. Kính cho bể cá được sử dụng ít nhất là 5 mm, tùy thuộc vào khối lượng nước đổ vào thùng chứa. Tuy nhiên, những người chơi thủy sinh ngày càng đi đến kết luận rằng việc sử dụng chất tương tự acrylic tiện lợi hơn nhiều, đặc biệt nếu cần dung tích từ 500 lít trở lên.

Việc sử dụng vật liệu nhiều lớp (ba lớp) mở rộng khả năng: vải được dán bằng màng polyme thực tế không thể phá hủy, nó an toàn, vì nó không bị vỡ vụn. Trên thực tế, không thể làm vỡ hai kính silicat có độ dày 10 mm với một lớp phim bằng búa. Triplex được sử dụng để làm cầu trong suốt, ốp mặt tiền tòa nhà, hàng rào hồ bơi, v.v.

Thuộc tính

Việc sử dụng các vật liệu gốc silicat tìm thấy vị trí của nó trong xây dựng. Chúng không chỉ được sử dụng để sản xuất cửa sổ mà còn được sử dụng như một chất bảo vệ bổ sung và chất kết dính. Vì vậy, các khối kem nền được xử lý bằng thủy tinh lỏng, giúp chúng có khả năng chống ẩm, chống nấm mốc, biến động nhiệt độ, v.v.

Vật liệu mờ hoặc mờ cong được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, cửa nội thất, cabin tắm, mặt tiền của tòa nhà, v.v. được làm từ nó.

Thủy tinh silicat có các đặc tính sau:

• Minh bạch.
• Phản chiếu.
• Bền vững.
• Chịu nhiệt.
• Chịu được môi trường hóa chất mạnh.
• Chịu được môi trường khắc nghiệt tự nhiên.
• Độ bền.
• Độ dẫn nhiệt thấp.

Các phẩm chất bổ sung, chẳng hạn như khả năng chống căng thẳng và hư hỏng cơ học, được trao cho vật liệu bằng cách làm cứng. Bản chất của quá trình này là làm nóng nhanh và làm lạnh nhanh trong thời gian ngắn. Sức mạnh tăng gấp 4 - 5 lần. Nó được sử dụng để làm kính đồng hồ, lá cửa, đồ nội thất, vách ngăn nội thất.

Sản xuất sản phẩm

Đồ gia dụng và đồ gia dụng bằng thủy tinh silicat được sản xuất theo một số cách chính:

• Bấm. Khối lượng nhớt được đổ vào một khuôn cố định, sau đó các thông số nhất định được thiết lập bằng cách sử dụng bộ phận có thể chuyển động của khuôn (đột lỗ). Khuôn trên bề mặt bên trong có thể có hoa văn được chuyển ra phần bên ngoài của sản phẩm trong quá trình dập.
• Thổi bay. Khác nhau về cơ khí và thủ công. Độ dày thành của sản phẩm thay đổi từ 1 mm đến 10 mm. Bình, chai, ly rượu, ly được làm theo cách này. Thổi kèn bằng tay là một nghệ thuật. Những người thợ thổi thủy tinh bậc thầy tạo ra những tác phẩm độc đáo bằng cách kết hợp các khối trong suốt và có màu, bao gồm kim loại, vật liệu thô tự nhiên, vàng, v.v. trong phần thân của tác phẩm. Không có sản phẩm thổi bằng tay nào giống hệt nhau.
• Đúc. Nó chủ yếu được sử dụng để làm các bức tượng nhỏ, tượng nhỏ. Trong công nghiệp, bằng cách đúc, quang họckính.
• Khớp nhiều giai đoạn. Các bộ phận được sản xuất bằng hai công nghệ được sử dụng: thổi và ép. Ví dụ, hộp đựng bằng thủy tinh được thổi và ép thân, các bộ phận đã hoàn thành được kết nối với nhau.

Xử lý trang trí

Thủy tinh silicat là một vật liệu màu mỡ cho nhiều loại trang trí. Phân biệt giữa thiết kế nóng và lạnh.

Thức ăn nóng gồm:

• Tạo màu hàng loạt với các oxit kim loại.
• Pha trộn nhiều màu sắc khác nhau để tạo hình thêm (kính Venice có vết bẩn).
• Nứt. Khối lượng được đúc thành một sản phẩm, được làm nguội mạnh, do đó các vết nứt trên bề mặt xuất hiện và sản phẩm được nấu chảy để sửa chữa.
• Hợp nhất.
• Tạo hình nóng của dây, chỉ với phụ gia tiếp theo cho sản phẩm.
• Hình thành một hình dạng cạnh bổ sung trong quá trình thổi. Đạt được bằng cách sử dụng các công cụ.

Hình thức decor lạnh:

• Cơ khí: mài, khắc, cắt kim cương, phun cát.
• Hóa chất: khắc với axit flohydric.
• Áp dụng: sơn, vẽ decal, in lụa, kim loại hóa, phun plasma, sơn bằng sơn bóng.

Các loại kính khác

Công nghệ hiện đại đã tạo ra chất lượng bổ sung cho thủy tinh silicat. Trong số này, thú vị và được săn lùng nhiều nhất là:

Kính thông minh: loại vật liệu thay đổicác tính chất của chúng dưới tác động của các điều kiện bên ngoài. Ví dụ, dưới tác động của dòng điện, sản phẩm trở nên xỉn màu, khi ngắt mạch điện trở về trạng thái trong suốt.

Fiberglass (sợi thủy tinh): thu được bằng cách kéo vật liệu thành các sợi mỏng (đo bằng microns). Chúng tạo ra một loại vật liệu khá mềm dẻo. Được sử dụng để sản xuất sợi quang học, vật liệu cách điện, v.v.

Thủy tinh trong suốt: thủy tinh silicat thông thường có màu xanh lục hoặc hơi xám có thể nhìn thấy rõ khi nhìn qua vết cắt. Kết quả là, canvas chuyển sang màu hơi nhạt. Để tránh hiệu ứng này, chất làm sáng được thêm vào trong quá trình sản xuất để trung hòa màu không mong muốn. Nó khác với vật liệu thông thường ở chỗ tăng khả năng truyền sáng, truyền màu sắc mà không bị thay đổi màu sắc.