Кривченко Тетяна Євгенівна

Сировинні матеріали сушать, подрібнюють, просіюють. Заздалегідь підготовлені, відважені по заданому рецепту сировинні матеріали ретельно перемішують. Процес приготування шихти автоматизований. Від точності і ретельності підготовки початкових компонентів і їх змішування залежить якість звареної скломаси. Допустимі відхилення від заданого вмісту компонентів в шихті встановлюють окремо для кожного виду скла, і зазвичай вони не перевищують ±0,5-1%[4,5]. Змішування проводять в змішувачах періодичної дії: тарілчастих, барабанних змішувачах. Вологість шихти рекомендується підтримувати на рівні 4-5%. Шихта має бути однорідною, тобто співвідношення сировинних матеріалів на кожній ділянці шихти має бути однаковим і суворо відповідати заданому рецепту. Скупчення і грудки окремих компонентів в шихті викликає утворення пороків. На однорідність скляної шихти впливають: зерновий склад сировинних матеріалів, їх вологість, точність зважування, якість і тривалість змішування, спосіб транспортування і зберігання[5].

Рисунок 2.1 –Технологічна схема виробництва

Варка здійснюється в печах, що обертаються, горшкових і гарнисажних[12].

Особливістю процесу варки скла в таких печах полягає в тому, що варка відбувається періодично, причому послідовно проводиться розігрівання печі, завантаження шихти, власне варка скла, освітлювання маси, охолоджування її і виробітку скла. Процес скловаріння складається з п'яти стадій.

Перша стадія – силікатоутворення. На цьому етапі на початку нагрівання в шихті протікають: випар вологи, поліморфні перетворення, термічне розкладання компонентів. Також між компонентами шихти закінчуються хімічні реакції.

Друга стадія – склоутворення – характеризується тим, що до її кінця маса стає прозорою, тобто в ній відсутні непроварені частки шихти, проте вона пронизана великою кількістю бульбашок, тобто неоднорідна. Склоутворення сприяє перемішування розплаву, при якому відділяється кремнеземна плівка, і зниження тиску, над розплавом, оскільки при цьому виділяються гази і перемішується розплав.

Третя стадія – освітлення – характеризується тим, що до її завершення скломаса звільняється від видимих газових включень, і тим, що встановлюється рівноважний стан між скломасою (рідкою фазою) і газами, що залишаються в самій скломасі (газова фаза).

Четверта стадія – гомогенізація. Гомогенізація протікає одночасно з освітленням. Неоднорідність скломаси може виникати в результаті незадовільного перемішування компонентів або їх розшаровування при транспортуванні до місця завантаження в скловарну піч. На найважливішому етапі гомогенізації відбувається руйнування комірчастої структури скломаси і її усереднювання[5] .

Для охолоджування, готовий розплав виливають з горщика (при варці скла в горшковій печі) в холодну воду для швидкого його охолоджування і одночасно для гранулювання. З цією метою розплав має бути досить рідким, щоб можна було його виливати тонкою цівкою. При швидкому охолоджуванні відбувається і подрібнення розплаву. Крім того, для отримання дрібніших гранул, які легко розмелюються, необхідно при виливанні розплаву в резервуарі з водою проводити інтенсивне перемішування і додавати холодну воду, щоб запобігти утворенню крупних шматків.

За результатами літературного огляду по легкоплавких стеклах, можна констатувати, що найбільш прийнятними системами для отримання даних стекол є системи PbO-SiO₂-B₂O₃ і PbO-SiO₂-B₂O₃-Na₂O, які нами і були вибрані в роботі для синтезу стекол даного типу. Легкоплавкі боросвинцевосилікатні стекла широко застосовуються як маркувальні емалі на електронних трубках для нанесення різного роду малюнків і написів на скляні вироби, в електронних перетворювачах для спаювання скляної оболонки з металевим патроном, а також в інших різного вигляду спаях скла з склом, стекла з металом, металу з металом.

Щоб отримати практичні склади легкоплавких стекол заздалегідь розраховувалися властивості для ряда стекол вище приведених систем з таким обліком, щоб вони відповідали необхідним, заданим величинам (температурний коефіцієнт лінійного розширення, оптичні властивості, поверхневий натяг)[7,8].

Теоретичний розрахунок властивостей стекол проводили по методиках Аппена, Вінкельмана і Шотта, Дітцеля, Бєльє.

Для підтвердження теоретичних даних провели ряд практичних досліджень.

Для отримання даних стекол використовувалися наступні сировинні матеріали: SiO₂ вводився кварцовим піском, PbO – оксидом свинцю (Pb⁺²), B₂O₃ – вводився бурою і частково борною кислотою, Na₂O – вводився бурою (Na₂B₄O₇).

Хромофорнi матеріали (СоО) вводили з метою фарбування стекол в синій колір.

Сировинні матеріали тонко подрібнювали, зважували відповідно до їх масових доль в шихті. Після ретельного змішення всіх компонентів синтез стекол проводили в керамічних тиглях, які поміщали в електричну муфельну піч. Варку здійснювали при температурах 1000-1050 °С. Готовність скла визначали по витягуванню скляної нитки і на «лепешку». Для полегшення подальшого подрібнення скла його розплав піддавали фриттованню. Потім отримане скло тонко подрібнювали у фарфоровій ступці, до повного проходу через сито 0063. Для практичного дослідження властивостей скла з отриманого порошку формували таблетки. Були визначені температури початку і кінця оплавлення Тg і Tf, для досліджуваних стекол вони складають : для першого складу –температура оскляніння (Тg) 410-430 °C, для другого – 420-450°С, і для третього – 380-400°С, температури які відповідають очікуваним температурам.

ТКЛР досліджуваних складів знаходиться в межах від 75,35 до 91,50 (10-7 1/ °C), щільність від 4415,8 до 5194,5(кг/м³). Показник заломлення від 1,69 до 1,71.

Таким чином нами були вибрані системи на основі яких за результатами розрахунку основних властивостей скла визначені базові склади легкоплавких стекол практичні визначення підтвердили можливість отримання легкоплавких стекол температура оплавлення, яких лежить в інтервалі температур 400-500°С. Надалі на основі цих стекол ширше будуть досліджені можливості їх практичного використання для конкретних цілей.

1. Пащенко А.А. Общая технология силикатов / А.А. Пащенко — Киев: Вища школа. 1983.— 408 с.
2. Бутт Ю.М., Дудеров Г.Н. Общая технология силикатов. Учебник для техникумов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1976. — 600с.
3. Сулименко Л.М. Общая технология силикатов / Л.М. Сулименко – М.: ИНФРА-М, 2004.- 336 с.
4. Китайгородского И.И. Справочник по производству стекла / И.И. Китайгородского – М.: Государственное изд-во 1963.- 815с.
5. Китайгородского И.И. Технология стекла / И.И.Китайгородского – Москва: Государственное изд-во, 1961. – 615 с.
6. Волгина Ю.М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов / Ю.М. Волгина — М.: Стройиздат 1982. — 276 с.
7. Куколев Г.В., Пивень И.Я. Задачник по химии кремния и физической химии силикатов. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1971. — 240с.
8. Матвеев М.А., Матвеев Г.М. Расчеты по химии и технологии стекла. Справочное пособие. М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. — 239с.
9. Ланцетти А.Г., Нестеренко М. Л. Изготовление художественного стекла – М.: изд-во Высшая школа, 1972. – 278 с.
10. Гулоян Ю.А. Декоративная обработка стекла и стеклоизделий / Ю.А. Гулоян: 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989. – 223с.
11. Визир В.А, Мартынов М. А. Керамические краски – К.: изд-во Техника, 1964. – 256 с.
12. Петцольд А. Эмаль / А. Петцольд – М.: Высшая школа, 1958. – 512 с.
13. Коцик И., Небрженский И., Фан-дерлик И. Окрашивание стекла – М.: Стройиздат, 1983. – 211с.
14. Кутолин С.А., Нейч А.И. Физическая химия цветного стекла — М.: Стройиздат, 1988. — 296с.

Біографія|