Классификация сырьевых материалов, применяемых для производства стеклоизделий. Основные этапы варки стекла.

Сырьевые материалы в зависимости от назначения подразделяются на:

1) основные – материалы, посредством которых в состав шихты стеклообразующие оксиды (кварцевый песок, борсодержащие материалы – бораты), кальцийсодержащие материалы – известняки, мел, полевые шпаты (Na2O, K2O), оксиды-модификаторы.

Требования к основным материалам:

- содержание основных компонентов, например, для кварцевого песка (основной компонент – оксид кремния) должно быть не менее 99 %

- содержание красящих примесей: оксид железа(Fe2O3 – желтый) для натрийкальцийсиликатного стекла менее 0, 005 %, для хрустального – менее 0, 001 %, в титановом стекле нет вообще

2) вспомогательные материалы

а) красители добавляют в процессе варки стекла для окрашивания его в определенный цвет

- ионные – окислы тяжелых и редкоземельных металлов

оксид кобальта – синий

оксид хрома – желто-зеленый

марганец – фиолетовый

медь – голубой

железо (2-валентный – синевато-зеленый, 3-валентный – желто-красный)

уран – ярко-желтый

РЗМ:

окись церия – янтарно-желтый

окись неодима – фиолетово-сиреневый

окись празеодима – зелено-золотистый

оксид эрбия – розовый

- коллоидно-дисперсные красители: стекло приобретает цвет после дополнительной тепловой обработки – наводка, в процессе происходит образование коллоидных частиц, образующих светорассеивающий эффект (как правило, красный цвет, реже желтый):

золотой рубин – красный с розовым оттенком

медный рубин – темно-вишневый

селеновый рубин – оранжево-красный

- молекулярные красители, например, сернистое железо (FeS) – янтарный цвет.

б) обесцвечиватели снижают или устраняют нежелательные оттенки (сульфат, хлористый натрий)

в) глушители – вещества, которые образуют или коллоиды, или ликваты (несмешивающиеся жидкости или аморфные фазы) – обычно фосфаты, за счет этого происходит внутреннее рассеивание и отражение света от объема стекла, и стекло получает молочно-белый оттенок. Бывают:

- белые

- непрозрачные (эмаль)

- опаловые – полупрозрачные

- опалесцирующие – с белой дымкой внутри

г) осветлители – вещества, которые участвуют в процессе удаления газовых включений (пузырьков) из объема стекломассы, при высоких давлениях они разлагаются на газообразные фазы, происходит выделение газа, его расширение, при этом он поднимается вверх и по пути схватывает газовые включения (сульфат натрия)

При варке стекломассы в печи условно можно выделить несколько этапов:

1) силикатообразование (до 1000 С) – образуются силикаты различной степени сложности соединений, идет разложение твердых пород и образование твердо-фазовых растворов, например, Na-Ca-Si

2) стеклообразование (до 1300 С) – твердый раствор силикатов переходит в жидкий и прозрачный расплав (жидкая стекломасса), который пронизан газовыми включениями и кристаллическими частицами

3) осветление (до 1400-1500) может осуществляться 2 способами:

- химический способ – вводятся вещества, которые при высоких давлениях они разлагаются на газообразные фазы, происходит выделение газа, его расширение, при этом он поднимается вверх и по пути схватывает газовые включения (сульфат натрия)

- физический – к ванне со стекломассой присоединяется баллон с инертным газом и под большим давлением открывается подачей газа, происходит кипения стекломассы и очищение от пузырей

4) гомогенизация (до 1500 С) – выравнивание расплава по составу, удаление кристаллических включений и стеклоуплотнений (свиль, шлир)

5) охлаждение – снижение температуры до температуры формования