Здавалка
Главная | Обратная связь

Характеристика споживних властивостей скляних виробів.



Властивості скла.

Скломназивають всі речовини амфорно-кристалітної структури, одержані шляхом переохолодження розплаву, який складається з різноманітних оксидів, і незалежно від їх хімічного складу і температурної зони затвердіння мають при підвищенні в'язкості механічні властивості твердих тіл.

Властивості скламожна згрупувати в такі підгрупи, як фізичні та хімічні. До фізичних властивостей скла, які мають найважливіше значення для споживних властивостей скляних виробів, належать густина, міцність, крихкість, термічні (теплопровідність, теплове розширення, термостійкість), оптичні та електричні властивості скла.

3.Фізичні властивості.

- Густина скла залежить від складу скла та термічної обробки і знаходиться в межах 2,2 — 6,0 г/см3. Наприклад, густина кварцового скла дорівнює 2,2 г/см3, натрій-вапнякового — 2,5, кришталевого — 2,5—2,9 г/см3 і більше. Найбільшу густину має скло, яке містить оксиди важких металів — PbO, BaO, ZnO.

- Міцність — це властивість скла, яка визначає можливості вико­ристання скляних виробів. Розрізняють міцність при розтягуванні, стискуванні, згинанні, ударі тощо.

Скло неоднаково поводить себе при різних видах навантаження. Так, воно має порівняно високу міцність при стискуванні (50— 200 МПа), яка в 15—20 разів більше міцності при розтягуванні (3,5-9 МПа). Міцність скла при розтягуванні підвищується при наявності в склі CaO, BaO, PbO і АІ203. Крім того, наявність на поверхні найдрібніших тріщин і подряпин різко знижують міцність при розтягуванні. Руйнівна напруга при стискуванні збільшується при наявності в склі оксидів алюмінію, магнію та кремнезему. Міцність скла може бути підвищена шляхом термічної обробки – загартування, вогнеполірування, травлення іонним обміном та іншими способами.

- Крихкість є важливим показником, який характеризує довговічність виробів. Крихкість скла оцінюють його ударною міцністю, під якою розуміють сумарну роботу серії ударів, що викликають і руйнування зразка.

Крихкість скла залежить від форми і розмірів зразка, а також від термічної обробки. Введення в скло оксидів — В203, АІ203, — знижує його крихкість. В цілому ж скло належить до типових крихких матеріалів, які Практично не мають пластичної деформації і руйнуються відразу при досягненні межі пружності.

- Твердість — це здатність скла чинити опір вкоріненню в нього іншого тіла під певним навантаженням. Вона визначає придатність скла до різних умов обробки і експлуатації (шліфування, різання, свердлення, дряпання, стирання). Найтвердішим склом є кварцове, високоглиноземне (18—30% АІ2О3) та боросилікатне (до 12% В203), найм'якшим — кришталеве. Чим твердіше скло, тим менше подряпин і пошкоджень утворюється на поверхні виробів, довше зберігається блиск і висока механічна міцність. Твердість скла визначають різними методами: вдавлюванням і дряпанням, шліфуванням тощо.

- Термічні властивості скла мають визначальне значення для оцінки якості жаростійкого посуду та інших виробів, які піддаються впливу перепаду температур. Вони включають в себе теплоємність, теплопровідність, термічне розширення, термостійкість.

- Теплоємність скла залежить від хімічного складу і природи молекулярних зв'язків. Теплоємність збільшується з введенням в скло ZnO, Li20 і В203 і зменшується при введенні РЬО і ВаО. Величина теплоємності скла знаходиться в межах 0,3—1,05 КДж (кг .°С).

- Теплопровідність скла становить 0,7—1,34 Вт (м х°С), що в 400 разів менше цього показника для міді. Вона залежить від хімічного складу скла. Найнижчу теплопровідність має скло свин­цеве, а найвищу — кварцове і боросилікатне скло. З підвищенням температури теплопровідність скла збільшується, вона прямо пропорційна теплоємності. Теплопровідність скла позитивно впливає на його термічну стійкість, яка з підвищенням теплопровідності зростає. При різких перепадах температури виникає велике напруження скла, яке має малу теплопровідність.

- Термічне розширення твердого скла характеризується коефі­цієнтами його лінійного (а), об'ємного (в) розширення, які показують зміну довжини чи об'єму зразка скла при нагріванні на 1°С. Термічне розширення визначає термічну стійкість скла і враховується при його декоруванні. КТР скла залежить від його хімічного складу і температури. Лужні оксиди різко збільшують його, a SiO2, В 03, МgО — зменшують. Величина термічного розширення скла знаходиться в межах від 5,8-107 (кварцове скло) до 80 –107 (скло звичайне).

- Термічна стійкість — це здатність скловиробів витримувати різкі коливання температури і при цьому не руйнуватись. Термостійкість залежить від багатьох факторів та властивостей скла: теплопро­відності, температурного коефіцієнта розширення, міцності скла при розтягуванні, модуля пружності, теплоємності, товщини та форм виробів, ступеня однорідності скла тощо. Тому термостійкість виро­ків визначають при перепадах температур, відповідних реальним умовам їх експлуатації, а характеризують їх кількістю теплозмін, що витримує виріб і при цьому не руйнується. Високу термостійкість мають вироби з малим вмістом оксидів бору, оксидів титану та ін. На термостійкість скловиробів впливає також стан їх поверхні: при наявності подряпин, тріщин та інших дефектів вона знижується. Для усунення дефектів і, як результат, підвищення термостійкості, вироби піддають термічній обробці з подальшим травленням плавиковою кислотою. Вироби з потовщеними стінками та дном, з гострими гранями і виступами мають меншу термостій­кість, ніж тонкостінні та округлі, овальні скловироби. Скло значно краще чинить опір швидкому нагріванню, ніж різкому охолодженню.

4.Оптичні властивості скла це заломлення, поглинання, відбиття і світлопропускання світлового потоку, який падає на скло.

- заломлення проміння показникзаломлення залежить від середовища, довжини хвилі світла і температури; з підвищенням останньої він зростає. Цей показник значно залежить від хімічного складу скла. Гра світла кришталевого скла пояснюється саме високим показником заломлення. З цією метою вироби роблять більш товстостінними і прикрашають глибоким алмазним грануванням.

- поглинання світла склом є суттєвим його недоліком. Віконне ікло, яке пропускає менше 84% падаючого світлового потоку, (можливо використовувати для заскління житлових приміщень. Віконне скло поглинає до 2% світлового потоку, який проходить через нього, і перш за все — його ультрафіолетову частину. Найкраще пропускають світло, в тому числі ультрафіолетові промені, кварцове скло та увіолеве скло.

- відбиття світла скла залежить від його природи, характеру поверхні. Великий світловий потік відбивається від рівної блискучої поверхні і менший — від матової. Чим більший кут падіння, тим більше коефіцієнт відбиття .

Хімічні властивості скла. Здатність скла протистояти руйнівній дії різних хімічних реагентів характеризує його хімічну стійкість.

Хімічна стійкість залежить також від складу скла, температури, стану поверхні та інших факторів. Так, скло кришталеве менш хімічно стійке порівняно із звичайним; підвищення температури скла чи діючих на нього реагентів, а також при наявності подряпин, мікроскопічних тріщин, дефектів поверхні, знижують хімічну стійкість. Лужно-вапнякове скло за хімічною стійкістю ділять на 3 групи: з вищою хімічною стійкістю, середньою та низькою.

Скло з високою хімічною стійкістю, як правило, має механічні і електроізоляційні властивості. Хімічна стійкість скла збільшується в декілька десятків разів у результаті теплової обробки (400—500°С) його поверхні, при цьому проходить ущільнення кремнеземної плівки. Крім того, хімічна стійкість виробів підвищується в декілька тисяч разів за рахунок отримання на їх поверхні захисних покриттів, які є гідрофобними (оксиди амонію чи цинку, кислотнопарафінові та ін.). Позитивний вплив на підвищення хімічної стійкості скла має відпалювання виробів в середовищі газів (SO2, SO3, CO2).

При цьому проходить нейтралізація лужних оксидів і, перш за все,

натрію і калію, якими збагачується поверхня скла при нагріванні.

Характеристика споживних властивостей скляних виробів.

Ергономічні властивостіхарактеризують, перш за все, зручність в користуванні скляними виробами і комфортність та їх гігієнічні властивості.

· Комфортність побутового посуду визначається зручністю його зберігання, транспортування, миття тощо. Для комфортності посуду велике значення має форма виробу і його розмір, наявність, розташування та форма ручки, її розмір. Розміри ручок в усіх випадках повинні відповідати розмірам руки людини.

Для комфортності та гігієнічності посуду також велике зна­чення має діаметр верхнього отвору. Гладка рівна поверхня скляного посуду є кращою, ніж нерівна, яка має шорсткість, гострі, ріжучі і дряпаючі місця.

· Гігієнічні властивості обумовлені також природою і властивостями скла, яке є нешкідливим для організму людини і має високу хімічну стійкість. Оцінюючи гігієнічні властивості скляних виробів, враховують також простоту та легкість очищення і підтримку в чистоті цих виробів.

Надійність скляних виробів, як комплексна їх властивість, у зв'язку зі специфічними природними властивостями скла характери­зується такими показниками: довговічність та збережуваність.

В той же час такі показники надійності як безвідмовність та ремонтопридатність не є характерними для скляного посуду, оскільки він не є ремонтопридатним.

· Довговічність посуду, в свою чергу, необхідно розглядати через властивості фізичного та морального зносу. Поява в процесі експлуатації недопустимих дефектів скла та декору необхідно розглядати як граничний стан посуду внаслідок його фізичного зносу. Вироби з приставними деталями менш надійні, ніж без них, а бокали та чарки на високій ніжці швидше руйнуються, ніж аналогічні вироби з цільноформованою, більш масивною ніжкою. Вироби складної конфігурації з різнотовщинними стінками менш надійні, ніж ті, які мають круглу та овальну форму.

· Моральний знос скляного посуду доцільно розглядати як зниження їх утилітарних та естетичних властивостей, а також випуск застарілих фасонів, форми, розмірів та видів декорування, які не користуються попитом споживачів.

· Збереження скляних виробів при транспортуванні та зберігання в значній мірі залежить від особливості упаковки, тари» розташування при перевезенні і на складі та виключна обережність з ними з метою збереження їх функціональних, ергономічних та естетичних властивостей.

Естетичні властивостіскляних побутових товарів — це така група споживних властивостей, яка виявляє в чуттєво-сприйнятливи ознаках форми виробу суспільну цінність та соціально-культурну значущість і задовольняє естетичні потреби людини. Основним показниками естетичних властивостей скляних товарів є їх інформаційна виразність, раціональність форми, цілісність композиції, досконалість виробничого виконання та товарного вигляду.

· Інформаційна виразність (інформаційність) форми — здатність виробу через особливості форми відображати соціально-естетичні уявлення, які склалися в суспільстві. Одиничними показниками інформативності є художньо-образна виразність, оригінальність форми,відповідність стилю і моді.

- Художньо-образна виразність характеризує здатність форми виробу викликати певні почуття в людини, створювати гарний настрій, відображати національні особливості та характерні риси конкретного підприємства чи фірми.

- Відповідність стилю (виразність стильового рішення). Стиль — це система засобів і прийомів художньої виразності в архітектурі, мистецтві та оформленні предметів, що історично складалася, яка відображає специфічні соціально-економічні умови життя, особли­вості і традиції людей в даний історичний період. Стиль відображає взаємозв'язок змісту і зовнішнього оформлення товарів. Відповідність стилю предметів, що виробляються сьогодні, є використання засобів художньої виразності, притаманних нашому часу та відображаючих його естетичні ідеали.

- Мода змінюється зі зміною соціально-економічних умов. Дотримання вимог моди — це відповідність зовнішніх ознак форми виробу тимчасово поширеним естетичним смакам і уподобанням. Для сучасних скляних виробів із скла є модним використання для їх художнього оформлення кольорових можливостей матеріалу (сполучення в цьому виробі скла різних кольорів) та поєднання блискучих і шерехатих поверхонь, використання кольорових прилепів і т.д

· Раціональність форми полягає в єдності форми і змісту, виявленні її відповідності умовам виробництва і експлуатації, прав­дивості відображення функціонально-конструкторської суті виробів. Під функціонально-конструктивною зумовленістю форми розуміють відповідність естетично значущої форми виробу його призначенню, конструктивному вирішенню та матеріалам, які будуть застосовуватися. Відповідність форми ергономічним вимогам — це здатність створювати максимальні вигоди в користуванні виробами. Так, форма чашки повинна забезпечувати зручність приймання їжі, зручність утримання чашки завдяки раціональній формі ручки та стійкість чашки на блюдці.

· Цілісність композиції характеризує гармонійну єдність частин і цілого, органічний взаємозв'язок елементів форми виробу, його узгодженість з іншими виробами, а також ефективність використання професійно-художніх засобів для створення композиційного вирішення. Комплексний показник композиційної цілісності характеризується такими одиничними показниками як гармонійність об'ємно-просторової структури, архітектонічність, пластичність, колорит, художньо-графічна виразність.

- Гармонійність об'ємно-просторової структури забезпечує взаємодію всіх елементів форми виробу між собою та з простором.

- Пластичність форм визначає особливості просторової структури виробу, її рельєфність, характер взаємних переходів і зв'язків об'ємів, площин та обрисів форми виробу.

- Важливим показником цілісності композиції є колорит. За допо­могою кольору можна виділити елементи форми або послабити їх, підпорядкувати і об'єднати елементи, виявити масштабність.

- Цілісність композиції також залежить від впорядкованості художньо-графічної виразності, яка композиційне обґрунтовує розташування графічних елементів на виробі, ступінь відповідності характеру шрифтів змістовому значенню написів, виразність функціональної графіки (наприклад, товарного знаку).

· Досконалість виробничого виконання та товарного вигляду характеризує чистоту виконання контурів, округлень і з'єднань окремих елементів виробу, ретельність нанесення декоративних і захисних покрить, інформаційних знаків, раціональність і рекламну виразність, пакування тощо. Пакування повинно не лише захищати товар в процесі зберігання і транспортування, а й бути естетично привабливим і постійно представляти (рекламувати) товар. Доско­налість виробничого виконання виробу оцінюється певною кількістю одиничних і комплексних показників, що характеризують якість виконання технологічних операцій. Серед естетичних показників виділяється також товарний вигляд, під яким розуміють зовнішній вигляд, внутрішню обробку, виразність форми знаків, стійкість до пошкоджень та стабільність у експлуатації. Естетичне значення має не лише зміст інформації про товар, а й вибір кольору, шрифту для рекламних написів. Таким чином, залежність товарного вигляду виробу від конкретних умов виробництва та специфіки експлуатації виробу за призначенням і є досконалістю виробничого виконання та товарного вигляду.

6.Вплив сировинних матеріалів на споживні властивості скляних побутових товарів

Сировинні матеріали скловиробництва поділяють на основні та допоміжні. До основних матеріалів належать речовини, необхідні для введення в скломасу кислотних, лужних та лужноземельних оксидів, які забезпечують отримання виробів з необхідними фізичними і хімічними властивостями. Допоміжні матеріали вводять для зміни властивостей скла: одержання різного кольору скла, забезпечення необхідних умов для одержання високоякісних виробів, а також прискорення процесів варіння і просвітлювання скломаси.

До основних матеріалів належать кварцовий пісок, борна кислота чи бура, польовий шпат, каолін, сода і сульфат натрію, поташ , вапняки і крейда, доломіт, сурик, оксиди цинку, алюмінію, кальцію, магнію і барію, нефелін, скляний бій та ін.

Кварцовий пісокє основною сировиною для введення до складу скла кремнезему, який міститься в ньому від 60 до 75%. Від вмісту Si02 залежать властивості скла: підвищується хімічна стійкість, знижується крихкість. Високоякісні піски повинні мати вміст кремнезему не менше 99%. Найшкідливіші домішки —сполуки заліза, які надають склу жовтувато-зелене забарвлення, що погіршує зовнішній вигляд готових виробів.

Борна кислота чи буравикористовується для введення в скло борного ангідриду — В203, який плавиться при температурі 600°С, а при охолодженні перетворюється в прозору скловидну масу. Борний ангідрид позитивно впливає на хімічну, термічну і механічну стійкість, а також підвищує показник заломлення світла. Таке скло використовують для отримання високоякісних та спеціальних виробів, які виробляють механізованим способом.

Польовий шпат,каолін, пегматит, обсидіан, чистий глинозем використовують для введення в скло глинозему — АІ203. З цією метою також застосовують нефелінові сієніти, які, крім глинозему містять близько 20% лугів, завдяки чому економиться сода і поташ, що значно дорожчі. Глинозем має температуру плавлення 2050°С, а густину — 3,85 г/см3. Навіть в невеликих кількостях глинозем підвищує термостійкість та механічну міцність, твердість, знижує кристалізаційну здатність скла. Використовують глиноземи при виготовленні сортового, жаростійкого і хімічного посуду та віконного й пляшкового скла.

Сода і поташ— це самі дорогі сировинні матеріали, завдяки яким в склад скла вводяться оксиди натрію та калію (Na20 та К 0).

Соду отримують обезводненням кальцинованої соди (Na2CO ); плавиться вона при температурі 855°С. В скляній промисловості віддають перевагу сульфату (Na2S04) як більш дешевій сировині і менш дефіцитній порівняно з содою. Поташ (К2С03) застосовують у виробництві найбільш цінного скла — кришталевого та оптичного. Оксид калію надає виробам такі властивості: прозорість, блиск, зменшує кристалізацію скла. Температура плавлення поташу 88 ГС.

Вапняк і крейда(СаС03) використовуються для введення оксиду кальцію, який сприяє освітленню та прискоренню варіння скломаси і надає склу хімічну стійкість. При температурі понад 600°С вапняки розпадаються з виділенням оксиду кальцію.

Доломіт(СаС03-МдС03) розпадається при нагріванні з виділенням СаО і MgО. Оксид магнію знижує термічне розширення скла та здатність його до кристалізації, а також підвищує в'язкість, міцність та хімічну стійкість скловиробів.

Цинкові білила(ZnO) вводять до лабораторного, технічного та деяких інших спеціальних видів скла. Оксид цинку підвищує хімічну і термічну стійкість скла, а також його міцність. Крім того, скляні вироби, які містять ZnO, відрізняються підвищеним блиском і прозорістю, грою світла.

Сурик(РЬ04) використовують для виробництва кришталю та оптичного скла з високою густиною, характерним блиском та грою світла. Температура плавлення сурику 880°С. Вироби з вмістом оксидів свинцю легко піддаються грануванню, шліфуванню, поліруванню. Особливістю кришталевих виробів є їх мелодійний та трива­лий звук при постукуванні. Недоліком кришталю є його висока чутливість до окислювально-відновних умов варіння. Цього недоліку позбавлений баритовий кришталь, для отримання якого в скломасу вводять ВаО, застосовуючи мінерал вітерит (ВаС03).

Скляний бійвводять до складу шихти від 15 до 30%, що прискоренню варіння я скломаси. Важливою вимогою є відповідність хімічного складу скляного бою і основної шихти.

Допоміжні матеріализгідно з призначенням — це барвники, глушники, знебарвники, освітлювачі, окисники, відновники і прискорювачі варіння скла.

Барвники скла, в залежності від того, чи в процесі варіння вони розчиняються і утворюють з кремнеземом забарвлені силікати, чи зберігаються у вигляді колоїдно-дисперсних частинок, мають відповідно назву молекулярні та колоїдно-дисперсні,.

Молекулярні барвники — це оксиди металів (CO, Ni, Mn, Cr, Cu), які надають склу певний колір без додаткової теплової обробки. Колір скла залежить від виду і кількості барвника, хімічного складу скломаси, середовища та умов варіння. В якості молекулярних барвників в останні десятиліття широко використовують оксиди рідкоземельних елементів: діоксид церію, оксид неодиму і празеодиму, оксид ербію, комбінацію оксидів неодиму та празедиму (дидим). Ці барвники надають склу такі споживні властивості: високий показник світлозаломлення, світлопроникнення, стійке і рівномірне забарвлення. Так, скло, яке містить діоксид церію в присутності оксиду титану, має лимонно-жовтий колір з незначним червоним відтінком, а оксид неодиму надає склу фіолетово-бузкового кольору. Красивий колір скла -фіолетово-червоний — одержуєм при введенні оксиду празеодиму дидим забарвлює скло в синьо-блакитний колір, а оксид ербію – в рожевий.

Колоїдно-дисперсні барвники надають склу певного кольору після теплової обробки (наводка), в результаті якої мікрочастинки барвника збільшуються до необхідного розміру (10—55 мкм). До таких барвників належать золото, срібло, мідь, селен, сурма, а також сульфіди свинцю, заліза, міді, кадмію, селену тощо. Так, для одержання скла рубінового кольору використовують 0,02% хлорного золота і діоксиду олова. В результаті реакції золото відновлюється до металевого і при наводці кристали його збільшуються, надаючи склу червоний (розмір кристалів золота 10—13мкм), рожевий (5—10 мкм) або коричневий (більше 13 мкм) колір. Таким методом наводиться мідний і селеновий рубіни, авантюрин та сульфідне скло, що містить сполуки сірки, які здатні утворювати широку гаму кольорів — від світло-жовтого до чорного. Особливе місце серед кольорового скла належить сульфідно-цинковому, в якому роль барвника виконує сульфід цинку (ZnS), що утворюється при взаємодії оксиду цинку і сірки, які спеціально вводять в шихту.

Співвідношення барвників, склад шихти, режим часу, температури і характеру реакції в процесі скловаріння обумовлюють різнокольорову гаму сульфідно-цинкового скла.

Глушники додаються для одержання молочно-білого непрозорого, напівпрозорого (опалового) чи ледь заглушеного скла, в якості яких використовують фосфорнокислі солі (солі амонію і кальцію), сполуки фтору (кріоліт, кремнефтористий натрій) оксид олова, тальк та ін.

Глушники в процесі варіння скла або не розчиняються в ньому, або розчиняються, при подальшому охолодженні виділяються у вигляді дрібних кристалів. Коефіцієнт світлозаломлення їх різко вирізняється від коефіцієнта інших компонентів шихти, що і створює ефект заглушеного скла, який обумовлений розсіюванням світла частинками глушника.

Знебарвники застосовуються для усунення небажаних зеленуватих чи жовтуватих відтінків, причиною яких є домішки оксидів заліза в скломасі. Існує два основних методи знебарвлення скломаси: фізичний і хімічний.

При фізичному знебарвленні в скло вводять речовини, які забарвлюють його в колір, додатковий до зеленого (селен, оксид нікелю, оксид неодиму й ін.), що створює ефект безбарвного скла.

Ступінь застосування хімічних знебарвників (селітра, триоксид миш'яку, триоксид сурми й ін.) зводиться до того, що ці речовини при розпаданні виділяють велику кількість атомарного кисню, який сприяє переходу закису заліза в оксид. При цьому інтенсивність забарвлення скла знижується в десятки разів і зеленуватий колір переходить в жовтуватий.

Освітлювачі сприяють видаленню із скломаси видимих різних газових та повітряних включень, які понижують якість готових виробів. Це триоксид миш'яку і селітра, амонійні солі, іноді сира деревина та інші паро- і газоутворюючі речовини, які через товщу скломаси рухаються наверх у вигляді великих бульбашок. При цьому скломаса активно переміщується (кипить) і дрібні бульбашки газу збираються в більш круглі, які легше видаляються з скломаси.

Прискорювачіваріння скломаси, окисники, відновникивводять в склад для одержання відповідного ефекту. Так, прискорювачі (фтористоамонійні й інші сполуки) інтенсифікують процес скловаріння; окисники, наприклад селітра, миш'яковий ангідрид тощо, необхідні для варіння кольорового скла, забарвленого молекулярними барвниками, і для обезбарвлення скла. Відновники (тирса, вугілля, сполуки олова й ін.) необхідні при варінні скла, колір якого одержаний завдяки колоїдним барвникам.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.